Живачните пари, светодиодите (LED) и ексимерните лампи са различни технологии за UV-втвърдяващи лампи. Въпреки че и трите се използват в различни процеси на фотополимеризация за омрежване на мастила, покрития, лепила и екструзии, механизмите, генериращи излъчената UV енергия, както и характеристиките на съответния спектрален изход, са напълно различни. Разбирането на тези разлики е от съществено значение за разработването на приложения и формулировки, избора на UV-източник за втвърдяване и интеграцията.
Живачни лампи
Както електродните дъгови лампи, така и безелектродните микровълнови лампи попадат в категорията на живачните пари. Живачните лампи са вид газоразрядни лампи със средно налягане, в които малко количество елементарен живак и инертен газ се изпаряват в плазма вътре в запечатана кварцова тръба. Плазмата е йонизиран газ с изключително висока температура, способен да провежда електричество. Тя се произвежда чрез прилагане на електрическо напрежение между два електрода в дъгова лампа или чрез нагряване на безелектродна лампа в микровълнова фурна вътре в корпус или кухина, подобна по концепция на битова микровълнова фурна. След като се изпари, живачната плазма излъчва широкоспектърна светлина в ултравиолетови, видими и инфрачервени дължини на вълните.
В случай на електрическа дъгова лампа, приложеното напрежение захранва запечатаната кварцова тръба. Тази енергия изпарява живака в плазма и освобождава електрони от изпарените атоми. Част от електроните (-) се насочват към положителния волфрамов електрод или анод (+) на лампата и към електрическата верига на UV системата. Атомите с новоизгубени електрони се превръщат в положително заредени катиони (+), които се насочват към отрицателно заредения волфрамов електрод или катод (-) на лампата. Докато се движат, катионите удрят неутрални атоми в газовата смес. Ударът прехвърля електрони от неутрални атоми към катиони. Когато катионите придобият електрони, те преминават в състояние на по-ниска енергия. Енергийната разлика се разрежда като фотони, които излъчват навън от кварцовата тръба. При условие че лампата е подходящо захранвана, правилно охладена и работи в рамките на полезния си живот, постоянно подаване на новосъздадени катиони (+) гравитират към отрицателния електрод или катод (-), удряйки повече атоми и произвеждайки непрекъснато излъчване на UV светлина. Микровълновите лампи работят по подобен начин, с изключение на това, че микровълните, известни още като радиочестота (RF), заместват електрическата верига. Тъй като микровълновите лампи нямат волфрамови електроди и представляват просто запечатана кварцова тръба, съдържаща живак и инертен газ, те обикновено се наричат безелектродни.
UV излъчването на широколентови или широкоспектърни живачни лампи обхваща ултравиолетови, видими и инфрачервени дължини на вълните, в приблизително равни пропорции. Ултравиолетовата част включва комбинация от UVC (200 до 280 nm), UVB (280 до 315 nm), UVA (315 до 400 nm) и UVV (400 до 450 nm) дължини на вълните. Лампите, които излъчват UVC с дължини на вълните под 240 nm, генерират озон и изискват отвеждане на въздуха или филтриране.
Спектралният изход на живачна лампа може да се промени чрез добавяне на малки количества добавки, като например: желязо (Fe), галий (Ga), олово (Pb), калай (Sn), бисмут (Bi) или индий (In). Добавените метали променят състава на плазмата и следователно енергията, освободена, когато катионите придобиват електрони. Лампите с добавени метали се наричат легирани, адитивни и метал-халогенидни. Повечето UV-формулирани мастила, покрития, лепила и екструдирани форми са проектирани да съответстват на изхода на стандартни лампи, легирани с живак (Hg) или желязо (Fe). Лампите, легирани с желязо, изместват част от UV изхода към по-дълги, почти видими дължини на вълните, което води до по-добро проникване през по-дебели, силно пигментирани формули. UV формулите, съдържащи титанов диоксид, са склонни да се втвърдяват по-добре с лампи, легирани с галий (GA). Това е така, защото галиевите лампи изместват значителна част от UV изхода към дължини на вълните, по-дълги от 380 nm. Тъй като добавките от титанов диоксид обикновено не абсорбират светлина над 380 nm, използването на галиеви лампи с бели формули позволява фотоинициаторите да абсорбират повече UV енергия, за разлика от добавките.
