Kviksølvdamp, lysemitterende diode (LED) og excimer er forskellige UV-hærdende lampeteknologier. Mens alle tre bruges i forskellige fotopolymerisationsprocesser til at tværbinde blæk, belægninger, klæbemidler og ekstruderinger, er mekanismerne, der genererer den udstrålede UV-energi, såvel som egenskaberne for det tilsvarende spektrale output, helt forskellige. Forståelse af disse forskelle er medvirkende til applikations- og formuleringsudvikling, UV-hærdende kildevalg og integration.
Kviksølvdamplamper
Både elektrodebuelamper og elektrodeløse mikrobølgelamper falder inden for kategorien kviksølvdamp. Kviksølvdamplamper er en type mellemtryksgasudladningslamper, hvor en lille mængde elementært kviksølv og inert gas fordampes til et plasma inde i et forseglet kvartsrør. Plasma er en ioniseret gas med utrolig høj temperatur, der er i stand til at lede elektricitet. Det er produceret ved at påføre en elektrisk spænding mellem to elektroder i en lysbuelampe eller ved at mikrobølgeovne en elektrodeløs lampe inde i et kabinet eller et hulrum, der ligner en husholdningsmikrobølgeovn. Når det først er fordampet, udsender kviksølvplasma bredspektret lys på tværs af ultraviolette, synlige og infrarøde bølgelængder.
I tilfælde af en elektrisk lysbuelampe aktiverer en påført spænding det forseglede kvartsrør. Denne energi fordamper kviksølvet til et plasma og frigiver elektroner fra fordampede atomer. En del af elektronerne (-) strømmer mod lampens positive wolframelektrode eller anode (+) og ind i UV-systemets elektriske kredsløb. Atomerne med nyligt manglende elektroner bliver positivt energiserede kationer (+), der strømmer mod lampens negativt ladede wolframelektrode eller katode (-). Når de bevæger sig, rammer kationer neutrale atomer i gasblandingen. Påvirkningen overfører elektroner fra neutrale atomer til kationer. Når kationer får elektroner, falder de ind i en tilstand med lavere energi. Energidifferencen aflades som fotoner, der stråler udad fra kvartsrøret. Forudsat at lampen er passende strømforsynet, korrekt afkølet og drevet inden for dens levetid, trækker en konstant forsyning af nyskabte kationer (+) mod den negative elektrode eller katode (-), der rammer flere atomer og producerer kontinuerlig emission af UV-lys. Mikrobølgelamper fungerer på samme måde, bortset fra at mikrobølger, også kendt som radiofrekvens (RF), erstatter det elektriske kredsløb. Da mikrobølgelamper ikke har wolframelektroder og blot er et forseglet kvartsrør, der indeholder kviksølv og inert gas, omtales de almindeligvis som elektrodeløse.
UV-outputtet fra bredbånds- eller bredspektrede kviksølvdamplamper spænder over ultraviolette, synlige og infrarøde bølgelængder i omtrent lige store forhold. Den ultraviolette del omfatter en blanding af UVC (200 til 280 nm), UVB (280 til 315 nm), UVA (315 til 400 nm) og UVV (400 til 450 nm) bølgelængder. Lamper, der udsender UVC i bølgelængder under 240 nm, genererer ozon og kræver udstødning eller filtrering.
Spektraleffekten for en kviksølvdamplampe kan ændres ved at tilsætte små mængder dopingstoffer, såsom: jern (Fe), gallium (Ga), bly (Pb), tin (Sn), vismut (Bi) eller indium (In ). De tilsatte metaller ændrer plasmaets sammensætning og dermed den energi, der frigives, når kationer optager elektroner. Lamper med tilsat metaller omtales som dopet, additiv og metalhalogenid. De fleste UV-formulerede blæk, belægninger, klæbemidler og ekstruderinger er designet til at matche outputtet fra enten standard kviksølv- (Hg) eller jern- (Fe) dopede lamper. Jern-doterede lamper flytter en del af UV-outputtet til længere, næsten synlige bølgelængder, hvilket resulterer i bedre penetration gennem tykkere, stærkt pigmenterede formuleringer. UV-formuleringer indeholdende titaniumdioxid har en tendens til at hærde bedre med gallium (GA)-doterede lamper. Dette skyldes, at galliumlamper flytter en betydelig del af UV-output mod bølgelængder længere end 380 nm. Da titaniumdioxidadditiver generelt ikke absorberer lys over 380 nm, tillader brug af galliumlamper med hvide formuleringer mere UV-energi at blive absorberet af fotoinitiatorer i modsætning til additiver.
