Gyvsidabrio garai, šviesos diodas (LED) ir eksimeras yra skirtingos UV spinduliuose kietėjančių lempų technologijos. Nors visi trys naudojami įvairiuose fotopolimerizacijos procesuose rašalui, dangoms, klijams ir ekstruzijai sujungti, mechanizmai, generuojantys spinduliuojamą UV energiją, taip pat atitinkamos spektrinės išvesties charakteristikos yra visiškai skirtingos. Šių skirtumų supratimas yra labai svarbus kuriant pritaikymą ir formulę, parenkant UV kietėjimo šaltinį ir integruojant.
Gyvsidabrio garų lempos
Tiek elektrodų lankinės lempos, tiek mikrobangų lempos be elektrodų patenka į gyvsidabrio garų kategoriją. Gyvsidabrio garų lempos yra vidutinio slėgio dujų išlydžio lempos, kuriose nedidelis elementinio gyvsidabrio ir inertinių dujų kiekis išgarinamas į plazmą sandariame kvarciniame vamzdyje. Plazma yra neįtikėtinai aukštos temperatūros jonizuotos dujos, galinčios praleisti elektrą. Jis gaminamas naudojant elektros įtampą tarp dviejų elektrodų lankinėje lempoje arba kaitinant mikrobangų lempą be elektrodų korpuse arba ertmėje, panašiai kaip buitinė mikrobangų krosnelė. Išgaravusi gyvsidabrio plazma skleidžia plataus spektro šviesą ultravioletinių, matomų ir infraraudonųjų bangų ilgiais.
Elektros lanko lempos atveju įjungta įtampa maitina sandarų kvarcinį vamzdelį. Ši energija išgarina gyvsidabrį į plazmą ir atpalaiduoja elektronus iš išgaravusių atomų. Dalis elektronų (-) teka link lempos teigiamo volframo elektrodo arba anodo (+) ir į UV sistemos elektros grandinę. Atomai, kuriuose naujai trūksta elektronų, tampa teigiamos įtampos katijonais (+), kurie teka link lempos neigiamai įkrauto volframo elektrodo arba katodo (-). Judėdami katijonai atsitrenkia į neutralius dujų mišinio atomus. Smūgio metu elektronai perkeliami iš neutralių atomų į katijonus. Kai katijonai įgyja elektronų, jie patenka į mažesnės energijos būseną. Energijos skirtumas iškraunamas kaip fotonai, kurie spinduliuoja iš kvarco vamzdžio. Jei lempa yra tinkamai maitinama, tinkamai aušinama ir eksploatuojama per savo naudingo tarnavimo laiką, nuolatinis naujai sukurtų katijonų (+) tiekimas gravituoja link neigiamo elektrodo arba katodo (-), smogdamas daugiau atomų ir nuolat skleisdamas UV šviesą. Mikrobangų lempos veikia panašiai, išskyrus tai, kad mikrobangos, taip pat žinomos kaip radijo dažnis (RF), pakeičia elektros grandinę. Kadangi mikrobangų lempos neturi volframo elektrodų ir yra tiesiog sandarus kvarcinis vamzdelis, kuriame yra gyvsidabrio ir inertinių dujų, jos paprastai vadinamos be elektrodų.
Plačiajuosčio arba plataus spektro gyvsidabrio garų lempų UV spinduliuotė apytikriai vienoda proporcingai apima ultravioletinių, matomų ir infraraudonųjų spindulių bangas. Ultravioletinė dalis apima UVC (200–280 nm), UVB (280–315 nm), UVA (315–400 nm) ir UVV (400–450 nm) bangų ilgių mišinį. Lempos, skleidžiančios UVC, kurių bangos ilgis yra mažesnis nei 240 nm, sukuria ozoną ir reikalauja išmetimo arba filtravimo.
