Dzīvsudraba tvaiki, gaismas diode (LED) un eksimērs ir atšķirīgas UV cietēšanas lampu tehnoloģijas. Lai gan visi trīs tiek izmantoti dažādos fotopolimerizācijas procesos, lai sasaistītu tintes, pārklājumus, līmvielas un ekstrūzijas, mehānismi, kas ģenerē izstaroto UV enerģiju, kā arī atbilstošās spektrālās izejas īpašības ir pilnīgi atšķirīgas. Šo atšķirību izpratne ir svarīga lietojuma un formulu izstrādē, UV cietēšanas avota izvēlē un integrācijā.
Dzīvsudraba tvaika lampas
Gan elektrodu loka lampas, gan mikroviļņu lampas bez elektrodiem ietilpst dzīvsudraba tvaiku kategorijā. Dzīvsudraba tvaika lampas ir vidēja spiediena gāzizlādes spuldžu veids, kurā neliels daudzums elementārā dzīvsudraba un inertās gāzes tiek iztvaicēts plazmā noslēgtā kvarca caurulē. Plazma ir neticami augstas temperatūras jonizēta gāze, kas spēj vadīt elektrību. To ražo, pieliekot elektrisko spriegumu starp diviem elektrodiem loka spuldzē vai apstrādājot mikroviļņu lampu bez elektrodiem korpusā vai dobumā, kas pēc koncepcijas ir līdzīgs sadzīves mikroviļņu krāsnij. Pēc iztvaikošanas dzīvsudraba plazma izstaro plaša spektra gaismu ultravioletā, redzamā un infrasarkanā viļņa garumā.
Elektriskās loka spuldzes gadījumā pielikts spriegums aktivizē noslēgto kvarca cauruli. Šī enerģija iztvaiko dzīvsudrabu plazmā un atbrīvo elektronus no iztvaicētiem atomiem. Daļa elektronu (-) plūst uz lampas pozitīvo volframa elektrodu vai anodu (+) un UV sistēmas elektriskajā ķēdē. Atomi ar tikko trūkstošiem elektroniem kļūst par pozitīvas sprieguma katjoniem (+), kas plūst pret lampas negatīvi lādētu volframa elektrodu vai katodu (-). Pārvietojoties, katjoni ietriecas neitrālos atomos gāzu maisījumā. Trieciens pārnes elektronus no neitrāliem atomiem uz katjoniem. Kad katjoni iegūst elektronus, tie nonāk zemākas enerģijas stāvoklī. Enerģijas diferenciālis tiek izlādēts kā fotoni, kas izstaro uz āru no kvarca caurules. Ja lampa ir pienācīgi darbināta, pareizi atdzesēta un darbojas tās lietderīgās lietošanas laikā, pastāvīgs jaunizveidotu katjonu (+) padeve gravitējas negatīvā elektroda vai katoda (-) virzienā, ietriecot vairāk atomu un radot nepārtrauktu UV gaismas emisiju. Mikroviļņu lampas darbojas līdzīgi, izņemot to, ka mikroviļņi, kas pazīstami arī kā radiofrekvences (RF), aizstāj elektrisko ķēdi. Tā kā mikroviļņu lampām nav volframa elektrodu un tās ir vienkārši noslēgta kvarca caurule, kas satur dzīvsudrabu un inertu gāzi, tās parasti sauc par bezelektrodiem.
Platjoslas vai plaša spektra dzīvsudraba tvaika spuldžu UV izvade aptver ultravioleto, redzamo un infrasarkano viļņu garumu aptuveni vienādās proporcijās. Ultravioletā daļa ietver UVC (200 līdz 280 nm), UVB (280 līdz 315 nm), UVA (315 līdz 400 nm) un UVV (400 līdz 450 nm) viļņu garumu. Lampas, kas izstaro UVC viļņu garumā, kas mazāks par 240 nm, rada ozonu, un tām ir nepieciešama izplūde vai filtrēšana.
