Kviksølvdamp, lysdiode (LED) og excimer er forskellige UV-hærdende lampeteknologier. Selvom alle tre anvendes i forskellige fotopolymerisationsprocesser til at tværbinde blæk, belægninger, klæbemidler og ekstruderinger, er de mekanismer, der genererer den udstrålede UV-energi, såvel som egenskaberne ved den tilsvarende spektrale output, fuldstændig forskellige. Forståelse af disse forskelle er afgørende for udvikling af applikationer og formuleringer, valg af UV-hærdende kilde og integration.
Kviksølvdamplamper
Både elektrodebuelamper og elektrodeløse mikrobølgelamper falder ind under kategorien kviksølvdamp. Kviksølvdamplamper er en type mellemtryks-gasudladningslamper, 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 produceres ved at påføre en elektrisk spænding mellem to elektroder i en buelampe eller ved at opvarme en elektrodeløs lampe i et kabinet eller hulrum, der i koncept svarer til en mikrobølgeovn i husholdningen. Når kviksølvplasma er fordampet, udsender det bredspektret lys på tværs af ultraviolette, synlige og infrarøde bølgelængder.
I tilfælde af en elektrisk lysbuelampe aktiveres det forseglede kvartsrør af en påført spænding. 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. Stødet overfører elektroner fra neutrale atomer til kationer. Når kationer får elektroner, falder de til en tilstand med lavere energi. Energiforskellen udledes som fotoner, der stråler udad fra kvartsrøret. Forudsat at lampen er passende strømforsynet, korrekt afkølet og betjenes inden for sin levetid, vil en konstant forsyning af nyoprettede kationer (+) trække mod den negative elektrode eller katode (-), ramme flere atomer og producere kontinuerlig udsendelse af UV-lys. Mikrobølgelamper fungerer på en lignende 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, kaldes de almindeligvis elektrodeløse.
UV-udgangen fra bredbånds- eller bredspektrede kviksølvdamplamper spænder over ultraviolette, synlige og infrarøde bølgelængder i omtrent lige store mængder. 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 udsugning eller filtrering.
Den spektrale udgang for en kviksølvdamplampe kan ændres ved at tilsætte små mængder dopanter, 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 tilsatte metaller kaldes dopede, additive og metalhalogenidlamper. De fleste UV-formulerede blæk, belægninger, klæbemidler og ekstruderinger er designet til at matche udgangen fra enten standard kviksølv- (Hg) eller jern- (Fe) dopede lamper. Jerndopede lamper flytter en del af UV-udgangen til længere, næsten synlige bølgelængder, hvilket resulterer i bedre penetration gennem tykkere, stærkt pigmenterede formuleringer. UV-formuleringer, der indeholder titandioxid, hærder ofte bedre med gallium (GA)-dopede lamper. Dette skyldes, at galliumlamper flytter en betydelig del af UV-udgangen mod bølgelængder længere end 380 nm. Da titandioxidtilsætningsstoffer generelt ikke absorberer lys over 380 nm, tillader brugen af galliumlamper med hvide formuleringer, at fotoinitiatorer absorberer mere UV-energi i modsætning til tilsætningsstoffer.
Spektralprofiler giver formulatorer og slutbrugere en visuel repræsentation af, hvordan den udstrålede effekt for et specifikt lampedesign er fordelt på tværs af det elektromagnetiske spektrum. Mens fordampet kviksølv og additive metaller har definerede strålingskarakteristika, påvirker den præcise blanding af grundstoffer og inerte gasser inde i kvartsrøret sammen med lampekonstruktionen og hærdningssystemets design UV-outputtet. Det spektrale output fra en ikke-integreret lampe, der drives og måles af en lampeleverandør i det fri, vil have et andet spektral output end en lampe monteret i et lampehoved med korrekt designet reflektor og køling. Spektralprofiler er let tilgængelige fra UV-systemleverandører og er nyttige i formuleringsudvikling og lampevalg.
