LED黑光灯特点和主要优势以及使用维护知识

LED黑光灯特点和主要优势以及使用维护知识

2018-04-28 11:15:34 102

LED黑光灯特点和主要优势以及使用维护知识
50多年来,汞蒸汽灯一直是荧光探伤技术默认的UV-A源。为了减少包括灯泡在内的汞废弃物,自20世纪90年代起,环境保护法便开始实施,普通照明用汞气灯大部分已被淘汰,被荧光管或LED技术所取代。但是,无损检测行业是一个例外。由于其对高强度UV-A源的特殊要求,检测用灯曾不受限制。然而,从2016年起,此类豁免开始到期,无损检测行业被迫逐步放弃汞蒸汽灯。在过去10年里,LED制造工艺取得了一定进展,高强度UV-A LED黑光灯现已成为最佳替代方案。相对于白炽灯和荧光灯泡,照明行业已大体上将LED(发光二极管)视为首选技术。由于无损检测行业有特殊的照明要求,无损检测行业在采用LED技术方面还相对落后。特别需要指出的是,液体荧光渗透或荧光磁粉检测还需面对UV-A光源带来的独特挑战。

LED的主要特性
虽然灵活性是LED技术的主要优势之一,但这也意味着需要了解更多该技术的详细信息才能找到适合无损检测的性能。用于荧光渗透或磁粉探伤的灯需要考虑许多因素,包括峰值波长、发射光谱、工作距离、照射形态、电源、认证要求等。

峰值波长与发射光谱
在为荧光探伤选择LED黑光灯时,峰值波长是最重要的因素。在以前研发确定荧光渗透剂和荧光磁粉的配方时,一直将汞蒸汽作为UV-A源。汞蒸汽光源在365.4 nm处产生单个UV-A峰值,这是汞元素的发射谱线。因此,在所有荧光渗透剂和荧光磁粉的研发和制造中,染料选择时,都要求在波长365 nm的紫外线照射下能发出荧光。LED所发出的UV-A紫外线峰值波长可变,具体取决于内部半导体的掺杂剂。为了确保LED UV-A灯能够使荧光渗透剂和荧光磁粉产生荧光,LED的峰值波长必须在360-370 nm的范围内。

但峰值波长并非唯一的考虑要素。LED的UV-A发射光谱比汞蒸汽产生的峰值波长要宽得多。在其光谱末端,包括一些400 nm以上的可见光范围内的发射。从灯的深紫色炫光中即可观察到这一点。在黑暗环境下进行荧光渗透和磁粉探伤,以增加对比度,但可见光污染会干扰影响探伤观察。对于航空航天级别的探伤,这种深紫色炫光是不能接受的。因此,任何用于航空航天探伤的灯都必须配备一个UV-A通滤光片,以阻止可见光发射。

工作距离与照射形态
使用LED黑光灯,您可使用不止一个配置进行检测。灯具可针对特定应用和用途进行设计。用于贴近照射检测的灯具有聚焦的强光斑,但是照射面积较小。为了实现较大的照射面积,就需要一定数量的LED黑光灯珠。然而,如果发光的LED黑光灯组太靠近探伤面,就会产生亮斑和暗斑图案。这就要在工作距离和照射面积之间进行权衡。

LED UV-A灯的照射面积是指被检表面上高于1000 µW/cm2(探伤所需的最低值)黑光强度的面积。照射面积较小的灯可用于检测较小的区域,如孔、焊接接头和内表面。当用于大型结构时,较小的照射面积会产生“隧道视觉”,探伤人员只会专注于一个区域,照射区以外的指示因而很容易会被错过。照射面积较大的灯能向眼睛注视(检查)处的周边区域提供UV-A照射。这样,有利于探伤人员能够快速定位和识别这些区域的荧光显示,从而进行进一步的检测。

LED UV-A灯的工作距离是指提供均匀照射覆盖所需的最小距离。当接近被检表面时, LED黑光灯组中的各个LED黑光灯珠将投射单独的光束,其间存在暗淡区域。这种不均匀的覆盖会影响探伤质量,可能导致错误的显示。但是,如果将灯远离被检表面,各个单个的LED黑光灯珠发出的光束将整合成平滑、均匀的形态。只有将灯放在比最小工作距离更远的位置时才能进行探伤。

电源
在低电压下工作时,LED UV-A灯可使用电池电源工作几个小时。这使灯便于携带,现场探伤变得快速简单。然而,电池供电灯也存在问题,因为LED的亮度与供电电压和电流直接相关。在使用电池时,电压和电流会降低,产生典型的放电曲线。使用LED UV-A灯,照射强度可能随着时间的流逝降低,最终下降到低于所需的1000 µW/cm2最小值 。更高级的电池型LED黑光灯可加入恒流电路用来监测电池的放电情况。如果无法保持1000 µW/cm2的最小强度,此类灯将自动关闭。了解电池的类型和放电曲线对于确保高质量的探伤非常重要。

