Kvikksølvdamp, lysemitterende diode (LED) og excimer er distinkte UV-herdende lampeteknologier. Mens alle tre brukes i forskjellige fotopolymerisasjonsprosesser for å tverrbinde blekk, belegg, lim og ekstruderinger, er mekanismene som genererer den utstrålte UV-energien, så vel som egenskapene til den tilsvarende spektrale utgangen, helt forskjellige. Å forstå disse forskjellene er medvirkende til applikasjons- og formuleringsutvikling, UV-herdende kildevalg og integrasjon.
Kvikksølvdamplamper
Både elektrodebuelamper og elektrodeløse mikrobølgelamper faller innenfor 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 lysbuelampe eller ved å sette en elektrodeløs lampe i mikrobølger inne i et kabinett eller et hulrom som i konseptet ligner på en mikrobølgeovn i en husholdning. Når kvikksølvplasma er fordampet, sender det ut bredspektret lys over ultrafiolette, synlige og infrarøde bølgelengder.
Når det gjelder en elektrisk lysbuelampe, gir en påført spenning energi til 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. Påvirkningen overfører elektroner fra nøytrale atomer til kationer. Når kationer får elektroner, faller de inn i en tilstand med lavere energi. Energidifferensialen utlades som fotoner som stråler utover fra kvartsrøret. Forutsatt at lampen er tilstrekkelig drevet, riktig avkjølt og drevet innenfor sin levetid, vil en konstant tilførsel av nyskapte kationer (+) gravitere mot den negative elektroden eller katoden (-), og treffe flere atomer og produsere kontinuerlig emisjon av UV-lys. Mikrobølgelamper fungerer på 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-effekten fra bredbånds- eller bredspektrede kvikksølvdamplamper spenner over ultrafiolette, synlige og infrarøde bølgelengder, i omtrent like store forhold. 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 avgir UVC i bølgelengder under 240 nm genererer ozon og krever eksos eller filtrering.
Spektraleffekten for en kvikksølvdamplampe kan endres ved å tilsette små mengder dopingstoffer, for eksempel: jern (Fe), gallium (Ga), bly (Pb), tinn (Sn), vismut (Bi) eller indium (In ). De tilsatte metallene endrer sammensetningen av plasmaet og følgelig energien som frigjøres når kationer får elektroner. Lamper med tilsatt metaller omtales som dopet, additiv og metallhalogenid. De fleste UV-formulerte blekk, belegg, lim og ekstruderinger er designet for å matche ytelsen til enten standard kvikksølv- (Hg) eller jern- (Fe) dopede lamper. Jerndopete lamper flytter deler av UV-effekten 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-effekten mot bølgelengder lengre enn 380 nm. Siden titandioksidtilsetningsstoffer generelt ikke absorberer lys over 380 nm, gjør bruk av galliumlamper med hvite formuleringer det mulig å absorbere mer UV-energi av fotoinitiatorer i motsetning til tilsetningsstoffer.
Spektralprofiler gir formulerere og sluttbrukere en visuell representasjon av hvordan utstrålt effekt for en spesifikk lampedesign er fordelt over det elektromagnetiske spekteret. Mens fordampet kvikksølv og tilsetningsmetaller har definerte strålingsegenskaper, påvirker den nøyaktige blandingen av elementer og inerte gasser inne i kvartsrøret sammen med lampekonstruksjonen og herdesystemets design alle UV-effekten. Spektraleffekten til en ikke-integrert lampe drevet og målt av en lampeleverandør i friluft vil ha en annen spektraleffekt enn en lampe montert i et lampehode med riktig utformet reflektor og kjøling. Spektralprofiler er lett tilgjengelige fra UV-systemleverandører, og er nyttige i formuleringsutvikling og lampevalg.
En felles spektral profil plotter spektral irradians på y-aksen og bølgelengde på x-aksen. Den spektrale irradiansen kan vises på flere måter, inkludert absolutt verdi (f.eks. W/cm2/nm) eller vilkårlige, relative eller normaliserte (enhetsløse) mål. Profilene viser vanligvis informasjonen enten som et linjediagram eller som et stolpediagram som grupperer utdata i 10 nm-bånd. Følgende kvikksølvbuelampe spektral utgangsgraf viser relativ irradians med hensyn til bølgelengde for GEWs systemer (Figur 1).
