Živina para, svjetleća dioda (LED) i eksimer su različite tehnologije UV lampi za stvrdnjavanje. Iako se sve tri koriste u raznim procesima fotopolimerizacije za umrežavanje tinti, premaza, ljepila i ekstruzija, mehanizmi koji generiraju izračenu UV energiju, kao i karakteristike odgovarajućeg spektralnog izlaza, potpuno su različiti. Razumijevanje tih razlika ključno je za razvoj primjene i formulacija, odabir izvora UV stvrdnjavanja i integraciju.
Živine lampe
I lučne lampe s elektrodama i mikrovalne lampe bez elektroda spadaju u kategoriju živinih para. Živine lampe su vrsta plinskih lampi srednjeg tlaka u kojima se mala količina elementarne žive i inertnog plina isparava u plazmu unutar zatvorene kvarcne cijevi. Plazma je ionizirani plin nevjerojatno visoke temperature sposoban za provođenje električne energije. Proizvodi se primjenom električnog napona između dvije elektrode unutar lučne lampe ili zagrijavanjem lučne lampe bez elektroda u mikrovalnoj pećnici unutar kućišta ili šupljine sličnog konceptu kućne mikrovalne pećnice. Nakon što ispari, živina plazma emitira svjetlost širokog spektra u ultraljubičastim, vidljivim i infracrvenim valnim duljinama.
U slučaju električne lučne lampe, primijenjeni napon energizira zatvorenu kvarcnu cijev. Ta energija isparava živu u plazmu i oslobađa elektrone iz isparenih atoma. Dio elektrona (-) teče prema pozitivnoj volframovoj elektrodi ili anodi (+) lampe i u električni krug UV sustava. Atomi s novonestalim elektronima postaju pozitivno nabijeni kationi (+) koji teku prema negativno nabijenoj volframovoj elektrodi ili katodi (-) lampe. Dok se kreću, kationi udaraju u neutralne atome u smjesi plinova. Udar prenosi elektrone s neutralnih atoma na katione. Kako kationi dobivaju elektrone, oni prelaze u stanje niže energije. Energetska razlika se prazni kao fotoni koji zrače prema van iz kvarcne cijevi. Pod uvjetom da je lampa odgovarajuće napajana, ispravno hlađena i radi unutar svog vijeka trajanja, stalna opskrba novostvorenim kationima (+) gravitira prema negativnoj elektrodi ili katodi (-), udarajući u više atoma i proizvodeći kontinuiranu emisiju UV svjetla. Mikrovalne lampe rade na sličan način, osim što mikrovalovi, poznati i kao radiofrekvencija (RF), zamjenjuju električni krug. Budući da mikrovalne lampe nemaju volframove elektrode, već su jednostavno zatvorene kvarcne cijevi koje sadrže živu i inertni plin, obično se nazivaju bezelektrodnim.
UV izlaz širokopojasnih ili širokospektralnih živinih lampi obuhvaća ultraljubičaste, vidljive i infracrvene valne duljine, u približno jednakom omjeru. Ultraljubičasti dio uključuje mješavinu UVC (200 do 280 nm), UVB (280 do 315 nm), UVA (315 do 400 nm) i UVV (400 do 450 nm) valnih duljina. Svjetiljke koje emitiraju UVC u valnim duljinama ispod 240 nm stvaraju ozon i zahtijevaju ispuh ili filtraciju.
