Živina para, svjetleća dioda (LED) i eksimer su različite tehnologije UV lampi za sušenje. Iako se sve tri koriste u različitim procesima fotopolimerizacije za umrežavanje tinti, premaza, ljepila i ekstruzija, mehanizmi koji generiraju izračenu UV energiju, kao i karakteristike odgovarajućeg spektralnog izlaza, potpuno su različiti. Razumijevanje ovih razlika je ključno za razvoj primjene i formulacija, odabir i integraciju izvora UV sušenja.
Živine lampe
I lučne lampe s elektrodama i mikrovalne lampe bez elektroda spadaju u kategoriju živinih para. Živine lampe su vrsta plinskih lampi srednjeg pritiska u kojima se mala količina elementarne žive i inertnog plina isparava u plazmu unutar zatvorene kvarcne cijevi. Plazma je ionizirani plin nevjerovatno visoke temperature sposoban za provođenje električne energije. Proizvodi se primjenom električnog napona između dvije elektrode unutar lučne lampe ili zagrijavanjem lampe bez elektroda u mikrovalnoj pećnici unutar kućišta ili šupljine sličnog konceptu kao kućna mikrovalna pećnica. Nakon isparavanja, živina plazma emituje svjetlost širokog spektra u ultraljubičastim, vidljivim i infracrvenim valnim dužinama.
U slučaju električne lučne lampe, primijenjeni napon napaja zatvorenu kvarcnu cijev. Ova energija isparava živu u plazmu i oslobađa elektrone iz isparenih atoma. Dio elektrona (-) teče prema pozitivnoj volframovoj elektrodi ili anodi (+) lampe i u električni krug UV sistema. Atomi s novonestalim elektronima postaju pozitivno naelektrisani kationi (+) koji teku prema negativno naelektrisanoj volframovoj elektrodi ili katodi (-) lampe. Dok se kreću, kationi udaraju u neutralne atome u smjesi gasova. Udar prenosi elektrone s neutralnih atoma na katione. Kako kationi dobijaju elektrone, oni prelaze u stanje niže energije. Energetska razlika se prazni kao fotoni koji zrače iz kvarcne cijevi. Pod uslovom da je lampa odgovarajuće napajana, pravilno hlađena i da radi unutar svog vijeka trajanja, stalan dotok novostvorenih kationa (+) gravitira prema negativnoj elektrodi ili katodi (-), udarajući u više atoma i proizvodeći kontinuiranu emisiju UV svjetlosti. Mikrovalne lampe rade na sličan način, osim što mikrovalovi, poznati i kao radiofrekvencija (RF), zamjenjuju električni krug. Budući da mikrovalne lampe nemaju volframove elektrode, već su jednostavno zatvorene kvarcne cijevi koje sadrže živu i inertni plin, obično se nazivaju bezelektrodnim.
UV izlaz širokopojasnih ili širokospektralnih živinih lampi obuhvata ultraljubičaste, vidljive i infracrvene talasne dužine, u približno jednakom omjeru. Ultraljubičasti dio uključuje mješavinu UVC (200 do 280 nm), UVB (280 do 315 nm), UVA (315 do 400 nm) i UVV (400 do 450 nm) talasnih dužina. Lampe koje emituju UVC u talasnim dužinama ispod 240 nm stvaraju ozon i zahtijevaju ispuh ili filtraciju.
