Živine pare, diode koje emitiraju svjetlost (LED) i excimer različite su tehnologije lampi za UV polimerizaciju. Dok se sva tri koriste u različitim procesima fotopolimerizacije za umrežavanje tinti, premaza, ljepila i ekstruzija, mehanizmi koji generiraju zračenu UV energiju, kao i karakteristike odgovarajućeg spektralnog izlaza, potpuno su različiti. Razumijevanje ovih razlika ključno je u primjeni i razvoju formulacije, odabiru izvora UV-stvrdnjavanja i integraciji.
Žarulje sa živinom parom
I lučne žarulje s elektrodom i mikrovalne žarulje bez elektrode spadaju u kategoriju živinih para. Žarulje sa živinom parom vrsta su srednjetlačnih žarulja s izbojem u plinu u kojima se mala količina elementarne žive i inertnog plina isparava u plazmu unutar zatvorene kvarcne cijevi. Plazma je ionizirani plin nevjerojatno visoke temperature koji može provoditi elektricitet. Proizvodi se primjenom električnog napona između dvije elektrode unutar lučne svjetiljke ili mikrovalnim zagrijavanjem svjetiljke bez elektroda unutar kućišta ili šupljine sličnog koncepta kućnoj mikrovalnoj pećnici. Nakon što ispari, živina plazma emitira svjetlost širokog spektra preko ultraljubičastih, vidljivih i infracrvenih valnih duljina.
U slučaju električne lučne svjetiljke, primijenjeni napon pokreće zatvorenu kvarcnu cijev. Ova 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 nedavno nedostajućim elektronima postaju pozitivno energizirani kationi (+) koji teku prema negativno nabijenoj volframovoj elektrodi ili katodi svjetiljke (-). Dok se kreću, kationi udaraju u neutralne atome u plinskoj smjesi. Udar prenosi elektrone s neutralnih atoma na katione. Kako kationi dobivaju elektrone, oni padaju u stanje niže energije. Razlika energije se prazni kao fotoni koji zrače prema van iz kvarcne cijevi. Pod uvjetom da je svjetiljka odgovarajuće napajana, pravilno ohlađena i radila unutar svog vijeka trajanja, stalna količina novostvorenih kationa (+) gravitira prema negativnoj elektrodi ili katodi (-), udarajući više atoma i proizvodeći kontinuiranu emisiju UV svjetla. Mikrovalne žarulje rade na sličan način osim što mikrovalovi, također poznati kao radiofrekvencija (RF), zamjenjuju električni krug. Budući da mikrovalne žarulje nemaju volframove elektrode i jednostavno su zatvorene kvarcne cijevi koje sadrže živu i inertni plin, obično se nazivaju bez elektrode.
UV izlaz širokopojasnih žarulja ili žarulja sa živinom parom širokog spektra obuhvaća ultraljubičaste, vidljive i infracrvene valne duljine, u približno jednakom omjeru. Ultraljubičasti dio uključuje mješavinu valnih duljina UVC (200 do 280 nm), UVB (280 do 315 nm), UVA (315 do 400 nm) i UVV (400 do 450 nm). Svjetiljke koje emitiraju UVC u valnim duljinama ispod 240 nm stvaraju ozon i zahtijevaju ispuh ili filtraciju.
Spektralni izlaz za žarulju sa živinom parom 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. Žarulje s dodanim metalima nazivaju se dopirane, aditivne i metalhalogene. Većina UV-formuliranih tinti, premaza, ljepila i ekstruzija dizajnirani su tako da odgovaraju izlazu standardnih žarulja dopiranih živom (Hg) ili željezom (Fe). Lampe dopirane željezom pomiču dio UV izlaza na dulje, gotovo vidljive valne duljine, što rezultira boljim prodiranjem kroz deblje, jako pigmentirane formulacije. UV formulacije koje sadrže titanijev dioksid imaju tendenciju boljeg stvrdnjavanja s galijem (GA) dopiranim lampama. 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 galijskih lampi s bijelim formulacijama omogućuje fotoinicijatorima da apsorbiraju više UV energije za razliku od aditiva.
Spektralni profili daju formulatorima i krajnjim korisnicima vizualnu predstavu o tome kako je izlazno zračenje za određeni dizajn žarulje raspoređeno preko elektromagnetskog spektra. 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 svjetiljke koju napaja i mjeri dobavljač žarulje na otvorenom imat će drugačiji spektralni izlaz od svjetiljke montirane unutar glave svjetiljke s pravilno dizajniranim reflektorom i hlađenjem. Spektralni profili dostupni su od dobavljača UV sustava i korisni su u razvoju formulacije i odabiru lampi.