Spektarski izlaz živine lampe može se promijeniti dodavanjem malih količina dopanata, kao što su: željezo (Fe), galij (Ga), olovo (Pb), kositar (Sn), bizmut (Bi) ili indij (In). Dodani metali mijenjaju sastav plazme i, posljedično, energiju koja se oslobađa kada kationi dobiju elektrone. Lampe s dodanim metalima nazivaju se dopirane, aditivne i metal-halogenidne. Većina UV-formuliranih tinti, premaza, ljepila i ekstruzija dizajnirana je tako da odgovara izlazu standardnih lampi dopiranih živom (Hg) ili željezom (Fe). Lampe dopirane željezom pomiču dio UV izlaza na duže, gotovo vidljive valne duljine, što rezultira boljim prodiranjem kroz deblje, jako pigmentirane formulacije. UV formulacije koje sadrže titanijev dioksid imaju tendenciju boljeg sušenja s lampama dopiranim galijem (GA). To je zato što galijeve lampe pomiču značajan dio UV izlaza prema valnim duljinama duljim od 380 nm. Budući da aditivi titanijevog dioksida općenito ne apsorbiraju svjetlost iznad 380 nm, korištenje galijevih lampi s bijelim formulacijama omogućuje fotoinicijatorima apsorpciju veće količine UV energije u odnosu na aditive.
Spektralni profili pružaju formulatorima i krajnjim korisnicima vizualni prikaz kako se zračeni izlaz za određeni dizajn lampe distribuira po elektromagnetskom spektru. Dok isparena živa i aditivni metali imaju definirane karakteristike zračenja, precizna mješavina elemenata i inertnih plinova unutar kvarcne cijevi, zajedno s konstrukcijom lampe i dizajnom sustava za stvrdnjavanje, utječu na UV izlaz. Spektralni izlaz neintegrirane lampe koju napaja i mjeri dobavljač lampe na otvorenom imat će drugačiji spektralni izlaz od lampe montirane unutar glave lampe s pravilno dizajniranim reflektorom i hlađenjem. Spektralni profili lako su dostupni od dobavljača UV sustava i korisni su u razvoju formulacija i odabiru lampe.
Uobičajeni spektralni profil prikazuje spektralnu ozračenost na y-osi i valnu duljinu na x-osi. Spektralna ozračenost može se prikazati na nekoliko načina, uključujući apsolutnu vrijednost (npr. W/cm2/nm) ili proizvoljne, relativne ili normalizirane (bez jedinica) mjere. Profili obično prikazuju informacije kao linijski grafikon ili kao stupčasti grafikon koji grupira izlaz u pojaseve od 10 nm. Sljedeći grafikon spektralne izlazne snage živine lučne lampe prikazuje relativnu ozračenost u odnosu na valnu duljinu za GEW-ove sustave (Slika 1).
SLIKA 1 »Spektralni izlazni dijagrami za živu i željezo.
Žarulja je termin koji se koristi za označavanje kvarcne cijevi koja emitira UV zračenje u Europi i Aziji, dok Sjeverna i Južna Amerika obično koriste zamjenjivu kombinaciju žarulje i lampe. Žarulja i glava lampe odnose se na cijeli sklop koji sadrži kvarcnu cijev i sve ostale mehaničke i električne komponente.
Elektrodne lučne lampe
Sustavi elektrolučnih lampi sastoje se od glave lampe, ventilatora ili hladnjaka, napajanja i sučelja čovjek-stroj (HMI). Glava lampe uključuje lampu (žarulju), reflektor, metalno kućište, sklop zatvarača, a ponekad i kvarcni prozor ili žičanu zaštitu. GEW montira svoje kvarcne cijevi, reflektore i mehanizme zatvarača unutar sklopova kaseta koji se mogu lako ukloniti iz vanjskog kućišta glave lampe. Uklanjanje GEW kasete obično se obavlja u roku od nekoliko sekundi pomoću jednog imbus ključa. Budući da se UV izlaz, ukupna veličina i oblik glave lampe, značajke sustava i potrebe za pomoćnom opremom razlikuju ovisno o primjeni i tržištu, sustavi elektrolučnih lampi općenito su dizajnirani za određenu kategoriju primjena ili slične tipove strojeva.
Živine lampe emitiraju svjetlosti od 360° iz kvarcne cijevi. Sustavi s lučnim lampama koriste reflektore smještene sa strane i stražnje strane lampe kako bi uhvatili i fokusirali više svjetlosti na određenu udaljenost ispred glave lampe. Ta udaljenost poznata je kao fokus i tu je ozračenost najveća. Lučne lampe obično emitiraju u rasponu od 5 do 12 W/cm2 u fokusu. Budući da oko 70% UV zračenja iz glave lampe dolazi iz reflektora, važno je održavati reflektore čistima i periodično ih mijenjati. Nečišćenje ili zamjena reflektora čest je uzrok nedovoljnog stvrdnjavanja.
