Kvikksølvdamp, lysdiode (LED) og eksimer er forskjellige UV-herdende lampeteknologier. Selv om alle tre brukes i ulike fotopolymerisasjonsprosesser for å tverrbinde blekk, belegg, lim og ekstruderinger, er mekanismene som genererer den utstrålte UV-energien, samt egenskapene til den tilsvarende spektrale utgangen, helt forskjellige. Å forstå disse forskjellene er avgjørende for utvikling av applikasjoner og formuleringer, valg av UV-herdekilde og integrering.
Kvikksølvdamplamper
Både elektrodebuelamper og elektrodeløse mikrobølgelamper faller inn under kategorien kvikksølvdamp. Kvikksølvdamplamper er en type gassutladningslamper med middels trykk der en liten mengde elementært kvikksølv og inert gass fordampes til et plasma inne i et forseglet kvartsrør. Plasma er en ionisert gass med utrolig høy temperatur som er i stand til å lede elektrisitet. Den produseres ved å påføre en elektrisk spenning mellom to elektroder i en buelampe eller ved å varme en elektrodeløs lampe i mikrobølgeovnen inne i et kabinett eller hulrom som ligner på en mikrobølgeovn i husholdningen. Når den er fordampet, sender kvikksølvplasma ut bredspektret lys over ultrafiolette, synlige og infrarøde bølgelengder.
I tilfelle av en elektrisk lysbuelampe, aktiverer en påført spenning det forseglede kvartsrøret. Denne energien fordamper kvikksølvet til et plasma og frigjør elektroner fra fordampede atomer. En del av elektronene (-) strømmer mot lampens positive wolframelektrode eller anode (+) og inn i UV-systemets elektriske krets. Atomene med nylig manglende elektroner blir positivt energiserte kationer (+) som strømmer mot lampens negativt ladede wolframelektrode eller katode (-). Når de beveger seg, treffer kationer nøytrale atomer i gassblandingen. Støtet overfører elektroner fra nøytrale atomer til kationer. Når kationer får elektroner, faller de inn i en tilstand med lavere energi. Energiforskjellen utlades som fotoner som stråler utover fra kvartsrøret. Forutsatt at lampen er tilstrekkelig drevet, riktig avkjølt og drives innenfor sin levetid, graviterer en konstant tilførsel av nyopprettede kationer (+) mot den negative elektroden eller katoden (-), og treffer flere atomer og produserer kontinuerlig utslipp av UV-lys. Mikrobølgelamper fungerer på en lignende måte, bortsett fra at mikrobølger, også kjent som radiofrekvens (RF), erstatter den elektriske kretsen. Siden mikrobølgelamper ikke har wolframelektroder og ganske enkelt er et forseglet kvartsrør som inneholder kvikksølv og inert gass, blir de ofte referert til som elektrodeløse.
UV-strålingen fra bredbånds- eller bredspektrede kvikksølvdamplamper spenner over ultrafiolette, synlige og infrarøde bølgelengder, i omtrent like store mengder. Den ultrafiolette delen inkluderer en blanding av UVC- (200 til 280 nm), UVB- (280 til 315 nm), UVA- (315 til 400 nm) og UVV- (400 til 450 nm) bølgelengder. Lamper som sender ut UVC i bølgelengder under 240 nm genererer ozon og krever avtrekk eller filtrering.
Den spektrale utgangen for en kvikksølvdamplampe kan endres ved å tilsette små mengder dopanter, som for eksempel: jern (Fe), gallium (Ga), bly (Pb), tinn (Sn), vismut (Bi) eller indium (In). De tilsatte metallene endrer plasmaets sammensetning og følgelig energien som frigjøres når kationer tilegner seg elektroner. Lamper med tilsatte metaller kalles dopet, additivt og metallhalogenid. De fleste UV-formulerte blekk, belegg, lim og ekstruderinger er designet for å matche utgangen fra enten standard kvikksølv- (Hg) eller jern- (Fe) dopede lamper. Jerndopede lamper forskyver deler av UV-utgangen til lengre, nesten synlige bølgelengder, noe som resulterer i bedre penetrasjon gjennom tykkere, sterkt pigmenterte formuleringer. UV-formuleringer som inneholder titandioksid har en tendens til å herde bedre med gallium (GA)-dopede lamper. Dette er fordi galliumlamper forskyver en betydelig del av UV-utgangen mot bølgelengder lengre enn 380 nm. Siden titandioksidtilsetningsstoffer vanligvis ikke absorberer lys over 380 nm, tillater bruk av galliumlamper med hvite formuleringer at mer UV-energi absorberes av fotoinitiatorer i motsetning til tilsetningsstoffer.
