Rtuťové výbojky, světelná dioda (LED) a excimerové výbojky jsou odlišné technologie UV vytvrzovacích lamp. I když se všechny tři používají v různých fotopolymerizačních procesech k zesíťování inkoustů, povlaků, lepidel a extruzí, mechanismy generování vyzařované UV energie, stejně jako charakteristiky odpovídajícího spektrálního výstupu, jsou zcela odlišné. Pochopení těchto rozdílů je zásadní pro vývoj aplikací a formulací, výběr zdroje UV vytvrzování a integraci.
Rtuťové výbojky
Jak elektrodové obloukové výbojky, tak i bezelektrodové mikrovlnné výbojky spadají do kategorie rtuťových výbojek. Rtuťové výbojky jsou typem středotlakých plynových výbojek, ve kterých se malé množství elementární rtuti a inertního plynu odpařuje do plazmatu uvnitř uzavřené křemenné trubice. Plazma je ionizovaný plyn o neuvěřitelně vysoké teplotě, který je schopen vést elektřinu. Vyrábí se aplikací elektrického napětí mezi dvě elektrody uvnitř obloukové výbojky nebo ohřevem bezelektrodové výbojky v mikrovlnné troubě uvnitř krytu nebo dutiny podobné domácí mikrovlnné troubě. Po odpaření rtuťová plazma emituje širokospektrální světlo v ultrafialovém, viditelném a infračerveném záření.
V případě elektrické obloukové lampy přivedené napětí napájí utěsněnou křemennou trubici. Tato energie odpařuje rtuť do plazmatu a uvolňuje elektrony z odpařených atomů. Část elektronů (-) proudí směrem k kladné wolframové elektrodě nebo anodě (+) lampy a do elektrického obvodu UV systému. Atomy s nově chybějícími elektrony se stávají kladně nabitými kationty (+), které proudí směrem k záporně nabité wolframové elektrodě nebo katodě (-) lampy. Jak se kationty pohybují, narážejí na neutrální atomy ve směsi plynů. Náraz přenáší elektrony z neutrálních atomů na kationty. Jak kationty získávají elektrony, přecházejí do stavu s nižší energií. Energetický rozdíl se vybíjí jako fotony, které vyzařují ven z křemenné trubice. Za předpokladu, že je lampa vhodně napájena, správně chlazena a provozována v rámci své životnosti, stálý přísun nově vytvořených kationtů (+) gravituje k záporné elektrodě nebo katodě (-), naráží na další atomy a produkuje nepřetržité vyzařování UV světla. Mikrovlnné lampy fungují podobným způsobem, s tím rozdílem, že mikrovlny, známé také jako radiofrekvenční (RF), nahrazují elektrický obvod. Protože mikrovlnné lampy nemají wolframové elektrody a jsou to jednoduše uzavřené křemenné trubice obsahující rtuť a inertní plyn, běžně se označují jako bezelektrodové.
UV záření širokospektrálních rtuťových výbojek pokrývá přibližně stejné množství ultrafialového, viditelného a infračerveného záření. Ultrafialová složka zahrnuje směs vlnových délek UVC (200 až 280 nm), UVB (280 až 315 nm), UVA (315 až 400 nm) a UVV (400 až 450 nm). Výbojky, které emitují UVC záření o vlnových délkách pod 240 nm, generují ozon a vyžadují odsávání 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 v důsledku toho energii uvolněnou při navázání elektronů na kationty. Výbojky s přidanými kovy se označují jako dopované, aditivní a halogenidy kovů. Většina inkoustů, povlaků, lepidel a extrudovaných výplní s UV zářením je navržena tak, aby odpovídala výstupu standardních výbojek dopovaných rtutí (Hg) nebo železem (Fe). Výbojky dopované železem posouvají část UV výstupu k delším, téměř viditelným vlnovým délkám, což vede k lepší penetraci silnějšími, silně pigmentovanými formulacemi. UV formulace obsahující oxid titaničitý mají tendenci lépe vytvrzovat s výbojkami dopovanými galiem (GA). Je to proto, že galiové výbojky posouvají významnou část UV výstupu k vlnovým délkám delším než 380 nm. Vzhledem k tomu, že přísady oxidu titaničitého obecně neabsorbují světlo nad 380 nm, použití galiových lamp s bílým složení umožňuje fotoiniciátorům absorbovat více UV energie na rozdíl od přísad.