Već više od 30 godina, GEW poboljšava učinkovitost svojih sustava za sušenje, prilagođava značajke i izlaz kako bi zadovoljio potrebe specifičnih primjena i tržišta te razvija veliki portfelj integracijskih dodataka. Kao rezultat toga, današnje komercijalne ponude tvrtke GEW uključuju kompaktne dizajne kućišta, reflektore optimizirane za veću UV refleksiju i smanjeno infracrveno zračenje, tihe integrirane mehanizme zatvarača, rubove i utore za rolne, školjkasto dovod rolne, inerciju dušikom, glave pod pozitivnim tlakom, sučelje za operatera s dodirnim zaslonom, napajanja u čvrstom stanju, veću operativnu učinkovitost, praćenje UV izlaza i daljinsko praćenje sustava.
Kada rade srednjetlačne elektrodne lampe, temperatura površine kvarca je između 600 °C i 800 °C, a unutarnja temperatura plazme je nekoliko tisuća Celzijevih stupnjeva. Prisilni zrak je primarno sredstvo održavanja ispravne radne temperature lampe i uklanjanja dijela zračene infracrvene energije. GEW dovodi ovaj zrak negativno; to znači da se zrak uvlači kroz kućište, duž reflektora i lampe, te se ispuhuje iz sklopa i dalje od stroja ili površine za stvrdnjavanje. Neki GEW sustavi, poput E4C, koriste tekućinsko hlađenje, što omogućuje nešto veći UV izlaz i smanjuje ukupnu veličinu glave lampe.
Elektrodne lučne lampe imaju cikluse zagrijavanja i hlađenja. Lampe se pale uz minimalno hlađenje. To omogućuje živinoj plazmi da se popne na željenu radnu temperaturu, proizvede slobodne elektrone i katione te omogući protok struje. Kada se glava lampe isključi, hlađenje se nastavlja još nekoliko minuta kako bi se ravnomjerno ohladila kvarcna cijev. Lampa koja je pretopla neće se ponovno paliti i mora se nastaviti hladiti. Duljina ciklusa paljenja i hlađenja, kao i degradacija elektroda tijekom svakog udara napona, razlog je zašto su pneumatski mehanizmi zatvarača uvijek integrirani u sklopove GEW elektrodnih lučnih lampi. Slika 2 prikazuje zrakom hlađene (E2C) i tekućinom hlađene (E4C) elektrodne lučne lampe.
SLIKA 2 »Lučne lampe s tekućinom hlađenim (E4C) i zrakom hlađenim (E2C) elektrodama.
UV LED lampe
Poluvodiči su čvrsti, kristalni materijali koji su donekle vodljivi. Električna energija teče kroz poluvodič bolje nego kroz izolator, ali ne tako dobro kao kroz metalni vodič. Prirodno prisutni, ali prilično neučinkoviti poluvodiči uključuju elemente silicij, germanij i selen. Sintetički izrađeni poluvodiči dizajnirani za izlaz i učinkovitost su složeni materijali s nečistoćama precizno impregniranim unutar kristalne strukture. U slučaju UV LED dioda, aluminij-galijev nitrid (AlGaN) je često korišteni materijal.
Poluvodiči su temelj moderne elektronike i konstruirani su za izradu tranzistora, dioda, svjetlećih dioda i mikroprocesora. Poluvodički uređaji integrirani su u električne krugove i ugrađeni u proizvode kao što su mobilni telefoni, prijenosna računala, tableti, kućanski aparati, zrakoplovi, automobili, daljinski upravljači, pa čak i dječje igračke. Ove sitne, ali moćne komponente omogućuju funkcioniranje svakodnevnih proizvoda, a istovremeno omogućuju da predmeti budu kompaktni, tanji, lakši i pristupačniji.