Uobičajeni spektralni profil iscrtava spektralno zračenje na y-osi i valnu duljinu na x-osi. Spektralno zračenje može se prikazati na nekoliko načina, uključujući apsolutnu vrijednost (npr. W/cm2/nm) ili proizvoljne, relativne ili normalizirane mjere (bez jedinica). Profili obično prikazuju informacije kao linijski grafikon ili kao trakasti grafikon koji grupira izlaz u pojaseve od 10 nm. Sljedeći dijagram spektralnog izlaza živine lučne žarulje prikazuje relativno zračenje s obzirom na valnu duljinu za GEW sustave (Slika 1).
SLIKA 1 »Dijagrami spektralnog izlaza za živu i željezo.
Lampa je izraz koji se koristi za označavanje kvarcne cijevi koja emitira UV zrake u Europi i Aziji, dok su Sjeverni i Južni Amerikanci skloni koristiti izmjenjivu kombinaciju žarulje i lampe. Lampa i glava svjetiljke odnose se na cijeli sklop u kojem se nalaze kvarcna cijev i sve ostale mehaničke i električne komponente.
Lučne svjetiljke s elektrodama
Sustavi elektrolučnih žarulja sastoje se od glave žarulje, ventilatora za hlađenje ili hladnjaka, napajanja i sučelja čovjek-stroj (HMI). Glava svjetiljke uključuje svjetiljku (žarulju), reflektor, metalno kućište ili kućište, sklop kapaka, a ponekad i kvarcni prozor ili žičani štitnik. GEW postavlja svoje kvarcne cijevi, reflektore i mehanizme zatvarača unutar sklopova kazeta koje se lako mogu ukloniti iz vanjskog kućišta ili kućišta glave svjetiljke. Uklanjanje GEW kasete obično se postiže u roku od nekoliko sekundi pomoću jednog inbus ključa. Budući da se UV izlaz, ukupna veličina i oblik glave žarulje, značajke sustava i potrebe za pomoćnom opremom razlikuju ovisno o primjeni i tržištu, sustavi elektrodnih lučnih svjetiljki općenito su dizajnirani za određenu kategoriju aplikacija ili slične vrste strojeva.
Žarulje sa živinom parom emitiraju 360° svjetlosti iz kvarcne cijevi. Sustavi lučnih svjetiljki koriste reflektore smještene sa strane i stražnje strane svjetiljke kako bi uhvatili i fokusirali više svjetla na određenu udaljenost ispred glave svjetiljke. Ta je udaljenost poznata kao žarište i na njoj je zračenje najveće. Lučne žarulje obično emitiraju u rasponu od 5 do 12 W/cm2 u žarištu. Budući da oko 70% UV izlaza iz glave lampe dolazi od reflektora, važno je održavati reflektore čistima i povremeno ih mijenjati. Nečišćenje ili zamjena reflektora često doprinosi nedovoljnom stvrdnjavanju.
Više od 30 godina GEW unapređuje učinkovitost svojih sustava za stvrdnjavanje, prilagođava značajke i rezultate kako bi zadovoljio potrebe specifičnih aplikacija i tržišta, te razvija veliki portfelj dodataka za integraciju. Kao rezultat toga, današnja komercijalna ponuda GEW-a uključuje kompaktne dizajne kućišta, reflektore optimizirane za veću UV refleksiju i smanjenu infracrvenu, tihe integralne mehanizme zatvarača, mrežne rubove i proreze, školjkasto uvlačenje mreže, inerciju dušika, glave pod pozitivnim tlakom, zaslon osjetljiv na dodir operatersko sučelje, poluprovodnički izvori napajanja, veća operativna učinkovitost, nadzor UV izlaza i daljinski nadzor sustava.
Kada rade srednjetlačne elektrodne žarulje, temperatura površine kvarca je između 600 °C i 800 °C, a unutarnja temperatura plazme je nekoliko tisuća stupnjeva Celzijusa. Prisilni zrak je primarni način održavanja ispravne radne temperature žarulje i uklanjanja dijela zračene infracrvene energije. GEW opskrbljuje ovaj zrak negativno; to znači da se zrak izvlači kroz kućište, duž reflektora i svjetiljke, i ispušta van sklopa dalje od stroja ili površine za očvršćavanje. Neki GEW sustavi kao što je E4C koriste hlađenje tekućinom, što omogućuje malo veći UV izlaz i smanjuje ukupnu veličinu glave žarulje.