En almindelig spektralprofil afbilder spektral bestråling på y-aksen og bølgelængde på x-aksen. Den spektrale bestråling kan vises på flere måder, herunder absolut værdi (f.eks. W/cm2/nm) eller vilkårlige, relative eller normaliserede (enhedsløse) målinger. Profilerne viser almindeligvis informationen enten som et linjediagram eller som et søjlediagram, der grupperer output i 10 nm-bånd. Følgende spektralgraf for kviksølvbuelamper viser relativ bestråling i forhold til bølgelængde for GEW's systemer (figur 1).
FIGUR 1 »Spektraloutputdiagrammer for kviksølv og jern.
Betegnelsen "lampe" bruges i Europa og Asien til at beskrive det UV-udstrålende kvartsrør, mens nord- og sydamerikanere har en tendens til at bruge en udskiftelig blanding af pære og lampe. Både lampe og lampehoved refererer til den komplette samling, der indeholder kvartsrøret og alle andre mekaniske og elektriske komponenter.
Elektrodebuelamper
Elektrodebuelampesystemer består af et lampehoved, en køleventilator eller et køleranlæg, en strømforsyning og en menneske-maskine-grænseflade (HMI). Lampehovedet inkluderer en lampe (pære), en reflektor, et metalhus, en lukkerenhed og nogle gange et kvartsvindue eller en trådbeskyttelse. GEW monterer sine kvartsrør, reflektorer og lukkermekanismer inde i kassetteenheder, der nemt kan fjernes fra det ydre lampehovedhus. Fjernelse af en GEW-kassette udføres typisk inden for få sekunder ved hjælp af en enkelt unbrakonøgle. Fordi UV-outputtet, den samlede lampehovedstørrelse og -form, systemfunktioner og behov for tilhørende udstyr varierer afhængigt af applikation 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 indfange og fokusere mere af lyset til en bestemt afstand foran lampehovedet. Denne afstand kaldes fokus og er der, hvor bestrålingen er størst. Buelamper udsender typisk i området 5 til 12 W/cm2 i 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. Manglende rengøring eller udskiftning af reflektorer er en almindelig årsag til utilstrækkelig hærdning.
I over 30 år har GEW forbedret effektiviteten af sine hærdningssystemer, tilpasset funktioner og output til at imødekomme behovene i specifikke applikationer og markeder og udviklet en stor portefølje af integrationstilbehør. Som et resultat omfatter GEW's kommercielle tilbud i dag kompakte husdesigns, reflektorer optimeret til større UV-reflektans og reduceret infrarød stråling, stille integrerede lukkermekanismer, webskørter og -slidser, clamshell-webfremføring, nitrogeninertion, positivt tryksatte hoveder, berøringsskærms operatørgrænseflade, solid-state strømforsyninger, større driftseffektivitet, UV-outputovervågning og fjernsystemovervågning.
Når mellemtrykselektrodelamper er i drift, 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 fra enheden og væk fra maskinen eller hærdningsoverfladen. Nogle GEW-systemer, såsom E4C, bruger væskekøling, hvilket muliggør en lidt større UV-udgang og reducerer den samlede lampehovedstørrelse.
Elektrodebuelamper har opvarmnings- og afkølingscyklusser. Lamper tændes med minimal afkøling. Dette gør det muligt for kviksølvplasmaet at stige til den ønskede driftstemperatur, producere frie elektroner og kationer og muliggøre strømgennemstrømning. Når lampehovedet slukkes, fortsætter afkølingen i et par minutter for at afkøle kvartsrøret jævnt. En lampe, der er for varm, vil ikke tænde igen og skal fortsætte med at køle af. Længden af opstarts- og afkølingscyklussen samt nedbrydningen af elektroderne under hver spændingstænding er grunden til, at pneumatiske lukkemekanismer altid er integreret i GEW-elektrodebuelampeenheder. 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 nogenlunde ledende. Elektricitet flyder bedre gennem en halvleder 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 aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) et almindeligt anvendt materiale.
Halvledere er fundamentale for moderne elektronik og er konstrueret til at danne transistorer, dioder, lysdioder og mikroprocessorer. Halvlederkomponenter integreres i elektriske kredsløb og monteres i produkter som mobiltelefoner, bærbare computere, tablets, apparater, fly, biler, fjernbetjeninger og endda børnelegetøj. Disse små, men kraftfulde komponenter får hverdagsprodukter til at fungere, samtidig med at de gør det muligt at fremstille genstande kompakte, tyndere, lette og mere overkommelige i pris.