U posebnom slučaju LED dioda, precizno dizajnirani i izrađeni poluvodički materijali emitiraju relativno uske valne duljine svjetlosti kada su spojeni na istosmjerni izvor napajanja. Svjetlost se generira samo kada struja teče od pozitivne anode (+) do negativne katode (-) svake LED diode. Budući da se izlaz LED diode brzo i jednostavno kontrolira i kvazi-monokromatski je, LED diode su idealne za upotrebu kao: indikatorska svjetla; infracrveni komunikacijski signali; pozadinsko osvjetljenje za televizore, prijenosna računala, tablete i pametne telefone; elektronički znakovi, reklamni panoi i jumbotroni; te UV stvrdnjavanje.
LED dioda je pozitivno-negativni spoj (pn spoj). To znači da jedan dio LED diode ima pozitivan naboj i naziva se anoda (+), a drugi dio ima negativan naboj i naziva se katoda (-). Dok su obje strane relativno vodljive, granica spoja gdje se dvije strane susreću, poznata kao zona osiromašenja, nije vodljiva. Kada je pozitivni (+) terminal izvora istosmjerne struje (DC) spojen na anodu (+) LED diode, a negativni (-) terminal izvora spojen je na katodu (-), negativno nabijeni elektroni u katodi i pozitivno nabijeni elektronski praznine u anodi odbijaju se od izvora napajanja i guraju prema zoni osiromašenja. To je direktna pristranost i ima učinak prevladavanja neprovodljive granice. Rezultat je da slobodni elektroni u n-tip području prelaze preko i popunjavaju praznine u p-tip području. Kako elektroni teku preko granice, prelaze u stanje niže energije. Odgovarajući pad energije oslobađa se iz poluvodiča kao fotoni svjetlosti.
Materijali i primjese koje tvore kristalnu LED strukturu određuju spektralni izlaz. Danas komercijalno dostupni LED izvori za stvrdnjavanje imaju ultraljubičasti izlaz centriran na 365, 385, 395 i 405 nm, tipičnu toleranciju od ±5 nm i Gaussovu spektralnu raspodjelu. Što je veći vršni spektralni zračenje (W/cm2/nm), to je viši vrh krivulje zvona. Iako je razvoj UVC-a u tijeku između 275 i 285 nm, izlaz, vijek trajanja, pouzdanost i trošak još nisu komercijalno isplativi za sustave i primjene stvrdnjavanja.
Budući da je UV-LED izlaz trenutno ograničen na duže UVA valne duljine, UV-LED sustav za stvrdnjavanje ne emitira širokopojasni spektralni izlaz karakterističan za živine lampe srednjeg tlaka. To znači da UV-LED sustavi za stvrdnjavanje ne emitiraju UVC, UVB, većinu vidljive svjetlosti i infracrvene valne duljine koje generiraju toplinu. Iako to omogućuje korištenje UV-LED sustava za stvrdnjavanje u primjenama osjetljivijim na toplinu, postojeće tinte, premazi i ljepila formulirani za živine lampe srednjeg tlaka moraju se preformulirati za UV-LED sustave za stvrdnjavanje. Srećom, dobavljači kemikalija sve više dizajniraju ponude kao dvostruko stvrdnjavajuće. To znači da će se formulacija dvostrukog stvrdnjavanja namijenjena stvrdnjavanju UV-LED lampom također stvrdnjavati živinom lampom (Slika 3).
SLIKA 3 »Spektralni izlazni dijagram za LED.
