Živosrebrne hlape, svetleče diode (LED) in eksimerne svetilke so različne tehnologije UV-strjevanja. Čeprav se vse tri uporabljajo v različnih procesih fotopolimerizacije za zamreženje črnil, premazov, lepil in ekstruzij, so mehanizmi, ki ustvarjajo sevano UV energijo, kot tudi značilnosti ustreznega spektralnega izhoda, popolnoma različni. Razumevanje teh razlik je ključnega pomena pri razvoju aplikacij in formulacij, izbiri vira za UV-strjevanje in integraciji.
Živosrebrne sijalke
Tako obločne sijalke z elektrodami kot mikrovalovne sijalke brez elektrod spadajo v kategorijo živosrebrnih hlapov. Živosrebrne sijalke so vrsta plinskih sijalk srednjega tlaka, pri katerih se majhna količina elementarnega živega srebra in inertnega plina upari v plazmo znotraj zaprte kremenčeve cevi. Plazma je ioniziran plin z izjemno visoko temperaturo, ki je sposoben prevajati elektriko. Proizvaja se z uporabo električne napetosti med dvema elektrodama znotraj obločne sijalke ali z mikrovalovnim segrevanjem brezelektrodne sijalke v ohišju ali votlini, ki je po konceptu podobna gospodinjski mikrovalovni pečici. Ko živosrebrna plazma upari, oddaja svetlobo širokega spektra v ultravijoličnih, vidnih in infrardečih valovnih dolžinah.
V primeru električne obločne svetilke napetost napaja zaprto kremenovo cev. Ta energija upari živo srebro v plazmo in sprosti elektrone iz uparjenih atomov. Del elektronov (-) teče proti pozitivni volframovi elektrodi ali anodi (+) svetilke in v električni tokokrog UV sistema. Atomi z novo manjkajočimi elektroni postanejo pozitivno energizirani kationi (+), ki tečejo proti negativno nabiti volframovi elektrodi ali katodi (-) svetilke. Med gibanjem kationi udarjajo v nevtralne atome v plinski mešanici. Udar prenese elektrone iz nevtralnih atomov v katione. Ko kationi pridobijo elektrone, preidejo v stanje nižje energije. Energijska razlika se sprosti kot fotoni, ki sevajo navzven iz kremenove cevi. Če je svetilka ustrezno napajana, pravilno hlajena in deluje v svoji življenjski dobi, se stalen dotok novo nastalih kationov (+) giblje proti negativni elektrodi ali katodi (-), udarja v več atomov in ustvarja neprekinjeno oddajanje UV svetlobe. Mikrovalovne svetilke delujejo na podoben način, le da mikrovalovi, znani tudi kot radiofrekvenčni (RF), nadomeščajo električni tokokrog. Ker mikrovalovne sijalke nimajo volframovih elektrod in so preprosto zaprta kremenova cev, ki vsebuje živo srebro in inertni plin, se običajno imenujejo brezelektrodne.
UV-sevanje širokopasovnih ali širokospektralnih živosrebrnih sijalk zajema ultravijolične, vidne in infrardeče valovne dolžine v približno enakem razmerju. Ultravijolični del vključuje mešanico valovnih dolžin UVC (200 do 280 nm), UVB (280 do 315 nm), UVA (315 do 400 nm) in UVV (400 do 450 nm). Sijalke, ki oddajajo UVC v valovnih dolžinah pod 240 nm, ustvarjajo ozon in zahtevajo izpušni plin ali filtracijo.
