Elavhõbedaaur, valgusdiood (LED) ja eksimer on erinevad UV-kõvastumise lambitehnoloogiad. Kuigi kõiki kolme kasutatakse erinevates fotopolümerisatsiooniprotsessides tintide, kattekihtide, liimide ja ekstrusioonide ristsidumiseks, on kiirgavat UV-energiat genereerivad mehhanismid ja ka vastava spektraalse väljundi omadused täiesti erinevad. Nende erinevuste mõistmine on oluline rakenduse ja koostise väljatöötamisel, UV-kõvastuva allika valimisel ja integreerimisel.
Elavhõbeda aurulambid
Elavhõbeda aurude kategooriasse kuuluvad nii elektroodkaarlambid kui ka ilma elektroodideta mikrolainelambid. Elavhõbeda aurulambid on teatud tüüpi keskmise rõhuga gaaslahenduslambid, milles väike kogus elementaarset elavhõbedat ja inertgaasi aurustatakse suletud kvartstoru sees plasmaks. Plasma on uskumatult kõrge temperatuuriga ioniseeritud gaas, mis on võimeline elektrit juhtima. Seda toodetakse elektripinge rakendamisel kahe elektroodi vahel kaarlambis või mikrolaineahjus elektroodideta lampi korpuses või õõnsuses, mis on oma olemuselt sarnane kodumajapidamises kasutatavale mikrolaineahjule. Pärast aurustumist kiirgab elavhõbeda plasma laia spektriga valgust ultraviolett-, nähtava- ja infrapuna-lainepikkustel.
Elektrikaarlambi puhul annab rakendatud pinge suletud kvartstorule pinget. See energia aurustab elavhõbeda plasmaks ja vabastab aurustunud aatomitest elektronid. Osa elektronidest (-) voolab lambi positiivse volframelektroodi või anoodi (+) suunas ja UV-süsteemi elektriahelasse. Äsja puuduvate elektronidega aatomid muutuvad positiivse pingega katioonideks (+), mis voolavad lambi negatiivselt laetud volframelektroodi või katoodi (-) suunas. Liikudes tabavad katioonid gaasisegus neutraalseid aatomeid. Löök kannab elektronid neutraalsetelt aatomitelt katioonidesse. Kui katioonid saavad elektrone, langevad nad madalama energiaga olekusse. Energiadiferentsiaal tühjendatakse footonitena, mis kiirgavad kvartstorust väljapoole. Eeldusel, et lamp on sobiva toiteallikaga, korralikult jahutatud ja seda kasutatakse oma kasuliku eluea jooksul, graviteerub pidev uute katioonide (+) juurdevool negatiivse elektroodi või katoodi (-) poole, tabades rohkem aatomeid ja tekitades pidevat UV-kiirgust. Mikrolaineahju lambid töötavad sarnaselt, välja arvatud see, et mikrolained, tuntud ka kui raadiosagedus (RF), asendavad elektriahelat. Kuna mikrolainelampidel ei ole volframelektroode ja need on lihtsalt suletud kvartstoru, mis sisaldab elavhõbedat ja inertgaasi, nimetatakse neid tavaliselt elektroodideta.
Lairiba- või laia spektriga elavhõbedaaurulampide UV-kiirgus katab ultraviolett-, nähtava- ja infrapuna-lainepikkusi ligikaudu võrdses vahekorras. Ultraviolettkiirguse osa sisaldab UVC (200 kuni 280 nm), UVB (280 kuni 315 nm), UVA (315 kuni 400 nm) ja UVV (400 kuni 450 nm) lainepikkuste segu. Lambid, mis kiirgavad UVC-d lainepikkustel alla 240 nm, tekitavad osooni ja vajavad heitgaasi või filtreerimist.