Spektralprofiler giver formulerere og slutbrugere en visuel repræsentation af, hvordan udstrålet output for et specifikt lampedesign er fordelt over det elektromagnetiske spektrum. Mens fordampet kviksølv og tilsætningsmetaller har definerede strålingskarakteristika, påvirker den præcise blanding af elementer og inaktive gasser inde i kvartsrøret sammen med lampekonstruktionen og hærdningssystemets design alle UV-output. Spektraleffekten af en ikke-integreret lampe drevet og målt af en lampeleverandør i fri luft vil have en anden spektraleffekt end en lampe monteret i et lampehoved med korrekt designet reflektor og køling. Spektralprofiler er let tilgængelige fra UV-systemleverandører og er nyttige ved formuleringsudvikling og lampevalg.
En fælles spektral profil plotter spektral irradians på y-aksen og bølgelængde på x-aksen. Den spektrale irradians kan vises på flere måder, herunder absolut værdi (f.eks. W/cm2/nm) eller vilkårlige, relative eller normaliserede (enhedsløse) mål. Profilerne viser almindeligvis informationen som enten et linjediagram eller som et søjlediagram, der grupperer output i 10 nm-bånd. Den følgende kviksølvbuelampe spektral output graf viser relativ irradians med hensyn til bølgelængde for GEW's systemer (figur 1).
FIGUR 1 »Spektral output diagrammer for kviksølv og jern.
Lampe er det udtryk, der bruges til at henvise til det UV-emitterende kvartsrør i Europa og Asien, mens nord- og sydamerikanere har en tendens til at bruge en udskiftelig blanding af pære og lampe. Lampe og lampehoved refererer begge til den fulde enhed, der huser kvartsrøret og alle andre mekaniske og elektriske komponenter.
Elektrodebuelamper
Elektrodebuelampesystemer består af et lampehoved, en køleventilator eller chiller, en strømforsyning og et menneske-maskine-interface (HMI). Lampehovedet inkluderer en lampe (pære), en reflektor, et metalhus eller et hus, en lukkerkonstruktion og nogle gange et kvartsvindue eller en trådafskærmning. GEW monterer sine kvartsrør, reflektorer og lukkemekanismer inde i kassettesamlinger, der nemt kan fjernes fra det ydre lampehovedhus eller hus. Fjernelse af en GEW-kassette udføres typisk inden for få sekunder ved hjælp af en enkelt unbrakonøgle. Fordi UV-output, overordnet lampehovedstørrelse og -form, systemfunktioner og behov for tilbehør varierer efter anvendelse og marked, er elektrodebuelampesystemer generelt designet til en given kategori af applikationer eller lignende maskintyper.
Kviksølvdamplamper udsender 360° lys fra kvartsrøret. Buelampesystemer bruger reflektorer placeret på siderne og bagsiden af lampen til at fange og fokusere mere af lyset til en specificeret afstand foran lampehovedet. Denne afstand er kendt som fokus og er der, hvor irradiansen er størst. Lysbuelamper udsender typisk i området 5 til 12 W/cm2 ved fokus. Da omkring 70 % af UV-outputtet fra lampehovedet kommer fra reflektoren, er det vigtigt at holde reflektorerne rene og udskifte dem med jævne mellemrum. Ikke at rense eller udskifte reflekser er en almindelig årsag til utilstrækkelig hærdning.
I over 30 år har GEW forbedret effektiviteten af sine hærdningssystemer, tilpasset funktioner og output for at imødekomme behovene for specifikke applikationer og markeder og udviklet en stor portefølje af integrationstilbehør. Som et resultat heraf inkorporerer dagens kommercielle tilbud fra GEW kompakte husdesigns, reflektorer optimeret til større UV-reflektans og reduceret infrarød, stille integrerede lukkemekanismer, web-skørter og slidser, fodring af muslingeskaller, nitrogen-inertion, positivt tryksatte hoveder, touch-skærm operatørgrænseflade, solid-state strømforsyninger, større driftseffektivitet, UV-outputovervågning og fjernsystemovervågning.