Spektrální profily poskytují výrobcům receptur a koncovým uživatelům vizuální znázornění toho, jak je vyzařovaný výkon pro konkrétní konstrukci lampy rozložen v celém elektromagnetickém spektru. Zatímco odpařená rtuť a aditivní kovy mají definované radiační charakteristiky, přesná směs prvků a inertních plynů uvnitř křemenné trubice spolu s konstrukcí lampy a návrhem vytvrzovacího systému ovlivňují UV výstup. Spektrální výstup neintegrované lampy napájené a měřené dodavatelem lampy ve volném prostoru 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 receptur a výběru lampy.
Běžný 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 (bezjednotkových) měr. Profily obvykle zobrazují informace buď jako spojnicový graf, nebo jako sloupcový graf, který seskupuje výstup do pásem o délce 10 nm. Následující graf spektrálního výstupu rtuťové obloukové lampy ukazuje relativní ozáření vzhledem k vlnové délce pro systémy GEW (obrázek 1).
OBRÁZEK 1 »Spektrální výstupní grafy pro rtuť a železo.
Termín „lampa“ se v Evropě a Asii používá k označení křemenné trubice emitující UV záření, zatímco v Severní a Jižní Americe se obvykle používá zaměnitelná kombinace žárovky a lampy. Lampa i hlava lampy označují celou sestavu, která obsahuje křemennou trubici a všechny ostatní mechanické a elektrické komponenty.
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, kovové pouzdro nebo kryt, sestavu závěrky a někdy i křemenné okénko nebo drátěný ochranný kryt. Společnost GEW montuje své křemenné trubice, reflektory a mechanismy závěrky do kazetových sestav, které lze snadno vyjmout z vnějšího pouzdra hlavy lampy nebo krytu. Demontáž kazety GEW se obvykle provede během několika sekund pomocí jediného imbusového klíče. Protože se UV výkon, celková velikost a tvar hlavy lampy, vlastnosti systému a potřeby pomocného vybavení liší v závislosti na aplikaci a trhu, jsou systémy elektrodových obloukových lamp obecně navrženy pro danou kategorii aplikací nebo podobné typy strojů.
Rtuťové výbojky vyzařují z křemenné trubice světlo v úhlu 360°. Systémy s obloukovými výbojkami používají reflektory umístěné po stranách a na zadní straně výbojky k zachycení a zaostření větší části světla do specifikované vzdálenosti před hlavou výbojky. Tato vzdálenost se nazývá ohnisko a je to místo, kde je ozáření největší. Obloukové výbojky obvykle vyzařují v ohnisku v rozmezí 5 až 12 W/cm2. Vzhledem k tomu, že přibližně 70 % UV záření z hlavy výbojky pochází z reflektoru, je důležité udržovat reflektory čisté a pravidelně je vyměňovat. Nečištění nebo nevyměňování reflektorů je běžnou příčinou nedostatečného vytvrzení.
Společnost GEW již více než 30 let zlepšuje účinnost svých vytvrzovacích systémů, přizpůsobuje funkce a výkon potřebám specifických aplikací a trhů a vyvíjí rozsáhlé portfolio integračního příslušenství. V důsledku toho dnešní komerční nabídky od společnosti GEW zahrnují kompaktní provedení pouzder, reflektory optimalizované pro vyšší odrazivost UV záření a snížení infračerveného záření, tiché integrované mechanismy závěrky, stínítka a štěrbiny pro pásovou plachtu, podávání pásové plachty ve tvaru mušle, inerci dusíkem, přetlakové hlavy, dotykové ovládací rozhraní, polovodičové napájecí zdroje, vyšší provozní efektivitu, monitorování UV výstupu a vzdálené monitorování systému.