Gyvsidabrio garų lempos spektrinė galia gali būti pakeista pridedant nedidelį kiekį priedų, tokių kaip: geležies (Fe), galio (Ga), švino (Pb), alavo (Sn), bismuto (Bi) arba indžio (In). ). Pridėti metalai keičia plazmos sudėtį ir atitinkamai energiją, išsiskiriančią, kai katijonai įgyja elektronus. Lempos su pridėtais metalais vadinamos legiruotais, priedais ir metalų halogenidais. Dauguma UV formulių rašalo, dangų, klijų ir ekstruzijos yra sukurti taip, kad atitiktų standartinių gyvsidabrio (Hg) arba geležies (Fe) legiruotų lempų našumą. Geležies legiruotos lempos perkelia dalį UV spindulių į ilgesnius, beveik matomus bangos ilgius, todėl geriau prasiskverbia per storesnes, stipriai pigmentuotas kompozicijas. UV preparatai, kurių sudėtyje yra titano dioksido, paprastai geriau kietėja naudojant galio (GA) legiruoto lempas. Taip yra todėl, kad galio lempos perkelia didelę UV spindulių dalį link bangos ilgių, ilgesnių nei 380 nm. Kadangi titano dioksido priedai paprastai nesugeria šviesos, didesnės nei 380 nm, naudojant baltos formulės galio lempas, fotoiniciatoriai gali sugerti daugiau UV energijos, o ne priedai.
Spektriniai profiliai suteikia formuluotojams ir galutiniams vartotojams vaizdinį vaizdą, kaip konkrečios lempos konstrukcijos spinduliuotės išvestis pasiskirsto visame elektromagnetiniame spektre. Nors išgarintas gyvsidabris ir metalų priedai turi apibrėžtas spinduliavimo charakteristikas, tikslus elementų ir inertinių dujų mišinys kvarciniame vamzdyje, lempos konstrukcija ir kietėjimo sistemos konstrukcija turi įtakos UV spinduliuotei. Neintegruotos lempos, maitinamos ir išmatuotos lempos tiekėjo atvirame ore, spektrinė galia skirsis nuo lempos, sumontuotos lempos galvutėje su tinkamai suprojektuotu reflektoriumi ir aušinimu. Spektriniai profiliai yra lengvai prieinami iš UV sistemų tiekėjų ir yra naudingi kuriant formules ir pasirenkant lempas.
Bendras spektrinis profilis vaizduoja spektrinę apšvitą y ašyje ir bangos ilgį x ašyje. Spektrinė apšvita gali būti rodoma keliais būdais, įskaitant absoliučią vertę (pvz., W/cm2/nm) arba savavališkus, santykinius arba normalizuotus (be vienetų) matmenis. Profiliuose informacija paprastai pateikiama kaip linijinė diagrama arba kaip juostinė diagrama, sugrupuojanti išvestį į 10 nm juostas. Toliau pateiktame gyvsidabrio lanko lempos spektro išėjimo grafike rodoma santykinė apšvita, atsižvelgiant į GEW sistemų bangos ilgį (1 pav.).
1 PAVEIKSLAS »Gyvsidabrio ir geležies spektrinės išėjimo diagramos.
Lempa yra terminas, vartojamas apibūdinti UV spinduliuojantį kvarcinį vamzdį Europoje ir Azijoje, o Šiaurės ir Pietų Amerikos gyventojai linkę naudoti keičiamą lemputės ir lempos mišinį. Ir lempa, ir lempos galvutė reiškia visą komplektą, kuriame yra kvarcinis vamzdis ir visi kiti mechaniniai ir elektriniai komponentai.
Elektrodų lankinės lempos
Elektrodinių lankinių lempų sistemas sudaro lempos galvutė, aušinimo ventiliatorius arba aušintuvas, maitinimo šaltinis ir žmogaus ir mašinos sąsaja (HMI). Lempos galvutę sudaro lempa (lemputė), reflektorius, metalinis korpusas arba korpusas, langinių mazgas ir kartais kvarcinis langas arba vielos apsauga. GEW savo kvarcinius vamzdžius, atšvaitus ir sklendžių mechanizmus montuoja kasečių mazguose, kuriuos galima lengvai išimti iš išorinio lempos galvutės korpuso arba korpuso. GEW kasetė paprastai išimama per kelias sekundes naudojant vieną šešiakampį veržliaraktį. Kadangi UV spinduliuotė, bendras lempos galvutės dydis ir forma, sistemos ypatybės ir pagalbinės įrangos poreikiai skiriasi priklausomai nuo taikymo ir rinkos, elektrodų lankinių lempų sistemos paprastai yra skirtos tam tikrai programų kategorijai arba panašiems mašinų tipams.
Gyvsidabrio garų lempos skleidžia 360° šviesą iš kvarco vamzdžio. Lankinių lempų sistemose naudojami atšvaitai, esantys žibinto šonuose ir gale, kad užfiksuotų ir sufokusuotų daugiau šviesos tam tikru atstumu priešais lempos galvutę. Šis atstumas žinomas kaip židinys ir čia didžiausias apšvita. Lankinės lempos paprastai skleidžia nuo 5 iki 12 W/cm2 fokusavimo metu. Kadangi apie 70 % UV spinduliuotės iš lempos galvutės gaunama iš reflektoriaus, svarbu, kad atšvaitai būtų švarūs ir periodiškai juos keistų. Atšvaitų nevalymas ar nekeitimas yra dažnas nepakankamo gydymo veiksnys.