Spektralni izlaz živine lampe može se promijeniti dodavanjem malih količina primjesa, kao što su: željezo (Fe), galijum (Ga), olovo (Pb), kalaj (Sn), bizmut (Bi) ili indij (In). Dodani metali mijenjaju sastav plazme i, posljedično, energiju koja se oslobađa kada kationi dobiju elektrone. Lampe s dodanim metalima nazivaju se dopirane, aditivne i metal-halogenidne. Većina UV-formulisanih tinti, premaza, ljepila i ekstruzija dizajnirana je da odgovara izlazu standardnih lampi dopiranih živom (Hg) ili željezom (Fe). Lampe dopirane željezom pomjeraju dio UV izlaza na duže, gotovo vidljive talasne dužine, što rezultira boljim prodiranjem kroz deblje, jako pigmentirane formulacije. UV formulacije koje sadrže titanijum dioksid imaju tendenciju da se bolje suše s lampama dopiranim galijumom (GA). To je zato što galijumske lampe pomjeraju značajan dio UV izlaza prema talasnim dužinama dužim od 380 nm. Budući da aditivi titan dioksida uglavnom ne apsorbiraju svjetlost iznad 380 nm, korištenje galijskih lampi s bijelim formulacijama omogućava fotoinicijatorima da apsorbiraju više UV energije u odnosu na aditive.
Spektralni profili pružaju formulatorima i krajnjim korisnicima vizualni prikaz kako se zračeni izlaz za određeni dizajn lampe distribuira kroz elektromagnetni spektar. Dok isparena živa i aditivni metali imaju definirane karakteristike zračenja, precizna mješavina elemenata i inertnih plinova unutar kvarcne cijevi, zajedno s konstrukcijom lampe i dizajnom sistema za stvrdnjavanje, utječu na UV izlaz. Spektralni izlaz neintegrirane lampe koju napaja i mjeri dobavljač lampe na otvorenom imat će drugačiji spektralni izlaz od lampe montirane unutar glave lampe s pravilno dizajniranim reflektorom i hlađenjem. Spektralni profili su lako dostupni od dobavljača UV sistema i korisni su u razvoju formulacija i odabiru lampe.
Uobičajeni spektralni profil prikazuje spektralnu iradijanciju na y-osi i talasnu dužinu na x-osi. Spektralna iradijancija se može prikazati na nekoliko načina, uključujući apsolutnu vrijednost (npr. W/cm2/nm) ili proizvoljne, relativne ili normalizovane (bez jedinica) mjere. Profili obično prikazuju informacije kao linijski grafikon ili kao stupčasti grafikon koji grupiše izlaz u opsege od 10 nm. Sljedeći grafikon spektralne izlazne snage živine lučne lampe prikazuje relativnu iradijanciju u odnosu na talasnu dužinu za GEW sisteme (Slika 1).
SLIKA 1 »Spektralni izlazni dijagrami za živu i željezo.
Termin "lampa" se koristi u Evropi i Aziji za kvarcnu cijev koja emitira UV zračenje, dok stanovnici Sjeverne i Južne Amerike obično koriste zamjenjivu kombinaciju sijalice i lampe. I lampa i glava lampe odnose se na cijeli sklop koji sadrži kvarcnu cijev i sve ostale mehaničke i električne komponente.
Elektrodne lučne lampe
Sistemi elektrolučnih lampi sastoje se od glave lampe, ventilatora za hlađenje ili hladnjaka, napajanja i interfejsa čovjek-mašina (HMI). Glava lampe uključuje lampu (sijalicu), reflektor, metalno kućište, sklop zatvarača, a ponekad i kvarcni prozor ili žičanu zaštitu. GEW montira svoje kvarcne cijevi, reflektore i mehanizme zatvarača unutar sklopova kaseta koji se mogu lako ukloniti iz vanjskog kućišta glave lampe. Uklanjanje GEW kasete se obično obavlja u roku od nekoliko sekundi pomoću jednog imbus ključa. Budući da se UV izlaz, ukupna veličina i oblik glave lampe, karakteristike sistema i potrebe za pomoćnom opremom razlikuju ovisno o primjeni i tržištu, sistemi elektrolučnih lampi su uglavnom dizajnirani za određenu kategoriju primjena ili slične tipove mašina.