Lučne žarulje s elektrodom imaju cikluse zagrijavanja i hlađenja. Svjetiljke se pale uz minimalno hlađenje. To omogućuje živinoj plazmi da se podigne na željenu radnu temperaturu, proizvede slobodne elektrone i katione i omogući protok struje. Kada se glava svjetiljke isključi, hlađenje nastavlja raditi nekoliko minuta kako bi se ravnomjerno ohladila kvarcna cijev. Lampa koja je previše topla neće se ponovno upaliti i mora se nastaviti hladiti. Duljina ciklusa pokretanja i hlađenja, kao i degradacija elektroda tijekom svakog udara napona je razlog zašto su pneumatski mehanizmi zatvarača uvijek integrirani u sklopove elektrodnih lučnih svjetiljki GEW. Slika 2 prikazuje lučne žarulje s elektrodama hlađene zrakom (E2C) i tekućinom (E4C).
SLIKA 2 »Lučne žarulje s elektrodama hlađene tekućinom (E4C) i zrakom (E2C).
UV LED lampe
Poluvodiči su čvrsti, kristalni materijali koji su donekle vodljivi. Elektricitet teče kroz poluvodič bolje nego izolator, ali ne tako dobro kao metalni vodič. Prirodni, ali prilično neučinkoviti poluvodiči uključuju elemente silicij, germanij i selen. Sintetski izrađeni poluvodiči dizajnirani za učinak i učinkovitost složeni su materijali s nečistoćama precizno impregniranima unutar kristalne strukture. U slučaju UV LED dioda, aluminijev galijev nitrid (AlGaN) je često korišteni materijal.
Poluvodiči su fundamentalni za modernu elektroniku i napravljeni su za izradu tranzistora, dioda, dioda koje emitiraju svjetlost i mikroprocesora. Poluvodički uređaji integrirani su u električne krugove i montirani unutar proizvoda kao što su mobilni telefoni, prijenosna računala, tableti, uređaji, zrakoplovi, automobili, daljinski upravljači, pa čak i dječje igračke. Ove sićušne, ali moćne komponente čine svakodnevne proizvode funkcionalnima, a istodobno omogućuju da predmeti budu kompaktni, tanji, lagani i pristupačniji.
U posebnom slučaju LED dioda, precizno dizajnirani i izrađeni poluvodički materijali emitiraju relativno uske pojaseve valne duljine svjetlosti kada su spojeni na izvor istosmjerne struje. Svjetlost se stvara samo kada struja teče od pozitivne anode (+) do negativne katode (-) svake LED diode. Budući da je LED izlaz brzo i jednostavno kontroliran i kvazi-monokromatski, LED diode su idealne za upotrebu kao: indikatorska svjetla; infracrveni komunikacijski signali; pozadinsko osvjetljenje za televizore, prijenosna računala, tablete i pametne telefone; elektronički znakovi, reklamne ploče i jumbotroni; i UV stvrdnjavanje.
LED je pozitivno-negativni spoj (pn spoj). To znači da jedan dio LED-a 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 sastaju, poznata kao zona iscrpljenosti, nije vodljiva. Kada je pozitivni (+) terminal istosmjernog (DC) izvora napajanja spojen na anodu (+) LED diode, a negativni (-) terminal izvora spojen na katodu (-), negativno nabijeni elektroni u katodi i pozitivno nabijena elektronska prazna mjesta u anodi odbijaju izvor energije i guraju ih prema zoni osiromašenja. Ovo je pristranost prema naprijed i ima učinak prevladavanja nevodljive granice. Rezultat je da slobodni elektroni u području n-tipa prelaze i popunjavaju prazna mjesta u području p-tipa. Dok elektroni teku preko granice, prelaze u stanje niže energije. Odgovarajući pad energije oslobađa se iz poluvodiča kao fotoni svjetlosti.
