Пари ртуті, світловипромінювальні діоди (LED) і ексимерні лампи є різними технологіями УФ-затвердіння. Хоча всі три використовуються в різних процесах фотополімеризації для зшивання чорнила, покриттів, адгезивів і екструзій, механізми генерації випромінюваної УФ-енергії, а також характеристики відповідного спектрального виходу абсолютно різні. Розуміння цих відмінностей має важливе значення для застосування та розробки рецептури, вибору джерела УФ-затвердіння та інтеграції.
Ртутні лампи
Як електродні дугові лампи, так і безелектродні мікрохвильові лампи належать до категорії парів ртуті. Ртутні лампи — це різновид газорозрядних ламп середнього тиску, в яких невелика кількість елементарної ртуті та інертного газу випаровується в плазму в герметичній кварцовій трубці. Плазма - це неймовірно високотемпературний іонізований газ, здатний проводити електрику. Його виробляють шляхом подачі електричної напруги між двома електродами всередині дугової лампи або розігріванням безелектродної лампи в мікрохвильовій камері всередині корпусу або порожнини, схожої за концепцією на побутову мікрохвильову піч. Після випаровування ртутна плазма випромінює світло широкого спектру в ультрафіолетовому, видимому та інфрачервоному діапазонах.
У разі електричної дугової лампи прикладена напруга живить герметичну кварцову трубку. Ця енергія випаровує ртуть у плазму та вивільняє електрони з випарованих атомів. Частина електронів (-) тече до позитивного вольфрамового електрода або анода лампи (+) і в електричне коло УФ-системи. Атоми з нещодавно втраченими електронами перетворюються на катіони з позитивною енергією (+), які течуть до негативно зарядженого вольфрамового електрода або катода лампи (-). Рухаючись, катіони стикаються з нейтральними атомами газової суміші. Удар переносить електрони від нейтральних атомів до катіонів. Коли катіони отримують електрони, вони переходять у стан нижчої енергії. Диференціал енергії розряджається у вигляді фотонів, які випромінюють назовні кварцову трубку. Якщо лампа має відповідне живлення, належне охолодження та експлуатацію протягом терміну служби, постійний запас новостворених катіонів (+) тяжіє до негативного електрода або катода (-), вражаючи більше атомів і виробляючи безперервне випромінювання ультрафіолетового світла. Мікрохвильові лампи працюють подібним чином, за винятком того, що мікрохвилі, також відомі як радіочастоти (РЧ), замінюють електричне коло. Оскільки мікрохвильові лампи не мають вольфрамових електродів і являють собою просто герметичні кварцові трубки, що містять ртуть та інертний газ, їх зазвичай називають безелектродними.
Ультрафіолетове випромінювання широкосмугових або широкосмугових ртутних ламп охоплює ультрафіолетове, видиме та інфрачервоне випромінювання приблизно в рівній пропорції. Ультрафіолетова частина включає суміш довжин хвиль UVC (200-280 нм), UVB (280-315 нм), UVA (315-400 нм) і UVV (400-450 нм). Лампи, які випромінюють ультрафіолетове випромінювання з довжинами хвиль нижче 240 нм, виробляють озон і потребують вихлопу або фільтрації.
Спектральний вихід ртутної лампи можна змінити, додавши невелику кількість легуючих добавок, таких як: залізо (Fe), галій (Ga), свинець (Pb), олово (Sn), вісмут (Bi) або індій (In). ). Додані метали змінюють склад плазми і, отже, енергію, що виділяється, коли катіони набувають електрони. Лампи з додаванням металів називають легованими, адитивними та металогалогенними. Більшість УФ-формулованих чорнил, покриттів, адгезивів і екструзій розроблено відповідно до вихідної потужності стандартних ртутних (Hg) або залізних (Fe) ламп. Лампи, леговані залізом, зміщують частину ультрафіолетового випромінювання до більш довгих, майже видимих довжин хвиль, що призводить до кращого проникнення через густіші, сильно пігментовані склади. УФ-композиції, що містять діоксид титану, як правило, краще твердіють за допомогою ламп, легованих галієм (GA). Це пояснюється тим, що галієві лампи зміщують значну частину УФ-випромінювання в бік довжини хвилі понад 380 нм. Оскільки добавки діоксиду титану зазвичай не поглинають світло понад 380 нм, використання галієвих ламп із білими складами дозволяє фотоініціаторам поглинати більше ультрафіолетової енергії на відміну від добавок.