Når mellemtrykselektrodelamper kører, er kvartsoverfladetemperaturen mellem 600 °C og 800 °C, og den interne plasmatemperatur er flere tusinde grader celsius. Tvungen luft er det primære middel til at opretholde den korrekte lampedriftstemperatur og fjerne noget af den udstrålede infrarøde energi. GEW tilfører denne luft negativt; det betyder, at luft trækkes gennem huset, langs reflektoren og lampen, og udledes af enheden og væk fra maskinen eller hærdeoverfladen. Nogle GEW-systemer såsom E4C anvender væskekøling, hvilket muliggør en lidt større UV-output og reducerer den samlede lampehovedstørrelse.
Elektrodebuelamper har opvarmnings- og afkølingscyklusser. Lamper tændes med minimal køling. Dette gør det muligt for kviksølvplasmaet at stige til den ønskede driftstemperatur, producere frie elektroner og kationer og muliggøre strømflow. Når lampehovedet er slukket, fortsætter kølingen med at køre i et par minutter for at afkøle kvartsrøret jævnt. En lampe, der er for varm, slår ikke igen og skal fortsætte med at køle af. Længden af opstarts- og afkølingscyklussen samt nedbrydningen af elektroderne under hvert spændingsslag er grunden til, at pneumatiske lukkemekanismer altid er integreret i GEW-elektrodebuelampesamlinger. Figur 2 viser luftkølede (E2C) og væskekølede (E4C) elektrodebuelamper.
FIGUR 2 »Væskekølede (E4C) og luftkølede (E2C) elektrodebuelamper.
UV LED lamper
Halvledere er faste, krystallinske materialer, der er noget ledende. Elektricitet strømmer gennem en halvleder bedre end en isolator, men ikke så godt som en metallisk leder. Naturligt forekommende, men ret ineffektive halvledere omfatter grundstofferne silicium, germanium og selen. Syntetisk fremstillede halvledere designet til output og effektivitet er sammensatte materialer med urenheder præcist imprægneret i krystalstrukturen. I tilfælde af UV LED'er er aluminium galliumnitrid (AlGaN) et almindeligt anvendt materiale.
Halvledere er grundlæggende for moderne elektronik og er konstrueret til at danne transistorer, dioder, lysemitterende dioder og mikroprocessorer. Halvlederenheder er integreret i elektriske kredsløb og monteret i produkter såsom mobiltelefoner, bærbare computere, tablets, apparater, fly, biler, fjernbetjeninger og endda børnelegetøj. Disse bittesmå, men kraftfulde komponenter får hverdagsprodukter til at fungere, mens de også tillader genstande at være kompakte, tyndere, lette og mere overkommelige.
I det specielle tilfælde af LED'er udsender præcist designede og fremstillede halvledermaterialer relativt smalle bølgelængdebånd af lys, når de er tilsluttet en jævnstrømskilde. Lyset genereres kun, når der strømmer strøm fra den positive anode (+) til den negative katode (-) af hver LED. Da LED-output er hurtigt og nemt at kontrollere og kvasi-monokromatisk, er LED'er ideelt egnet til brug som: indikatorlys; infrarøde kommunikationssignaler; baggrundsbelysning til tv'er, bærbare computere, tablets og smartphones; elektroniske skilte, billboards og jumbotroner; og UV-hærdning.
En LED er et positivt-negativt kryds (pn-kryds). Det betyder, at den ene del af LED'en har en positiv ladning og omtales som anoden (+), og den anden del har en negativ ladning og omtales som katoden (-). Mens begge sider er relativt ledende, er krydsningsgrænsen, hvor de to sider mødes, kendt som udtømningszonen, ikke ledende. Når den positive (+) terminal på en jævnstrøm (DC) strømkilde er forbundet til anoden (+) på LED'en, og den negative (-) terminal på kilden er forbundet til katoden (-), negativt ladede elektroner i katoden og positivt ladede elektrontomrum i anoden frastødes af strømkilden og skubbes mod udtømningszonen. Dette er en fremadrettet skævhed, og det har den effekt at overvinde den ikke-ledende grænse. Resultatet er, at frie elektroner i n-type-området krydser og udfylder ledige pladser i p-type-området. Når elektroner flyder over grænsen, går de over i en tilstand med lavere energi. Det respektive energitab frigives fra halvlederen som fotoner af lys.
