Живачните пари, светоизлъчващият диод (LED) и ексимерът са различни технологии за ултравиолетови лампи. Докато 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 решаващо значение за разработването на приложение и формулировка, избора на източник на UV-втвърдяване и интегрирането.
Живачни лампи
Както дъговите електродни лампи, така и микровълновите лампи без електроди попадат в категорията на живачните пари. Живачните лампи са вид газоразрядни лампи със средно налягане, при които малко количество елементарен живак и инертен газ се изпаряват в плазма вътре в запечатана кварцова тръба. Плазмата е йонизиран газ с невероятно висока температура, способен да провежда електричество. Произвежда се чрез прилагане на електрическо напрежение между два електрода в дъгова лампа или чрез нагряване в микровълнова лампа без електроди 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 лъчи.
В случай на електрическа дъгова лампа, приложено напрежение захранва запечатаната кварцова тръба. Тази енергия изпарява живака в плазма и освобождава електрони от изпарени атоми. Част от електрони (-) протичат към положителния волфрамов електрод или анод (+) на лампата и в електрическата верига на UV системата. Атомите с нови липсващи електрони се превръщат в положително енергизирани катиони (+), които текат 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. Тъй като катионите получават електрони, те падат в състояние на по-ниска енергия. Енергийният диференциал се разрежда като фотони, които излъчват навън от кварцовата тръба. При условие, че лампата е подходящо захранвана, правилно охладена и работи в рамките на своя полезен живот, постоянно количество новосъздадени катиони (+) гравитира 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 също като радиочестота (RF), заместват електрическата верига. Тъй като микровълновите лампи нямат волфрамови електроди и са просто запечатана кварцова тръба, съдържаща живак и инертен газ, те обикновено се наричат безелектродни.
UV излъчването на широколентови или широкоспектърни лампи с живачни пари обхваща ултравиолетови, видими и инфрачервени дължини на вълните в приблизително еднаква пропорция. Ултравиолетовата част включва комбинация от дължини на вълните UVC (200 до 280 nm), UVB (280 до 315 nm), UVA (315 до 400 nm) и UVV (400 до 450 nm). Лампите, които излъчват UVC при дължини на вълните под 240 nm, генерират озон и изискват изпускане или филтриране.
Спектралната мощност на лампа с живачни пари може да бъде променена 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 металхалогенни. Повечето UV-формулирани мастила, покрития, лепила и екструзии са проектирани да отговарят на изхода на стандартните живачни (Hg) или желязо (Fe) лампи. Лепираните с желязо лампи изместват част от ултравиолетовите лъчи към по-дълги, почти видими дължини на вълната, което води до по-добро проникване през по-дебели, силно пигментирани формули. UV формулировките, съдържащи титанов диоксид, се втвърдяват по-добре с лампи, легирани с галий (GA). Това е така, защото галиеви лампи изместват значителна част от ултравиолетовите лъчи към дължини на вълните, по-дълги от 380 nm. Тъй като добавките с титанов диоксид обикновено не абсорбират светлина над 380 nm, използването на галиеви лампи с бели състави позволява повече UV енергия да бъде абсорбирана от фотоинициаторите, за разлика от добавките.
Спектралните профили предоставят на формулаторите и крайните потребители визуално представяне на това как излъчената мощност за конкретен дизайн на лампата е разпределена в електромагнитния спектър. Докато изпареният живак и добавените метали имат определени радиационни характеристики, прецизната смес от елементи и инертни газове вътре в кварцовата тръба заедно с конструкцията на лампата и дизайна на системата за втвърдяване влияят върху UV излъчването. Спектралната мощност на неинтегрирана лампа, захранвана и измерена от доставчик на лампи на открито, ще има различна спектрална мощност от 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 лампи.
Общ спектрален профил начертава спектралното излъчване по оста y и дължината на вълната по оста x. Спектралното излъчване 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 или като линейна диаграма, или като лентова диаграма, която групира изхода в ленти от 10 nm. Следващата графика на спектралния изход на живачно-дъгова лампа показва относителното излъчване по отношение на дължината на вълната за системите на GEW (Фигура 1).
ФИГУРА 1 »Диаграми на спектралния изход за живак и желязо.
Лампа е терминът, използван за обозначаване на ултравиолетовата кварцова тръба в Европа и Азия, докато северноамериканците са склонни да използват взаимозаменяема комбинация от крушка и лампа. И лампата, и главата на лампата се отнасят до пълния комплект, в който се помещава кварцовата тръба и всички други механични и електрически компоненти.