Spektralprofiler gir formuleringsprodusenter og sluttbrukere en visuell fremstilling av hvordan utstrålt effekt for en spesifikk lampedesign er fordelt over det elektromagnetiske spekteret. Mens fordampet kvikksølv og additive metaller har definerte strålingsegenskaper, påvirker den nøyaktige blandingen av elementer og inerte gasser inne i kvartsrøret sammen med lampekonstruksjonen og herdesystemets design UV-utgangen. Den spektrale utgangen til en ikke-integrert lampe drevet og målt av en lampeleverandør i friluft vil ha en annen spektral utgang enn en lampe montert i et lampehode med riktig designet reflektor og kjøling. Spektralprofiler er lett tilgjengelige fra UV-systemleverandører, og er nyttige i formuleringsutvikling og lampevalg.
En vanlig spektralprofil plotter spektral bestråling på y-aksen og bølgelengde på x-aksen. Den spektrale bestrålingen kan vises på flere måter, inkludert absoluttverdi (f.eks. W/cm2/nm) eller vilkårlige, relative eller normaliserte (enhetsløse) målinger. Profilene viser vanligvis informasjonen enten som et linjediagram eller som et søylediagram som grupperer utdata i 10 nm-bånd. Følgende spektralgraf for kvikksølvbuelampe viser relativ bestråling i forhold til bølgelengde for GEWs systemer (figur 1).
FIGUR 1 »Spektralutgangsdiagrammer for kvikksølv og jern.
Lampe er betegnelsen som brukes for å referere til det UV-emitterende kvartsrøret i Europa og Asia, mens nord- og søramerikanere har en tendens til å bruke en utskiftbar blanding av pære og lampe. Lampe og lampehode refererer begge til hele enheten som inneholder kvartsrøret og alle andre mekaniske og elektriske komponenter.
Elektrodebuelamper
Elektrodebuelampesystemer består av et lampehode, en kjølevifte eller kjøler, en strømforsyning og et menneske-maskin-grensesnitt (HMI). Lampehodet inkluderer en lampe (pære), en reflektor, et metallhus, en lukkerenhet og noen ganger et kvartsvindu eller en trådbeskyttelse. GEW monterer sine kvartsrør, reflektorer og lukkermekanismer inne i kassettenheter som enkelt kan fjernes fra det ytre lampehodehuset. Fjerning av en GEW-kassett gjøres vanligvis i løpet av sekunder med en enkelt unbrakonøkkel. Fordi UV-utgangen, den totale lampehodestørrelsen og -formen, systemfunksjonene og behovene for tilleggsutstyr varierer etter applikasjon og marked, er elektrodebuelampesystemer generelt designet for en gitt kategori av applikasjoner eller lignende maskintyper.
Kvikksølvdamplamper sender ut 360° lys fra kvartsrøret. Buelampesystemer bruker reflektorer plassert på sidene og baksiden av lampen for å fange opp og fokusere mer av lyset til en spesifisert avstand foran lampehodet. Denne avstanden er kjent som fokus og er der bestrålingen er størst. Buelamper sender vanligvis ut i området 5 til 12 W/cm2 i fokus. Siden rundt 70 % av UV-utgangen fra lampehodet kommer fra reflektoren, er det viktig å holde reflektorene rene og bytte dem ut med jevne mellomrom. Manglende rengjøring eller utskifting av reflektorer er en vanlig årsak til utilstrekkelig herding.
I over 30 år har GEW forbedret effektiviteten til herdesystemene sine, tilpasset funksjoner og ytelse for å møte behovene til spesifikke applikasjoner og markeder, og utviklet en stor portefølje av integreringstilbehør. Som et resultat inkluderer dagens kommersielle tilbud fra GEW kompakte husdesign, reflektorer optimalisert for større UV-refleksjon og redusert infrarød stråling, stillegående integrerte lukkermekanismer, nettskjørt og -spor, muslingskall-nettmating, nitrogeninersjon, hoder med positivt trykk, berøringsskjermgrensesnitt, solid-state-strømforsyninger, større driftseffektivitet, UV-utgangsovervåking og fjernsystemovervåking.