Спектральні профілі надають розробникам рецептів і кінцевим користувачам візуальне уявлення про те, як випромінювання для конкретної конструкції лампи розподіляється в електромагнітному спектрі. У той час як випарована ртуть і додаткові метали мають певні характеристики випромінювання, точна суміш елементів та інертних газів усередині кварцової трубки разом із конструкцією лампи та системою затвердіння впливають на УФ-випромінювання. Спектральний вихід неінтегрованої лампи, що живиться та вимірюється постачальником лампи на відкритому повітрі, матиме інший спектральний вихід, ніж лампа, встановлена в головці лампи з належним чином розробленим відбивачем та охолодженням. Спектральні профілі легко доступні у постачальників УФ-систем, і вони корисні при розробці рецептури та виборі лампи.
Загальний спектральний профіль відкладає спектральне опромінення на вісь y і довжину хвилі на вісь x. Спектральну опроміненість можна відобразити декількома способами, включаючи абсолютне значення (наприклад, Вт/см2/нм) або довільні, відносні чи нормалізовані (без одиничних) вимірювання. Профілі зазвичай відображають інформацію у вигляді лінійної діаграми або гістограми, яка групує вихідні дані в діапазони 10 нм. Наступний графік спектрального виходу ртутної дугової лампи показує відносне опромінення по відношенню до довжини хвилі для систем GEW (рис. 1).
МАЛЮНОК 1 »Графіки спектрального виходу ртуті та заліза.
Лампа – це термін, який використовується для позначення УФ-випромінюючої кварцової трубки в Європі та Азії, тоді як жителі Північної та Південної Америки, як правило, використовують взаємозамінну суміш лампи та лампи. Лампа та головка лампи стосуються повного вузла, у якому розміщено кварцову трубку та всі інші механічні й електричні компоненти.
Електродні дугові лампи
Системи електродних ламп складаються з головки лампи, охолоджуючого вентилятора або охолоджувача, джерела живлення та інтерфейсу людина-машина (HMI). Головка лампи включає в себе лампу (лампочку), відбивач, металевий кожух або корпус, вузол жалюзі, а іноді кварцове вікно або дротяний кожух. GEW встановлює свої кварцові трубки, рефлектори та механізми затворів усередині касетних вузлів, які можна легко вийняти із зовнішнього корпусу або корпусу лампи. Видалення касети GEW зазвичай виконується за кілька секунд за допомогою одного шестигранного ключа. Оскільки потужність ультрафіолетового випромінювання, загальний розмір і форма головки лампи, характеристики системи та потреби в допоміжному обладнанні відрізняються залежно від застосування та ринку, системи електродних дугових ламп, як правило, розроблені для певної категорії застосувань або подібних типів машин.
Ртутні лампи випромінюють 360° світла з кварцової трубки. У системах дугових ламп використовуються рефлектори, розташовані з боків і ззаду лампи, щоб уловлювати та фокусувати більше світла на певній відстані перед головкою лампи. Ця відстань називається фокусом і є місцем, де освітлення найбільше. Дугові лампи зазвичай випромінюють у фокусі від 5 до 12 Вт/см2. Оскільки приблизно 70% УФ-випромінювання головки лампи походить від рефлектора, важливо підтримувати рефлектори в чистоті та періодично їх замінювати. Відсутність очищення або заміни відбивачів є загальною причиною недостатнього лікування.
Понад 30 років GEW покращує ефективність своїх систем затвердіння, налаштовує функції та продуктивність відповідно до потреб конкретних застосувань і ринків, а також розробляє великий асортимент аксесуарів для інтеграції. Як наслідок, сьогоднішні комерційні пропозиції від GEW включають компактні конструкції корпусів, рефлектори, оптимізовані для більшого відбиття ультрафіолетового випромінювання та зменшення інфрачервоного випромінювання, тихі інтегровані механізми затворів, спідниці та прорізи для полотна, систему подачі полотна в формі раковини, інерцію азоту, головки з позитивним тиском, сенсорний екран інтерфейс оператора, твердотільні джерела живлення, підвищення ефективності роботи, моніторинг ультрафіолетового випромінювання та віддалений моніторинг системи.
