Vaporii de mercur, dioda emițătoare de lumină (LED) și excimerul sunt tehnologii distincte ale lămpilor cu polimerizare UV. În timp ce toate trei sunt utilizate în diferite procese de fotopolimerizare pentru a lega cernelurile, acoperirile, adezivii și extrudarile, mecanismele care generează energia UV radiată, precum și caracteristicile ieșirii spectrale corespunzătoare, sunt complet diferite. Înțelegerea acestor diferențe este esențială în dezvoltarea aplicării și a formulării, selecția sursei de întărire UV și integrare.
Lămpi cu vapori de mercur
Atât lămpile cu arc cu electrozi, cât și lămpile cu microunde fără electrozi se încadrează în categoria vaporilor de mercur. Lămpile cu vapori de mercur sunt un tip de lămpi cu descărcare în gaz de presiune medie, în care o cantitate mică de mercur elementar și gaz inert sunt vaporizate într-o plasmă în interiorul unui tub de cuarț etanș. Plasma este un gaz ionizat incredibil de ridicat, capabil să conducă electricitatea. Este produs prin aplicarea unei tensiuni electrice între doi electrozi într-o lampă cu arc sau prin punerea cu microunde a unei lămpi fără electrozi într-o carcasă sau cavitate similară ca concept cu un cuptor cu microunde de uz casnic. Odată vaporizată, plasma de mercur emite lumină cu spectru larg pe lungimi de undă ultraviolete, vizibile și infraroșii.
În cazul unei lămpi cu arc electric, o tensiune aplicată activează tubul de cuarț etanș. Această energie vaporizează mercurul într-o plasmă și eliberează electroni din atomii vaporizați. O porțiune de electroni (-) curge către electrodul sau anodul pozitiv de tungsten al lămpii (+) și în circuitul electric al sistemului UV. Atomii cu electroni recent lipsă devin cationi cu energie pozitivă (+) care curg către electrodul sau catodul de tungsten încărcat negativ al lămpii (-). Pe măsură ce se mișcă, cationii lovesc atomii neutri din amestecul de gaze. Impactul transferă electroni de la atomi neutri la cationi. Pe măsură ce cationii câștigă electroni, ei cad într-o stare de energie mai mică. Diferența de energie este descărcată sub formă de fotoni care radiază în exterior din tubul de cuarț. Cu condiția ca lampa să fie alimentată corespunzător, răcită corect și funcționată pe durata sa de viață utilă, o sursă constantă de cationi nou creați (+) gravitează către electrodul sau catodul negativ (-), lovind mai mulți atomi și producând o emisie continuă de lumină UV. Lămpile cu microunde funcționează într-un mod similar, cu excepția faptului că microundele, cunoscute și sub numele de frecvență radio (RF), înlocuiesc circuitul electric. Deoarece lămpile cu microunde nu au electrozi de tungsten și sunt pur și simplu un tub de cuarț sigilat care conține mercur și gaz inert, acestea sunt denumite în mod obișnuit fără electrod.
Ieșirea UV a lămpilor cu vapori de mercur în bandă largă sau cu spectru larg se întinde pe lungimi de undă ultraviolete, vizibile și infraroșii, în proporție aproximativ egală. Porțiunea ultravioletă include un amestec de lungimi de undă UVC (200 până la 280 nm), UVB (280 până la 315 nm), UVA (315 până la 400 nm) și UVV (400 până la 450 nm). Lămpile care emit UVC la lungimi de undă sub 240 nm generează ozon și necesită evacuare sau filtrare.