Elavhõbedaaurulambi spektriväljundit saab muuta, lisades väikeses koguses lisaaineid, nagu raud (Fe), gallium (Ga), plii (Pb), tina (Sn), vismut (Bi) või indium (In). ). Lisatud metallid muudavad plasma koostist ja sellest tulenevalt ka katioonide elektronide omandamisel vabanevat energiat. Lisatud metallidega lampe nimetatakse legeeritud, lisanditeks ja metallhalogeniidideks. Enamik UV-formulatsiooniga tinte, katteid, liime ja ekstrusioone on loodud vastama tavaliste elavhõbedaga (Hg) või rauaga (Fe) legeeritud lampide väljundvõimsusele. Rauaga legeeritud lambid nihutavad osa UV-kiirgusest pikematele, peaaegu nähtavatele lainepikkustele, mille tulemuseks on parem tungimine läbi paksemate, tugevalt pigmenteerunud koostiste. Titaandioksiidi sisaldavad UV-preparaadid kõvenevad paremini galliumiga (GA) legeeritud lampidega. Selle põhjuseks on asjaolu, et galliumlambid nihutavad olulise osa UV-kiirgusest lainepikkuste suunas, mis on pikemad kui 380 nm. Kuna titaandioksiidi lisandid üldiselt ei neela üle 380 nm valgust, võimaldab valge koostisega galliumlampide kasutamine neelata fotoinitsiaatorites rohkem UV-energiat, mitte lisanditest.
Spektriprofiilid pakuvad formuleerijatele ja lõppkasutajatele visuaalset ülevaadet sellest, kuidas konkreetse lambikonstruktsiooni kiirgusväljund on jaotatud üle elektromagnetilise spektri. Kui aurustunud elavhõbedal ja lisametallidel on määratletud kiirgusomadused, siis elementide ja inertgaaside täpne segu kvartstorus ning lambi konstruktsioon ja kõvendussüsteemi konstruktsioon mõjutavad kõik UV-kiirgust. Integreerimata lambi spektraalne väljund, mida toidab ja mida lambitarnija vabas õhus mõõdetakse, erineb spektraalväljundist, mis on paigaldatud lambipea sisse, millel on korralikult projekteeritud peegeldus ja jahutus. Spektriprofiilid on hõlpsasti saadaval UV-süsteemide tarnijatelt ning need on kasulikud koostise väljatöötamisel ja lampide valikul.
Ühine spektraalprofiil kujutab spektraalset kiirgustihedust y-teljel ja lainepikkust x-teljel. Spektraalset kiirgustihedust saab kuvada mitmel viisil, sealhulgas absoluutväärtusena (nt W/cm2/nm) või suvaliste, suhteliste või normaliseeritud (ilma ühikuteta) mõõtmistena. Profiilid kuvavad teabe tavaliselt joondiagrammina või tulpdiagrammina, mis rühmitab väljundi 10 nm ribadeks. Järgmine elavhõbedakaarelambi spektraalväljundgraafik näitab suhtelist kiirgustihedust GEW süsteemide lainepikkuse suhtes (joonis 1).
JOONIS 1 »Elavhõbeda ja raua spektraalväljundgraafikud.
Lamp on termin, mida kasutatakse UV-kiirgust kiirgava kvartstoru tähistamiseks Euroopas ja Aasias, samas kui põhja- ja lõunaameeriklased kipuvad kasutama vahetatavat pirni ja lambi segu. Lamp ja lambipea viitavad mõlemad täiskomplektile, milles on kvartstoru ja kõik muud mehaanilised ja elektrilised komponendid.
Elektroodkaarelambid
Elektroodkaarlampide süsteemid koosnevad lambipeast, jahutusventilaatorist või jahutist, toiteallikast ja inimese ja masina liidesest (HMI). Lambipea sisaldab lampi (pirn), reflektorit, metallist korpust või korpust, aknaluugi komplekti ja mõnikord ka kvartskakent või traatkaitset. GEW paigaldab oma kvartstorud, reflektorid ja aknaluugi mehhanismid kassetisõlmede sisse, mida saab kergesti eemaldada lambipea välisest korpusest või korpusest. GEW-kasseti eemaldamine toimub tavaliselt mõne sekundi jooksul, kasutades ühte kuuskantvõtit. Kuna UV-kiirgus, lambipea üldine suurus ja kuju, süsteemi funktsioonid ja lisaseadmete vajadused on olenevalt rakendusest ja turust erinevad, on elektroodkaarlampide süsteemid tavaliselt ette nähtud teatud kategooria rakenduste või sarnaste masinatüüpide jaoks.
