A higanygőz, a fénykibocsátó dióda (LED) és az excimer különböző UV-keményítő lámpatechnológiák. Míg mindhármat különféle fotopolimerizációs eljárásokban használják tinták, bevonatok, ragasztók és extrudálások térhálósítására, a kisugárzott UV-energiát előállító mechanizmusok, valamint a megfelelő spektrális kimenet jellemzői teljesen eltérőek. Ezeknek a különbségeknek a megértése alapvető fontosságú az alkalmazás- és készítményfejlesztésben, az UV-keményítő forrás kiválasztásában és az integrációban.
Mercury gőzlámpák
Mind az elektródívű lámpák, mind az elektróda nélküli mikrohullámú lámpák a higanygőz kategóriájába tartoznak. A higanygőzlámpák olyan közepes nyomású, gázkisüléses lámpák, amelyekben kis mennyiségű elemi higanyt és inert gázt plazmává párologtatnak el egy lezárt kvarccsőben. A plazma egy hihetetlenül magas hőmérsékletű ionizált gáz, amely képes elektromos áramot vezetni. Úgy állítják elő, hogy elektromos feszültséget kapcsolnak két elektróda közé egy ívlámpán belül, vagy egy elektróda nélküli lámpát mikrohullámú sütőben égetnek el egy burkolatban vagy üregben, amely hasonló a háztartási mikrohullámú sütőhöz. Elpárologtatása után a higanyplazma széles spektrumú fényt bocsát ki ultraibolya, látható és infravörös hullámhosszon.
Elektromos ívlámpa esetén a rákapcsolt feszültség táplálja a lezárt kvarccsövet. Ez az energia elpárologtatja a higanyt plazmává, és elektronokat szabadít fel az elpárologtatott atomokból. Az elektronok egy része (-) a lámpa pozitív volfrámelektródája vagy anódja (+) felé áramlik, majd az UV-rendszer elektromos áramkörébe. Az újonnan hiányzó elektronokat tartalmazó atomok pozitív energiájú kationokká (+) válnak, amelyek a lámpa negatív töltésű volfrámelektródája vagy katódja (-) felé áramlanak. Mozgásuk során a kationok a gázelegy semleges atomjaiba ütköznek. Az ütközés során az elektronok semleges atomokból kationokba kerülnek. Ahogy a kationok elektronokat szereznek, alacsonyabb energiájú állapotba kerülnek. Az energiadifferenciál a kvarccsőből kifelé sugárzó fotonok formájában kisül. Feltéve, hogy a lámpát megfelelően táplálják, megfelelően hűtik és a hasznos élettartama alatt üzemeltetik, az újonnan létrehozott kationok (+) állandó utánpótlása a negatív elektród vagy katód (-) felé gravitál, több atomot ütve be, és folyamatos UV fényt bocsát ki. A mikrohullámú lámpák hasonló módon működnek, kivéve, hogy a rádiófrekvenciás (RF) néven is ismert mikrohullámok helyettesítik az elektromos áramkört. Mivel a mikrohullámú lámpák nem rendelkeznek volfrámelektródákkal, és egyszerűen egy lezárt kvarccső, amely higanyt és inert gázt tartalmaz, ezért általában elektróda nélkülinek nevezik őket.
A szélessávú vagy széles spektrumú higanygőzlámpák UV-kibocsátása megközelítőleg egyenlő arányban terjed ki az ultraibolya, a látható és az infravörös hullámhosszon. Az ultraibolya rész UVC (200-280 nm), UVB (280-315 nm), UVA (315-400 nm) és UVV (400-450 nm) hullámhosszak keverékét tartalmazza. Azok a lámpák, amelyek 240 nm alatti hullámhosszon bocsátanak ki UVC-t, ózont termelnek, és elszívást vagy szűrést igényelnek.