Ieșirea spectrală pentru o lampă cu vapori de mercur poate fi modificată prin adăugarea unor cantități mici de dopanți, cum ar fi: fier (Fe), galiu (Ga), plumb (Pb), staniu (Sn), bismut (Bi) sau indiu (In). ). Metalele adăugate modifică compoziția plasmei și, în consecință, energia eliberată atunci când cationii dobândesc electroni. Lămpile cu metale adăugate sunt denumite dopate, aditive și halogenuri metalice. Majoritatea cernelurilor, acoperirilor, adezivilor și extrudărilor formulate cu UV sunt proiectate pentru a se potrivi fie cu lămpile standard cu mercur (Hg) fie cu fier (Fe). Lămpile dopate cu fier schimbă o parte din ieșirea UV la lungimi de undă mai lungi, aproape vizibile, ceea ce are ca rezultat o penetrare mai bună prin formulări mai groase și puternic pigmentate. Formulările UV care conțin dioxid de titan tind să se întărească mai bine cu lămpi dopate cu galiu (GA). Acest lucru se datorează faptului că lămpile cu galiu deplasează o parte semnificativă a ieșirii UV către lungimi de undă mai mari de 380 nm. Deoarece aditivii de dioxid de titan, în general, nu absorb lumina peste 380 nm, utilizarea lămpilor cu galiu cu formulări albe permite absorbția mai multă energie UV de către fotoinițiatori, spre deosebire de aditivi.
Profilurile spectrale oferă formulatorilor și utilizatorilor finali o reprezentare vizuală a modului în care ieșirea radiată pentru un design specific de lampă este distribuită în spectrul electromagnetic. În timp ce mercurul vaporizat și metalele aditive au caracteristici definite de radiație, amestecul precis de elemente și gaze inerte din interiorul tubului de cuarț, împreună cu construcția lămpii și designul sistemului de întărire, toate influențează emisia UV. Ieșirea spectrală a unei lămpi neintegrate alimentată și măsurată de un furnizor de lămpi în aer liber va avea o ieșire spectrală diferită de cea a unei lămpi montate în capul unei lămpi cu reflector și răcire proiectate corespunzător. Profilele spectrale sunt disponibile cu ușurință de la furnizorii de sisteme UV și sunt utile în dezvoltarea formulării și selecția lămpii.
Un profil spectral comun grafică iradierea spectrală pe axa y și lungimea de undă pe axa x. Iradierea spectrală poate fi afișată în mai multe moduri, incluzând valoarea absolută (de exemplu W/cm2/nm) sau măsuri arbitrare, relative sau normalizate (fără unități). Profilurile afișează în mod obișnuit informațiile fie ca diagramă cu linii, fie ca diagramă cu bare care grupează ieșirea în benzi de 10 nm. Următorul grafic de ieșire spectrală a lămpii cu arc de mercur arată iradierea relativă în raport cu lungimea de undă pentru sistemele GEW (Figura 1).
FIGURA 1 »Diagrame de ieșire spectrală pentru mercur și fier.
Lampă este termenul folosit pentru a se referi la tubul de cuarț care emite UV în Europa și Asia, în timp ce americanii de nord și de sud tind să folosească un amestec interschimbabil de bec și lampă. Lampa și capul lămpii se referă ambele la ansamblul complet care adăpostește tubul de cuarț și toate celelalte componente mecanice și electrice.
Lămpi cu arc cu electrozi
Sistemele de lămpi cu arc cu electrozi constau dintr-un cap de lampă, un ventilator de răcire sau răcitor, o sursă de alimentare și o interfață om-mașină (HMI). Capul lămpii include o lampă (bec), un reflector, o carcasă sau carcasă metalică, un ansamblu obturator și, uneori, o fereastră de cuarț sau un apărător de sârmă. GEW își montează tuburile de cuarț, reflectoarele și mecanismele obturatoare în interiorul ansamblurilor de casete care pot fi îndepărtate cu ușurință din carcasa sau carcasa exterioară a capului lămpii. Scoaterea unei casete GEW se realizează de obicei în câteva secunde folosind o singură cheie Allen. Deoarece ieșirea UV, dimensiunea și forma generală a capului lămpii, caracteristicile sistemului și nevoile de echipamente auxiliare variază în funcție de aplicație și piață, sistemele de lămpi cu arc cu electrozi sunt în general proiectate pentru o anumită categorie de aplicații sau tipuri similare de mașini.
