Avulli i merkurit, dioda që lëshon dritë (LED) dhe excimer janë teknologji të dallueshme të llambave shëruese UV. Ndërsa të treja përdoren në procese të ndryshme fotopolimerizimi për lidhjen e bojërave, veshjeve, ngjitësve dhe nxjerrjeve, mekanizmat që gjenerojnë energjinë e rrezatuar UV, si dhe karakteristikat e daljes spektrale përkatëse, janë krejtësisht të ndryshme. Kuptimi i këtyre dallimeve është i rëndësishëm në zhvillimin e aplikimit dhe formulimit, zgjedhjen e burimit të shërimit me UV dhe integrimin.
Llambat e avullit të merkurit
Të dy llambat e harkut të elektrodës dhe llambat me mikrovalë pa elektroda bëjnë pjesë në kategorinë e avullit të merkurit. Llambat e avullit të merkurit janë një lloj llambash me presion të mesëm, me shkarkim gazi, në të cilat një sasi e vogël e merkurit elementar dhe gazit inert avullohet në një plazmë brenda një tubi kuarci të mbyllur. Plazma është një gaz jonizues me temperaturë tepër të lartë, i aftë për të përcjellë energji elektrike. Ai prodhohet duke aplikuar një tension elektrik midis dy elektrodave brenda një llambë me hark ose duke mikrovalë një llambë pa elektrodë brenda një mbylljeje ose zgavër të ngjashme në koncept me një furrë me mikrovalë shtëpiake. Pasi të avullohet, plazma e merkurit lëshon dritë me spektër të gjerë në gjatësi vale ultravjollcë, të dukshme dhe infra të kuqe.
Në rastin e një llambë me hark elektrik, një tension i aplikuar aktivizon tubin e mbyllur të kuarcit. Kjo energji avullon merkurin në një plazmë dhe lëshon elektrone nga atomet e avulluara. Një pjesë e elektroneve (-) rrjedhin drejt elektrodës pozitive të tungstenit ose anodës (+) të llambës dhe në qarkun elektrik të sistemit UV. Atomet me elektrone të sapo munguara bëhen katione me energji pozitive (+) që rrjedhin drejt elektrodës ose katodës së tungstenit të ngarkuar negativisht të llambës (-). Ndërsa lëvizin, kationet godasin atomet neutrale në përzierjen e gazit. Ndikimi transferon elektronet nga atomet neutrale në katione. Ndërsa kationet fitojnë elektrone, ato bien në një gjendje me energji më të ulët. Diferenciali i energjisë shkarkohet si fotone që rrezatojnë jashtë nga tubi i kuarcit. Me kusht që llamba të ketë energji të përshtatshme, të ftohet në mënyrë korrekte dhe të funksionojë brenda jetës së saj të dobishme, një furnizim konstant i kationeve të krijuar rishtazi (+) gravitojnë drejt elektrodës ose katodës negative (-), duke goditur më shumë atome dhe duke prodhuar emetim të vazhdueshëm të dritës UV. Llambat me mikrovalë funksionojnë në një mënyrë të ngjashme me përjashtim të faktit se mikrovalët, të njohura edhe si radiofrekuenca (RF), zëvendësojnë qarkun elektrik. Meqenëse llambat me mikrovalë nuk kanë elektroda tungsteni dhe janë thjesht një tub kuarci i mbyllur që përmban merkur dhe gaz inert, ato zakonisht quhen pa elektrodë.
Dalja UV e llambave të avullit të merkurit me brez të gjerë ose me spektër të gjerë përfshin gjatësi vale ultravjollcë, të dukshme dhe infra të kuqe, në proporcion të përafërt të barabartë. Pjesa ultravjollcë përfshin një përzierje të gjatësive të valëve UVC (200 deri në 280 nm), UVB (280 deri në 315 nm), UVA (315 deri në 400 nm) dhe UVV (400 deri në 450 nm). Llambat që lëshojnë UVC në gjatësi vale nën 240 nm gjenerojnë ozon dhe kërkojnë shkarkim ose filtrim.