Daugiau nei 30 metų GEW tobulina savo kietėjimo sistemų efektyvumą, pritaikė funkcijas ir išvestį, kad atitiktų konkrečių programų ir rinkų poreikius, ir kuria didelį integravimo priedų portfelį. Todėl šiandieniniai GEW komerciniai pasiūlymai apima kompaktišką korpuso dizainą, atšvaitus, optimizuotus didesniam UV atspindžiui ir mažesniam infraraudonųjų spindulių kiekiui, tylius integruotus sklendės mechanizmus, tinklelio juosteles ir plyšius, moliuskų apvalkalo tiekimą, azoto inerciją, aukšto slėgio galvutes, jutiklinį ekraną. operatoriaus sąsaja, kietojo kūno maitinimo šaltiniai, didesnis veikimo efektyvumas, UV išėjimo stebėjimas ir nuotolinis sistemos stebėjimas.
Kai veikia vidutinio slėgio elektrodų lempos, kvarco paviršiaus temperatūra yra nuo 600 °C iki 800 °C, o vidinė plazmos temperatūra yra keli tūkstančiai laipsnių Celsijaus. Priverstinis oras yra pagrindinė priemonė palaikyti tinkamą lempos veikimo temperatūrą ir pašalinti dalį spinduliuojamos infraraudonųjų spindulių energijos. GEW tiekia šį orą neigiamai; tai reiškia, kad oras ištraukiamas per korpusą, išilgai reflektoriaus ir lempos, ir išleidžiamas iš agregato ir toliau nuo mašinos ar kietėjimo paviršiaus. Kai kuriose GEW sistemose, tokiose kaip E4C, naudojamas aušinimas skysčiu, kuris suteikia šiek tiek didesnę UV spinduliuotę ir sumažina bendrą lempos galvutės dydį.
Elektrodų lanko lempos turi įšilimo ir vėsinimo ciklus. Lempos dega minimaliu aušinimu. Tai leidžia gyvsidabrio plazmai pakilti iki norimos darbinės temperatūros, gaminti laisvuosius elektronus ir katijonus ir įjungti srovę. Kai lempos galvutė išjungiama, aušinimas tęsiasi kelias minutes, kad tolygiai atvėstų kvarcinis vamzdis. Per šilta lempa vėl neužsidegs ir turi toliau vėsti. Dėl paleidimo ir aušinimo ciklo trukmės, taip pat elektrodų degradacijos kiekvieno įtampos smūgio metu pneumatiniai sklendės mechanizmai visada yra integruoti į GEW elektrodų lankinių lempų mazgus. 2 paveiksle pavaizduotos oru aušinamos (E2C) ir skysčiu aušinamos (E4C) elektrodinės lankinės lempos.
2 PAVEIKSLAS »Skysčiu aušinamos (E4C) ir oru aušinamos (E2C) elektrodinės lankinės lempos.
UV LED lempos
Puslaidininkiai yra kietos, kristalinės medžiagos, kurios yra šiek tiek laidžios. Elektra per puslaidininkį teka geriau nei per izoliatorių, bet ne taip gerai, kaip per metalinį laidininką. Natūralūs, bet gana neefektyvūs puslaidininkiai apima silicio, germanio ir seleno elementus. Sintetiniai puslaidininkiai, skirti našumui ir efektyvumui užtikrinti, yra sudėtinės medžiagos, kurių priemaišos yra tiksliai impregnuotos kristalinėje struktūroje. UV šviesos diodų atveju aliuminio galio nitridas (AlGaN) yra dažniausiai naudojama medžiaga.
Puslaidininkiai yra pagrindiniai šiuolaikinės elektronikos elementai ir yra sukurti taip, kad sudarytų tranzistorius, diodus, šviesos diodus ir mikroprocesorius. Puslaidininkiniai įtaisai integruojami į elektros grandines ir montuojami tokiuose gaminiuose kaip mobilieji telefonai, nešiojamieji kompiuteriai, planšetiniai kompiuteriai, prietaisai, lėktuvai, automobiliai, nuotolinio valdymo pultai ir net vaikiški žaislai. Dėl šių mažų, bet galingų komponentų gaminiai veikia kasdien, o gaminiai yra kompaktiški, plonesni, lengvesni ir prieinamesni.