Електродъгови лампи
Системите с електродъгови лампи се състоят от глава на лампата, охлаждащ вентилатор или охладител, захранване и интерфейс човек-машина (HMI). Главата на лампата включва лампа (крушка), рефлектор, метална обвивка или корпус, възел на щората и понякога кварцов прозорец или телена защита. GEW монтира своите кварцови тръби, рефлектори и затворни механизми вътре в касетъчни възли, които могат лесно да бъдат извадени от външната обвивка на главата на лампата или корпуса. Премахването на GEW касета обикновено се извършва за секунди с помощта на един гаечен ключ. Тъй като UV мощността, общият размер и форма на главата на лампата, характеристиките на системата и нуждите от спомагателно оборудване варират в зависимост от приложението и пазара, системите с дъгови електродни лампи обикновено са проектирани за дадена категория приложения или подобни типове машини.
Лампите с живачни пари излъчват 360° светлина от кварцовата 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 излъчването е най-голямо. Дъговите лампи обикновено излъчват в диапазона от 5 до 12 W/cm2 във фокуса. Тъй като около 70% от ултравиолетовите лъчи от главата на лампата идва от рефлектора, важно е да поддържате рефлекторите чисти и да ги сменяте периодично. Непочистването или подмяната на рефлекторите често допринася за недостатъчното втвърдяване.
В продължение на повече от 30 години GEW подобрява ефективността на своите системи за втвърдяване, персонализирайки характеристиките и продукцията, за да отговори на нуждите на специфични приложения и пазари, и разработва голямо портфолио от аксесоари за интегриране. В резултат на това днешните търговски предложения от GEW включват компактен дизайн на корпуса, рефлектори, оптимизирани за по-голямо UV отражение и намалено инфрачервено, тихи интегрални механизми за щори, ленти и слотове, подаване на ролка от мида, азотна инерция, глави с положително налягане, сензорен екран операторски интерфейс, полупроводникови захранвания, по-висока оперативна ефективност, UV изходен мониторинг и дистанционно наблюдение на системата.
Когато работят електродни лампи със средно налягане, повърхностната температура на кварца е между 600 °C и 800 °C, а вътрешната плазмена температура е няколко хиляди градуса по Целзий. Принудителният въздух е основното средство за поддържане на правилната работна температура на лампата и премахване на част от излъчената инфрачервена енергия. GEW доставя този въздух отрицателно; това означава, че въздухът се изтегля през корпуса, по протежение на рефлектора и лампата, и се изпуска извън модула и далеч от машината или повърхността за втвърдяване. Някои системи GEW като 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 протичане на ток. Когато главата на лампата е изключена, охлаждането продължава няколко минути, за да се охлади равномерно кварцовата тръба. Твърде топла лампа няма да запали повторно и трябва да продължи да се охлажда. Продължителността на цикъла на стартиране и охлаждане, както и влошаването на електродите по време на всяко напрежение е причината пневматичните затворни механизми винаги да са интегрирани в модулите на електродните дъгови лампи GEW. Фигура 2 показва електродни дъгови лампи с въздушно охлаждане (E2C) и течно охлаждане (E4C).
ФИГУРА 2 »Електродни дъгови лампи с течно охлаждане (E4C) и въздушно охлаждане (E2C).
UV LED лампи
Полупроводниците са твърди, кристални материали, които са донякъде проводими. Електричеството преминава през полупроводник по-добре от изолатор, но не толкова добре, колкото метален проводник. Срещащите се в природата, но доста неефективни полупроводници включват елементите силиций, германий и селен. Синтетично произведените полупроводници, предназначени за мощност и ефективност, са съставни материали с примеси, прецизно импрегнирани в кристалната структура. В случай на UV светодиоди, алуминиево-галиевият нитрид (AlGaN) е често използван материал.
Полупроводниците са фундаментални за съвременната електроника и са проектирани да образуват транзистори, диоди, светоизлъчващи диоди и микропроцесори. Полупроводниковите устройства се интегрират в електрически вериги и се монтират вътре в продукти като мобилни телефони, лаптопи, таблети, уреди, самолети, коли, дистанционни контролери и дори детски играчки. Тези малки, но мощни компоненти правят ежедневните продукти функционални, като същевременно позволяват артикулите да бъдат компактни, по-тънки, леки и по-достъпни.
В специалния случай на светодиодите, прецизно проектираните и произведени полупроводникови материали излъчват сравнително тесни светлинни ленти с дължина на вълната, 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 LED изходът се контролира бързо и лесно и е квазимонохроматичен, светодиодите са идеални за използване като: светлинни индикатори; инфрачервени комуникационни сигнали; Подсветка за телевизори, лаптопи, таблети и смартфони; Електронни знаци, билбордове и джъмботрони; и UV втвърдяване.