Спектралните профили предоставят на формулаторите и крайните потребители визуално представяне на това как излъченият ток за конкретен дизайн на лампата е разпределен в електромагнитния спектър. Докато изпареният живак и добавените метали имат определени радиационни характеристики, точната смес от елементи и инертни газове вътре в кварцовата тръба, заедно с конструкцията на лампата и дизайна на системата за втвърдяване, влияят върху UV токa. Спектралният ток на неинтегрирана лампа, захранвана и измерена от доставчик на лампи на открито, ще има различен спектрален ток от този на лампа, монтирана в глава на лампа с правилно проектиран рефлектор и охлаждане. Спектралните профили са лесно достъпни от доставчиците на UV системи и са полезни при разработването на формули и избора на лампа.
Често срещан спектрален профил изобразява спектралното облъчване по оста y и дължината на вълната по оста x. Спектралното облъчване може да бъде показано по няколко начина, включително абсолютна стойност (напр. W/cm2/nm) или произволни, относителни или нормализирани (без единици) мерки. Профилите обикновено показват информацията като линейна диаграма или като стълбовидна диаграма, която групира изхода в 10 nm диапазони. Следната графика на спектралния изход на живачна дъгова лампа показва относителното облъчване спрямо дължината на вълната за системите на GEW (Фигура 1).
ФИГУРА 1 »Спектрални изходни диаграми за живак и желязо.
Терминът „лампа“ се използва в Европа и Азия за обозначаване на кварцова тръба, излъчваща UV лъчи, докато в Северна и Южна Америка е по-вероятно да се използва взаимозаменяема комбинация от крушка и лампа. „Лампа“ и „глава на лампата“ се отнасят до целия модул, който помещава кварцовата тръба и всички други механични и електрически компоненти.
Електродни дъгови лампи
Системите с електродни дъгови лампи се състоят от лампова глава, охлаждащ вентилатор или охладител, захранване и интерфейс човек-машина (HMI). Ламповата глава включва лампа (крушка), рефлектор, метален корпус или корпус, блок на затвора и понякога кварцов прозорец или телена защита. GEW монтира своите кварцови тръби, рефлектори и механизми на затвора вътре в касетъчни сглобки, които могат лесно да се свалят от външния корпус или корпус на ламповата глава. Свалянето на касета GEW обикновено се извършва за секунди с помощта на един шестостенен ключ. Тъй като UV изходът, общият размер и форма на ламповата глава, характеристиките на системата и нуждите от спомагателно оборудване варират в зависимост от приложението и пазара, системите с електродни дъгови лампи обикновено са проектирани за дадена категория приложения или подобни типове машини.
Живачните лампи излъчват светлина на 360° от кварцовата си тръба. Системите с дъгови лампи използват рефлектори, разположени отстрани и отзад на лампата, за да уловят и фокусират повече от светлината на определено разстояние пред главата на лампата. Това разстояние е известно като фокус и е мястото, където облъчването е най-голямо. Дъговите лампи обикновено излъчват в диапазона от 5 до 12 W/cm2 във фокуса. Тъй като около 70% от UV лъчението от главата на лампата идва от рефлектора, е важно рефлекторите да се поддържат чисти и да се сменят периодично. Непочистването или несмяната на рефлекторите е често срещана причина за недостатъчно втвърдяване.
В продължение на повече от 30 години GEW подобрява ефективността на своите системи за втвърдяване, персонализира функции и производителност, за да отговори на нуждите на специфични приложения и пазари, и разработва голямо портфолио от интеграционни аксесоари. В резултат на това, днешните търговски предложения на GEW включват компактни корпуси, рефлектори, оптимизирани за по-голямо UV отражение и намалено инфрачервено лъчение, тихи интегрални механизми на затвора, поли и слотове за ленти, подаване на ленти тип „мида“, азотна инерция, глави под положително налягане, операторски интерфейс с тъчскрийн, твърдотелни захранвания, по-голяма оперативна ефективност, наблюдение на UV изхода и дистанционно наблюдение на системата.