Spektralni izhod živosrebrne sijalke je mogoče spremeniti z dodajanjem majhnih količin dopantov, kot so: železo (Fe), galij (Ga), svinec (Pb), kositer (Sn), bizmut (Bi) ali indij (In). Dodane kovine spremenijo sestavo plazme in posledično energijo, ki se sprosti, ko kationi pridobijo elektrone. Sijalke z dodanimi kovinami imenujemo dopirane, aditivne in kovinsko-halogenidne. Večina črnil, premazov, lepil in ekstruzij, formuliranih z UV-formulo, je zasnovanih tako, da se ujemajo z izhodom standardnih sijalk, dopiranih z živim srebrom (Hg) ali železom (Fe). Sijalke, dopirane z železom, premaknejo del UV-izhoda na daljše, skoraj vidne valovne dolžine, kar ima za posledico boljšo penetracijo skozi debelejše, močno pigmentirane formulacije. UV-formulacije, ki vsebujejo titanov dioksid, se običajno bolje strjujejo z sijalkami, dopiranimi z galijem (GA). To je zato, ker galijeve sijalke premaknejo znaten del UV-izhoda proti valovnim dolžinam, daljšim od 380 nm. Ker dodatki titanovega dioksida običajno ne absorbirajo svetlobe nad 380 nm, uporaba galijevih svetilk z belimi formulacijami omogoča, da fotoiniciatorji absorbirajo več UV energije v primerjavi z dodatki.
Spektralni profili zagotavljajo oblikovalcem formul in končnim uporabnikom vizualno predstavitev, kako se sevano sevanje določene zasnove svetilke porazdeli po elektromagnetnem spektru. Medtem ko imajo uparjeno živo srebro in aditivne kovine določene sevalne značilnosti, natančna mešanica elementov in inertnih plinov v kremenovi cevi skupaj s konstrukcijo svetilke in zasnovo sistema za strjevanje vplivajo na UV-sevanje. Spektralno sevanje neintegrirane svetilke, ki jo napaja in meri dobavitelj svetilk na prostem, bo imelo drugačen spektralni sevanje kot svetilka, nameščena v glavi svetilke z ustrezno zasnovanim reflektorjem in hlajenjem. Spektralni profili so na voljo pri dobaviteljih UV-sistemov in so uporabni pri razvoju formulacij in izbiri svetilk.
Običajni spektralni profil prikazuje spektralno obsevanje na osi y in valovno dolžino na osi x. Spektralno obsevanje je mogoče prikazati na več načinov, vključno z absolutno vrednostjo (npr. W/cm2/nm) ali poljubnimi, relativnimi ali normaliziranimi (brez enot) merami. Profili običajno prikazujejo informacije kot črtni diagram ali kot stolpčni diagram, ki združuje izhodne signale v 10 nm pasove. Naslednji graf spektralnega izhoda živosrebrne obločne svetilke prikazuje relativno obsevanje glede na valovno dolžino za sisteme GEW (slika 1).
SLIKA 1 »Spektralni izhodni diagrami za živo srebro in železo.
Izraz "žarnica" se v Evropi in Aziji uporablja za označevanje kremenčeve cevi, ki oddaja UV-žarke, medtem ko Severna in Južna Amerika običajno uporablja zamenljivo kombinacijo žarnice in svetilke. Svetilka in glava svetilke se nanašata na celoten sklop, ki vsebuje kremenčevo cev in vse druge mehanske in električne komponente.
Elektrodne obločne sijalke
Sistemi obločnih sijalk z elektrodami so sestavljeni iz glave svetilke, hladilnega ventilatorja ali hladilnika, napajalnika in vmesnika človek-stroj (HMI). Glava svetilke vključuje žarnico, reflektor, kovinsko ohišje, sklop zaklopa in včasih kremenčevo okno ali žično zaščito. GEW namešča svoje kremenčeve cevi, reflektorje in mehanizme zaklopa v kasete, ki jih je mogoče enostavno odstraniti iz zunanjega ohišja glave svetilke. Odstranitev kasete GEW se običajno izvede v nekaj sekundah z enim samim imbus ključem. Ker se UV-izhod, celotna velikost in oblika glave svetilke, sistemske lastnosti in potrebe po pomožni opremi razlikujejo glede na uporabo in trg, so sistemi obločnih sijalk z elektrodami običajno zasnovani za določeno kategorijo aplikacij ali podobne tipe strojev.
