Rtuťové páry, světlo emitující dioda (LED) a excimer jsou odlišné technologie UV vytvrzovacích lamp. Zatímco všechny tři se používají v různých fotopolymerizačních procesech k zesíťování inkoustů, povlaků, lepidel a vytlačování, mechanismy generující vyzařovanou UV energii, stejně jako charakteristiky odpovídajícího spektrálního výstupu, jsou zcela odlišné. Pochopení těchto rozdílů je zásadní pro vývoj aplikací a formulací, výběr zdroje vytvrzování UV zářením a integraci.
Rtuťové výbojky
Jak elektrodové obloukové lampy, tak bezelektrodové mikrovlnné lampy spadají do kategorie rtuťových par. Rtuťové výbojky jsou typem středotlakých výbojek, ve kterých se malé množství elementární rtuti a inertního plynu odpařuje do plazmy uvnitř utěsněné křemenné trubice. Plazma je neuvěřitelně vysokoteplotní ionizovaný plyn schopný vést elektřinu. Vyrábí se přivedením elektrického napětí mezi dvě elektrody v obloukové lampě nebo mikrovlnným ohřevem bezelektrodové lampy uvnitř krytu nebo dutiny podobné koncepci domácí mikrovlnné trouby. Jakmile se rtuťové plazma odpaří, vyzařuje širokospektrální světlo napříč ultrafialovými, viditelnými a infračervenými vlnovými délkami.
V případě elektrické obloukové lampy aplikované napětí dodává energii do utěsněné křemenné trubice. Tato energie odpařuje rtuť do plazmy a uvolňuje elektrony z odpařených atomů. Část elektronů (-) proudí směrem ke kladné wolframové elektrodě nebo anodě (+) a do elektrického obvodu UV systému. Atomy s nově chybějícími elektrony se stanou kladně nabitými kationty (+), které proudí směrem k záporně nabité wolframové elektrodě nebo katodě (-). Jak se pohybují, kationty narážejí na neutrální atomy ve směsi plynů. Náraz přenáší elektrony z neutrálních atomů na kationty. Jak kationty získávají elektrony, upadají do stavu s nižší energií. Energetický diferenciál je vybíjen jako fotony, které vyzařují ven z křemenné trubice. Za předpokladu, že je lampa vhodně napájena, správně chlazena a provozována během své životnosti, konstantní přísun nově vytvořených kationtů (+) gravituje směrem k záporné elektrodě nebo katodě (-), dopadá na více atomů a produkuje nepřetržitou emisi UV světla. Mikrovlnné lampy fungují podobným způsobem kromě toho, že elektrický obvod nahrazují mikrovlny, známé také jako radiofrekvenční (RF). Protože mikrovlnné lampy nemají wolframové elektrody a jsou jednoduše zapečetěnou křemennou trubicí obsahující rtuť a inertní plyn, jsou běžně označovány jako bezelektrodové.
UV výstup širokopásmových nebo širokospektrálních rtuťových výbojek pokrývá ultrafialové, viditelné a infračervené vlnové délky v přibližně stejném poměru. Ultrafialová část obsahuje směs vlnových délek UVC (200 až 280 nm), UVB (280 až 315 nm), UVA (315 až 400 nm) a UVV (400 až 450 nm). Lampy, které vyzařují UVC ve vlnových délkách pod 240 nm, vytvářejí ozón a vyžadují výfuk nebo filtraci.
Spektrální výstup rtuťové výbojky lze změnit přidáním malého množství příměsí, jako jsou: železo (Fe), galium (Ga), olovo (Pb), cín (Sn), vizmut (Bi) nebo indium (In). ). Přidané kovy mění složení plazmatu a následně i energii uvolněnou, když kationty získávají elektrony. Lampy s přidanými kovy se označují jako dopované, aditivní a halogenidy kovů. Většina inkoustů, povlaků, lepidel a vytlačovaných materiálů formulovaných pro UV záření je navržena tak, aby odpovídala výkonu standardních výbojek s příměsí rtuti (Hg) nebo železa (Fe). Lampy s příměsí železa posouvají část UV výstupu do delších, téměř viditelných vlnových délek, což vede k lepšímu pronikání přes hustší, silně pigmentované přípravky. UV formulace obsahující oxid titaničitý mají tendenci vytvrzovat lépe s lampami dopovanými galliem (GA). Je to proto, že galliové výbojky posouvají významnou část UV výstupu směrem k vlnovým délkám delším než 380 nm. Protože přísady oxidu titaničitého obecně neabsorbují světlo nad 380 nm, použití galliových lamp s bílými formulacemi umožňuje, aby fotoiniciátory absorbovaly více UV energie než přísady.