Dzīvsudraba tvaika lampas spektrālo jaudu var mainīt, pievienojot nelielu daudzumu dopantu, piemēram: dzelzi (Fe), galliju (Ga), svinu (Pb), alvu (Sn), bismutu (Bi) vai indiju (In). ). Pievienotie metāli maina plazmas sastāvu un līdz ar to arī enerģiju, kas izdalās, kad katjoni iegūst elektronus. Lampas ar pievienotiem metāliem tiek sauktas par leģētām, piedevām un metālu halogenīdu. Lielākā daļa tintes, pārklājumu, līmvielu un ekstrūzijas ir izstrādātas tā, lai tās atbilstu standarta dzīvsudraba (Hg) vai dzelzs (Fe) leģētu lampu jaudai. Ar dzelzi leģētas spuldzes daļu UV starojuma novirza uz garākiem, gandrīz redzamiem viļņu garumiem, kas nodrošina labāku iespiešanos caur biezākām, stipri pigmentētām preparātiem. UV preparāti, kas satur titāna dioksīdu, mēdz labāk sacietēt ar gallija (GA) leģētām lampām. Tas ir tāpēc, ka gallija lampas novirza ievērojamu daļu UV izejas pret viļņu garumiem, kas garāki par 380 nm. Tā kā titāna dioksīda piedevas parasti neuzsūc gaismu virs 380 nm, izmantojot gallija lampas ar baltu formulējumu, fotoiniciatori var absorbēt vairāk UV enerģijas, nevis piedevas.
Spektra profili sniedz formulētājiem un galalietotājiem vizuālu priekšstatu par to, kā izstarotā jauda konkrētai lampas konstrukcijai tiek sadalīta elektromagnētiskajā spektrā. Lai gan iztvaikotam dzīvsudrabam un metālu piedevām ir noteiktas starojuma īpašības, precīzs elementu un inerto gāzu maisījums kvarca caurulē, kā arī lampas konstrukcija un konservēšanas sistēmas dizains ietekmē UV starojumu. Neintegrētas spuldzes, ko darbina un ko mēra lampas piegādātājs brīvā dabā, spektrālajai jaudai būs atšķirīga spektrālā jauda nekā lampai, kas uzstādīta lampas galvā ar pareizi izstrādātu atstarotāju un dzesēšanu. Spektra profili ir viegli pieejami no UV sistēmu piegādātājiem, un tie ir noderīgi formulu izstrādē un lampu izvēlē.
Kopējais spektrālais profils attēlo spektrālo izstarojumu uz y ass un viļņa garumu uz x ass. Spektrālo izstarojumu var attēlot vairākos veidos, ieskaitot absolūto vērtību (piemēram, W/cm2/nm) vai patvaļīgus, relatīvus vai normalizētus (bez vienību) mērījumus. Profilos informācija parasti tiek parādīta kā līniju diagramma vai joslu diagramma, kas sagrupē izvadi 10 nm joslās. Sekojošais dzīvsudraba loka lampas spektrālās izejas grafiks parāda relatīvo izstarojumu attiecībā pret viļņa garumu GEW sistēmām (1. attēls).
1. ATTĒLS »Dzīvsudraba un dzelzs spektrālās izvades diagrammas.
Lampa ir termins, ko lieto, lai apzīmētu UV starojumu izstarojošu kvarca cauruli Eiropā un Āzijā, savukārt ziemeļamerikāņi un dienvidamerikāņi mēdz izmantot maināmu spuldzes un lampas maisījumu. Gan lampa, gan lampas galva attiecas uz pilnu komplektu, kurā atrodas kvarca caurule un visi citi mehāniskie un elektriskie komponenti.
Elektrodu loka lampas
Elektrodu loka lampu sistēmas sastāv no lampas galvas, dzesēšanas ventilatora vai dzesētāja, barošanas avota un cilvēka-mašīnas saskarnes (HMI). Lampas galvā ietilpst lampa (spuldze), atstarotājs, metāla korpuss vai korpuss, slēģu komplekts un dažreiz kvarca logs vai stieples aizsargs. GEW kvarca caurules, atstarotājus un slēģu mehānismus montē kasešu komplektos, kurus var viegli noņemt no ārējā luktura galviņas korpusa vai korpusa. GEW kasetes izņemšana parasti tiek veikta dažu sekunžu laikā, izmantojot vienu sešstūra uzgriežņu atslēgu. Tā kā ultravioletā starojuma izvade, kopējais spuldzes galvas izmērs un forma, sistēmas īpašības un papildu aprīkojuma vajadzības atšķiras atkarībā no pielietojuma un tirgus, elektrodu loka lampu sistēmas parasti ir paredzētas noteiktai lietojumu kategorijai vai līdzīgiem mašīnu tipiem.
