[发明专利]通过紫外线发光二极管模拟紫外线光谱特性的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于进行试样的人工风化或耐光性检验的装置、一种紫外线照射装置和一种运行此类装置的方法。

背景技术

在人工风化装置中对试样、尤其是平面的材料试样的在大气环境下的老化状态进行评估，其中对试样进行人工风化。为达到这一目的，上述装置通常包含风化室，其中设置有用于固定进行风化的试样的固定装置以及用于对试样进行辐照、尤其是紫外线辐照的辐射源。

在对材料试样进行人工风化或耐光性检验的此类装置中大多必须对材料的使用寿命进行评估，这些材料在使用过程中持续处在自然的天气环境中，并且在气候影响下其状况逐渐变差，上述气候影响包括太阳光、太阳热、潮湿等。为真实模拟自然的气候条件，有利的是，在装置中产生的光线的光谱能量分配尽可能符合自然光照的光谱能量分配，因此在此类设备中一直使用氙气辐射器作为辐射源。此外，在材料的慢速拍摄的老化试验中基本上是对试样进行比自然条件下更密集的辐照，以使试样老化。由此在较短时间后即可就材料试样的长期老化状态做出结论。

大部分在人工风化设备中进行试验的材料试样都由聚合材料制成。其中受大气影响的老化基本上是由阳光辐射中的紫外线比例造成的。在此进行的光化学的源过程，也就是照片的吸附和活跃态或自由基的产生，都是不受温度影响的。与此相反，后续的与聚合物或添加剂的反应步骤是受温度影响的，因此，所观察的材料的老化也同样是受温度影响的。

在至今已知的风化试验设备中大多使用氙气灯作为辐射源。众所周知，使用氙气灯虽然不能很好地模拟太阳光谱，但是所发出的辐照在红外光谱范围中却包含比较高的光谱比例，为防止试样升温过大，必须使用过滤器过滤上述红外光谱。此外，市面通用的氙气辐射源的使用寿命只有约1500小时。

此外也可使用金属卤素灯作为辐射源，但是具有一个缺点，即它不可调节或非常难调节。具有同样特点的是荧光灯，它同样广泛地在风化检验设备中被使用为辐射源，但是不利的是它的使用寿命较短。

另外，所有提及的辐射源都具有一个缺点，即它的光谱不可改变。

上述风化检验设备的常规辐射源的另外一个缺点是其结构和控制方式相对不灵活，无法根据待辐照材料试样的表面的不同条件进行调整。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一个使用于人工风化或耐光性检验装置中的辐射装置，通过这一装置可尽可能好地对紫外线光谱特性进行模拟（或效法）。

通过独立的权利要求书中所述的特性解决这一任务。在从属权利要求书和附加权利要求书中说明了本发明的有利设计和进一步方案。

根据第一方面，本发明涉及一种用于试样的人工风化或耐光性检验的装置，包含风化室，在风化室中设置有紫外线辐射装置。紫外线辐射装置包含多个紫外线发光二极管，其中二极管包含两个或多个等级的光照带不同的紫外线发光二极管，具有，其中光照带的选择必须符合这一条件，即在试样层中可实现光谱分配，通过这一光谱分配对特定的紫外线光谱特性进行近似计算。例如，可通过自然太阳光中的紫外线部分的光谱范围得出需近似计算紫外线特性，比如短波的上升边缘。需近似计算紫外线特性也可通过已知的紫外线光源的紫外线光照带或通过任意定义的光谱紫外线特性得出。

众所周知地，发光二级管具有接近单色的光谱辐射特性。因此选择至少两个不同光谱的紫外线发光二极管，其辐射最大值为不同的波长。优选地，紫外线发光二极管的选择和设置和/或控制需符合这一条件，即在运行过程中无需采取特殊措施也能对期望获得的紫外线光谱特性进行最优化调节，就如同太阳光谱中的紫外线部分，尤其是其短波的上升边缘；同时试样层上的光谱辐射特性具有足够的空间均一性。在线路技术方面可简单地设计紫外线辐射装置，即所有紫外线发光二极管只能共同控制，不能单独调节，只要在运行过程中可获得的光谱辐射特性的空间均匀性符合要求。可选的，也可将紫外线发光二极管设计成可单独调节。这样在运行过程中就可通过进一步措施改进条件，例如通过发光二极管电流对发射的紫外线辐射的光照强度进行个别调节。同样可在电气脉冲过程中对发光二极管进行控制，下文关于这一点进行详细描述。