Dalja spektrale për një llambë të avullit të merkurit mund të ndryshohet duke shtuar sasi të vogla dopantesh, si: hekur (Fe), galium (Ga), plumb (Pb), kallaj (Sn), bismut (Bi) ose indium (In ). Metalet e shtuara ndryshojnë përbërjen e plazmës dhe, rrjedhimisht, energjinë e çliruar kur kationet marrin elektrone. Llambat me metale të shtuara quhen të dopuara, shtuese dhe haloride metalike. Shumica e bojërave, veshjeve, ngjitësve dhe ekstrudimeve të formuluara me UV janë projektuar për të përputhur me prodhimin e llambave standarde me merkur (Hg) ose hekur (Fe). Llambat e dopuara me hekur zhvendosin një pjesë të daljes UV në gjatësi vale më të gjata, afërsisht të dukshme, gjë që rezulton në depërtim më të mirë përmes formulimeve më të trasha dhe me shumë pigmentim. Formulimet UV që përmbajnë dioksid titani priren të kurohen më mirë me llambat e dopuara me galium (GA). Kjo është për shkak se llambat e galiumit zhvendosin një pjesë të konsiderueshme të daljes UV drejt gjatësive valore më të gjata se 380 nm. Meqenëse aditivët e dioksidit të titanit në përgjithësi nuk thithin dritë mbi 380 nm, përdorimi i llambave të galiumit me formulime të bardha lejon që më shumë energji UV të absorbohet nga fotoinicuesit në krahasim me aditivët.
Profilet spektrale u ofrojnë formuluesve dhe përdoruesve fundorë një paraqitje vizuale se si shpërndahet prodhimi i rrezatuar për një dizajn specifik llambë në të gjithë spektrin elektromagnetik. Ndërsa merkuri i avulluar dhe metalet aditiv kanë karakteristika të përcaktuara të rrezatimit, përzierja e saktë e elementeve dhe gazeve inerte brenda tubit të kuarcit së bashku me konstruksionin e llambës dhe dizajnin e sistemit të kurimit, të gjitha ndikojnë në daljen UV. Dalja spektrale e një llambë jo të integruar të fuqizuar dhe e matur nga një furnizues llambë në ajër të hapur do të ketë një dalje spektrale të ndryshme nga një llambë e montuar brenda kokës së llambës me reflektor dhe ftohje të projektuar siç duhet. Profilet spektrale janë lehtësisht të disponueshme nga furnizuesit e sistemit UV dhe janë të dobishëm në zhvillimin e formulimeve dhe zgjedhjen e llambave.
Një profil i zakonshëm spektral paraqet rrezatim spektral në boshtin y dhe gjatësinë e valës në boshtin x. Rrezatimi spektral mund të shfaqet në disa mënyra duke përfshirë vlerën absolute (p.sh. W/cm2/nm) ose masa arbitrare, relative ose të normalizuara (pa njësi). Profilet zakonisht e shfaqin informacionin ose si grafik vijash ose si një grafik me shtylla që grupon daljen në breza 10 nm. Grafiku i mëposhtëm i daljes spektrale të llambës së harkut të merkurit tregon rrezatimin relativ në lidhje me gjatësinë e valës për sistemet e GEW (Figura 1).
FIGURA 1 »Grafikët e daljes spektrale për merkurin dhe hekurin.
Llamba është termi i përdorur për t'iu referuar tubit të kuarcit që lëshon UV në Evropë dhe Azi, ndërsa amerikanët e Veriut dhe Jugut priren të përdorin një përzierje të këmbyeshme të llambës dhe llambës. Llamba dhe koka e llambës të dyja i referohen montimit të plotë që strehon tubin e kuarcit dhe të gjithë përbërësit e tjerë mekanikë dhe elektrikë.
Llambat me hark elektrodë
Sistemet e llambave të harkut të elektrodës përbëhen nga një kokë llambë, një ventilator ose ftohës ftohës, një furnizim me energji elektrike dhe një ndërfaqe njeri-makinë (HMI). Koka e llambës përfshin një llambë (llambë), një reflektor, një shtresë metalike ose strehë, një montim grilash dhe nganjëherë një dritare kuarci ose mbrojtëse teli. GEW monton tubat e saj kuarci, reflektorët dhe mekanizmat e grilave brenda montimeve të kasetave që mund të hiqen lehtësisht nga kutia e jashtme e kokës së llambës ose strehimi. Heqja e një kasete GEW zakonisht kryhet brenda sekondave duke përdorur një çelës të vetëm Allen. Për shkak se dalja UV, madhësia dhe forma e përgjithshme e kokës së llambës, veçoritë e sistemit dhe nevojat e pajisjeve ndihmëse ndryshojnë sipas aplikacionit dhe tregut, sistemet e llambave me hark të elektrodës janë krijuar përgjithësisht për një kategori të caktuar aplikimesh ose lloje të ngjashme makinerish.