Коли працюють електродні лампи середнього тиску, температура поверхні кварцу становить від 600 °C до 800 °C, а внутрішня температура плазми становить кілька тисяч градусів Цельсія. Примусове повітря є основним засобом підтримки правильної робочої температури лампи та видалення частини випромінюваної інфрачервоної енергії. GEW подає це повітря негативно; це означає, що повітря протягується через кожух уздовж рефлектора та лампи та виходить із вузла та подалі від машини чи поверхні для затвердіння. У деяких системах GEW, таких як E4C, використовується рідинне охолодження, яке забезпечує трохи більший вихід УФ-променів і зменшує загальний розмір головки лампи.
Електродно-дугові лампи мають цикли розігріву та охолодження. Лампи запалюються з мінімальним охолодженням. Це дозволяє ртутній плазмі піднятися до бажаної робочої температури, виробити вільні електрони та катіони та забезпечити протікання струму. Коли головка лампи вимкнена, охолодження продовжує працювати протягом кількох хвилин для рівномірного охолодження кварцової трубки. Занадто тепла лампа не загориться повторно і повинна продовжувати охолоджуватися. Тривалість циклу запуску та охолодження, а також погіршення якості електродів під час кожного удару напруги є причиною того, чому механізми пневматичних затворів завжди інтегровані в вузли електродних дугових ламп GEW. На малюнку 2 показані електродні дугові лампи з повітряним (E2C) і рідинним (E4C) охолодженням.
МАЛЮНОК 2 »Дугові електродні лампи з рідинним (E4C) і повітряним (E2C) охолодженням.
УФ світлодіодні лампи
Напівпровідники — це тверді кристалічні матеріали, які певною мірою є провідними. Електрика проходить через напівпровідник краще, ніж ізолятор, але не так добре, як металевий провідник. Природні, але досить неефективні напівпровідники включають елементи кремній, германій і селен. Синтетично виготовлені напівпровідники, призначені для продуктивності та ефективності, є складними матеріалами з домішками, точно просоченими кристалічною структурою. У випадку ультрафіолетових світлодіодів зазвичай використовується нітрид алюмінію галію (AlGaN).
Напівпровідники є фундаментальними для сучасної електроніки та розроблені для створення транзисторів, діодів, світлодіодів і мікропроцесорів. Напівпровідникові пристрої інтегруються в електричні схеми та встановлюються в такі продукти, як мобільні телефони, ноутбуки, планшети, побутові прилади, літаки, автомобілі, пульти дистанційного керування та навіть дитячі іграшки. Ці крихітні, але потужні компоненти роблять повсякденні продукти функціональними, а також дозволяють виробам бути компактнішими, тоншими, легкими та доступнішими.
У окремому випадку світлодіодів, точно розроблені та виготовлені напівпровідникові матеріали випромінюють відносно вузькі смуги довжин хвиль світла при підключенні до джерела постійного струму. Світло генерується лише тоді, коли струм тече від позитивного анода (+) до негативного катода (-) кожного світлодіода. Оскільки світлодіодний вихід швидко та легко контролюється та є квазімонохромним, світлодіоди ідеально підходять для використання як: світлові індикатори; інфрачервоні сигнали зв'язку; підсвічування телевізорів, ноутбуків, планшетів і смартфонів; електронні вивіски, рекламні щити та джамботрони; та УФ-затвердіння.
Світлодіод являє собою позитивно-негативний перехід (pn-перехід). Це означає, що одна частина світлодіода має позитивний заряд і називається анодом (+), а інша частина має негативний заряд і називається катодом (-). Хоча обидві сторони є відносно провідними, межа з’єднання, де вони зустрічаються, відома як зона виснаження, не є провідною. Коли позитивна (+) клема джерела постійного струму (DC) підключена до анода (+) світлодіода, а негативна (-) клема джерела підключена до катода (-), негативно заряджені електрони в катоді та позитивно заряджені електронні вакансії в аноді відштовхуються джерелом струму та штовхаються до зони виснаження. Це зміщення вперед, і воно має ефект подолання непровідної межі. Результатом є те, що вільні електрони в області n-типу перетинають і заповнюють вакансії в області p-типу. Коли електрони перетинають межу, вони переходять у стан нижчої енергії. Відповідне падіння енергії виділяється з напівпровідника у вигляді фотонів світла.