Materialerne og dopingmidlerne, der danner den krystallinske LED-struktur, bestemmer det spektrale output. I dag har kommercielt tilgængelige LED-hærdningskilder ultraviolet output centreret ved 365, 385, 395 og 405 nm, en typisk tolerance på ±5 nm og en Gaussisk spektralfordeling. Jo større den maksimale spektrale irradians (W/cm2/nm), desto højere er toppen af klokkekurven. Mens UVC-udvikling er i gang mellem 275 og 285 nm, er output, levetid, pålidelighed og omkostninger endnu ikke kommercielt levedygtige for hærdningssystemer og applikationer.
Da UV-LED-output i øjeblikket er begrænset til længere UVA-bølgelængder, udsender et UV-LED-hærdningssystem ikke det bredbåndsspektrale output, der er karakteristisk for mellemtrykskviksølvdamplamper. Dette betyder, at UV-LED hærdningssystemer ikke udsender UVC, UVB, mest synligt lys og varmegenererende infrarøde bølgelængder. Selvom dette gør det muligt at bruge UV-LED-hærdningssystemer i mere varmefølsomme applikationer, skal eksisterende blæk, belægninger og klæbemidler formuleret til mellemtrykskviksølvlamper omformuleres til UV-LED-hærdningssystemer. Heldigvis designer kemileverandører i stigende grad tilbud som dobbeltkur. Dette betyder, at en dobbelthærdende formulering beregnet til at hærde med en UV-LED-lampe også vil hærde med en kviksølvdamplampe (Figur 3).
FIGUR 3 »Spektralt output diagram for LED.
GEW's UV-LED hærdningssystemer udsender op til 30 W/cm2 ved det udsendende vindue. I modsætning til elektrodebuelamper indeholder UV-LED-hærdningssystemer ikke reflektorer, der leder lysstråler til et koncentreret fokus. Som et resultat opstår UV-LED-spidsbestråling tæt på det udsendende vindue. De udsendte UV-LED-stråler divergerer fra hinanden, efterhånden som afstanden mellem lampehovedet og hærdeoverfladen øges. Dette reducerer lyskoncentrationen og størrelsen af den irradians, der når hærdeoverfladen. Mens topbestråling er vigtig for tværbinding, er en stigende højere bestråling ikke altid fordelagtig og kan endda inhibere større tværbindingstæthed. Bølgelængde (nm), irradians (W/cm2) og energitæthed (J/cm2) spiller alle kritiske roller i hærdningen, og deres samlede indvirkning på hærdningen bør forstås korrekt under valg af UV-LED-kilde.
LED'er er Lambertian-kilder. Med andre ord udsender hver UV-LED ensartet fremadgående output over en hel 360° x 180° halvkugle. Talrige UV LED'er, hver i størrelsesordenen en millimeter kvadrat, er arrangeret i en enkelt række, en matrix af rækker og kolonner eller en anden konfiguration. Disse undersamlinger, kendt som moduler eller arrays, er konstrueret med afstand mellem LED'er, der sikrer blanding på tværs af mellemrum og letter diodekøling. Flere moduler eller arrays arrangeres derefter i større samlinger for at danne forskellige størrelser af UV-hærdningssystemer (figur 4 og 5). Yderligere komponenter, der kræves for at bygge et UV-LED-hærdningssystem, omfatter kølepladen, emitterende vindue, elektroniske drivere, DC-strømforsyninger, et væskekølesystem eller en chiller og en human machine interface (HMI).
FIGUR 4 »LeoLED-systemet til web.
FIGUR 5 »LeoLED system til højhastigheds multi-lamp installationer.
Da UV-LED hærdningssystemer ikke udstråler infrarøde bølgelængder. De overfører i sagens natur mindre termisk energi til den hærdede overflade end kviksølvdamplamper, men det betyder ikke, at UV-LED'er skal betragtes som koldhærdende teknologi. UV-LED hærdningssystemer kan udsende meget høje spidsbestrålinger, og ultraviolette bølgelængder er en form for energi. Uanset hvilket output der ikke absorberes af kemien, vil den underliggende del eller substratet opvarme såvel som omgivende maskinkomponenter.