Živosrebrne sijalke oddajajo 360° svetlobe iz kremenčeve cevi. Sistemi z obločnimi sijalkami uporabljajo reflektorje, ki se nahajajo na straneh in zadnji strani sijalke, da zajamejo in usmerijo več svetlobe na določeno razdaljo pred glavo sijalke. Ta razdalja je znana kot fokus in tam je obsevanost največja. Obločne sijalke običajno oddajajo v območju od 5 do 12 W/cm2 v fokusu. Ker približno 70 % UV-sevanja iz glave sijalke prihaja iz reflektorja, je pomembno, da reflektorje ohranjate čiste in jih redno menjate. Če reflektorje ne čistimo ali ne menjamo, je to pogost vzrok za nezadostno strjevanje.
Že več kot 30 let GEW izboljšuje učinkovitost svojih sistemov za strjevanje, prilagaja funkcije in proizvodnjo potrebam specifičnih aplikacij in trgov ter razvija široko paleto integracijskih dodatkov. Posledično današnja komercialna ponudba podjetja GEW vključuje kompaktne zasnove ohišja, reflektorje, optimizirane za večjo odbojnost UV-žarkov in zmanjšano infrardečo svetlobo, tihe integrirane mehanizme zaklopa, krila in reže za trakove, dovajanje trakov v obliki školjk, inercijo z dušikom, glave pod pozitivnim tlakom, uporabniški vmesnik na dotik, polprevodniške napajalnike, večjo operativno učinkovitost, spremljanje UV-izhoda in oddaljeno spremljanje sistema.
Ko delujejo srednjetlačne elektrodne sijalke, je temperatura površine kremenčeve elektrode med 600 °C in 800 °C, notranja temperatura plazme pa je več tisoč stopinj Celzija. Prisilni zrak je glavno sredstvo za vzdrževanje pravilne delovne temperature sijalke in odstranjevanje dela sevane infrardeče energije. GEW dovaja ta zrak negativno; to pomeni, da se zrak vleče skozi ohišje, vzdolž reflektorja in sijalke ter se izsesava iz sklopa in stran od stroja ali površine za strjevanje. Nekateri sistemi GEW, kot je E4C, uporabljajo tekoče hlajenje, kar omogoča nekoliko večji UV-izhod in zmanjšuje celotno velikost glave sijalke.
Obločne sijalke z elektrodami imajo cikle ogrevanja in ohlajanja. Sijalke se vžigajo z minimalnim hlajenjem. To omogoča, da se živosrebrna plazma dvigne na želeno delovno temperaturo, proizvede proste elektrone in katione ter omogoči pretok toka. Ko je glava sijalke izklopljena, se hlajenje nadaljuje še nekaj minut, da se kremenova cev enakomerno ohladi. Pregreta sijalka se ne bo ponovno vžgala in se mora še naprej ohlajati. Dolžina cikla zagona in ohlajanja ter degradacija elektrod med vsakim udarcem napetosti sta razlog, zakaj so pnevmatski mehanizmi zaklopa vedno vgrajeni v sklope obločnih sijalk z elektrodami GEW. Slika 2 prikazuje zračno hlajene (E2C) in tekočinsko hlajene (E4C) obločne sijalke z elektrodami.
SLIKA 2 »Tekočinsko hlajene (E4C) in zračno hlajene (E2C) elektrodne obločne sijalke.
UV LED svetilke
Polprevodniki so trdni, kristalinični materiali, ki so nekoliko prevodni. Elektrika teče skozi polprevodnik bolje kot skozi izolator, vendar ne tako dobro kot skozi kovinski prevodnik. Med naravno prisotne, a precej neučinkovite polprevodnike spadajo elementi silicij, germanij in selen. Sintetično izdelani polprevodniki, zasnovani za izhodno moč in učinkovitost, so sestavljeni materiali z nečistočami, natančno impregniranimi v kristalno strukturo. V primeru UV LED diod je pogosto uporabljen material aluminijev galijev nitrid (AlGaN).
Polprevodniki so temelj sodobne elektronike in so zasnovani tako, da tvorijo tranzistorje, diode, svetleče diode in mikroprocesorje. Polprevodniške naprave so integrirane v električna vezja in nameščene v izdelkih, kot so mobilni telefoni, prenosniki, tablice, gospodinjski aparati, letala, avtomobili, daljinski upravljalniki in celo otroške igrače. Te drobne, a zmogljive komponente omogočajo delovanje vsakdanjih izdelkov, hkrati pa omogočajo, da so izdelki kompaktni, tanjši, lažji in cenovno dostopnejši.