Når elektrodelamper med mellomtrykk er i drift, er kvartsoverflatetemperaturen mellom 600 °C og 800 °C, og den indre plasmatemperaturen er flere tusen grader celsius. Tvungen luft er den primære måten å opprettholde riktig lampedriftstemperatur og fjerne noe av den utstrålte infrarøde energien. GEW tilfører denne luften negativt; dette betyr at luft trekkes gjennom huset, langs reflektoren og lampen, og blåses ut av enheten og bort fra maskinen eller herdeoverflaten. Noen GEW-systemer som E4C bruker væskekjøling, noe som muliggjør en litt større UV-effekt og reduserer den totale lampehodestørrelsen.
Elektrodebuelamper har oppvarmings- og avkjølingssykluser. Lampene tennes med minimal avkjøling. Dette lar kvikksølvplasmaet stige til ønsket driftstemperatur, produsere frie elektroner og kationer, og muliggjøre strømflyt. Når lampehodet er slått av, fortsetter kjølingen å gå i noen minutter for å kjøle ned kvartsrøret jevnt. En lampe som er for varm vil ikke tennes igjen og må fortsette å kjøles ned. Lengden på oppstarts- og avkjølingssyklusen, samt nedbrytningen av elektrodene under hver spenningspåvirkning, er grunnen til at pneumatiske lukkermekanismer alltid er integrert i GEW-elektrodebuelampeenheter. Figur 2 viser luftkjølte (E2C) og væskekjølte (E4C) elektrodebuelamper.
FIGUR 2 »Væskekjølte (E4C) og luftkjølte (E2C) elektrodebuelamper.
UV LED-lamper
Halvledere er faste, krystallinske materialer som er noe ledende. Elektrisitet flyter bedre gjennom en halvleder enn en isolator, men ikke like bra som en metallisk leder. Naturlig forekommende, men ganske ineffektive halvledere inkluderer elementene silisium, germanium og selen. Syntetisk fremstilte halvledere designet for ytelse og effektivitet er sammensatte materialer med urenheter presist impregnert i krystallstrukturen. Når det gjelder UV-LED-er, er aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) et vanlig brukt materiale.
Halvledere er grunnleggende for moderne elektronikk og er konstruert for å danne transistorer, dioder, lysdioder og mikroprosessorer. Halvlederenheter er integrert i elektriske kretser og montert i produkter som mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, nettbrett, apparater, fly, biler, fjernkontroller og til og med barneleker. Disse små, men kraftige komponentene gjør at hverdagsprodukter fungerer, samtidig som de gjør at gjenstander kan være kompakte, tynnere, lette og rimeligere.
I det spesielle tilfellet med LED-er, sender presist designede og fabrikkerte halvledermaterialer ut relativt smale bølgelengdebånd av lys når de er koblet til en likestrømskilde. Lyset genereres bare når strøm flyter fra den positive anoden (+) til den negative katoden (-) på hver LED. Siden LED-utgangen er raskt og enkelt å kontrollere og kvasi-monokromatisk, er LED-er ideelt egnet for bruk som: indikatorlamper; infrarøde kommunikasjonssignaler; bakgrunnsbelysning for TV-er, bærbare datamaskiner, nettbrett og smarttelefoner; elektroniske skilt, reklametavler og jumbotroner; og UV-herding.
En LED er en positiv-negativ overgang (pn-overgang). Dette betyr at den ene delen av LED-en har en positiv ladning og kalles anoden (+), og den andre delen har en negativ ladning og kalles katoden (-). Selv om begge sider er relativt ledende, er overgangsgrensen der de to sidene møtes, kjent som uttømmingssonen, ikke ledende. Når den positive (+) terminalen på en likestrømskilde (DC) er koblet til anoden (+) på LED-en, og den negative (-) terminalen på kilden er koblet til katoden (-), blir negativt ladede elektroner i katoden og positivt ladede elektronvakanser i anoden frastøtt av strømkilden og presset mot uttømmingssonen. Dette er en foroverrettet forspenning, og den har effekten av å overvinne den ikke-ledende grensen. Resultatet er at frie elektroner i n-type-området krysser over og fyller vakanser i p-type-området. Når elektroner strømmer over grensen, går de over i en tilstand med lavere energi. Det respektive energifallet frigjøres fra halvlederen som lysfotoner.