Když jsou v provozu středotlaké elektrodové výbojky, teplota povrchu křemene se pohybuje mezi 600 °C a 800 °C a vnitřní teplota plazmatu je několik tisíc stupňů Celsia. Nucený proud vzduchu je primárním prostředkem pro udržení správné provozní teploty výbojky a odvedení části vyzařované infračervené energie. Systém GEW (Generální chlazení) dodává tento vzduch negativně; to znamená, že vzduch je protahován skrz pouzdro, podél reflektoru a výbojky a vyfukován ven ze sestavy a pryč od stroje nebo vytvrzovacího povrchu. Některé systémy GEW, jako například E4C, využívají kapalinové chlazení, které umožňuje mírně větší UV výkon a zmenšuje celkovou velikost hlavy výbojky.
Obloukové výbojky s elektrodami mají cykly zahřívání a ochlazování. Výbojky se zapalují s minimálním chlazením. To umožňuje rtuťové plazmě dosáhnout požadované provozní teploty, produkovat volné elektrony a kationty a umožnit průchod proudu. Po vypnutí hlavy výbojky chlazení pokračuje ještě několik minut, aby se rovnoměrně ochladila křemenná trubice. Příliš teplá výbojka se znovu nezapálí a musí se dále chladit. Délka cyklu zapínání a ochlazování, stejně jako degradace elektrod během každého zapálení napětí, je důvodem, proč jsou do sestav obloukových výbojek s elektrodami GEW vždy integrovány pneumatické mechanismy závěrky. Obrázek 2 znázorňuje obloukové výbojky s elektrodami chlazené vzduchem (E2C) a kapalinou chlazené (E4C).
OBRÁZEK 2 »Kapalinou chlazené (E4C) a vzduchem chlazené (E2C) elektrodové obloukové výbojky.
UV LED lampy
Polovodiče jsou pevné, krystalické materiály, které jsou do jisté míry vodivé. Elektřina protéká polovodičem lépe než izolantem, ale ne tak dobře jako kovovým vodičem. Mezi přirozeně se vyskytující, ale poněkud neúčinné polovodiče patří prvky křemík, germanium a selen. Synteticky vyrobené polovodiče určené pro výkon a účinnost jsou složené materiály s nečistotami přesně impregnovanými do krystalové struktury. 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, světelné diody a mikroprocesory. Polovodičové součástky jsou integrovány do elektrických obvodů a montovány do výrobků, jako jsou mobilní telefony, notebooky, tablety, spotřebiče, letadla, auta, dálkové ovladače a dokonce i dětské hračky. Tyto drobné, ale výkonné součástky zajišťují fungování běžných výrobků a zároveň umožňují, aby byly předměty kompaktní, tenčí, lehčí a dostupnější.
Ve speciálním případě LED diod emitují přesně navržené a vyrobené polovodičové materiály relativně úzké vlnové délky světla, když jsou připojeny ke zdroji stejnosměrného napájení. Světlo je generováno pouze tehdy, když proud protéká z kladné anody (+) do záporné katody (-) každé LED diody. Vzhledem k tomu, že výstup LED diod je rychle a snadno ovladatelný a je kvazi-monochromatický, jsou LED diody ideální pro použití jako: kontrolky, infračervené komunikační signály, podsvícení televizorů, notebooků, tabletů a chytrých telefonů, elektronické reklamní tabule, billboardy a jumbotrony, a pro UV vytvrzování.
LED dioda je kladně-záporný přechod (pn přechod). To znamená, že jedna část LED diody 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 přechodu, kde se obě strany setkávají, známá jako zóna vyčerpání, není vodivá. Když je kladný (+) pól zdroje stejnosměrného proudu (DC) připojen k anodě (+) LED diody a záporný (-) pól zdroje je připojen ke katodě (-), záporně nabité elektrony v katodě a kladně nabité elektronové vakanční místa v anodě jsou zdrojem energie odpuzovány a tlačeny směrem k zóně vyčerpání. Toto je dopředné předpětí, které 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 uvolňuje z polovodiče jako fotony světla.
Materiály a příměsi, které tvoří krystalickou strukturu LED, určují spektrální výstup. Dnes mají komerčně dostupné vytvrzovací zdroje LED ultrafialový výstup se středem na 365, 385, 395 a 405 nm, typickou toleranci ±5 nm a Gaussovo spektrální rozložení. Čím větší je špičkové spektrální ozáření (W/cm2/nm), tím vyšší je vrchol křivky. I když vývoj UVC záření mezi 275 a 285 nm stále probíhá, výstup, životnost, spolehlivost a náklady ještě nejsou komerčně proveditelné pro vytvrzovací systémy a aplikace.
