UVランプ
１．光化学分野に活躍する水銀ランプ
光化学反応で利用される光には可視光線、紫外線および赤外線があります。可視光線および紫外線の光源としては、いわゆる水銀蒸気放電灯を使用しますが、点灯中の水銀蒸気圧によりつぎのように分類されます。
| 水銀蒸気圧 | ランプ発光部分厚さ | 光源例 |
|---|---|---|
| 低圧 | 長い | 紫外線蛍光ランプ・殺菌ランプ |
| 高圧 | 任意 | 水銀ランプ |
| 超高圧 | 短い | 超高圧水銀ランプ |
また赤外線光源としては、主に熱放射が利用され、近赤外線は白熱電球または赤外線電球、遠赤外線は遠赤外線ランプが使用されます。これら光化学反応に適応する光源は広範囲にございますが、当サイトは主に紫外線と遠赤外線光源についての構造、特性、各種システムおよび使用上の注意事項を紹介いたします。
２．光化学反応用光源について
＜広汎な要求に応える光化学用水銀ランプ＞
紫外線光源としての水銀ランプの長足の進歩の結果、近年大容量・高効率の高圧水銀ランプの開発も急速に進み、その用途も飛躍的に拡大してまいりました。カプロラクタムの光合成をはじめ光反応による化学薬品類の生成、紫外線による水の純化など、産業への光の利用例は枚挙にいとまがありません。
光反応の利点としては、
- 反応に連続性がある
- いくつかの反応プロセスを省略しうる
- 高純度を保ちうる
- 設備が比較的簡単である
- 効率が大きく経済的である
光化学反応には、ある特定の波長域のエネルギーを利用するものが多く、それ以外の波長は無意味か、あるいは有害な副生成物を形成することがあります。それだけに有効な波長の選択がプラント化成功の大きなカギとされております。
光化学用水銀ランプは、有効波長、光束密度、ランプ寸法などの諸特性につき多種用意されており、光反応実験やプラントのための光源として多種多様の要求に応ずることが可能であります。
３．高圧水銀ランプ
一般に高圧といわれる1〜10気圧の水銀蒸気中で、アーク放電させる高圧水銀ランプは紫外線のほか可視光線も放射されます。
実験用からプラント用まで、小容量ランプから大容量ランプまで、また目的に応じ「理化学用水銀ランプ」「光重合用水銀ランプ」（30w/cmタイプ、80w/cmタイプ、 120w/cmタイプ、160w/cmタイプ）「光化学反応用水銀ランプ」の各種があります。
４．ランプの選択について
ランプの出力選定は下記の方法で行ってください。
１）30W/cm、80W/cm、120W/cm、160W/cmの選定
ランプ出力は単位長さ当りの出力で表現しています。これは光重合を行わせるのに必要とする紫外線密度により選択しますが、一般には光重合反応と紫外線強度とが比例しない場合がありますので、これの選択は実験結果に基き決定するのが最上の方法です。
大略的には下表により選択してください。
| ランプ出力 | 30W/cm | 80W/cm | 120W/cm | 160W/cm |
|---|---|---|---|---|
| 用途 | ワニス処理、塗料硬化など、低出力で時間をかけて照射するものに適しています。 | インキ硬化、接着剤硬化など、あらゆる反応に使用でき、ランプの管理が簡単であるため一般的に使用されています。 | 設置場所、照射物等により、80w/cmより高い紫外線強度密度を必要とする場合に使用します。 | |
２）ランプ長さの選定
ランプの長さは、被照射物の幅寸法により選択します。
ランプの長さ、即ち発光長によりますが、発光長寸法と同じ幅の物を流しますと、その両端においては、紫外線出力が低下します（中央部の約60％）ので〔照射する幅＋100mm〕程度以上の発光長のランプを選択してください。
５．80W/cmランプ一覧表
| ランプ | 定格＼形名 | H1000L/2 | MTH20L/6 | MTH40L/7 | H5600L/2 | H8000L/2 | H11KL/2 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 寸法 | 全長A(mm) | 225 | 340 | 590 | 790 | 1,090 | 1,490 | |
| 発光長B(mm) | 125 | 250 | 500 | 700 | 1,000 | 1,400 | ||
| 管径C(mm) | φ25 | φ25 | φ25 | φ25 | φ25 | φ25 | ||
| 電気特性 | 定格電力(W) | 1,000 | 2,000 | 4,000 | 5,600 | 8,000 | 11,200 | |
| ランプ電圧(V) | 150 | 310 | 620 | 920 | 1,310 | 1,830 | ||
| ランプ電流(A) | 7.6 | 7.6 | 7.2 | 7.2 | 7.2 | 7.2 | ||
| 形状 |  |
|||||||
＜ランプ寿命について＞
ランプは点灯時間とともに、紫外線出力も低下します。
また、この低下の度合いもランプの管理、使用雰囲気、排気量の管理等により異なりますが、一般的に左図のカーブをとります。従って、新ランプでテストし 10％の余裕しか取らない場合は250時間でランプ交換→ランプ寿命となってしまいます。
また、器具（反射板）の汚れによる出力低下もあり、初期設計値としては50％位の余裕をとりたいものです。
50％余裕とは初期に2倍の能力を持つことであり、初期設備を考えると、どうしても余裕を小さくしたくなります。余裕を小さくした時は、UV強度を維持するために、こまめに清掃点検が必要となり、これをおこたると、乾燥不十分といった問題になりがちです。
＜ランプから出るオゾンについて＞
発光管材料としては反応に必要な近紫外線の透過率が良く、かつ、空気中の酸素に当り、人体に有害なオゾンを発生させる短波長（〜220nm）の紫外線を透過しない特殊な石英（オゾンレス石英）を用いています。特に必要あって、照射中でのオゾン発生を求める場合は、この短波長を透過する普通石英をその発光管材料に用います。両者の違いは図の通りです。又、東芝ではオゾンレスタイプを標準としており、特に指定がある場合にオゾン有りタイプのランプを製作します。