Ypatingu šviesos diodų atveju tiksliai suprojektuotos ir pagamintos puslaidininkinės medžiagos skleidžia santykinai siauras šviesos bangos ilgio juostas, kai yra prijungtos prie nuolatinės srovės maitinimo šaltinio. Šviesa generuojama tik tada, kai srovė teka iš teigiamo anodo (+) į neigiamą kiekvieno šviesos diodo katodą (-). Kadangi LED išvestis yra greitai ir lengvai valdoma ir beveik monochromatinė, šviesos diodai idealiai tinka naudoti kaip: indikatoriaus lemputės; infraraudonųjų spindulių ryšio signalai; Foninis televizorių, nešiojamųjų kompiuterių, planšetinių kompiuterių ir išmaniųjų telefonų apšvietimas; Elektroniniai ženklai, reklaminiai skydai ir jumbotronai; ir UV kietėjimas.
Šviesos diodas yra teigiamo ir neigiamo jungtis (pn sandūra). Tai reiškia, kad viena šviesos diodo dalis turi teigiamą krūvį ir yra vadinama anodu (+), o kita dalis turi neigiamą krūvį ir yra vadinama katodu (-). Nors abi pusės yra santykinai laidžios, sankryžos riba, kurioje susikerta abi pusės, žinoma kaip išeikvojimo zona, nėra laidži. Kai nuolatinės srovės (DC) maitinimo šaltinio teigiamas (+) gnybtas yra prijungtas prie šviesos diodo anodo (+), o neigiamas (-) šaltinio gnybtas yra prijungtas prie katodo (-), neigiamai įkrauti elektronai katode ir teigiamai įkrautų elektronų laisvos vietos anode yra atstumiamos maitinimo šaltinio ir stumiamos link išeikvojimo zonos. Tai yra poslinkis į priekį, ir jis įveikia nelaidžią ribą. Rezultatas yra tai, kad laisvieji elektronai n tipo srityje kerta ir užpildo laisvas vietas p tipo srityje. Kai elektronai teka per sieną, jie pereina į mažesnės energijos būseną. Atitinkamas energijos kritimas iš puslaidininkio išsiskiria kaip šviesos fotonai.
Medžiagos ir priedai, sudarantys kristalinę LED struktūrą, lemia spektrinį išėjimą. Šiandien parduodami LED kietėjimo šaltiniai turi ultravioletinius spindulius, nukreiptus ties 365, 385, 395 ir 405 nm, o įprasta ±5 nm tolerancija ir Gauso spektrinis pasiskirstymas. Kuo didesnė didžiausia spektrinė apšvita (W/cm2/nm), tuo didesnė varpo kreivės smailė. Nors UVC plėtra vyksta nuo 275 iki 285 nm, našumas, tarnavimo laikas, patikimumas ir kaina dar nėra komerciškai perspektyvūs kietėjimo sistemoms ir pritaikymams.
Kadangi šiuo metu UV-LED išvestis ribojama iki ilgesnių UVA bangų ilgių, UV-LED kietėjimo sistema neskleidžia plačiajuosčio spektro išėjimo, būdingo vidutinio slėgio gyvsidabrio garų lempoms. Tai reiškia, kad UV-LED kietėjimo sistemos neskleidžia UVC, UVB, labiausiai matomos šviesos ir šilumą generuojančių infraraudonųjų bangų ilgių. Nors tai leidžia UV-LED kietinimo sistemas panaudoti karščiui jautresnėse srityse, esami rašalai, dangos ir klijai, sukurti vidutinio slėgio gyvsidabrio lempoms, turi būti iš naujo pritaikyti UV-LED kietėjimo sistemoms. Laimei, chemijos tiekėjai vis dažniau siūlo produktus kaip dvigubą gydymą. Tai reiškia, kad dvigubai kietėjanti formulė, skirta kietėti UV-LED lempoje, taip pat kietės naudojant gyvsidabrio garų lempą (3 pav.).