FIGUR 1 »Spektraleffektdiagrammer for kvikksølv og jern.
Lampe er begrepet 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 huser 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 eller hus, en lukkerenhet, og noen ganger et kvartsvindu eller wirebeskyttelse. GEW monterer kvartsrør, reflektorer og lukkemekanismer inne i kassettenheter som enkelt kan fjernes fra det ytre lampehodet eller huset. Fjerning av en GEW-kassett utføres vanligvis i løpet av sekunder med en enkelt unbrakonøkkel. Fordi UV-effekten, den generelle størrelsen og formen på lampehodet, systemfunksjoner og behov 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 og fokusere mer av lyset til en spesifisert avstand foran lampehodet. Denne avstanden er kjent som fokus og er der innstrålingen er størst. Lysbuelamper avgir vanligvis i området 5 til 12 W/cm2 ved fokus. Siden rundt 70 % av UV-effekten fra lampehodet kommer fra reflektoren, er det viktig å holde reflektorene rene og skifte dem med jevne mellomrom. Å ikke rengjøre eller bytte ut reflekser er en vanlig bidragsyter til utilstrekkelig herding.
I over 30 år har GEW forbedret effektiviteten til sine herdesystemer, tilpasset funksjoner og produksjon for å møte behovene til spesifikke applikasjoner og markeder, og utviklet en stor portefølje av integrasjonstilbehør. Som et resultat av dette inkluderer dagens kommersielle tilbud fra GEW kompakte husdesign, reflektorer optimert for større UV-reflektans og redusert infrarød, stillegående integrerte lukkermekanismer, nettskjørt og spor, mating av muslingskall, nitrogeninersjon, positivt trykksatte hoder, berøringsskjerm operatørgrensesnitt, solid-state strømforsyninger, større driftseffektivitet, UV-utgangsovervåking og ekstern systemovervåking.
Når mellomtrykkselektrodelamper går, er kvartsoverflatetemperaturen mellom 600 °C og 800 °C, og den interne plasmatemperaturen er flere tusen grader celsius. Tvunget luft er det primære middelet for 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 suges 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 nedkjølingssykluser. Lamper slås med minimal kjøling. 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 avkjøle kvartsrøret jevnt. En lampe som er for varm vil ikke slå ned igjen og må fortsette å avkjøles. Lengden på oppstarts- og nedkjølingssyklusen, samt nedbrytningen av elektrodene under hvert spenningsslag, er grunnen til at pneumatiske lukkermekanismer alltid er integrert i GEW-elektrodebuelamper. Figur 2 viser luftkjølte (E2C) og væskekjølte (E4C) elektrodebuelamper.
FIGUR 2 »Væskekjølte (E4C) og luftkjølte (E2C) elektrodebuelamper.
UV LED-lamper
Halvledere er solide, krystallinske materialer som er noe ledende. Elektrisitet strømmer gjennom en halvleder bedre enn en isolator, men ikke like godt som en metallisk leder. Naturlig forekommende, men ganske ineffektive halvledere inkluderer elementene silisium, germanium og selen. Syntetisk fremstilte halvledere designet for effekt og effektivitet er sammensatte materialer med urenheter nøyaktig impregnert i krystallstrukturen. Når det gjelder UV-LED, er aluminium galliumnitrid (AlGaN) et ofte brukt materiale.
Halvledere er grunnleggende for moderne elektronikk og er konstruert for å danne transistorer, dioder, lysemitterende dioder og mikroprosessorer. Halvlederenheter er integrert i elektriske kretser og montert inne i produkter som mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, nettbrett, apparater, fly, biler, fjernkontroller og til og med barneleker. Disse bittesmå, men kraftige komponentene får hverdagsproduktene til å fungere, samtidig som de lar varene være kompakte, tynnere, lette og rimeligere.
