Kvicksilverånga, ljusemitterande dioder (LED) och excimer är distinkta UV-härdande lampteknologier. Medan alla tre används i olika fotopolymerisationsprocesser för att tvärbinda bläck, beläggningar, lim och extruderingar, är mekanismerna som genererar den utstrålade UV-energin, såväl som egenskaperna hos motsvarande spektraleffekt, helt olika. Att förstå dessa skillnader är avgörande för applikations- och formuleringsutveckling, val av UV-härdande källa och integration.
Kvicksilverånglampor
Både elektrodbågslampor och elektrodlösa mikrovågslampor faller inom kategorin kvicksilverånga. Kvicksilverånglampor är en typ av medeltrycksgasurladdningslampor där en liten mängd elementärt kvicksilver och inert gas förångas till en plasma inuti ett förseglat kvartsrör. Plasma är en joniserad gas med otroligt hög temperatur som kan leda elektricitet. Den produceras genom att applicera en elektrisk spänning mellan två elektroder i en ljusbågslampa eller genom att mikrovågssätta en elektrodlös lampa inuti en hölje eller hålighet som liknar en mikrovågsugn för hushållsbruk. När kvicksilverplasma väl har förångats avger det bredspektrat ljus över ultravioletta, synliga och infraröda våglängder.
I fallet med en elektrisk ljusbågslampa aktiverar en pålagd spänning det förseglade kvartsröret. Denna energi förångar kvicksilvret till en plasma och frigör elektroner från förångade atomer. En del av elektronerna (-) strömmar mot lampans positiva volframelektrod eller anod (+) och in i UV-systemets elektriska krets. Atomerna med nyligen saknade elektroner blir positivt strömförande katjoner (+) som strömmar mot lampans negativt laddade volframelektrod eller katod (-). När de rör sig träffar katjoner neutrala atomer i gasblandningen. Stöten överför elektroner från neutrala atomer till katjoner. När katjoner får elektroner faller de till ett tillstånd av lägre energi. Energiskillnaden urladdas som fotoner som strålar utåt från kvartsröret. Förutsatt att lampan får lämplig ström, korrekt kyld och drivs inom sin användbara livslängd, dras en konstant tillförsel av nyskapade katjoner (+) mot den negativa elektroden eller katoden (-), träffar fler atomer och producerar kontinuerlig emission av UV-ljus. Mikrovågslampor fungerar på liknande sätt förutom att mikrovågor, även känd som radiofrekvens (RF), ersätter den elektriska kretsen. Eftersom mikrovågslampor inte har volframelektroder och helt enkelt är ett förseglat kvartsrör som innehåller kvicksilver och inert gas, kallas de vanligtvis elektrodlösa.
UV-effekten från bredbandslampor eller kvicksilverlampor med brett spektrum spänner över ultravioletta, synliga och infraröda våglängder, i ungefär lika stor andel. Den ultravioletta delen inkluderar en blandning av UVC (200 till 280 nm), UVB (280 till 315 nm), UVA (315 till 400 nm) och UVV (400 till 450 nm) våglängder. Lampor som avger UVC i våglängder under 240 nm genererar ozon och kräver avgaser eller filtrering.
Spektraleffekten för en kvicksilverånglampa kan ändras genom att tillsätta små mängder dopämnen, såsom: järn (Fe), gallium (Ga), bly (Pb), tenn (Sn), vismut (Bi) eller indium (In ). De tillsatta metallerna förändrar plasmans sammansättning och följaktligen den energi som frigörs när katjoner får elektroner. Lampor med tillsatta metaller kallas dopad, additiv och metallhalogenid. De flesta UV-formulerade bläck, beläggningar, lim och extruderingar är designade för att matcha effekten av antingen standardkvicksilver- (Hg) eller järn- (Fe)-dopade lampor. Järndopade lampor flyttar en del av UV-effekten till längre, nästan synliga våglängder, vilket resulterar i bättre penetration genom tjockare, kraftigt pigmenterade formuleringar. UV-formuleringar som innehåller titandioxid tenderar att härda bättre med gallium (GA)-dopade lampor. Detta beror på att galliumlampor förskjuter en betydande del av UV-effekten mot våglängder längre än 380 nm. Eftersom titandioxidtillsatser i allmänhet inte absorberar ljus över 380 nm, tillåter användning av galliumlampor med vita formuleringar mer UV-energi att absorberas av fotoinitiatorer i motsats till tillsatser.