Vzhledem k tomu, že výkon UV-LED je v současnosti omezen na delší vlnové délky UVA, vytvrzovací systém UV-LED nevyzařuje širokopásmový spektrální výstup charakteristický pro střednětlaké rtuťové výbojky. To znamená, že vytvrzovací systémy UV-LED nevyzařují UVC, UVB, většinu viditelného světla a infračervené vlnové délky generující teplo. I když to umožňuje použití vytvrzovacích systémů UV-LED v aplikacích citlivějších na teplo, stávající inkousty, nátěry a lepidla určené pro střednětlaké rtuťové výbojky musí být přeformulovány pro vytvrzovací systémy UV-LED. Naštěstí dodavatelé chemikálií stále častěji navrhují produkty s dvojitým vytvrzováním. To znamená, že formulace s dvojitým vytvrzováním určená k vytvrzování UV-LED lampou bude také vytvrzována rtuťovou výbojkou (obrázek 3).
OBRÁZEK 3 »Spektrální výstupní graf pro LED.
UV-LED vytvrzovací systémy GEW emitují v emitujícím okně až 30 W/cm2. Na rozdíl od elektrodových obloukových lamp neobsahují UV-LED vytvrzovací systémy reflektory, které by směrovaly světelné paprsky do koncentrovaného ohniska. V důsledku toho se vrcholové ozáření UV-LED vyskytuje v blízkosti emitujícího okna. Vyzařované UV-LED paprsky se od sebe rozcházejí s rostoucí vzdáleností mezi hlavou lampy a vytvrzovaným povrchem. To snižuje koncentraci světla a velikost ozáření, které dopadá na vytvrzovaný povrch. Zatímco vrcholové ozáření je důležité pro zesítění, stále vyšší ozáření není vždy výhodné a může dokonce bránit větší hustotě zesítění. Vlnová délka (nm), ozáření (W/cm2) a hustota energie (J/cm2) hrají při vytvrzování klíčovou roli a jejich kolektivní vliv na vytvrzování by měl být při výběru UV-LED zdroje správně pochopen.
LED diody jsou Lambertovské zdroje. Jinými slovy, každá UV LED dioda vyzařuje rovnoměrný dopředný výstup přes celou polokouli o rozměrech 360° x 180°. Četné UV LED diody, každá o velikosti řádu milimetru čtverečního, jsou uspořádány v jedné řadě, matici řádků a sloupců nebo v jiné konfiguraci. Tyto podsestavy, známé jako moduly nebo pole, jsou navrženy s roztečí mezi LED diodami, která zajišťuje prolínání světla přes mezery a usnadňuje chlazení diod. Více modulů nebo polí je poté uspořádáno do větších sestav a tvoří UV vytvrzovací systémy různých velikostí (obrázky 4 a 5). Mezi další komponenty potřebné k sestavení UV-LED vytvrzovacího systému patří chladič, emitoru, elektronické budiče, 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 zdroji.
Protože UV-LED vytvrzovací systémy nevyzařují infračervené vlnové délky, přenášejí ze své podstaty na vytvrzovaný povrch méně tepelné energie než rtuťové výbojky, to neznamená, že by UV LED měly být považovány za technologii vytvrzování za studena. UV-LED vytvrzovací systémy mohou emitovat velmi vysoké špičkové ozáření a ultrafialové vlnové délky jsou formou energie. Jakýkoli výstup, který není absorbován chemickou látkou, zahřeje podkladovou část nebo substrát i okolní součásti stroje.