V posebnem primeru LED diod natančno zasnovani in izdelani polprevodniški materiali oddajajo relativno ozke valovne pasove svetlobe, ko so priključeni na vir enosmernega napajanja. Svetloba nastane le, ko tok teče od pozitivne anode (+) do negativne katode (-) vsake LED diode. Ker je izhod LED diode hitro in enostavno nadzorovan ter je kvazi-monokromatski, so LED diode idealne za uporabo kot: indikatorske luči; infrardeči komunikacijski signali; osvetlitev ozadja za televizorje, prenosnike, tablice in pametne telefone; elektronski znaki, reklamni panoji in jumbotroni; ter UV strjevanje.
LED dioda je pozitivno-negativni spoj (pn spoj). To pomeni, da ima en del LED diode pozitiven naboj in se imenuje anoda (+), drugi del pa ima negativen naboj in se imenuje katoda (-). Medtem ko sta obe strani relativno prevodni, meja spoja, kjer se obe strani srečata, znana kot cona osiromašenja, ni prevodna. Ko je pozitivni (+) priključek enosmernega (DC) vira napajanja priključen na anodo (+) LED diode in negativni (-) priključek vira priključen na katodo (-), negativno nabite elektrone v katodi in pozitivno nabite elektronske prazne prostore v anodi vir napajanja odbije in potisne proti coni osiromašenja. To je direktna prednapetost, ki ima učinek premagovanja neprevodne meje. Posledica tega je, da se prosti elektroni v območju n-tipa križajo in zapolnijo prazne prostore v območju p-tipa. Ko elektroni tečejo čez mejo, preidejo v stanje z nižjo energijo. Ustrezni padec energije se sprosti iz polprevodnika kot fotoni svetlobe.
Materiali in dodatki, ki tvorijo kristalno strukturo LED diod, določajo spektralni izhod. Danes imajo komercialno dostopni LED viri za strjevanje ultravijolične izhode s središčem pri 365, 385, 395 in 405 nm, tipično toleranco ±5 nm in Gaussovo spektralno porazdelitev. Večji kot je vrh spektralne obsevanosti (W/cm2/nm), višji je vrh krivulje zvona. Čeprav razvoj UVC med 275 in 285 nm še poteka, izhod, življenjska doba, zanesljivost in stroški še niso komercialno izvedljivi za sisteme in aplikacije strjevanja.
Ker je izhod UV-LED trenutno omejen na daljše valovne dolžine UVA, sistem za strjevanje z UV-LED ne oddaja širokopasovnega spektralnega izhoda, značilnega za srednjetlačne živosrebrne sijalke. To pomeni, da sistemi za strjevanje z UV-LED ne oddajajo UVC, UVB, večine vidne svetlobe in infrardečih valovnih dolžin, ki ustvarjajo toploto. Čeprav to omogoča uporabo sistemov za strjevanje z UV-LED v bolj toplotno občutljivih aplikacijah, je treba obstoječa črnila, premaze in lepila, formulirana za srednjetlačne živosrebrne sijalke, preoblikovati za sisteme za strjevanje z UV-LED. Na srečo dobavitelji kemikalij vse pogosteje oblikujejo ponudbe kot dvojno strjevalne. To pomeni, da se bo formulacija z dvojnim strjevanjem, namenjena strjevanju z UV-LED sijalko, strdila tudi z živosrebrno sijalko (slika 3).
SLIKA 3 »Spektralni izhodni diagram za LED.
GEW-jevi UV-LED sistemi za strjevanje oddajajo do 30 W/cm2 na sevalnem oknu. Za razliko od elektrodnih obločnih sijalk UV-LED sistemi za strjevanje ne vključujejo reflektorjev, ki bi usmerjali svetlobne žarke v koncentriran fokus. Posledično se najvišja obsevanost UV-LED pojavi blizu sevalnega okna. Oddani UV-LED žarki se med seboj razhajajo, ko se razdalja med glavo svetilke in površino za strjevanje povečuje. To zmanjša koncentracijo svetlobe in jakost obsevanosti, ki doseže površino za strjevanje. Čeprav je najvišja obsevanost pomembna za zamreženje, vedno višja obsevanost ni vedno prednost in lahko celo zavira večjo gostoto zamreženja. Valovna dolžina (nm), obsevanost (W/cm2) in gostota energije (J/cm2) igrajo ključno vlogo pri strjevanju, njihov skupni vpliv na strjevanje pa je treba pravilno razumeti pri izbiri vira UV-LED.