Матеріали та легуючі добавки, які утворюють кристалічну світлодіодну структуру, визначають спектральний вихід. Сьогодні комерційно доступні джерела полімеризації світлодіодів мають ультрафіолетове випромінювання з центром на 365, 385, 395 і 405 нм, типовий допуск ±5 нм і спектральний розподіл Гаусса. Чим більше пікове спектральне опромінення (Вт/см2/нм), тим вищий пік дзвоноподібної кривої. У той час як розробка UVC триває між 275 і 285 нм, продуктивність, термін служби, надійність і вартість ще не є комерційно життєздатними для систем затвердіння та застосувань.
Оскільки потужність УФ-світлодіодів на даний момент обмежена більшою довжиною хвилі УФА, система полімеризації УФ-світлодіодів не випромінює широкосмугового спектрального випромінювання, характерного для ртутних ламп середнього тиску. Це означає, що УФ-світлодіодні системи затвердіння не випромінюють UVC, UVB, більшість видимого світла та інфрачервоне випромінювання, що генерує тепло. Незважаючи на те, що це дає змогу використовувати УФ-світлодіодні системи затвердіння для більш чутливих до тепла додатків, існуючі фарби, покриття та клеї, розроблені для ртутних ламп середнього тиску, повинні бути переформуловані для УФ-світлодіодних систем затвердіння. На щастя, постачальники хімії все частіше розробляють пропозиції як подвійне лікування. Це означає, що композиція подвійного затвердіння, призначена для затвердіння за допомогою УФ-світлодіодної лампи, також затвердіє за допомогою ртутної лампи (рис. 3).
МАЛЮНОК 3 »Діаграма спектрального виходу світлодіода.
УФ-світлодіодні системи затвердіння GEW випромінюють до 30 Вт/см2 у вікні випромінювання. На відміну від електродних дугових ламп, УФ-світлодіодні системи затвердіння не містять відбивачів, які спрямовують світлові промені в концентрований фокус. У результаті пікове випромінювання УФ-світлодіодів відбувається поблизу вікна випромінювання. Випромінювані УФ-світлодіодні промені розходяться один від одного, коли відстань між головкою лампи та поверхнею, що затверджується, збільшується. Це зменшує концентрацію світла та величину випромінювання, яке досягає поверхні затвердіння. У той час як пікова інтенсивність опромінення важлива для зшивання, збільшення опромінення не завжди є вигідним і може навіть перешкоджати більшій щільності зшивання. Довжина хвилі (нм), опромінення (Вт/см2) і щільність енергії (Дж/см2) відіграють вирішальну роль у затвердінні, і їх сукупний вплив на затвердіння слід правильно розуміти під час вибору джерела УФ-світлодіодів.
Світлодіоди є джерелами Ламберта. Іншими словами, кожен ультрафіолетовий світлодіод випромінює рівномірний вихідний сигнал вперед по всій півкулі 360° x 180°. Численні ультрафіолетові світлодіоди, розміром кожен розміром квадратного міліметра, розташовані в одному рядку, матриці рядків і стовпців або іншій конфігурації. Ці вузли, відомі як модулі або масиви, розроблені з відстанню між світлодіодами, що забезпечує змішування між проміжками та полегшує охолодження діодів. Кілька модулів або масивів потім об’єднують у більші вузли для формування систем УФ-затвердіння різних розмірів (рис. 4 і 5). Додаткові компоненти, необхідні для створення системи затвердіння УФ-світлодіодами, включають радіатор, випромінювальне вікно, електронні драйвери, джерела живлення постійного струму, рідинну систему охолодження або холодильну машину та людино-машинний інтерфейс (HMI).
МАЛЮНОК 4 »Система LeoLED для Інтернету.
МАЛЮНОК 5 »Система LeoLED для високошвидкісних багатолампових установок.
Оскільки УФ-світлодіодні системи затвердіння не випромінюють інфрачервоні хвилі. Вони за своєю суттю передають менше теплової енергії на поверхню, що затверджується, ніж ртутні лампи, але це не означає, що УФ-світлодіоди слід розглядати як технологію холодного затвердіння. УФ-світлодіодні системи затвердіння можуть випромінювати дуже високі піки випромінювання, а ультрафіолетові хвилі є формою енергії. Будь-який вихід, який не поглинається хімією, нагріє нижню частину або підкладку, а також навколишні компоненти машини.