Materijali i dodaci koji tvore kristalnu LED strukturu određuju spektralni izlaz. Danas komercijalno dostupni LED stvrdnjavajući izvori imaju ultraljubičaste izlaze centrirane na 365, 385, 395 i 405 nm, tipičnu toleranciju od ±5 nm i Gaussovu spektralnu distribuciju. Što je veća vršna spektralna iradijancija (W/cm2/nm), to je veća vršna vrijednost zvonaste krivulje. Dok je razvoj UVC u tijeku između 275 i 285 nm, učinak, životni vijek, pouzdanost i cijena još nisu komercijalno održivi za sustave i aplikacije za otvrdnjavanje.
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 srednjetlačne žarulje sa živinom parom. To znači da UV-LED sustavi za stvrdnjavanje ne emitiraju UVC, UVB, većinu vidljive svjetlosti i infracrvene valne duljine koje stvaraju toplinu. Iako to omogućuje korištenje UV-LED sustava za očvršćavanje u aplikacijama osjetljivijim na toplinu, postojeće tinte, premazi i ljepila formulirani za srednjetlačne živine lampe moraju se preformulirati za UV-LED sustave za očvršćavanje. Srećom, dobavljači kemije sve više dizajniraju ponude kao dvostruki lijek. To znači da će formulacija s dvostrukom polimerizacijom namijenjena polimerizaciji UV-LED lampom također polimerizirati lampom sa živinim parama (Slika 3).
SLIKA 3 »Dijagram spektralnog izlaza za LED.
GEW-ovi UV-LED sustavi stvrdnjavanja emitiraju do 30 W/cm2 na prozoru emitiranja. Za razliku od elektrodnih lučnih lampi, UV-LED sustavi za stvrdnjavanje ne sadrže reflektore koji usmjeravaju svjetlosne zrake u koncentrirani fokus. Kao rezultat toga, vrhunac UV-LED zračenja javlja se blizu prozora za emitiranje. Emitirane UV-LED zrake odstupaju jedna od druge kako se udaljenost između glave lampe i površine za očvršćavanje povećava. Ovo smanjuje koncentraciju svjetla i veličinu zračenja koje dopire do površine otvrdnjavanja. Dok je vršno zračenje važno za umrežavanje, sve veće zračenje nije uvijek korisno i može čak spriječiti veću gustoću umrežavanja. Valna duljina (nm), zračenje (W/cm2) i gustoća energije (J/cm2) igraju ključne uloge u stvrdnjavanju, a njihov zajednički utjecaj na stvrdnjavanje treba pravilno razumjeti tijekom odabira UV-LED izvora.
LED diode su Lambertov izvor. Drugim riječima, svaka UV LED dioda emitira ravnomjeran izlaz prema naprijed preko cijele hemisfere od 360° x 180°. Brojne UV LED diode, svaka veličine milimetarskog kvadrata, raspoređene su u jedan red, matricu redaka i stupaca ili neku drugu konfiguraciju. Ovi podsklopovi, poznati kao moduli ili nizovi, projektirani su s razmakom između LED dioda koji osigurava stapanje među prazninama i olakšava hlađenje dioda. Višestruki moduli ili nizovi zatim se raspoređuju u veće sklopove kako bi formirali različite veličine sustava za UV stvrdnjavanje (slike 4 i 5). Dodatne komponente potrebne za izgradnju UV-LED sustava za stvrdnjavanje uključuju hladnjak, prozor za emitiranje, elektroničke upravljačke programe, istosmjerne izvore napajanja, sustav tekućeg hlađenja ili hladnjak i sučelje čovjeka i stroja (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. One same po sebi prenose manje toplinske energije na površinu koja se stvrdnjava nego lampe sa živinom parom, ali to ne znači da UV LED diode treba smatrati tehnologijom stvrdnjavanja na hladnom. UV-LED sustavi za stvrdnjavanje mogu emitirati vrlo visoke vršne zračenja, a ultraljubičaste valne duljine su oblik energije. Bez obzira na izlaz koji kemija ne apsorbira, zagrijat će donji dio ili podlogu kao i okolne komponente stroja.