Spektrální profily poskytují tvůrcům a koncovým uživatelům vizuální reprezentaci toho, jak je vyzařovaný výstup pro konkrétní design lampy distribuován v elektromagnetickém spektru. Zatímco odpařená rtuť a přídavné kovy mají definované radiační charakteristiky, přesná směs prvků a inertních plynů uvnitř křemenné trubice spolu s konstrukcí lampy a designem vytvrzovacího systému ovlivňují výstup UV záření. Spektrální výstup neintegrované lampy napájené a měřené dodavatelem lampy pod širým nebem bude mít jiný spektrální výstup než lampa namontovaná v hlavě lampy se správně navrženým reflektorem a chlazením. Spektrální profily jsou snadno dostupné od dodavatelů UV systémů a jsou užitečné při vývoji složení a výběru lampy.
Společný spektrální profil zobrazuje spektrální ozáření na ose y a vlnovou délku na ose x. Spektrální ozáření lze zobrazit několika způsoby, včetně absolutní hodnoty (např. W/cm2/nm) nebo libovolných, relativních nebo normalizovaných (bez jednotek) měření. Profily běžně zobrazují informace buď jako spojnicový graf, nebo jako sloupcový graf, který seskupuje výstup do pásem 10 nm. Následující graf spektrálního výstupu rtuťové obloukové lampy ukazuje relativní ozáření s ohledem na vlnovou délku pro systémy GEW (obrázek 1).
OBRÁZEK 1 »Spektrální výstupní grafy pro rtuť a železo.
Lampa je termín používaný k označení křemenné trubice vyzařující UV záření v Evropě a Asii, zatímco obyvatelé Severní a Jižní Ameriky mají tendenci používat zaměnitelnou kombinaci žárovky a lampy. Lampa a hlava lampy se vztahují k úplné sestavě, která obsahuje křemennou trubici a všechny ostatní mechanické a elektrické součásti.
Elektrodové obloukové lampy
Systémy elektrodových obloukových lamp se skládají z hlavy lampy, chladicího ventilátoru nebo chladiče, napájecího zdroje a rozhraní člověk-stroj (HMI). Hlava lampy obsahuje lampu (žárovku), reflektor, kovový kryt nebo pouzdro, sestavu závěrky a někdy i křemenné okénko nebo drátěný chránič. GEW montuje své křemenné trubice, reflektory a mechanismy závěrky uvnitř kazetových sestav, které lze snadno vyjmout z vnějšího pouzdra hlavy lampy nebo krytu. Vyjmutí kazety GEW je obvykle provedeno během několika sekund pomocí jediného imbusového klíče. Protože se výstup UV záření, celková velikost a tvar hlavy lampy, systémové vlastnosti a potřeby doplňkového vybavení liší podle aplikace a trhu, jsou systémy elektrodových obloukových lamp obecně navrženy pro danou kategorii aplikací nebo podobné typy strojů.
Rtuťové výbojky vyzařují 360° světla z křemenné trubice. Systémy obloukových lamp používají reflektory umístěné po stranách a na zadní straně lampy k zachycení a zaostření většího množství světla do určené vzdálenosti před hlavou lampy. Tato vzdálenost je známá jako ohnisko a je to místo, kde je ozáření největší. Obloukové lampy obvykle vyzařují v rozsahu 5 až 12 W/cm2 v ohnisku. Protože asi 70 % UV výstupu z hlavy lampy pochází z reflektoru, je důležité udržovat reflektory čisté a pravidelně je vyměňovat. Nečištění nebo výměna reflektorů často přispívá k nedostatečnému vytvrzení.
Již více než 30 let GEW zlepšuje efektivitu svých vytvrzovacích systémů, přizpůsobuje funkce a výstupy tak, aby vyhovovaly potřebám konkrétních aplikací a trhů, a vyvíjí velké portfolio integračního příslušenství. Výsledkem je, že dnešní komerční nabídky společnosti GEW zahrnují kompaktní design pouzdra, reflektory optimalizované pro větší odrazivost UV záření a snížené infračervené, tiché integrované závěrové mechanismy, lemy a štěrbiny, podávání škeblí, inertizaci dusíkem, přetlakové hlavy, dotykovou obrazovku operátorské rozhraní, polovodičové napájecí zdroje, vyšší provozní účinnost, monitorování výstupu UV záření a vzdálené monitorování systému.