Lămpile cu vapori de mercur emit 360° de lumină din tubul de cuarț. Sistemele de lămpi cu arc utilizează reflectoare amplasate pe părțile laterale și în spatele lămpii pentru a capta și focaliza mai multă lumină la o distanță specificată în fața capului lămpii. Această distanță este cunoscută sub numele de focalizare și este locul în care iradierea este cea mai mare. Lămpile cu arc emit de obicei în intervalul de la 5 la 12 W/cm2 la focalizare. Deoarece aproximativ 70% din ieșirea UV de la capul lămpii provine de la reflector, este important să păstrați reflectoarele curate și să le înlocuiți periodic. Necurățarea sau înlocuirea reflectoarelor este o contribuție obișnuită la întărirea insuficientă.
De peste 30 de ani, GEW și-a îmbunătățit eficiența sistemelor de întărire, personalizând caracteristicile și producția pentru a satisface nevoile aplicațiilor și piețelor specifice și a dezvoltat un portofoliu mare de accesorii de integrare. Ca rezultat, ofertele comerciale de astăzi de la GEW încorporează modele de carcasă compacte, reflectoare optimizate pentru o reflectare UV mai mare și infraroșu redus, mecanisme de obturare integrale silențioase, fuste și fante ale benzii, alimentare cu clemă, inerție cu azot, capete cu presiune pozitivă, ecran tactil interfață operator, surse de alimentare cu stare solidă, eficiență operațională mai mare, monitorizare UV și monitorizarea sistemului de la distanță.
Când lămpile cu electrozi de presiune medie funcționează, temperatura suprafeței cuarțului este între 600 °C și 800 °C, iar temperatura internă a plasmei este de câteva mii de grade Celsius. Aerul forțat este mijlocul principal de menținere a temperaturii corecte de funcționare a lămpii și de eliminarea unei părți a energiei infraroșii radiate. GEW furnizează acest aer în mod negativ; aceasta înseamnă că aerul este tras prin carcasă, de-a lungul reflectorului și lămpii și este evacuat din ansamblu și departe de mașină sau de suprafața de polimerizare. Unele sisteme GEW, cum ar fi E4C, utilizează răcirea cu lichid, ceea ce permite o ieșire UV puțin mai mare și reduce dimensiunea totală a capului lămpii.
Lămpile cu arc cu electrozi au cicluri de încălzire și răcire. Lămpile sunt aprinse cu o răcire minimă. Acest lucru permite plasmei de mercur să se ridice la temperatura de funcționare dorită, să producă electroni și cationi liberi și să permită fluxul de curent. Când capul lămpii este oprit, răcirea continuă să funcționeze câteva minute pentru a răci uniform tubul de cuarț. O lampă prea caldă nu va aprinde din nou și trebuie să se răcească în continuare. Lungimea ciclului de pornire și răcire, precum și degradarea electrozilor în timpul fiecărei atingeri de tensiune este motivul pentru care mecanismele pneumatice de obturare sunt întotdeauna integrate în ansamblurile lămpilor cu arc cu electrozi GEW. Figura 2 prezintă lămpi cu arc cu electrozi răcite cu aer (E2C) și răcite cu lichid (E4C).
FIGURA 2 »Lămpi cu arc cu electrozi răcite cu lichid (E4C) și răcite cu aer (E2C).
Lămpi UV LED
Semiconductorii sunt materiale solide, cristaline, care sunt oarecum conductoare. Electricitatea circulă printr-un semiconductor mai bine decât un izolator, dar nu la fel de bine ca un conductor metalic. Semiconductorii care apar în mod natural, dar mai degrabă ineficienți includ elementele siliciu, germaniu și seleniu. Semiconductorii fabricați sintetic proiectați pentru putere și eficiență sunt materiale compuse cu impurități impregnate precis în structura cristalină. În cazul LED-urilor UV, nitrura de aluminiu galiu (AlGaN) este un material utilizat în mod obișnuit.
Semiconductorii sunt fundamentale pentru electronica modernă și sunt proiectați pentru a forma tranzistori, diode, diode emițătoare de lumină și microprocesoare. Dispozitivele semiconductoare sunt integrate în circuitele electrice și montate în interiorul unor produse precum telefoane mobile, laptopuri, tablete, electrocasnice, avioane, mașini, telecomenzi și chiar jucării pentru copii. Aceste componente minuscule, dar puternice, fac ca produsele de zi cu zi să funcționeze, permițând, de asemenea, articolelor să fie compacte, mai subțiri, mai ușoare și mai accesibile.