Светодиодът е положително-отрицателен преход (pn преход). Това означава, че една част от светодиода има положителен заряд и се нарича анод (+), а другата част има отрицателен заряд и се нарича катод (-). Въпреки че и двете страни са относително проводими, границата на кръстовището, където се срещат двете страни, известна като зона на изчерпване, не е проводима. Когато положителният (+) извод на източник на постоянен ток (DC) е свързан към анода (+) на светодиода, а отрицателният (-) извод на източника е свързан към катода (-), отрицателно заредените електрони в катода и положително заредените електронни свободни места в анода се отблъскват от източника на енергия и се изтласкват към зоната на изчерпване. Това е отклонение напред и има ефект на преодоляване на непроводимата граница. Резултатът е, че свободните електрони в областта от n-тип преминават и запълват празните места в областта от p-тип. Когато електроните преминават през границата, те преминават в състояние с по-ниска енергия. Съответният спад в енергията се освобождава от полупроводника като фотони на светлината.
Материалите и добавките, които образуват кристалната LED структура, определят спектралния изход. Днес наличните в търговската мрежа източници на LED втвърдяване имат ултравиолетови изходи, центрирани при 365, 385, 395 и 405 nm, типичен толеранс от ±5 nm и гаусово спектрално разпределение. Колкото по-голям е пикът на спектралното излъчване (W/cm2/nm), толкова по-висок е пикът на камбанообразната крива. Въпреки че развитието на UVC продължава между 275 и 285 nm, производителността, животът, надеждността и цената все още не са търговски жизнеспособни за системи и приложения за втвърдяване.
Тъй като изходът на UV-LED понастоящем е ограничен до по-дълги UVA дължини на вълната, системата за втвърдяване на UV-LED не излъчва широколентовия спектрален изход, характерен за лампите с живачни пари със средно налягане. Това означава, че UV-LED системите за втвърдяване не излъчват UVC, UVB, най-видимата светлина и инфрачервените дължини на вълната, генериращи топлина. Докато това позволява UV-LED системите за втвърдяване да бъдат използвани 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 химия все повече проектират предложения като двойно лечение. Това означава, че формула с двойно втвърдяване, предназначена за втвърдяване с UV-LED лампа, ще втвърдява и с лампа с живачни пари (Фигура 3).
ФИГУРА 3 »Диаграма на спектралния изход за LED.
UV-LED втвърдяващите системи 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 излъчване на UV-LED се появява близо до излъчващия прозорец. Излъчваните UV-LED лъчи се разминават един от друг, тъй като разстоянието между главата на лампата и втвърдяващата се повърхност се увеличава. Това намалява концентрацията на светлина и големината на излъчването, което достига до втвърдяващата повърхност. Докато пиковото излъчване е важно за омрежването, все по-високото излъчване не винаги е полезно и дори може да попречи на по-голямата плътност на омрежване. Дължината на вълната (nm), излъчването (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 LED излъчва равномерен изход напред 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 подвъзли, известни като модули или масиви, са проектирани с разстояние между светодиодите, което гарантира смесване през пролуките и улеснява диодното охлаждане. Множество модули или масиви след това се подреждат в по-големи комплекти, за да образуват различни размери системи за UV втвърдяване (фигури 4 и 5). Допълнителните компоненти, необходими за изграждане на UV-LED втвърдяваща система, 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 многолампови инсталации.
Тъй като UV-LED системите за втвърдяване не излъчват инфрачервени дължини на вълните. Те по своята същност пренасят по-малко топлинна енергия към втвърдяващата се повърхност от лампите с живачни пари, но 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 излъчвания, а ултравиолетовите дължини на вълните са форма на енергия. Каквато и продукция да не се абсорбира от химията, ще нагрее основната част или субстрат, както и околните машинни компоненти.
UV светодиодите също са електрически компоненти с неефективност, дължаща се на необработения дизайн и производство на полупроводници, както и на производствените методи и компоненти, използвани за опаковане на светодиодите в по-голямата единица за втвърдяване. Докато температурата на кварцова тръба с живачни пари трябва да се поддържа между 600 и 800 °C по време на работа, температурата на светодиодния pn преход трябва да остане под 120 °C. Само 35-50% от електричеството, захранващо UV-LED масив, се преобразува в ултравиолетово излъчване (силно зависимо от дължината на вълната). Останалата част се трансформира в топлинна топлина, която трябва да бъде отстранена, за да се поддържа желаната температура на свързване и да се осигури определеното излъчване на системата, енергийна плътност и равномерност, както и дълъг живот. Светодиодите са по своята същност дълготрайни твърдотелни устройства и интегрирането на светодиоди в по-големи модули 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 охлаждани UV-LED втвърдяващи системи имат по-голяма вероятност от прегряване и катастрофална повреда.