Materialene og dopantene som danner den krystallinske LED-strukturen bestemmer den spektrale utgangen. I dag har kommersielt tilgjengelige LED-herdekilder ultrafiolette utganger sentrert rundt 365, 385, 395 og 405 nm, en typisk toleranse på ±5 nm og en Gaussisk spektralfordeling. Jo større toppspektral bestråling (W/cm2/nm), desto høyere er toppen av klokkekurven. Selv om UVC-utvikling pågår mellom 275 og 285 nm, er ikke utgang, levetid, pålitelighet og kostnad kommersielt levedyktige for herdesystemer og -applikasjoner ennå.
Siden UV-LED-utgang for øyeblikket er begrenset til lengre UVA-bølgelengder, sender ikke et UV-LED-herdesystem ut den bredbåndsspektrale utgangen som er karakteristisk for kvikksølvdamplamper med mellomtrykk. Dette betyr at UV-LED-herdesystemer ikke sender ut UVC-, UVB-, de fleste synlig lys- og varmegenererende infrarøde bølgelengder. Selv om dette gjør det mulig å bruke UV-LED-herdesystemer i mer varmefølsomme applikasjoner, må eksisterende blekk, belegg og lim formulert for kvikksølvlamper med mellomtrykk omformuleres for UV-LED-herdesystemer. Heldigvis utformer kjemileverandører i økende grad tilbud som dobbeltherdende. Dette betyr at en dobbeltherdende formulering som er ment å herde med en UV-LED-lampe, også vil herde med en kvikksølvdamplampe (figur 3).
FIGUR 3 »Spektralutgangsdiagram for LED.
GEWs UV-LED-herdesystemer sender ut opptil 30 W/cm2 i emitteringsvinduet. I motsetning til elektrodebuelamper har ikke UV-LED-herdesystemer reflektorer som retter lysstrålene mot et konsentrert fokus. Som et resultat oppstår UV-LEDs maksimale bestråling nær emitteringsvinduet. De utsendte UV-LED-strålene divergerer fra hverandre etter hvert som avstanden mellom lampehodet og herdeoverflaten øker. Dette reduserer lyskonsentrasjonen og størrelsen på bestrålingen som når herdeoverflaten. Selv om maksimal bestråling er viktig for tverrbinding, er en stadig høyere bestråling ikke alltid fordelaktig og kan til og med hemme større tverrbindingstetthet. Bølgelengde (nm), bestråling (W/cm2) og energitetthet (J/cm2) spiller alle kritiske roller i herding, og deres samlede innvirkning på herding bør forstås godt under valg av UV-LED-kilde.
LED-er er Lambert-kilder. Med andre ord sender hver UV-LED ut en jevn fremoverrettet effekt over en full 360° x 180° halvkule. Tallrike UV-LED-er, hver i størrelsesorden en millimeterkvadrat, er arrangert i en enkelt rad, en matrise av rader og kolonner, eller en annen konfigurasjon. Disse underenhetene, kjent som moduler eller matriser, er konstruert med avstand mellom LED-ene som sikrer blanding på tvers av mellomrom og forenkler diodekjøling. Flere moduler eller matriser arrangeres deretter i større enheter for å danne UV-herdesystemer i forskjellige størrelser (figur 4 og 5). Ytterligere komponenter som kreves for å bygge et UV-LED-herdesystem inkluderer kjøleribben, emitterende vindu, elektroniske drivere, likestrømsforsyninger, et væskekjølesystem eller en kjøler og et menneske-maskin-grensesnitt (HMI).
FIGUR 4 »LeoLED-systemet for web.
FIGUR 5 »LeoLED-system for høyhastighetsinstallasjoner av flere lamper.
Siden UV-LED-herdesystemer ikke utstråler infrarøde bølgelengder, overfører de iboende mindre termisk energi til herdeoverflaten enn kvikksølvdamplamper, men dette betyr ikke at UV-LED-er bør betraktes som kaldherdingsteknologi. UV-LED-herdesystemer kan avgi svært høye toppstrålinger, og ultrafiolette bølgelengder er en form for energi. All utgang som ikke absorberes av kjemikaliene, vil varme opp den underliggende delen eller substratet, samt omkringliggende maskinkomponenter.