Когато работят лампи със средно налягане, температурата на кварцовата повърхност е между 600 °C и 800 °C, а вътрешната плазмена температура е няколко хиляди градуса по Целзий. Принудителното подаване на въздух е основното средство за поддържане на правилната работна температура на лампата и отстраняване на част от излъчената инфрачервена енергия. GEW (технологията за охлаждане с ниска температура) доставя този въздух отрицателно; това означава, че въздухът се изтегля през корпуса, по протежение на рефлектора и лампата, и се изпуска навън от сглобката и далеч от машината или повърхността за втвърдяване. Някои GEW системи, като например E4C, използват течно охлаждане, което позволява малко по-голяма UV мощност и намалява общия размер на главата на лампата.
Електродните дъгови лампи имат цикли на загряване и охлаждане. Лампите се запалват с минимално охлаждане. Това позволява на живачната плазма да се повиши до желаната работна температура, да произведе свободни електрони и катиони и да позволи протичането на ток. Когато главата на лампата е изключена, охлаждането продължава да работи още няколко минути, за да се охлади равномерно кварцовата тръба. Лампата, която е твърде топла, няма да се запали отново и трябва да продължи да се охлажда. Продължителността на цикъла на стартиране и охлаждане, както и влошаването на електродите по време на всяко запалване на напрежение, е причината, поради която пневматичните механизми на затвора винаги са интегрирани в сглобките на електродни лампи GEW. Фигура 2 показва въздушно охлаждани (E2C) и течно охлаждани (E4C) електродни дъгови лампи.
ФИГУРА 2 »Дъгови лампи с течно охлаждане (E4C) и въздушно охлаждане (E2C) на електроди.
UV LED лампи
Полупроводниците са твърди, кристални материали, които са донякъде проводими. Електричеството протича през полупроводник по-добре от изолатор, но не толкова добре, колкото през метален проводник. Естествено срещащите се, но доста неефективни полупроводници включват елементите силиций, германий и селен. Синтетично изработените полупроводници, проектирани за изходна мощност и ефективност, са съставни материали с примеси, прецизно импрегнирани в кристалната структура. В случая на UV светодиодите, алуминиево-галиевият нитрид (AlGaN) е често използван материал.
Полупроводниците са фундаментални за съвременната електроника и са проектирани да образуват транзистори, диоди, светодиоди и микропроцесори. Полупроводниковите устройства са интегрирани в електрически вериги и монтирани в продукти като мобилни телефони, лаптопи, таблети, уреди, самолети, автомобили, дистанционни управления и дори детски играчки. Тези малки, но мощни компоненти правят ежедневните продукти функционални, като същевременно позволяват предметите да бъдат компактни, по-тънки, леки и по-достъпни.
В специалния случай на светодиодите, прецизно проектираните и изработени полупроводникови материали излъчват относително тесни ленти с дължина на вълната на светлината, когато са свързани към източник на постоянен ток. Светлината се генерира само когато токът тече от положителния анод (+) към отрицателния катод (-) на всеки светодиод. Тъй като изходът на светодиодите е бързо и лесно контролиран и е квазимонохроматичен, светодиодите са идеално подходящи за употреба като: индикаторни светлини; инфрачервени комуникационни сигнали; подсветка за телевизори, лаптопи, таблети и смартфони; електронни табели, билбордове и джъмботрони; и UV втвърдяване.
Светодиодът е положително-отрицателен преход (pn преход). Това означава, че едната част на светодиода има положителен заряд и се нарича анод (+), а другата част има отрицателен заряд и се нарича катод (-). Докато двете страни са относително проводими, границата на прехода, където двете страни се срещат, известна като зона на изчерпване, не е проводима. Когато положителният (+) терминал на източник на постоянен ток (DC) е свързан към анода (+) на светодиода, а отрицателният (-) терминал на източника е свързан към катода (-), отрицателно заредените електрони в катода и положително заредените електронни ваканции в анода се отблъскват от източника на захранване и се изтласкват към зоната на изчерпване. Това е директно отклонение и има ефект на преодоляване на непроводящата граница. Резултатът е, че свободните електрони в n-тип областта се пресичат и запълват ваканциите в p-тип областта. Докато електроните преминават през границата, те преминават в състояние с по-ниска енергия. Съответният спад на енергията се освобождава от полупроводника като фотони светлина.