UV LED diody jsou také elektrické součástky s neefektivitou způsobenou konstrukcí a výrobou polovodičů, stejně jako výrobními metodami a součástmi použitými k zabalení LED diod do větší vytvrzovací jednotky. Zatímco teplota rtuťové křemenné trubice musí být během provozu udržována mezi 600 a 800 °C, teplota pn přechodu LED diod musí zůstat pod 120 °C. Pouze 35–50 % elektřiny napájející pole UV-LED diod se přemění na ultrafialové záření (silně závislé na vlnové délce). Zbytek se transformuje na tepelné teplo, které musí být odváděno, aby se udržela požadovaná teplota přechodu a zajistila specifikovaná ozáření systému, hustota energie a rovnoměrnost, stejně jako dlouhá životnost. LED diody jsou ze své podstaty dlouhotrvající polovodičové součástky a integrace LED diod do větších sestav se správně navrženými a udržovanými chladicími systémy je zásadní pro dosažení specifikací dlouhé životnosti. Ne všechny systémy vytvrzování UV diod jsou stejné a nesprávně navržené a chlazené systémy vytvrzování UV-LED diod mají větší pravděpodobnost přehřátí a katastrofického selhání.
Hybridní obloukové/LED lampy
Na jakémkoli trhu, kde je zcela nová technologie zaváděna jako náhrada za stávající technologii, se mohou vyskytnout obavy ohledně jejího přijetí a také skepticismus ohledně jejího výkonu. Potenciální uživatelé často odkládají přijetí, dokud se nevytvoří dobře zavedená instalační základna, nebudou zveřejněny případové studie, nezačnou se hromadně šířit pozitivní reference a/nebo nezískají zkušenosti z první ruky či reference od jednotlivců a společností, které znají a kterým důvěřují. Než se celý trh zcela vzdá starého a plně přejde na nové technologie, jsou často zapotřebí hmatatelné důkazy. Nepomáhá ani to, že úspěšné příběhy bývají přísně střeženým tajemstvím, protože první uživatelé nechtějí, aby si konkurence uvědomila srovnatelné výhody. V důsledku toho se na trhu mohou někdy šířit skutečné i přehnané příběhy o zklamání, které maskují skutečné výhody nové technologie a dále oddalují přijetí.
V průběhu historie a jako protiváha neochotnému zavádění byly hybridní konstrukce často přijímány jako přechodný most mezi stávajícími a novými technologiemi. Hybridy umožňují uživatelům získat sebevědomí a sami si určit, jak a kdy by měly být nové produkty nebo metody používány, aniž by obětovaly stávající možnosti. V případě UV vytvrzování umožňuje hybridní systém uživatelům rychle a snadno přecházet mezi rtuťovými výbojkami a LED technologií. U linek s více vytvrzovacími stanicemi umožňují hybridní systémy provozovat tiskové stroje se 100% LED, 100% rtuťovými výbojkami nebo jakoukoli kombinací těchto dvou technologií, která je pro danou úlohu požadována.
Společnost GEW nabízí hybridní systémy obloukových/LED výbojek pro webový tisk. Řešení bylo vyvinuto pro největší trh společnosti GEW, úzký webový tisk, ale hybridní design nachází uplatnění i v jiných webových i newebových aplikacích (obrázek 6). Oblouková/LED výbojka obsahuje společný kryt hlavy lampy, který může pojmout buď rtuťovou kazetu, nebo LED kazetu. Obě kazety jsou napájeny univerzálním systémem napájení a řízení. Inteligence v systému umožňuje rozlišovat mezi typy kazet a automaticky poskytuje vhodné napájení, chlazení a rozhraní pro obsluhu. Demontáž nebo instalace rtuťové nebo LED kazety od společnosti GEW se obvykle provádí během několika sekund pomocí jediného imbusového klíče.
OBRÁZEK 6 »Obloukový/LED systém pro web.
Excimerové lampy
Excimerové lampy jsou typem plynové výbojky, která vyzařuje kvazi-monochromatické ultrafialové záření. Excimerové lampy jsou k dispozici v mnoha vlnových délkách, běžné ultrafialové záření se pohybuje kolem 172, 222, 308 a 351 nm. Excimerové lampy o vlnové délce 172 nm spadají do vakuového UV pásma (100 až 200 nm), zatímco 222 nm je výhradně UVC (200 až 280 nm). Excimerové lampy o vlnové délce 308 nm vyzařují UVB (280 až 315 nm) a 351 nm je výhradně UVA (315 až 400 nm).