Při provozu středotlakých elektrodových výbojek je povrchová teplota křemene mezi 600 °C a 800 °C a vnitřní teplota plazmy je několik tisíc stupňů Celsia. Nucený vzduch je primárním prostředkem k udržení správné provozní teploty lampy a odstranění části vyzařované infračervené energie. GEW dodává tento vzduch negativně; to znamená, že vzduch je tažen skrz plášť, podél reflektoru a lampy a odsáván ze sestavy a pryč ze stroje nebo vytvrzovacího povrchu. Některé systémy GEW, jako je E4C, využívají kapalinové chlazení, které umožňuje mírně vyšší UV výstup a snižuje celkovou velikost hlavy lampy.
Elektrodové obloukové lampy mají cykly zahřívání a ochlazování. Lampy jsou odpáleny s minimálním chlazením. To umožňuje, aby rtuťové plazma stouplo na požadovanou provozní teplotu, produkovalo volné elektrony a kationty a umožnilo tok proudu. Když je hlava lampy vypnutá, chlazení pokračuje ještě několik minut, aby se křemenná trubice rovnoměrně ochladila. Příliš zahřátá lampa nebude znovu udeřit a musí dále chladnout. Délka cyklu spouštění a ochlazování a také degradace elektrod při každém úderu napětí jsou důvodem, proč jsou mechanismy pneumatické závěrky vždy integrovány do sestav elektrodových obloukových lamp GEW. Obrázek 2 ukazuje vzduchem chlazené (E2C) a kapalinou chlazené (E4C) elektrodové obloukové lampy.
OBRÁZEK 2 »Kapalinou chlazené (E4C) a vzduchem chlazené (E2C) elektrodové obloukové lampy.
UV LED lampy
Polovodiče jsou pevné, krystalické materiály, které jsou poněkud vodivé. Elektřina protéká polovodičem lépe než izolantem, ale ne tak dobře jako kovovým vodičem. Mezi přirozeně se vyskytující, ale spíše neefektivní polovodiče patří prvky křemík, germanium a selen. Synteticky vyrobené polovodiče navržené pro výkon a účinnost jsou složené materiály s nečistotami přesně impregnovanými v krystalové struktuře. V případě UV LED je běžně používaným materiálem nitrid hliníku a galia (AlGaN).
Polovodiče jsou základem moderní elektroniky a jsou navrženy tak, aby tvořily tranzistory, diody, diody vyzařující světlo a mikroprocesory. Polovodičová zařízení jsou integrována do elektrických obvodů a montována do produktů, jako jsou mobilní telefony, notebooky, tablety, spotřebiče, letadla, auta, dálkové ovladače a dokonce i dětské hračky. Tyto maličké, ale výkonné komponenty zajišťují funkčnost každodenních produktů a zároveň umožňují, aby položky byly kompaktní, tenčí, lehké a cenově dostupnější.
Ve speciálním případě LED emitují precizně navržené a vyrobené polovodičové materiály po připojení ke zdroji stejnosměrného proudu světla s relativně úzkými pásmy vlnové délky. Světlo je generováno pouze tehdy, když proud teče z kladné anody (+) do záporné katody (-) každé LED. Protože výstup LED je rychle a snadno ovladatelný a kvazi-monochromatický, jsou LED ideálně vhodné pro použití jako: indikátory; infračervené komunikační signály; podsvícení pro televizory, notebooky, tablety a chytré telefony; elektronické značky, billboardy a jumbotrony; a UV vytvrzování.
LED je pozitivní-negativní přechod (pn přechod). To znamená, že jedna část LED má kladný náboj a označuje se jako anoda (+) a druhá část má záporný náboj a označuje se jako katoda (-). Zatímco obě strany jsou relativně vodivé, hranice křižovatky, kde se obě strany setkávají, známá jako zóna vyčerpání, není vodivá. Když je kladná (+) svorka zdroje stejnosměrného proudu (DC) připojena k anodě (+) LED a záporná (-) svorka zdroje je připojena ke katodě (-), záporně nabité elektrony v katodě a kladně nabité elektronové volné pozice v anodě jsou odpuzovány zdrojem energie a tlačeny směrem k zóně vyčerpání. Toto je dopředné zkreslení a má za následek překonání nevodivé hranice. Výsledkem je, že volné elektrony v oblasti typu n se kříží a zaplňují volná místa v oblasti typu p. Jak elektrony proudí přes hranici, přecházejí do stavu s nižší energií. Příslušný pokles energie se uvolní z polovodiče jako fotony světla.