Dzīvsudraba tvaika lampas izstaro 360° gaismu no kvarca caurules. Loka lampu sistēmās tiek izmantoti atstarotāji, kas atrodas luktura sānos un aizmugurē, lai uztvertu un fokusētu vairāk gaismas līdz noteiktam attālumam luktura galvas priekšā. Šis attālums ir pazīstams kā fokuss, un tajā ir vislielākais izstarojums. Loka lampas parasti izstaro diapazonā no 5 līdz 12 W/cm2 fokusā. Tā kā aptuveni 70% UV starojuma no lampas galvas nāk no reflektora, ir svarīgi uzturēt atstarotājus tīrus un periodiski tos nomainīt. Atstarotāju netīrīšana vai nomaiņa ir bieži sastopams nepietiekamas izārstēšanas cēlonis.
Vairāk nekā 30 gadus GEW ir uzlabojis savu konservēšanas sistēmu efektivitāti, pielāgojot funkcijas un izvadi, lai tie atbilstu konkrētu lietojumprogrammu un tirgu vajadzībām, un izstrādājot lielu integrācijas piederumu portfeli. Rezultātā mūsdienu GEW komerciālie piedāvājumi ietver kompaktu korpusu dizainu, atstarotājus, kas optimizēti lielākai UV atstarošanai un samazinātam infrasarkanajam starojumam, klusus integrētus slēģu mehānismus, tīkla apmales un spraugas, gliemežvāku tīkla padevi, slāpekļa inerci, pozitīva spiediena galviņas, skārienekrānu. operatora saskarne, cietvielu barošanas avoti, lielāka darbības efektivitāte, UV izejas uzraudzība un attālināta sistēmas uzraudzība.
Kad darbojas vidēja spiediena elektrodu lampas, kvarca virsmas temperatūra ir no 600 °C līdz 800 °C, un iekšējā plazmas temperatūra ir vairāki tūkstoši grādu pēc Celsija. Piespiedu gaiss ir galvenais līdzeklis, lai uzturētu pareizu lampas darbības temperatūru un noņemtu daļu izstarotās infrasarkanās enerģijas. GEW piegādā šo gaisu negatīvi; tas nozīmē, ka gaiss tiek izvilkts caur korpusu, gar reflektoru un lampu, un tiek izvadīts no mezgla un prom no mašīnas vai cietināšanas virsmas. Dažas GEW sistēmas, piemēram, E4C, izmanto šķidruma dzesēšanu, kas nodrošina nedaudz lielāku UV starojumu un samazina kopējo lampas galvas izmēru.
Elektrodu loka lampām ir iesildīšanās un dzesēšanas cikli. Lampas tiek iedarbinātas ar minimālu dzesēšanu. Tas ļauj dzīvsudraba plazmai paaugstināties līdz vēlamajai darba temperatūrai, radīt brīvus elektronus un katjonus un nodrošināt strāvas plūsmu. Kad lampas galva ir izslēgta, dzesēšana turpina darboties dažas minūtes, lai vienmērīgi atdzesētu kvarca cauruli. Pārāk silta lampa atkārtoti neiedegas, un tai jāturpina atdzist. Iedarbināšanas un dzesēšanas cikla ilgums, kā arī elektrodu degradācija katra sprieguma trieciena laikā ir iemesls, kāpēc pneimatiskie aizvaru mehānismi vienmēr ir integrēti GEW elektrodu loka lampu komplektos. 2. attēlā parādītas ar gaisu dzesējamas (E2C) un ar šķidrumu dzesējamas (E4C) elektrodu loka lampas.
2. ATTĒLS »Ar šķidrumu dzesējamas (E4C) un ar gaisu dzesējamas (E2C) elektrodu loka lampas.
UV LED lampas
Pusvadītāji ir cieti, kristāliski materiāli, kas ir zināmā mērā vadoši. Elektrība plūst caur pusvadītāju labāk nekā izolators, bet ne tik labi kā metāla vadītājs. Dabiski sastopamie, bet diezgan neefektīvie pusvadītāji ietver elementus silīcijs, germānija un selēns. Sintētiski izgatavoti pusvadītāji, kas paredzēti izvadei un efektivitātei, ir salikti materiāli ar piemaisījumiem, kas precīzi impregnēti kristāla struktūrā. UV gaismas diožu gadījumā alumīnija gallija nitrīds (AlGaN) ir plaši izmantots materiāls.
Pusvadītāji ir mūsdienu elektronikas pamatelementi, un tie ir izstrādāti, lai veidotu tranzistorus, diodes, gaismas diodes un mikroprocesorus. Pusvadītāju ierīces ir integrētas elektriskās ķēdēs un uzstādītas tādos izstrādājumos kā mobilie tālruņi, klēpjdatori, planšetdatori, ierīces, lidmašīnas, automašīnas, tālvadības pultis un pat bērnu rotaļlietas. Šīs mazās, bet jaudīgās sastāvdaļas nodrošina ikdienas izstrādājumu funkcionalitāti, vienlaikus ļaujot izstrādājumiem būt kompaktiem, plānākiem, viegliem un lētākiem.