LED diode so Lambertovi viri. Z drugimi besedami, vsaka UV LED dioda oddaja enakomeren direkten izhod čez celotno poloblo 360° x 180°. Številne UV LED diode, vsaka velikosti milimetra kvadratnega, so razporejene v eni vrstici, matriki vrstic in stolpcev ali kakšni drugi konfiguraciji. Ti podsestavi, znani kot moduli ali matrike, so zasnovani z razmikom med LED diodami, ki zagotavlja mešanje svetlobe čez vrzeli in olajša hlajenje diod. Več modulov ali matrik je nato razporejenih v večje sklope, da tvorijo različne velikosti sistemov za UV utrjevanje (sliki 4 in 5). Dodatne komponente, potrebne za izgradnjo sistema za UV-LED utrjevanje, vključujejo hladilno telo, oddajno okno, elektronske gonilnike, napajalnike z enosmernim tokom, sistem za tekočinsko hlajenje ali hladilnik in vmesnik človek-stroj (HMI).
SLIKA 4 »Sistem LeoLED za splet.
SLIKA 5 »Sistem LeoLED za visokohitrostne večsijalne inštalacije.
Ker UV-LED sistemi za strjevanje ne sevajo infrardečih valovnih dolžin, sami po sebi prenašajo manj toplotne energije na površino za strjevanje kot živosrebrne sijalke, to ne pomeni, da bi morali UV-LED diode obravnavati kot tehnologijo hladnega strjevanja. UV-LED sistemi za strjevanje lahko oddajajo zelo visoko vršno obsevanje, ultravijolične valovne dolžine pa so oblika energije. Karkoli oddanega sevanja kemija ne absorbira, bo segrelo spodnji del ali podlago ter okoliške komponente stroja.
UV LED diode so tudi električne komponente z neučinkovitostjo, ki jo povzročata zasnova in izdelava surovih polprevodnikov ter proizvodne metode in komponente, ki se uporabljajo za pakiranje LED diod v večjo strjevalno enoto. Medtem ko je treba temperaturo živosrebrne kremenčeve cevi med delovanjem vzdrževati med 600 in 800 °C, mora temperatura pn spoja LED diode ostati pod 120 °C. Le 35–50 % električne energije, ki napaja matriko UV-LED diod, se pretvori v ultravijolično svetlobo (zelo odvisno od valovne dolžine). Preostanek se pretvori v toploto, ki jo je treba odstraniti, da se ohrani želena temperatura spoja in zagotovi določena obsevanost sistema, gostota energije in enakomernost ter dolga življenjska doba. LED diode so po naravi dolgo obstojne trdne naprave, zato je integracija LED diod v večje sklope s pravilno zasnovanimi in vzdrževanimi hladilnimi sistemi ključnega pomena za doseganje specifikacij dolge življenjske dobe. Vsi sistemi za UV strjevanje niso enaki, nepravilno zasnovani in hlajeni sistemi za UV strjevanje pa imajo večjo verjetnost pregrevanja in katastrofalnega odpovedi.
Hibridne obločne/LED sijalke
Na vsakem trgu, kjer se uvaja povsem nova tehnologija kot nadomestilo za obstoječo, se lahko pojavi zaskrbljenost glede sprejemanja in skepticizem glede delovanja. Potencialni uporabniki pogosto odlašajo z sprejemanjem, dokler se ne oblikuje dobro uveljavljena baza namestitvenih sistemov, dokler se ne objavijo študije primerov, dokler se ne začnejo množično širiti pozitivna pričevanja in/ali dokler ne pridobijo izkušenj iz prve roke ali referenc posameznikov in podjetij, ki jih poznajo in jim zaupajo. Pogosto so potrebni trdni dokazi, preden se celoten trg popolnoma odpove staremu in v celoti preide na novo. Ne pomaga, da so zgodbe o uspehu običajno strogo varovane skrivnosti, saj zgodnji uporabniki ne želijo, da bi konkurenti dosegli primerljive koristi. Posledično se lahko tako resnične kot pretirane zgodbe o razočaranju včasih razširijo po trgu, prikrivajo resnične prednosti nove tehnologije in dodatno odlašajo z sprejemanjem.