A higanygőzlámpa spektrális kimenete módosítható kis mennyiségű adalékanyag hozzáadásával, mint például: vas (Fe), gallium (Ga), ólom (Pb), ón (Sn), bizmut (Bi) vagy indium (In). ). A hozzáadott fémek megváltoztatják a plazma összetételét, és ennek következtében a kationok elektronok felvételekor felszabaduló energiát. A hozzáadott fémeket tartalmazó lámpákat adalékanyagnak, adalékanyagnak és fémhalogenidnek nevezik. A legtöbb UV-formulációjú tintát, bevonatot, ragasztót és extrudálást úgy tervezték, hogy megfeleljen a szabványos higannyal (Hg) vagy vasal (Fe) adalékolt lámpák teljesítményének. A vassal adalékolt lámpák az UV-kibocsátás egy részét hosszabb, közel látható hullámhosszra tolják el, ami jobb áthatolást eredményez a vastagabb, erősen pigmentált készítményeken. A titán-dioxidot tartalmazó UV-készítmények általában jobban kikeményednek galliummal (GA) adalékolt lámpákkal. Ennek az az oka, hogy a galliumlámpák az UV-kibocsátás jelentős részét 380 nm-nél hosszabb hullámhossz felé tolják el. Mivel a titán-dioxid adalékok általában nem nyelnek el 380 nm feletti fényt, a fehér összetételű galliumlámpák használata lehetővé teszi, hogy a fotoiniciátorok több UV-energiát nyeljenek el, szemben az adalékokkal.
A spektrális profilok vizuális megjelenítést biztosítanak a készítőknek és a végfelhasználóknak arról, hogyan oszlik meg egy adott lámpakialakítás kisugárzott kimenete az elektromágneses spektrumban. Míg az elpárolgott higany és a fémadalékok meghatározott sugárzási jellemzőkkel rendelkeznek, a kvarccsőben lévő elemek és inert gázok pontos keveréke, valamint a lámpa felépítése és a térhálósító rendszer kialakítása mind befolyásolja az UV-kibocsátást. A nem integrált lámpa spektrális teljesítménye, amelyet a lámpa szállítója szabadon meghajtott és mért, eltérő spektrális kimenettel rendelkezik, mint a megfelelően kialakított reflektorral és hűtéssel ellátott lámpafejbe szerelt lámpa. A spektrális profilok könnyen beszerezhetők az UV-rendszerek szállítóitól, és hasznosak a készítményfejlesztésben és a lámpa kiválasztásában.
Egy közös spektrális profil ábrázolja a spektrális besugárzást az y tengelyen és a hullámhosszt az x tengelyen. A spektrális besugárzás többféle módon is megjeleníthető, beleértve az abszolút értéket (pl. W/cm2/nm) vagy tetszőleges, relatív vagy normalizált (egység nélküli) mértékeket. A profilok általában vonaldiagramként vagy oszlopdiagramként jelenítik meg az információkat, amelyek 10 nm-es sávokba csoportosítják a kimenetet. A következő higanyívlámpa spektrális kimeneti grafikonja a relatív besugárzást mutatja a GEW rendszerek hullámhosszához képest (1. ábra).
1. ÁBRA »Spektrális kimeneti diagramok a higanyhoz és a vashoz.
A lámpa kifejezés az UV-sugárzást kibocsátó kvarccsőre utal Európában és Ázsiában, míg az észak- és dél-amerikaiak az izzó és a lámpa cserélhető keverékét használják. A lámpa és a lámpafej egyaránt a kvarccsövet és az összes többi mechanikai és elektromos alkatrészt tartalmazó teljes szerelvényre utal.
Elektróda ívlámpák
Az elektródaíves lámparendszerek egy lámpafejből, egy hűtőventilátorból vagy -hűtőből, egy tápegységből és egy ember-gép interfészből (HMI) állnak. A lámpafej tartalmaz egy lámpát (izzót), egy reflektort, egy fémházat vagy házat, egy redőnyegységet, és néha egy kvarc ablakot vagy egy huzalvédőt. A GEW kvarccsöveit, reflektorait és redőnymechanizmusait kazettás szerelvényekbe szereli, amelyek könnyen eltávolíthatók a külső lámpafej házából vagy házából. A GEW kazetta eltávolítása általában másodpercek alatt egyetlen imbuszkulcs segítségével történik. Mivel az UV-kibocsátás, a teljes lámpafej mérete és alakja, a rendszer jellemzői és a kiegészítő felszerelésigények alkalmazásonként és piaconként változnak, az elektródívű lámparendszereket általában egy adott alkalmazáskategóriához vagy hasonló géptípushoz tervezték.