UV-LED'er er også elektriske komponenter med ineffektivitet drevet af det rå halvlederdesign og fremstilling samt fremstillingsmetoder og komponenter, der bruges til at pakke LED'erne ind i den større hærdningsenhed. Mens temperaturen på et kviksølvdampkvartsrør skal holdes mellem 600 og 800 °C under drift, skal LED pn-forbindelsestemperaturen forblive under 120 °C. Kun 35-50 % af elektriciteten, der driver et UV-LED-array, konverteres til ultraviolet output (i høj grad afhængig af bølgelængde). Resten omdannes til termisk varme, der skal fjernes for at opretholde den ønskede overgangstemperatur og sikre specificeret systembestråling, energitæthed og ensartethed samt en lang levetid. LED'er er i sagens natur langtidsholdbare solid state-enheder, og at integrere LED'er i større samlinger med korrekt designede og vedligeholdte kølesystemer er afgørende for at opnå specifikationer med lang levetid. Ikke alle UV-hærdningssystemer er ens, og ukorrekt designet og afkølede UV-LED-hærdningssystemer har større sandsynlighed for overophedning og svigte katastrofalt.
Bue/LED hybrid lamper
På ethvert marked, hvor helt ny teknologi introduceres som erstatning for eksisterende teknologi, kan der være ængstelse med hensyn til adoption såvel som skepsis over for ydeevne. Potentielle brugere forsinker ofte vedtagelsen, indtil en veletableret installationsbase dannes, casestudier offentliggøres, positive vidnesbyrd begynder at cirkulere i massevis, og/eller de får førstehåndserfaring eller referencer fra enkeltpersoner og virksomheder, de kender og har tillid til. Der kræves ofte hårde beviser, før et helt marked helt giver afkald på det gamle og fuldt ud går over til det nye. Det hjælper ikke, at succeshistorier har en tendens til at være hemmeligheder, da early adopters ikke ønsker, at konkurrenterne skal realisere sammenlignelige fordele. Som et resultat kan både reelle og overdrevne fortællinger om skuffelse nogle gange give genlyd på hele markedet, hvilket camouflerer de sande fordele ved ny teknologi og forsinker adoptionen yderligere.
Gennem historien, og som et modspil til modvillig adoption, er hybriddesign ofte blevet omfavnet som en overgangsbro mellem etableret og ny teknologi. Hybrider giver brugerne mulighed for at opnå tillid og selv bestemme, hvordan og hvornår nye produkter eller metoder skal bruges, uden at ofre de nuværende muligheder. I tilfælde af UV-hærdning giver et hybridsystem brugerne mulighed for hurtigt og nemt at skifte mellem kviksølvdamplamper og LED-teknologi. For linjer med flere hærdningsstationer tillader hybrider presser at køre 100 % LED, 100 % kviksølvdamp eller en hvilken som helst blanding af de to teknologier, der kræves til et givent job.
GEW tilbyder lysbue/LED hybridsystemer til webkonvertere. Løsningen er udviklet til GEWs største marked, narrow-web label, men hybriddesignet kan også bruges i andre web- og ikke-webapplikationer (Figur 6). Lysbuen/LED'en har et fælles lampehovedhus, der kan rumme enten en kviksølvdamp- eller LED-kassette. Begge kassetter kører med et universelt strøm- og kontrolsystem. Intelligens i systemet muliggør differentiering mellem kassettetyper og giver automatisk den passende strøm, køling og operatørgrænseflade. Fjernelse eller installation af en af GEW's kviksølvdamp- eller LED-kassetter udføres typisk inden for få sekunder ved hjælp af en enkelt unbrakonøgle.
FIGUR 6 »Bue/LED system til web.
Excimer lamper
Excimer-lamper er en type gasudladningslampe, der udsender kvasi-monokromatisk ultraviolet energi. Mens excimer-lamper er tilgængelige i adskillige bølgelængder, er almindelige ultraviolette output centreret ved 172, 222, 308 og 351 nm. 172-nm excimer-lamper falder inden for vakuum-UV-båndet (100 til 200 nm), mens 222 nm udelukkende er UVC (200 til 280 nm). 308-nm excimer-lamper udsender UVB (280 til 315 nm), og 351 nm er solidt UVA (315 til 400 nm).