Živine lampe emituju svjetlost od 360° iz kvarcne cijevi. Sistemi lučnih lampi koriste reflektore smještene sa strane i zadnjoj strani lampe kako bi uhvatili i fokusirali više svjetlosti na određenu udaljenost ispred glave lampe. Ova udaljenost je poznata kao fokus i tu je ozračenost najveća. Lučne lampe obično emituju u rasponu od 5 do 12 W/cm2 u fokusu. Budući da oko 70% UV zračenja iz glave lampe dolazi iz reflektora, važno je održavati reflektore čistima i periodično ih mijenjati. Nečišćenje ili zamjena reflektora čest je uzrok nedovoljnog stvrdnjavanja.
Već preko 30 godina, GEW poboljšava efikasnost svojih sistema za sušenje, prilagođavajući karakteristike i izlaz kako bi zadovoljio potrebe specifičnih primjena i tržišta, te razvijajući veliki portfolio dodatne opreme za integraciju. Kao rezultat toga, današnje komercijalne ponude GEW-a uključuju kompaktne dizajne kućišta, reflektore optimizirane za veću UV refleksiju i smanjeno infracrveno zračenje, tihe integralne mehanizme zatvarača, suknje i utore za rolne, školjkasto dovod rolne, inerciju dušikom, glave pod pozitivnim pritiskom, interfejs za operatera na ekranu osjetljivom na dodir, napajanja u čvrstom stanju, veću operativnu efikasnost, praćenje UV izlaza i daljinsko praćenje sistema.
Kada rade lampe sa elektrodama srednjeg pritiska, temperatura površine kvarca je između 600 °C i 800 °C, a unutrašnja temperatura plazme je nekoliko hiljada stepeni Celzijusa. Prisilni protok vazduha je primarno sredstvo za održavanje ispravne radne temperature lampe i uklanjanje dijela izračene infracrvene energije. GEW dovodi ovaj vazduh negativno; to znači da se vazduh uvlači kroz kućište, duž reflektora i lampe, i ispuhuje se iz sklopa i dalje od mašine ili površine za polimerizaciju. Neki GEW sistemi, kao što je E4C, koriste tečno hlađenje, što omogućava nešto veći UV izlaz i smanjuje ukupnu veličinu glave lampe.
Elektrodne lučne lampe imaju cikluse zagrijavanja i hlađenja. Lampe se pale uz minimalno hlađenje. To omogućava plazmi žive da dostigne željenu radnu temperaturu, proizvede slobodne elektrone i katione i omogući protok struje. Kada se glava lampe isključi, hlađenje se nastavlja još nekoliko minuta kako bi se ravnomjerno ohladila kvarcna cijev. Lampa koja je previše topla neće se ponovo paliti i mora se nastaviti hladiti. Dužina ciklusa paljenja i hlađenja, kao i degradacija elektroda tokom svakog udara napona, razlog je zašto su pneumatski mehanizmi zatvarača uvijek integrirani u sklopove GEW elektrodnih lučnih lampi. Slika 2 prikazuje elektrodne lučne lampe hlađene zrakom (E2C) i tekućinom hlađene (E4C).
SLIKA 2 »Lučne lampe sa tečnim (E4C) i vazdušnim (E2C) hlađenjem elektroda.
UV LED lampe
Poluprovodnici su čvrsti, kristalni materijali koji su donekle provodljivi. Električna energija teče kroz poluprovodnik bolje nego kroz izolator, ali ne tako dobro kao kroz metalni provodnik. Prirodno prisutni, ali prilično neefikasni poluprovodnici uključuju elemente silicijum, germanijum i selen. Sintetički izrađeni poluprovodnici dizajnirani za izlaz i efikasnost su složeni materijali sa nečistoćama precizno impregniranim unutar kristalne strukture. U slučaju UV LED dioda, aluminijum-galijum-nitrid (AlGaN) je često korišten materijal.
Poluprovodnici su fundamentalni za modernu elektroniku i konstruirani su za formiranje tranzistora, dioda, svjetlećih dioda i mikroprocesora. Poluprovodnički uređaji su integrirani u električna kola i montirani unutar proizvoda kao što su mobilni telefoni, laptopi, tableti, kućanski aparati, avioni, automobili, daljinski upravljači, pa čak i dječje igračke. Ove sitne, ali moćne komponente omogućavaju funkcioniranje svakodnevnih proizvoda, a istovremeno omogućavaju da predmeti budu kompaktni, tanji, lakši i pristupačniji.