UV LED diode također su električne komponente s neučinkovitošću uzrokovane sirovim dizajnom i izradom poluvodiča, kao i proizvodnim metodama i komponentama koje se koriste za pakiranje LED dioda u veću jedinicu za stvrdnjavanje. Dok se temperatura kvarcne cijevi sa živinim parama mora održavati između 600 i 800 °C tijekom rada, temperatura LED pn spoja mora ostati ispod 120 °C. Samo 35-50% električne energije koja napaja UV-LED niz pretvara se u ultraljubičasti izlaz (uvelike ovisi o valnoj duljini). Ostatak se transformira u toplinsku toplinu koja se mora ukloniti kako bi se održala željena temperatura spoja i osiguralo specificirano zračenje sustava, gustoća energije i jednolikost, kao i dugi vijek trajanja. LED diode su inherentno dugotrajni poluprovodnički uređaji, a integracija LED dioda u veće sklopove s pravilno dizajniranim i održavanim rashladnim sustavima ključna je za postizanje specifikacija dugog vijeka trajanja. Nisu svi sustavi za UV-stvrdnjavanje isti, a nepropisno dizajnirani i hlađeni UV-LED sustavi za stvrdnjavanje imaju veću vjerojatnost pregrijavanja i katastrofalnog kvara.
Luk/LED hibridne svjetiljke
Na svakom tržištu gdje se uvodi potpuno nova tehnologija kao zamjena za postojeću tehnologiju, može postojati strepnja u pogledu usvajanja, kao i skepticizam u pogledu izvedbe. Potencijalni korisnici često odgađaju usvajanje sve dok se ne formira dobro uspostavljena instalacijska baza, dok se ne objave studije slučaja, pozitivna svjedočanstva ne počnu masovno kružiti i/ili dok ne steknu iskustvo ili preporuke iz prve ruke od pojedinaca i tvrtki koje poznaju i kojima vjeruju. Često su potrebni čvrsti dokazi prije nego što se cijelo tržište potpuno odrekne starog i potpuno prijeđe na novo. Ne pomaže to što priče o uspjehu obično budu strogo čuvane tajne jer oni koji su prvi usvojili ne žele da konkurenti ostvare usporedive prednosti. Kao rezultat toga, stvarne i pretjerane priče o razočaranju ponekad mogu odjeknuti tržištem kamuflirajući prave prednosti nove tehnologije i dodatno odgađajući usvajanje.
Kroz povijest, i kao protivljenje nevoljkom prihvaćanju, hibridni dizajni često su prihvaćani kao prijelazni most između postojeće i nove tehnologije. Hibridi omogućuju korisnicima da steknu povjerenje i sami odrede kako i kada treba koristiti nove proizvode ili metode, bez žrtvovanja trenutnih mogućnosti. U slučaju UV stvrdnjavanja, hibridni sustav omogućuje korisnicima brzu i jednostavnu promjenu između žarulja sa živinom parom i LED tehnologije. Za linije s više stanica za stvrdnjavanje, hibridi omogućuju prešama da rade na 100% LED, 100% živinoj pari ili bilo kojoj kombinaciji dviju tehnologija koja je potrebna za određeni posao.
GEW nudi arc/LED hibridne sustave za web pretvarače. Rješenje je razvijeno za GEW-ovo najveće tržište, usko-web etiketu, ali hibridni dizajn također se koristi u drugim web-i neweb aplikacijama (Slika 6). Luk/LED uključuje uobičajeno kućište glave svjetiljke koje može primiti ili živinu paru ili LED kasetu. Obje kazete pokreću univerzalni sustav napajanja i upravljanja. Inteligencija unutar sustava omogućuje razlikovanje vrsta kazeta i automatski osigurava odgovarajuće napajanje, hlađenje i operatersko sučelje. Uklanjanje ili instaliranje GEW-ovih živinih para ili LED kazeta obično se postiže u roku od nekoliko sekundi korištenjem jednog imbus ključa.
SLIKA 6 »Arc/LED sustav za web.
Excimer lampe
Excimer žarulje su vrsta svjetiljki s izbojem u plinu koje emitiraju kvazi-monokromatsku ultraljubičastu energiju. Dok su excimer žarulje dostupne u brojnim valnim duljinama, uobičajeni ultraljubičasti izlazi su centrirani na 172, 222, 308 i 351 nm. Excimer žarulje od 172 nm spadaju u vakuumski UV pojas (100 do 200 nm), dok je 222 nm isključivo UVC (200 do 280 nm). Excimer lampe od 308 nm emitiraju UVB (280 do 315 nm), a 351 nm je solidno UVA (315 do 400 nm).