I det spesielle tilfellet med lysdioder, sender nøyaktig utformede og fremstilte halvledermaterialer ut relativt smale bølgelengdebånd av lys når de er koblet til en likestrømskilde. Lyset genereres bare når strømmen flyter fra den positive anoden (+) til den negative katoden (-) til hver LED. Siden LED-utgang er raskt og enkelt kontrollert og kvasi-monokromatisk, er LED-er ideelt egnet for bruk som: indikatorlys; infrarøde kommunikasjonssignaler; bakgrunnsbelysning for TV-er, bærbare datamaskiner, nettbrett og smarttelefoner; elektroniske skilt, reklametavler og jumbotroner; og UV-herding.
En LED er et positivt-negativt kryss (pn-kryss). Dette betyr at den ene delen av LED-en har en positiv ladning og omtales som anoden (+), og den andre delen har en negativ ladning og omtales som katoden (-). Mens begge sider er relativt ledende, er kryssgrensen der de to sidene møtes, kjent som utarmingssonen, ikke ledende. Når den positive (+) terminalen til en likestrøm (DC) strømkilde er koblet til anoden (+) på LED-en, og den negative (-) terminalen på kilden er koblet til katoden (-), negativt ladede elektroner i katoden og positivt ladede elektronvakanser i anoden blir frastøtt av strømkilden og presset mot utarmingssonen. Dette er en fremadrettet skjevhet, og den har effekten av å overvinne den ikke-ledende grensen. Resultatet er at frie elektroner i n-type-regionen krysser over og fyller ledige plasser i p-type-regionen. Når elektroner strømmer over grensen, går de over i en tilstand med lavere energi. Det respektive energifallet frigjøres fra halvlederen som fotoner av lys.
Materialene og dopstoffene som danner den krystallinske LED-strukturen bestemmer spektraleffekten. I dag har kommersielt tilgjengelige LED-herdekilder ultrafiolett utgang sentrert ved 365, 385, 395 og 405 nm, en typisk toleranse på ±5 nm, og en Gaussisk spektralfordeling. Jo større toppspektral irradians (W/cm2/nm), desto høyere er toppen av klokkekurven. Mens UVC-utvikling pågår mellom 275 og 285 nm, er ytelse, levetid, pålitelighet og kostnad ennå ikke kommersielt levedyktig for herdesystemer og applikasjoner.
Siden UV-LED-utgang for øyeblikket er begrenset til lengre UVA-bølgelengder, avgir ikke et UV-LED-herdesystem den bredbåndsspektrale utgangen som er karakteristisk for kvikksølvdamplamper med middels trykk. Dette betyr at UV-LED-herdesystemer ikke avgir UVC, UVB, mest 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 middels trykk omformuleres for UV-LED-herdesystemer. Heldigvis designer kjemileverandører i økende grad tilbud som dobbel kur. Dette betyr at en dobbeltherdet formulering beregnet på å herde med en UV-LED-lampe også vil herde med en kvikksølvdamplampe (Figur 3).
FIGUR 3 »Spektralt utgangsdiagram for LED.
GEWs UV-LED-herdesystemer avgir opptil 30 W/cm2 ved emitteringsvinduet. I motsetning til elektrodebuelamper, inneholder ikke UV-LED-herdesystemer reflektorer som leder lysstråler til et konsentrert fokus. Som et resultat oppstår UV-LED toppbestråling nær emitteringsvinduet. De utsendte UV-LED-strålene divergerer fra hverandre når avstanden mellom lampehodet og herdeoverflaten øker. Dette reduserer lyskonsentrasjonen og størrelsen på irradiansen som når herdeoverflaten. Mens toppbestråling er viktig for tverrbinding, er en stadig høyere bestråling ikke alltid fordelaktig og kan til og med hemme større tverrbindingstetthet. Bølgelengde (nm), irradians (W/cm2) og energitetthet (J/cm2) spiller alle kritiske roller i herding, og deres kollektive innvirkning på herding bør forstås riktig under valg av UV-LED-kilde.
LED er Lambertian-kilder. Med andre ord sender hver UV-LED ut jevn forovereffekt over en hel 360° x 180° halvkule. Tallrike UV-lysdioder, hver i størrelsesorden en kvadrat millimeter, er arrangert i en enkelt rad, en matrise av rader og kolonner, eller en annen konfigurasjon. Disse underenhetene, kjent som moduler eller arrays, er konstruert med avstand mellom lysdioder som sikrer blanding over mellomrom og letter diodekjøling. Flere moduler eller arrays blir deretter arrangert i større sammenstillinger for å danne forskjellige størrelser av UV-herdesystemer (figur 4 og 5). Ytterligere komponenter som kreves for å bygge et UV-LED-herdesystem inkluderer kjøleribbe, emitterende vindu, elektroniske drivere, DC-strømforsyninger, et væskekjølesystem eller kjøler og et menneskelig maskingrensesnitt (HMI).
