Hlapi živega srebra, svetleče diode (LED) in ekscimer so različne tehnologije žarnic, ki strjujejo UV žarke. Medtem ko se vsi trije uporabljajo v različnih fotopolimerizacijskih postopkih 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 virov za UV-strjevanje in integraciji.
Živosrebrne žarnice
Tako elektrodne obločne sijalke kot mikrovalovne žarnice brez elektrod spadajo v kategorijo živosrebrnih hlapov. Žarnice z živosrebrno paro so vrsta srednjetlačnih žarnic na električni princip, v katerih se majhna količina elementarnega živega srebra in inertnega plina upari v plazmo znotraj zaprte kvarčne cevi. Plazma je ioniziran plin z neverjetno visoko temperaturo, ki lahko prevaja elektriko. Proizvaja se z uporabo električne napetosti med dvema elektrodama znotraj obločne svetilke ali z mikrovalovno segrevanjem svetilke brez elektrod znotraj ohišja ali votline, ki je po konceptu podobna gospodinjski mikrovalovni pečici. Ko je živosrebrna plazma uparjena, oddaja svetlobo širokega spektra v ultravijoličnem, vidnem in infrardečem sevanju.
V primeru električne obločne svetilke uporabljena napetost napaja zaprto kvarčno cev. Ta energija upari živo srebro v plazmo in sprosti elektrone iz uparjenih atomov. Del elektronov (-) teče proti pozitivni volframovi elektrodi ali anodi (+) žarnice in v električni tokokrog UV-sistema. Atomi z na novo manjkajočimi elektroni postanejo pozitivno energizirani kationi (+), ki tečejo proti negativno nabiti volframovi elektrodi ali katodi svetilke (-). Med premikanjem kationi zadenejo nevtralne atome v mešanici plinov. Udarec prenese elektrone iz nevtralnih atomov v katione. Ko kationi pridobijo elektrone, padejo v stanje nižje energije. Energijska razlika se razelektri kot fotoni, ki sevajo navzven iz kvarčne cevi. Pod pogojem, da je svetilka primerno napajana, pravilno ohlajena in deluje v okviru svoje življenjske dobe, stalna zaloga na novo ustvarjenih kationov (+) gravitira proti negativni elektrodi ali katodi (-), udarja več atomov in proizvaja neprekinjeno emisijo UV svetlobe. Mikrovalovne žarnice delujejo na podoben način, le da mikrovalovi, znani tudi kot radijska frekvenca (RF), nadomeščajo električni tokokrog. Ker mikrovalovne žarnice nimajo volframovih elektrod in so preprosto zaprta kvarčna cev, ki vsebuje živo srebro in inertni plin, jih običajno imenujemo brez elektrod.
UV izhod širokopasovnih ali širokospektralnih živosrebrnih žarnic obsega 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). Svetilke, ki oddajajo UVC pri valovnih dolžinah pod 240 nm, ustvarjajo ozon in zahtevajo izpuh ali filtracijo.
Spektralni izhod žarnice z živosrebrno paro 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. Žarnice z dodanimi kovinami se imenujejo dopirane, aditivne in kovinske halogenidne. Večina UV-formuliranih črnil, premazov, lepil in ekstruzij je zasnovanih tako, da se ujemajo z močjo standardnih žarnic z živim srebrom (Hg) ali železom (Fe). Žarnice, dopirane z železom, premaknejo del UV-sevanja na daljše, skoraj vidne valovne dolžine, kar ima za posledico boljšo penetracijo skozi gostejše, močno pigmentirane formulacije. UV formulacije, ki vsebujejo titanov dioksid, se bolje strdijo z žarnicami, dopiranimi z galijem (GA). To je zato, ker galijeve žarnice premaknejo znaten del UV izhoda proti valovnih dolžinah, daljših od 380 nm. Ker dodatki titanovega dioksida na splošno ne absorbirajo svetlobe nad 380 nm, uporaba galijevih žarnic z belimi formulacijami omogoča, da fotoiniciatorji absorbirajo več UV energije v nasprotju z dodatki.