Llambat e avullit të merkurit lëshojnë 360° dritë nga tubi i kuarcit. Sistemet e llambave me hark përdorin reflektorë të vendosur në anët dhe në pjesën e pasme të llambës për të kapur dhe fokusuar më shumë dritë në një distancë të caktuar përpara kokës së llambës. Kjo distancë njihet si fokusi dhe është vendi ku rrezatimi është më i madh. Llambat me hark emetojnë zakonisht në intervalin nga 5 deri në 12 W/cm2 në fokus. Meqenëse rreth 70% e daljes UV nga koka e llambës vjen nga reflektori, është e rëndësishme t'i mbani reflektorët të pastër dhe t'i zëvendësoni ato periodikisht. Mospastrimi ose zëvendësimi i reflektorëve është një kontribues i zakonshëm i shërimit të pamjaftueshëm.
Për më shumë se 30 vjet, GEW ka përmirësuar efikasitetin e sistemeve të tij të kurimit, duke personalizuar veçoritë dhe produktin për të përmbushur nevojat e aplikacioneve dhe tregjeve specifike dhe duke zhvilluar një portofol të madh aksesorësh integrimi. Si rezultat, ofertat e sotme komerciale nga GEW përfshijnë dizajne kompakte strehimi, reflektorë të optimizuar për reflektim më të madh UV dhe reduktim infra të kuqe, mekanizma të qetë integrale të grilave, funde dhe slota në internet, ushqyerje rrjetë me guaskë, inercion me nitrogjen, koka me presion pozitiv, ekran me prekje ndërfaqja e operatorit, furnizimet me energji në gjendje të ngurtë, efikasitet më të madh operacional, monitorim i daljes UV dhe monitorim i sistemit në distancë.
Kur funksionojnë llambat e elektrodave me presion të mesëm, temperatura e sipërfaqes së kuarcit është midis 600 °C dhe 800 °C dhe temperatura e brendshme e plazmës është disa mijëra gradë celsius. Ajri i detyruar është mjeti kryesor për të mbajtur temperaturën e duhur të funksionimit të llambës dhe për të hequr një pjesë të energjisë së rrezatuar infra të kuqe. GEW e furnizon këtë ajër negativisht; kjo do të thotë që ajri tërhiqet përmes shtresës së jashtme, përgjatë reflektorit dhe llambës, dhe shterohet nga montimi dhe largohet nga makina ose sipërfaqja e tharjes. Disa sisteme GEW si E4C përdorin ftohje të lëngshme, e cila mundëson një dalje pak më të madhe UV dhe redukton madhësinë e përgjithshme të kokës së llambës.
Llambat e harkut të elektrodës kanë cikle ngrohjeje dhe ftohjeje. Llambat goditen me ftohje minimale. Kjo lejon që plazma e merkurit të rritet në temperaturën e dëshiruar të funksionimit, të prodhojë elektrone dhe katione të lira dhe të mundësojë rrjedhjen e rrymës. Kur koka e llambës është e fikur, ftohja vazhdon të funksionojë për disa minuta për të ftohur në mënyrë të barabartë tubin e kuarcit. Një llambë që është shumë e ngrohtë nuk do të godasë sërish dhe duhet të vazhdojë të ftohet. Kohëzgjatja e ciklit të ndezjes dhe ftohjes, si dhe degradimi i elektrodave gjatë çdo goditjeje tensioni është arsyeja pse mekanizmat e grilave pneumatike janë gjithmonë të integruara në asambletë e llambave të harkut të elektrodës GEW. Figura 2 tregon llambat e harkut të elektrodës me ftohje me ajër (E2C) dhe me ftohje të lëngshme (E4C).
FIGURA 2 »Llambat me hark elektrodash me ftohje të lëngshme (E4C) dhe me ajër (E2C).
Llambat UV LED
Gjysmëpërçuesit janë materiale të ngurta, kristalore që janë disi përçues. Energjia elektrike rrjedh përmes një gjysmëpërçuesi më mirë se një izolant, por jo aq mirë sa një përçues metalik. Gjysmëpërçuesit që ndodhin natyrshëm, por mjaft joefikas përfshijnë elementët silikon, germanium dhe selen. Gjysmëpërçuesit e fabrikuar në mënyrë sintetike të projektuar për prodhim dhe efikasitet janë materiale të përbëra me papastërti të ngopura saktësisht brenda strukturës kristalore. Në rastin e LED-ve UV, nitridi i galiumit të aluminit (AlGaN) është një material i përdorur zakonisht.