УФ-світлодіоди також є електричними компонентами з неефективністю, зумовленою необробленим дизайном і виготовленням напівпровідників, а також методами виробництва та компонентами, які використовуються для упаковки світлодіодів у більший вузол затвердіння. У той час як температура кварцової трубки з парами ртуті під час роботи повинна підтримуватися між 600 і 800 °C, температура pn переходу світлодіода повинна залишатися нижче 120 °C. Лише 35-50% електроенергії, що живить УФ-світлодіодну матрицю, перетворюється на ультрафіолетове випромінювання (дуже залежить від довжини хвилі). Решта перетворюється в теплове тепло, яке необхідно видалити, щоб підтримувати бажану температуру з’єднання та забезпечити задану освітленість системи, щільність енергії та однорідність, а також тривалий термін служби. Світлодіоди за своєю суттю є довговічними твердотільними пристроями, і інтеграція світлодіодів у більші вузли з належним чином розробленими та обслуговуваними системами охолодження має вирішальне значення для досягнення технічних характеристик тривалого терміну служби. Не всі системи УФ-затвердіння однакові, а неправильно сконструйовані та охолоджувані УФ-світлодіодні системи затвердіння мають більшу ймовірність перегріву та катастрофічного виходу з ладу.
Гібридні дугові/світлодіодні лампи
На будь-якому ринку, де на заміну існуючим технологіям впроваджується абсолютно нова технологія, може виникнути тривога щодо впровадження, а також скептицизм щодо продуктивності. Потенційні користувачі часто відкладають впровадження, доки не сформується налагоджена база встановлення, не опубліковано тематичні дослідження, не почнуть масово поширюватися позитивні відгуки та/або вони отримають досвід чи рекомендації з перших рук від осіб і компаній, яких вони знають і яким довіряють. Часто потрібні вагомі докази, перш ніж увесь ринок повністю відмовиться від старого та повністю перейде до нового. Не допомагає те, що історії успіху, як правило, залишаються в суворій таємниці, оскільки перші користувачі не хочуть, щоб конкуренти отримували порівняльні переваги. У результаті як реальні, так і перебільшені розповіді про розчарування іноді можуть лунати по всьому ринку, маскуючи справжні переваги нових технологій і ще більше відкладаючи впровадження.
Протягом історії та як протидію неохочему прийняттю гібридні конструкції часто сприймалися як перехідний міст між існуючими та новими технологіями. Гібриди дозволяють користувачам набути впевненості та самостійно визначати, як і коли слід використовувати нові продукти чи методи, не жертвуючи поточними можливостями. У разі ультрафіолетового затвердіння гібридна система дозволяє користувачам швидко та легко переключатися між ртутними лампами та світлодіодною технологією. Для ліній із декількома станціями затвердіння гібридні преси дозволяють працювати на 100% світлодіодах, 100% парах ртуті або будь-якому поєднанні двох технологій, необхідних для певної роботи.
GEW пропонує гібридні системи arc/LED для веб-конвертерів. Рішення було розроблено для найбільшого ринку GEW, вузькопавутинної етикетки, але гібридний дизайн також можна використовувати в інших веб-додатках і поза ними (рис. 6). Дуга/світлодіод містить звичайний корпус лампової головки, який може вмістити або касету з парами ртуті, або світлодіодну касету. Обидві касети працюють від універсальної системи живлення та керування. Інтелект у системі дозволяє розрізняти типи касет і автоматично забезпечувати відповідне живлення, охолодження та інтерфейс оператора. Видалення або встановлення будь-якої ртутної або світлодіодної касети GEW зазвичай виконується за лічені секунди за допомогою одного шестигранного ключа.
МАЛЮНОК 6 »Система Arc/LED для Інтернету.
Ексимерні лампи
Ексимерні лампи — різновид газорозрядних ламп, які випромінюють квазімонохроматичну ультрафіолетову енергію. У той час як ексимерні лампи доступні з різними довжинами хвиль, звичайні ультрафіолетові випромінювання зосереджені на 172, 222, 308 і 351 нм. Ексимерні лампи 172 нм належать до вакуумного ультрафіолетового діапазону (від 100 до 200 нм), тоді як 222 нм — це виключно УФ-діапазон (від 200 до 280 нм). 308-нм ексимерні лампи випромінюють UVB (від 280 до 315 нм), а 351 нм - суцільне UVA (від 315 до 400 нм).