UV-LED-er er også elektriske komponenter med ineffektivitet drevet av den rå halvlederdesignen og fabrikasjonen, samt produksjonsmetoder og komponenter som brukes til å pakke LED-ene inn i den større herdeenheten. Mens temperaturen til et kvikksølvdampkvartsrør må holdes mellom 600 og 800 °C under drift, må LED-pn-overgangstemperaturen holde seg under 120 °C. Bare 35–50 % av elektrisiteten som driver en UV-LED-matrise konverteres til ultrafiolett utgang (svært bølgelengdeavhengig). Resten omdannes til termisk varme som må fjernes for å opprettholde ønsket overgangstemperatur og sikre spesifisert systembestråling, energitetthet og ensartethet, samt lang levetid. LED-er er iboende langvarige solid-state-enheter, og det er avgjørende å integrere LED-er i større enheter med riktig designede og vedlikeholdte kjølesystemer for å oppnå spesifikasjoner for lang levetid. Ikke alle UV-herdesystemer er like, og feil designede og avkjølte UV-LED-herdesystemer har større sannsynlighet for overoppheting og katastrofal svikt.
Bue-/LED-hybridlamper
I ethvert marked der helt ny teknologi introduseres som en erstatning for eksisterende teknologi, kan det være uro med tanke på adopsjon, så vel som skepsis til ytelsen. Potensielle brukere utsetter ofte adopsjonen til en veletablert installasjonsbase dannes, casestudier publiseres, positive attester begynner å sirkulere i massevis, og/eller de får førstehåndserfaring eller referanser fra enkeltpersoner og selskaper de kjenner og stoler på. Det kreves ofte håndfaste bevis før et helt marked fullstendig gir avkall på det gamle og går over til det nye. Det hjelper ikke at suksesshistorier pleier å være tett holdt hemmeligheter, ettersom tidlige brukere ikke ønsker at konkurrenter skal oppnå sammenlignbare fordeler. Som et resultat kan både ekte og overdrevne historier om skuffelse noen ganger gi gjenlyd i markedet og kamuflere de sanne fordelene med ny teknologi og ytterligere forsinke adopsjonen.
Gjennom historien, og som et motargument for motvillig bruk, har hybriddesign ofte blitt omfavnet som en overgangsbro mellom etablert og ny teknologi. Hybrider lar brukerne få tillit og bestemme selv hvordan og når nye produkter eller metoder skal brukes, uten å ofre nåværende muligheter. Når det gjelder UV-herding, lar et hybridsystem brukerne raskt og enkelt bytte mellom kvikksølvdamplamper og LED-teknologi. For linjer med flere herdestasjoner lar hybrider presser kjøre 100 % LED, 100 % kvikksølvdamp eller hvilken som helst blanding av de to teknologiene som kreves for en gitt jobb.
GEW tilbyr bue/LED-hybridsystemer for nettkonvertere. Løsningen ble utviklet for GEWs største marked, smalnettsetiketter, men hybriddesignet har også bruk i andre nett- og ikke-nettapplikasjoner (figur 6). Bue/LED-en har et felles lampehodehus som kan romme enten en kvikksølvdamp- eller LED-kassett. Begge kassettene drives av et universelt strøm- og kontrollsystem. Intelligens i systemet muliggjør differensiering mellom kassetttyper og gir automatisk riktig strøm, kjøling og operatørgrensesnitt. Fjerning eller montering av en av GEWs kvikksølvdamp- eller LED-kassetter gjøres vanligvis i løpet av sekunder ved hjelp av en enkelt unbrakonøkkel.
FIGUR 6 »Bue/LED-system for web.
Excimerlamper
Excimerlamper er en type gassutladningslampe som sender ut kvasi-monokromatisk ultrafiolett energi. Selv om excimerlamper er tilgjengelige i en rekke bølgelengder, er vanlige ultrafiolette utganger sentrert rundt 172, 222, 308 og 351 nm. 172 nm excimerlamper faller innenfor vakuum-UV-båndet (100 til 200 nm), mens 222 nm utelukkende er UVC (200 til 280 nm). 308 nm excimerlamper sender ut UVB (280 til 315 nm), og 351 nm er solid UVA (315 til 400 nm).