认证要求
不同行业有不同的探伤要求和容限。对于荧光渗透检测和磁粉检测,航空航天业对其工艺过程的各个方面都提出了高要求。经过5年的研究,ASTM E3022规范了航空航天业对LED UV-A黑光灯的要求。该标准为灯具制造商提供了荧光探伤的基准性能。通过了ASTM E3022认证的LED UV-A灯可用于所有航空航天组织、OEM,并符合NADCAP审核标准。

LED UV-A黑光灯的认证包括型式测试和每台灯的单独测试。
型式测试主要是测试灯的性能 ,包括工作距离、照射形态、热稳定性、最大工作温度、电流控制、电池放电曲线和UV-A滤光片透射率。上述信息可用于编写探伤的正确使用具体规程。此外还需要进行每台灯的单独测试,以确定每台灯的具体性能。这些测试在制造期间进行,包括峰值波长、发射光谱和最大UV-A照度。符合ASTM E3022的灯随附所有上述测试的认证记录。

LED黑光灯

LED黑光灯的优势
将LED UV-A灯与过去传统使用的汞蒸汽灯进行比较,LED具有两个主要优势。
首先,LED黑光灯在设计和应用方面非常灵活。
LED黑光灯可配置一个LED或多个LED黑光灯组,以实现多种照射形态。其设计灵活多样,可用于近距离照射检测和一般用途,也可以设计成覆盖大面积区域的大型灯具。可使用市电交流电源、电池、可充电电池或上述种类的组合为此类灯供电。LED黑光灯工作时不会发热,因此灯壳可密封,即使在潮湿、肮脏的环境中工作也不会损坏。与汞蒸汽灯不同,LED黑光灯无需预热便可达到完全的亮度。LED UV-A灯在打开后便可立即用于探伤。
LED黑光灯的第二个优势是安全。
从汞蒸汽灯改换到LED黑光灯可消除有害的汞废弃物。但LED黑光灯还具有更多的用户安全优势。汞蒸汽灯泡会发出有害的UV-B和UV-C辐射,因此必须配备一个滤光器来保护探伤人员。手持式汞蒸汽灯功率为100W,吊顶式装置的功率为每个400W。功耗大会产生大量的热量,使灯表面变热,为探伤人员带来灼伤危险。汞蒸汽灯采用易碎的玻璃灯泡和滤光器制成,需防止撞击或溅上液体造成的意外损坏。LED黑光灯可避免所有上述危险,从而大大增加探伤人员和探伤地点的安全。

LED黑光灯的使用和维护
一般而言,LED UV-A灯的用法与汞蒸汽灯相同。在探伤之前(或至少每天)应对UV-A辐照强度进行检查。根据被检测部件或区域的配置,可能需要多个灯以获得最佳结果。应注意须在距被检表面适当距离处使用LED黑光灯。均匀的UV-A光照覆盖能够产生最佳结果,根据需要移动灯具以检查更大的区域。建议佩戴UV-A安全防护眼镜,以减少眼疲劳,防止过多的UV-A辐照干扰视力。设计巧妙的手持式和固定式灯能够连续工作,UV-A亮度不衰减,无闪烁,不产生热量。
应定期检查UV-A源的完整性,确保其洁净且处于良好的工作状态。
对LED UV-A灯完整性的检查应比汞蒸汽灯更加详细、细致。对于阵列LED黑光灯的检查,需在灯前放置一张白纸,并透过这张纸观察各个LED。阵列中的所有LED应正常工作且亮度相同。许多标准都要求对LED UV-A灯的完整性进行“白纸检查”。即使用一大张白纸执行此检查。把灯放在距离白纸38 cm(15英寸)的位置,然后观察光照区。光照覆盖应均匀,无明显的亮斑或暗斑。白纸检查旨在找出明显不均匀的点。注意,这并非测量,只是对灯的性能进行快速检验。如果使用电池供电灯,请确保电池已充电并固定在灯中。

其他的完整性检查与汞蒸汽灯完全相同。包括确保滤光片洁净、状况良好。如果灯具有风扇冷却功能,应进行相关检查,确保风扇正常工作,并且通风口无灰尘和污垢。检查灯具的前面(出光面)是否存在过量的渗透剂或磁粉。在探伤期间,荧光材料污染会造成环境光污染,降低探伤面的对比度。查看电气连接是否牢固,电缆是否保养良好。