Материалите и добавките, които образуват кристалната LED структура, определят спектралния изход. Днес търговски достъпните LED източници на втвърдяване имат ултравиолетов изход, центриран при 365, 385, 395 и 405 nm, типичен толеранс от ±5 nm и Гаусово спектрално разпределение. Колкото по-голяма е пиковата спектрална облъченост (W/cm2/nm), толкова по-висок е пикът на кривата на камбаната. Въпреки че разработването на UVC в диапазона от 275 до 285 nm продължава, изходът, животът, надеждността и цената все още не са търговски осъществими за системи и приложения за втвърдяване.
Тъй като UV-LED изходът в момента е ограничен до по-дълги UVA дължини на вълната, UV-LED системата за втвърдяване не излъчва широколентовия спектрален изход, характерен за живачни лампи със средно налягане. Това означава, че UV-LED системите за втвърдяване не излъчват UVC, UVB, по-голямата част от видимата светлина и генериращи топлина инфрачервени дължини на вълните. Макар че това позволява UV-LED системите за втвърдяване да се използват в по-чувствителни към топлина приложения, съществуващите мастила, покрития и лепила, формулирани за живачни лампи със средно налягане, трябва да бъдат преформулирани за UV-LED системи за втвърдяване. За щастие, доставчиците на химикали все по-често проектират продукти с двойно втвърдяване. Това означава, че формула с двойно втвърдяване, предназначена за втвърдяване с UV-LED лампа, ще се втвърди и с живачна лампа (Фигура 3).
ФИГУРА 3 »Спектрална изходна диаграма за LED.
UV-LED системите за втвърдяване на GEW излъчват до 30 W/cm2 в излъчващия прозорец. За разлика от електродъговите лампи, UV-LED системите за втвърдяване не включват рефлектори, които насочват светлинните лъчи към концентриран фокус. В резултат на това, пиковото облъчване на UV-LED се появява близо до излъчващия прозорец. Излъчените UV-LED лъчи се разминават един от друг с увеличаване на разстоянието между главата на лампата и повърхността за втвърдяване. Това намалява концентрацията на светлина и големината на облъчването, което достига до повърхността за втвърдяване. Въпреки че пиковото облъчване е важно за омрежването, все по-високото облъчване не винаги е предимство и дори може да попречи на по-голямата плътност на омрежването. Дължината на вълната (nm), облъчването (W/cm2) и енергийната плътност (J/cm2) играят критична роля при втвърдяването и тяхното колективно въздействие върху втвърдяването трябва да бъде правилно разбрано при избора на UV-LED източник.
Светодиодите са Ламбертови източници. С други думи, всеки UV светодиод излъчва равномерен директен изход през пълно полукълбо от 360° x 180°. Многобройни UV светодиоди, всеки от порядъка на квадратен милиметър, са подредени в един ред, матрица от редове и колони или някаква друга конфигурация. Тези подсглобки, известни като модули или масиви, са проектирани с разстояние между светодиодите, което осигурява смесване през пролуките и улеснява охлаждането на диодите. След това множество модули или масиви се подреждат в по-големи сглобки, за да образуват UV системи за втвърдяване с различни размери (Фигури 4 и 5). Допълнителните компоненти, необходими за изграждането на UV-LED система за втвърдяване, включват радиатор, излъчващ прозорец, електронни драйвери, DC захранвания, система за течно охлаждане или охладител и интерфейс човек-машина (HMI).
ФИГУРА 4 »Системата LeoLED за уеб.
ФИГУРА 5 »LeoLED система за високоскоростни инсталации с множество лампи.
Тъй като UV-LED системите за втвърдяване не излъчват инфрачервени дължини на вълните, те по своята същност пренасят по-малко топлинна енергия към повърхността за втвърдяване в сравнение с живачните лампи, това не означава, че UV светодиодите трябва да се разглеждат като технология за студено втвърдяване. UV-LED системите за втвърдяване могат да излъчват много високи пикови лъчения, а ултравиолетовите дължини на вълните са форма на енергия. Каквато и да е мощност, която не се абсорбира от химията, ще нагрее подлежащата част или субстрат, както и околните машинни компоненти.