Īpašā gaismas diožu gadījumā precīzi izstrādāti un izgatavoti pusvadītāju materiāli izstaro relatīvi šauras gaismas viļņa garuma joslas, kad tie ir savienoti ar līdzstrāvas barošanas avotu. Gaisma tiek ģenerēta tikai tad, kad strāva plūst no katras gaismas diodes pozitīvā anoda (+) uz negatīvo katodu (-). Tā kā LED izvade ir ātri un viegli kontrolējama un gandrīz monohromatiska, gaismas diodes ir ideāli piemērotas lietošanai kā: indikatora gaismas; infrasarkanie sakaru signāli; Fona apgaismojums televizoriem, klēpjdatoriem, planšetdatoriem un viedtālruņiem; Elektroniskās izkārtnes, reklāmas stendi un jumbotroni; un UV konservēšana.
Gaismas diode ir pozitīva-negatīva pāreja (pn pāreja). Tas nozīmē, ka vienai gaismas diodes daļai ir pozitīvs lādiņš un to dēvē par anodu (+), bet otrai daļai ir negatīvs lādiņš, un to dēvē par katodu (-). Lai gan abas puses ir relatīvi vadošas, krustojuma robeža, kur abas puses saskaras, kas pazīstama kā izsīkuma zona, nav vadoša. Ja līdzstrāvas (līdzstrāvas) barošanas avota pozitīvais (+) spaile ir savienots ar gaismas diodes anodu (+) un avota negatīvais (-) spaile ir savienots ar katodu (-), negatīvi lādēti elektroni katodā un pozitīvi lādētu elektronu vakances anodā atgrūž strāvas avots un virza uz izsīkuma zonu. Tā ir novirze uz priekšu, un tā pārvar nevadošo robežu. Rezultāts ir tāds, ka brīvie elektroni n-tipa reģionā krustojas un aizpilda vakances p-tipa reģionā. Elektroniem plūstot pāri robežai, tie pāriet zemākas enerģijas stāvoklī. Attiecīgais enerģijas kritums tiek atbrīvots no pusvadītāja kā gaismas fotoni.
Materiāli un piedevas, kas veido kristālisko LED struktūru, nosaka spektrālo izvadi. Mūsdienās komerciāli pieejamiem LED sacietēšanas avotiem ir ultravioletās izejas, kas centrētas pie 365, 385, 395 un 405 nm, tipiskā pielaide ±5 nm un Gausa spektrālais sadalījums. Jo lielāks ir maksimālais spektrālais izstarojums (W/cm2/nm), jo augstāks ir zvana līknes maksimums. Lai gan UVC izstrāde notiek no 275 līdz 285 nm, jauda, kalpošanas laiks, uzticamība un izmaksas vēl nav komerciāli dzīvotspējīgas konservēšanas sistēmām un lietojumiem.
Tā kā UV-LED izvade pašlaik ir ierobežota līdz garākiem UVA viļņu garumiem, UV-LED konservēšanas sistēma neizstaro platjoslas spektrālo izvadi, kas raksturīga vidēja spiediena dzīvsudraba tvaika lampām. Tas nozīmē, ka UV-LED cietēšanas sistēmas neizstaro UVC, UVB, visredzamāko gaismu un siltumu radošus infrasarkano viļņu garumus. Lai gan tas ļauj izmantot UV-LED konservēšanas sistēmas karstumjutīgākos lietojumos, esošās tintes, pārklājumi un līmvielas, kas izstrādātas vidēja spiediena dzīvsudraba lampām, ir jāpārformulē UV-LED konservēšanas sistēmām. Par laimi, ķīmijas piegādātāji arvien vairāk izstrādā piedāvājumus kā divkāršu ārstēšanu. Tas nozīmē, ka divkāršās cietēšanas sastāvs, kas paredzēts sacietēšanai ar UV-LED lampu, sacietēs arī ar dzīvsudraba tvaiku lampu (3. attēls).