A higanygőzlámpák 360°-os fényt bocsátanak ki a kvarccsőből. Az ívlámpás rendszerek a lámpa oldalán és hátulján elhelyezett reflektorokat használnak, hogy több fényt rögzítsenek és fókuszáljanak egy meghatározott távolságra a lámpafej előtt. Ezt a távolságot fókusznak nevezik, és itt a legnagyobb a besugárzás. Az ívlámpák jellemzően 5 és 12 W/cm2 tartományban bocsátanak ki a fókuszban. Mivel a lámpafej UV-sugárzásának körülbelül 70%-a a reflektorból származik, fontos, hogy a reflektorokat tisztán tartsuk, és rendszeresen cseréljük. A reflektorok tisztításának vagy cseréjének elmulasztása gyakran hozzájárul az elégtelen gyógyuláshoz.
A GEW több mint 30 éve javítja térhálósító rendszereinek hatékonyságát, testreszabja a funkciókat és a teljesítményt az egyes alkalmazások és piacok igényeihez, valamint integrációs tartozékok széles portfólióját fejleszti. Ennek eredményeként a GEW mai kereskedelmi kínálatában megtalálhatók a kompakt ház kialakítások, a nagyobb UV-visszaverődésre és csökkentett infravörösre optimalizált reflektorok, a csendes integrált redőnymechanizmusok, a szalagszoknyák és -rések, a kagylóhéjú szalagadagolás, a nitrogén inerció, a túlnyomásos fejek, az érintőképernyő kezelőfelület, szilárdtest-tápegységek, nagyobb működési hatékonyság, UV-kimenet-felügyelet és távoli rendszerfelügyelet.
Közepes nyomású elektródalámpák működése közben a kvarc felületi hőmérséklete 600 °C és 800 °C között van, a belső plazma hőmérséklete pedig több ezer Celsius fok. A kényszerlevegő az elsődleges eszköz a lámpa megfelelő működési hőmérsékletének fenntartására és a kisugárzott infravörös energia egy részének eltávolítására. A GEW negatívan szállítja ezt a levegőt; ez azt jelenti, hogy a levegő áthúzódik a burkolaton, a reflektor és a lámpa mentén, és távozik a szerelvényből, és eltávolodik a géptől vagy a keményítő felülettől. Egyes GEW rendszerek, például az E4C folyadékhűtést alkalmaznak, ami valamivel nagyobb UV-kibocsátást tesz lehetővé, és csökkenti a lámpafej teljes méretét.
Az elektródaívlámpáknak bemelegítési és lehűlési ciklusuk van. A lámpák minimális hűtéssel működnek. Ez lehetővé teszi, hogy a higanyplazma a kívánt működési hőmérsékletre emelkedjen, szabad elektronokat és kationokat termeljen, és lehetővé tegye az áram áramlását. Amikor a lámpafejet kikapcsolják, a hűtés néhány percig tovább működik, hogy egyenletesen lehűtse a kvarccsövet. A túl meleg lámpa nem üt ki újra, és tovább kell hűlnie. Az indítási és lehűlési ciklus hossza, valamint az elektródák leromlása az egyes feszültséglökések során az oka annak, hogy a pneumatikus redőnymechanizmusokat mindig integrálják a GEW elektróda ívlámpákba. A 2. ábra léghűtéses (E2C) és folyadékhűtéses (E4C) elektróda ívlámpákat mutat be.
2. ÁBRA »Folyadékhűtéses (E4C) és léghűtéses (E2C) elektróda ívlámpák.
UV LED lámpák
A félvezetők szilárd, kristályos anyagok, amelyek némileg vezetőképesek. Az elektromosság jobban átfolyik egy félvezetőn, mint egy szigetelőn, de nem olyan jól, mint egy fémvezetőn. A természetben előforduló, de meglehetősen hatástalan félvezetők közé tartoznak a szilícium, a germánium és a szelén elemek. A szintetikusan gyártott félvezetők, amelyeket teljesítményre és hatékonyságra terveztek, összetett anyagok, amelyek szennyeződéseit pontosan impregnálták a kristályszerkezetben. Az UV LED-ek esetében az alumínium-gallium-nitrid (AlGaN) általánosan használt anyag.