Gjysmëpërçuesit janë thelbësorë për elektronikën moderne dhe janë projektuar për të formuar transistorë, dioda, dioda që lëshojnë dritë dhe mikroprocesorë. Pajisjet gjysmëpërçuese integrohen në qarqet elektrike dhe montohen brenda produkteve të tilla si telefonat celularë, laptopët, tabletët, pajisjet, aeroplanët, makinat, telekomandat dhe madje edhe lodrat e fëmijëve. Këta komponentë të vegjël por të fuqishëm i bëjnë produktet e përditshme të funksionojnë duke i lejuar gjithashtu artikujt të jenë kompakt, më të hollë, me peshë të lehtë dhe më të përballueshëm.
Në rastin e veçantë të LED-ve, materialet gjysmëpërçuese të projektuara dhe të fabrikuara saktësisht lëshojnë breza drite me gjatësi vale relativisht të ngushtë kur lidhen me një burim energjie DC. Drita gjenerohet vetëm kur rryma rrjedh nga anoda pozitive (+) në katodën negative (-) të çdo LED. Meqenëse dalja LED kontrollohet shpejt dhe lehtë dhe pothuajse monokromatike, LED-et janë ideale për t'u përdorur si: drita treguese; sinjale komunikimi infra të kuqe; ndriçimi i pasëm për TV, laptop, tablet dhe telefona inteligjentë; tabela elektronike, tabela, dhe jumbotron; dhe shërimin UV.
Një LED është një kryqëzim pozitiv-negativ (kryqëzim pn). Kjo do të thotë që një pjesë e LED-it ka një ngarkesë pozitive dhe quhet anodë (+), dhe pjesa tjetër ka një ngarkesë negative dhe quhet katodë (-). Ndërsa të dyja anët janë relativisht përçuese, kufiri i kryqëzimit ku takohen të dy anët, i njohur si zona e varfërimit, nuk është përçues. Kur terminali pozitiv (+) i një burimi të rrymës së drejtpërdrejtë (DC) është i lidhur me anodën (+) të LED, dhe terminali negativ (-) i burimit është i lidhur me katodën (-), elektronet e ngarkuara negativisht në katodë dhe vakancat e elektroneve të ngarkuara pozitivisht në anodë zmbrapsen nga burimi i energjisë dhe shtyhen drejt zonës së varfërimit. Ky është një paragjykim përpara, dhe ka efektin e kapërcimit të kufirit jopërçues. Rezultati është se elektronet e lira në rajonin e tipit n kryqëzohen dhe plotësojnë vendet e lira në rajonin e tipit p. Ndërsa elektronet rrjedhin përtej kufirit, ato kalojnë në një gjendje me energji më të ulët. Rënia përkatëse e energjisë lirohet nga gjysmëpërçuesi si fotone të dritës.
Materialet dhe dopantët që formojnë strukturën kristalore LED përcaktojnë daljen spektrale. Sot, burimet shëruese LED të disponueshme në treg kanë dalje ultravjollcë të përqendruar në 365, 385, 395 dhe 405 nm, një tolerancë tipike prej ±5 nm dhe një shpërndarje spektrale Gaussian. Sa më i madh të jetë rrezatimi spektral i pikut (W/cm2/nm), aq më i lartë është kulmi i kurbës së ziles. Ndërsa zhvillimi i UVC është në vazhdim midis 275 dhe 285 nm, prodhimi, jetëgjatësia, besueshmëria dhe kostoja nuk janë ende komercialisht të zbatueshme për sistemet dhe aplikimet e kurimit.
Meqenëse prodhimi UV-LED aktualisht është i kufizuar në gjatësi vale më të gjata UVA, një sistem shërimi UV-LED nuk lëshon karakteristikën e daljes spektrale me brez të gjerë të llambave të avullit të merkurit me presion të mesëm. Kjo do të thotë që sistemet e kurimit UV-LED nuk emetojnë UVC, UVB, dritën më të dukshme dhe gjatësi vale infra të kuqe që gjenerojnë nxehtësi. Ndërsa kjo mundëson përdorimin e sistemeve të kurimit UV-LED në aplikime më të ndjeshme ndaj nxehtësisë, bojërat, veshjet dhe ngjitësit ekzistues të formuluar për llambat e merkurit me presion të mesëm duhet të riformulohen për sistemet e kurimit UV-LED. Për fat të mirë, furnizuesit e kimisë po dizajnojnë gjithnjë e më shumë oferta si kurë të dyfishtë. Kjo do të thotë që një formulim me pjekje të dyfishtë i destinuar për t'u kuruar me një llambë UV-LED do të shërohet gjithashtu me një llambë avulli të merkurit (Figura 3).