3. ATTĒLS »Spektrālās izejas diagramma LED.
GEW UV-LED konservēšanas sistēmas izstaro līdz 30 W/cm2 pie izstarojuma loga. Atšķirībā no elektrodu loka lampām, UV-LED sacietēšanas sistēmās nav iekļauti atstarotāji, kas novirza gaismas starus uz koncentrētu fokusu. Rezultātā UV-LED maksimālais izstarojums rodas tuvu izstarojošajam logam. Izstarotie UV-LED stari atšķiras viens no otra, palielinoties attālumam starp lampas galvu un cietēšanas virsmu. Tas samazina gaismas koncentrāciju un izstarojuma lielumu, kas sasniedz sacietēšanas virsmu. Lai gan maksimālais izstarojums ir svarīgs šķērssaistīšanai, arvien lielāks izstarojums ne vienmēr ir izdevīgs un var pat kavēt lielāku šķērssaistīšanas blīvumu. Viļņa garumam (nm), izstarojumam (W/cm2) un enerģijas blīvumam (J/cm2) ir izšķiroša nozīme sacietēšanā, un to kopējā ietekme uz sacietēšanu ir pareizi jāsaprot, izvēloties UV-LED avotu.
Gaismas diodes ir Lamberti avoti. Citiem vārdiem sakot, katra UV gaismas diode izstaro vienmērīgu priekšējo izvadi visā 360° x 180° puslodē. Daudzas UV gaismas diodes, katra apmēram milimetra kvadrātā, ir sakārtotas vienā rindā, rindu un kolonnu matricā vai kādā citā konfigurācijā. Šie mezgli, kas pazīstami kā moduļi vai bloki, ir konstruēti ar atstarpēm starp gaismas diodēm, kas nodrošina sajaukšanu starp spraugām un atvieglo diodes dzesēšanu. Pēc tam vairāki moduļi vai bloki tiek sakārtoti lielākos komplektos, lai veidotu dažāda izmēra UV cietēšanas sistēmas (4. un 5. attēls). Papildu komponenti, kas nepieciešami UV-LED sacietēšanas sistēmas izveidošanai, ietver siltuma izlietni, izstarojošo logu, elektroniskos draiverus, līdzstrāvas barošanas avotus, šķidruma dzesēšanas sistēmu vai dzesētāju un cilvēka un mašīnas saskarni (HMI).
4. ATTĒLS »LeoLED sistēma tīmeklim.
5. ATTĒLS »LeoLED sistēma ātrgaitas vairāku lampu instalācijām.
Tā kā UV-LED konservēšanas sistēmas neizstaro infrasarkano viļņu garumu. Tās pēc būtības nodod mazāk siltumenerģijas uz cietēšanas virsmu nekā dzīvsudraba tvaika lampas, taču tas nenozīmē, ka UV gaismas diodes būtu jāuzskata par aukstās cietēšanas tehnoloģiju. UV-LED konservēšanas sistēmas var izstarot ļoti augstu maksimālo izstarojumu, un ultravioletā viļņa garums ir enerģijas veids. Neatkarīgi no izvades, ko ķīmija neuzsūc, uzsildīs pamata daļu vai substrātu, kā arī apkārtējās mašīnas sastāvdaļas.
UV gaismas diodes ir arī elektriskas sastāvdaļas ar neefektivitāti, ko izraisa neapstrādāta pusvadītāju konstrukcija un izgatavošana, kā arī ražošanas metodes un komponenti, ko izmanto, lai LED iesaiņotu lielākā cietēšanas vienībā. Kamēr dzīvsudraba tvaiku kvarca caurules temperatūrai darbības laikā jābūt no 600 līdz 800 °C, LED pn savienojuma temperatūrai jāpaliek zem 120 °C. Tikai 35–50% elektroenerģijas, kas tiek darbināta UV-LED blokā, tiek pārveidota par ultravioleto starojumu (ļoti atkarīgs no viļņa garuma). Pārējais tiek pārveidots termiskā siltumā, kas ir jānoņem, lai uzturētu vēlamo savienojuma temperatūru un nodrošinātu noteikto sistēmas izstarojumu, enerģijas blīvumu un vienmērīgumu, kā arī ilgu kalpošanas laiku. Gaismas diodes pēc būtības ir ilgstošas cietvielu ierīces, un gaismas diožu integrēšana lielākos mezglos ar pareizi izstrādātām un uzturētām dzesēšanas sistēmām ir ļoti svarīga, lai sasniegtu ilgmūžības specifikācijas. Ne visas UV cietēšanas sistēmas ir vienādas, un nepareizi projektētām un atdzesētām UV-LED konservēšanas sistēmām ir lielāka pārkaršanas un katastrofālas kļūmes iespējamība.