A félvezetők a modern elektronika alapvető elemei, és tranzisztorok, diódák, fénykibocsátó diódák és mikroprocesszorok kialakítására tervezték őket. A félvezető eszközöket elektromos áramkörökbe integrálják, és olyan termékekbe szerelik be, mint a mobiltelefonok, laptopok, táblagépek, készülékek, repülőgépek, autók, távirányítók és még gyermekjátékok is. Ezek az apró, de erős alkatrészek a mindennapi termékek működését teszik lehetővé, miközben lehetővé teszik, hogy a termékek kompaktabbak, vékonyabbak, könnyűek és megfizethetőbbek legyenek.
A LED-ek speciális esetében a precízen megtervezett és gyártott félvezető anyagok viszonylag szűk hullámhosszúságú fénysávokat bocsátanak ki, ha egyenáramú áramforráshoz kapcsolják. A fény csak akkor keletkezik, ha áram folyik a pozitív anódról (+) az egyes LED-ek negatív katódjára (-). Mivel a LED-kimenet gyorsan és egyszerűen szabályozható, és kvázi monokromatikus, a LED-ek ideálisan használhatók: jelzőfényként; infravörös kommunikációs jelek; Háttérvilágítás tévékhez, laptopokhoz, táblagépekhez és okostelefonokhoz; Elektronikus táblák, hirdetőtáblák és jumbotronok; és UV-keményedés.
A LED egy pozitív-negatív átmenet (pn junction). Ez azt jelenti, hogy a LED egyik része pozitív töltésű, és anódnak (+), a másik részének negatív töltése van, és katódnak (-) nevezik. Bár mindkét oldal viszonylag vezető, a csomópont határa, ahol a két oldal találkozik, az úgynevezett kimerülési zóna nem vezető. Ha egy egyenáramú (DC) tápforrás pozitív (+) kivezetése a LED anódjához (+), a forrás negatív (-) kivezetése pedig a katódhoz (-) csatlakozik, negatív töltésű elektronok a katódon és a pozitív töltésű elektronok üresedéseit az anódban az áramforrás taszítja és a kimerülési zóna felé tolja. Ez egy előre torzítás, és az a hatása, hogy legyőzi a nem vezető határt. Az eredmény az, hogy az n-típusú régióban lévő szabad elektronok keresztezik egymást, és betöltik az üresedéseket a p-típusú régióban. Ahogy az elektronok átáramolnak a határon, alacsonyabb energiájú állapotba kerülnek. A megfelelő energiacsökkenés fényfotonok formájában szabadul fel a félvezetőből.
A kristályos LED szerkezetet alkotó anyagok és adalékanyagok határozzák meg a spektrális kimenetet. Napjainkban a kereskedelemben kapható LED-es térhálósító források ultraibolya sugárzása 365, 385, 395 és 405 nm-en van, a tipikus tűréshatár ±5 nm, és Gauss-spektrumeloszlásuk van. Minél nagyobb a csúcs spektrális besugárzás (W/cm2/nm), annál magasabb a haranggörbe csúcsa. Míg az UVC fejlesztés 275 és 285 nm között zajlik, a teljesítmény, az élettartam, a megbízhatóság és a költségek még nem életképesek a térhálósító rendszerek és alkalmazások esetében.
Mivel az UV-LED kibocsátása jelenleg hosszabb UVA hullámhosszokra korlátozódik, az UV-LED térhálósító rendszer nem bocsát ki a közepes nyomású higanygőzlámpákra jellemző szélessávú spektrális kimenetet. Ez azt jelenti, hogy az UV-LED térhálósító rendszerek nem bocsátanak ki UVC, UVB, a legtöbb látható fényt és hőt generáló infravörös hullámhosszt. Míg ez lehetővé teszi az UV-LED térhálósító rendszerek hőérzékenyebb alkalmazásokban történő alkalmazását, a meglévő tintákat, bevonatokat és ragasztókat, amelyeket közepes nyomású higanylámpákhoz alakítottak ki, újra kell formálni az UV-LED térhálósító rendszerekhez. Szerencsére a vegyipari beszállítók egyre inkább kettős gyógymódként tervezik az ajánlatokat. Ez azt jelenti, hogy az UV-LED lámpával való térhálósításra szánt kettős térhálósítású készítmény higanygőzlámpával is térhálósodik (3. ábra).
3. ÁBRA »Spektrális kimeneti diagram a LED-ekhez.