I det særlige tilfælde med LED'er udsender præcist designede og fremstillede halvledermaterialer relativt smalle bølgelængdebånd af lys, når de er tilsluttet en jævnstrømskilde. Lyset genereres kun, når strøm flyder fra den positive anode (+) til den negative katode (-) på hver LED. Da LED-udgangen er hurtig og nem at styre og kvasi-monokromatisk, er LED'er ideelt egnede til brug som: indikatorlamper; infrarøde kommunikationssignaler; baggrundsbelysning til tv'er, bærbare computere, tablets og smartphones; elektroniske skilte, billboards og jumbotroner; og UV-hærdning.
En LED er en positiv-negativ overgang (pn-overgang). Det betyder, at den ene del af LED'en har en positiv ladning og kaldes anoden (+), og den anden del har en negativ ladning og kaldes katoden (-). Selvom begge sider er relativt ledende, er overgangsgrænsen, hvor de to sider mødes, kendt som udtømningszonen, ikke ledende. Når den positive (+) terminal på en jævnstrømskilde (DC) er forbundet til LED'ens anode (+), og kildens negative (-) terminal er forbundet til katoden (-), frastødes negativt ladede elektroner i katoden og positivt ladede elektronvakanser i anoden af strømkilden og skubbes mod udtømningszonen. Dette er en fremadrettet bias, og det har den effekt, at den overvinder den ikke-ledende grænse. Resultatet er, at frie elektroner i n-type-området krydser hinanden og udfylder vakanser i p-type-området. Når elektroner strømmer over grænsen, overgår de til en tilstand med lavere energi. Det respektive fald i energi frigives fra halvlederen som lysfotoner.
Materialerne og dopanterne, der danner den krystallinske LED-struktur, bestemmer den spektrale output. I dag har kommercielt tilgængelige LED-hærdningskilder ultraviolette output centreret ved 365, 385, 395 og 405 nm, en typisk tolerance på ±5 nm og en Gaussisk spektralfordeling. Jo større den maksimale spektralbestråling (W/cm2/nm) er, desto højere er toppen af klokkekurven. Selvom UVC-udviklingen 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 kviksølvdamplamper ved mellemtryk. Det betyder, at UV-LED-hærdningssystemer ikke udsender UVC-, UVB-, de fleste synlige lys- og varmegenererende infrarøde bølgelængder. Selvom dette gør det muligt at anvende UV-LED-hærdningssystemer i mere varmefølsomme applikationer, skal eksisterende blæk, belægninger og klæbemidler formuleret til kviksølvlamper ved mellemtryk omformuleres til UV-LED-hærdningssystemer. Heldigvis designer kemileverandører i stigende grad produkter med dobbelthærdning. Det betyder, at en dobbelthærdningsformulering, der er beregnet til at hærde med en UV-LED-lampe, også vil hærde med en kviksølvdamplampe (figur 3).
FIGUR 3 »Spektral outputdiagram for LED.
GEW's UV-LED-hærdningssystemer udsender op til 30 W/cm2 ved udsendelsesvinduet. I modsætning til elektrodebuelamper har UV-LED-hærdningssystemer ikke reflektorer, der retter lysstråler mod et koncentreret fokus. Som følge heraf forekommer UV-LED's maksimale bestråling tæt på udsendelsesvinduet. De udsendte UV-LED-stråler divergerer fra hinanden, efterhånden som afstanden mellem lampehovedet og hærdningsoverfladen øges. Dette reducerer lyskoncentrationen og størrelsen af den bestråling, der når hærdningsoverfladen. Selvom maksimal bestråling er vigtig for tværbinding, er en stadig højere bestråling ikke altid fordelagtig og kan endda hæmme større tværbindingstæthed. Bølgelængde (nm), bestråling (W/cm2) og energitæthed (J/cm2) spiller alle en afgørende rolle i hærdning, og deres samlede indvirkning på hærdning bør forstås korrekt under valg af UV-LED-kilde.