Spektralprofiler ger formulerare och slutanvändare en visuell representation av hur utstrålad effekt för en specifik lampdesign fördelas över det elektromagnetiska spektrumet. Medan förångat kvicksilver och tillsatsmetaller har definierade strålningsegenskaper, påverkar den exakta blandningen av element och inerta gaser inuti kvartsröret tillsammans med lampkonstruktionen och härdningssystemets design UV-effekt. Spektraleffekten för en icke-integrerad lampa som drivs och mäts av en lampleverantör i friluft kommer att ha en annan spektraleffekt än en lampa monterad i ett lamphuvud med korrekt designad reflektor och kylning. Spektralprofiler är lätt tillgängliga från UV-systemleverantörer och är användbara vid formuleringsutveckling och lampval.
En gemensam spektralprofil plottar spektral irradians på y-axeln och våglängd på x-axeln. Den spektrala irradiansen kan visas på flera sätt, inklusive absolut värde (t.ex. W/cm2/nm) eller godtyckliga, relativa eller normaliserade (enhetslösa) mått. Profilerna visar vanligtvis informationen som antingen ett linjediagram eller som ett stapeldiagram som grupperar utdata i 10 nm-band. Följande kvicksilverbågslampa spektral utgångsdiagram visar relativ irradians med avseende på våglängd för GEW:s system (Figur 1).
FIGUR 1 »Spektraleffektdiagram för kvicksilver och järn.
Lampa är termen som används för att referera till det UV-emitterande kvartsröret i Europa och Asien, medan nord- och sydamerikaner tenderar att använda en utbytbar blandning av glödlampa och lampa. Lampan och lamphuvudet hänvisar båda till hela aggregatet som inrymmer kvartsröret och alla andra mekaniska och elektriska komponenter.
Elektrodbågslampor
Elektrodbågslampsystem består av ett lamphuvud, en kylfläkt eller kylare, en strömförsörjning och ett gränssnitt mellan människa och maskin (HMI). Lamphuvudet inkluderar en lampa (glödlampa), en reflektor, ett metallhölje eller ett hölje, en slutarenhet och ibland ett kvartsfönster eller trådskydd. GEW monterar sina kvartsrör, reflektorer och slutarmekanismer inuti kassettenheter som enkelt kan tas bort från det yttre lamphuvudets hölje eller hölje. Att ta bort en GEW-kassett utförs vanligtvis inom några sekunder med en enda insexnyckel. Eftersom UV-effekten, lamphuvudets övergripande storlek och form, systemegenskaper och behov av tillhörande utrustning varierar beroende på applikation och marknad, är elektrodbågslampsystem i allmänhet utformade för en given kategori av applikationer eller liknande maskintyper.
Kvicksilverånglampor avger 360° ljus från kvartsröret. Båglampsystem använder reflektorer placerade på sidorna och baksidan av lampan för att fånga och fokusera mer av ljuset till ett specificerat avstånd framför lamphuvudet. Detta avstånd är känt som fokus och är där instrålningen är störst. Båglampor avger vanligtvis i området 5 till 12 W/cm2 vid fokus. Eftersom cirka 70 % av UV-effekten från lamphuvudet kommer från reflektorn är det viktigt att hålla reflektorerna rena och byta ut dem med jämna mellanrum. Att inte rengöra eller byta ut reflexer är en vanlig orsak till otillräcklig härdning.
I över 30 år har GEW förbättrat effektiviteten i sina härdningssystem, anpassat funktioner och utgång för att möta behoven hos specifika applikationer och marknader, och utvecklat en stor portfölj av integrationstillbehör. Som ett resultat av detta inkluderar dagens kommersiella erbjudanden från GEW kompakta höljesdesigner, reflektorer optimerade för högre UV-reflektans och reducerad infraröd, tysta integrerade slutarmekanismer, webbkjolar och slitsar, matning av musslor, kväveinertion, positivt trycksatta huvuden, pekskärm operatörsgränssnitt, solid-state strömförsörjning, större driftseffektivitet, UV-utgångsövervakning och fjärrsystemövervakning.