A GEW UV-LED térhálósító rendszerei akár 30 W/cm2-t bocsátanak ki a kibocsátó ablaknál. Az elektróda ívlámpákkal ellentétben az UV-LED térhálósító rendszerek nem tartalmaznak reflektorokat, amelyek a fénysugarakat egy koncentrált fókuszba irányítják. Ennek eredményeként az UV-LED csúcssugárzás a kibocsátó ablak közelében jelentkezik. A kibocsátott UV-LED sugarak eltérnek egymástól, ahogy a lámpafej és a térhálósodási felület közötti távolság növekszik. Ez csökkenti a fénykoncentrációt és a kikeményedési felületet elérő besugárzás nagyságát. Míg a besugárzott csúcsérték fontos a térhálósításhoz, az egyre nagyobb besugárzott teljesítmény nem mindig előnyös, sőt még a nagyobb térhálósodási sűrűséget is gátolja. A hullámhossz (nm), a besugárzás (W/cm2) és az energiasűrűség (J/cm2) mind kritikus szerepet játszanak a kikeményedésben, és ezek együttes hatását a térhálósodásra megfelelően meg kell érteni az UV-LED forrás kiválasztása során.
A LED-ek Lamberti-féle források. Más szavakkal, minden UV LED egyenletes előremenő fényt bocsát ki a teljes 360° x 180°-os féltekén. Számos, egy-egy négyzetmilliméter nagyságrendű UV LED egyetlen sorban, sorok és oszlopok mátrixában vagy más konfigurációban van elrendezve. Ezek a modulok vagy tömbök néven ismert részegységek LED-ek közötti távolsággal vannak kialakítva, ami biztosítja a hézagok közötti keverést és megkönnyíti a dióda hűtését. Több modult vagy tömböt ezután nagyobb összeállításokba rendeznek, hogy különböző méretű UV-keményítő rendszereket képezzenek (4. és 5. ábra). Az UV-LED térhálósító rendszer felépítéséhez szükséges további alkatrészek közé tartozik a hűtőborda, a kibocsátó ablak, az elektronikus meghajtók, az egyenáramú tápegységek, a folyadékhűtő rendszer vagy hűtőberendezés, valamint az emberi gép interfész (HMI).
4. ÁBRA »A LeoLED rendszer webhez.
5. ÁBRA »LeoLED rendszer nagy sebességű többlámpás telepítésekhez.
Mivel az UV-LED térhálósító rendszerek nem sugároznak infravörös hullámhosszt. Természetükből adódóan kevesebb hőenergiát adnak át a keményedő felületnek, mint a higanygőzlámpák, de ez nem jelenti azt, hogy az UV LED-eket hidegen keményedő technológiának kell tekinteni. Az UV-LED térhálósító rendszerek nagyon magas csúcssugárzást bocsáthatnak ki, és az ultraibolya hullámhossz az energia egyik formája. Bármilyen kimenetet nem nyel el a kémia, az felmelegíti az alatta lévő részt vagy hordozót, valamint a környező gépelemeket.
Az UV LED-ek szintén elektromos alkatrészek, amelyek hatékonysága a nyers félvezetők tervezése és gyártása, valamint a LED-ek nagyobb térhálósító egységbe való becsomagolásához használt gyártási módszerek és alkatrészek miatt van. Míg a higanygőz-kvarccső hőmérsékletét működés közben 600 és 800 °C között kell tartani, addig a LED pn átmenet hőmérsékletének 120 °C alatt kell maradnia. Az UV-LED-tömböt tápláló villamos energia mindössze 35-50%-a alakul át ultraibolya kimenetre (nagyon hullámhosszfüggő). A maradék hőhővé alakul, amelyet el kell távolítani a kívánt csomóponti hőmérséklet fenntartása és a rendszer meghatározott besugárzásának, energiasűrűségének és egyenletességének, valamint hosszú élettartamának biztosítása érdekében. A LED-ek eredendően hosszú élettartamú szilárdtest-eszközök, és a LED-ek nagyobb szerelvényekbe történő integrálása megfelelően tervezett és karbantartott hűtőrendszerekkel kritikus fontosságú a hosszú élettartamú specifikációk eléréséhez. Nem minden UV-keményítő rendszer egyforma, és a nem megfelelően megtervezett és hűtött UV-LED térhálósító rendszerek nagyobb valószínűséggel túlmelegednek és katasztrofálisan meghibásodnak.