FIGUR 4 »LeoLED-systemet for web.
FIGUR 5 »LeoLED-system for høyhastighets multi-lamp installasjoner.
Siden UV-LED-herdesystemer ikke utstråler infrarøde bølgelengder. De overfører iboende mindre termisk energi til herdeoverflaten enn kvikksølvdamplamper, men dette betyr ikke at UV-LED skal betraktes som kaldherdende teknologi. UV-LED-herdesystemer kan avgi svært høye toppbestrålinger, og ultrafiolette bølgelengder er en form for energi. Uansett hva som ikke absorberes av kjemien, vil det varme opp den underliggende delen eller substratet samt omkringliggende maskinkomponenter.
UV-lysdioder er også elektriske komponenter med ineffektivitet drevet av rå halvlederdesign og produksjon, samt produksjonsmetoder og komponenter som brukes til å pakke lysdiodene inn i den større herdeenheten. Mens temperaturen på et kvikksølvdampkvartsrør må holdes mellom 600 og 800 °C under drift, må LED pn-krysset holde seg under 120 °C. Bare 35-50 % av elektrisiteten som driver en UV-LED-array konverteres til ultrafiolett utgang (svært bølgelengdeavhengig). Resten omdannes til termisk varme som må fjernes for å opprettholde ønsket overgangstemperatur og sikre spesifisert systeminnstråling, energitetthet og jevnhet, samt lang levetid. LED-er er iboende langvarige solid-state-enheter, og integrering av LED-er i større enheter med riktig utformede og vedlikeholdte kjølesystemer er avgjørende for å oppnå langtidsspesifikasjoner. Ikke alle UV-herdesystemer er like, og feil utformede og avkjølte UV-LED-herdesystemer har større sannsynlighet for å overopphetes og svikte katastrofalt.
Bue/LED Hybrid-lamper
I ethvert marked der splitter ny teknologi introduseres som en erstatning for eksisterende teknologi, kan det være uro med hensyn til adopsjon så vel som skepsis til ytelse. Potensielle brukere utsetter ofte adopsjon 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 harde bevis før et helt marked gir fra seg det gamle fullstendig og fullt ut går over til det nye. Det hjelper ikke at suksesshistorier har en tendens til å være hemmeligheter ettersom tidlige brukere ikke vil at konkurrenter skal realisere sammenlignbare fordeler. Som et resultat kan både ekte og overdrevne historier om skuffelse noen ganger gi gjenklang gjennom hele markedet, kamuflere de sanne fordelene ved ny teknologi og forsinke bruken ytterligere.
Gjennom historien, og som en motsetning til motvillig adopsjon, har hybriddesign ofte blitt omfavnet som en overgangsbro mellom eksisterende og ny teknologi. Hybrider lar brukere få tillit og selv bestemme hvordan og når nye produkter eller metoder skal brukes, uten å ofre dagens kapasitet. Når det gjelder UV-herding, lar et hybridsystem brukere raskt og enkelt bytte mellom kvikksølvdamplamper og LED-teknologi. For linjer med flere herdestasjoner lar hybrider presser kjøre 100 % LED, 100 % kvikksølvdamp, eller hvilken blanding av de to teknologiene som kreves for en gitt jobb.
GEW tilbyr lysbue/LED hybridsystemer for webomformere. Løsningen er utviklet for GEWs største marked, smalnettsetikett, men hybriddesignet har også bruk i andre web- og ikke-webapplikasjoner (Figur 6). Lysbuen/LED-en har et felles lampehodehus som kan romme enten en kvikksølvdamp- eller LED-kassett. Begge kassettene kjører på et universelt strøm- og kontrollsystem. Intelligens i systemet muliggjør differensiering mellom kassetttyper og gir automatisk riktig strøm, kjøling og operatørgrensesnitt. Fjerning eller installasjon av en av GEWs kvikksølvdamp- eller LED-kassetter utføres vanligvis i løpet av sekunder med en enkelt unbrakonøkkel.