U posebnom slučaju LED dioda, precizno dizajnirani i izrađeni poluprovodnički materijali emituju relativno uske talasne dužine svjetlosti kada su povezani na izvor istosmjerne struje. Svjetlost se generiše samo kada struja teče od pozitivne anode (+) do negativne katode (-) svake LED diode. Budući da se izlaz LED diode brzo i lako kontroliše i kvazi-monohromatski je, LED diode su idealne za upotrebu kao: indikatorska svjetla; infracrveni komunikacijski signali; pozadinsko osvjetljenje za televizore, laptope, tablete i pametne telefone; elektronski znakovi, bilbordi i jumbotroni; i UV sušenje.
LED dioda je pozitivno-negativni spoj (pn spoj). To znači da jedan dio LED diode ima pozitivno naelektrisanje i naziva se anoda (+), a drugi dio ima negativno naelektrisanje i naziva se katoda (-). Dok su obje strane relativno provodljive, granica spoja gdje se dvije strane susreću, poznata kao zona osiromašenja, nije provodljiva. Kada je pozitivni (+) terminal izvora jednosmjerne struje (DC) povezan sa anodom (+) LED diode, a negativni (-) terminal izvora povezan sa katodom (-), negativno naelektrisani elektroni na katodi i pozitivno naelektrisani elektronski praznine u anodi se odbijaju od izvora napajanja i guraju prema zoni osiromašenja. Ovo je direktna pristranost i ima efekat prevazilaženja neprovodljive granice. Rezultat je da slobodni elektroni u n-tip regiji prelaze i popunjavaju praznine u p-tip regiji. Kako elektroni teku preko granice, oni prelaze u stanje niže energije. Odgovarajući pad energije se oslobađa iz poluprovodnika kao fotoni svjetlosti.
Materijali i primjese koje formiraju kristalnu LED strukturu određuju spektralni izlaz. Danas, komercijalno dostupni LED izvori za sušenje imaju ultraljubičasti izlaz centriran na 365, 385, 395 i 405 nm, tipičnu toleranciju od ±5 nm i Gaussovu spektralnu distribuciju. Što je veći vršni spektralni zračenje (W/cm2/nm), to je viši vrh krivulje zvona. Iako je razvoj UVC zračenja u toku između 275 i 285 nm, izlaz, vijek trajanja, pouzdanost i cijena još uvijek nisu komercijalno isplativi za sisteme i primjene sušenja.
Budući da je UV-LED izlaz trenutno ograničen na duže UVA talasne dužine, UV-LED sistem za sušenje ne emituje širokopojasni spektralni izlaz karakterističan za živine lampe srednjeg pritiska. To znači da UV-LED sistemi za sušenje ne emituju UVC, UVB, većinu vidljive svjetlosti i infracrvene talasne dužine koje generišu toplotu. Iako ovo omogućava upotrebu UV-LED sistema za sušenje u primjenama koje su osjetljivije na toplotu, postojeće tinte, premazi i ljepila formulisani za živine lampe srednjeg pritiska moraju se preformulisati za UV-LED sisteme za sušenje. Srećom, dobavljači hemikalija sve više dizajniraju ponude kao proizvode sa dvostrukim sušenjem. To znači da će se formulacija sa dvostrukim sušenjem namijenjena za sušenje UV-LED lampom također sušiti i sa živinom lampom (Slika 3).
SLIKA 3 »Spektralni izlazni dijagram za LED.