Ív/LED hibrid lámpák
Minden olyan piacon, ahol vadonatúj technológiát vezetnek be a meglévő technológia helyettesítéseként, előfordulhat rettegés az átvételt illetően, valamint a teljesítmény szkepticizmusa. A potenciális felhasználók gyakran késleltetik az elfogadást, amíg kialakul egy jól megalapozott telepítési bázis, meg nem jelennek az esettanulmányok, a pozitív visszajelzések tömegesen el nem kezdenek keringeni, és/vagy első kézből szereznek tapasztalatokat vagy referenciákat olyan személyektől és cégektől, akiket ismernek és megbíznak. Gyakran kemény bizonyítékokra van szükség ahhoz, hogy egy egész piac teljesen feladja a régit és teljesen áttérjen az újra. Nem segít, ha a sikertörténetek általában szigorúan titkos titkok maradnak, mivel a korai alkalmazók nem akarják, hogy a versenytársak hasonló előnyökhöz jussanak. Ennek eredményeként a csalódottság valós és eltúlzott meséi olykor az egész piacon visszhangozhatnak, álcázva az új technológia valódi érdemeit, és tovább késleltetve az alkalmazást.
A történelem során, és a vonakodó átvétel ellensúlyozásaként, a hibrid kialakításokat gyakran az inkumbens és az új technológia közötti átmeneti hídként kezelték. A hibridek lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy önbizalmat szerezzenek, és maguk határozzák meg, hogyan és mikor kell új termékeket vagy módszereket használni, anélkül, hogy a jelenlegi képességeiket feláldoznák. UV-kezelés esetén a hibrid rendszer lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy gyorsan és egyszerűen váltsanak a higanygőzlámpák és a LED technológia között. A több keményítőállomással rendelkező soroknál a hibridek lehetővé teszik, hogy a prések 100% LED-et, 100% higanygőzt vagy a két technológia bármely keverékét működtessenek, amely egy adott munkához szükséges.
A GEW ív/LED hibrid rendszereket kínál webkonverterekhez. A megoldást a GEW legnagyobb piacára, a keskeny webes címkére fejlesztették ki, de a hibrid dizájn más webes és nem webes alkalmazásokban is használható (6. ábra). Az ív/LED tartalmaz egy közös lámpafejet, amely akár higanygőzt, akár LED-kazettát képes befogadni. Mindkét kazetta univerzális táp- és vezérlőrendszerrel működik. A rendszeren belüli intelligencia lehetővé teszi a kazettatípusok megkülönböztetését, és automatikusan biztosítja a megfelelő tápellátást, hűtést és kezelőfelületet. A GEW higanygőz- vagy LED-kazettáinak eltávolítása vagy beszerelése általában másodpercek alatt megtörténik egyetlen imbuszkulccsal.
6. ÁBRA »Ív/LED rendszer webhez.
Excimer lámpák
Az excimer lámpák olyan gázkisüléses lámpák, amelyek kvázi monokromatikus ultraibolya energiát bocsátanak ki. Míg az excimer lámpák számos hullámhosszban kaphatók, a szokásos ultraibolya sugárzás középpontja 172, 222, 308 és 351 nm. A 172 nm-es excimer lámpák a vákuum-UV sávba (100-200 nm) tartoznak, míg a 222 nm kizárólag az UVC (200-280 nm). A 308 nm-es excimer lámpák UVB-t bocsátanak ki (280-315 nm), a 351 nm pedig szilárd UVA (315-400 nm).
A 172 nm-es vákuum UV hullámhossza rövidebb és több energiát tartalmaz, mint az UVC; azonban küzdenek azért, hogy nagyon mélyen behatoljanak az anyagokba. Valójában a 172 nm-es hullámhosszak teljesen elnyelődnek az UV-formulált kémia felső 10-200 nm-én belül. Ennek eredményeként a 172 nm-es excimer lámpák csak az UV-készítmények legkülső felületét kötik össze, és más keményítőeszközökkel kombinálva kell őket integrálni. Mivel a vákuum UV hullámhosszait a levegő is elnyeli, a 172 nm-es excimer lámpákat nitrogén-inert atmoszférában kell üzemeltetni.