Loka/LED hibrīdlampas
Jebkurā tirgū, kurā tiek ieviesta pavisam jauna tehnoloģija kā esošās tehnoloģijas aizstājējs, var rasties satraukums par pieņemšanu, kā arī skepse par veiktspēju. Potenciālie lietotāji bieži aizkavē ieviešanu, līdz tiek izveidota labi izveidota instalācijas bāze, tiek publicēti gadījumu pētījumi, pozitīvas atsauksmes sāk izplatīties masveidā un/vai viņi iegūst tiešu pieredzi vai atsauces no personām un uzņēmumiem, kurus viņi pazīst un kuriem uzticas. Bieži vien ir nepieciešami stingri pierādījumi, pirms viss tirgus pilnībā atsakās no vecā un pilnībā pāriet uz jauno. Tas nepalīdz, ka veiksmes stāsti mēdz būt stingri slepeni, jo agrīnie lietotāji nevēlas, lai konkurenti gūtu salīdzināmus ieguvumus. Rezultātā gan patiesi, gan pārspīlēti vilšanās stāsti dažkārt var atbalsoties visā tirgū, maskējot jauno tehnoloģiju patiesos ieguvumus un vēl vairāk aizkavējot to ieviešanu.
Vēstures gaitā hibrīdie dizaini bieži tika uzskatīti par pārejas tiltu starp vēsturiskajām un jaunajām tehnoloģijām. Hibrīdi ļauj lietotājiem iegūt pārliecību un pašiem noteikt, kā un kad jāizmanto jauni produkti vai metodes, nezaudējot pašreizējās iespējas. UV konservēšanas gadījumā hibrīda sistēma ļauj lietotājiem ātri un viegli pārslēgties starp dzīvsudraba tvaika lampām un LED tehnoloģiju. Līnijām ar vairākām konservēšanas stacijām hibrīdi ļauj presēm darbināt 100% LED, 100% dzīvsudraba tvaiku vai jebkuru abu tehnoloģiju sajaukumu, kas nepieciešams konkrētam darbam.
GEW piedāvā loka/LED hibrīda sistēmas tīmekļa pārveidotājiem. Risinājums tika izstrādāts GEW lielākajam tirgum, šaurās tīmekļa etiķetēm, taču hibrīda dizains tiek izmantots arī citās tīmekļa un ārpus tīmekļa lietojumprogrammās (6. attēls). Loka/LED ir iestrādāts kopīgs lampas galvas korpuss, kurā var ievietot dzīvsudraba tvaikus vai LED kaseti. Abas kasetes darbojas no universālas barošanas un vadības sistēmas. Sistēmas intelekts ļauj atšķirt kasešu veidus un automātiski nodrošina atbilstošu jaudu, dzesēšanu un operatora saskarni. GEW dzīvsudraba tvaiku vai LED kasešu noņemšana vai uzstādīšana parasti tiek veikta dažu sekunžu laikā, izmantojot vienu sešstūra uzgriežņu atslēgu.
6. ATTĒLS »Loka/LED sistēma tīmeklim.
Eksimera lampas
Eksimēra spuldzes ir gāzizlādes spuldzes, kas izstaro kvazi-monohromatisku ultravioleto enerģiju. Lai gan eksimēra spuldzes ir pieejamas daudzos viļņu garumos, parastie ultravioletie izvadi ir centrēti pie 172, 222, 308 un 351 nm. 172 nm eksimēra lampas ietilpst vakuuma UV joslā (100 līdz 200 nm), savukārt 222 nm ir tikai UVC (200 līdz 280 nm). 308 nm eksimēra spuldzes izstaro UVB (280 līdz 315 nm), un 351 nm ir stingri UVA (315 līdz 400 nm).
172 nm vakuuma UV viļņu garumi ir īsāki un satur vairāk enerģijas nekā UVC; tomēr viņi cīnās, lai ļoti dziļi iekļūtu vielās. Faktiski 172 nm viļņu garumi tiek pilnībā absorbēti UV formulētās ķīmijas 10 līdz 200 nm robežās. Rezultātā 172 nm eksimēra spuldzes savienos tikai UV preparātu ārējās virsmas, un tās ir jāintegrē kopā ar citām cietināšanas ierīcēm. Tā kā vakuuma UV viļņu garumus absorbē arī gaiss, 172 nm eksimēra lampas jādarbina slāpekļa inertā atmosfērā.