Skozi zgodovino in kot protiutež nejevoljnim sprejetjem so bile hibridne zasnove pogosto sprejete kot prehodni most med obstoječo in novo tehnologijo. Hibridi uporabnikom omogočajo, da pridobijo samozavest in sami določijo, kako in kdaj naj uporabljajo nove izdelke ali metode, ne da bi pri tem žrtvovali trenutne zmogljivosti. V primeru UV-suševanja hibridni sistem uporabnikom omogoča hitro in enostavno preklapljanje med živosrebrnimi sijalkami in LED-tehnologijo. Pri linijah z več postajami za sušenje hibridi omogočajo stiskalnicam delovanje 100 % LED, 100 % živosrebrnih sijalk ali katere koli kombinacije obeh tehnologij, ki je potrebna za določeno delo.
GEW ponuja hibridne sisteme z obločno/LED diodo za pretvornike na spletu. Rešitev je bila razvita za največji trg podjetja GEW, ozko-spletno etiketiranje, vendar se hibridna zasnova uporablja tudi v drugih spletnih in ne-spletnih aplikacijah (slika 6). Obločna/LED dioda vključuje skupno ohišje glave svetilke, ki lahko sprejme bodisi kaseto z živosrebrno paro bodisi LED kaseto. Obe kaseti delujeta na univerzalni sistem napajanja in krmiljenja. Inteligenca znotraj sistema omogoča razlikovanje med vrstami kaset in samodejno zagotavlja ustrezno napajanje, hlajenje in uporabniški vmesnik. Odstranitev ali namestitev katere koli od kaset z živosrebrno paro ali LED kaset podjetja GEW se običajno izvede v nekaj sekundah z enim samim imbus ključem.
SLIKA 6 »Arc/LED sistem za splet.
Excimer svetilke
Eksimerne sijalke so vrsta plinsko razelektritvenih sijalk, ki oddajajo kvazi-monokromatsko ultravijolično energijo. Čeprav so eksimerne sijalke na voljo v številnih valovnih dolžinah, so običajni ultravijolični izhodi osredotočeni na 172, 222, 308 in 351 nm. Eksimerne sijalke s 172 nm spadajo v vakuumski UV-pas (100 do 200 nm), medtem ko je 222 nm izključno UVC (200 do 280 nm). Eksimerne sijalke s 308 nm oddajajo UVB (280 do 315 nm), 351 nm pa izključno UVA (315 do 400 nm).
172 nm vakuumske UV valovne dolžine so krajše in vsebujejo več energije kot UVC; vendar težko prodrejo zelo globoko v snovi. Pravzaprav se 172 nm valovne dolžine popolnoma absorbirajo v zgornjih 10 do 200 nm UV-formuliranih kemijskih snovi. Posledično bodo 172 nm eksimerne sijalke zamrežile le najbolj zunanjo površino UV formulacij in jih je treba integrirati v kombinaciji z drugimi napravami za strjevanje. Ker vakuumske UV valovne dolžine absorbira tudi zrak, morajo 172 nm eksimerne sijalke delovati v dušikovo inertni atmosferi.