A legtöbb excimer lámpa kvarccsőből áll, amely dielektromos gátként szolgál. A cső tele van ritka gázokkal, amelyek excimer vagy exciplex molekulákat képezhetnek (7. ábra). A különböző gázok különböző molekulákat állítanak elő, és a különböző gerjesztett molekulák határozzák meg, hogy a lámpa milyen hullámhosszakat bocsát ki. A kvarccső belső hosszában egy nagyfeszültségű elektróda, a külső hosszon pedig földelő elektróda fut végig. A lámpába nagy frekvencián feszültséget juttatnak. Emiatt elektronok áramlanak a belső elektródán belül, és kisülnek a gázkeveréken keresztül a külső testelektródák felé. Ezt a tudományos jelenséget dielektromos gátkisülésnek (DBD) nevezik. Ahogy az elektronok áthaladnak a gázon, kölcsönhatásba lépnek az atomokkal, és energiával ellátott vagy ionizált fajokat hoznak létre, amelyek excimer vagy exciplex molekulákat termelnek. Az excimer és exciplex molekulák hihetetlenül rövid élettartamúak, és ahogy gerjesztett állapotból alapállapotba bomlanak, kvázi monokromatikus eloszlású fotonokat bocsátanak ki.
7. ÁBRA »Excimer lámpa
A higanygőzlámpákkal ellentétben az excimer lámpa kvarccsövének felülete nem melegszik fel. Ennek eredményeként a legtöbb excimer lámpa alig vagy egyáltalán nem hűt. Más esetekben alacsony szintű hűtésre van szükség, amelyet jellemzően nitrogéngáz biztosít. A lámpa hőstabilitásának köszönhetően az excimer lámpák azonnali 'BE/KI' kapcsolódnak, és nem igényelnek felmelegedési vagy lehűlési ciklust.
Ha a 172 nm-en sugárzó excimer lámpákat kvázi monokromatikus UVA-LED térhálósító rendszerekkel és szélessávú higanygőzlámpákkal kombinálják, matt felületi hatások keletkeznek. Az UVA LED-lámpákat először a kémia gélesítésére használják. Ezután kvázi-monokromatikus excimer lámpákat használnak a felület polimerizálására, és végül a szélessávú higanylámpák térhálósítják a kémia többi részét. A három, külön lépésben alkalmazott technológia egyedi spektrális kimenetei olyan előnyös optikai és funkcionális felületkezelési hatásokat biztosítanak, amelyeket önmagában egyik UV-forrással sem lehet elérni.
A 172 és 222 nm-es excimer hullámhosszok hatékonyan pusztítják el a veszélyes szerves anyagokat és a káros baktériumokat is, ami praktikussá teszi az excimer lámpákat felülettisztításhoz, fertőtlenítéshez és felületenergetikai kezelésekhez.
A lámpa élettartama
Ami a lámpa vagy izzó élettartamát illeti, a GEW ívlámpái általában legfeljebb 2000 órát bírnak. A lámpa élettartama nem abszolút érték, mivel az UV-kibocsátás az idő múlásával fokozatosan csökken, és számos tényező befolyásolja. A lámpa kialakítása és minősége, valamint az UV-rendszer működési állapota és a készítmény reaktivitása. A megfelelően kialakított UV-rendszerek biztosítják az adott lámpa (izzó) kialakítása által megkövetelt megfelelő teljesítmény és hűtés biztosítását.
A GEW által szállított lámpák (izzók) mindig a leghosszabb élettartamot biztosítják, ha GEW térhálósító rendszerekben használják őket. A másodlagos tápforrások általában egy mintából fordították vissza a lámpát, és előfordulhat, hogy a másolatok nem tartalmaznak azonos végszerelvényt, kvarcátmérőt, higanytartalmat vagy gázkeveréket, amelyek mind befolyásolhatják az UV-kibocsátást és a hőtermelést. Ha a hőtermelés nincs egyensúlyban a rendszer hűtésével, a lámpa teljesítménye és élettartama egyaránt megsérül. A hidegebb lámpák kevesebb UV-sugárzást bocsátanak ki. A melegebb lámpák nem tartanak sokáig, és magas felületi hőmérsékleten meghajlanak.