3 PAVEIKSLAS »Šviesos diodų spektrinės išvesties diagrama.
GEW UV-LED kietinimo sistemos skleidžia iki 30 W/cm2 spinduliavimo lange. Skirtingai nuo elektrodų lanko lempų, UV-LED kietėjimo sistemose nėra reflektorių, nukreipiančių šviesos spindulius į koncentruotą židinį. Dėl to didžiausias UV-LED apšvita atsiranda netoli spinduliavimo lango. Didėjant atstumui tarp lempos galvutės ir kietėjančio paviršiaus, skleidžiami UV-LED spinduliai skiriasi vienas nuo kito. Tai sumažina šviesos koncentraciją ir apšvitos, kuri pasiekia kietėjimo paviršių, dydį. Nors didžiausias apšvita yra svarbi kryžminiam ryšiui, vis didesnis apšvita ne visada yra naudingas ir netgi gali slopinti didesnį kryžminio ryšio tankį. Bangos ilgis (nm), apšvita (W/cm2) ir energijos tankis (J/cm2) vaidina lemiamą vaidmenį kietinant, o jų bendras poveikis kietėjimui turėtų būti tinkamai suprastas renkantis UV-LED šaltinį.
Šviesos diodai yra Lamberto šaltiniai. Kitaip tariant, kiekvienas UV šviesos diodas skleidžia vienodą išvestį į priekį per visą 360° x 180° pusrutulį. Daugybė UV šviesos diodų, kurių kiekvienas yra milimetro kvadrato dydžio, yra išdėstytas vienoje eilutėje, eilučių ir stulpelių matricoje arba kitoje konfigūracijoje. Šie mazgai, žinomi kaip moduliai arba matricos, yra suprojektuoti su tarpais tarp šviesos diodų, kurie užtikrina susiliejimą tarp tarpų ir palengvina diodų aušinimą. Tada keli moduliai arba masyvai sujungiami į didesnius mazgus, kad būtų sudarytos įvairaus dydžio UV kietėjimo sistemos (4 ir 5 pav.). Papildomi komponentai, reikalingi UV-LED kietinimo sistemai sukurti, yra aušintuvas, spinduliuojantis langas, elektroninės tvarkyklės, nuolatinės srovės maitinimo šaltiniai, aušinimo skysčiu sistema arba aušintuvas ir žmogaus mašinos sąsaja (HMI).
4 PAVEIKSLAS »LeoLED sistema žiniatinkliui.
5 PAVEIKSLAS »LeoLED sistema, skirta didelės spartos kelių lempų instaliacijai.
Kadangi UV-LED kietinimo sistemos nespinduliuoja infraraudonųjų bangų ilgių. Jie iš prigimties perduoda mažiau šiluminės energijos į kietėjantį paviršių nei gyvsidabrio garų lempos, tačiau tai nereiškia, kad UV šviesos diodai turėtų būti laikomi šalto kietėjimo technologija. UV-LED kietėjimo sistemos gali skleisti labai didelę didžiausią apšvitą, o ultravioletinių bangų ilgiai yra energijos forma. Nepriklausomai nuo to, kokios išvesties chemija nesugeria, įkaitins pagrindinę dalį arba substratą, taip pat aplinkinius mašinos komponentus.
UV šviesos diodai taip pat yra elektriniai komponentai, kurių neefektyvumą lemia neapdorotų puslaidininkių projektavimas ir gamyba, taip pat gamybos metodai ir komponentai, naudojami šviesos diodams supakuoti į didesnį kietėjimo bloką. Nors gyvsidabrio garų kvarcinio vamzdžio temperatūra veikimo metu turi būti 600–800 °C, LED pn sandūros temperatūra turi likti žemesnė nei 120 °C. Tik 35–50 % UV-LED matricą maitinančios elektros energijos paverčiama ultravioletiniais spinduliais (labai priklauso nuo bangos ilgio). Likusi dalis paverčiama šilumine šiluma, kurią reikia pašalinti, kad būtų palaikoma norima sandūros temperatūra ir būtų užtikrintas nustatytas sistemos apšvita, energijos tankis ir vienodumas bei ilgas tarnavimo laikas. Šviesos diodai iš esmės yra ilgalaikiai kietojo kūno įrenginiai, o norint pasiekti ilgalaikes specifikacijas, labai svarbu integruoti šviesos diodus į didesnius mazgus su tinkamai suprojektuotomis ir prižiūrimomis aušinimo sistemomis. Ne visos UV spindulių kietėjimo sistemos yra vienodos, o netinkamai suprojektuotos ir vėsintos UV-LED kietinimo sistemos turi didesnę tikimybę perkaisti ir katastrofiškai sugesti.