Elavhõbeda aurulambid kiirgavad kvartstorust 360° valgust. Kaarlampide süsteemid kasutavad lambi külgedel ja taga asuvaid helkureid, et püüda ja fokuseerida rohkem valgust kindlale kaugusele lambipea ees. Seda kaugust nimetatakse fookuseks ja see on koht, kus kiirgustihedus on suurim. Kaarlambid kiirgavad tavaliselt fookuses vahemikus 5–12 W/cm2. Kuna umbes 70% lambipea UV-kiirgusest pärineb reflektorist, on oluline hoida helkurid puhtad ja neid perioodiliselt vahetada. Helkurite puhastamata jätmine või asendamine põhjustab ebapiisavat paranemist.
GEW on üle 30 aasta parandanud oma kõvendussüsteemide tõhusust, kohandanud funktsioone ja väljundit vastavalt konkreetsete rakenduste ja turgude vajadustele ning arendanud suurt portfelli integratsioonitarvikuid. Selle tulemusel hõlmavad GEW tänapäevased kaubanduslikud pakkumised kompaktseid korpuseid, suurema UV-peegelduse ja väiksema infrapunakiirguse jaoks optimeeritud helkureid, vaikseid integreeritud aknaluugi mehhanisme, ääriseid ja pilusid, karbikuvõrgu etteandmist, lämmastiku inertsust, positiivse rõhu all olevaid pead, puutetundlikku ekraani. operaatoriliides, pooljuhttoiteallikad, suurem töötõhusus, UV-väljundi jälgimine ja süsteemi kaugseire.
Kui keskmise rõhuga elektroodlambid töötavad, on kvartsi pinnatemperatuur vahemikus 600 °C kuni 800 °C ja plasma sisetemperatuur mitu tuhat kraadi Celsiuse järgi. Sundõhk on peamine vahend lambi õige töötemperatuuri hoidmiseks ja osa kiirgava infrapunaenergia eemaldamiseks. GEW varustab seda õhku negatiivselt; see tähendab, et õhk tõmmatakse läbi korpuse piki reflektorit ja lampi ning juhitakse seadmest või kõvenduspinnast eemale. Mõned GEW süsteemid, näiteks E4C, kasutavad vedelikjahutust, mis võimaldab veidi suuremat UV-kiirgust ja vähendab lambipea üldist suurust.
Elektroodkaarlampidel on soojendus- ja jahtumistsüklid. Lambid on löödud minimaalse jahutusega. See võimaldab elavhõbeda plasmal tõusta soovitud töötemperatuurini, toota vabu elektrone ja katioone ning võimaldada voolu liikumist. Kui lambipea on välja lülitatud, jätkub jahutus veel mõne minuti jooksul, et kvartstoru ühtlaselt jahutada. Liiga soe lamp ei sütti uuesti ja peab jätkama jahtumist. Käivitus- ja jahutustsükli pikkus ning elektroodide lagunemine iga pingelöögi ajal on põhjus, miks pneumaatilised katiku mehhanismid on alati integreeritud GEW elektroodi kaarlampide komplektidesse. Joonisel 2 on kujutatud õhkjahutusega (E2C) ja vedelikjahutusega (E4C) elektroodkaarlambid.
JOONIS 2 »Vedelikjahutusega (E4C) ja õhkjahutusega (E2C) elektroodkaarlambid.
UV LED lambid
Pooljuhid on tahked, kristalsed materjalid, mis on mõnevõrra juhtivad. Elekter läbib pooljuhti paremini kui isolaator, kuid mitte nii hästi kui metalljuht. Looduslikult esinevad, kuid üsna ebaefektiivsed pooljuhid hõlmavad räni, germaaniumi ja seleeni elemente. Väljundi ja tõhususe tagamiseks mõeldud sünteetiliselt valmistatud pooljuhid on liitmaterjalid, mille lisandid on kristallstruktuuris täpselt immutatud. UV-LED-de puhul on tavaliselt kasutatav materjal alumiinium-galliumnitriid (AlGaN).
Pooljuhid on tänapäevase elektroonika põhialused ja on konstrueeritud moodustama transistore, dioode, valgusdioode ja mikroprotsessoreid. Pooljuhtseadmed on integreeritud elektriahelatesse ja paigaldatud sellistesse toodetesse nagu mobiiltelefonid, sülearvutid, tahvelarvutid, seadmed, lennukid, autod, kaugjuhtimispuldid ja isegi laste mänguasjad. Need pisikesed, kuid võimsad komponendid panevad igapäevased tooted toimima, võimaldades samal ajal olla esemed kompaktsed, õhemad, kerged ja soodsamad.