În cazul special al LED-urilor, materialele semiconductoare proiectate și fabricate cu precizie emit benzi de lumină cu lungime de undă relativ îngustă atunci când sunt conectate la o sursă de curent continuu. Lumina este generată numai atunci când curentul curge de la anodul pozitiv (+) la catodul negativ (-) al fiecărui LED. Deoarece ieșirea LED-urilor este rapid și ușor controlată și cvasimonocromatică, LED-urile sunt potrivite ideal pentru utilizare ca: lumini indicatoare; semnale de comunicație în infraroșu; iluminare de fundal pentru televizoare, laptopuri, tablete și telefoane inteligente; semne electronice, panouri publicitare și jumbotron-uri; și întărire UV.
Un LED este o joncțiune pozitiv-negativ (joncțiune pn). Aceasta înseamnă că o porțiune a LED-ului are o sarcină pozitivă și este denumită anod (+), iar cealaltă parte are o sarcină negativă și este denumită catod (-). În timp ce ambele părți sunt relativ conductoare, limita de joncțiune în care cele două părți se întâlnesc, cunoscută sub numele de zonă de epuizare, nu este conductivă. Când terminalul pozitiv (+) al unei surse de curent continuu (DC) este conectat la anodul (+) al LED-ului, iar terminalul negativ (-) al sursei este conectat la catodul (-), electronii încărcați negativ în catod și electronii încărcați pozitiv din anod sunt respinse de sursa de energie și împinse spre zona de epuizare. Aceasta este o prejudecată înainte și are ca efect depășirea graniței neconductoare. Rezultatul este că electronii liberi din regiunea de tip n se încrucișează și umplu locurile libere din regiunea de tip p. Pe măsură ce electronii curg peste graniță, ei trec într-o stare de energie mai mică. Scăderea respectivă a energiei este eliberată din semiconductor sub formă de fotoni de lumină.
Materialele și dopanții care formează structura cristalină a LED-urilor determină ieșirea spectrală. Astăzi, sursele de întărire LED disponibile comercial au ieșiri ultraviolete centrate la 365, 385, 395 și 405 nm, o toleranță tipică de ± 5 nm și o distribuție spectrală Gaussiană. Cu cât este mai mare iradierea spectrală de vârf (W/cm2/nm), cu atât vârful curbei clopotului este mai mare. În timp ce dezvoltarea UVC este în curs de desfășurare între 275 și 285 nm, producția, durata de viață, fiabilitatea și costul nu sunt încă viabile comercial pentru sistemele și aplicațiile de întărire.
Deoarece ieșirea UV-LED este în prezent limitată la lungimi de undă UVA mai lungi, un sistem de întărire UV-LED nu emite ieșirea spectrală de bandă largă caracteristică lămpilor cu vapori de mercur de presiune medie. Aceasta înseamnă că sistemele de întărire UV-LED nu emit UVC, UVB, cea mai mare lumină vizibilă și lungimi de undă infraroșii generatoare de căldură. În timp ce acest lucru permite sistemelor de întărire UV-LED să fie utilizate în aplicații mai sensibile la căldură, cernelurile, acoperirile și adezivii existenți formulați pentru lămpile cu mercur de presiune medie trebuie reformulați pentru sistemele de întărire UV-LED. Din fericire, furnizorii de chimie proiectează din ce în ce mai multe oferte ca tratament dublu. Aceasta înseamnă că o formulă cu întărire dublă destinată să se întărească cu o lampă UV-LED se va întări și cu o lampă cu vapori de mercur (Figura 3).
FIGURA 3 »Diagrama de ieșire spectrală pentru LED.