GEW-ovi UV-LED sistemi za sušenje emituju do 30 W/cm2 na emitirajućem prozoru. Za razliku od elektrodnih lučnih lampi, UV-LED sistemi za sušenje ne uključuju reflektore koji usmjeravaju svjetlosne zrake prema koncentriranom fokusu. Kao rezultat toga, vršna iradijacija UV-LED-a javlja se blizu emitirajućeg prozora. Emitirane UV-LED zrake se međusobno razilaze kako se povećava udaljenost između glave lampe i površine za sušenje. To smanjuje koncentraciju svjetlosti i magnitudu iradijacije koja dopire do površine za sušenje. Iako je vršna iradijacija važna za umrežavanje, sve veća iradijacija nije uvijek prednost i može čak spriječiti veću gustoću umrežavanja. Talasna dužina (nm), iradijacija (W/cm2) i gustina energije (J/cm2) igraju ključnu ulogu u sušenju, a njihov zajednički utjecaj na sušenje treba pravilno razumjeti tokom odabira UV-LED izvora.
LED diode su Lambertovi izvori. Drugim riječima, svaka UV LED dioda emituje ujednačen direktan izlaz preko pune hemisfere od 360° x 180°. Brojne UV LED diode, svaka reda veličine jednog kvadratnog milimetra, raspoređene su u jednom redu, matrici redova i kolona ili nekoj drugoj konfiguraciji. Ovi podsklopovi, poznati kao moduli ili nizovi, projektovani su s razmakom između LED dioda koji osigurava miješanje preko praznina i olakšava hlađenje dioda. Više modula ili nizova se zatim raspoređuje u veće sklopove kako bi se formirale različite veličine UV sistema za sušenje (slike 4 i 5). Dodatne komponente potrebne za izgradnju UV-LED sistema za sušenje uključuju hladnjak, prozor za emitovanje, elektronske drajvere, DC napajanja, sistem za tečno hlađenje ili hladnjak i interfejs čovjek-mašina (HMI).
SLIKA 4 »LeoLED sistem za web.
SLIKA 5 »LeoLED sistem za brze instalacije sa više lampi.
Budući da UV-LED sistemi za sušenje ne zrače infracrvene talasne dužine, oni inherentno prenose manje toplotne energije na površinu koja se suši u odnosu na lampe sa živinom parom, to ne znači da se UV LED diode trebaju smatrati tehnologijom hladnog sušenja. UV-LED sistemi za sušenje mogu emitovati vrlo visoku vršnu iradijaciju, a ultraljubičaste talasne dužine su oblik energije. Svaki izlaz koji hemija ne apsorbuje zagrijati će osnovni dio ili podlogu, kao i okolne komponente mašine.
UV LED diode su također električne komponente s neefikasnošću uzrokovanom dizajnom i izradom sirovih poluprovodnika, kao i metodama proizvodnje i komponentama koje se koriste za pakiranje LED dioda u veću jedinicu za sušenje. Dok se temperatura kvarcne cijevi od živine pare mora održavati između 600 i 800 °C tokom rada, temperatura pn spoja LED diode mora ostati ispod 120 °C. Samo 35-50% električne energije koja napaja UV-LED niz pretvara se u ultraljubičasti izlaz (što u velikoj mjeri ovisi o valnoj dužini). Ostatak se transformira u toplinu koja se mora ukloniti kako bi se održala željena temperatura spoja i osigurala specificirana ozračenost sistema, gustoća energije i ujednačenost, kao i dug vijek trajanja. LED diode su inherentno dugotrajni čvrsti uređaji, a integracija LED dioda u veće sklopove s pravilno dizajniranim i održavanim sistemima hlađenja ključna je za postizanje specifikacija dugog vijeka trajanja. Nisu svi UV sistemi za sušenje isti, a nepravilno dizajnirani i hlađeni UV-LED sistemi za sušenje imaju veću vjerojatnost pregrijavanja i katastrofalnog kvara.