Spektralni profili dajejo formulatorjem in končnim uporabnikom vizualno predstavitev, kako je sevana moč za določeno zasnovo svetilke porazdeljena po elektromagnetnem spektru. Medtem ko imajo uparjeno živo srebro in aditivne kovine definirane značilnosti sevanja, natančna mešanica elementov in inertnih plinov znotraj kremenčeve cevi skupaj s konstrukcijo svetilke in zasnovo sistema strjevanja vpliva na UV-izhod. Spektralni izhod nevgrajene svetilke, ki jo napaja in meri dobavitelj svetilk na prostem, bo imel drugačen spektralni izhod kot žarnica, nameščena v glavi sijalke s pravilno zasnovanim reflektorjem in hlajenjem. Spektralni profili so na voljo pri dobaviteljih UV sistemov in so uporabni pri razvoju formulacij in izbiri svetilk.
Skupni 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 grafikon ali palični grafikon, ki združuje izhod v pasove 10 nm. Naslednji graf spektralne moči živosrebrne obločne svetilke prikazuje relativno obsevanje glede na valovno dolžino za sisteme GEW (slika 1).
SLIKA 1 »Grafi spektralne moči za živo srebro in železo.
Svetilka je izraz, ki se v Evropi in Aziji uporablja za kvarčno cev, ki oddaja UV žarke, medtem ko Severni in Južni Američani običajno uporabljajo zamenljivo mešanico žarnice in svetilke. Svetilka in glava svetilke se nanašata na celoten sklop, v katerem so kvarčna cev in vse druge mehanske in električne komponente.
Obločne sijalke z elektrodo
Sistemi elektrodnih obločnih žarnic so sestavljeni iz glave svetilke, hladilnega ventilatorja ali hladilnika, napajalnika in vmesnika človek-stroj (HMI). Glava svetilke vključuje svetilko (žarnico), reflektor, kovinsko ohišje ali ohišje, sklop zaklopa in včasih kvarčno okno ali žično zaščito. GEW namesti svoje kvarčne cevi, reflektorje in mehanizme zaklopov znotraj kasetnih sklopov, ki jih je mogoče preprosto odstraniti iz zunanjega ohišja ali ohišja glave svetilke. Odstranjevanje kasete GEW je običajno opravljeno v nekaj sekundah z enim inbusnim ključem. Ker se UV-izhod, skupna velikost in oblika glave žarnice, sistemske lastnosti in potrebe po pomožni opremi razlikujejo glede na uporabo in trg, so sistemi elektrodnih obločnih žarnic na splošno zasnovani za določeno kategorijo aplikacij ali podobne vrste strojev.
Živosrebrne žarnice oddajajo 360° svetlobo iz kvarčne cevi. Sistemi obločnih svetilk uporabljajo reflektorje, nameščene na straneh in zadnji strani svetilke, da zajamejo in usmerijo več svetlobe na določeno razdaljo pred glavo svetilke. Ta razdalja je znana kot žarišče in tam je obsevanje največje. Obločne sijalke običajno oddajajo v območju od 5 do 12 W/cm2 v žarišču. Ker približno 70 % UV-sevanja iz glave žarnice prihaja iz reflektorja, je pomembno, da reflektorji ostanejo čisti in jih redno zamenjate. Nečiščenje ali zamenjava reflektorjev pogosto prispeva k nezadostnemu utrjevanju.
GEW že več kot 30 let izboljšuje učinkovitost svojih sistemov za strjevanje, prilagaja funkcije in rezultate, da ustreza potrebam posebnih aplikacij in trgov ter razvija velik portfelj dodatkov za integracijo. Kot rezultat, današnja komercialna ponudba GEW vključuje kompaktno zasnovo ohišja, reflektorje, optimizirane za večjo UV-odbojnost in zmanjšano infrardečo svetlobo, tihe vgrajene mehanizme zaklopov, mrežne robove in reže, školjkasto podajanje mreže, inercijo dušika, glave pod pozitivnim pritiskom, zaslon na dotik upravljalniški vmesnik, polprevodniški napajalniki, večja učinkovitost delovanja, nadzor UV izhoda in nadzor sistema na daljavo.
Ko delujejo srednjetlačne elektrodne žarnice, je temperatura površine kremena med 600 °C in 800 °C, notranja temperatura plazme pa je nekaj tisoč stopinj Celzija. Prisilni zrak je primarno sredstvo za vzdrževanje pravilne delovne temperature svetilke in odstranjevanje dela sevane infrardeče energije. GEW dovaja ta zrak negativno; to pomeni, da se zrak potegne skozi ohišje, vzdolž reflektorja in svetilke ter izpuhti iz sklopa in stran od stroja ali površine za utrjevanje. Nekateri sistemi GEW, kot je E4C, uporabljajo tekočinsko hlajenje, ki omogoča nekoliko večjo UV moč in zmanjša skupno velikost glave žarnice.