Sistemele de întărire UV-LED de la GEW emit până la 30 W/cm2 la fereastra de emisie. Spre deosebire de lămpile cu arc cu electrozi, sistemele de întărire UV-LED nu încorporează reflectoare care direcționează razele de lumină către un focus concentrat. Ca rezultat, iradierea maximă UV-LED apare aproape de fereastra de emiță. Razele UV-LED emise diferă unele de altele pe măsură ce distanța dintre capul lămpii și suprafața de întărire crește. Acest lucru reduce concentrația luminii și magnitudinea iradierii care ajunge la suprafața de polimerizare. În timp ce iradierea de vârf este importantă pentru reticulare, o iradiere din ce în ce mai mare nu este întotdeauna avantajoasă și poate chiar inhiba o densitate mai mare de reticulare. Lungimea de undă (nm), iradierea (W/cm2) și densitatea de energie (J/cm2) joacă toate un rol esențial în întărire, iar impactul lor colectiv asupra întăririi ar trebui să fie bine înțeles în timpul selecției sursei UV-LED.
LED-urile sunt surse lambertiene. Cu alte cuvinte, fiecare LED UV emite o ieșire uniformă înainte pe o emisferă completă de 360° x 180°. Numeroase LED-uri UV, fiecare de ordinul unui milimetru pătrat, sunt aranjate într-un singur rând, o matrice de rânduri și coloane sau o altă configurație. Aceste subansambluri, cunoscute sub numele de module sau matrice, sunt proiectate cu o distanță între LED-uri care asigură amestecarea între goluri și facilitează răcirea diodelor. Mai multe module sau rețele sunt apoi aranjate în ansambluri mai mari pentru a forma sisteme de întărire UV de diferite dimensiuni (Figurile 4 și 5). Componentele suplimentare necesare pentru a construi un sistem de întărire UV-LED includ radiatorul, fereastra emitentă, driverele electronice, sursele de alimentare CC, un sistem de răcire cu lichid sau un răcitor și o interfață om-mașină (HMI).
FIGURA 4 »Sistemul LeoLED pentru web.
FIGURA 5 »Sistem LeoLED pentru instalații cu mai multe lămpi de mare viteză.
Deoarece sistemele de întărire UV-LED nu radiază lungimi de undă în infraroșu. Ele transferă în mod inerent mai puțină energie termică pe suprafața de întărire decât lămpile cu vapori de mercur, dar acest lucru nu înseamnă că LED-urile UV ar trebui considerate ca tehnologie de întărire la rece. Sistemele de întărire UV-LED pot emite iradianțe de vârf foarte mari, iar lungimile de undă ultraviolete sunt o formă de energie. Orice ieșire nu este absorbită de chimie va încălzi partea de bază sau substratul, precum și componentele mașinii din jur.
LED-urile UV sunt, de asemenea, componente electrice cu ineficiențe determinate de proiectarea și fabricarea semiconductoarelor brute, precum și de metodele și componentele de fabricație utilizate pentru a împacheta LED-urile în unitatea de întărire mai mare. În timp ce temperatura unui tub de cuarț cu vapori de mercur trebuie menținută între 600 și 800 °C în timpul funcționării, temperatura joncțiunii LED pn trebuie să rămână sub 120 °C. Doar 35-50% din energia electrică care alimentează o matrice UV-LED este convertită în ieșire ultravioletă (dependentă foarte mult de lungimea de undă). Restul este transformat în căldură termică care trebuie îndepărtată pentru a menține temperatura de joncțiune dorită și pentru a asigura iradierea specificată a sistemului, densitatea energetică și uniformitatea, precum și o viață lungă. LED-urile sunt în mod inerent dispozitive cu stare solidă de lungă durată, iar integrarea LED-urilor în ansambluri mai mari cu sisteme de răcire proiectate și întreținute corespunzător este esențială pentru atingerea specificațiilor de durată lungă. Nu toate sistemele de întărire UV sunt la fel, iar sistemele de întărire UV-LED proiectate și răcite necorespunzător au o probabilitate mai mare de supraîncălzire și defecțiune catastrofală.