När medeltryckselektrodlampor är igång är kvartsytans temperatur mellan 600 °C och 800 °C, och den interna plasmatemperaturen är flera tusen grader Celsius. Forcerad luft är det primära sättet att upprätthålla rätt lampdriftstemperatur och ta bort en del av den utstrålade infraröda energin. GEW tillför denna luft negativt; detta innebär att luft dras genom höljet, längs reflektorn och lampan, och släpps ut från enheten och bort från maskinen eller härdningsytan. Vissa GEW-system som E4C använder vätskekylning, vilket möjliggör en något större UV-effekt och minskar lamphuvudets totala storlek.
Elektrodbågslampor har uppvärmnings- och nedkylningscykler. Lampor tänds med minimal kylning. Detta gör att kvicksilverplasman kan stiga till önskad driftstemperatur, producera fria elektroner och katjoner och möjliggöra strömflöde. När lamphuvudet stängs av fortsätter kylningen att gå i några minuter för att jämnt kyla kvartsröret. En lampa som är för varm kommer inte att slå igen och måste fortsätta att svalna. Längden på uppstarts- och nedkylningscykeln, såväl som försämringen av elektroderna under varje spänningsnedslag, är anledningen till att pneumatiska slutarmekanismer alltid är integrerade i GEW-elektrodbåglamporna. Figur 2 visar luftkylda (E2C) och vätskekylda (E4C) elektrodbågslampor.
FIGUR 2 »Vätskekylda (E4C) och luftkylda (E2C) elektrodbågslampor.
UV LED-lampor
Halvledare är fasta, kristallina material som är något ledande. El strömmar genom en halvledare bättre än en isolator, men inte lika bra som en metallisk ledare. Naturligt förekommande men ganska ineffektiva halvledare inkluderar elementen kisel, germanium och selen. Syntetiskt tillverkade halvledare designade för effekt och effektivitet är sammansatta material med föroreningar exakt impregnerade i kristallstrukturen. När det gäller UV-lysdioder är aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) ett vanligt förekommande material.
Halvledare är grundläggande för modern elektronik och är konstruerade för att bilda transistorer, dioder, ljusemitterande dioder och mikroprocessorer. Halvledarenheter är integrerade i elektriska kretsar och monterade inuti produkter som mobiltelefoner, bärbara datorer, surfplattor, apparater, flygplan, bilar, fjärrkontroller och till och med barnleksaker. Dessa små men kraftfulla komponenter gör att vardagsprodukter fungerar samtidigt som de tillåter att föremålen är kompakta, tunnare, lätta och mer överkomliga.
I det speciella fallet med lysdioder avger exakt designade och tillverkade halvledarmaterial relativt smala våglängdsband av ljus när de är anslutna till en likströmskälla. Ljuset genereras endast när ström flyter från den positiva anoden (+) till den negativa katoden (-) för varje lysdiod. Eftersom LED-utgången är snabbt och enkel att kontrollera och kvasi-monokromatisk, är LED-lampor idealiska för användning som: indikatorlampor; infraröda kommunikationssignaler; bakgrundsbelysning för TV-apparater, bärbara datorer, surfplattor och smarta telefoner; elektroniska skyltar, skyltar och jumbotroner; och UV-härdning.
En lysdiod är en positiv-negativ korsning (pn-övergång). Detta betyder att en del av lysdioden har en positiv laddning och kallas anoden (+), och den andra delen har en negativ laddning och kallas katoden (-). Medan båda sidorna är relativt ledande, är korsningsgränsen där de två sidorna möts, känd som utarmningszonen, inte ledande. När den positiva (+) terminalen på en likströms (DC) strömkälla är ansluten till anoden (+) på lysdioden och den negativa (-) terminalen på källan är ansluten till katoden (-), negativt laddade elektroner i katoden och positivt laddade elektronvakanser i anoden stöts bort av strömkällan och skjuts mot utarmningszonen. Detta är en förspänning framåt, och det har effekten att övervinna den icke-ledande gränsen. Resultatet är att fria elektroner i n-typ-regionen korsar över och fyller vakanser i p-typ-regionen. När elektroner strömmar över gränsen övergår de till ett tillstånd av lägre energi. Respektive droppe i energi frigörs från halvledaren som fotoner av ljus.