FIGUR 6 »Bue/LED-system for web.
Excimer lamper
Excimer-lamper er en type gassutladningslampe som sender ut kvasi-monokromatisk ultrafiolett energi. Mens excimer-lamper er tilgjengelige i mange bølgelengder, er vanlige ultrafiolette utganger sentrert ved 172, 222, 308 og 351 nm. 172-nm excimer-lamper faller innenfor vakuum-UV-båndet (100 til 200 nm), mens 222 nm utelukkende er UVC (200 til 280 nm). 308-nm excimer-lamper avgir 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; imidlertid sliter de 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 excimer-lamper bare kryssbinde den ytterste overflaten av UV-formuleringer og må integreres i kombinasjon med andre herdeenheter. Siden vakuum-UV-bølgelengder også absorberes av luft, må 172-nm excimer-lamper drives i en nitrogen-inert atmosfære.
De fleste excimer-lamper består av et kvartsrør som fungerer som en dielektrisk barriere. Røret er fylt med sjeldne gasser som er i stand til å danne excimer- eller exciplex-molekyler (Figur 7). Ulike gasser produserer forskjellige molekyler, og de forskjellige eksiterte molekylene bestemmer hvilke bølgelengder som sendes ut av lampen. En høyspentelektrode løper langs innsiden av kvartsrøret, og jordelektroder løper langs den ytre lengden. Spenninger pulseres inn i lampen ved høye frekvenser. Dette får elektroner til å strømme inne 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 excimer- eller eksipleksmolekyler. Excimer- og exciplex-molekyler har en utrolig kort levetid, og når de brytes ned fra en eksitert tilstand til en grunntilstand, sendes det ut fotoner med en kvasi-monokromatisk fordeling.
FIGUR 7 »Excimer lampe
I motsetning til kvikksølvdamplamper blir ikke overflaten til en excimer-lampes kvartsrør varm. Som et resultat kjører de fleste excimer-lamper med liten eller ingen kjøling. I andre tilfeller kreves et lavt nivå av kjøling som vanligvis leveres av nitrogengass. På grunn av lampens termiske stabilitet, er excimer-lamper øyeblikkelig "PÅ/AV" og krever ingen oppvarmings- eller nedkjølingssykluser.
Når excimer-lamper som stråler ved 172 nm integreres i kombinasjon med både kvasi-monokromatiske UVA-LED-herdesystemer og bredbåndskvikksølvdamplamper, produseres matte overflateeffekter. UVA LED-lamper brukes først til å gelere kjemien. Kvasi-monokromatiske excimer-lamper brukes deretter til å polymerisere overflaten, og til slutt tverrbinder bredbåndskvikksølvlamper resten av kjemien. De unike spektrale utgangene til de tre teknologiene som brukes i separate trinn, gir fordelaktige optiske og funksjonelle overflateherdende effekter som ikke kan oppnås med noen av UV-kildene alene.
Excimer-bølgelengder på 172 og 222 nm er også effektive til å ødelegge farlige organiske stoffer og skadelige bakterier, noe som gjør excimer-lamper praktiske for overflaterengjøring, desinfeksjon og overflateenergibehandlinger.
Lampens levetid
Med hensyn til lampens eller pærens levetid, har GEWs lysbuelamper vanligvis opptil 2000 timer. Lampens levetid er ikke absolutt, siden UV-effekten avtar gradvis over tid og påvirkes av ulike faktorer. Lampens design og kvalitet, samt driftstilstanden til UV-systemet og reaktiviteten til formuleringen har betydning. Riktig utformede UV-systemer sørger for at den riktige kraften og kjølingen som kreves av den spesifikke lampe-(pære)-designen er gitt.
GEW-leverte lamper (pærer) gir alltid lengst levetid når de brukes i GEW-herdesystemer. Sekundære forsyningskilder har vanligvis reversert lampen fra en prøve, og kopiene inneholder kanskje ikke samme endebeslag, kvartsdiameter, kvikksølvinnhold eller gassblanding, som alle kan påvirke UV-effekten og varmeutviklingen. Når varmeutviklingen ikke er balansert mot systemkjøling, lider lampen både i ytelse og levetid. Lamper som går kjøligere avgir mindre UV. Lamper som går varmere varer ikke like lenge og deformeres ved høye overflatetemperaturer.