Materiály a příměsi, které tvoří krystalickou strukturu LED, určují spektrální výstup. Dnes komerčně dostupné LED vytvrzovací zdroje mají ultrafialové výstupy se středem na 365, 385, 395 a 405 nm, typickou toleranci ±5 nm a Gaussovo spektrální rozložení. Čím větší je vrchol spektrálního záření (W/cm2/nm), tím vyšší je vrchol zvonové křivky. Zatímco vývoj UVC probíhá mezi 275 a 285 nm, výkon, životnost, spolehlivost a náklady zatím nejsou pro vytvrzovací systémy a aplikace komerčně životaschopné.
Protože výstup UV-LED je v současnosti omezen na delší vlnové délky UVA, UV-LED vytvrzovací systém nevyzařuje širokopásmový spektrální výstup charakteristický pro středotlaké rtuťové výbojky. To znamená, že UV-LED vytvrzovací systémy nevyzařují UVC, UVB, většinu viditelného světla a infračervené vlnové délky generující teplo. I když to umožňuje použití UV-LED vytvrzovacích systémů v aplikacích citlivějších na teplo, stávající inkousty, nátěry a lepidla formulované pro středotlaké rtuťové výbojky musí být přeformulovány pro UV-LED vytvrzovací systémy. Naštěstí dodavatelé chemie stále častěji navrhují nabídky jako duální lék. To znamená, že přípravek s dvojím vytvrzováním určený k vytvrzování pomocí UV-LED lampy vytvrdí také pomocí rtuťové lampy (obrázek 3).
OBRÁZEK 3 »Tabulka spektrálního výstupu pro LED.
UV-LED vytvrzovací systémy GEW vyzařují až 30 W/cm2 v emisním okně. Na rozdíl od elektrodových obloukových lamp neobsahují UV-LED vytvrzovací systémy reflektory, které směrují světelné paprsky do koncentrovaného ohniska. Výsledkem je, že vrchol UV-LED záření se vyskytuje v blízkosti vyzařovacího okna. Vyzařované UV-LED paprsky se od sebe liší, jak se vzdálenost mezi hlavou lampy a vytvrzovacím povrchem zvětšuje. To snižuje koncentraci světla a velikost záření, které dopadá na vytvrzovací povrch. Zatímco maximální ozáření je důležité pro zesítění, stále vyšší ozáření není vždy výhodné a může dokonce inhibovat větší hustotu zesítění. Vlnová délka (nm), ozáření (W/cm2) a hustota energie (J/cm2) hrají při vytvrzování zásadní roli a jejich společný dopad na vytvrzování by měl být správně pochopen při výběru zdroje UV-LED.
LED jsou lambertovské zdroje. Jinými slovy, každá UV LED vyzařuje rovnoměrný dopředný výstup přes celou polokouli 360° x 180°. Četné UV LED diody, každá v řádu milimetrů čtverečních, jsou uspořádány v jedné řadě, matici řádků a sloupců nebo v nějaké jiné konfiguraci. Tyto podsestavy, známé jako moduly nebo pole, jsou navrženy s roztečí mezi LED, která zajišťuje prolínání mezer a usnadňuje chlazení diod. Několik modulů nebo polí je pak uspořádáno do větších sestav, aby vytvořily různé velikosti systémů vytvrzování UV zářením (obrázky 4 a 5). Mezi další komponenty potřebné k vybudování UV-LED vytvrzovacího systému patří chladič, emisní okénko, elektronické ovladače, stejnosměrné napájecí zdroje, kapalinový chladicí systém nebo chladič a rozhraní člověk-stroj (HMI).
OBRÁZEK 4 »Systém LeoLED pro web.
OBRÁZEK 5 »Systém LeoLED pro vysokorychlostní instalace s více lampami.
Protože UV-LED vytvrzovací systémy nevyzařují infračervené vlnové délky. Ze své podstaty přenášejí na vytvrzovací povrch méně tepelné energie než rtuťové výbojky, ale to neznamená, že by UV LED měly být považovány za technologii vytvrzování za studena. UV-LED vytvrzovací systémy mohou emitovat velmi vysoké špičkové záření a ultrafialové vlnové délky jsou formou energie. Jakýkoli výstup, který není absorbován chemií, zahřeje podkladovou část nebo substrát i okolní součásti stroje.