Vakuumske UV valne duljine od 172 nm kraće su i sadrže više energije nego UVC; međutim, oni se bore prodrijeti vrlo duboko u tvari. Zapravo, valne duljine od 172 nm u potpunosti se apsorbiraju unutar prvih 10 do 200 nm UV-formulirane kemije. Kao rezultat toga, 172-nm excimer lampe će umrežiti samo krajnju vanjsku površinu UV formulacija i moraju se integrirati u kombinaciji s drugim uređajima za stvrdnjavanje. Budući da vakuumske UV valne duljine također apsorbira zrak, excimer žarulje od 172 nm moraju raditi u atmosferi s inertnim dušikom.
Većina excimer žarulja sastoji se od kvarcne cijevi koja služi kao dielektrična barijera. Cijev je ispunjena rijetkim plinovima koji mogu tvoriti molekule excimer ili exciplex (slika 7). Različiti plinovi proizvode različite molekule, a različite pobuđene molekule određuju koje valne duljine emitira lampa. Visokonaponska elektroda prolazi duž unutarnje duljine kvarcne cijevi, a elektrode za uzemljenje prolaze duž vanjske duljine. Naponi se pulsiraju u svjetiljku na visokim frekvencijama. To uzrokuje protok elektrona unutar unutarnje elektrode i pražnjenje preko mješavine plina prema vanjskim elektrodama uzemljenja. Ovaj znanstveni fenomen poznat je kao dielektrično barijerno pražnjenje (DBD). Dok elektroni putuju kroz plin, oni stupaju u interakciju s atomima i stvaraju energizirane ili ionizirane vrste koje proizvode excimer ili exciplex molekule. Excimer i exciplex molekule imaju nevjerojatno kratak život, a dok se razlažu iz pobuđenog stanja u osnovno stanje, emitiraju se fotoni kvazimonokromatske distribucije.
SLIKA 7 »Excimer lampa
Za razliku od žarulja sa živinom parom, površina kvarcne cijevi excimer lampe se ne zagrijava. Kao rezultat toga, većina excimer žarulja radi s malo ili nimalo hlađenja. U drugim slučajevima potrebna je niska razina hlađenja koju obično osigurava plin dušik. Zbog toplinske stabilnosti žarulje, excimer žarulje se trenutno uključuju/isključuju i ne zahtijevaju cikluse zagrijavanja ili hlađenja.
Kada su excimer žarulje koje zrače na 172 nm integrirane u kombinaciji s kvazi-monokromatskim UVA-LED sustavima za stvrdnjavanje i širokopojasnim žaruljama sa živinom parom, proizvode se efekti matiranja površine. Za geliranje kemije prvo se koriste UVA LED lampe. Kvazi-monokromatske excimer žarulje zatim se koriste za polimerizaciju površine, a na kraju širokopojasne živine žarulje umrežuju ostatak kemije. Jedinstveni spektralni učinci triju tehnologija primijenjenih u odvojenim fazama daju korisne optičke i funkcionalne učinke površinskog stvrdnjavanja koji se ne mogu postići ni s jednim UV izvorom zasebno.
Excimer valne duljine od 172 i 222 nm također su učinkovite u uništavanju opasnih organskih tvari i štetnih bakterija, što čini excimer lampe praktičnim za čišćenje površina, dezinfekciju i tretiranje površinskom energijom.
Životni vijek svjetiljke
S obzirom na životni vijek lampe ili žarulje, GEW-ove lučne žarulje općenito do 2000 sati. Životni vijek žarulje nije apsolutan, budući da se UV izlaz postupno smanjuje tijekom vremena i na njega utječu različiti čimbenici. Dizajn i kvaliteta lampe, kao i radni uvjeti UV sustava i reaktivnost formulacije bitni su. Ispravno dizajnirani UV sustavi osiguravaju ispravnu snagu i hlađenje koje zahtijeva specifična konstrukcija svjetiljke (žarulje).
Lampe (žarulje) koje isporučuje GEW uvijek osiguravaju najdulji životni vijek kada se koriste u GEW sustavima stvrdnjavanja. Sekundarni izvori opskrbe općenito imaju obrnuti inženjering svjetiljke iz uzorka, a kopije možda neće sadržavati isti završni priključak, kvarcni promjer, sadržaj žive ili mješavinu plinova, što sve može utjecati na UV izlaz i stvaranje topline. Kada proizvodnja topline nije u ravnoteži s hlađenjem sustava, žarulja trpi i u snazi i u trajanju. Lampe koje rade hladnije emitiraju manje UV zraka. Žarulje koje rade toplije ne traju tako dugo i deformiraju se na visokim površinskim temperaturama.