Večina eksimernih svetilk je sestavljena iz kremenčeve cevi, ki služi kot dielektrična pregrada. Cev je napolnjena z žlahtnimi plini, ki lahko tvorijo eksimerne ali ekscipleksne molekule (slika 7). Različni plini proizvajajo različne molekule, različne vzbujene molekule pa določajo, katere valovne dolžine oddaja svetilka. Visokonapetostna elektroda poteka vzdolž notranje dolžine kremenčeve cevi, ozemljitvene elektrode pa vzdolž zunanje dolžine. V svetilko se dovajajo napetosti z visokimi frekvencami. To povzroči, da elektroni tečejo znotraj notranje elektrode in se praznijo čez plinsko mešanico proti zunanjim ozemljitvenim elektrodam. Ta znanstveni pojav je znan kot dielektrično pregradno praznjenje (DBD). Ko elektroni potujejo skozi plin, interagirajo z atomi in ustvarjajo energizirane ali ionizirane delce, ki proizvajajo eksimerne ali ekscipleksne molekule. Eksimerne in eksipleksne molekule imajo neverjetno kratko življenjsko dobo in ko se razgradijo iz vzbujenega stanja v osnovno stanje, se oddajajo fotoni kvazi-monokromatske porazdelitve.
SLIKA 7 »Eksimerska svetilka
Za razliko od živosrebrnih sijalk se površina kremenčeve cevi eksimerne sijalke ne segreje. Posledično večina eksimernih sijalk deluje z malo ali nič hlajenja. V drugih primerih je potrebna nizka raven hlajenja, ki jo običajno zagotavlja dušikov plin. Zaradi toplotne stabilnosti sijalke se eksimerne sijalke takoj vklopijo/izklopijo in ne potrebujejo ciklov ogrevanja ali ohlajanja.
Ko se eksimerne sijalke, ki sevajo pri 172 nm, integrirajo v kombinacijo s kvazi-monokromatskimi UVA-LED sistemi za strjevanje in širokopasovnimi živosrebrnimi sijalkami, se ustvarijo mat površinski učinki. UVA LED sijalke se najprej uporabijo za geliranje kemije. Kvazi-monokromatske eksimerne sijalke se nato uporabijo za polimerizacijo površine, nazadnje pa širokopasovne živosrebrne sijalke zamrežijo preostalo kemijo. Edinstveni spektralni izhodi treh tehnologij, uporabljenih v ločenih fazah, zagotavljajo koristne optične in funkcionalne učinke strjevanja površine, ki jih ni mogoče doseči z nobenim od UV virov samim po sebi.
Eksimerne valovne dolžine 172 in 222 nm so učinkovite tudi pri uničevanju nevarnih organskih snovi in škodljivih bakterij, zaradi česar so eksimerne sijalke praktične za čiščenje površin, dezinfekcijo in obdelavo površinske energije.
Življenjska doba žarnice
Kar zadeva življenjsko dobo sijalke ali žarnice, obločne sijalke GEW običajno dosežejo do 2000 ur. Življenjska doba sijalke ni absolutna, saj se UV-izhod sčasoma postopoma zmanjšuje in je odvisen od različnih dejavnikov. Zasnova in kakovost sijalke ter delovni pogoji UV-sistema in reaktivnost snovi, ki se uporablja v formulaciji. Pravilno zasnovani UV-sistemi zagotavljajo pravilno moč in hlajenje, ki ju zahteva specifična zasnova sijalke (žarnice).
Sijalke (žarnice), ki jih dobavlja GEW, vedno zagotavljajo najdaljšo življenjsko dobo, če se uporabljajo v sistemih za utrjevanje GEW. Sekundarni viri napajanja so običajno z obratnim inženiringom sijalke izdelali iz vzorca, kopije pa morda nimajo enakega končnega priključka, premera kremena, vsebnosti živega srebra ali mešanice plinov, kar lahko vpliva na UV-izhod in oddajanje toplote. Ko oddajanje toplote ni uravnoteženo s hlajenjem sistema, se zmanjša tako oddajna moč kot življenjska doba sijalke. Sijalke, ki delujejo hladneje, oddajajo manj UV-žarkov. Sijalke, ki delujejo bolj vroče, ne zdržijo tako dolgo in se pri visokih površinskih temperaturah ukrivijo.