Obločne sijalke z elektrodami imajo cikle ogrevanja in ohlajanja. Svetilke so udarjene z minimalnim hlajenjem. To omogoča, da se živosrebrna plazma dvigne na želeno delovno temperaturo, proizvede proste elektrone in katione ter omogoči tok. Ko je glava svetilke izklopljena, hlajenje teče še nekaj minut, da enakomerno ohladi kvarčno cev. Pretopla svetilka ne bo ponovno prižgala in se mora še naprej ohlajati. Zaradi dolžine cikla zagona in ohlajanja ter degradacije elektrod med vsakim udarcem napetosti so pnevmatski mehanizmi zapiral vedno vgrajeni v sklope elektrodnih obločnic GEW. Slika 2 prikazuje zračno hlajene (E2C) in tekočinsko hlajene (E4C) elektrodne obločne sijalke.
SLIKA 2 »Tekočinsko hlajene (E4C) in zračno hlajene (E2C) elektrodne obločne svetilke.
UV LED svetilke
Polprevodniki so trdni, kristalni materiali, ki so nekoliko prevodni. Elektrika teče skozi polprevodnik bolje kot izolator, vendar ne tako dobro kot kovinski prevodnik. Naravni, a precej neučinkoviti polprevodniki vključujejo elemente silicij, germanij in selen. Sintetično izdelani polprevodniki, zasnovani za izhod in učinkovitost, so sestavljeni materiali z nečistočami, ki so natančno impregnirane znotraj kristalne strukture. V primeru UV LED je aluminijev galijev nitrid (AlGaN) pogosto uporabljen material.
Polprevodniki so bistveni za sodobno elektroniko in so zasnovani tako, da tvorijo tranzistorje, diode, svetleče diode in mikroprocesorje. Polprevodniške naprave so integrirane v električna vezja in nameščene znotraj izdelkov, kot so mobilni telefoni, prenosni računalniki, tablice, naprave, letala, avtomobili, daljinski upravljalniki in celo otroške igrače. Te majhne, a zmogljive komponente omogočajo delovanje vsakodnevnih izdelkov, obenem pa omogočajo, da so izdelki kompaktni, tanjši, lahki in cenovno dostopnejši.
V posebnem primeru LED diod natančno oblikovani in izdelani polprevodniški materiali oddajajo razmeroma ozke pasove svetlobe valovnih dolžin, ko so priključeni na vir enosmernega toka. Svetloba se ustvari samo, ko tok teče od pozitivne anode (+) do negativne katode (-) vsake LED. Ker je izhod LED hitro in enostavno nadzorovan in je navidezno monokromatičen, so LED diode idealne za uporabo kot: indikatorske luči; infrardeči komunikacijski signali; osvetlitev ozadja za televizorje, prenosnike, tablice in pametne telefone; elektronski znaki, panoji in jumbotroni; in UV utrjevanje.
LED je pozitivno-negativni spoj (pn spoj). To pomeni, da ima en del LED pozitiven naboj in se imenuje anoda (+), drugi del pa ima negativen naboj in se imenuje katoda (-). Medtem ko sta obe strani razmeroma prevodni, meja stičišča, kjer se srečata obe strani, znana kot območje izčrpanosti, ni prevodna. Ko je pozitivni (+) priključek vira enosmernega toka (DC) priključen na anodo (+) LED, negativni (-) priključek vira pa na katodo (-), negativno nabiti elektroni v katodi in pozitivno nabite proste elektrone v anodi odbija vir energije in jih potiska proti območju izčrpanosti. To je prednaklon in ima učinek premagovanja neprevodne meje. Posledica tega je, da prosti elektroni v območju n-tipa prečkajo in zapolnijo prazna mesta v območju p-tipa. Ko elektroni tečejo čez mejo, preidejo v stanje nižje energije. Ustrezni padec energije se sprosti iz polprevodnika kot fotoni svetlobe.