Lielākā daļa eksimēru lampu sastāv no kvarca caurules, kas kalpo kā dielektriskā barjera. Caurule ir piepildīta ar retām gāzēm, kas spēj veidot eksimēra vai eksipleksa molekulas (7. attēls). Dažādas gāzes rada dažādas molekulas, un dažādas ierosinātās molekulas nosaka, kādus viļņu garumus lampa izstaro. Augstsprieguma elektrods iet gar kvarca caurules iekšējo garumu, un zemējuma elektrodi stiepjas gar ārējo garumu. Spriegumi tiek impulsēti lampā augstās frekvencēs. Tas izraisa elektronu plūsmu iekšējā elektrodā un izlādi cauri gāzes maisījumam uz ārējiem zemējuma elektrodiem. Šī zinātniskā parādība ir pazīstama kā dielektriskā barjeras izlāde (DBD). Kad elektroni pārvietojas pa gāzi, tie mijiedarbojas ar atomiem un rada enerģētiskas vai jonizētas sugas, kas ražo eksimēra vai eksipleksa molekulas. Eksimēru un eksipleksu molekulām ir neticami īss mūžs, un, sadaloties no ierosinātā stāvokļa uz pamatstāvokli, tiek emitēti kvazi-monohromatiska sadalījuma fotoni.
7. ATTĒLS »Eksimera lampa
Atšķirībā no dzīvsudraba tvaika lampām, eksimēra lampas kvarca caurules virsma nesakarst. Rezultātā lielākā daļa eksimēru spuldžu darbojas ar nelielu dzesēšanu vai bez dzesēšanas. Citos gadījumos ir nepieciešams zems dzesēšanas līmenis, ko parasti nodrošina slāpekļa gāze. Pateicoties lampas termiskajai stabilitātei, eksimēra spuldzes tiek nekavējoties “IESLĒGTA/IZSLĒGTA”, un tām nav nepieciešami iesildīšanas vai dzesēšanas cikli.
Ja eksimēra lampas, kas izstaro pie 172 nm, tiek integrētas kombinācijā ar kvazi-monohromatiskām UVA-LED cietēšanas sistēmām un platjoslas dzīvsudraba tvaika lampām, tiek radīti matēšanas virsmas efekti. UVA LED lampas vispirms tiek izmantotas, lai želētu ķīmiju. Pēc tam virsmas polimerizēšanai tiek izmantotas kvazi-monohromatiskas eksimēra lampas, un visbeidzot platjoslas dzīvsudraba spuldzes saista pārējo ķīmiju. Trīs atsevišķos posmos izmantoto tehnoloģiju unikālās spektrālās izejas nodrošina labvēlīgus optiskos un funkcionālos virsmas sacietēšanas efektus, ko nevar sasniegt ar vienu no UV avotiem.
Eksimēra viļņu garums 172 un 222 nm efektīvi iznīcina arī bīstamās organiskās vielas un kaitīgās baktērijas, kas padara eksimēra lampas praktiskas virsmu tīrīšanai, dezinfekcijai un virsmas enerģijas apstrādei.
Lampas kalpošanas laiks
Attiecībā uz lampas vai spuldzes kalpošanas laiku GEW loka lampas parasti darbojas līdz 2000 stundām. Lampas kalpošanas laiks nav absolūts, jo UV starojums laika gaitā pakāpeniski samazinās un to ietekmē dažādi faktori. Lampas dizains un kvalitāte, kā arī UV sistēmas darbības stāvoklis un preparāta vielas reaktivitāte. Pareizi izstrādātas UV sistēmas nodrošina, ka tiek nodrošināta pareizā jauda un dzesēšana, kas nepieciešama konkrētajai lampas (spuldzes) konstrukcijai.
GEW piegādātās lampas (spuldzes) vienmēr nodrošina ilgāko mūžu, ja tās tiek izmantotas GEW konservēšanas sistēmās. Sekundārie padeves avoti parasti ir konstruējuši lampu no parauga, un kopijas var nesaturēt vienu un to pašu gala savienojumu, kvarca diametru, dzīvsudraba saturu vai gāzu maisījumu, kas var ietekmēt UV starojumu un siltuma veidošanos. Ja siltuma ražošana nav līdzsvarota pret sistēmas dzesēšanu, lampas jauda un kalpošanas laiks cieš. Lampas, kas darbojas vēsāk, izstaro mazāk UV. Lampas, kas darbojas karstāk, nedarbojas tik ilgi un deformējas augstā virsmas temperatūrā.