172 nm vakuum-UV-bølgelengder er kortere og inneholder mer energi enn UVC; de sliter imidlertid med å trenge veldig dypt inn i stoffer. Faktisk absorberes 172 nm-bølgelengder fullstendig innenfor de øverste 10 til 200 nm av UV-formulert kjemi. Som et resultat vil 172 nm-eksimerlamper bare tverrbinde den ytterste overflaten av UV-formuleringer og må integreres i kombinasjon med andre herdeanordninger. Siden vakuum-UV-bølgelengder også absorberes av luft, må 172 nm-eksimerlamper brukes i en nitrogeninert atmosfære.
De fleste eksimerlamper består av et kvartsrør som fungerer som en dielektrisk barriere. Røret er fylt med edelgasser som er i stand til å danne eksimer- eller eksipleksmolekyler (figur 7). Ulike gasser produserer forskjellige molekyler, og de forskjellige eksiterte molekylene bestemmer hvilke bølgelengder som sendes ut av lampen. En høyspenningselektrode går langs den indre lengden av kvartsrøret, og jordelektroder går langs den ytre lengden. Spenninger pulseres inn i lampen ved høye frekvenser. Dette får elektroner til å strømme inn i den indre elektroden og utlades over gassblandingen mot de eksterne jordelektrodene. Dette vitenskapelige fenomenet er kjent som dielektrisk barriereutladning (DBD). Når elektroner beveger seg gjennom gassen, samhandler de med atomer og skaper energiserte eller ioniserte arter som produserer eksimer- eller eksipleksmolekyler. Eksimer- og eksipleksmolekyler har en utrolig kort levetid, og når de dekomponerer fra en eksitert tilstand til en grunntilstand, sendes det ut fotoner med en kvasi-monokromatisk fordeling.
FIGUR 7 »Excimerlampe
I motsetning til kvikksølvdamplamper blir ikke overflaten på kvartsrøret til en excimerlampe varm. Som et resultat av dette bruker de fleste excimerlamper lite eller ingen kjøling. I andre tilfeller kreves det et lavt kjølenivå som vanligvis leveres av nitrogengass. På grunn av lampens termiske stabilitet er excimerlamper øyeblikkelig «PÅ/AV» og krever ingen oppvarmings- eller nedkjølingssykluser.
Når eksimerlamper som stråler ved 172 nm integreres i kombinasjon med både kvasi-monokromatiske UVA-LED-herdingssystemer og bredbåndede kvikksølvdamplamper, produseres det matterende overflateeffekter. UVA LED-lamper brukes først til å gelere kjemien. Kvasi-monokromatiske eksimerlamper brukes deretter til å polymerisere overflaten, og til slutt tverrbinder bredbåndede kvikksølvlamper resten av kjemien. De unike spektrale resultatene fra de tre teknologiene som brukes i separate trinn, gir gunstige optiske og funksjonelle overflateherdingseffekter som ikke kan oppnås med noen av UV-kildene alene.
Excimerbølgelengder på 172 og 222 nm er også effektive til å ødelegge farlige organiske stoffer og skadelige bakterier, noe som gjør excimerlamper praktiske for overflaterengjøring, desinfeksjon og overflateenergibehandling.
Lampens levetid
Når det gjelder lampens eller pærens levetid, har GEWs buelamper vanligvis opptil 2000 timer. Lampens levetid er ikke absolutt, ettersom UV-utgangen gradvis avtar over tid og påvirkes av ulike faktorer. Lampens design og kvalitet, samt UV-systemets driftstilstand og formuleringens reaktivitet. Riktig utformede UV-systemer sikrer at riktig effekt og kjøling som kreves av den spesifikke lampe- (pære-) designen, gis.
GEW-leverte lamper (pærer) gir alltid lengst levetid når de brukes i GEW-herdesystemer. Sekundære forsyningskilder har vanligvis reverskonstruert lampen fra en prøve, og kopiene inneholder kanskje ikke samme endestykke, kvartsdiameter, kvikksølvinnhold eller gassblanding, noe som kan påvirke UV-utgangen og varmegenereringen. Når varmegenereringen ikke balanseres mot systemkjøling, lider lampen både i utgang og levetid. Lamper som kjører kaldere avgir mindre UV. Lamper som kjører varmere varer ikke like lenge og vrir seg ved høye overflatetemperaturer.