Življenjska doba obločnih žarnic z elektrodo je omejena z delovno temperaturo žarnice, številom delovnih ur in številom vklopov ali prižigov. Vsakič, ko žarnico med zagonom prižge visokonapetostni oblok, se del volframove elektrode obrabi. Sčasoma se žarnica ne bo več prižgala. Obločne žarnice z elektrodo imajo mehanizme zaklopa, ki ob vklopu blokirajo UV-žarčenje kot alternativo večkratnemu vklapljanju in izklapljanju žarnice. Bolj reaktivna črnila, premazi in lepila lahko podaljšajo življenjsko dobo žarnice, medtem ko manj reaktivne formulacije lahko zahtevajo pogostejše menjave žarnic.
UV-LED sistemi so sami po sebi daljši od običajnih sijalk, vendar tudi življenjska doba UV-LED ni absolutna. Tako kot običajne sijalke imajo tudi UV-LED omejeno obremenitev in morajo na splošno delovati pri temperaturah spoja pod 120 °C. Prekomerno krmiljenje in premalo hlajenje LED diod bo ogrozilo življenjsko dobo, kar bo povzročilo hitrejšo degradacijo ali katastrofalno okvaro. Vsi dobavitelji UV-LED sistemov trenutno ne ponujajo modelov, ki bi dosegli najvišjo uveljavljeno življenjsko dobo, ki presega 20.000 ur. Bolje zasnovani in vzdrževani sistemi bodo zdržali več kot 20.000 ur, slabši sistemi pa bodo odpovedali v veliko krajših obdobjih. Dobra novica je, da se zasnove LED sistemov z vsako iteracijo zasnove nenehno izboljšujejo in trajajo dlje.
Ozon
Ko krajše valovne dolžine UVC zadenejo molekule kisika (O2), povzročijo, da se molekule kisika (O2) razdelijo na dva atoma kisika (O). Prosti atomi kisika (O) nato trčijo z drugimi molekulami kisika (O2) in tvorijo ozon (O3). Ker je trikisik (O3) pri tleh manj stabilen kot dikisik (O2), se ozon med gibanjem skozi atmosferski zrak zlahka vrne v molekulo kisika (O2) in atom kisika (O). Prosti atomi kisika (O) se nato v izpušnem sistemu ponovno združijo in tvorijo molekule kisika (O2).
Pri industrijskih aplikacijah UV-strjevanja nastaja ozon (O3), ko atmosferski kisik interagira z ultravijoličnimi valovnimi dolžinami pod 240 nm. Širokopasovni viri strjevanja z živosrebrnimi parami oddajajo UVC med 200 in 280 nm, ki prekriva del območja, kjer nastaja ozon, eksimerne sijalke pa oddajajo vakuumsko UV pri 172 nm ali UVC pri 222 nm. Ozon, ki ga ustvarjajo živosrebrne in eksimerne sijalke, je nestabilen in ne predstavlja pomembnega okoljskega problema, vendar ga je treba odstraniti iz neposredne okolice delavcev, saj draži dihala in je v visokih koncentracijah strupen. Ker komercialni UV-LED sistemi za strjevanje oddajajo UVA žarke med 365 in 405 nm, se ozon ne ustvarja.
Ozon ima vonj, podoben vonju kovine, goreče žice, klora in električne iskre. Človeški voh lahko zazna ozon v koncentracijah od 0,01 do 0,03 delcev na milijon (ppm). Čeprav se te koncentracije razlikujejo glede na osebo in raven aktivnosti, lahko koncentracije, večje od 0,4 ppm, povzročijo neželene učinke na dihala in glavobole. Na linijah za sušenje z UV-žarki je treba namestiti ustrezno prezračevanje, da se omeji izpostavljenost delavcev ozonu.
Sistemi za UV-sušenje so običajno zasnovani tako, da zadržujejo izpušni zrak, ko zapušča glave svetilk, tako da ga je mogoče odpeljati stran od upravljavcev in zunaj stavbe, kjer se naravno razgradi v prisotnosti kisika in sončne svetlobe. Druga možnost so svetilke brez ozona, ki vsebujejo kremenčev dodatek, ki blokira valovne dolžine, ki ustvarjajo ozon, in objekti, ki se želijo izogniti kanalom ali rezanju lukenj v strehi, pogosto uporabljajo filtre na izhodu izpušnih ventilatorjev.
Čas objave: 19. junij 2024