GEW-ovi UV-LED sustavi za stvrdnjavanje emitiraju do 30 W/cm2 na emitirajućem prozoru. Za razliku od elektrodnih lučnih lampi, UV-LED sustavi za stvrdnjavanje ne uključuju reflektore koji usmjeravaju svjetlosne zrake u koncentrirani fokus. Kao rezultat toga, vršna ozračenost UV-LED-a javlja se blizu emitirajućeg prozora. Emitirane UV-LED zrake razilaze se jedna od druge kako se povećava udaljenost između glave lampe i površine za stvrdnjavanje. To smanjuje koncentraciju svjetlosti i magnitudu ozračenosti koja dopire do površine za stvrdnjavanje. Iako je vršna ozračenost važna za umrežavanje, sve veća ozračenost nije uvijek prednost i može čak spriječiti veću gustoću umrežavanja. Valna duljina (nm), ozračenost (W/cm2) i gustoća energije (J/cm2) igraju ključnu ulogu u stvrdnjavanju, a njihov zajednički utjecaj na stvrdnjavanje treba pravilno razumjeti tijekom odabira UV-LED izvora.
LED diode su Lambertovi izvori. Drugim riječima, svaka UV LED dioda emitira jednoliki direktan izlaz preko pune hemisfere od 360° x 180°. Brojne UV LED diode, svaka veličine milimetra kvadratnog, raspoređene su u jednom redu, matrici redaka i stupaca ili nekoj drugoj konfiguraciji. Ovi podsklopovi, poznati kao moduli ili nizovi, projektirani su s razmakom između LED dioda koji osigurava miješanje preko praznina i olakšava hlađenje dioda. Više modula ili nizova zatim se raspoređuje u veće sklopove kako bi se formirale različite veličine UV sustava za sušenje (slike 4 i 5). Dodatne komponente potrebne za izgradnju UV-LED sustava za sušenje uključuju hladnjak, prozor za emitiranje, elektroničke upravljačke programe, istosmjerne izvore napajanja, sustav tekućinskog hlađenja ili hladnjak i sučelje čovjek-stroj (HMI).
SLIKA 4 »LeoLED sustav za web.
SLIKA 5 »LeoLED sustav za brze instalacije s više svjetiljki.
Budući da UV-LED sustavi za stvrdnjavanje ne zrače infracrvene valne duljine, oni inherentno prenose manje toplinske energije na površinu za stvrdnjavanje od živinih lampi, to ne znači da se UV LED diode trebaju smatrati tehnologijom hladnog stvrdnjavanja. UV-LED sustavi za stvrdnjavanje mogu emitirati vrlo visoku vršnu ozračenost, a ultraljubičaste valne duljine su oblik energije. Ono što kemija ne apsorbira zagrijat će temeljni dio ili podlogu, kao i okolne komponente stroja.
UV LED diode su također električne komponente s neučinkovitostima uzrokovanim dizajnom i izradom sirovih poluvodiča, kao i metodama proizvodnje i komponentama koje se koriste za pakiranje LED dioda u veću jedinicu za sušenje. Dok se temperatura kvarcne cijevi s živinim parama mora održavati između 600 i 800 °C tijekom rada, temperatura pn spoja LED diode mora ostati ispod 120 °C. Samo 35-50% električne energije koja napaja UV-LED niz pretvara se u ultraljubičasti izlaz (u velikoj mjeri ovisi o valnoj duljini). Ostatak se pretvara u toplinu koja se mora ukloniti kako bi se održala željena temperatura spoja i osigurala specificirana ozračenost sustava, gustoća energije i ujednačenost, kao i dugi vijek trajanja. LED diode su inherentno dugotrajni čvrsti uređaji, a integracija LED dioda u veće sklopove s pravilno dizajniranim i održavanim sustavima hlađenja ključna je za postizanje specifikacija dugog vijeka trajanja. Nisu svi UV sustavi za sušenje isti, a nepravilno dizajnirani i hlađeni UV-LED sustavi za sušenje imaju veću vjerojatnost pregrijavanja i katastrofalnog kvara.