Lămpi hibride cu arc/LED
Pe orice piață în care este introdusă o tehnologie nou-nouță ca înlocuitor pentru tehnologia existentă, poate exista teamă în ceea ce privește adoptarea, precum și scepticismul față de performanță. Utilizatorii potențiali întârzie adesea adoptarea până când se formează o bază de instalare bine stabilită, sunt publicate studii de caz, mărturii pozitive încep să circule în masă și/sau obțin experiență de primă mână sau referințe de la persoane și companii pe care le cunosc și în care au încredere. Sunt adesea necesare dovezi solide înainte ca o întreagă piață să renunțe complet la vechiul și să treacă complet la nou. Nu ajută cu nimic faptul că poveștile de succes tind să fie secrete strânse, deoarece cei care adoptă timpuriu nu doresc ca concurenții să obțină beneficii comparabile. În consecință, atât poveștile reale, cât și cele exagerate despre dezamăgire se pot răspândi uneori pe piață, camuflând adevăratele merite ale noii tehnologii și întârziind și mai mult adoptarea.
De-a lungul istoriei, și ca o contrară adoptării reticente, modelele hibride au fost adesea acceptate ca o punte de tranziție între tehnologia actuală și cea nouă. Hibrizii permit utilizatorilor să câștige încredere și să determine singuri cum și când ar trebui utilizate noi produse sau metode, fără a sacrifica capacitățile actuale. În cazul întăririi UV, un sistem hibrid permite utilizatorilor să schimbe rapid și ușor între lămpile cu vapori de mercur și tehnologia LED. Pentru liniile cu mai multe stații de întărire, hibrizii permit preselor să funcționeze 100% LED, 100% vapori de mercur sau orice amestec dintre cele două tehnologii este necesar pentru o anumită lucrare.
GEW oferă sisteme hibride arc/LED pentru convertoare web. Soluția a fost dezvoltată pentru cea mai mare piață a GEW, eticheta cu rețea îngustă, dar designul hibrid este utilizat și în alte aplicații web și non-web (Figura 6). Arcul/LED-ul încorporează o carcasă comună a capului lămpii care poate găzdui fie o casetă cu vapori de mercur, fie cu LED-uri. Ambele casete funcționează printr-un sistem universal de alimentare și control. Inteligența din cadrul sistemului permite diferențierea între tipurile de casete și oferă automat puterea adecvată, răcirea și interfața operatorului. Îndepărtarea sau instalarea fiecărei casete cu vapori de mercur sau LED GEW se realizează de obicei în câteva secunde folosind o singură cheie Allen.
FIGURA 6 »Sistem Arc/LED pentru web.
Lămpi cu excimer
Lămpile cu excimer sunt un tip de lampă cu descărcare în gaz care emite energie ultravioletă cvasimonocromatică. În timp ce lămpile cu excimer sunt disponibile în numeroase lungimi de undă, ieșirile ultraviolete comune sunt centrate la 172, 222, 308 și 351 nm. Lămpile cu excimer de 172 nm se încadrează în banda UV de vid (100 până la 200 nm), în timp ce 222 nm este exclusiv UVC (200 până la 280 nm). Lămpile cu excimer de 308 nm emit UVB (280 până la 315 nm), iar 351 nm este UVA solid (315 până la 400 nm).
Lungimile de undă UV de vid de 172 nm sunt mai scurte și conțin mai multă energie decât UVC; cu toate acestea, se luptă să pătrundă foarte adânc în substanțe. De fapt, lungimile de undă de 172 nm sunt complet absorbite în primele 10 până la 200 nm ale chimiei formulate cu UV. Ca rezultat, lămpile cu excimer de 172 nm vor lega doar suprafața exterioară a formulărilor UV și trebuie să fie integrate în combinație cu alte dispozitive de întărire. Deoarece lungimile de undă UV în vid sunt de asemenea absorbite de aer, lămpile cu excimer de 172 nm trebuie să funcționeze într-o atmosferă inertizată cu azot.