Materiali in dodatki, ki tvorijo kristalno strukturo LED, določajo spektralni izhod. Danes imajo komercialno dostopni viri LED za strjevanje ultravijolične žarke s središčem pri 365, 385, 395 in 405 nm, tipično toleranco ±5 nm in Gaussovo spektralno porazdelitev. Večja kot je najvišja spektralna obsevanost (W/cm2/nm), višji je vrh zvonaste krivulje. Medtem ko razvoj UVC poteka med 275 in 285 nm, proizvodnja, življenjska doba, zanesljivost in stroški še niso komercialno upravičeni za sisteme in aplikacije za strjevanje.
Ker je izhod UV-LED trenutno omejen na daljše valovne dolžine UVA, sistem za utrjevanje UV-LED ne oddaja širokopasovnega spektralnega izhoda, značilnega za srednjetlačne žarnice z živosrebrovo paro. To pomeni, da UV-LED sistemi za utrjevanje ne oddajajo UVC, UVB, najbolj vidne svetlobe in infrardečih valovnih dolžin, ki ustvarjajo toploto. Medtem ko to omogoča uporabo UV-LED sistemov za utrjevanje v aplikacijah, ki so bolj občutljive na toploto, je treba obstoječa črnila, premaze in lepila, oblikovane za srednjetlačne živosrebrne žarnice, preoblikovati za UV-LED sisteme za utrjevanje. Na srečo dobavitelji kemije vedno bolj oblikujejo ponudbe kot dvojno zdravljenje. To pomeni, da se bo formulacija z dvojnim strjevanjem, namenjena strjevanju z UV-LED žarnico, strjevala tudi z živosrebrno žarnico (slika 3).
SLIKA 3 »Diagram spektralne moči za LED.
UV-LED sistemi za strjevanje GEW oddajajo do 30 W/cm2 na oddajnem oknu. V nasprotju z elektrodnimi obločnimi žarnicami UV-LED sistemi za utrjevanje ne vključujejo reflektorjev, ki usmerjajo svetlobne žarke v koncentrirano žarišče. Posledično se največje obsevanje UV-LED pojavi blizu oddajnega okna. Oddani UV-LED žarki se medsebojno razhajajo, ko se razdalja med glavo žarnice in površino strjevanja povečuje. To zmanjša koncentracijo svetlobe in obseg sevanja, ki doseže površino strjevanja. Medtem ko je najvišja obsevanost pomembna za zamreženje, vse večja obsevanost ni vedno ugodna in lahko celo zavira večjo gostoto zamreženja. Valovna dolžina (nm), obsevanost (W/cm2) in energijska gostota (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 Lambertov vir. Z drugimi besedami, vsaka UV LED oddaja enoten izhod naprej po celotni polobli 360° x 180°. Številne UV LED, vsaka velikosti kvadratnega milimetra, so razporejene v eno vrstico, matriko vrstic in stolpcev ali kakšno drugo konfiguracijo. Ti podsklopi, znani kot moduli ali nizi, so zasnovani z razmikom med diodami LED, ki zagotavljajo mešanje med režami in olajšajo hlajenje diod. Več modulov ali nizov je nato razporejenih v večje sklope, da tvorijo različne velikosti sistemov za UV strjevanje (sliki 4 in 5). Dodatne komponente, ki so potrebne za izdelavo UV-LED utrjevalnega sistema, vključujejo hladilno telo, oddajno okno, elektronske gonilnike, napajalnike z enosmernim tokom, sistem za hlajenje s tekočino ali hladilnik in vmesnik človek-stroj (HMI).
SLIKA 4 »LeoLED sistem za splet.
SLIKA 5 »Sistem LeoLED za hitre instalacije z več žarnicami.
Ker UV-LED sistemi za utrjevanje ne sevajo infrardečih valovnih dolžin. Same po sebi prenašajo manj toplotne energije na površino za utrjevanje kot žarnice z živosrebrno paro, vendar to ne pomeni, da je treba UV LED obravnavati kot tehnologijo za strjevanje pri mrazu. UV-LED sistemi za strjevanje lahko oddajajo zelo visoke konične sevanja, ultravijolične valovne dolžine pa so oblika energije. Ne glede na izhod, ki ga kemija ne absorbira, se segreje spodnji del ali substrat ter okoliške komponente stroja.