Дъгови/LED хибридни лампи
На всеки пазар, където се въвежда чисто нова технология като заместител на съществуваща технология, може да има страх по отношение на приемането, както и скептицизъм по отношение на ефективността. Потенциалните потребители често забавят приемането, докато не се формира добре установена инсталационна база, не се публикуват казуси, положителните отзиви не започнат да циркулират масово и/или получат опит от първа ръка или препоръки от хора и компании, които познават и на които имат доверие. Често са необходими твърди доказателства, преди целият пазар напълно да се откаже от старото и напълно да премине към новото. Не помага фактът, че историите за успех са строго пазени в тайна, тъй като ранните осиновители не искат конкурентите да реализират сравними ползи. В резултат на това както истинските, така и преувеличените истории за разочарование понякога могат да отекнат из целия пазар, прикривайки истинските достойнства на новата технология и допълнително забавяйки приемането.
През цялата история и като противодействие на неохотното приемане, хибридните дизайни често са били прегръщани 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 възможности. В случай на UV втвърдяване, хибридна система позволява на потребителите бързо и лесно да сменят между лампи с живачни пари 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 работа.
GEW предлага дъгови/LED хибридни системи за уеб конвертори. Решението е разработено за най-големия пазар на GEW, тясно-уеб етикет, но хибридният дизайн намира приложение и в други уеб и неуеб приложения (Фигура 6). Дъгата/LED включва общ корпус на ламповата глава, който може да побере или живачни пари, или LED касета. И двете касети работят с универсална система за захранване и управление. Интелигентността в системата позволява разграничаване между видовете касети и автоматично осигурява подходящото захранване, охлаждане и операторски интерфейс. Премахването или инсталирането на живачни пари или LED касети на GEW обикновено се извършва за секунди с помощта на един гаечен ключ.
ФИГУРА 6 »Arc/LED система за уеб.
Ексимерни лампи
Ексимерните лампи са вид газоразрядна лампа, която излъчва квазимонохромна ултравиолетова енергия. Докато ексимерните лампи се предлагат в различни дължини на вълната, общите ултравиолетови изходи са центрирани при 172, 222, 308 и 351 nm. 172-nm ексимерни лампи попадат във вакуумната UV лента (100 до 200 nm), докато 222 nm е изключително UVC (200 до 280 nm). 308-nm ексимерни лампи излъчват UVB (280 до 315 nm), а 351 nm е солидно UVA (315 до 400 nm).
172-nm вакуум UV дължини на вълните са по-къси и съдържат повече енергия от UVC; те обаче се борят да проникнат много дълбоко в веществата. В действителност, 172-nm дължини на вълните се абсорбират напълно в рамките на най-добрите 10 до 200 nm на UV-формулирана химия. В резултат на това 172-nm ексимерни лампи ще омрежват само най-външната повърхност на UV съставите и трябва да бъдат интегрирани в комбинация с други втвърдяващи устройства. Тъй като дължините на вакуумните ултравиолетови лъчи се абсорбират и от въздуха, 172-nm ексимерни лампи трябва да работят в азотна инертна атмосфера.
Повечето ексимерни лампи се състоят от кварцова тръба, която служи като диелектрична бариера. Тръбата е пълна с редки 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. Електрод с високо напрежение минава по вътрешната дължина на кварцовата тръба, а заземяващите електроди минават по външната дължина. Напреженията се подават в лампата с високи честоти. Това кара електроните да текат във вътрешния електрод и да се разреждат през газовата смес към външните заземяващи електроди. Този научен феномен е известен като диелектричен бариерен разряд (DBD). Докато електроните пътуват през газа, те взаимодействат с атомите и създават енергизирани или йонизирани видове, които произвеждат ексимерни или ексиплексни молекули. Ексимерните и ексиплексните молекули имат невероятно кратък живот и докато се разграждат от възбудено състояние до основно състояние, се излъчват фотони с квазимонохроматично разпределение.
ФИГУРА 7 »Ексимерна лампа
За разлика от лампите с живачни пари, 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. Благодарение на термичната стабилност на лампата, ексимерните лампи се включват/изключват моментално и не изискват цикли на загряване или охлаждане.
