Più della semplice radiazione – Gli emettitori di

Più della semplice radiazione –
Gli emettitori di infrarossi USHIO
PrintJet ADVANCED, la stampante per le esigenze più severe;
foto di Weidmüller Interface GmbH & Co. KG
Soffiaggio di bottiglie in PET
Tamburo di un’asciugatrice
2
Doccia con stufa a infrarossi
Che cos’è la radiazione infrarossa?
Esistono diversi modi di riscaldare un oggetto, con
e senza contatto diretto:
CONDUZIONE
Trasmissione per diretto contatto con la fonte di calore
CONVEZIONE
Trasmissione per diretto contatto con il mezzo riscaldato
… invisibile all’occhio umano
La radiazione infrarossa si trova nella zona dello
spettro elettromagnetico esterna a quella della luce
visibile e non può quindi essere percepita dall’occhio
umano. Secondo la norma DIN 5031, il range definito
infrarosso (IR) è compreso tra 0,78 µm e 10,0 µm.
RADIAZIONE
Trasmissione senza contatto tramite radiazione elettromagnetica
Il riscaldamento senza contatto …
Il range della radiazione infrarossa è suddiviso in tre sezioni, IR-A, IR-B e IR-C, come mostriamo nel diagramma.
Un oggetto irradiato da una fonte di calore a onda
corta o media può assorbire più del 92 % dell’energia
irradiata. Questa radiazione può trasformarsi in calore
all’interno dell’oggetto riscaldato. Per ottenere il massimo in termini di efficacia, il materiale dell’oggetto
riscaldato deve avere un coefficiente di assorbimento in linea con lo spettro dell’emettitore di infrarossi.
Spettro del range IR
Per classificare gli emettitori di infrarossi si usa ricorrere ai termini onda corta, onda media e onda lunga.
Si tratta di definizioni facili da ricordare, ma tecnicamente scorrette. Gli emettitori allo stato solido o
monolitici, cioè quelli ad incandescenza, emettono
continuamente radiazioni comprese in due dei range
di lunghezza d’onda sopra citati.
I RA
inf 0.7
rar 8 µ
oss m
i a – 1.
on 4 0
da
µ
co r m
ta
I RB
inf 1.4
rar 0
oss µ m
ia –3
o n .0 0
da
me µm
d ia
I Ri nf C 3
ra r .0 µ
oss m
i a – 10
on
da .0 µ m
lun
ga
Il diagramma mostra uno spettro tipico di un emettitore
ad incandescenza a diverse temperature di colore.
Temperatura di colore
2 900 K 2 400 K
2 100 K
1 700 K
Radianza
m–
luc 0.78
ev
isi b µ m
ile
8µ
0. 3
V IS
UV
0.1
0
luc µ m
eu –0
l t r .38
av
iol µ m
et t
a
Spettro della luce
[µm]
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Lunghezza d’onda
3
Il meglio della tecnologia
del riscaldamento
Gli emettitori di infrarossi (emettitori IR) USHIO sono fatti in vetro di quarzo e
prodotti per garantire una lunga durata. La gamma di prodotti comprende emettitori per applicazioni ad onda corta e ad onda media.
❯
Disponibili da 100 W a 16 000 W
❯
Temperatura di colore da <800 K a 3 200 K
❯
Disponibili con o senza riflettore integrato
❯
Radiazione modificata in funzione dell’applicazione
mediante tubi o rivestimenti supplementari
❯
Una caratteristica esclusiva degli emettitori IR di USHIO è la tecnologia
EasyFit che rende la sostituzione delle lampade estremamente rapida
e semplice, anche per quelle prodotte su specifiche del cliente. EasyFit
può essere adattato alla singola lampada e coniuga la convenienza alla
funzionalità. Il collegamento elettrico e il montaggio meccanico dell’emettitore avvengono contemporaneamente.
❯
Possibilità di montare il noto connettore di rapido inserimento
“quick plug-in” (KSSV).