Hibridne lučne/LED lampe
Na svakom tržištu gdje se uvodi potpuno nova tehnologija kao zamjena za postojeću, može postojati strepnja u pogledu usvajanja, kao i skepticizam u pogledu performansi. Potencijalni korisnici često odgađaju usvajanje dok se ne formira dobro uspostavljena baza instalacija, dok se ne objave studije slučaja, dok se ne počnu masovno širiti pozitivna svjedočanstva i/ili dok ne dobiju iskustvo iz prve ruke ili reference od pojedinaca i kompanija koje poznaju i kojima vjeruju. Često su potrebni čvrsti dokazi prije nego što cijelo tržište potpuno napusti staro i u potpunosti pređe na novo. Ne pomaže ni to što priče o uspjehu imaju tendenciju da budu čvrsto čuvane tajne jer rani korisnici ne žele da konkurenti ostvare uporedive koristi. Kao rezultat toga, i stvarne i pretjerane priče o razočaranju ponekad mogu odjeknuti tržištem, kamuflirajući prave prednosti nove tehnologije i dodatno odgađajući usvajanje.
Kroz historiju, i kao protivteža nevoljkom usvajanju, hibridni dizajni su često prihvaćani kao prelazni most između postojećih i novih tehnologija. Hibridi omogućavaju korisnicima da steknu samopouzdanje i sami odrede kako i kada treba koristiti nove proizvode ili metode, bez žrtvovanja trenutnih mogućnosti. U slučaju UV sušenja, hibridni sistem omogućava korisnicima brzu i jednostavnu promjenu između živinih lampi i LED tehnologije. Za linije s više stanica za sušenje, hibridi omogućavaju presama da koriste 100% LED, 100% živine pare ili bilo koju kombinaciju ove dvije tehnologije koja je potrebna za dati posao.
GEW nudi hibridne sisteme arc/LED za web konvertore. Rješenje je razvijeno za GEW-ovo najveće tržište, usko web etiketiranje, ali hibridni dizajn se koristi i u drugim web i ne-web aplikacijama (Slika 6). Arc/LED uključuje zajedničko kućište glave lampe koje može primiti ili živinu paru ili LED kasetu. Obje kasete rade na univerzalnom sistemu napajanja i upravljanja. Inteligencija unutar sistema omogućava razlikovanje tipova kaseta i automatski obezbjeđuje odgovarajuće napajanje, hlađenje i interfejs za operatera. Uklanjanje ili instaliranje GEW-ovih živinih parnih ili LED kaseta obično se obavlja u roku od nekoliko sekundi pomoću jednog imbus ključa.
SLIKA 6 »Arc/LED sistem za web.
Eksimerske lampe
Eksimerske lampe su vrsta gasne lampe koja emituje kvazi-monohromatsku ultraljubičastu energiju. Iako su eksimerske lampe dostupne u brojnim talasnim dužinama, uobičajeni ultraljubičasti izlazi su centrirani na 172, 222, 308 i 351 nm. Eksimerske lampe od 172 nm spadaju u vakuumski UV opseg (100 do 200 nm), dok je 222 nm isključivo UVC (200 do 280 nm). Eksimerske lampe od 308 nm emituju UVB (280 do 315 nm), a 351 nm je isključivo UVA (315 do 400 nm).
UV valne duljine u vakuumu od 172 nm su kraće i sadrže više energije od UVC-a; međutim, teško im je prodrijeti vrlo duboko u tvari. U stvari, valne duljine od 172 nm se potpuno apsorbiraju unutar gornjih 10 do 200 nm UV formuliranih hemikalija. Kao rezultat toga, eksimerske lampe od 172 nm će umrežiti samo najudaljeniju površinu UV formulacija i moraju se integrirati u kombinaciji s drugim uređajima za sušenje. Budući da se UV valne duljine u vakuumu apsorbiraju i zrakom, eksimerske lampe od 172 nm moraju raditi u atmosferi inertiranoj dušikom.
