LED黑光燈用于熒光磁粉和熒光滲透檢測

50多年來，高壓汞燈式黑光燈一直是熒光檢測技術(shù)默認的探傷黑光燈。為了減少包括燈泡在內(nèi)的汞廢棄物，自20世紀90年代起，環(huán)境保護法開始實施，普通照明用汞氣燈大部分已被淘汰，被熒光燈或LED技術(shù)所取代。但是，無損檢測(NDT)行業(yè)是一個例外。由于對高強度探傷黑光燈的特殊要求，檢測用燈曾不受限制。然而，從2016年起，此類豁免開始到期，無損檢測（NDT)行業(yè)被迫逐步放棄高壓汞燈式黑光燈。在過去10年里，LED制造工藝取得了一定進展，高強度LED黑光燈現(xiàn)已成為更佳替代方案。

 相對于白熾燈和熒光燈泡，照明行業(yè)已大體上將LED（發(fā)光二極管）視為技術(shù)。由于無損檢測NDT行業(yè)有特殊的照明要求， 無損檢測NDT行業(yè)在采用LED技術(shù)方面還相對落后。特別需要指出的是，液體熒光滲透或熒光磁粉檢測還需面對UV-A光源帶來的獨特挑戰(zhàn)。

LED黑光燈和燈泡式探傷燈的對比

將LED黑光燈與過去傳統(tǒng)使用的高壓汞燈式黑光燈進行比較，LED黑光燈具有兩個主要優(yōu)勢。首先，LED黑光燈在設(shè)計和應(yīng)用方面非常靈活。LED黑光燈可配置一個LED或多個LED黑光燈組，以實現(xiàn)多種照射形態(tài)。其設(shè)計靈活多樣，可用于近距離照射檢測和一般用途，也可以設(shè)計成覆蓋大面積區(qū)域的大型燈具。可使用市電交流電源、電池、可充電電池或上述種類的組合為此類燈供電。LED黑光燈工作時不會發(fā)熱，因此燈殼可密封，即使在潮濕、骯臟的環(huán)境中工作也不會損壞。與高壓汞燈式黑光燈不同，LED黑光燈無需預(yù)熱便可達到完全的亮度，LED黑光燈在打開后便可立即用于檢測。

LED黑光燈的第二個優(yōu)勢是安全。從高壓汞燈式黑光燈改換到LED黑光燈可消除有害的汞廢棄物。但LED黑光燈還具有更多的用戶安全優(yōu)勢。高壓汞燈式黑光燈泡會發(fā)出有害的UV-B和UV-C輻射，因此必須配備一個濾光器來保護檢測人員。手持式高壓汞燈式黑光燈功率為100W，吊頂式裝置的功率為每個400W。功耗大也會產(chǎn)生大量的熱量，使探傷燈黑光燈表面變熱，給檢測人員帶來灼傷危險。高壓汞燈式黑光燈采用易碎的玻璃燈泡和紫外濾色片制成，需防止撞擊或濺上液體而造成的意外損壞。LED黑光燈可避免上述所有危險，大大增加檢測人員和檢測地點的安全性。

圖.1 - led黑光燈用于工件的探傷.

無損檢測NDT的主要特性
雖然靈活性是LED技術(shù)的主要優(yōu)勢之一，但這也意味著需要了解更多該技術(shù)的詳細信息，才能找到適合無損檢測的性能。用于熒光滲透探傷或磁粉檢測的黑光燈需要考慮許多因素，包括峰值波長、發(fā)射光譜、工作距離、照射形態(tài)、電源、認證要求等。如果您不了解什么是黑光燈，請看什么是LED黑光燈這篇文章。

LED黑光燈峰值波長與發(fā)射光譜

在為熒光檢測選擇LED黑光燈時，峰值波長是最重要的因素。在以前研發(fā)確定熒光滲透劑和熒光磁粉的配方時，一直將汞蒸汽光源作為探傷黑光燈。汞蒸汽光源在365.4 nm處產(chǎn)生單個UV-A峰值，這是汞元素的發(fā)射譜線。因此，在所有熒光滲透劑和熒光磁粉的研發(fā)和制造中，染料選擇時，都需要在波長365nm的紫外線照射下能發(fā)出熒光。LED黑光燈所發(fā)出的UV-A紫外線峰值波長可變，具體取決于內(nèi)部半導(dǎo)體的摻雜劑。為了確保LED黑光燈能夠使熒光滲透劑和熒光磁粉產(chǎn)生熒光，LED的峰值波長必須在360～370 nm的范圍內(nèi)。