Valgusdioodide erijuhtudel kiirgavad täpselt konstrueeritud ja valmistatud pooljuhtmaterjalid alalisvooluallikaga ühendamisel suhteliselt kitsaid valguse lainepikkusi ribasid. Valgus tekib ainult siis, kui vool liigub iga LED-i positiivselt anoodilt (+) negatiivse katoodini (-). Kuna LED-väljund on kiiresti ja lihtsalt juhitav ning peaaegu monokromaatiline, sobivad LED-id ideaalselt kasutamiseks: indikaatortuledena; infrapuna sidesignaalid; telerite, sülearvutite, tahvelarvutite ja nutitelefonide taustvalgustus; elektroonilised sildid, stendid ja jumbotronid; ja UV-kõvastumine.
LED on positiivne-negatiivne ristmik (pn-siirde). See tähendab, et LED-i ühel osal on positiivne laeng ja seda nimetatakse anoodiks (+) ja teisel osal on negatiivne laeng ja seda nimetatakse katoodiks (-). Kuigi mõlemad pooled on suhteliselt juhtivad, ei ole ristmiku piir, kus kaks külge kokku puutuvad, mida tuntakse ammendumise tsoonina. Kui alalisvoolu (DC) toiteallika positiivne (+) klemm on ühendatud LED-i anoodiga (+) ja allika negatiivne (-) klemm on ühendatud katoodiga (-), siis negatiivselt laetud elektronid katoodis ja positiivselt laetud elektronide vabad kohad anoodil tõrjutakse jõuallika poolt ja lükatakse tühjenemistsooni poole. See on ettepoole suunatud nihe ja selle mõju on mittejuhtiva piiri ületamine. Tulemuseks on see, et vabad elektronid n-tüüpi piirkonnas ristuvad ja täidavad vabad kohad p-tüüpi piirkonnas. Kui elektronid voolavad üle piiri, lähevad nad üle madalama energiaga olekusse. Vastav energialang eraldub pooljuhist valguse footonitena.
Materjalid ja lisandid, mis moodustavad kristallilise LED-struktuuri, määravad spektraalse väljundi. Tänapäeval on müügilolevatel LED-kõvastumisallikatel ultraviolettkiirguse väljundid, mille keskpunkt on 365, 385, 395 ja 405 nm, tüüpiline tolerants ±5 nm ja Gaussi spektraaljaotus. Mida suurem on maksimaalne spektraalne kiirgustihedus (W/cm2/nm), seda kõrgem on kellukese kõvera tipp. Kuigi UVC arendus toimub vahemikus 275–285 nm, ei ole väljund, eluiga, töökindlus ja maksumus kõvendussüsteemide ja rakenduste jaoks veel kaubanduslikult tasuvad.
Kuna UV-LED-i väljund on praegu piiratud pikemate UVA-lainepikkustega, ei kiirga UV-LED-kõvastumissüsteem lairiba spektraalset väljundit, mis on iseloomulik keskmise rõhuga elavhõbedaaurulampidele. See tähendab, et UV-LED-kõvastumissüsteemid ei kiirga UVC-, UVB-kiirgust, enamikku nähtavat valgust ega soojust tekitavaid infrapuna-lainepikkusi. Kuigi see võimaldab UV-LED-kõvastumissüsteeme kasutada kuumustundlikumates rakendustes, tuleb olemasolevad tindid, katted ja liimid, mis on ette nähtud keskmise rõhuga elavhõbedalampide jaoks, formuleerida ümber UV-LED-kõvastumissüsteemide jaoks. Õnneks kujundavad keemiatarnijad üha enam pakkumisi kahekordse ravina. See tähendab, et UV-LED-lambiga kõvenemiseks ette nähtud topeltkõvastuv preparaat kõveneb ka elavhõbedaaurulambiga (joonis 3).
JOONIS 3 »LED-i spektraalväljundtabel.