Hibridinės lankinės/LED lempos
Bet kurioje rinkoje, kurioje visiškai nauja technologija pristatoma kaip esamos technologijos pakaitalas, gali kilti nerimas dėl priėmimo ir skepticizmo dėl veikimo. Potencialūs vartotojai dažnai atidėlioja diegimą, kol susiformuoja nusistovėjusi diegimo bazė, bus paskelbta atvejų analizė, teigiami atsiliepimai pradeda sklisti masiškai ir (arba) jie gauna tiesioginės patirties ar rekomendacijų iš asmenų ir įmonių, kuriuos jie pažįsta ir kuriais pasitiki. Dažnai reikia tvirtų įrodymų, kol visa rinka visiškai atsisako senojo ir visiškai pereina prie naujos. Nepadeda, kad sėkmės istorijos dažniausiai yra griežtai laikomos paslaptimis, nes ankstyvieji vartotojai nenori, kad konkurentai gautų panašios naudos. Dėl to tiek tikros, tiek perdėtos pasakos apie nusivylimą kartais gali nuskambėti visoje rinkoje, užmaskuodami tikruosius naujųjų technologijų pranašumus ir dar labiau vilkindamos jų pritaikymą.
Per visą istoriją hibridiniai dizainai dažnai buvo laikomi pereinamuoju tiltu tarp esamų ir naujų technologijų, kaip priešprieša nenorimam priėmimui. Hibridai leidžia vartotojams įgyti pasitikėjimo savimi ir patiems nuspręsti, kaip ir kada turėtų būti naudojami nauji produktai ar metodai, neprarandant esamų galimybių. UV kietėjimo atveju hibridinė sistema leidžia vartotojams greitai ir lengvai pakeisti gyvsidabrio garų lempas ir LED technologiją. Linijose su keliomis kietinimo stotimis hibridai leidžia presams paleisti 100 % šviesos diodų, 100 % gyvsidabrio garų arba bet kokį šių dviejų technologijų derinį, reikalingą konkrečiam darbui atlikti.
GEW siūlo hibridines lanko/LED sistemas interneto keitikliams. Sprendimas buvo sukurtas didžiausiai GEW rinkai, siaurai žiniatinklio etiketei, tačiau hibridinis dizainas taip pat naudojamas kitose žiniatinklio ir ne žiniatinklio programose (6 pav.). Lankas / šviesos diodas turi bendrą lempos galvutės korpusą, kuriame gali tilpti gyvsidabrio garai arba LED kasetė. Abi kasetės veikia iš universalios maitinimo ir valdymo sistemos. Sistemos intelektualumas leidžia atskirti kasečių tipus ir automatiškai aprūpinti reikiamą galią, aušinimą ir operatoriaus sąsają. GEW gyvsidabrio garų arba LED kasečių pašalinimas arba montavimas paprastai atliekamas per kelias sekundes naudojant vieną šešiakampį veržliaraktį.
6 PAVEIKSLAS »Arc/LED sistema žiniatinkliui.
Eksimerinės lempos
Eksimerinės lempos yra dujų išlydžio lempų tipas, skleidžiantis beveik monochromatinę ultravioletinę energiją. Nors eksimerinės lempos yra įvairių bangų ilgių, įprasti ultravioletiniai spinduliai yra sutelkti ties 172, 222, 308 ir 351 nm. 172 nm eksimerinės lempos patenka į vakuumo UV juostą (100–200 nm), o 222 nm yra išskirtinai UVC (200–280 nm). 308 nm eksimerinės lempos skleidžia UVB (nuo 280 iki 315 nm), o 351 nm yra vientisas UVA (315-400 nm).
172 nm vakuuminiai UV bangos ilgiai yra trumpesni ir juose yra daugiau energijos nei UVC; tačiau jie stengiasi labai giliai prasiskverbti į medžiagas. Tiesą sakant, 172 nm bangos ilgiai yra visiškai sugeriami per 10–200 nm UV formulės chemijos. Dėl to 172 nm eksimerinės lempos sujungs tik išorinį UV formulių paviršių ir turi būti integruotos kartu su kitais kietinimo įtaisais. Kadangi vakuuminius UV bangų ilgius taip pat sugeria oras, 172 nm eksimerinės lempos turi būti naudojamos azoto inertinėje atmosferoje.