Materialen och dopämnena som bildar den kristallina LED-strukturen bestämmer spektraleffekten. Idag har kommersiellt tillgängliga LED-härdningskällor ultravioletta uteffekter centrerade vid 365, 385, 395 och 405 nm, en typisk tolerans på ±5 nm och en Gaussisk spektralfördelning. Ju större toppspektral bestrålning (W/cm2/nm), desto högre är toppen på klockkurvan. Medan UVC-utveckling pågår mellan 275 och 285 nm, är effekt, livslängd, tillförlitlighet och kostnad ännu inte kommersiellt gångbara för härdningssystem och applikationer.
Eftersom UV-LED-effekt för närvarande är begränsad till längre UVA-våglängder, avger inte ett UV-LED-härdningssystem den bredbandiga spektrala uteffekten som är karakteristisk för medeltryckskvicksilverånglampor. Detta innebär att UV-LED härdningssystem inte avger UVC, UVB, mest synligt ljus och värmealstrande infraröda våglängder. Även om detta gör att UV-LED-härdningssystem kan användas i mer värmekänsliga applikationer, måste befintliga bläck, beläggningar och lim formulerade för medeltryckskvicksilverlampor omformuleras för UV-LED-härdningssystem. Lyckligtvis designar kemileverantörer alltmer erbjudanden som dubbelkur. Detta innebär att en dubbelhärdande formulering avsedd att härda med en UV-LED-lampa även härdar med en kvicksilverånglampa (Figur 3).
FIGUR 3 »Spektral utgångsdiagram för LED.
GEW:s UV-LED härdningssystem avger upp till 30 W/cm2 vid emitteringsfönstret. Till skillnad från elektrodbågslampor, innehåller UV-LED-härdningssystem inte reflektorer som riktar ljusstrålar till ett koncentrerat fokus. Som ett resultat uppstår UV-LED-toppbestrålning nära det emitterande fönstret. De utsända UV-LED-strålarna divergerar från varandra när avståndet mellan lamphuvudet och härdytan ökar. Detta minskar ljuskoncentrationen och storleken på den instrålning som når den härdande ytan. Medan toppbestrålning är viktig för tvärbindning, är en allt högre irradians inte alltid fördelaktig och kan till och med inhibera större tvärbindningsdensitet. Våglängd (nm), irradians (W/cm2) och energitäthet (J/cm2) spelar alla avgörande roller vid härdning, och deras samlade inverkan på härdningen bör förstås korrekt vid val av UV-LED-källa.
Lysdioder är Lambertian-källor. Med andra ord, varje UV-lysdiod avger enhetlig frammatning över en hel 360° x 180° halvklot. Många UV-lysdioder, var och en i storleksordningen en millimeters kvadrat, är arrangerade i en enda rad, en matris av rader och kolumner, eller någon annan konfiguration. Dessa underenheter, kända som moduler eller arrayer, är konstruerade med avstånd mellan lysdioder som säkerställer blandning över mellanrum och underlättar diodkylning. Flera moduler eller arrayer arrangeras sedan i större sammansättningar för att bilda olika storlekar av UV-härdningssystem (figur 4 och 5). Ytterligare komponenter som krävs för att bygga ett UV-LED-härdningssystem inkluderar kylflänsen, emitterande fönster, elektroniska drivrutiner, DC-strömförsörjning, ett vätskekylsystem eller kylare och ett mänskligt maskingränssnitt (HMI).
FIGUR 4 »LeoLED-systemet för webben.
FIGUR 5 »LeoLED-system för höghastighetsinstallationer med flera lampor.