GEW UV-LED-kõvastumissüsteemid kiirgavad kiirgava akna juures kuni 30 W/cm2. Erinevalt elektroodkaarlampidest ei sisalda UV-LED-kõvastumissüsteemid reflektoreid, mis suunavad valguskiired kontsentreeritud fookusesse. Selle tulemusena tekib UV-LED-i tippkiirgustihedus kiirgava akna lähedal. Väljastatud UV-LED-kiired lahknevad üksteisest, kui lambipea ja kõvenduspinna vaheline kaugus suureneb. See vähendab valguse kontsentratsiooni ja kõvenemispinnani jõudva kiirgustiheduse suurust. Kuigi maksimaalne kiirgustihedus on ristsidumise jaoks oluline, ei ole järjest suurem kiirgustihedus alati kasulik ja võib isegi pärssida suuremat ristsidumise tihedust. Lainepikkus (nm), kiirgustihedus (W/cm2) ja energiatihedus (J/cm2) mängivad kõvenemisel kriitilist rolli ning nende kollektiivset mõju kõvenemisele tuleks UV-LED-i allika valimisel õigesti mõista.
LED-id on Lamberti allikad. Teisisõnu, iga UV-LED kiirgab ühtlast väljundit kogu 360° x 180° poolkeral. Arvukad UV-LED-id, millest igaüks on suurusjärgus millimeeter ruut, on paigutatud ühte ritta, ridade ja veergude maatriksisse või mõnesse muusse konfiguratsiooni. Need alamkoostud, mida nimetatakse mooduliteks või massiivideks, on konstrueeritud nii, et LED-ide vahel on vahe, mis tagab vahede segamise ja hõlbustab dioodide jahutamist. Mitu moodulit või massiivi paigutatakse seejärel suurematesse komplektidesse, et moodustada erineva suurusega UV-kõvastumissüsteeme (joonised 4 ja 5). UV-LED-kõvastumissüsteemi ehitamiseks vajalike lisakomponentide hulka kuuluvad jahutusradiaator, kiirgav aken, elektroonilised draiverid, alalisvoolu toiteallikad, vedelikjahutussüsteem või jahuti ja inimmasina liides (HMI).
JOONIS 4 »LeoLED süsteem veebi jaoks.
JOONIS 5 »LeoLED süsteem kiireks mitme lambi paigaldamiseks.
Kuna UV-LED-kõvastumissüsteemid ei kiirga infrapuna lainepikkusi. Need kannavad kõvenduspinnale oma olemuselt vähem soojusenergiat kui elavhõbedaaurulambid, kuid see ei tähenda, et UV-LED-sid tuleks käsitleda külmkõvastumistehnoloogiana. UV-LED-kõvastumissüsteemid võivad kiirata väga suurt tippkiirgust ja ultraviolettkiirguse lainepikkused on üks energiavorme. Mis iganes väljundit keemia ei neela, soojendab nii alusosa või substraati kui ka ümbritsevaid masinaosi.
UV-LED on ka elektrilised komponendid, mille ebatõhusus on tingitud töötlemata pooljuhtide projekteerimisest ja valmistamisest, samuti tootmismeetoditest ja komponentidest, mida kasutatakse LED-ide pakkimiseks suuremasse kõvendusüksusesse. Kui elavhõbedaauru kvartstoru temperatuuri tuleb töötamise ajal hoida vahemikus 600–800 °C, siis LED-i pn-siirde temperatuur peab jääma alla 120 °C. Ainult 35–50% UV-LED-massiivi toiteallikast muundatakse ultraviolettkiirguseks (sõltub suuresti lainepikkusest). Ülejäänud osa muundatakse termiliseks soojuseks, mis tuleb eemaldada, et säilitada soovitud ühendustemperatuuri ja tagada süsteemi määratud kiirgusintensiivsus, energiatihedus ja ühtlus ning pikk kasutusiga. Valgusdioodid on oma olemuselt kauakestvad tahkisseadmed ning LED-ide integreerimine suurematesse sõlmedesse koos korralikult projekteeritud ja hooldatud jahutussüsteemidega on pika kasutusea spetsifikatsioonide saavutamiseks ülioluline. Kõik UV-kõvastumissüsteemid ei ole ühesugused ning valesti projekteeritud ja jahutatud UV-LED-kõvastumissüsteemidel on suurem ülekuumenemise ja katastroofilise rikke tõenäosus.