❯
Su richiesta, si eseguono modifiche o nuovi sviluppi di emettitori IR
su specifiche del cliente
La massima efficienza in termini di prestazioni e di costi
❯
Breve tempo di reazione dell’emettitore IR: da 1 a 3 secondi, cioè un
ritardo minimo all’accensione, al controllo e allo spegnimento
Importantissimo se si interrompe la fornitura del materiale!
❯
Gli emettitori IR ad onda corta o media possono convertire più del 92 %
dell’ingresso totale di energia elettrica in radiazione infrarossa.
❯
Durata media tipica: 5 000 ore alla tensione nominale
❯
L’aria circostante non viene riscaldata dalla radiazione ad onda corta
❯
Annullamento del costo di riscaldamento o del tempo di accensione
❯
L’elevata qualità dei tubi di quarzo garantisce la solidità meccanica e termica
❯
Possibilità di regolare la luminosità con vari dispositivi elettronici
❯
Possibilità di convogliare la radiazione infrarossa tramite un
riflettore integrato che riduce la dispersione di potenza IR.
❯
Riscaldamento di un’area specifica da 1 a 500 kW/m²
❯
Costruzione di macchine compatte grazie alle ridotte dimensioni degli emettitori IR
❯
Densità di potenza specifica da 10 a 270 W per cm di lunghezza termica
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Saldatrice a punti con lampade ad
infrarossi dotate di pin;
foto di Bielomatik Leuze GmbH & Co. KG
5
Josef Wohlmuth,
Direttore della produzione
La qualità USHIO adeguata al
vostro compito specifico
�
Termoformatura di vetro e PET
�
Saldatura di schede a circuiti stampati
�
Saldatura plastica
�
Attivazione di collanti
�
Mantenimento della temperatura del cibo nel catering
�
Indurimento di resine
�
Riscaldamento di wafer nella produzione/
epitassia di semiconduttori
�
Test di materiali
�
Calettatura di cuscinetti a sfera
�
Indurimento di cemento
� Asciugatura di stucchi e vernici nell’industria
automobilistica
�
Controllo dell’umidità nell’industria della carta
�
Riscaldamento dell’aria in padiglioni
e veicoli pubblici
�
Applicazioni mediche
�
Assottigliamento di lamine
�
Fissaggio del toner in fotocopiatrici e stampanti
�
Evaporazione di solventi (sviluppo di pellicole)
�
Scarico della tensione sui giunti di saldatura di metalli
�
Evaporazione dell’acqua negli umidificatori d’aria
6
Il prodotto perfetto
per ogni applicazione
USHIO offre vari tipi di emettitori IR:
EMETTITORI A TUBO SINGOLO
LAMPADE A INFRAROSSI DOTATE DI PIN
La maggior parte delle applicazioni utilizza il tipico
emettitore a tubo singolo. È disponibile in varie
versioni.
Lampada a infrarossi a terminazione singola
dotata di pin con rivestimento riflettente. Progettata per il riscaldamento a punti di contorni, specie
nel settore della saldatura plastica.
EMETTITORI A TUBO DOPPIO
EMETTITORI A TUBO SINGOLO RICURVO
I due tubi degli emettitori a tubo doppio sono fusi
insieme, in modo da garantire un’elevata stabilità a
lampade più lunghe. Gli emettitori a tubo doppio possono essere a terminazione singola o doppia.
USHIO ha sviluppato un processo di produzione avanzato ed è così in grado di offrire degli emettitori
ricurvi molto sofisticati. Il vantaggio che offrono
questi emettitori è la possibilità di essere combinati in vari modi per generare campi di riscaldamento
omogenei.
La stretta collaborazione dei reparti di R&S e di produzione permette ad USHIO di sviluppare e
produrre emettitori specifici per l’uso a cui sono destinati. Talvolta basta una piccola modifica per
ottimizzare l’applicazione.