UV LED jsou také elektrické součástky s neefektivitou způsobenou nezpracovaným návrhem a výrobou polovodičů, stejně jako výrobními metodami a součástmi používanými k balení LED do větší vytvrzovací jednotky. Zatímco teplota rtuťové křemenné trubice musí být během provozu udržována mezi 600 a 800 °C, teplota LED pn přechodu musí zůstat pod 120 °C. Pouze 35–50 % elektrické energie napájející pole UV-LED je převedeno na ultrafialový výstup (vysoce závislý na vlnové délce). Zbytek se přemění na tepelné teplo, které je nutné odstranit, aby se udržela požadovaná teplota přechodu a zajistila se specifikovaná ozáření systému, hustota energie a rovnoměrnost, stejně jako dlouhá životnost. LED diody jsou neodmyslitelně dlouhotrvající polovodičová zařízení a integrace LED do větších sestav se správně navrženými a udržovanými chladicími systémy je zásadní pro dosažení specifikací dlouhé životnosti. Ne všechny UV-vytvrzovací systémy jsou stejné a nesprávně navržené a chlazené UV-LED vytvrzovací systémy mají větší pravděpodobnost přehřátí a katastrofálního selhání.
Obloukové/LED hybridní lampy
Na každém trhu, kde je zavedena zcela nová technologie jako náhrada za stávající technologii, může panovat obava ohledně přijetí a také skepse ohledně výkonu. Potenciální uživatelé často odkládají přijetí, dokud se nevytvoří dobře zavedená instalační základna, nezveřejní se případové studie, začnou hromadně kolovat pozitivní posudky a/nebo nezískají zkušenosti z první ruky nebo reference od jednotlivců a společností, které znají a kterým důvěřují. Než se celý trh úplně vzdá starého a plně přejde na nový, je často zapotřebí přesvědčivých důkazů. Nepomáhá ani to, že příběhy o úspěchu bývají přísně držené tajemství, protože první uživatelé nechtějí, aby konkurenti realizovali srovnatelné výhody. Výsledkem je, že skutečné i přehnané příběhy o zklamání se někdy mohou rozléhat po celém trhu a maskovat skutečné přednosti nové technologie a dále oddalovat přijetí.
V průběhu historie a jako protiklad k neochotnému přijetí byly hybridní designy často přijímány jako přechodný most mezi zavedenou a novou technologií. Hybridy umožňují uživatelům získat sebedůvěru a sami si určit, jak a kdy by měly být nové produkty nebo metody použity, aniž by byly obětovány současné schopnosti. V případě UV vytvrzování umožňuje hybridní systém uživatelům rychle a snadno přepínat mezi rtuťovými výbojkami a technologií LED. U linek s více vytvrzovacími stanicemi umožňují hybridní lisy provozovat 100% LED, 100% rtuťové páry nebo jakoukoli kombinaci těchto dvou technologií, která je pro danou práci vyžadována.
GEW nabízí obloukové/LED hybridní systémy pro web konvertory. Řešení bylo vyvinuto pro největší trh GEW, tzv. úzký webový štítek, ale hybridní design má využití i v jiných webových a newebových aplikacích (obrázek 6). Oblouk/LED obsahuje běžné pouzdro hlavy lampy, do kterého lze umístit rtuťové páry nebo kazetu LED. Obě kazety mají univerzální napájecí a ovládací systém. Inteligence v rámci systému umožňuje rozlišení mezi typy kazet a automaticky poskytuje vhodné napájení, chlazení a rozhraní obsluhy. Odstranění nebo instalace rtuťových nebo LED kazet GEW se obvykle provádí během několika sekund pomocí jediného imbusového klíče.
OBRÁZEK 6 »Arc/LED systém pro web.
Excimerové lampy
Excimerové výbojky jsou typem plynové výbojky, která vyzařuje kvazi-monochromatickou ultrafialovou energii. Zatímco excimerové lampy jsou dostupné v mnoha vlnových délkách, běžné ultrafialové výstupy jsou centrovány na 172, 222, 308 a 351 nm. 172nm excimerové lampy spadají do vakuového UV pásma (100 až 200 nm), zatímco 222 nm je výhradně UVC (200 až 280 nm). 308nm excimerové lampy emitují UVB (280 až 315 nm) a 351 nm je pevně UVA (315 až 400 nm).