Kaar/LED hübriidlambid
Igal turul, kus olemasoleva tehnoloogia asendajana võetakse kasutusele uhiuus tehnoloogia, võib kasutuselevõtt olla nii hirmul kui ka skeptitsism jõudluse suhtes. Potentsiaalsed kasutajad lükkavad kasutuselevõttu sageli edasi, kuni moodustub väljakujunenud installibaas, avaldatakse juhtumiuuringud, positiivsed iseloomustused hakkavad massiliselt ringlema ja/või nad saavad vahetu kogemuse või viiteid isikutelt ja ettevõtetelt, keda nad teavad ja usaldavad. Tihti on vaja kindlaid tõendeid, enne kui terve turg vanast täielikult loobub ja uuele täielikult üle läheb. See ei aita, et edulood kipuvad olema rangelt salajased, kuna varased kasutajad ei taha, et konkurendid saaksid võrreldavaid eeliseid. Selle tulemusena võivad nii tõelised kui ka liialdatud pettumused mõnikord kogu turul kajada, maskeerides uue tehnoloogia tõelisi eeliseid ja edasi lükates selle kasutuselevõttu.
Läbi ajaloo ja vastumeelsuse vastuvõtmise vastu on hübriidkujundusi sageli peetud üleminekusillaks olemasoleva ja uue tehnoloogia vahel. Hübriidid võimaldavad kasutajatel saada enesekindlust ja määrata ise, kuidas ja millal uusi tooteid või meetodeid kasutada, ilma praeguseid võimalusi ohverdamata. UV-kõvastumise korral võimaldab hübriidsüsteem kasutajatel kiiresti ja lihtsalt elavhõbedaaurulampide ja LED-tehnoloogia vahel vahetada. Mitme kuumutusjaamaga liinide puhul võimaldavad hübriidid pressidel töötada 100% LED-valgustiga, 100% elavhõbedaauruga või mis tahes nende kahe tehnoloogia seguga, mida antud töö jaoks on vaja.
GEW pakub kaar/LED hübriidsüsteeme veebimuunduritele. Lahendus töötati välja GEW suurima turu, kitsa veebisildi jaoks, kuid hübriiddisain on kasutusel ka teistes veebi- ja veebivälistes rakendustes (joonis 6). Kaar/LED sisaldab ühist lambipea korpust, mis mahutab kas elavhõbedaauru või LED-kasseti. Mõlemad kassetid töötavad universaalse toite- ja juhtimissüsteemiga. Süsteemisisene intelligentsus võimaldab eristada kassetitüüpe ning pakkuda automaatselt sobivat toite-, jahutus- ja operaatoriliidest. GEW elavhõbedaauru või LED-kassettide eemaldamine või paigaldamine toimub tavaliselt mõne sekundi jooksul, kasutades ühte kuuskantvõtit.
JOONIS 6 »Kaar/LED süsteem veebi jaoks.
Eksimerlambid
Eksimerlambid on teatud tüüpi gaaslahenduslamp, mis kiirgab kvaasi-monokromaatilist ultraviolettenergiat. Kuigi eksimeerlampe on saadaval paljudes lainepikkustes, on tavalised ultraviolettkiirguse väljundid tsentreeritud 172, 222, 308 ja 351 nm peale. 172-nm eksimerlambid jäävad vaakum-UV-riba (100–200 nm), samas kui 222 nm on eranditult UVC (200–280 nm). 308 nm eksimerlambid kiirgavad UVB-d (280 kuni 315 nm) ja 351 nm on kindlalt UVA (315 kuni 400 nm).
172 nm vaakumi UV-lainepikkused on lühemad ja sisaldavad rohkem energiat kui UVC; aga nad näevad vaeva, et tungida väga sügavale ainetesse. Tegelikult neelduvad 172 nm lainepikkused täielikult UV-kiirgusega formuleeritud keemia 10–200 nm piires. Selle tulemusena ristsiduvad 172 nm eksimerlambid ainult UV-preparaatide välimist pinda ja need tuleb kombineerida teiste kõvendusseadmetega. Kuna vaakum-UV lainepikkusi neelab ka õhk, tuleb 172 nm eksimeerlampe kasutada lämmastikuga inertses atmosfääris.