Većina eksimerskih lampi sastoji se od kvarcne cijevi koja služi kao dielektrična barijera. Cijev je ispunjena plemenitim plinovima sposobnim za formiranje eksimerskih ili ekscipleksnih molekula (Slika 7). Različiti plinovi proizvode različite molekule, a različite pobuđene molekule određuju koje valne duljine emituje lampa. Visokonaponska elektroda proteže se duž unutrašnje dužine kvarcne cijevi, a uzemljene elektrode protežu se duž vanjske dužine. Naponi se pulsiraju u lampu na visokim frekvencijama. To uzrokuje protok elektrona unutar unutrašnje elektrode i pražnjenje preko smjese plinova prema vanjskim uzemljenim elektrodama. Ovaj naučni fenomen poznat je kao pražnjenje dielektrične barijere (DBD). Dok elektroni putuju kroz plin, oni interaguju s atomima i stvaraju energizirane ili ionizirane vrste koje proizvode eksimerske ili ekscipleksne molekule. Eksimerske i ekscipleksne molekule imaju nevjerovatno kratak vijek trajanja, a kako se raspadaju iz pobuđenog stanja u osnovno stanje, emitiraju se fotoni kvazi-monohromatske distribucije.
SLIKA 7 »Ekscimerska lampa
Za razliku od živinih lampi, površina kvarcne cijevi eksimer lampe se ne zagrijava. Kao rezultat toga, većina eksimer lampi radi sa malo ili bez hlađenja. U drugim slučajevima, potreban je nizak nivo hlađenja koji se obično obezbjeđuje gasovitim azotom. Zbog termičke stabilnosti lampe, eksimer lampe se trenutno uključuju/isključuju i ne zahtijevaju cikluse zagrijavanja ili hlađenja.
Kada se eksimerske lampe koje zrače na 172 nm integrišu u kombinaciji sa kvazi-monohromatskim UVA-LED sistemima za sušenje i širokopojasnim živinim lampama, nastaju efekti matiranja površine. UVA LED lampe se prvo koriste za geliranje hemije. Kvazi-monohromatske eksimerske lampe se zatim koriste za polimerizaciju površine, a na kraju širokopojasne živine lampe umrežavaju ostatak hemije. Jedinstveni spektralni izlazi tri tehnologije primijenjene u odvojenim fazama pružaju korisne optičke i funkcionalne efekte površinskog sušenja koji se ne mogu postići ni sa jednim od UV izvora pojedinačno.
Eksimerske talasne dužine od 172 i 222 nm su takođe efikasne u uništavanju opasnih organskih supstanci i štetnih bakterija, što eksimerske lampe čini praktičnim za čišćenje površina, dezinfekciju i tretmane površinske energije.
Vijek trajanja lampe
Što se tiče vijeka trajanja lampe ili sijalice, GEW-ove lučne lampe uglavnom traju do 2.000 sati. Vijek trajanja lampe nije apsolutan, jer UV izlaz postepeno opada tokom vremena i na njega utiču različiti faktori. Dizajn i kvalitet lampe, kao i radni uslovi UV sistema i reaktivnost materije u formulaciji. Pravilno dizajnirani UV sistemi osiguravaju ispravnu snagu i hlađenje koje zahtijeva specifični dizajn lampe (sijalice).
Lampe (sijalice) koje isporučuje GEW uvijek pružaju najduži vijek trajanja kada se koriste u GEW sistemima za sušenje. Sekundarni izvori napajanja uglavnom su reverzno konstruirali lampu iz uzorka, a kopije možda neće sadržavati isti završni priključak, promjer kvarca, sadržaj žive ili smjesu plinova, što sve može utjecati na UV izlaz i stvaranje topline. Kada stvaranje topline nije uravnoteženo s hlađenjem sistema, lampa pati i u izlazu i u vijeku trajanja. Lampe koje rade hladnije emitiraju manje UV zračenja. Lampe koje se više zagrijavaju ne traju toliko dugo i deformiraju se na visokim površinskim temperaturama.
Vijek trajanja elektrolučnih lampi ograničen je radnom temperaturom lampe, brojem radnih sati i brojem pokretanja ili paljenja. Svaki put kada se lampa udari visokonaponskim lukom tokom pokretanja, dio volframove elektrode se istroši. Na kraju, lampa se neće ponovo upaliti. Elektrolučne lampe imaju mehanizme zatvarača koji, kada se aktiviraju, blokiraju UV izlaz kao alternativu ponovljenom cikliranju napajanja lampe. Reaktivnije tinte, premazi i ljepila mogu rezultirati dužim vijekom trajanja lampe; dok manje reaktivne formulacije mogu zahtijevati češće izmjene lampi.