Elektrodu loka spuldžu kalpošanas laiku ierobežo lampas darba temperatūra, darbības stundu skaits un iedarbināšanas vai triecienu skaits. Katru reizi, kad iedarbināšanas laikā lampā tiek ietriekts augstsprieguma loks, volframa elektroda daļa nolietojas. Galu galā lampa atkārtoti neiedegsies. Elektrodu loka lampās ir slēģu mehānismi, kas, kad tie ir ieslēgti, bloķē UV izvadi kā alternatīvu atkārtotai lampas jaudas pārslēgšanai. Reaktīvākas tintes, pārklājumi un līmvielas var izraisīt lampas ilgāku kalpošanas laiku; tā kā mazāk reaģējošiem preparātiem var būt nepieciešama biežāka lampu maiņa.
UV-LED sistēmas pēc savas būtības ir ilgākas nekā parastās lampas, taču UV-LED kalpošanas laiks arī nav absolūts. Tāpat kā parastajām lampām, UV gaismas diodēm ir ierobežojumi attiecībā uz to, cik smagi tās var darbināt, un parasti tām jādarbojas ar savienojuma temperatūru zem 120 °C. Gaismas diodes ar pārmērīgu braukšanu un nepietiekamu dzesēšanu samazina kalpošanas laiku, izraisot ātrāku noārdīšanos vai katastrofālu atteici. Ne visi UV-LED sistēmu piegādātāji pašlaik piedāvā dizainus, kas atbilst augstākajam noteiktajam kalpošanas laikam, kas pārsniedz 20 000 stundas. Labāk izstrādātas un uzturētas sistēmas kalpos vairāk nekā 20 000 stundu, un zemākas sistēmas sabojāsies daudz īsākos periodos. Labā ziņa ir tā, ka LED sistēmu dizaini turpina uzlaboties un kalpo ilgāk ar katru dizaina atkārtojumu.
Ozons
Kad īsāki UVC viļņu garumi ietekmē skābekļa molekulas (O2), tie izraisa skābekļa molekulu (O2) sadalīšanos divos skābekļa atomos (O). Pēc tam brīvie skābekļa atomi (O) saduras ar citām skābekļa molekulām (O2) un veido ozonu (O3). Tā kā triskābeklis (O3) zemes līmenī ir mazāk stabils nekā dioksīds (O2), ozons, pārvietojoties pa atmosfēras gaisu, viegli pārvēršas par skābekļa molekulu (O2) un skābekļa atomu (O). Pēc tam brīvie skābekļa atomi (O) rekombinējas viens ar otru izplūdes sistēmā, veidojot skābekļa molekulas (O2).
Rūpnieciskiem UV cietēšanas lietojumiem ozons (O3) veidojas, kad atmosfēras skābeklis mijiedarbojas ar ultravioletā viļņa garumu, kas mazāks par 240 nm. Platjoslas dzīvsudraba tvaiku cietēšanas avoti izstaro UVC no 200 līdz 280 nm, kas pārklājas ar daļu no ozona ģenerējošā reģiona, un eksimēra lampas izstaro vakuuma UV pie 172 nm vai UVC pie 222 nm. Ozons, ko rada dzīvsudraba tvaiki un eksimēra cietināšanas lampas, ir nestabils un nerada ievērojamas vides problēmas, taču tas ir jānoņem no tuvākās apkārtnes darbiniekiem, jo tas ir elpceļu kairinošs un toksisks augstā līmenī. Tā kā komerciālās UV-LED konservēšanas sistēmas izstaro UVA starojumu no 365 līdz 405 nm, ozons neveidojas.
Ozonam ir smarža, kas līdzīga metāla, degoša stieples, hlora un elektriskās dzirksteles smaržai. Cilvēka ožas maņas var noteikt ozonu no 0,01 līdz 0,03 daļām uz miljonu (ppm). Lai gan tas atšķiras atkarībā no personas un aktivitātes līmeņa, koncentrācija, kas lielāka par 0,4 ppm, var izraisīt negatīvas elpošanas sekas un galvassāpes. Lai ierobežotu strādnieku pakļaušanu ozona iedarbībai, uz UV starojuma cietēšanas līnijām ir jāierīko atbilstoša ventilācija.
UV cietēšanas sistēmas parasti ir paredzētas, lai saturētu izplūdes gaisu, kas iziet no lampu galviņām, lai to varētu izvadīt prom no operatoriem un ārpus ēkas, kur tas dabiski sadalās skābekļa un saules gaismas klātbūtnē. Alternatīvi, ozonu nesaturošās lampās ir iekļauta kvarca piedeva, kas bloķē ozonu veidojošos viļņu garumus, un iekārtās, kas vēlas izvairīties no cauruļvadu ierīkošanas vai caurumu izciršanas jumtā, bieži tiek izmantoti filtri pie izplūdes ventilatoru izejas.
Izlikšanas laiks: 19. jūnijs 2024