172nm vakuové UV vlnové délky jsou kratší a obsahují více energie než UVC; snaží se však proniknout velmi hluboko do látek. Ve skutečnosti jsou vlnové délky 172 nm zcela absorbovány v rámci horních 10 až 200 nm chemického složení formulovaného UV zářením. V důsledku toho 172nm excimerové lampy zesíťují pouze vnější povrch UV formulací a musí být integrovány v kombinaci s jinými vytvrzovacími zařízeními. Protože vlnové délky vakua UV jsou také absorbovány vzduchem, 172nm excimerové lampy musí být provozovány v atmosféře inertizované dusíkem.
Většina excimerových lamp se skládá z křemenné trubice, která slouží jako dielektrická bariéra. Zkumavka je naplněna vzácnými plyny schopnými tvořit molekuly excimeru nebo exciplexu (obrázek 7). Různé plyny produkují různé molekuly a různé excitované molekuly určují, jaké vlnové délky lampa vyzařuje. Po vnitřní délce křemenné trubice probíhá vysokonapěťová elektroda a po vnější délce zemnící elektrody. Napětí jsou pulzována do lampy při vysokých frekvencích. To způsobí, že elektrony proudí uvnitř vnitřní elektrody a vybíjejí se přes směs plynu směrem k externím zemnicím elektrodám. Tento vědecký jev je známý jako dielektrický bariérový výboj (DBD). Jak elektrony cestují plynem, interagují s atomy a vytvářejí energizované nebo ionizované druhy, které produkují molekuly excimeru nebo exciplexu. Molekuly excimeru a exciplexu mají neuvěřitelně krátkou životnost a při jejich rozkladu z excitovaného stavu do základního jsou emitovány fotony kvazi-monochromatického rozložení.
OBRÁZEK 7 »Excimerová lampa
Na rozdíl od rtuťových výbojek se povrch křemenné trubice excimerové výbojky nezahřívá. Výsledkem je, že většina excimerových lamp běží s malým až žádným chlazením. V jiných případech je vyžadována nízká úroveň chlazení, která je typicky zajišťována plynným dusíkem. Díky tepelné stabilitě lampy se excimerové lampy okamžitě zapínají/vypínají a nevyžadují žádné cykly zahřívání nebo ochlazování.
Když jsou excimerové lampy vyzařující při 172 nm integrovány v kombinaci s kvazimonochromatickými vytvrzovacími systémy UVA-LED a širokopásmovými rtuťovými výbojkami, dochází k matujícím povrchovým efektům. UVA LED lampy se nejprve používají ke gelování chemie. Kvazi-monochromatické excimerové výbojky se pak používají k polymeraci povrchu a nakonec širokopásmové rtuťové výbojky zesíťují zbytek chemie. Jedinečné spektrální výstupy tří technologií aplikovaných v oddělených fázích poskytují příznivé optické a funkční efekty povrchového vytvrzování, kterých nelze dosáhnout s žádným z UV zdrojů samostatně.
Excimerové vlnové délky 172 a 222 nm jsou také účinné při ničení nebezpečných organických látek a škodlivých bakterií, díky čemuž jsou excimerové lampy praktické pro povrchové čištění, dezinfekci a ošetření povrchovou energií.
Život lampy
S ohledem na životnost lampy nebo žárovky dosahují obloukové lampy GEW obecně až 2 000 hodin. Životnost lampy není absolutní, protože výstup UV záření se v průběhu času postupně snižuje a je ovlivněn různými faktory. Konstrukce a kvalita lampy, stejně jako provozní stav UV systému a reaktivita hmoty formulace. Správně navržené UV systémy zajišťují, že je zajištěn správný výkon a chlazení vyžadované konkrétní konstrukcí lampy (žárovky).
Lampy (žárovky) dodávané GEW vždy poskytují nejdelší životnost při použití ve vytvrzovacích systémech GEW. Sekundární napájecí zdroje obecně provedly reverzní inženýrství lampy ze vzorku a kopie nemusí obsahovat stejnou koncovku, průměr křemene, obsah rtuti nebo směs plynů, což vše může ovlivnit výstup UV záření a tvorbu tepla. Když není tvorba tepla vyvážena chlazením systému, lampa trpí jak na výkonu, tak na životnosti. Lampy, které běží chladněji, vydávají méně UV záření. Žárovky, které se zahřívají, nevydrží tak dlouho a při vysokých povrchových teplotách se deformují.