Eftersom UV-LED härdningssystem inte utstrålar infraröda våglängder. De överför i sig mindre värmeenergi till härdningsytan än kvicksilverånglampor, men detta betyder inte att UV-lysdioder ska betraktas som kallhärdande teknik. UV-LED härdningssystem kan avge mycket höga toppstrålningar, och ultravioletta våglängder är en form av energi. Oavsett vad som inte absorberas av kemin kommer att värma upp den underliggande delen eller substratet såväl som omgivande maskinkomponenter.
UV-lysdioder är också elektriska komponenter med ineffektivitet som drivs av den råa halvledardesignen och tillverkningen samt tillverkningsmetoder och komponenter som används för att paketera lysdioderna i den större härdningsenheten. Medan temperaturen på ett kvicksilverångkvartsrör måste hållas mellan 600 och 800 °C under drift, måste LED-pn-övergångstemperaturen förbli under 120 °C. Endast 35-50 % av elektriciteten som driver en UV-LED-array omvandlas till ultraviolett uteffekt (mycket våglängdsberoende). Resten omvandlas till termisk värme som måste avlägsnas för att bibehålla önskad korsningstemperatur och säkerställa specificerad systeminstrålning, energitäthet och enhetlighet, samt en lång livslängd. Lysdioder är till sin natur långvariga solid-state-enheter, och att integrera lysdioder i större enheter med korrekt designade och underhållna kylsystem är avgörande för att uppnå specifikationer med lång livslängd. Alla UV-härdningssystem är inte lika, och felaktigt designade och kylda UV-LED-härdningssystem har större sannolikhet att överhettas och misslyckas katastrofalt.
Arc/LED Hybrid-lampor
På alla marknader där helt ny teknik introduceras som en ersättning för befintlig teknik, kan det finnas bävan angående adoption såväl som skepsis mot prestanda. Potentiella användare skjuter ofta upp adoptionen tills en väletablerad installationsbas bildas, fallstudier publiceras, positiva vittnesmål börjar cirkulera i massor och/eller de får förstahandserfarenhet eller referenser från individer och företag som de känner och litar på. Det krävs ofta hårda bevis innan en hel marknad helt avstår från det gamla och helt övergår till det nya. Det hjälper inte att framgångshistorier tenderar att vara snäva hemligheter eftersom tidiga användare inte vill att konkurrenter ska inse jämförbara fördelar. Som ett resultat kan både verkliga och överdrivna berättelser om besvikelse ibland återkomma på marknaden, vilket kamouflerar de verkliga fördelarna med ny teknik och ytterligare försenar adoptionen.
Genom historien, och som en motsats till motvillig adoption, har hybriddesigner ofta anammats som en övergångsbrygga mellan befintlig och ny teknik. Hybrider tillåter användare att få förtroende och själva bestämma hur och när nya produkter eller metoder ska användas, utan att offra nuvarande kapacitet. När det gäller UV-härdning tillåter ett hybridsystem användare att snabbt och enkelt växla mellan kvicksilverånglampor och LED-teknik. För linjer med flera härdningsstationer tillåter hybrider pressar att köra 100 % LED, 100 % kvicksilverånga eller vilken blandning av de två teknologierna som krävs för ett visst jobb.
GEW erbjuder båg/LED hybridsystem för webbomvandlare. Lösningen utvecklades för GEW:s största marknad, narrow-web label, men hybriddesignen har även användning i andra webb- och icke-webbapplikationer (Figur 6). Ljusbågen/LED har ett gemensamt lamphuvudhus som kan rymma antingen en kvicksilverånga eller LED-kassett. Båda kassetterna drivs av ett universellt ström- och styrsystem. Intelligens inom systemet möjliggör differentiering mellan kassetttyper och ger automatiskt lämplig kraft, kylning och operatörsgränssnitt. Att ta bort eller installera någon av GEW:s kvicksilverånga eller LED-kassetter görs vanligtvis inom några sekunder med en enda insexnyckel.
FIGUR 6 »Arc/LED-system för webb.