LED'er er Lambertske kilder. Med andre ord udsender hver UV-LED ensartet fremadrettet effekt over en fuld halvkugle på 360° x 180°. Talrige UV-LED'er, hver i størrelsesordenen en millimeterkvadrat, er arrangeret i en enkelt række, en matrix af rækker og kolonner eller en anden konfiguration. Disse underenheder, kendt som moduler eller arrays, er konstrueret med afstand mellem LED'erne, der sikrer blanding på tværs af mellemrum og letter diodekøling. Flere moduler eller arrays arrangeres derefter i større enheder for at danne UV-hærdningssystemer i forskellige størrelser (figur 4 og 5). Yderligere komponenter, der kræves for at bygge et UV-LED-hærdningssystem, omfatter kølepladen, emitteringsvinduet, elektroniske drivere, DC-strømforsyninger, et væskekølesystem eller en køler og en menneske-maskine-grænseflade (HMI).
FIGUR 4 »LeoLED-systemet til web.
FIGUR 5 »LeoLED-system til højhastighedsinstallationer af flere lamper.
Da UV-LED-hærdningssystemer ikke udstråler infrarøde bølgelængder, overfører de i sagens natur mindre termisk energi til hærdningsoverfladen end kviksølvdamplamper, men det betyder ikke, at UV-LED'er bør betragtes som koldhærdningsteknologi. UV-LED-hærdningssystemer kan udsende meget høje peak-bestrålinger, og ultraviolette bølgelængder er en form for energi. Den output, der ikke absorberes af kemien, vil opvarme den underliggende del eller substrat samt de omkringliggende 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'ens pn-overgangstemperatur forblive under 120 °C. Kun 35-50 % af den elektricitet, der driver et UV-LED-array, konverteres til ultraviolet output (meget bølgelængdeafhængig). Resten omdannes til termisk varme, der skal fjernes for at opretholde den ønskede overgangstemperatur og sikre specificeret systembestråling, energitæthed og ensartethed samt lang levetid. LED'er er i sagens natur langtidsholdbare solid-state-enheder, og integration af LED'er i større enheder med korrekt designede og vedligeholdte kølesystemer er afgørende for at opnå specifikationer for lang levetid. Ikke alle UV-hærdningssystemer er ens, og forkert designede og kølede UV-LED-hærdningssystemer har en større sandsynlighed for overophedning og katastrofalt svigt.
Bue/LED hybridlamper
På ethvert marked, hvor helt ny teknologi introduceres som erstatning for eksisterende teknologi, kan der være ængstelse med hensyn til implementering samt skepsis over for ydeevnen. Potentielle brugere udsætter ofte implementeringen, indtil der er dannet en veletableret installationsbase, casestudier er offentliggjort, positive udtalelser begynder at cirkulere i massevis, og/eller de får førstehåndserfaring eller referencer fra enkeltpersoner og virksomheder, de kender og stoler på. Der kræves ofte hårde beviser, før et helt marked fuldstændigt opgiver det gamle og fuldt ud overgår til det nye. Det hjælper ikke, at succeshistorier har tendens til at være tæt holdt hemmeligheder, da early adopters ikke ønsker, at konkurrenter skal opnå sammenlignelige fordele. Som et resultat kan både virkelige og overdrevne historier om skuffelse nogle gange give genlyd i hele markedet og camouflere de sande fordele ved ny teknologi og yderligere forsinke implementeringen.
Gennem historien, og som et modtræk mod modvillig implementering, er hybriddesign ofte blevet omfavnet som en overgangsbro mellem etableret og ny teknologi. Hybrider giver brugerne mulighed for at få tillid og selv bestemme, hvordan og hvornår nye produkter eller metoder skal anvendes, uden at ofre 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 hvilken som helst blanding af de to teknologier, der kræves til et givet job.