7
Più frequenti terminali degli
emettitori IR di USHIO
LirU
EasyFit
B
LirM
R7s
Tubo R7s
KSSV
Fa4
Lr
LidU
G
LiN
LiR
8
Spruzzatura alla fiamma
sul tubo di quarzo
Potenza incrementata
grazie ai riflettori
13
0
8900
91000 100
110 110
12 12
0
0
13
0
50
50
80
70
70
60
-70
-60
-5
0
0
-4
-30
-30
-20
-20
10
0
-10
10
0
-10
20
20
30
30
40
50
60
50
-60
-5
0
40
Potenza radiante radiale relativa in %
Emettitore con riflettore
170 180 -170 -1
60
200
160
-15
0
70 180 -170 -1
1
-1
60
0
60
40
200
1
4
-15
1
0
150
0
15
-1
0
40
14
150
100
100
50
50
8900
91000 100
110 110
12 12
0
0
13
0
13
0
0
15
0 -9-800
00 -1-9
00
0 -1
-11 -110
0
0
-12 -12
30 130
-1
-
80
70
-80
-70
70
60
-70
-60
-5
0
0
-4
-30
-30
-20
-20
0
-10
0
-10
10
10
20
20
30
30
40
40
50
60
50
-60
-5
0
0
-4
La figura sulla destra mostra l’efficacia del riflettore.
100
-80
-70
I riflettori integrati vengono spruzzati a fiamma direttamente sul tubo di quarzo. Generalmente il riflettore
è fatto di ceramica di alluminio. La sua efficienza è
dell’80 % circa. La resistenza termica del riflettore in
ceramica di alluminio è superiore a quella della lampadina al quarzo ed è questo che garantisce, anche in
applicazioni prive di raffreddamento forzato dell’aria,
la funzionalità del riflettore per tutto il suo ciclo di vita.
170 180 -170 -1
60
200
160
-15
0
170 180 -170 -1
-1
0
60
0
40
200
16
-15
14
0
150
0
15
-1
0
40
14
150
100
0
15
0 -9-800
00 -1-9
00
0 -1
-11 -110
0
0
-12 -12
30 130
-1
-
Viste le dimensioni longitudinali degli emittenti IR,
l’irraggiamento è radiale. Usando un riflettore, si riesce
a convogliare facilmentel’irraggiamento, portando la
potenza utile degli infrarossi fino al 170 %. Si possono utilizzare riflettori integrati o esterni, a seconda
dell’applicazione. I riflettori integrati garantiscono un
elevato grado di qualità, maneggevolezza e proteggono dal calore l’involucro dell’emettitore IR.
Potenza radiante radiale relativa in %
Emettitore senza riflettore
0
-4
Riflettore integrato
9
Emettitori IR di USHIO:
istruzioni per l’uso
Indicazioni generali
�
Per maneggiare gli emettitori IR, indossare guanti
puliti per evitare di contaminareil tubo di quarzo.
� Se è necessario effettuare la pulizia, utilizzare
alcol denaturato o altro alcol adeguato.
�
Gli emettitori IR possono essere maneggiati solo
se scollegati dall’alimentazione elettrica.
� Anche dopo lo spegnimento, gli emettitori IR
possono essere caldi a sufficienza da provocare
ustioni.
� Al momento della sostituzione delle lampade,
controllare se i portalampada presentano punti
carbonizzati e se sia necessario sostituirli.
�
È importante aver cura di mantenere la posizione
corretta quando si usano emettitori IR dotati
di riflettori.
�
Osservare sempre le istruzioni inserite nella confezione della lampada.
Sicurezza
Gli emettitori IR di USHIO vengono sottoposti a misure continue di controllo qualità e sono progettati
per non provocare alcun danno se utilizzati conformemente alle istruzioni.
Gli emettitori possono essere utilizzati solo con le
prese adeguate. Si prega di attenersi alle istruzioni
del costruttore relativamente alla temperatura di
esercizio massima e al voltaggio delle prese. Le prese
danneggiate devono essere sostituite.
Gli emettitori IR generano una grande quantità di calore. Al momento dell’installazione, prestare attenzione
a mantenere una distanza adeguata tra l’emettitore,
la superficie riscaldata, nonché il riflettore/dispositivo di fissaggio, per prevenire ogni genere di danno.