UV-LED sistemi su inherentno dužeg vijeka trajanja od konvencionalnih lampi, ali vijek trajanja UV-LED dioda također nije apsolutan. Kao i kod konvencionalnih lampi, UV LED diode imaju ograničenja u pogledu snage pogona i općenito moraju raditi s temperaturama spoja ispod 120 °C. Prekomjerni pogon LED dioda i nedovoljno hlađenje LED dioda ugrozit će vijek trajanja, što će rezultirati bržom degradacijom ili katastrofalnim kvarom. Trenutno ne nude svi dobavljači UV-LED sistema dizajne koji ispunjavaju najduži utvrđeni vijek trajanja od preko 20.000 sati. Bolje dizajnirani i održavani sistemi će trajati duže od 20.000 sati, a inferiorni sistemi će otkazati u mnogo kraćim vremenskim okvirima. Dobra vijest je da se dizajni LED sistema nastavljaju poboljšavati i traju duže sa svakom iteracijom dizajna.
Ozon
Kada kraće UVC talasne dužine udare u molekule kiseonika (O2), one uzrokuju da se molekule kiseonika (O2) razdvoje na dva atoma kiseonika (O). Slobodni atomi kiseonika (O) se zatim sudaraju s drugim molekulama kiseonika (O2) i formiraju ozon (O3). Budući da je trikiseonik (O3) manje stabilan na nivou tla od dikiseonika (O2), ozon se lako vraća u molekulu kiseonika (O2) i atom kiseonika (O) dok se kreće kroz atmosferski vazduh. Slobodni atomi kiseonika (O) se zatim rekombinuju jedni s drugima unutar izduvnog sistema i proizvode molekule kiseonika (O2).
Za industrijske UV primjene sušenja, ozon (O3) se proizvodi kada atmosferski kisik interaguje s ultraljubičastim valnim duljinama ispod 240 nm. Širokopojasni izvori žive za sušenje emituju UVC između 200 i 280 nm, koji se preklapa s dijelom područja stvaranja ozona, a eksimerske lampe emituju vakuumsko UV zračenje na 172 nm ili UVC na 222 nm. Ozon koji stvaraju živine pare i eksimerske lampe za sušenje je nestabilan i ne predstavlja značajnu ekološku zabrinutost, ali je potrebno da se ukloni iz neposredne okoline oko radnika jer je respiratorni iritant i toksičan u visokim koncentracijama. Budući da komercijalni UV-LED sistemi za sušenje emituju UVA zračenje između 365 i 405 nm, ozon se ne stvara.
Ozon ima miris sličan mirisu metala, zapaljene žice, hlora i električne iskre. Ljudski olfaktorni osjeti mogu detektovati ozon u koncentracijama od samo 0,01 do 0,03 dijela na milion (ppm). Iako se to razlikuje od osobe do osobe i nivoa aktivnosti, koncentracije veće od 0,4 ppm mogu dovesti do negativnih respiratornih efekata i glavobolja. Na linijama za UV sušenje treba instalirati odgovarajuću ventilaciju kako bi se ograničila izloženost radnika ozonu.
UV sistemi za sušenje su uglavnom dizajnirani da zadrže ispušni zrak dok izlazi iz glava lampi, kako bi se mogao odvesti dalje od operatera i izvan zgrade gdje se prirodno raspada u prisustvu kisika i sunčeve svjetlosti. Alternativno, lampe bez ozona sadrže kvarcni aditiv koji blokira talasne dužine koje generišu ozon, a objekti koji žele izbjeći postavljanje kanala ili rezanje rupa na krovu često koriste filtere na izlazu ispušnih ventilatora.
Vrijeme objave: 19. juni 2024.