Hibridne lučne/LED lampe
Na svakom tržištu gdje se uvodi potpuno nova tehnologija kao zamjena za postojeću, može postojati strepnja u vezi s prihvaćanjem, kao i skepticizam u pogledu performansi. Potencijalni korisnici često odgađaju prihvaćanje dok se ne formira dobro uspostavljena baza instalacija, objave studije slučaja, ne počnu masovno kružiti pozitivna svjedočanstva i/ili dok ne dobiju iskustva iz prve ruke ili reference od pojedinaca i tvrtki koje poznaju i kojima vjeruju. Često su potrebni čvrsti dokazi prije nego što cijelo tržište potpuno napusti staro i u potpunosti prijeđe na novo. Ne pomaže ni to što priče o uspjehu obično ostaju strogo čuvane tajne jer rani korisnici ne žele da konkurenti ostvare usporedive koristi. Kao rezultat toga, i stvarne i pretjerane priče o razočaranju ponekad mogu odjeknuti tržištem, kamuflirajući prave prednosti nove tehnologije i dodatno odgađajući prihvaćanje.
Kroz povijest, i kao protuteža nevoljkom prihvaćanju, hibridni dizajni često su prihvaćani kao prijelazni most između postojećih i novih tehnologija. Hibridi omogućuju korisnicima da steknu samopouzdanje i sami odrede kako i kada treba koristiti nove proizvode ili metode, bez žrtvovanja trenutnih mogućnosti. U slučaju UV sušenja, hibridni sustav omogućuje korisnicima brzu i jednostavnu promjenu između živinih lampi i LED tehnologije. Za linije s više stanica za sušenje, hibridi omogućuju prešama da koriste 100% LED, 100% živine pare ili bilo koju kombinaciju dviju tehnologija potrebnu za određeni posao.
GEW nudi hibridne sustave arc/LED za web pretvarače. Rješenje je razvijeno za GEW-ovo najveće tržište, usko web etiketiranje, ali hibridni dizajn se koristi i u drugim web i neweb aplikacijama (slika 6). Arc/LED uključuje zajedničko kućište glave lampe koje može primiti ili živinu paru ili LED kasetu. Obje kasete rade na univerzalnom sustavu napajanja i upravljanja. Inteligencija unutar sustava omogućuje razlikovanje između vrsta kaseta i automatski osigurava odgovarajuće napajanje, hlađenje i sučelje za operatera. Uklanjanje ili ugradnja GEW-ove živine pare ili LED kasete obično se obavlja u roku od nekoliko sekundi pomoću jednog imbus ključa.
SLIKA 6 »Arc/LED sustav za web.
Excimer lampe
Eksimerske lampe su vrsta plinske lampe koja emitira kvazi-monokromatsku ultraljubičastu energiju. Iako su eksimerske lampe dostupne u brojnim valnim duljinama, uobičajeni ultraljubičasti izlazi su centriran na 172, 222, 308 i 351 nm. Eksimerske lampe od 172 nm spadaju u vakuumski UV pojas (100 do 200 nm), dok je 222 nm isključivo UVC (200 do 280 nm). Eksimerske lampe od 308 nm emitiraju UVB (280 do 315 nm), a 351 nm je isključivo UVA (315 do 400 nm).
UV valne duljine u vakuumu od 172 nm su kraće i sadrže više energije od UVC-a; međutim, teško prodiru vrlo duboko u tvari. Zapravo, valne duljine od 172 nm potpuno se apsorbiraju unutar gornjih 10 do 200 nm UV formuliranih kemijskih tvari. Kao rezultat toga, eksimerske lampe od 172 nm će umrežiti samo najudaljeniju površinu UV formulacija i moraju se integrirati u kombinaciji s drugim uređajima za stvrdnjavanje. Budući da se UV valne duljine u vakuumu apsorbiraju i zrakom, eksimerske lampe od 172 nm moraju raditi u atmosferi inertnoj dušikom.