FIGURA 3 »Grafiku i daljes spektrale për LED.
Sistemet e kurimit UV-LED të GEW lëshojnë deri në 30 W/cm2 në dritaren e emetimit. Ndryshe nga llambat e harkut të elektrodës, sistemet e kurimit UV-LED nuk përfshijnë reflektorë që drejtojnë rrezet e dritës në një fokus të përqendruar. Si rezultat, rrezatimi maksimal me UV-LED ndodh afër dritares që emeton. Rrezet UV-LED të emetuara ndryshojnë nga njëra-tjetra ndërsa distanca midis kokës së llambës dhe sipërfaqes së tharjes rritet. Kjo zvogëlon përqendrimin e dritës dhe madhësinë e rrezatimit që arrin në sipërfaqen e kurimit. Ndërsa rrezatimi maksimal është i rëndësishëm për ndërlidhjen, një rrezatim gjithnjë e më i lartë nuk është gjithmonë i favorshëm dhe madje mund të pengojë densitetin më të madh të lidhjes së kryqëzuar. Gjatësia e valës (nm), rrezatimi (W/cm2) dhe dendësia e energjisë (J/cm2) luajnë të gjitha role kritike në shërim dhe ndikimi i tyre kolektiv në kurim duhet të kuptohet siç duhet gjatë përzgjedhjes së burimit UV-LED.
LED janë burime Lambertiane. Me fjalë të tjera, çdo LED UV lëshon një dalje uniforme përpara në një hemisferë të plotë 360° x 180°. Shumë LED UV, secila në rendin e një katrori milimetrik, janë të renditura në një rresht të vetëm, një matricë rreshtash dhe kolonash ose ndonjë konfigurim tjetër. Këto nëngrupe, të njohura si module ose vargje, janë krijuar me hapësirë midis LED-ve që siguron përzierjen midis boshllëqeve dhe lehtëson ftohjen e diodës. Më pas, disa module ose grupe vendosen në montime më të mëdha për të formuar madhësi të ndryshme të sistemeve të kurimit UV (Figurat 4 dhe 5). Komponentët shtesë të nevojshëm për të ndërtuar një sistem shërimi UV-LED përfshijnë lavamanin e nxehtësisë, dritaren që lëshon, drejtuesit elektronikë, furnizimin me energji DC, një sistem ose ftohës të lëngshëm ftohës dhe një ndërfaqe të makinës njerëzore (HMI).
FIGURA 4 »Sistemi LeoLED për ueb.
FIGURA 5 »Sistemi LeoLED për instalime me shumë llamba me shpejtësi të lartë.
Meqenëse sistemet e kurimit UV-LED nuk rrezatojnë gjatësi vale infra të kuqe. Ato transferojnë në thelb më pak energji termike në sipërfaqen e tharjes sesa llambat e avullit të merkurit, por kjo nuk do të thotë se LED-të UV duhet të konsiderohen si teknologji e ftohjes. Sistemet e kurimit UV-LED mund të lëshojnë rrezatime maksimale shumë të larta dhe gjatësitë e valëve ultravjollcë janë një formë energjie. Çfarëdo prodhimi që nuk absorbohet nga kimia do të ngrohë pjesën ose nënshtresën e poshtme, si dhe përbërësit përreth makinës.
LED-të UV janë gjithashtu komponentë elektrikë me joefikasitet të shkaktuar nga dizajni dhe fabrikimi i gjysmëpërçuesve të papërpunuar, si dhe nga metodat e prodhimit dhe komponentët e përdorur për paketimin e LED-ve në njësinë më të madhe të forcimit. Ndërsa temperatura e një tubi kuarci të avullit të merkurit duhet të mbahet midis 600 dhe 800 °C gjatë funksionimit, temperatura e kryqëzimit LED pn duhet të mbetet nën 120 °C. Vetëm 35-50% e energjisë elektrike që furnizon një grup UV-LED konvertohet në dalje ultravjollcë (varet shumë nga gjatësia e valës). Pjesa tjetër shndërrohet në nxehtësi termike që duhet të hiqet për të ruajtur temperaturën e dëshiruar të kryqëzimit dhe për të siguruar ndriçimin e specifikuar të sistemit, densitetin e energjisë dhe uniformitetin, si dhe një jetë të gjatë. LED-et janë në thelb pajisje të gjendjes së ngurtë me jetëgjatësi dhe integrimi i LED-ve në montime më të mëdha me sisteme ftohjeje të dizajnuara dhe të mirëmbajtura siç duhet është kritike për arritjen e specifikimeve me jetëgjatësi. Jo të gjitha sistemet e kurimit me rreze UV janë të njëjta, dhe sistemet e kurimit UV-LED të dizajnuara dhe të ftohura në mënyrë të pahijshme kanë një probabilitet më të madh të mbinxehjes dhe dështimit në mënyrë katastrofike.