Daugumą eksimerinių lempų sudaro kvarcinis vamzdis, kuris tarnauja kaip dielektrinis barjeras. Vamzdis užpildytas retosiomis dujomis, galinčiomis sudaryti eksimerines arba eksipleksines molekules (7 pav.). Skirtingos dujos gamina skirtingas molekules, o skirtingos sužadintos molekulės lemia, kokius bangos ilgius skleidžia lempa. Aukštos įtampos elektrodas eina išilgai kvarco vamzdžio vidinio ilgio, o įžeminimo elektrodai eina išilgai išorinio ilgio. Įtampa į lempą impulsuojama aukštu dažniu. Dėl to elektronai teka vidiniame elektrode ir išsilieja per dujų mišinį link išorinių įžeminimo elektrodų. Šis mokslinis reiškinys žinomas kaip dielektrinė barjerinė iškrova (DBD). Kai elektronai keliauja per dujas, jie sąveikauja su atomais ir sukuria energingas arba jonizuotas rūšis, kurios gamina eksimeras arba eksiplekso molekules. Eksimerų ir eksipleksinių molekulių gyvenimo trukmė yra neįtikėtinai trumpa, o skaidant iš sužadintos būsenos į pagrindinę būseną, išsiskiria kvazi-monochromatinio pasiskirstymo fotonai.
7 PAVEIKSLAS »Eksimerinė lempa
Skirtingai nuo gyvsidabrio garų lempų, eksimerinės lempos kvarcinio vamzdžio paviršius neįkaista. Todėl dauguma eksimerinių lempų veikia mažai aušinant arba visai neaušinant. Kitais atvejais reikalingas žemas aušinimo lygis, kurį paprastai užtikrina azoto dujos. Dėl lempos šiluminio stabilumo eksimerinės lempos akimirksniu įjungiamos/išjungiamos ir nereikalauja įšilimo ar vėsinimo ciklų.
Kai eksimerinės lempos, spinduliuojančios 172 nm, integruojamos kartu su kvazi-monochromatinėmis UVA-LED kietėjimo sistemomis ir plačiajuosčiomis gyvsidabrio garų lempomis, susidaro matinio paviršiaus efektai. UVA LED lempos pirmiausia naudojamos chemijai sustingti. Tada paviršiui polimerizuoti naudojamos kvazi-monochromatinės eksimerinės lempos, o galiausiai plačiajuostės gyvsidabrio lempos sujungia likusią chemijos dalį. Unikali trijų technologijų, taikomų atskirais etapais, spektrinė išvestis suteikia naudingų optinių ir funkcinių paviršiaus kietėjimo efektų, kurių negalima pasiekti naudojant vieną iš UV šaltinių.
172 ir 222 nm eksimeriniai bangos ilgiai taip pat efektyviai naikina pavojingas organines medžiagas ir kenksmingas bakterijas, todėl eksimerinės lempos yra praktiškos paviršių valymui, dezinfekavimui ir paviršiaus energijos apdorojimui.
Lempos tarnavimo laikas
Kalbant apie lempos ar lemputės tarnavimo laiką, GEW lankinės lempos paprastai veikia iki 2000 valandų. Lempos tarnavimo laikas nėra absoliutus, nes UV spinduliuotė laikui bėgant palaipsniui mažėja ir ją veikia įvairūs veiksniai. Lempos konstrukcija ir kokybė, taip pat UV sistemos veikimo sąlygos ir formulės medžiagos reaktyvumas. Tinkamai suprojektuotos UV sistemos užtikrina, kad būtų užtikrinta tinkama galia ir aušinimas, kurio reikalauja konkrečios lempos (lemputės) konstrukcija.
GEW tiekiamos lempos (lemputės) visada užtikrina ilgiausią tarnavimo laiką, kai naudojamos GEW kietėjimo sistemose. Antriniai tiekimo šaltiniai dažniausiai apverčia lempą iš pavyzdžio, o kopijose gali nebūti to paties galo, kvarco skersmens, gyvsidabrio kiekio ar dujų mišinio, o tai gali turėti įtakos UV spinduliuotei ir šilumos gamybai. Kai šilumos generavimas nesubalansuotas su sistemos aušinimu, lempos galia ir tarnavimo laikas nukenčia. Šalčiau veikiančios lempos skleidžia mažiau UV spindulių. Lempos, kurios veikia karštiau, tarnauja ne taip ilgai ir deformuojasi esant aukštai paviršiaus temperatūrai.