Довжина хвилі вакуумного УФ-випромінювання 172 нм коротша та містить більше енергії, ніж УФ-промені; однак вони намагаються проникнути дуже глибоко в речовини. Фактично, 172-нм довжини хвилі повністю поглинаються в межах від 10 до 200 нм УФ-сформульованої хімії. Як результат, 172-нм ексимерні лампи будуть зшивати лише зовнішню поверхню УФ-композицій і повинні бути інтегровані в комбінації з іншими пристроями для затвердіння. Оскільки вакуумне ультрафіолетове випромінювання також поглинається повітрям, ексимерні лампи з довжиною довжини 172 нм повинні працювати в атмосфері, що містить азот.
Більшість ексимерних ламп складається з кварцової трубки, яка служить діелектричним бар'єром. Трубка заповнена інертними газами, здатними утворювати ексимерні або ексиплексні молекули (рис. 7). Різні гази виробляють різні молекули, і різні збуджені молекули визначають, яку довжину хвилі випромінює лампа. Електрод високої напруги проходить уздовж внутрішньої довжини кварцової трубки, а електроди заземлення проходять уздовж зовнішньої довжини. Напруги подаються в лампу на високих частотах. Це змушує електрони текти всередині внутрішнього електрода та розряджатися через газову суміш до зовнішніх заземлюючих електродів. Це наукове явище відоме як діелектричний бар’єрний розряд (DBD). Коли електрони рухаються крізь газ, вони взаємодіють з атомами та створюють активізовані або іонізовані речовини, які утворюють ексимерні або ексиплексні молекули. Молекули ексимерів і ексиплексів мають неймовірно короткий термін життя, і коли вони розкладаються зі збудженого стану в основний, випромінюються фотони квазімонохроматичного розподілу.
МАЛЮНОК 7 »Ексимерна лампа
На відміну від ртутних ламп, поверхня кварцової трубки ексимерної лампи не нагрівається. Як наслідок, більшість ексимерних ламп практично не охолоджуються. В інших випадках потрібен низький рівень охолодження, який зазвичай забезпечується газоподібним азотом. Завдяки термостійкості лампи ексимерні лампи миттєво вмикаються/вимикаються і не потребують циклів розігріву чи охолодження.
Коли ексимерні лампи, що випромінюють з довжиною хвилі 172 нм, інтегровані в поєднання як з квазімонохроматичними UVA-LED-системами затвердіння, так і з широкосмуговими ртутними лампами, створюються ефекти матування поверхні. Світлодіодні UVA-лампи спочатку використовують для гелю хімії. Потім квазімонохроматичні ексимерні лампи використовуються для полімеризації поверхні, і, нарешті, широкосмугові ртутні лампи зшивають решту хімії. Унікальні спектральні результати трьох технологій, що застосовуються на окремих етапах, забезпечують вигідні оптичні та функціональні ефекти затвердіння поверхні, яких неможливо досягти за допомогою жодного з УФ-джерел окремо.
Ексимерні лампи з довжиною хвилі 172 і 222 нм також ефективні для знищення небезпечних органічних речовин і шкідливих бактерій, що робить ексимерні лампи практичними для очищення поверхонь, дезінфекції та обробки поверхневою енергією.
Ресурс лампи
Стосовно терміну служби лампи або колби, дугові лампи GEW зазвичай становлять до 2000 годин. Термін служби лампи не є абсолютним, оскільки потужність ультрафіолетового випромінювання поступово зменшується з часом і залежить від різних факторів. Конструкція та якість лампи, а також робочий стан УФ-системи та реакційна здатність рецептури мають значення. Правильно сконструйовані УФ-системи забезпечують належну потужність і охолодження, необхідні для конкретної конструкції лампи (колби).
Лампи (колби), що постачаються GEW, завжди забезпечують найдовший термін служби при використанні в системах затвердіння GEW. Джерела вторинного постачання, як правило, мають зворотну технологію лампи зі зразка, і копії можуть містити не той самий кінцевий фітинг, діаметр кварцу, вміст ртуті або газову суміш, що може вплинути на УФ-випромінювання та виділення тепла. Коли виділення тепла не збалансоване з охолодженням системи, лампа страждає як на потужності, так і на терміні служби. Лампи, які працюють холодніше, випромінюють менше УФ. Лампи, які працюють вище, не працюють так довго і деформуються при високій температурі поверхні.