Enamik eksimeerlampe koosneb kvartstorust, mis toimib dielektrilise barjäärina. Toru täidetakse haruldaste gaasidega, mis on võimelised moodustama eksimeer- või ekstsipleksmolekule (joonis 7). Erinevad gaasid toodavad erinevaid molekule ja erinevad ergastatud molekulid määravad, milliseid lainepikkusi lamp kiirgab. Kõrgepinge elektrood kulgeb piki kvartstoru sisepikkust ja maanduselektroodid piki välimist pikkust. Pinged suunatakse lampi kõrgetel sagedustel. See põhjustab elektronide voolamise sisemise elektroodi sees ja tühjenemist läbi gaasisegu väliste maanduselektroodide suunas. Seda teaduslikku nähtust tuntakse dielektrilise barjäärilahendusena (DBD). Kui elektronid liiguvad läbi gaasi, interakteeruvad nad aatomitega ja loovad pingestatud või ioniseeritud liike, mis toodavad eksimeer- või ekstsipleksmolekule. Eksimeer- ja ekstsipleksmolekulide eluiga on uskumatult lühike ja kui nad lagunevad ergastatud olekust põhiolekusse, kiirguvad kvaasi-monokromaatilise jaotusega footonid.
JOONIS 7 »Eksimerlamp
Erinevalt elavhõbeda aurulampidest ei lähe eksimeerlambi kvartstoru pind kuumaks. Selle tulemusena töötab enamik eksimeerlampe vähese jahutusega. Muudel juhtudel on vajalik madal jahutus, mida tavaliselt tagab gaas lämmastik. Lambi termilise stabiilsuse tõttu lülituvad eksimeerlambid kohe sisse/välja ja ei vaja soojendus- ega jahtumistsükleid.
Kui 172 nm kiirgavad eksimeerlambid integreeritakse koos nii kvaasi-monokromaatiliste UVA-LED-kõvastumissüsteemide kui ka lairiba elavhõbedaaurulampidega, tekib matistav pinnaefekt. Keemia geelistamiseks kasutatakse esmalt UVA LED-lampe. Seejärel kasutatakse pinna polümeriseerimiseks kvaasi-monokromaatilisi eksimeerlampe ja lõpuks lairiba elavhõbedalampe ühendavad ülejäänud keemia. Kolme erinevas etapis rakendatud tehnoloogia ainulaadsed spektraalsed väljundid pakuvad kasulikke optilisi ja funktsionaalseid pinnakõvastumise efekte, mida ei ole võimalik saavutada ühegi UV-allikaga eraldi.
Eksimeeri lainepikkused 172 ja 222 nm on tõhusad ka ohtlike orgaaniliste ainete ja kahjulike bakterite hävitamisel, mistõttu on eksimeerlambid praktilised pindade puhastamiseks, desinfitseerimiseks ja pinnaenergia töötlemiseks.
Lambi eluiga
Lambi või pirni eluea osas on GEW kaarlambid üldiselt kuni 2000 tundi. Lambi eluiga ei ole absoluutne, kuna UV-kiirgus aja jooksul järk-järgult väheneb ja seda mõjutavad erinevad tegurid. Lambi disain ja kvaliteet, samuti UV-süsteemi töötingimused ja koostisaine reaktsioonivõime. Õigesti kavandatud UV-süsteemid tagavad konkreetse lambi (pirni) konstruktsiooni jaoks vajaliku õige võimsuse ja jahutuse.
GEW tarnitavad lambid (pirnid) tagavad alati pikima eluea, kui neid kasutatakse GEW kõvendussüsteemides. Teisesed toiteallikad on lambi tavaliselt proovist pöördprojekteerinud ja koopiad ei pruugi sisaldada sama otsaliitmikku, kvartsi läbimõõtu, elavhõbedasisaldust ega gaasisegu, mis kõik võivad mõjutada UV-kiirgust ja soojuse teket. Kui soojuse teket ei tasakaalustata süsteemi jahutamisega, kannatab lamp nii võimsuse kui ka eluea poolest. Jahedamalt töötavad lambid kiirgavad vähem UV-kiirgust. Soojemalt töötavad lambid ei kesta nii kaua ja kõverduvad kõrgel pinnatemperatuuril.
Elektroodkaarlampide eluiga on piiratud lambi töötemperatuuri, töötundide ja käivituste või löökide arvuga. Iga kord, kui lampi lüüakse käivitamise ajal kõrgepingekaarega, kulub osa volframelektroodist ära. Lõpuks lamp uuesti ei löö. Elektroodkaarelambid sisaldavad katikumehhanisme, mis sisselülitamisel blokeerivad UV-kiirguse alternatiivina lambi võimsuse korduvale tsüklitamisele. Reaktiivsemad tindid, katted ja liimid võivad põhjustada lambi pikema eluea; samas kui vähemreaktiivsed koostised võivad vajada sagedasemat lampide vahetamist.