Majoritatea lămpilor cu excimer constau dintr-un tub de cuarț care servește drept barieră dielectrică. Tubul este umplut cu gaze rare capabile să formeze molecule excimer sau exciplex (Figura 7). Gazele diferite produc molecule diferite, iar diferitele molecule excitate determină ce lungimi de undă sunt emise de lampă. Un electrod de înaltă tensiune se desfășoară pe lungimea interioară a tubului de cuarț, iar electrozii de împământare se desfășoară pe lungimea exterioară. Tensiunile sunt transmise în lampă la frecvențe înalte. Acest lucru face ca electronii să curgă în interiorul electrodului intern și să se descarce prin amestecul de gaz către electrozii externi de masă. Acest fenomen științific este cunoscut sub numele de descărcare de barieră dielectrică (DBD). Pe măsură ce electronii călătoresc prin gaz, ei interacționează cu atomii și creează specii energizate sau ionizate care produc excimer sau molecule exciplex. Moleculele excimeri și exciplex au o viață incredibil de scurtă și, pe măsură ce se descompun dintr-o stare excitată într-o stare fundamentală, sunt emiși fotoni cu o distribuție cvasimonocromatică.
FIGURA 7 »Lampă cu excimer
Spre deosebire de lămpile cu vapori de mercur, suprafața tubului de cuarț al unei lămpi cu excimer nu se încălzește. Ca rezultat, majoritatea lămpilor cu excimer funcționează cu o răcire redusă sau deloc. În alte cazuri, este necesar un nivel scăzut de răcire care este asigurat de obicei de azot gazos. Datorită stabilității termice a lămpii, lămpile cu excimer sunt instantanee „ON/OFF” și nu necesită cicluri de încălzire sau răcire.
Atunci când lămpile cu excimer care radiază la 172 nm sunt integrate în combinație atât cu sisteme de întărire cu UVA-LED cvasimonocromatice, cât și cu lămpi cu vapori de mercur de bandă largă, se produc efecte de suprafață mată. Lămpile cu LED-uri UVA sunt folosite mai întâi pentru a gelifica chimia. Lămpile cu excimer cvasi-monocromatice sunt apoi folosite pentru a polimeriza suprafața și, în sfârșit, lămpile cu mercur de bandă largă reticulă restul chimiei. Ieșirile spectrale unice ale celor trei tehnologii aplicate în etape separate oferă efecte optice și funcționale de întărire a suprafeței benefice care nu pot fi obținute cu nici una dintre sursele UV singură.
Lungimile de undă excimer de 172 și 222 nm sunt, de asemenea, eficiente în distrugerea substanțelor organice periculoase și a bacteriilor dăunătoare, ceea ce face ca lămpile cu excimer să fie practice pentru curățarea suprafețelor, dezinfecția și tratamentele cu energie de suprafață.
Viața lămpii
În ceea ce privește durata de viață a lămpii sau a becului, lămpile cu arc de la GEW sunt în general de până la 2.000 de ore. Durata de viață a lămpii nu este absolută, deoarece puterea UV scade treptat în timp și este influențată de diverși factori. Designul și calitatea lămpii, precum și starea de funcționare a sistemului UV și reactivitatea formulării contează. Sistemele UV proiectate corespunzător asigură puterea și răcirea corecte cerute de designul specific al lămpii (bec).
Lămpile (becurile) furnizate de GEW oferă întotdeauna cea mai lungă durată de viață atunci când sunt utilizate în sistemele de întărire GEW. Sursele secundare de alimentare au, în general, inginerie inversă a lămpii dintr-o probă și este posibil ca copiile să nu conțină același accesoriu de capăt, diametru de cuarț, conținut de mercur sau amestec de gaze, ceea ce poate afecta ieșirea UV și generarea de căldură. Când generarea de căldură nu este echilibrată cu răcirea sistemului, lampa are de suferit atât în ceea ce privește puterea, cât și durata de viață. Lămpile care funcționează mai rece emit mai puține UV. Lămpile care funcționează mai fierbinte nu durează atât de mult și se deformează la temperaturi ridicate ale suprafeței.