UV LED so prav tako električne komponente z neučinkovitostjo, ki jo poganja neobdelana zasnova in izdelava polprevodnikov ter proizvodne metode in komponente, ki se uporabljajo za pakiranje LED v večjo utrjevalno enoto. Medtem ko mora biti temperatura živosrebrne kvarčne cevi med delovanjem med 600 in 800 °C, mora temperatura pn spoja LED ostati pod 120 °C. Samo 35-50 % električne energije, ki napaja niz UV-LED, se pretvori v ultravijolično svetlobo (močno odvisno od valovne dolžine). Preostanek se pretvori v toplotno toploto, ki jo je treba odstraniti, da ohranimo želeno temperaturo spoja in zagotovimo določeno obsevanost sistema, energijsko gostoto in enakomernost ter dolgo življenjsko dobo. LED diode so same po sebi dolgotrajne polprevodniške naprave in integracija LED diod v večje sklope s pravilno zasnovanimi in vzdrževanimi hladilnimi sistemi je ključnega pomena za doseganje specifikacij za dolgo življenjsko dobo. Vsi sistemi za utrjevanje z UV žarki niso enaki in neustrezno zasnovani in hlajeni sistemi za strjevanje z UV-LED imajo večjo verjetnost pregrevanja in katastrofalne okvare.
Hibridne sijalke Arc/LED
Na katerem koli trgu, kjer se uvaja povsem nova tehnologija kot nadomestilo za obstoječo tehnologijo, lahko obstaja strah glede sprejemanja in tudi skepticizem glede delovanja. Potencialni uporabniki pogosto odlašajo s sprejetjem, dokler se ne oblikuje dobro uveljavljena namestitvena baza, ne objavijo študije primerov, ne začnejo množično krožiti pozitivna pričevanja in/ali ne pridobijo izkušenj ali referenc iz prve roke od 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. Nič ne pomaga, da so zgodbe o uspehu ponavadi strogo varovane skrivnosti, saj začetniki ne želijo, da bi konkurenti izkoristili primerljive koristi. Posledično lahko tako resnične kot pretirane zgodbe o razočaranju včasih odmevajo po vsem trgu, prikrivajo resnične prednosti nove tehnologije in še dodatno odlašajo z uvajanjem.
Skozi zgodovino in kot nasprotje nenaklonjenemu sprejemanju so bili hibridni modeli pogosto sprejeti kot prehodni most med uveljavljeno in novo tehnologijo. Hibridi omogočajo uporabnikom, da pridobijo zaupanje in sami določijo, kako in kdaj naj uporabijo nove izdelke ali metode, ne da bi pri tem žrtvovali trenutne zmogljivosti. V primeru UV utrjevanja hibridni sistem uporabnikom omogoča hitro in enostavno zamenjavo med žarnicami z živosrebrno paro in LED tehnologijo. Pri linijah z več postajami za sušenje hibridi omogočajo stiskalnicam delovanje 100 % LED, 100 % živosrebrove pare ali katere koli mešanice obeh tehnologij, ki je potrebna za dano delo.
GEW ponuja hibridne sisteme arc/LED za spletne pretvornike. Rešitev je bila razvita za največje tržišče GEW, ozko spletno založbo, vendar se hibridna zasnova uporablja tudi v drugih spletnih in nespletnih aplikacijah (slika 6). Oblok/LED vključuje skupno ohišje glave svetilke, ki lahko sprejme bodisi živosrebrno paro ali LED kaseto. Obe kaseti poganjata univerzalni sistem napajanja in krmiljenja. Inteligenca znotraj sistema omogoča razlikovanje med vrstami kaset in samodejno zagotavlja ustrezno napajanje, hlajenje in upravljavski vmesnik. Odstranitev ali namestitev kaset z živosrebrnimi hlapi ali LED kaset GEW se običajno izvede v nekaj sekundah z enim inbusnim ključem.
SLIKA 6 »Arc/LED sistem za splet.
Excimer žarnice
Excimer sijalke so vrsta plinskih sijalk, ki oddajajo kvazi-monokromatsko ultravijolično energijo. Medtem ko so žarnice excimer na voljo v številnih valovnih dolžinah, so običajni ultravijolični izhodi osredotočeni na 172, 222, 308 in 351 nm. 172-nm excimer žarnice spadajo v vakuumski UV pas (100 do 200 nm), medtem ko je 222 nm izključno UVC (200 do 280 nm). 308-nm excimer žarnice oddajajo UVB (280 do 315 nm), 351 nm pa je trdno UVA (315 do 400 nm).