Životnost elektrodových obloukových výbojek je omezena provozní teplotou výbojky, počtem provozních hodin a počtem startů nebo záblesků. Pokaždé, když je lampa zasažena vysokonapěťovým obloukem během spouštění, kousek wolframové elektrody se opotřebuje. Lampa nakonec znovu nezasáhne. Elektrodové obloukové lampy obsahují mechanismy závěrky, které při aktivaci blokují výstup UV jako alternativu k opakovanému cyklování napájení lampy. Reaktivnější inkousty, povlaky a lepidla mohou mít za následek delší životnost lampy; zatímco méně reaktivní přípravky mohou vyžadovat častější výměnu lampy.
UV-LED systémy mají ze své podstaty delší životnost než běžné lampy, ale životnost UV-LED také není absolutní. Stejně jako u konvenčních lamp mají UV LED limity v tom, jak silně mohou být poháněny, a obecně musí fungovat při teplotách přechodu pod 120 °C. Přetížené LED a podchlazení LED ohrozí životnost, což povede k rychlejší degradaci nebo katastrofickému selhání. Ne všichni dodavatelé UV-LED systémů v současnosti nabízejí návrhy, které splňují nejvyšší stanovenou životnost přesahující 20 000 hodin. Lépe navržené a udržované systémy vydrží déle než 20 000 hodin a horší systémy selžou během mnohem kratších oken. Dobrou zprávou je, že návrhy LED systémů se neustále zlepšují a vydrží déle s každou iterací návrhu.
Ozon
Když kratší vlnové délky UVC dopadnou na molekuly kyslíku (O2), způsobí, že se molekuly kyslíku (O2) rozdělí na dva atomy kyslíku (O). Volné atomy kyslíku (O) se pak srazí s jinými molekulami kyslíku (O2) a vytvoří ozón (O3). Vzhledem k tomu, že trikyslík (O3) je na úrovni země méně stabilní než dikyslík (O2), ozon se snadno přemění na molekulu kyslíku (O2) a atom kyslíku (O), když se unáší atmosférickým vzduchem. Volné atomy kyslíku (O) se pak ve výfukovém systému vzájemně rekombinují za vzniku molekul kyslíku (O2).
Pro průmyslové aplikace vytvrzování UV zářením vzniká ozón (O3), když atmosférický kyslík interaguje s ultrafialovými vlnovými délkami pod 240 nm. Širokopásmové rtuťové vytvrzovací zdroje vyzařují UVC mezi 200 a 280 nm, které překrývá část oblasti generující ozón, a excimerové lampy vyzařují vakuové UV při 172 nm nebo UVC při 222 nm. Ozon vytvářený rtuťovými výpary a excimerovými vytvrzovacími lampami je nestabilní a nepředstavuje významný problém pro životní prostředí, ale je nutné, aby byl odstraněn z bezprostředního okolí pracovníků, protože dráždí dýchací cesty a ve vysokých koncentracích je toxický. Protože komerční UV-LED vytvrzovací systémy vyzařují UVA výstup mezi 365 a 405 nm, ozón se nevytváří.
Ozón má zápach podobný zápachu kovu, hořícího drátu, chlóru a elektrické jiskry. Lidské čichové smysly dokážou detekovat ozón již od 0,01 do 0,03 částic na milion (ppm). I když se liší podle osoby a úrovně aktivity, koncentrace vyšší než 0,4 ppm může vést k nepříznivým účinkům na dýchací cesty a bolesti hlavy. Na linkách vytvrzovaných UV zářením by měla být instalována řádná ventilace, aby se omezilo vystavení pracovníků ozónu.
UV-vytvrzovací systémy jsou obecně navrženy tak, aby zadržovaly odpadní vzduch, když opouští hlavy lampy, takže může být odveden pryč od operátorů a mimo budovu, kde se přirozeně rozkládá v přítomnosti kyslíku a slunečního světla. Alternativně obsahují bezozónové výbojky křemennou přísadu, která blokuje vlnové délky generující ozón, a zařízení, která se chtějí vyhnout potrubí nebo řezání otvorů ve střeše, často používají filtry na výstupu výfukových ventilátorů.
Čas odeslání: 19. června 2024