GEW tilbyder bue/LED-hybridsystemer til webkonvertere. Løsningen blev udviklet til GEWs største marked, smalle web-etiketter, men hybriddesignet kan også anvendes i andre web- og ikke-webapplikationer (Figur 6). Bue/LED'en har et fælles lampehovedhus, der kan rumme enten en kviksølvdamp- eller LED-kassette. Begge kassetter kører på et universelt strøm- og styresystem. Intelligens i systemet muliggør differentiering mellem kassettetyper og leverer automatisk den passende strøm, køling og operatørgrænseflade. Fjernelse eller installation af en af GEWs kviksølvdamp- eller LED-kassetter udføres typisk inden for få sekunder ved hjælp af en enkelt unbrakonøgle.
FIGUR 6 »Bue/LED-system til web.
Excimerlamper
Excimerlamper er en type gasudladningslampe, der udsender kvasi-monokromatisk ultraviolet energi. Selvom excimerlamper findes i adskillige bølgelængder, er almindelige ultraviolette udgange centreret omkring 172, 222, 308 og 351 nm. 172-nm excimerlamper falder inden for vakuum-UV-båndet (100 til 200 nm), mens 222 nm udelukkende er UVC (200 til 280 nm). 308-nm excimerlamper udsender UVB (280 til 315 nm), og 351 nm er solid UVA (315 til 400 nm).
172 nm vakuum-UV-bølgelængder er kortere og indeholder mere energi end UVC; de har dog svært ved at trænge særlig 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 excimerlamper 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 excimerlamper betjenes i en nitrogen-inert atmosfære.
De fleste excimerlamper 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 der udsendes af lampen. En højspændingselektrode løber langs kvartsrørets indvendige længde, og jordelektroder løber langs den ydre længde. Spændinger pulseres ind i lampen ved høje frekvenser. Dette får elektroner til at strømme inden i den indre elektrode og aflades over gasblandingen mod de eksterne jordelektroder. Dette videnskabelige fænomen er kendt som dielektrisk barriereudladning (DBD). Når elektroner bevæger sig gennem gassen, interagerer de med atomer og skaber energiserede eller ioniserede arter, der producerer excimer- eller exciplex-molekyler. Excimer- og exciplex-molekyler har en utrolig kort levetid, og når de nedbrydes fra en exciteret tilstand til en grundtilstand, udsendes fotoner med en kvasi-monokromatisk fordeling.
FIGUR 7 »Excimerlampe
I modsætning til kviksølvdamplamper bliver overfladen af en excimerlampes kvartsrør ikke varm. Som følge heraf kører de fleste excimerlamper med ringe eller ingen køling. I andre tilfælde kræves der et lavt niveau af køling, som typisk leveres af nitrogengas. På grund af lampens termiske stabilitet er excimerlamper øjeblikkelige 'tændt/slukket' og kræver ingen opvarmnings- eller nedkølingscyklusser.
Når excimerlamper, der udstråler ved 172 nm, integreres i kombination med både kvasi-monokromatiske UVA-LED-hærdningssystemer og bredbåndskviksølvdamplamper, produceres der 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 overfladehærdningseffekter, der ikke kan opnås med nogen af UV-kilderne alene.
Excimerbølgelængder på 172 og 222 nm er også effektive til at ødelægge farlige organiske stoffer og skadelige bakterier, hvilket gør excimerlamper praktiske til overfladerengøring, desinfektion og overfladeenergibehandlinger.
Lampens levetid
Med hensyn til lampens eller pærens levetid er GEW's buelamper generelt op til 2.000 timer. Lampens levetid er ikke absolut, da UV-udgangen gradvist falder over tid og påvirkes af forskellige faktorer. Lampens design og kvalitet, samt UV-systemets driftstilstand og formuleringens reaktivitet. Korrekt designede UV-systemer sikrer, at den korrekte effekt og køling, der kræves af det specifikke lampe- (pære-) design, leveres.
GEW-leverede lamper (pærer) har altid den længste levetid, når de bruges i GEW-hærdningssystemer. Sekundære forsyningskilder har generelt reverse engineeret lampen fra en prøve, og kopierne indeholder muligvis ikke den samme endefitting, kvartsdiameter, kviksølvindhold eller gasblanding, hvilket alt sammen kan påvirke UV-outputtet og varmeproduktionen. Når varmeproduktionen ikke er afbalanceret mod systemkøling, lider lampen både i output og levetid. Lamper, der kører køligere, udsender mindre UV. Lamper, der kører varmere, holder ikke så længe og vrider sig ved høje overfladetemperaturer.