172-nm vakuumske UV valovne dolžine so krajše in vsebujejo več energije kot UVC; vendar se trudijo prodreti zelo globoko v snovi. Pravzaprav se valovne dolžine 172 nm popolnoma absorbirajo v zgornjih 10 do 200 nm UV-formulirane kemije. Posledično bodo 172-nm žarnice excimer zamrežile samo 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 excimer žarnice delovati v atmosferi, ki vsebuje dušik.
Večina excimer žarnic je sestavljena iz kvarčne cevi, ki služi kot dielektrična pregrada. Cev je napolnjena z redkimi plini, ki lahko tvorijo molekule excimer ali exciplex (slika 7). Različni plini proizvajajo različne molekule in različne vzbujene molekule določajo, katere valovne dolžine oddaja žarnica. Visokonapetostna elektroda poteka vzdolž notranje dolžine kvarčne cevi, ozemljitvene elektrode pa potekajo po zunanji dolžini. V svetilko se vnašajo napetosti pri visokih frekvencah. To povzroči, da elektroni tečejo znotraj notranje elektrode in se razelektrijo čez plinsko mešanico proti zunanjim ozemljitvenim elektrodam. Ta znanstveni pojav je znan kot razelektritev z dielektrično pregrado (DBD). Ko elektroni potujejo skozi plin, medsebojno delujejo z atomi in ustvarjajo energizirane ali ionizirane vrste, ki proizvajajo ekscimerne ali eksipleksne molekule. Molekule excimer in exciplex imajo neverjetno kratko življenjsko dobo in ko se razgradijo iz vzbujenega stanja v osnovno stanje, se oddajajo fotoni kvazimonokromatske porazdelitve.
SLIKA 7 »Excimer žarnica
Za razliko od živosrebrnih žarnic se površina kremenčeve cevi excimer žarnice ne segreje. Posledično večina žarnic excimer deluje z malo ali nič hlajenja. V drugih primerih je potrebna nizka stopnja hlajenja, ki jo običajno zagotavlja plin dušik. Zaradi toplotne stabilnosti žarnice se žarnice excimer takoj vklopijo/izklopijo in ne zahtevajo ciklov ogrevanja ali ohlajanja.
Ko so ekscimerske žarnice, ki sevajo pri 172 nm, integrirane v kombinaciji s kvazi-monokromatskimi UVA-LED-urejevalnimi sistemi in širokopasovnimi živosrebrovimi žarnicami, nastanejo učinki matiranja površine. Za geliranje kemije se najprej uporabljajo UVA LED žarnice. Kvazi-monokromatske žarnice excimer se nato uporabijo za polimerizacijo površine in nazadnje širokopasovne živosrebrne žarnice zamrežijo preostalo kemijo. Edinstveni spektralni izhodi treh tehnologij, uporabljenih v ločenih stopnjah, zagotavljajo koristne optične in funkcionalne učinke utrjevanja površine, ki jih ni mogoče doseči z nobenim UV virom samim.
Excimer valovne dolžine 172 in 222 nm so prav tako učinkovite pri uničevanju nevarnih organskih snovi in škodljivih bakterij, zaradi česar so excimer sijalke praktične za površinsko čiščenje, dezinfekcijo in površinsko energijsko obdelavo.
Življenjska doba svetilke
Kar zadeva življenjsko dobo sijalke ali žarnice, obločne sijalke GEW običajno znašajo do 2000 ur. Življenjska doba žarnice ni absolutna, saj se moč UV sčasoma postopoma zmanjšuje in nanjo vplivajo različni dejavniki. Zasnova in kakovost svetilke ter pogoji delovanja UV-sistema in reaktivnost formulacije so pomembni. Pravilno oblikovani UV-sistemi zagotavljajo pravilno moč in hlajenje, ki ju zahteva določena zasnova sijalke (žarnice).
Svetilke (žarnice), ki jih dobavlja GEW, vedno zagotavljajo najdaljšo življenjsko dobo, če se uporabljajo v sistemih za strjevanje GEW. Sekundarni viri napajanja so na splošno izdelali žarnico z obratnim inženiringom iz vzorca in kopije morda ne vsebujejo enakega končnega priključka, premera kremena, vsebnosti živega srebra ali mešanice plinov, kar lahko vpliva na UV-izhod in ustvarjanje toplote. Če proizvodnja toplote ni uravnotežena s hlajenjem sistema, trpita tako moč kot življenjska doba žarnice. Svetilke, ki delujejo hladnejše, oddajajo manj UV-žarkov. Svetilke, ki delujejo bolj vroče, ne zdržijo tako dolgo in se deformirajo pri visokih površinskih temperaturah.