Većina eksimerskih lampi sastoji se od kvarcne cijevi koja služi kao dielektrična barijera. Cijev je ispunjena plemenitim plinovima sposobnim za stvaranje eksimerskih ili ekscipleksnih molekula (slika 7). Različiti plinovi proizvode različite molekule, a različite pobuđene molekule određuju koje valne duljine emitira lampa. Visokonaponska elektroda proteže se duž unutarnje duljine kvarcne cijevi, a uzemljene elektrode protežu se duž vanjske duljine. Naponi se pulsiraju u lampu na visokim frekvencijama. To uzrokuje protok elektrona unutar unutarnje elektrode i pražnjenje preko smjese plinova prema vanjskim uzemljenim elektrodama. Ovaj znanstveni fenomen poznat je kao dielektrično barijerno pražnjenje (DBD). Dok elektroni putuju kroz plin, oni međudjeluju s atomima i stvaraju energizirane ili ionizirane vrste koje proizvode eksimerske ili ekscipleksne molekule. Eksimerske i ekscipleksne molekule imaju nevjerojatno kratak životni vijek, a kako se raspadaju iz pobuđenog stanja u osnovno stanje, emitiraju se fotoni kvazi-monokromatske distribucije.
SLIKA 7 »Ekscimerska lampa
Za razliku od živinih lampi, površina kvarcne cijevi eksimerske lampe se ne zagrijava. Kao rezultat toga, većina eksimerskih lampi radi s malo ili nimalo hlađenja. U drugim slučajevima, potrebna je niska razina hlađenja koju obično osigurava dušik. Zbog toplinske stabilnosti lampe, eksimerske lampe se trenutno uključuju/isključuju i ne zahtijevaju cikluse zagrijavanja ili hlađenja.
Kada se eksimerske lampe koje zrače na 172 nm integriraju u kombinaciji s kvazi-monokromatskim UVA-LED sustavima za stvrdnjavanje i širokopojasnim živinim lampama, nastaju efekti matiranja površine. UVA LED lampe se prvo koriste za geliranje kemije. Kvazi-monokromatske eksimerske lampe se zatim koriste za polimerizaciju površine, a na kraju širokopojasne živine lampe umrežavaju ostatak kemije. Jedinstveni spektralni izlazi triju tehnologija primijenjenih u odvojenim fazama pružaju korisne optičke i funkcionalne efekte površinskog stvrdnjavanja koji se ne mogu postići ni s jednim od UV izvora zasebno.
Ekscimerske valne duljine od 172 i 222 nm također su učinkovite u uništavanju opasnih organskih tvari i štetnih bakterija, što ekscimerske lampe čini praktičnima za čišćenje površina, dezinfekciju i tretmane površinske energije.
Vijek trajanja žarulje
Što se tiče vijeka trajanja lampe ili žarulje, GEW-ove lučne lampe općenito traju do 2000 sati. Vijek trajanja lampe nije apsolutan, jer se UV izlaz postupno smanjuje s vremenom i na njega utječu različiti čimbenici. Dizajn i kvaliteta lampe, kao i radni uvjeti UV sustava i reaktivnost tvari u formulaciji. Pravilno dizajnirani UV sustavi osiguravaju ispravnu snagu i hlađenje koje zahtijeva specifični dizajn lampe (žarulje).
Žarulje (žarulje) koje isporučuje GEW uvijek pružaju najdulji vijek trajanja kada se koriste u GEW sustavima za sušenje. Sekundarni izvori napajanja uglavnom su obrnutim inženjeringom izradili žarulju iz uzorka, a kopije možda neće sadržavati isti završni spoj, promjer kvarca, sadržaj žive ili smjesu plinova, što sve može utjecati na UV izlaz i stvaranje topline. Kada stvaranje topline nije uravnoteženo s hlađenjem sustava, žarulja pati i u izlazu i u vijeku trajanja. Žarulje koje rade hladnije emitiraju manje UV zračenja. Žarulje koje se više zagrijavaju ne traju tako dugo i deformiraju se na visokim površinskim temperaturama.