H1000L/2 H2000L/6 H2800L/2 H4000L/7 H4800L/2
M2000L/81 M4000L/81N M5600L/81N M6400L/81N M8000L/81N M11KL/81N
H3000L/21 H6000L/21 H8400L/22 H13KL/22
H5600L/2 H8000L/2 H10KL/2 H11KL/2 H12.8KL/2 H14.4KL/2 H16KL/2
M3000L/22 M3600L/22 M9600L/22 M13KL/22 M17KL/22
H4000L/63 H8000L/63 H11KL/63 H16KL/63 H22KL/63
H-1000UV1 H-2000UV1 H-4000UV1 H-6000UV1 H-8000UV1
H-1000UV2 H-2000UV2 H-4000UV2 H-6000UV2 H-8000UV2 H-1000UV2
H-1500UV3 H-3000UV3 H-4500UV3 H-6000UV3 H-7500UV3 H-9000UV3 H120000UV3
HI-200UV HIS100UV 1P-40UV HB-400 MRC-400 BHL-250UV BHL-500 BHL-1000
1-6 H-400UV HB-1000 LP-112 LP-01S LP-03 LP-10D
USH-102D USH-200DP USH-205DP USH-250D USH-350D USH-500D
USH-500MB USH-1005D USH-2004MB USH-3502MA
UM-102 UM-452 ULO-6AB-5A ULO-6AB-6A
UXM-200H UXM-501MA UXM-501MD UXM-1001MD UXM-2004MD UXM-5000MA
HI-6(N) HI-10(N) HI-20(N) HI-32(N) HI-40(N) HI-50(N) HI-56(N) HI-64(N)
HI-80(N) HI-90(N) HI-100(N) HI-112(N)
HTQ-500 HTQ-1000 HTQ-2000 HTQ-3000 HTQ-4000 HTQ-5000 HTQ-6000
HAL125(N)L HAL200(N)L HAL300(N)L HAL400(N)L HAL500(N)L HAL625(N)L
HAL700(N)L HAL800(N)L HAL900(N)L HAL1000(N)L HAL1100(N)L HAL1250(N)L HAL1400(N)L
HAN125(N)L HAN200(N)L HAN250(N)L HAN300(N)L HAN400(N)L HAN500(N)L
HAN625(N)L HAN700(N)L HAN750(N)L HAN800(N)L HAN900(N)L HAN1000(N)L
HAN1100(N)L HAN1250(N)L
HAP150(N)L HAP200(N)L HAP250(N)L HAP300(N)L HAP400(N)L HAP500(N)L HAP625(N)L HAP1250(N)L
MAL125(N)L MAL200(N)L MAL250(N)L MAL300(N)L MAL400(N)L MAL500(N)L
MAL625(N)L MAL700(N)L MAL800(N)L MAL900(N)L MAL1000(N)L MAL1100(N)L
MAL1250(N)L MAL1400(N)L
MAN125(N)L MAN200(N)L MAN250(N)L MAN300(N)L MAN400(N)L MAN500(N)L
MAN625(N)L MAN700(N)L MAN750(N)L MAN800(N)L MAN900(N)L MAN1000(N)L
MAN1100(N)L MAN1250(N)L MAN1400(N)L
MAP125(N)L MAP200(N)L MAP250(N)L MAP300(N)L MAP400(N)L MAP500(N)L
MAP625(N)L MAP700(N)L MAP800(N)L MAP900(N)L MAP1000(N)L MAP1100(N)L
MAP1250(N)L MAP1400(N)L
MAQ250(N)L MAQ300(N)L MAQ500(N)L MAQ800(N)L MAQ1100(N)L MAQ1400(N)L
HL100C HL100G HL100Q HL400B HL400D HL450B HL450J HL1000D HL1000W
HL2000D HL2000J H4000D H5600D ML1500DH ML3000DH SL10UH SL5DH SL5UH SUV110V
H004-L21 H01-L21 H02-L21 H03-L21 H03-L31 H04-L21 H05-L21
H06-l21 H06-L31 H075-L31 H12-L31
SH250 SH750 SH1002MA SH1002NB GLA17 GLA41 GLA79 GLA87 GLA155
H1500L H2000L H8000L H16KL H18KL H20KL M1500L M3000L M8000L M16KL M18KL M25KL
ANUP8154 ANUP8304E ANUP8308E ANUP8368E ANUP8604DE ANUP8608DE ANUP8668DE
ANUM10081 ANUM20081 ANUM30081 ANUM60081 ANUM15021 ANUM30021 ANUM60021
ANUM30061 ANUM60061 ANUPL10081 ANUPL20081 ANUPL30081 ANUPL60081
ANUPL15021 ANUPL30021 ANUPL60021 ANUPL30061 ANUPL60061
ANUL10081 ANUL20081 ANUL30081 ANUL60081 ANUL15021 ANUL30021 ANUL60021
ANUL30061 ANUL60061