 但峰值波長并非的考慮要素。LED黑光燈的UV-A發(fā)射光譜比汞蒸汽產(chǎn)生的峰值波長要寬得多。在其光譜末端，包括一些400nm以上的可見光范圍內(nèi)的發(fā)射。從led黑光燈燈的深紫色炫光中即可觀察到這一點。在黑暗環(huán)境下進行熒光滲透和磁粉檢測，以增加對比度，但可見光污染會影響檢測的觀察。對于航空航天級別的探檢測，這種深紫色炫光是不能接受的。因此，任何用于航空航天探傷的led黑光燈都必須配備一個UV-A通濾光片，以阻止可見光發(fā)射。

工作距離與照射形態(tài)
 使用LED黑光燈，可使用不止一個配置進行檢測。LED黑光燈可針對特定應(yīng)用和用途進行設(shè)計。用于貼近照射檢測的燈具有聚焦的強光斑，但是照射面積較小。為了實現(xiàn)較大的照射面積，就需要一定數(shù)量的LED黑光燈珠。然而，如果發(fā)光的LED黑光燈組太靠近探傷面，就會產(chǎn)生亮斑和暗斑圖案，這就要在工作距離和照射面積之間進行權(quán)衡。

LED黑光燈的照射面積是指被檢表面上高于1000μW/cm2（探傷所需的更低值）黑光強度的面積。照射面積較小的黑光燈可用于檢測較小的區(qū)域，如孔、焊接接頭和內(nèi)表面。當用于大型結(jié)構(gòu)時，較小的照射面積會產(chǎn)生“隧道視覺”，檢測人員只會專注于一個區(qū)域，照射區(qū)以外的指示會很容易地被錯過。照射面積較大的燈能向眼睛注視（檢查）處的周邊區(qū)域提供UV-A照射。這樣，有利于檢測人員能夠快速定位和識別這些區(qū)域的熒光顯示，從而進行進一步的檢測。

LED黑光燈的工作距離是指提供均勻照射覆蓋所需的最小距離。當接近被檢表面時， LED黑光燈組中的各個LED黑光燈珠將投射單獨的光束，其間存在暗淡區(qū)域。這種不均勻的覆蓋會影響檢測質(zhì)量，可能導(dǎo)致錯誤的顯示。但是，如果將黑光燈遠離被檢表面，各個單個的LED黑光燈珠發(fā)出的光束將整合成平滑、均勻的形態(tài)。只有黑光燈將燈放在比最小工作距離更遠的位置時才能進行檢測。

電源
 在低電壓下工作時，LED黑光燈可使用電池電源工作幾個小時，這使得led熒光探傷燈燈便于攜帶，現(xiàn)場檢測變得快速簡單。然而，電池供電的熒光探傷燈也存在問題，因為LED的亮度與供電電壓和電流直接相關(guān)。在使用電池時，電壓和電流會降低，產(chǎn)生典型的放電曲線。使用LED黑光燈，照射強度可能隨著時間的流逝降低，最終下降到低于所需的1000 μW/cm2最小值 。更的電池型LED黑光燈可加入恒流電路來監(jiān)測電池的放電情況。如果無法保持1000μW/cm2的最小強度，此類LED黑光燈將自動關(guān)閉。了解電池的類型和放電曲線對于確保高質(zhì)量的檢測非常重要。

認證要求
 不同行業(yè)有不同的檢測要求和容限。對于熒光滲透檢測和磁粉檢測，航空航天業(yè)對其工藝過程的各個方面都提出了高要求。經(jīng)過5年的研究，ASTM E3022規(guī)范了航空航天業(yè)對LED UV-A黑光燈的要求。該標準為LED黑光燈制造商提供了熒光探傷的基準性能。通過了ASTM E3022認證的LED黑光燈可用于所有航空航天組織、OEM，并符合NADCAP審核標準。