Vijek trajanja elektrolučnih lampi ograničen je radnom temperaturom lampe, brojem radnih sati i brojem pokretanja ili paljenja. Svaki put kada se lampa udari visokonaponskim lukom tijekom pokretanja, dio volframove elektrode se istroši. Na kraju se lampa neće ponovno upaliti. Elektrolučne lampe imaju mehanizme zatvarača koji, kada se aktiviraju, blokiraju UV izlaz kao alternativu ponovljenom cikliranju napajanja lampe. Reaktivnije tinte, premazi i ljepila mogu rezultirati duljim vijekom trajanja lampe; dok manje reaktivne formulacije mogu zahtijevati češće izmjene lampi.
UV-LED sustavi su inherentno dulji od konvencionalnih žarulja, ali vijek trajanja UV-LED dioda također nije apsolutan. Kao i kod konvencionalnih žarulja, UV LED diode imaju ograničenja u tome koliko se mogu pogoniti i općenito moraju raditi s temperaturama spoja ispod 120 °C. Prekomjerni pogon LED dioda i nedovoljno hlađenje LED dioda ugrozit će vijek trajanja, što rezultira bržom degradacijom ili katastrofalnim kvarom. Nisu svi dobavljači UV-LED sustava trenutno ponudili dizajne koji zadovoljavaju najduži utvrđeni vijek trajanja od preko 20 000 sati. Bolje dizajnirani i održavani sustavi trajat će dulje od 20 000 sati, a inferiorni sustavi će otkazati u puno kraćim vremenskim okvirima. Dobra vijest je da se dizajni LED sustava nastavljaju poboljšavati i traju dulje sa svakom iteracijom dizajna.
Ozon
Kada kraće UVC valne duljine udare u molekule kisika (O2), uzrokuju cijepanje molekula kisika (O2) na dva atoma kisika (O). Slobodni atomi kisika (O) zatim se sudaraju s drugim molekulama kisika (O2) i tvore ozon (O3). Budući da je trikisik (O3) manje stabilan pri tlu od dikisika (O2), ozon se lako vraća u molekulu kisika (O2) i atom kisika (O) dok se kreće kroz atmosferski zrak. Slobodni atomi kisika (O) zatim se međusobno rekombiniraju unutar ispušnog sustava kako bi proizveli molekule kisika (O2).
Za industrijske UV primjene sušenja, ozon (O3) se proizvodi kada atmosferski kisik interagira s ultraljubičastim valnim duljinama ispod 240 nm. Širokopojasni izvori sušenja živinom parom emitiraju UVC između 200 i 280 nm, koji se preklapa s dijelom područja stvaranja ozona, a eksimerske lampe emitiraju vakuumsko UV zračenje na 172 nm ili UVC na 222 nm. Ozon koji stvaraju živina para i eksimerske lampe za sušenje je nestabilan i ne predstavlja značajnu ekološku zabrinutost, ali ga je potrebno ukloniti iz neposredne okoline oko radnika jer je respiratorni iritant i toksičan u visokim razinama. Budući da komercijalni UV-LED sustavi za sušenje emitiraju UVA zračenje između 365 i 405 nm, ozon se ne stvara.
Ozon ima miris sličan mirisu metala, zapaljene žice, klora i električne iskre. Ljudski njuh može detektirati ozon u koncentracijama od samo 0,01 do 0,03 dijelova na milijun (ppm). Iako se to razlikuje ovisno o osobi i razini aktivnosti, koncentracije veće od 0,4 ppm mogu dovesti do štetnih respiratornih učinaka i glavobolja. Na linijama za UV sušenje treba ugraditi odgovarajuću ventilaciju kako bi se ograničila izloženost radnika ozonu.
UV sustavi za sušenje općenito su dizajnirani da zadrže ispušni zrak dok izlazi iz glava lampi kako bi se mogao odvoditi dalje od operatera i izvan zgrade gdje se prirodno raspada u prisutnosti kisika i sunčeve svjetlosti. Alternativno, lampe bez ozona sadrže kvarcni dodatak koji blokira valne duljine koje stvaraju ozon, a objekti koji žele izbjeći postavljanje kanala ili rezanje rupa u krovu često koriste filtere na izlazu ispušnih ventilatora.
Vrijeme objave: 19. lipnja 2024.