Когато ексимерните лампи, излъчващи при 172 nm, са интегрирани в комбинация с квази-монохроматични UVA-LED системи за втвърдяване и широколентови лампи с живачни пари, се получават ефекти на матиране на повърхността. UVA LED лампите се използват първо за желиране на химията. След това се използват квазимонохроматични ексимерни лампи за полимеризиране на повърхността и накрая широколентовите живачни лампи омрежват останалата част от химията. Уникалните спектрални резултати на трите технологии, прилагани на отделни етапи, осигуряват благоприятни 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 също са ефективни при унищожаването на опасни органични вещества и вредни бактерии, което прави ексимерните лампи практични за повърхностно почистване, дезинфекция и третирания с повърхностна енергия.
Живот на лампата
По отношение на живота на лампата или крушката, дъговите лампи на GEW обикновено са 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 работните условия на UV системата и реактивността на формулировката имат значение. Правилно проектираните UV системи гарантират, че се осигурява правилната мощност и охлаждане, изисквани от конкретния дизайн на лампата (крушката).
Доставените от GEW лампи (крушки) винаги осигуряват най-дълъг живот, когато се използват в системи за втвърдяване на GEW. Вторичните източници на захранване обикновено са конструирали обратно лампата от проба и копията може да не съдържат същия краен фитинг, кварцов диаметър, съдържание на живак или газова смес, което може да повлияе на UV излъчването и генерирането на топлина. Когато генерирането на топлина не е балансирано спрямо охлаждането на системата, лампата страда както в мощността, така и в живота. Лампите, които работят по-хладно, излъчват по-малко UV. Лампите, които работят по-горещо, не издържат толкова дълго и се деформират при високи температури на повърхността.
Животът на електродните дъгови лампи е ограничен от работната температура на лампата, броя на работните часове и броя на стартиранията или запалванията. Всеки път, когато лампата бъде ударена с дъга с високо напрежение по време на стартиране, част от волфрамовия електрод се износва. В крайна сметка лампата няма да запали отново. Електродните дъгови лампи включват затворни механизми, които, когато са задействани, блокират UV изхода като алтернатива на многократните цикли на мощността на лампата. По-реактивните мастила, покрития и лепила могат да доведат до по-дълъг живот на лампата; като има предвид, че по-малко реактивните формулировки 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 силно могат да бъдат управлявани и обикновено трябва да работят при температури на свързване под 120 °C. Светодиодите с прекомерно захранване и светодиодите с недостатъчно охлаждане ще компрометират живота, което ще доведе до по-бързо разграждане 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 много по-кратки периоди. Добрата новина е, че дизайнът на LED системите продължава да се подобрява и издържа 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). След това свободните кислородни атоми (O) 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 превръща в кислородна молекула (O2) и кислороден атом (O), докато се носи през атмосферния въздух. След това свободните кислородни атоми (O) се рекомбинират един с друг в изпускателната система, за да произведат кислородни молекули (O2).
За промишлени приложения с ултравиолетово втвърдяване, озонът (O3) се произвежда, когато атмосферният кислород взаимодейства с ултравиолетовите лъчи с дължина на вълната под 240 nm. Широколентовите живачни втвърдяващи се източници изпарения излъчват UVC между 200 и 280 nm, което припокрива част от зоната за генериране на озон, а ексимерните лампи излъчват вакуум UV при 172 nm или UVC при 222 nm. Озонът, създаден от живачни пари и ексимерни лампи за втвърдяване, е нестабилен и не представлява значителен проблем за околната среда, но е необходимо той да бъде отстранен от непосредствената зона около работниците, тъй като е респираторно дразнещ и токсичен при високи нива. Тъй като търговските UV-LED системи за втвърдяване излъчват UVA излъчване между 365 и 405 nm, озон не се генерира.
Озонът има миризма, подобна на миризмата на метал, горяща жица, хлор и електрическа искра. Човешките обонятелни сетива могат да открият озон от 0,01 до 0,03 части на милион (ppm). Въпреки че варира в зависимост от човек и ниво на активност, концентрации над 0,4 ppm могат да доведат до неблагоприятни респираторни ефекти и главоболие. Трябва да се инсталира подходяща вентилация на линиите за UV втвърдяване, за да се ограничи излагането на работниците на озон.
Системите с ултравиолетово втвърдяване обикновено са проектирани да задържат отработения въздух, докато напуска главите на лампите, така че да може да бъде отведен далеч от операторите и извън сградата, където естествено се разлага в присъствието на кислород и слънчева светлина. Като алтернатива, лампите без озон включват кварцова добавка, която блокира генериращите озон дължини на вълните, а съоръженията, които искат да избегнат канали или изрязване на дупки в покрива, често използват филтри на изхода на изпускателните вентилатори.
Време на публикуване: 19 юни 2024 г