Az elektródaívlámpák élettartamát a lámpa üzemi hőmérséklete, az üzemórák száma, valamint az indítások vagy ütések száma korlátozza. Minden alkalommal, amikor egy lámpát nagyfeszültségű ívvel megütnek az indítás során, a volfrámelektróda egy része elhasználódik. Végül a lámpa nem fog újra kigyulladni. Az elektródaíves lámpák redőnymechanizmusokat tartalmaznak, amelyek bekapcsolva blokkolják az UV-kibocsátást a lámpa teljesítményének ismételt ciklusának alternatívájaként. A reaktívabb tinták, bevonatok és ragasztók hosszabb lámpaélettartamot eredményezhetnek; míg a kevésbé reakcióképes készítmények gyakoribb lámpacserét igényelhetnek.
Az UV-LED rendszerek természetüknél fogva hosszabb élettartamúak, mint a hagyományos lámpák, de az UV-LED élettartama sem abszolút érték. A hagyományos lámpákhoz hasonlóan az UV LED-ek is korlátozzák a meghajtásukat, és általában 120 °C alatti csatlakozási hőmérsékleten kell működniük. A túlhajtott LED-ek és az alulhűtött LED-ek veszélyeztetik az élettartamot, ami gyorsabb leromlást vagy katasztrofális meghibásodást eredményez. Jelenleg nem minden UV-LED rendszer-beszállító kínál olyan kialakításokat, amelyek megfelelnek a legmagasabb, 20 000 órát meghaladó élettartamnak. A jobban megtervezett és karbantartott rendszerek több mint 20 000 órát fognak kibírni, a gyengébb rendszerek pedig sokkal rövidebb időn belül meghibásodnak. A jó hír az, hogy a LED-rendszerek tervezése folyamatosan javul, és minden tervezési iterációval tovább tart.
Ózon
Amikor rövidebb UVC hullámhosszak érik az oxigénmolekulákat (O2), az oxigénmolekulák (O2) két oxigénatomra (O) hasadnak. A szabad oxigénatomok (O) ezután más oxigénmolekulákkal (O2) ütköznek, és ózont (O3) képeznek. Mivel a trioxigén (O3) kevésbé stabil a talajszinten, mint a dioxigén (O2), az ózon könnyen átalakul oxigénmolekulává (O2) és oxigénatommá (O), amikor a légköri levegőn átsodródik. A szabad oxigénatomok (O) ezután a kipufogórendszeren belül egymással rekombinálva oxigénmolekulákat (O2) hoznak létre.
Ipari UV-keményítő alkalmazásokhoz ózon (O3) keletkezik, amikor a légköri oxigén kölcsönhatásba lép a 240 nm alatti ultraibolya hullámhosszal. A szélessávú higanygőzzel keményedő források 200 és 280 nm közötti UVC sugárzást bocsátanak ki, amely átfedi az ózonképző régió egy részét, az excimer lámpák pedig 172 nm-en vákuum UV-t vagy 222 nm-en UVC-t bocsátanak ki. A higanygőz és az excimer térhálósító lámpák által létrehozott ózon instabil, és nem jelent jelentős környezeti kockázatot, de el kell távolítani a dolgozók közvetlen környezetéből, mivel légúti irritáló és nagy mennyiségben mérgező. Mivel a kereskedelmi forgalomban kapható UV-LED térhálósító rendszerek 365 és 405 nm közötti UVA-sugárzást bocsátanak ki, ózon nem keletkezik.
Az ózon szaga hasonlít a fém, az égő vezeték, a klór és az elektromos szikra szagához. Az emberi szaglóérzékek 0,01-0,03 ppm ózonszintet is képesek kimutatni. Bár személyenként és aktivitási szintenként változik, a 0,4 ppm-nél nagyobb koncentrációk káros légúti hatásokhoz és fejfájáshoz vezethetnek. Az UV-keményítő vezetékeken megfelelő szellőzést kell elhelyezni, hogy korlátozzuk a dolgozók ózonnak való kitettségét.
Az UV-keményítő rendszereket általában úgy tervezték, hogy az elszívott levegőt visszatartsák, amikor az elhagyja a lámpafejeket, így az elvezethető a kezelőktől és az épületen kívülre, ahol oxigén és napfény hatására természetesen lebomlik. Alternatív megoldásként az ózonmentes lámpák kvarc adalékanyagot tartalmaznak, amely blokkolja az ózont generáló hullámhosszokat, és az olyan létesítmények, amelyek szeretnék elkerülni a csatornákat vagy a tetőn lévő lyukak vágását, gyakran alkalmaznak szűrőket a kipufogóventilátorok kimenetén.
Feladás időpontja: 2024. június 19