UV светодиодите са също електрически компоненти с неефективност, обусловена от дизайна и производството на суровия полупроводник, както и от методите на производство и компонентите, използвани за опаковането на светодиодите в по-големия втвърдяващ блок. Докато температурата на кварцова тръба с живачни пари трябва да се поддържа между 600 и 800 °C по време на работа, температурата на pn прехода на светодиода трябва да остане под 120 °C. Само 35-50% от електричеството, захранващо UV-LED масив, се преобразува в ултравиолетова мощност (силно зависима от дължината на вълната). Останалата част се трансформира в топлинна топлина, която трябва да се отстрани, за да се поддържа желаната температура на прехода и да се осигури зададената облъчване на системата, енергийна плътност и еднородност, както и дълъг живот. Светодиодите по своята същност са дълготрайни твърдотелни устройства и интегрирането на светодиодите в по-големи сглобки с правилно проектирани и поддържани охладителни системи е от решаващо значение за постигане на спецификации за дълъг живот. Не всички UV-втвърдяващи системи са еднакви и неправилно проектираните и охладени UV-LED втвърдяващи системи имат по-голяма вероятност от прегряване и катастрофална повреда.
Хибридни дъгови/LED лампи
На всеки пазар, където се въвежда чисто нова технология като заместител на съществуваща технология, може да има тревога относно приемането, както и скептицизъм към производителността. Потенциалните потребители често отлагат приемането, докато не се формира добре установена база от инсталации, не се публикуват казуси, не започнат да се разпространяват масово положителни препоръки и/или не получат опит от първа ръка или препоръки от хора и компании, които познават и на които се доверяват. Често са необходими твърди доказателства, преди целият пазар напълно да се откаже от старото и да премине изцяло към новото. Не помага и фактът, че историите за успех са строго пазени в тайна, тъй като първите потребители не искат конкурентите да реализират сравними ползи. В резултат на това, както реални, така и преувеличени истории за разочарование понякога могат да отекнат на пазара, прикривайки истинските достойнства на новата технология и допълнително забавяйки приемането.
През цялата история, и като противовес на неохотното приемане, хибридните дизайни често са били възприемани като преходен мост между съществуващите и новите технологии. Хибридите позволяват на потребителите да придобият увереност и сами да определят как и кога трябва да се използват нови продукти или методи, без да се жертват настоящите им възможности. В случай на UV втвърдяване, хибридната система позволява на потребителите бързо и лесно да превключват между живачни лампи и LED технология. За линии с множество станции за втвърдяване, хибридите позволяват на пресите да работят със 100% LED, 100% живачни пари или каквато и да е комбинация от двете технологии, необходима за дадена задача.
GEW предлага хибридни дъгови/LED системи за уеб конвертори. Решението е разработено за най-големия пазар на GEW - етикетиране за тесни уеб страници, но хибридният дизайн се използва и в други уеб и неуеб приложения (Фигура 6). Дъговата/LED система включва общ корпус на лампата, който може да побере касета с живачни пари или LED касета. И двете касети работят с универсална система за захранване и управление. Интелигентността в системата позволява разграничаване между типовете касети и автоматично осигурява подходящо захранване, охлаждане и операторски интерфейс. Премахването или инсталирането на касетите с живачни пари или LED на GEW обикновено се извършва за секунди с помощта на един шестоъгълен ключ.
ФИГУРА 6 »Arc/LED система за уеб.
Ексимерни лампи
Ексимерните лампи са вид газоразрядна лампа, която излъчва квазимонохроматична ултравиолетова енергия. Въпреки че ексимерните лампи се предлагат в различни дължини на вълните, обичайните ултравиолетови лъчи са съсредоточени върху 172, 222, 308 и 351 nm. 172-nm ексимерните лампи попадат във вакуумната UV лента (100 до 200 nm), докато 222 nm е изключително UVC (200 до 280 nm). 308-nm ексимерните лампи излъчват UVB (280 до 315 nm), а 351 nm е изцяло UVA (315 до 400 nm).