Življenjska doba elektrodnih obločnih žarnic je omejena z delovno temperaturo žarnice, številom ur delovanja in številom zagonov ali vklopov. Vsakič, ko svetilko med zagonom udari visokonapetostni oblok, se delček volframove elektrode obrabi. Sčasoma se svetilka ne bo ponovno prižgala. Obločne sijalke z elektrodo vključujejo mehanizme zaklopa, ki, ko so vklopljeni, blokirajo UV svetlobo kot alternativo ponavljajočim se spremembam moči žarnice. Bolj reaktivna črnila, premazi in lepila lahko povzročijo daljšo življenjsko dobo žarnice; manj reaktivne formulacije pa lahko zahtevajo pogostejše menjave luči.
Sistemi UV-LED so že sami po sebi daljši kot običajne sijalke, vendar tudi življenjska doba UV-LED ni absolutna. Tako kot pri običajnih žarnicah imajo UV LED omejitve glede moči, ki jo je mogoče poganjati, in morajo na splošno delovati pri temperaturah spoja pod 120 °C. Svetleče diode s prekomerno močjo in premajhno hlajenje bodo ogrozile življenjsko dobo, kar bo povzročilo hitrejšo degradacijo ali katastrofalno okvaro. Vsi dobavitelji sistemov UV-LED trenutno ne ponujajo modelov, ki izpolnjujejo najvišje uveljavljene življenjske dobe, ki presegajo 20.000 ur. Bolje zasnovani in vzdrževani sistemi bodo zdržali več kot 20.000 ur, slabši sistemi pa bodo odpovedali v veliko krajših oknih. Dobra novica je, da se zasnove LED sistemov še naprej izboljšujejo in trajajo dlje z vsako ponovitvijo zasnove.
Ozon
Ko krajše valovne dolžine UVC vplivajo na 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 zlahka spremeni v molekulo kisika (O2) in atom kisika (O), ko lebdi skozi atmosferski zrak. Prosti atomi kisika (O) se nato rekombinirajo med seboj znotraj izpušnega sistema in proizvedejo molekule kisika (O2).
Pri industrijskih uporabah UV-strjevanja se ozon (O3) proizvaja, ko atmosferski kisik medsebojno vpliva na ultravijolične valovne dolžine pod 240 nm. Širokopasovni viri z živosrebrovo paro oddajajo UVC med 200 in 280 nm, ki prekriva del območja generiranja ozona, excimer žarnice pa oddajajo vakuumsko UV pri 172 nm ali UVC pri 222 nm. Ozon, ki ga ustvarjajo živosrebrne pare in eksimerne žarnice za strjevanje, je nestabilen in ne predstavlja pomembne okoljske skrbi, vendar ga je treba odstraniti iz neposredne okolice delavcev, saj draži dihala in je strupen v visokih ravneh. Ker komercialni UV-LED sistemi za strjevanje oddajajo UVA med 365 in 405 nm, ozon ne nastaja.
Ozon ima vonj, podoben vonju kovine, goreče žice, klora in električne iskre. Človeški vohalni čuti lahko zaznajo ozon že pri 0,01 do 0,03 delcev na milijon (ppm). Čeprav se razlikuje glede na osebo in stopnjo aktivnosti, lahko koncentracije, večje od 0,4 ppm, povzročijo škodljive učinke na dihala in glavobole. Na linijah za UV-sušenje je treba namestiti ustrezno prezračevanje, da omejite izpostavljenost delavcev ozonu.
Sistemi za strjevanje z UV-žarki so na splošno zasnovani tako, da zadržijo izpušni zrak, ko zapusti glave svetilk, tako da ga je mogoče odvesti stran od operaterjev in zunaj zgradbe, kjer naravno razpade v prisotnosti kisika in sončne svetlobe. Druga možnost je, da svetilke brez ozona vsebujejo kremenčev dodatek, ki blokira valovne dolžine, ki ustvarjajo ozon, in objekti, ki se želijo izogniti kanalom ali luknjam v strehi, pogosto uporabljajo filtre na izhodu izpušnih ventilatorjev.
Čas objave: 19. junij 2024