Durata de viață a lămpilor cu arc cu electrod este limitată de temperatura de funcționare a lămpii, de numărul de ore de funcționare și de numărul de porniri sau lovituri. De fiecare dată când o lampă este lovită cu un arc de înaltă tensiune în timpul pornirii, un pic din electrodul de tungsten se uzează. În cele din urmă, lampa nu se va aprinde din nou. Lămpile cu arc cu electrozi încorporează mecanisme de declanșare care, atunci când sunt cuplate, blochează ieșirea UV ca o alternativă la ciclul repetat de alimentare a lămpii. Cernelurile, acoperirile și adezivii mai reactive pot duce la o durată de viață mai lungă a lămpii; întrucât, formulările mai puțin reactive pot necesita schimbări mai frecvente ale lămpii.
Sistemele UV-LED sunt în mod inerent mai durabile decât lămpile convenționale, dar durata de viață UV-LED nu este, de asemenea, un absolut. Ca și în cazul lămpilor convenționale, LED-urile UV au limite în ceea ce privește cât de greu pot fi conduse și, în general, trebuie să funcționeze la temperaturi de joncțiune sub 120 °C. LED-urile supraconductoare și LED-urile cu răcire insuficientă vor compromite durata de viață, ducând la o degradare mai rapidă sau o defecțiune catastrofală. Nu toți furnizorii de sisteme UV-LED oferă în prezent modele care îndeplinesc cele mai mari durate de viață stabilite de peste 20.000 de ore. Sistemele mai bine proiectate și întreținute vor dura peste 20.000 de ore, iar sistemele inferioare vor eșua în ferestre mult mai scurte. Vestea bună este că designul sistemelor LED continuă să se îmbunătățească și să dureze mai mult cu fiecare iterație de proiectare.
Ozon
Când lungimi de undă UVC mai scurte afectează moleculele de oxigen (O2), ele fac ca moleculele de oxigen (O2) să se împartă în doi atomi de oxigen (O). Atomii liberi de oxigen (O) se ciocnesc apoi cu alte molecule de oxigen (O2) și formează ozon (O3). Deoarece trioxigenul (O3) este mai puțin stabil la nivelul solului decât dioxigenul (O2), ozonul revine ușor la o moleculă de oxigen (O2) și un atom de oxigen (O) în timp ce plutește prin aerul atmosferic. Atomii de oxigen liberi (O) se recombină apoi unul cu altul în sistemul de evacuare pentru a produce molecule de oxigen (O2).
Pentru aplicațiile industriale de întărire UV, ozonul (O3) este produs atunci când oxigenul atmosferic interacționează cu lungimi de undă ultraviolete sub 240 nm. Sursele de întărire cu vapori de mercur de bandă largă emit UVC între 200 și 280 nm, care se suprapune unei părți din regiunea generatoare de ozon, iar lămpile cu excimer emit UV în vid la 172 nm sau UVC la 222 nm. Ozonul creat de lămpile de întărire cu vapori de mercur și excimer este instabil și nu reprezintă o preocupare semnificativă pentru mediu, dar este necesar ca acesta să fie îndepărtat din zona imediat din jurul lucrătorilor, deoarece este un iritant respirator și toxic la niveluri ridicate. Deoarece sistemele comerciale de întărire UV-LED emit UVA între 365 și 405 nm, ozonul nu este generat.
Ozonul are un miros asemănător cu mirosul de metal, un fir care arde, clor și o scânteie electrică. Simțurile olfactive umane pot detecta ozonul de la 0,01 până la 0,03 părți pe milion (ppm). Deși variază în funcție de persoană și de nivelul de activitate, concentrațiile mai mari de 0,4 ppm pot duce la efecte respiratorii adverse și dureri de cap. Pe liniile de întărire UV trebuie instalată o ventilație adecvată pentru a limita expunerea lucrătorilor la ozon.
Sistemele de întărire UV sunt în general concepute pentru a reține aerul evacuat pe măsură ce părăsește capetele lămpii, astfel încât să poată fi evacuat departe de operatori și în afara clădirii, unde se descompune în mod natural în prezența oxigenului și a luminii solare. Alternativ, lămpile fără ozon încorporează un aditiv de cuarț care blochează lungimile de undă care generează ozon, iar instalațiile care doresc să evite conductele sau tăierea găurilor în acoperiș folosesc adesea filtre la ieșirea ventilatoarelor de evacuare.
Ora postării: 19-jun-2024