Životni vijek elektrodnih lučnih žarulja ograničen je radnom temperaturom žarulje, brojem radnih sati i brojem paljenja ili paljenja. Svaki put kada se lampa udari visokonaponskim lukom tijekom pokretanja, dio volframove elektrode se istroši. Na kraju, lampa se neće ponovno upaliti. Lučne svjetiljke s elektrodama uključuju mehanizme zatvarača koji, kada su uključeni, blokiraju UV izlaz kao alternativu stalnom mijenjanju snage žarulje. Reaktivnije tinte, premazi i ljepila mogu rezultirati dužim vijekom trajanja žarulje; dok manje reaktivne formulacije mogu zahtijevati češće izmjene lampi.
UV-LED sustavi sami po sebi su dugotrajniji od konvencionalnih svjetiljki, ali životni vijek UV-LED također nije apsolutan. Kao i kod konvencionalnih svjetiljki, UV LED diode imaju ograničenja u tome koliko jako mogu biti izložene i općenito moraju raditi s temperaturama spoja ispod 120 °C. Pretjerano napajane LED diode i LED diode s nedovoljno hlađenjem ugrozit će radni vijek, što će rezultirati bržom degradacijom ili katastrofalnim kvarom. Trenutačno ne nude svi dobavljači UV-LED sustava dizajne koji zadovoljavaju najveće utvrđene vijekove trajanja iznad 20 000 sati. Bolje dizajnirani i održavani sustavi izdržat će više od 20.000 sati, a inferiorni sustavi otkazat će unutar mnogo kraćih razdoblja. Dobra vijest je da se dizajni LED sustava nastavljaju poboljšavati i traju dulje sa svakom iteracijom dizajna.
Ozon
Kada kraće UVC valne duljine utječu na molekule kisika (O2), one uzrokuju cijepanje molekula kisika (O2) u dva atoma kisika (O). Slobodni atomi kisika (O) tada se sudaraju s drugim molekulama kisika (O2) i tvore ozon (O3). Budući da je trikisik (O3) manje stabilan na razini tla od dioksigena (O2), ozon se lako pretvara u molekulu kisika (O2) i atom kisika (O) dok lebdi kroz atmosferski zrak. Slobodni atomi kisika (O) zatim se rekombiniraju jedan s drugim unutar ispušnog sustava kako bi proizveli molekule kisika (O2).
Za industrijske primjene UV-stvrdnjavanja, ozon (O3) nastaje kada atmosferski kisik stupa u interakciju s ultraljubičastim valnim duljinama ispod 240 nm. Širokopojasni izvori koji otvrdnjavaju živinom parom emitiraju UVC između 200 i 280 nm, koji se preklapa s dijelom područja stvaranja ozona, a excimer žarulje emitiraju vakuumsko UV zračenje na 172 nm ili UVC na 222 nm. Ozon koji stvaraju živine pare i excimer žarulje za polimeriziranje je nestabilan i ne predstavlja značajan problem za okoliš, ali je potrebno ukloniti ga iz neposredne okoline radnika jer je iritantan za disanje i otrovan u visokim razinama. Budući da komercijalni UV-LED sustavi za stvrdnjavanje emitiraju UVA izlaz između 365 i 405 nm, ozon se ne stvara.
Ozon ima miris sličan mirisu metala, goruće žice, klora i električne iskre. Ljudski olfaktorni osjeti mogu detektirati ozon već od 0,01 do 0,03 dijelova na milijun (ppm). Iako varira ovisno o osobi i razini aktivnosti, koncentracije veće od 0,4 ppm mogu dovesti do štetnih respiratornih učinaka i glavobolja. Treba postaviti odgovarajuću ventilaciju na linije za UV sušenje kako bi se ograničila izloženost radnika ozonu.
Sustavi za UV otvrdnjavanje općenito su dizajnirani da zadrže ispušni zrak dok napušta glave svjetiljki kako bi se mogao odvesti daleko od operatera i izvan zgrade gdje se prirodno raspada u prisutnosti kisika i sunčeve svjetlosti. Alternativno, svjetiljke bez ozona sadrže kvarcni aditiv koji blokira valne duljine koje stvaraju ozon, a objekti koji žele izbjeći kanale ili rezanje rupa na krovu često koriste filtre na izlazu ispušnih ventilatora.
Vrijeme objave: 19. lipnja 2024