Термін служби електродних ламп обмежений робочою температурою лампи, кількістю годин роботи та кількістю запусків або запалень. Щоразу, коли під час запуску лампу запалює дуга високої напруги, частина вольфрамового електрода зношується. Згодом лампа не загориться повторно. Електродно-дугові лампи містять затворні механізми, які під час спрацьовування блокують УФ-випромінювання як альтернативу багаторазовому зміненню потужності лампи. Більш реактивні чорнила, покриття та клеї можуть призвести до довшого терміну служби лампи; тоді як менш реактивні склади можуть вимагати більш частої заміни лампи.
УФ-світлодіодні системи за своєю суттю довговічніші, ніж звичайні лампи, але термін служби УФ-світлодіодів також не є абсолютним. Як і у випадку зі звичайними лампами, УФ-світлодіоди мають обмеження щодо потужності, на яку вони можуть впливати, і, як правило, вони повинні працювати при температурах переходу нижче 120 °C. Світлодіоди з надлишковою напругою та недостатнім охолодженням погіршать термін служби, що призведе до швидшої деградації або катастрофічного виходу з ладу. Не всі постачальники УФ-світлодіодних систем наразі пропонують конструкції, які відповідають найвищим встановленим термінам служби понад 20 000 годин. Краще сконструйовані й обслуговувані системи прослужать понад 20 000 годин, а нижчі системи вийде з ладу за набагато коротші періоди. Хороша новина полягає в тому, що конструкції світлодіодних систем продовжують вдосконалюватися та служать довше з кожною ітерацією дизайну.
Озон
Коли менші довжини ультрафіолетових хвиль впливають на молекули кисню (O2), вони викликають розщеплення молекул кисню (O2) на два атоми кисню (O). Потім вільні атоми кисню (O) стикаються з іншими молекулами кисню (O2) і утворюють озон (O3). Оскільки трикисень (O3) менш стабільний на рівні землі, ніж двокисень (O2), озон легко перетворюється на молекулу кисню (O2) і атом кисню (O), коли він дрейфує крізь атмосферне повітря. Потім вільні атоми кисню (O) рекомбінуються один з одним у вихлопній системі, утворюючи молекули кисню (O2).
Для промислового використання УФ-затвердіння озон (O3) утворюється, коли атмосферний кисень взаємодіє з ультрафіолетовими хвилями з довжиною хвилі нижче 240 нм. Широкосмугові джерела парової твердості ртуті випромінюють УФ-випромінювання від 200 до 280 нм, яке перекриває частину області генерації озону, а ексимерні лампи випромінюють вакуумне УФ-випромінювання при 172 нм або УФ-випромінювання при 222 нм. Озон, створюваний парами ртуті та ексимерними полімеризаційними лампами, є нестабільним і не становить серйозної проблеми для навколишнього середовища, але його необхідно видалити з зони, що безпосередньо оточує працівників, оскільки він подразнює дихальні шляхи та є токсичним у високих концентраціях. Оскільки комерційні УФ-світлодіодні системи затвердіння випромінюють УФА від 365 до 405 нм, озон не утворюється.
Озон має запах, схожий на запах металу, палаючого дроту, хлору та електричної іскри. Органи нюху людини можуть виявляти рівень озону на рівні від 0,01 до 0,03 частин на мільйон (ppm). Хоча це залежить від людини та рівня активності, концентрації, що перевищують 0,4 ppm, можуть призвести до несприятливих респіраторних ефектів і головного болю. Для обмеження впливу озону на працівників на лініях УФ-затвердіння слід встановити належну вентиляцію.
Системи УФ-затвердіння, як правило, розроблені таким чином, щоб утримувати відпрацьоване повітря, коли воно виходить із головок ламп, щоб його можна було відвести від операторів назовні будівлі, де воно природним чином розкладається під дією кисню та сонячного світла. Крім того, безозонові лампи містять кварцову добавку, яка блокує довжини хвиль, що генерують озон, і підприємства, які бажають уникнути повітроводів або прорізання отворів у даху, часто використовують фільтри на виході витяжних вентиляторів.
Час публікації: 19 червня 2024 р