Posizioni di lavoro ammesse
Durante il funzionamento la posizione di lavoro deve
essere conforme alle specifiche. La posizione di lavoro è specificata per ciascun emettitore IR. Se non si
fa funzionare l’emettitore IR nella posizione di lavoro consentita, se ne ridurrà notevolmente la durata.
USHIO offre emettitori IR progettati specificamente
per l’uso in verticale.
Misurazioni nel reparto di R&S
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Progetto elettrico
Range di temperatura ammesso
Gli emettitori IR di USHIO sono progettati in modo da
produrre una potenza specifica a una determinata
tensione. La durata degli emettitori è strettamente
dipendente da questa caratteristica. Cambiare frequentemente il carico di tensione della potenza può
ridurre la durata dell’emettitore. Il funzionamento in
sovratensione riduce significativamente il suo ciclo
di vita.
Per evitare la fusione del tubo di quarzo, l’interruzione
del ciclo alogeno e l’ossidazione della lastra di molibdeno durante il funzionamento dell’emettitore, occorre
aver cura di mantenere le temperature di esercizio
entro i limiti indicati di seguito.
USHIO può adattare la produzione e il trattamento di
un emettitore in modo che le modifiche di carico non
ne alterino la durata. Se ci comunicate questa esigenza anticipatamente, progetteremo l’emettitore IR sulla base delle vostre specifiche esigenze.
Tutti gli emettitori IR di USHIO permettono di regolare la luminosità.
Luminosità regolabile
Tubo di quarzo
Cavetto conduttore
Lastra di molibdeno
Punto di saldatura
Pinzatura
Filamento di tungsteno
temperatura massima della pinzatura a tenuta stagna
350 °C
temperatura minima del tubo di quarzo
250 °C
temperatura massima del tubo di quarzo
900 °C
temperatura ottimale del tubo di quarzo
300 – 600 °C
11
USHIO
Oltre lo spettro visibile
La reputazione di cui USHIO gode in tutto il mondo deriva dallo sviluppo di
prodotti che integrano tecnologie di illuminazione e design all’avanguardia
con le specifiche esigenze dell’applicazione di clienti leader nel proprio settore in un’ampia gamma di attività: citiamo ad esempio la proiezione cinematografica, i semiconduttori e l’automazione d’ufficio, la biotecnologia e la
medicina. Con circa 5 600 dipendenti e un fatturato annuale di 1,5 miliardi di
EUR, il gruppo USHIO è uno dei fornitori leader a livello mondiale di prodotti
di tecnologia dell’illuminazione molto avanzata. La maggior parte della gamma di prodotti IR di USHIO è sviluppata e prodotta in Germania. La nostra produzione di alta fascia e la gestione della qualità sono certificate ISO 9001.
USHIO EUROPE B.V.
Sede centrale
Sky Park, Breguetlaan 16-18
1438 BC Oude Meer, The Netherlands
Tel. +31 20 446 9333
Fax +31 20 446 0360
[email protected]
www.ushio.eu
USHIO U.K., Ltd.
Argyll House, Quarrywood Court,
Livingston, West Lothian, EH54 6AX, United Kingdom
Tel. +44 1296 339988
Fax +44 1296 339908
[email protected]
www.ushio.eu
USHIO DEUTSCHLAND GmbH
Münchener Straße 10
85643 Steinhöring, Germany
Tel. +49 8094 9054 0
Fax +49 8094 9054 190
[email protected]
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USHIO FRANCE S.A.R.L.
Z.I. du Vert Galant-Allée St. Simon
B.P. 7043-St. Ouen L’Aumone
95051 Cergy Pontoise Cedex, France
Tel. +33 134 64 94 94
Fax +33 134 64 44 97
[email protected]
www.ushio.eu
Edizione: Febbraio 2014
Le soluzioni spettrali di USHIO comprendono una vasta gamma di lampade
a scarica di gas e lampade alogene progettate per soddisfare le precise esigenze di diverse applicazioni. Fate affidamento sulla nostra esperienza e sul
nostro potere di innovazione e rimarrete soddisfatti delle nostre soluzioni
spettrali, dei servizi e dei dispositivi medici.