Excimer lampor
Excimerlampor är en typ av gasurladdningslampa som avger kvasimonokromatisk ultraviolett energi. Medan excimerlampor finns tillgängliga i många våglängder, är vanliga ultravioletta uteffekter centrerade vid 172, 222, 308 och 351 nm. 172-nm excimerlampor faller inom vakuum-UV-bandet (100 till 200 nm), medan 222 nm är uteslutande UVC (200 till 280 nm). 308-nm excimerlampor avger UVB (280 till 315 nm), och 351 nm är fast UVA (315 till 400 nm).
172-nm vakuum UV-våglängder är kortare och innehåller mer energi än UVC; dock kämpar de för att tränga mycket djupt in i ämnen. I själva verket absorberas 172-nm våglängder fullständigt inom de översta 10 till 200 nm av UV-formulerad kemi. Som ett resultat kommer 172-nm excimerlampor endast att tvärbinda den yttersta ytan av UV-formuleringar och måste integreras i kombination med andra härdningsanordningar. Eftersom vakuum UV-våglängder också absorberas av luft, måste 172-nm excimerlampor drivas i en kväveinerterad atmosfär.
De flesta excimerlampor består av ett kvartsrör som fungerar som en dielektrisk barriär. Röret är fyllt med ädelgaser som kan bilda excimer- eller exciplexmolekyler (Figur 7). Olika gaser producerar olika molekyler och de olika exciterade molekylerna avgör vilka våglängder som sänds ut av lampan. En högspänningselektrod löper längs med kvartsrörets inre längd och jordelektroder längs med utsidan. Spänningar pulsas in i lampan vid höga frekvenser. Detta får elektroner att flöda inuti den inre elektroden och urladdas över gasblandningen mot de externa jordelektroderna. Detta vetenskapliga fenomen är känt som dielektrisk barriärurladdning (DBD). När elektroner färdas genom gasen, interagerar de med atomer och skapar energisatta eller joniserade arter som producerar excimer- eller exciplexmolekyler. Excimer- och exciplexmolekyler har en otroligt kort livslängd, och när de sönderfaller från ett exciterat tillstånd till ett grundtillstånd emitteras fotoner med en kvasimonokromatisk fördelning.
FIGUR 7 »Excimer lampa
Till skillnad från kvicksilverånglampor blir ytan på en excimerlampas kvartsrör inte varm. Som ett resultat går de flesta excimerlampor med liten eller ingen kylning. I andra fall krävs en låg nivå av kylning som vanligtvis tillhandahålls av kvävgas. På grund av lampans termiska stabilitet är excimerlampor omedelbart 'ON/OFF' och kräver inga uppvärmnings- eller nedkylningscykler.
När excimerlampor som strålar vid 172 nm integreras i kombination med både kvasimonokroma UVA-LED-härdningssystem och bredbandiga kvicksilverånglampor, uppstår mattande yteffekter. UVA LED-lampor används först för att gela kemin. Kvasimonokromatiska excimerlampor används sedan för att polymerisera ytan, och till sist tvärbinder bredbandiga kvicksilverlampor resten av kemin. De unika spektrala utsignalerna från de tre teknologierna som tillämpas i separata steg ger fördelaktiga optiska och funktionella ythärdande effekter som inte kan uppnås med någon av UV-källorna på egen hand.
Excimervåglängder på 172 och 222 nm är också effektiva för att förstöra farliga organiska ämnen och skadliga bakterier, vilket gör excimerlampor praktiska för ytrengöring, desinfektion och ytenergibehandlingar.
Lampans livslängd
Med avseende på lampans eller glödlampans livslängd är GEW:s ljusbågslampor i allmänhet upp till 2 000 timmar. Lampans livslängd är inte absolut, eftersom UV-effekten minskar gradvis över tiden och påverkas av olika faktorer. Lampans design och kvalitet, liksom UV-systemets drifttillstånd och formuleringens reaktivitet spelar roll. Korrekt utformade UV-system säkerställer att rätt effekt och kylning som krävs av den specifika lampans (glödlampan) design tillhandahålls.
GEW-levererade lampor (lampor) ger alltid den längsta livslängden när de används i GEW härdningssystem. Sekundära försörjningskällor har i allmänhet reverserat lampan från ett prov, och kopiorna kanske inte innehåller samma ändkoppling, kvartsdiameter, kvicksilverhalt eller gasblandning, vilket alla kan påverka UV-effekten och värmeutvecklingen. När värmealstringen inte balanseras mot systemkylan, lider lampan både i effekt och livslängd. Lampor som går svalare avger mindre UV. Lampor som blir varmare håller inte lika länge och deformeras vid höga yttemperaturer.