UV záření o vlnové délce 172 nm ve vakuu je kratší a obsahuje více energie než UVC; nicméně se jim obtížně daří pronikat hluboko do látek. Vlnové délky 172 nm jsou ve skutečnosti zcela absorbovány v horních 10 až 200 nm chemických látek formulovaných UV zářením. V důsledku toho excimerové lampy o vlnové délce 172 nm zesíťují pouze nejvzdálenější povrch UV formulací a musí být integrovány v kombinaci s dalšími vytvrzovacími zařízeními. Vzhledem k tomu, že vakuové UV záření o vlnové délce jsou absorbovány také vzduchem, musí být excimerové lampy o vlnové délce 172 nm provozovány v atmosféře inertizované dusíkem.
Většina excimerových lamp se skládá z křemenné trubice, která slouží jako dielektrická bariéra. Trubice je naplněna vzácnými plyny schopnými tvořit excimerové nebo exciplexní molekuly (obrázek 7). Různé plyny produkují různé molekuly a různé excitované molekuly určují, které vlnové délky lampa emituje. Vysokonapěťová elektroda probíhá podél vnitřní délky křemenné trubice a zemnící elektrody probíhají podél vnější délky. Do lampy je pulzováno napětí s vysokými frekvencemi. To způsobuje, že elektrony proudí uvnitř vnitřní elektrody a vybíjejí se přes směs plynů směrem k vnějším zemnícím elektrodám. Tento vědecký jev je známý jako dielektrický bariérový výboj (DBD). Jak elektrony procházejí plynem, interagují s atomy a vytvářejí energizované nebo ionizované částice, které produkují excimerové nebo exciplexní molekuly. Excimerové a exciplexní molekuly mají neuvěřitelně krátkou životnost a při jejich rozkladu z excitovaného stavu do základního stavu jsou emitovány fotony s kvazi-monochromatickým rozložením.
OBRÁZEK 7 »Excimerová lampa
Na rozdíl od rtuťových výbojek se povrch křemenné trubice excimerové výbojky nezahřívá. V důsledku toho většina excimerových výbojek pracuje s minimálním nebo žádným chlazením. V jiných případech je vyžadováno nízké chlazení, které je obvykle zajištěno plynným dusíkem. Díky tepelné stabilitě výbojky se excimerové výbojky okamžitě zapínají a vypínají a nevyžadují žádné cykly zahřívání ani chlazení.
Když jsou excimerové lampy vyzařující o 172 nm integrovány v kombinaci s kvazi-monochromatickými UVA-LED vytvrzovacími systémy a širokopásmovými rtuťovými výbojkami, vznikají matné povrchové efekty. UVA LED lampy se nejprve používají k vytvoření gelu v chemii. Kvazi-monochromatické excimerové lampy se poté používají k polymerizaci povrchu a nakonec širokopásmové rtuťové výbojky zesíťují zbytek chemie. Unikátní spektrální výstupy tří technologií aplikovaných v oddělených fázích poskytují prospěšné 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, což činí excimerové lampy praktickými pro čištění povrchů, dezinfekci a ošetření povrchovou energií.
Životnost lampy
Pokud jde o životnost lampy nebo žárovky, obloukové lampy GEW obvykle dosahují až 2 000 hodin. Životnost lampy není absolutní, protože UV výkon se postupně snižuje v průběhu času a je ovlivněn různými faktory. Konstrukce a kvalita lampy, stejně jako provozní podmínky UV systému a reaktivita složení. Správně navržené UV systémy zajišťují, že je zajištěn správný výkon a chlazení požadované specifickou konstrukcí lampy (žárovky).
Lampy (výbojky) dodávané společností GEW vždy poskytují nejdelší životnost, pokud jsou použity v systémech vytvrzování GEW. Sekundární zdroje napájení obvykle reverzně konstruují lampu ze vzorku a kopie nemusí obsahovat stejnou koncovku, průměr křemene, obsah rtuti nebo směs plynů, což vše může ovlivnit UV výkon a generování tepla. Pokud generování tepla není vyváženo chlazením systému, trpí lampa jak výkonem, tak životností. Lampy, které běží chladněji, vyzařují méně UV záření. Lampy, které se více zahřívají, nevydrží tak dlouho a při vysokých povrchových teplotách se deformují.