172-nm vakuum UV-bølgelængder er kortere og indeholder mere energi end UVC; dog kæmper de for at trænge meget dybt ind i stoffer. Faktisk absorberes 172 nm bølgelængder fuldstændigt inden for de øverste 10 til 200 nm af UV-formuleret kemi. Som et resultat vil 172-nm excimer-lamper kun tværbinde den yderste overflade af UV-formuleringer og skal integreres i kombination med andre hærdningsenheder. Da vakuum-UV-bølgelængder også absorberes af luft, skal 172-nm excimer-lamper drives i en nitrogen-inert atmosfære.
De fleste excimer-lamper består af et kvartsrør, der fungerer som en dielektrisk barriere. Røret er fyldt med sjældne gasser, der er i stand til at danne excimer- eller exciplex-molekyler (figur 7). Forskellige gasser producerer forskellige molekyler, og de forskellige exciterede molekyler bestemmer, hvilke bølgelængder lampen udsender. En højspændingselektrode løber langs den indvendige længde af kvartsrøret, og jordelektroderne løber langs den udvendige længde. Spændinger pulseres ind i lampen ved høje frekvenser. Dette får elektroner til at strømme inden i den indre elektrode og udlades hen over gasblandingen mod de ydre jordelektroder. Dette videnskabelige fænomen er kendt som dielektrisk barriereudladning (DBD). Når elektroner rejser gennem gassen, interagerer de med atomer og skaber energigivende eller ioniserede arter, der producerer excimer- eller exciplex-molekyler. Excimer- og exciplex-molekyler har en utrolig kort levetid, og da de nedbrydes fra en exciteret tilstand til en grundtilstand, udsendes fotoner med en kvasi-monokromatisk fordeling.
FIGUR 7 »Excimer lampe
I modsætning til kviksølvdamplamper bliver overfladen af en excimerlampes kvartsrør ikke varm. Som et resultat kører de fleste excimer-lamper med lidt til ingen køling. I andre tilfælde kræves et lavt niveau af afkøling, som typisk leveres af nitrogengas. På grund af lampens termiske stabilitet er excimer-lamper øjeblikkeligt 'ON/OFF' og kræver ingen opvarmnings- eller nedkølingscyklusser.
Når excimer-lamper, der udstråler ved 172 nm, integreres i kombination med både kvasi-monokromatiske UVA-LED-hærdende systemer og bredbånds-kviksølvdamplamper, produceres matterende overfladeeffekter. UVA LED-lamper bruges først til at gelere kemien. Kvasi-monokromatiske excimerlamper bruges derefter til at polymerisere overfladen, og til sidst tværbinder bredbåndskviksølvlamper resten af kemien. De unikke spektrale output fra de tre teknologier, der anvendes i separate trin, leverer gavnlige optiske og funktionelle overfladehærdende effekter, som ikke kan opnås med nogen af UV-kilderne alene.
Excimer-bølgelængder på 172 og 222 nm er også effektive til at ødelægge farlige organiske stoffer og skadelige bakterier, hvilket gør excimer-lamper praktiske til overfladerengøring, desinfektion og overfladeenergibehandlinger.
Lampens levetid
Med hensyn til lampens eller pærens levetid er GEW's lysbuelamper generelt op til 2.000 timer. Lampens levetid er ikke absolut, da UV-output gradvist falder over tid og påvirkes af forskellige faktorer. Lampens design og kvalitet samt UV-systemets driftstilstand og formuleringens reaktivitet har betydning. Korrekt designede UV-systemer sikrer, at den korrekte effekt og køling, der kræves af det specifikke lampe (pære) design, leveres.
GEW-leverede lamper (pærer) giver altid den længste levetid, når de bruges i GEW hærdesystemer. Sekundære forsyningskilder har generelt omvendt manipuleret lampen fra en prøve, og kopierne indeholder muligvis ikke den samme endefitting, kvartsdiameter, kviksølvindhold eller gasblanding, hvilket alle kan påvirke UV-output og varmeudvikling. Når varmeudviklingen ikke er afbalanceret mod systemkøling, lider lampen i både effekt og levetid. Lamper, der kører køligere, udsender mindre UV. Lamper, der bliver varmere, holder ikke så længe og deformeres ved høje overfladetemperaturer.