Levetiden for elektrodebuelamper er begrænset af lampens driftstemperatur, antallet af driftstimer og antallet af start eller tænding. Hver gang en lampe tændes med en højspændingsbue under opstart, slides en smule af wolframelektroden væk. Til sidst vil lampen ikke tænde igen. Elektrodebuelamper har lukkemekanismer, som, når de er aktiveret, blokerer UV-output som et alternativ til gentagne gange at tænde og slukke for lampen. Mere reaktive blæktyper, belægninger og klæbemidler kan resultere i længere lampelevetid; hvorimod mindre reaktive formuleringer kan kræve hyppigere lampeskift.
UV-LED-systemer har i sagens natur længere levetid end konventionelle lamper, men UV-LED'ers levetid er heller ikke absolut. Ligesom konventionelle lamper har UV-LED'er grænser for, hvor hårdt de kan drives, og skal generelt fungere med forbindelsestemperaturer under 120 °C. Overdreven drift af LED'er og underkøling af LED'er vil forringe levetiden, hvilket resulterer i hurtigere nedbrydning eller katastrofale fejl. Ikke alle leverandører af UV-LED-systemer tilbyder i øjeblikket design, der opfylder de højeste etablerede levetider på over 20.000 timer. De bedre designede og vedligeholdte systemer vil holde ud over 20.000 timer, og de ringere systemer vil svigte inden for meget kortere vinduer. Den gode nyhed er, at LED-systemdesign fortsætter med at forbedres og holder længere med hver designiteration.
Ozon
Når kortere UVC-bølgelængder påvirker iltmolekyler (O2), får de iltmolekyler (O2) til at splittes i to iltatomer (O). De frie iltatomer (O) kolliderer derefter med andre iltmolekyler (O2) og danner ozon (O3). Da trioxygen (O3) er mindre stabilt ved jordoverfladen end dioxygen (O2), omdannes ozon let til et iltmolekyle (O2) og et iltatom (O), når det bevæger sig gennem atmosfærisk luft. Frie iltatomer (O) rekombineres derefter med hinanden i udstødningssystemet for at producere iltmolekyler (O2).
Til industrielle UV-hærdningsapplikationer produceres ozon (O3), når atmosfærisk ilt interagerer med ultraviolette bølgelængder under 240 nm. Bredbåndskviksølvdamphærdende kilder udsender UVC mellem 200 og 280 nm, hvilket overlapper en del af det ozongenererende område, og excimerlamper udsender vakuum-UV ved 172 nm eller UVC ved 222 nm. Ozon dannet af kviksølvdamp og excimer-hærdningslamper er ustabil og ikke et væsentligt miljøproblem, men det er nødvendigt at fjerne det fra det umiddelbare område omkring arbejdere, da det er et luftvejsirriterende middel og giftigt i høje niveauer. Da kommercielle UV-LED-hærdningssystemer udsender UVA-output mellem 365 og 405 nm, genereres der ikke ozon.
Ozon har en lugt, der ligner lugten af metal, en brændende ledning, klor og en elektrisk gnist. Menneskers lugtesans kan registrere ozon så lavt som 0,01 til 0,03 ppm (parts per million). Selvom det varierer afhængigt af person og aktivitetsniveau, kan koncentrationer over 0,4 ppm føre til negative luftvejspåvirkninger og hovedpine. Der bør installeres korrekt ventilation på UV-hærdningslinjer for at begrænse medarbejdernes eksponering for ozon.
UV-hærdende systemer er generelt designet til at indeslutte udsugningsluften, når den forlader lampehovederne, så den kan ledes væk fra operatørerne og uden for bygningen, hvor den naturligt henfalder i nærvær af ilt og sollys. Alternativt indeholder ozonfri lamper et kvartstilsætningsstof, der blokerer ozongenererende bølgelængder, og faciliteter, der ønsker at undgå kanaler eller at skære huller i taget, bruger ofte filtre på udsugningsventilatorernes udgang.
Opslagstidspunkt: 19. juni 2024