LED UV-A黑光燈的認證包括型式測試和每臺燈的單獨測試。型式測試主要是測試LED黑光燈的性能 ，包括工作距離、照射形態(tài)、熱穩(wěn)定性、更大工作溫度、電流控制、電池放電曲線和UV-A濾光片透射率。上述信息可用于編寫檢測的正確使用具體規(guī)程。此外還需要進行每臺LED黑光燈的單獨測試，以確定每臺探傷燈的具體性能。這些測試在制造期間進行，包括峰值波長、發(fā)射光譜和更大UV-A照度。符合ASTM E3022的燈隨附所有上述測試的認證記錄。

圖.2 -led黑光燈安裝在磁粉探傷機上使用.           

LED黑光燈在現(xiàn)場的使用和維護          

一般而言，LED黑光燈的用法與高壓汞燈式黑光燈相同。在檢測之前（或至少每天）應(yīng)對UV-A輻照強度進行檢查。根據(jù)被檢測部件或區(qū)域的配置，可能需要多個燈以獲得更佳結(jié)果。應(yīng)注意須在距被檢表面適當距離處使用LED黑光燈。均勻的UV-A光照覆蓋能夠產(chǎn)生更佳結(jié)果，根據(jù)需要移動燈具以檢查更大的區(qū)域。建議佩戴LUV-10A紫外線安全防護眼鏡，以減少眼疲勞，防止過多的UV-A輻照干擾視力。設(shè)計巧妙的手持式和固定式LED黑光燈能夠連續(xù)工作，UV-A亮度不衰減，無閃爍，不產(chǎn)生熱量。

 應(yīng)定期檢查探傷黑光燈的完整性，確保其潔凈且處于良好的工作狀態(tài)。對LED黑光燈完整性的檢查應(yīng)比高壓汞燈式黑光燈更加詳細、細致。對于陣列LED黑光燈的檢查，需在燈前放置一張白紙，并透過這張紙觀察各個LED。陣列中的所有LED應(yīng)正常工作且亮度相同。許多標準都要求對LED黑光燈的完整性進行“白紙檢查”，即使用一大張白紙執(zhí)行此檢查：把燈放在距離白紙38 cm （15 in）的位置，然后觀察光照區(qū)；光照覆蓋應(yīng)均勻，無明顯的亮斑或暗斑。白紙檢查旨在找出明顯不均勻的點。注意，這并非測量，只是對燈的性能進行快速檢驗。如果使用電池供電燈，請確保電池已充電并固定在燈中。

 其他的完整性檢查與高壓汞燈式黑光燈完全相同。包括確保濾光片潔凈、狀況良好。如果燈具有風扇冷卻功能，應(yīng)進行相關(guān)檢查，確保風扇正常工作，并且通風口無灰塵和污垢。檢查燈具的前面（出光面）是否存在過量的滲透劑或磁粉。在檢測期間，熒光材料污染會造成環(huán)境光污染，降低檢測面的對比度。查看電氣連接是否牢固，電纜是否保養(yǎng)良好。

 LED黑光燈和傳統(tǒng)高壓汞燈的優(yōu)勢

LED黑光燈相對于高壓汞燈式黑光燈有許多優(yōu)勢。LED黑光燈在設(shè)計和應(yīng)用方面更加靈活。LED黑光燈一通電便可達到完全的輻照強度，使用前無需進行預(yù)熱；使用起來更加安全，可降低檢測人員的危險，消除有害的汞廢棄物。為熒光檢測選擇適當?shù)腖ED黑光燈需要考慮很多因素。使用LED黑光燈須考慮發(fā)射光譜、照射面積和電源等因素。對于航空航天和其他高標準行業(yè)，還需要考慮認證要求。如使用LED黑光燈，則應(yīng)定期檢查燈的完整性，確保其潔凈且處于良好的工作狀態(tài)。白紙檢查有助于快速檢驗燈的性能。LED黑光燈具有配置靈活、安全性更高等優(yōu)勢，沒有危險的汞廢棄物，使熒光滲透劑和磁粉檢測更快、更。

LED黑光燈選型指南