172 nm вакуумните UV дължини на вълните са по-къси и съдържат повече енергия от UVC; те обаче трудно проникват много дълбоко в веществата. Всъщност, 172 nm дължини на вълните се абсорбират напълно в горните 10 до 200 nm на UV-формулираните химикали. В резултат на това, 172 nm ексимерните лампи ще свържат само най-външната повърхност на UV формулировките и трябва да бъдат интегрирани в комбинация с други устройства за втвърдяване. Тъй като вакуумните UV дължини на вълните се абсорбират и от въздуха, 172 nm ексимерните лампи трябва да работят в азотно-инертна атмосфера.
Повечето ексимерни лампи се състоят от кварцова тръба, която служи като диелектрична бариера. Тръбата е запълнена с благородни газове, способни да образуват ексимерни или ексиплексни молекули (Фигура 7). Различните газове произвеждат различни молекули и различните възбудени молекули определят кои дължини на вълните се излъчват от лампата. Високоволтов електрод преминава по вътрешната дължина на кварцовата тръба, а заземителни електроди преминават по външната дължина. В лампата се подават импулси на напрежение с високи честоти. Това кара електроните да текат във вътрешния електрод и да се разреждат през газовата смес към външните заземителни електроди. Това научно явление е известно като диелектричен бариерен разряд (DBD). Докато електроните пътуват през газа, те взаимодействат с атоми и създават енергизирани или йонизирани частици, които произвеждат ексимерни или ексиплексни молекули. Ексимерните и ексиплексните молекули имат невероятно кратък живот и докато се разлагат от възбудено състояние в основно състояние, се излъчват фотони с квазимонохроматично разпределение.
ФИГУРА 7 »Ексимерна лампа
За разлика от живачните лампи, повърхността на кварцовата тръба на ексимерната лампа не се нагрява. В резултат на това повечето ексимерни лампи работят с малко или никакво охлаждане. В други случаи е необходимо ниско ниво на охлаждане, което обикновено се осигурява от азотен газ. Поради термичната стабилност на лампата, ексимерните лампи се включват/изключват мигновено и не изискват цикли на загряване или охлаждане.
Когато ексимерни лампи, излъчващи при 172 nm, се интегрират в комбинация както с квазимонохроматични UVA-LED системи за втвърдяване, така и с широколентови живачни лампи, се получават ефекти на матираща повърхност. UVA LED лампите първо се използват за гелиране на химията. След това квазимонохроматичните ексимерни лампи се използват за полимеризиране на повърхността и накрая широколентовите живачни лампи омрежват останалата част от химията. Уникалните спектрални изходи на трите технологии, прилагани на отделни етапи, осигуряват полезни оптични и функционални ефекти на повърхностно втвърдяване, които не могат да бъдат постигнати с нито един от UV източниците самостоятелно.
Ексимерните дължини на вълните от 172 и 222 nm са ефективни и при унищожаването на опасни органични вещества и вредни бактерии, което прави ексимерните лампи практични за почистване, дезинфекция и обработка на повърхности с повърхностна енергия.
Живот на лампата
По отношение на живота на лампата или крушката, дъговите лампи на GEW обикновено достигат до 2000 часа. Животът на лампата не е абсолютен, тъй като UV мощността постепенно намалява с времето и се влияе от различни фактори. Дизайнът и качеството на лампата, както и условията на работа на UV системата и реактивността на формулата. Правилно проектираните UV системи гарантират, че се осигурява правилната мощност и охлаждане, изисквани от специфичния дизайн на лампата (крушката).
Лампите (крушките), доставени от GEW, винаги осигуряват най-дълъг живот, когато се използват в системи за втвърдяване GEW. Вторичните източници на захранване обикновено са реверсивно проектирани лампата от мостра и копията може да не съдържат същия накрайник, диаметър на кварца, съдържание на живак или газова смес, което може да повлияе на UV мощността и генерирането на топлина. Когато генерирането на топлина не е балансирано с охлаждането на системата, лампата страда както по отношение на мощността, така и по отношение на живота. Лампите, които работят по-ниско, излъчват по-малко UV лъчи. Лампите, които работят по-горещо, не издържат толкова дълго и се деформират при високи повърхностни температури.