Elektrodinių lankinių lempų eksploatavimo laiką riboja lempos darbo temperatūra, veikimo valandų skaičius ir paleidimų ar smūgių skaičius. Kiekvieną kartą, kai į lempą paleidžiamas aukštos įtampos lankas, šiek tiek susidėvi volframo elektrodas. Galų gale lempa vėl neužges. Elektrodų lanko lempose yra sklendės mechanizmai, kurie, kai jie įjungiami, blokuoja UV spinduliavimą, kaip alternatyvą nuolatiniam lempos galios keitimui. Reaktyvesnis rašalas, dangos ir klijai gali pailginti lempos tarnavimo laiką; kadangi mažiau reaktyvioms formulėms gali reikėti dažniau keisti lempas.
UV-LED sistemos iš prigimties yra ilgesnės nei įprastos lempos, tačiau UV-LED tarnavimo laikas taip pat nėra absoliutus. Kaip ir įprastų lempų atveju, UV šviesos diodai turi apribojimų, kiek jie gali būti varomi, ir paprastai turi veikti, kai sankryžos temperatūra žemesnė nei 120 °C. Per daug veikiantys šviesos diodai ir nepakankamai aušinami šviesos diodai pablogins eksploatavimo laiką, todėl greičiau sugadins arba katastrofiškai suges. Šiuo metu ne visi UV-LED sistemų tiekėjai siūlo dizainus, atitinkančius didžiausią nustatytą tarnavimo laiką, viršijantį 20 000 valandų. Geriau suprojektuotos ir prižiūrimos sistemos tarnaus ilgiau nei 20 000 valandų, o prastesnės sistemos suges per daug trumpesnį laikotarpį. Geros naujienos yra tai, kad LED sistemų dizainas toliau tobulėja ir tarnauja ilgiau su kiekviena dizaino iteracija.
Ozonas
Kai trumpesni UVC bangos ilgiai veikia deguonies molekules (O2), deguonies molekulės (O2) suskaidomos į du deguonies atomus (O). Tada laisvieji deguonies atomai (O) susiduria su kitomis deguonies molekulėmis (O2) ir sudaro ozoną (O3). Kadangi trideguonis (O3) žemėje yra mažiau stabilus nei dioksidas (O2), ozonas, dreifuodamas per atmosferos orą, lengvai virsta deguonies molekule (O2) ir deguonies atomu (O). Tada laisvieji deguonies atomai (O) rekombinuojasi vienas su kitu išmetimo sistemoje, kad susidarytų deguonies molekulės (O2).
Pramoniniam UV kietėjimui ozonas (O3) susidaro, kai atmosferos deguonis sąveikauja su ultravioletinių bangų ilgiais, mažesniais nei 240 nm. Plačiajuosčiai gyvsidabrio garais kietėjantys šaltiniai skleidžia UVC spinduliuotę nuo 200 iki 280 nm, kuri sutampa su dalimi ozoną generuojančios srities, o eksimerinės lempos skleidžia vakuuminį UV spinduliuotę ties 172 nm arba UVC spinduliuotę 222 nm. Gyvsidabrio garų ir eksimerinių kietėjimo lempų sukurtas ozonas yra nestabilus ir nekelia didelio pavojaus aplinkai, tačiau jį būtina pašalinti iš artimiausios darbuotojų aplinkos, nes jis dirgina kvėpavimo takus ir yra toksiškas. Kadangi komercinės UV-LED kietinimo sistemos skleidžia UVA spindulius nuo 365 iki 405 nm, ozonas nesusidaro.
Ozono kvapas panašus į metalo, degančios vielos, chloro ir elektros kibirkšties kvapą. Žmogaus uoslės jutimai gali aptikti net 0,01–0,03 milijono dalių (ppm) ozono. Nors ji skiriasi priklausomai nuo asmens ir aktyvumo lygio, didesnė nei 0,4 ppm koncentracija gali sukelti neigiamą kvėpavimo poveikį ir galvos skausmą. Siekiant apriboti ozono poveikį darbuotojui, ant UV spindulių kietėjimo linijų turi būti įrengta tinkama ventiliacija.
UV kietėjimo sistemos paprastai yra suprojektuotos taip, kad sulaikytų išmetamąjį orą, kai jis išeina iš lempų galvučių, kad būtų galima nukreipti orą nuo operatorių ir už pastato ribų, kur jis natūraliai suyra, esant deguoniui ir saulės šviesai. Arba beozono neturinčiose lempose yra kvarco priedo, kuris blokuoja ozoną generuojančius bangos ilgius, o įrenginiai, norintys išvengti kanalizacijos ar skylių stoge, dažnai naudoja filtrus išmetimo ventiliatorių išėjime.
Paskelbimo laikas: 2024-06-19