Životnost obloukových lamp s elektrodou je omezena provozní teplotou lampy, počtem provozních hodin a počtem zapálení nebo zapálení. Pokaždé, když je lampa během spouštění zapálena vysokonapěťovým obloukem, část wolframové elektrody se opotřebuje. Nakonec se lampa znovu nezapálí. Obloukové lampy s elektrodou obsahují mechanismy závěrky, které po aktivaci blokují UV záření jako alternativu k opakovanému zapínání a vypínání lampy. Reaktivnější inkousty, povlaky a lepidla mohou vést k delší životnosti lampy, zatímco méně reaktivní složení může vyžadovat častější výměnu lampy.
Systémy UV-LED mají ze své podstaty delší životnost než konvenční lampy, ale životnost UV-LED není absolutní. Stejně jako u konvenčních lamp mají i UV LED diody limity v tom, jak silně je lze napájet, a obecně musí pracovat s teplotami přechodu pod 120 °C. Přetížení LED diod a nedostatečné chlazení LED diod sníží životnost, což má za následek rychlejší degradaci nebo katastrofické selhání. Ne všichni dodavatelé systémů UV-LED v současné době nabízejí konstrukce, které splňují nejvyšší stanovenou životnost přesahující 20 000 hodin. Lépe navržené a udržované systémy vydrží déle než 20 000 hodin a méně kvalitní systémy selžou v mnohem kratším časovém horizontu. Dobrou zprávou je, že konstrukce systémů LED se s každou iterací návrhu neustále zlepšují a vydrží déle.
Ozon
Když kratší vlnové délky UVC záření dopadnou na molekuly kyslíku (O2), způsobí jejich rozdělení na dva atomy kyslíku (O). Volné atomy kyslíku (O) se pak srazí s jinými molekulami kyslíku (O2) a vytvoří ozon (O3). Vzhledem k tomu, že trikyslík (O3) je u země méně stabilní než dikyslík (O2), ozon se při svém průchodu atmosférickým vzduchem snadno vrací zpět na molekulu kyslíku (O2) a atom kyslíku (O). Volné atomy kyslíku (O) se pak ve výfukovém systému rekombinují a vytvářejí molekuly kyslíku (O2).
Pro průmyslové aplikace UV vytvrzování vzniká ozon (O3) interakcí atmosférického kyslíku s ultrafialovými vlnovými délkami pod 240 nm. Širokopásmové zdroje rtuťových par pro vytvrzování emitují UVC záření mezi 200 a 280 nm, které překrývá část oblasti generující ozon, a excimerové lampy emitují vakuové UV záření o 172 nm nebo UVC záření o 222 nm. Ozon vytvořený rtuťovými a excimerovými lampami je nestabilní a nepředstavuje významný environmentální problém, ale je nutné jej odstranit z bezprostředního okolí pracovníků, protože dráždí dýchací cesty a ve vysokých koncentracích je toxický. Vzhledem k tomu, že komerční UV-LED vytvrzovací systémy emitují UVA záření mezi 365 a 405 nm, ozon se negeneruje.
Ozon má zápach podobný zápachu kovu, hořícího drátu, chloru a elektrické jiskry. Lidské čichy dokáží detekovat ozon v koncentraci od 0,01 do 0,03 ppm (částí na milion). I když se koncentrace liší v závislosti na osobě a úrovni aktivity, koncentrace vyšší než 0,4 ppm mohou vést k nepříznivým respiračním účinkům a bolestem hlavy. Na UV vytvrzovacích linkách by mělo být instalováno řádné větrání, aby se omezila expozice pracovníků ozonu.
UV vytvrzovací systémy jsou obecně navrženy tak, aby zadržovaly odpadní vzduch opouštící hlavy lamp, aby mohl být odváděn od obsluhy ven z budovy, kde se přirozeně rozkládá v přítomnosti kyslíku a slunečního záření. Alternativně, bezozonové lampy obsahují křemennou přísadu, která blokuje vlnové délky generující ozon, a zařízení, která se chtějí vyhnout potrubí nebo řezání otvorů ve střeše, často používají filtry na výstupu z odsávacích ventilátorů.
Čas zveřejnění: 19. června 2024