UV-LED-süsteemid on oma olemuselt kauem kestvad kui tavalised lambid, kuid UV-LED-i eluiga pole samuti absoluutne. Nagu tavalistel lampidel, on UV-LED-idel nende töökindluse piirangud ja need peavad üldiselt töötama ristmiku temperatuuridel alla 120 °C. Ülesõitvad ja alajahutavad LED-id kahjustavad eluiga, mille tulemuseks on kiirem lagunemine või katastroofiline rike. Mitte kõik UV-LED-süsteemide tarnijad ei paku praegu disainilahendusi, mis vastavad kõrgeimatele kehtestatud elueale, mis ületab 20 000 tundi. Paremini kavandatud ja hooldatud süsteemid kestavad üle 20 000 tunni ning kehvemad süsteemid ebaõnnestuvad palju lühema aja jooksul. Hea uudis on see, et LED-süsteemide disainilahendused paranevad ja kestavad iga disaini iteratsiooniga kauem.
Osoon
Kui lühemad UVC lainepikkused mõjutavad hapniku molekule (O2), põhjustavad nad hapniku molekulide (O2) jagunemise kaheks hapnikuaatomiks (O). Seejärel põrkuvad vabad hapnikuaatomid (O) teiste hapnikumolekulidega (O2) ja moodustavad osooni (O3). Kuna trihapnik (O3) on maapinnal vähem stabiilne kui dihapnik (O2), muutub osoon läbi atmosfääriõhu triivides kergesti hapnikumolekuliks (O2) ja hapnikuaatomiks (O). Seejärel ühinevad vabad hapnikuaatomid (O) heitgaasisüsteemis üksteisega hapniku molekulide (O2) saamiseks.
Tööstuslike UV-kõvastuvate rakenduste jaoks tekib osoon (O3), kui õhuhapnik interakteerub ultraviolettkiirguse lainepikkustega alla 240 nm. Lairiba elavhõbeda auruga kõvenemise allikad kiirgavad UVC-d vahemikus 200–280 nm, mis kattuvad osaga osooni tekitavast piirkonnast, ja eksimeerlambid kiirgavad vaakum-UV-kiirgust lainepikkusel 172 nm või UVC-kiirgust lainepikkusel 222 nm. Elavhõbedaaurude ja eksimeer-kõvastuvate lampide tekitatud osoon on ebastabiilne ega ole oluline keskkonnaprobleem, kuid see tuleb töötajate lähiümbrusest eemaldada, kuna see on hingamisteid ärritav ja mürgine kõrgel tasemel. Kuna kaubanduslikud UV-LED-kõvastumissüsteemid kiirgavad UVA-kiirgust vahemikus 365–405 nm, ei teki osooni.
Osooni lõhn sarnaneb metalli, põleva traadi, kloori ja elektrisädeme lõhnaga. Inimese haistmismeel suudab tuvastada osoonisisaldust nii madalal kui 0,01–0,03 miljondikosa (ppm). Kuigi see erineb olenevalt inimesest ja aktiivsuse tasemest, võivad kontsentratsioonid üle 0,4 ppm põhjustada hingamisteede kahjulikke mõjusid ja peavalu. UV-kõvastumisliinidele tuleb paigaldada korralik ventilatsioon, et piirata töötajate kokkupuudet osooniga.
UV-kõvastumissüsteemid on üldiselt konstrueeritud nii, et need hoiaksid ära väljatõmbeõhku, kui see väljub lambipeadest, nii et seda saab juhtida operaatoritest eemale ja hoonest väljapoole, kus see hapniku ja päikesevalguse toimel loomulikult laguneb. Teise võimalusena sisaldavad osoonivabad lambid kvartslisandit, mis blokeerib osooni tekitavaid lainepikkusi, ning rajatised, mis soovivad vältida katusesse kanalisatsiooni või aukude lõikamist, kasutavad sageli väljatõmbeventilaatorite väljalaskeavadel filtreid.
Postitusaeg: 19. juuni 2024