Животът на дъговите лампи с електрод е ограничен от работната температура на лампата, броя на работните часове и броя на стартиранията или запалванията. Всеки път, когато лампата бъде запалена с дъга с високо напрежение по време на стартиране, част от волфрамовия електрод се износва. В крайна сметка лампата няма да се запали отново. Дъговите лампи с електрод включват механизми на затвора, които, когато са задействани, блокират UV лъчението като алтернатива на многократното включване и изключване на лампата. По-реактивните мастила, покрития и лепила могат да доведат до по-дълъг живот на лампата; докато по-малко реактивните формули може да изискват по-честа смяна на лампата.
UV-LED системите са по своята същност по-дълготрайни от конвенционалните лампи, но животът на UV-LED също не е абсолютен. Както при конвенционалните лампи, UV светодиодите имат ограничения в това колко интензивно могат да бъдат захранвани и обикновено трябва да работят с температури на прехода под 120 °C. Претоварването на светодиодите и недостатъчното охлаждане ще компрометират живота им, което ще доведе до по-бърза деградация или катастрофална повреда. Не всички доставчици на UV-LED системи в момента предлагат дизайни, които отговарят на най-високия установен живот над 20 000 часа. По-добре проектираните и поддържани системи ще издържат над 20 000 часа, а по-лошите системи ще се повредят в рамките на много по-кратки периоди. Добрата новина е, че дизайните на LED системите продължават да се подобряват и издържат по-дълго с всяка итерация на дизайна.
Озон
Когато по-късите UVC дължини на вълните въздействат върху кислородните молекули (O2), те карат кислородните молекули (O2) да се разделят на два кислородни атома (O). Свободните кислородни атоми (O) след това се сблъскват с други кислородни молекули (O2) и образуват озон (O3). Тъй като трикислородът (O3) е по-малко стабилен на нивото на земята от дикислорода (O2), озонът лесно се връща към кислородна молекула (O2) и кислороден атом (O), докато се движи през атмосферния въздух. Свободните кислородни атоми (O) след това се рекомбинират помежду си в изпускателната система, за да произведат кислородни молекули (O2).
За промишлени приложения на UV втвърдяване, озон (O3) се произвежда, когато атмосферният кислород взаимодейства с ултравиолетови дължини на вълните под 240 nm. Широколентовите източници на живачни пари, втвърдяващи се, излъчват UVC лъчи между 200 и 280 nm, които се припокриват с част от областта, генерираща озон, а ексимерните лампи излъчват вакуумни UV лъчи при 172 nm или UVC лъчи при 222 nm. Озонът, създаден от живачни пари и ексимерни лампи, втвърдяващи се, е нестабилен и не представлява значителен екологичен проблем, но е необходимо той да бъде отстранен от непосредствената зона около работниците, тъй като е респираторен дразнител и е токсичен при високи нива. Тъй като търговските UV-LED системи за втвърдяване излъчват UVA лъчи между 365 и 405 nm, озон не се генерира.
Озонът има миризма, подобна на миризмата на метал, горящ проводник, хлор и електрическа искра. Човешките обоняния могат да уловят озон в концентрации от 0,01 до 0,03 части на милион (ppm). Въпреки че това варира в зависимост от човека и нивото на активност, концентрации по-високи от 0,4 ppm могат да доведат до неблагоприятни респираторни ефекти и главоболие. На линиите за UV втвърдяване трябва да се монтира подходяща вентилация, за да се ограничи излагането на работниците на озон.
Системите за UV втвърдяване обикновено са проектирани да задържат отработения въздух, когато напуска главите на лампите, така че той да може да бъде отведен далеч от операторите и извън сградата, където естествено се разлага в присъствието на кислород и слънчева светлина. Алтернативно, лампите без озон включват кварцова добавка, която блокира генериращите озон дължини на вълните, а съоръженията, които искат да избегнат поставянето на въздуховоди или изрязването на отвори в покрива, често използват филтри на изхода на вентилаторите за отвеждане на въздуха.
Време на публикуване: 19 юни 2024 г.