Livslängden för elektrodbågslampor begränsas av lampans driftstemperatur, antalet drifttimmar och antalet starter eller slag. Varje gång en lampa träffas med en högspänningsbåge under uppstart slits lite av volframelektroden bort. Så småningom kommer lampan inte att slå igen. Elektrodbågslampor har slutarmekanismer som, när de är inkopplade, blockerar UV-effekten som ett alternativ till att upprepade gånger växla lampans effekt. Mer reaktiva bläck, beläggningar och lim kan resultera i längre lamplivslängd; medan mindre reaktiva formuleringar kan kräva mer frekventa lampbyten.
UV-LED-system håller i sig längre än konventionella lampor, men UV-LED-livslängden är inte heller absolut. Precis som med konventionella lampor har UV-lysdioder gränser för hur hårt de kan drivas och måste i allmänhet fungera med korsningstemperaturer under 120 °C. Överdrivna lysdioder och underkylande lysdioder kommer att äventyra livslängden, vilket resulterar i snabbare försämring eller katastrofala fel. Inte alla leverantörer av UV-LED-system erbjuder för närvarande design som uppfyller de högsta etablerade livslängderna på över 20 000 timmar. De bättre designade och underhållna systemen kommer att hålla längre än 20 000 timmar, och de sämre systemen kommer att misslyckas inom mycket kortare fönster. Den goda nyheten är att LED-systemdesignerna fortsätter att förbättras och håller längre med varje designiteration.
Ozon
När kortare UVC-våglängder påverkar syremolekyler (O2), orsakar de syremolekyler (O2) att delas i två syreatomer (O). De fria syreatomerna (O) kolliderar sedan med andra syremolekyler (O2) och bildar ozon (O3). Eftersom trioxygen (O3) är mindre stabil på marknivå än dioxygen (O2), återgår ozon lätt till en syremolekyl (O2) och en syreatom (O) när det driver genom atmosfärisk luft. Fria syreatomer (O) rekombinerar sedan med varandra i avgassystemet för att producera syremolekyler (O2).
För industriella UV-härdande tillämpningar produceras ozon (O3) när atmosfäriskt syre interagerar med ultravioletta våglängder under 240 nm. Bredbandiga kvicksilverånghärdande källor avger UVC mellan 200 och 280 nm, som överlappar en del av den ozonalstrande regionen, och excimerlampor avger vakuum-UV vid 172 nm eller UVC vid 222 nm. Ozon som skapas av kvicksilverånga och excimer-härdningslampor är instabilt och inte ett betydande miljöproblem, men det är nödvändigt att det avlägsnas från det omedelbara området kring arbetarna eftersom det är irriterande för luftvägarna och giftigt vid höga nivåer. Eftersom kommersiella UV-LED-härdningssystem avger UVA-effekt mellan 365 och 405 nm, genereras inte ozon.
Ozon har en lukt som liknar lukten av metall, en brinnande tråd, klor och en elektrisk gnista. Människans luktsinne kan upptäcka ozon så lågt som 0,01 till 0,03 delar per miljon (ppm). Även om det varierar beroende på person och aktivitetsnivå, kan koncentrationer över 0,4 ppm leda till negativa andningseffekter och huvudvärk. Lämplig ventilation bör installeras på UV-härdningsledningar för att begränsa arbetarnas exponering för ozon.
UV-härdningssystem är i allmänhet utformade för att innehålla frånluften när den lämnar lamphuvudena så att den kan ledas bort från operatörer och utanför byggnaden där den naturligt sönderfaller i närvaro av syre och solljus. Alternativt innehåller ozonfria lampor en kvartsadditiv som blockerar ozonalstrande våglängder, och anläggningar som vill undvika kanaler eller skära hål i taket använder ofta filter vid utloppet av frånluftsfläktar.
Posttid: 2024-jun-19