Levetiden til elektrodebuelamper er begrenset av lampens driftstemperatur, antall driftstimer og antall oppstarter eller tenninger. Hver gang en lampe blir truffet av en høyspentbue under oppstart, slites litt av wolframelektroden bort. Til slutt vil ikke lampen tennes igjen. Elektrodebuelamper har lukkemekanismer som, når de er aktivert, blokkerer UV-utgang som et alternativ til å gjentatte ganger sykle lampestrømmen. Mer reaktive blekk, belegg og lim kan føre til lengre lampelevetid, mens mindre reaktive formuleringer kan kreve hyppigere lampeskift.
UV-LED-systemer har iboende lengre levetid enn konvensjonelle lamper, men levetiden til UV-LED er heller ikke absolutt. Som med konvensjonelle lamper har UV-LED-er begrensninger i hvor hardt de kan drives, og må generelt operere med koblingstemperaturer under 120 °C. Overdreven drift av LED-er og underkjøling av LED-er vil redusere levetiden, noe som resulterer i raskere forringelse eller katastrofal svikt. Ikke alle leverandører av UV-LED-systemer tilbyr for tiden design som oppfyller de høyeste etablerte levetidene på over 20 000 timer. De bedre designede og vedlikeholdte systemene vil vare utover 20 000 timer, og de dårligere systemene vil svikte innen mye kortere vinduer. Den gode nyheten er at LED-systemdesign fortsetter å forbedres og vare lenger med hver designiterasjon.
Ozon
Når kortere UVC-bølgelengder påvirker oksygenmolekyler (O2), fører de til at oksygenmolekyler (O2) splittes i to oksygenatomer (O). De frie oksygenatomene (O) kolliderer deretter med andre oksygenmolekyler (O2) og danner ozon (O3). Siden trioksygen (O3) er mindre stabilt på bakkenivå enn dioksygen (O2), omdannes ozon lett til et oksygenmolekyl (O2) og et oksygenatom (O) når det beveger seg gjennom atmosfærisk luft. Frie oksygenatomer (O) rekombineres deretter med hverandre i eksossystemet for å produsere oksygenmolekyler (O2).
For industrielle UV-herdingsapplikasjoner produseres ozon (O3) når atmosfærisk oksygen samhandler med ultrafiolette bølgelengder under 240 nm. Bredbånds kvikksølvdampherdingskilder avgir UVC mellom 200 og 280 nm, som overlapper deler av ozongenereringsområdet, og eksimerlamper avgir vakuum-UV ved 172 nm eller UVC ved 222 nm. Ozon som dannes av kvikksølvdamp og eksimerlamper er ustabilt og ikke et betydelig miljøproblem, men det er nødvendig at det fjernes fra området rundt arbeidere, da det er irriterende for luftveiene og giftig i høye nivåer. Siden kommersielle UV-LED-herdingssystemer avgir UVA-stråling mellom 365 og 405 nm, genereres det ikke ozon.
Ozon har en lukt som ligner på lukten av metall, en brennende ledning, klor og en elektrisk gnist. Menneskets luktesans kan oppdage ozon så lavt som 0,01 til 0,03 deler per million (ppm). Selv om det varierer fra person til person og aktivitetsnivå, kan konsentrasjoner større enn 0,4 ppm føre til negative luftveiseffekter og hodepine. Riktig ventilasjon bør installeres på UV-herdelinjer for å begrense arbeidernes eksponering for ozon.
UV-herdingssystemer er vanligvis utformet for å holde avtrekksluften inne når den forlater lampehodene, slik at den kan ledes bort fra operatører og utenfor bygningen, hvor den naturlig nedbrytes i nærvær av oksygen og sollys. Alternativt inneholder ozonfrie lamper et kvartstilsetningsstoff som blokkerer ozongenererende bølgelengder, og anlegg som ønsker å unngå kanaler eller å skjære hull i taket, bruker ofte filtre på utgangen til avtrekksvifter.
Publisert: 19. juni 2024