Levetiden til elektrodebuelamper er begrenset av lampens driftstemperatur, antall driftstimer og antall starter eller slag. Hver gang en lampe blir truffet med en høyspentbue under oppstart, slites litt av wolframelektroden bort. Til slutt vil ikke lampen slå ned igjen. Elektrodebuelamper har lukkermekanismer som, når de er aktivert, blokkerer UV-utgang som et alternativ til gjentatte ganger å slå på lampestrømmen. Mer reaktivt blekk, belegg og lim kan føre til lengre levetid for lampen; mens mindre reaktive formuleringer kan kreve hyppigere lampeskift.
UV-LED-systemer er iboende lengre varige enn konvensjonelle lamper, men UV-LED-levetiden er heller ikke absolutt. Som med konvensjonelle lamper, har UV-LED-er grenser for hvor hardt de kan drives og må generelt fungere med overgangstemperaturer under 120 °C. Overdrevne LED-er og underkjølende LED-er vil kompromittere levetiden, noe som resulterer i raskere degradering eller katastrofal feil. Ikke alle UV-LED-systemleverandører tilbyr for tiden design som oppfyller de høyeste etablerte levetidene på over 20 000 timer. De bedre utformede og vedlikeholdte systemene vil vare i over 20 000 timer, og de dårligere systemene vil svikte innenfor mye kortere vinduer. Den gode nyheten er at LED-systemdesignene fortsetter å forbedres og varer lenger med hver designiterasjon.
Ozon
Når kortere UVC-bølgelengder påvirker oksygenmolekyler (O2), får de oksygenmolekyler (O2) til å splittes i to oksygenatomer (O). De frie oksygenatomene (O) kolliderer deretter med andre oksygenmolekyler (O2) og danner ozon (O3). Siden trioksygen (O3) er mindre stabil på bakkenivå enn dioksygen (O2), går ozon lett tilbake til et oksygenmolekyl (O2) og et oksygenatom (O) når det driver gjennom atmosfærisk luft. Frie oksygenatomer (O) rekombinerer deretter med hverandre i eksossystemet for å produsere oksygenmolekyler (O2).
For industrielle UV-herdende applikasjoner produseres ozon (O3) når atmosfærisk oksygen interagerer med ultrafiolette bølgelengder under 240 nm. Bredbåndskilder for kvikksølvdampherding avgir UVC mellom 200 og 280 nm, som overlapper en del av det ozongenererende området, og excimer-lamper avgir vakuum-UV ved 172 nm eller UVC ved 222 nm. Ozon skapt av kvikksølvdamp- og excimer-herdelamper er ustabilt og ikke et betydelig miljøproblem, men det er nødvendig at det fjernes fra det umiddelbare området rundt arbeidere, da det er luftveisirriterende og giftig ved høye nivåer. Siden kommersielle UV-LED-herdesystemer avgir UVA-effekt mellom 365 og 405 nm, genereres ikke ozon.
Ozon har en lukt som ligner på lukten av metall, en brennende ledning, klor og en elektrisk gnist. Menneskelige luktesanser kan oppdage ozon så lavt som 0,01 til 0,03 deler per million (ppm). Selv om det varierer etter person og aktivitetsnivå, kan konsentrasjoner større enn 0,4 ppm føre til uønskede luftveiseffekter og hodepine. Riktig ventilasjon bør installeres på UV-herdende linjer for å begrense arbeidernes eksponering for ozon.
UV-herdende systemer er generelt designet for å inneholde avtrekksluften når den forlater lampehodene, slik at den kan ledes bort fra operatører og utenfor bygningen der den naturlig forfaller i nærvær av oksygen og sollys. Alternativt inneholder ozonfrie lamper et kvartsadditiv som blokkerer ozongenererende bølgelengder, og anlegg som ønsker å unngå kanalføring eller kutte hull i taket bruker ofte filtre på utgangen av avtrekksvifter.
Innleggstid: 19. juni 2024