Levetiden for elektrodebuelamper er begrænset af lampens driftstemperatur, antallet af driftstimer og antallet af starter eller slag. Hver gang en lampe bliver ramt af en højspændingsbue under opstart, slides en smule af wolframelektroden væk. Til sidst vil lampen ikke slå igen. Elektrodebuelamper har lukkermekanismer, som, når de er aktiveret, blokerer for UV-output som et alternativ til gentagne gange at tænde for lampens effekt. Mere reaktivt blæk, belægninger og klæbemidler kan resultere i længere lampelevetid; hvorimod mindre reaktive formuleringer kan kræve hyppigere lampeskift.
UV-LED systemer er i sagens natur længere holdbare end konventionelle lamper, men UV-LED levetid er heller ikke en absolut. Som med konventionelle lamper har UV-LED'er grænser for, hvor hårdt de kan køres og skal generelt fungere med overgangstemperaturer under 120 °C. Overdrevne LED'er og underkølende LED'er vil kompromittere levetiden, hvilket resulterer i hurtigere nedbrydning eller katastrofal fejl. Ikke alle UV-LED-systemleverandører tilbyder i øjeblikket designs, der opfylder de højest etablerede levetider på over 20.000 timer. De bedre designet og vedligeholdte systemer vil vare mere end 20.000 timer, og de ringere systemer vil fejle inden for meget kortere vinduer. Den gode nyhed er, at LED-systemdesign fortsætter med at forbedres og holder længere med hver designgentagelse.
Ozon
Når kortere UVC-bølgelængder påvirker oxygenmolekyler (O2), får de oxygenmolekyler (O2) til at spalte i to oxygenatomer (O). De frie iltatomer (O) kolliderer derefter med andre iltmolekyler (O2) og danner ozon (O3). Da trioxygen (O3) er mindre stabil ved jordoverfladen end dioxygen (O2), vender ozon let tilbage til et oxygenmolekyle (O2) og et oxygenatom (O), når det driver gennem atmosfærisk luft. Frie oxygenatomer (O) rekombinerer derefter med hinanden i udstødningssystemet for at producere oxygenmolekyler (O2).
Til industrielle UV-hærdende applikationer produceres ozon (O3), når atmosfærisk oxygen interagerer med ultraviolette bølgelængder under 240 nm. Bredbåndskilder til kviksølvdamphærdning udsender UVC mellem 200 og 280 nm, som overlapper en del af det ozongenererende område, og excimer-lamper udsender vakuum-UV ved 172 nm eller UVC ved 222 nm. Ozon dannet af kviksølvdampe og excimer-hærdende lamper er ustabilt og ikke et væsentligt miljøproblem, men det er nødvendigt, at det fjernes fra det umiddelbare område omkring arbejderne, da det er luftvejsirriterende og giftigt ved høje niveauer. Da kommercielle UV-LED-hærdningssystemer udsender UVA-output mellem 365 og 405 nm, dannes der ikke ozon.
Ozon har en lugt, der ligner lugten af metal, en brændende ledning, klor og en elektrisk gnist. Menneskets lugtesanser kan detektere ozon så lavt som 0,01 til 0,03 ppm (parts per million). Selvom det varierer efter person og aktivitetsniveau, kan koncentrationer på mere end 0,4 ppm føre til uønskede åndedrætspåvirkninger og hovedpine. Korrekt ventilation bør installeres på UV-hærdende linjer for at begrænse arbejdernes eksponering for ozon.
UV-hærdende systemer er generelt designet til at indeholde udblæsningsluften, når den forlader lampehovederne, så den kan ledes væk fra operatører og uden for bygningen, hvor den naturligt henfalder i nærvær af ilt og sollys. Alternativt inkorporerer ozonfrie lamper et kvartsadditiv, der blokerer for ozongenererende bølgelængder, og faciliteter, der ønsker at undgå kanalføring eller skære huller i taget, anvender ofte filtre på udsugningsventilatorernes udgang.
Indlægstid: 19-jun-2024