Llambat Hibride me hark/LED
Në çdo treg ku teknologjia krejt e re prezantohet si një zëvendësim për teknologjinë ekzistuese, mund të ketë frikë në lidhje me adoptimin, si dhe skepticizëm për performancën. Përdoruesit e mundshëm shpesh e vonojnë miratimin derisa të formohet një bazë instalimi e vendosur mirë, të publikohen studimet e rasteve, të fillojnë të qarkullojnë në masë dëshmitë pozitive dhe/ose të marrin përvojë të dorës së parë ose referenca nga individë dhe kompani që njohin dhe besojnë. Shpesh kërkohen prova të forta përpara se një treg i tërë të heqë dorë plotësisht nga e vjetra dhe të kalojë plotësisht në të riun. Nuk ndihmon që historitë e suksesit priren të jenë sekrete të ngurta pasi adoptuesit e hershëm nuk duan që konkurrentët të realizojnë përfitime të krahasueshme. Si rezultat, tregimet reale dhe të ekzagjeruara të zhgënjimit ndonjëherë mund të jehojnë në të gjithë tregun duke kamufluar meritat e vërteta të teknologjisë së re dhe duke vonuar më tej miratimin.
Gjatë gjithë historisë, dhe si kundërvënie ndaj adoptimit ngurrues, dizajnet hibride janë përqafuar shpesh si një urë kalimtare midis teknologjisë ekzistuese dhe asaj të re. Hibridet i lejojnë përdoruesit të fitojnë besim dhe të përcaktojnë vetë se si dhe kur duhet të përdoren produkte ose metoda të reja, pa sakrifikuar aftësitë aktuale. Në rastin e kurimit UV, një sistem hibrid i lejon përdoruesit të ndërrojnë shpejt dhe me lehtësi ndërmjet llambave të avullit të merkurit dhe teknologjisë LED. Për linjat me stacione të shumta shërimi, hibridet lejojnë që presat të funksionojnë 100% LED, 100% avujt e merkurit ose çfarëdo përzierjeje të dy teknologjive që kërkohet për një punë të caktuar.
GEW ofron sisteme hibride hark/LED për konvertuesit në ueb. Zgjidhja u zhvillua për tregun më të madh të GEW, etiketën me rrjetë të ngushtë, por dizajni hibrid përdoret gjithashtu në aplikacione të tjera ueb dhe jo-web (Figura 6). Harku/LED përfshin një strehë të zakonshme të kokës së llambës që mund të strehojë ose një avull merkuri ose një kasetë LED. Të dy kasetat përdorin një sistem universal të fuqisë dhe kontrolleve. Inteligjenca brenda sistemit mundëson diferencimin midis llojeve të kasetave dhe siguron automatikisht fuqinë, ftohjen dhe ndërfaqen e duhur të operatorit. Heqja ose instalimi i avullit të merkurit të GEW ose kasetave LED zakonisht kryhet brenda sekondave duke përdorur një çelës të vetëm Allen.
FIGURA 6 »Sistemi Arc/LED për ueb.
Llambat Excimer
Llambat excimer janë një lloj llambë shkarkimi gazi që lëshon energji ultravjollcë kuazi monokromatike. Ndërsa llambat excimer janë të disponueshme në gjatësi vale të shumta, daljet e zakonshme ultravjollcë janë të përqendruara në 172, 222, 308 dhe 351 nm. Llambat excimer 172 nm bien brenda brezit UV të vakumit (100 deri në 200 nm), ndërsa 222 nm janë ekskluzivisht UVC (200 deri në 280 nm). Llambat excimer 308 nm emetojnë UVB (280 deri në 315 nm), dhe 351 nm është plotësisht UVA (315 deri në 400 nm).
Gjatësitë valore të vakumit UV 172 nm janë më të shkurtra dhe përmbajnë më shumë energji se UVC; megjithatë, ata luftojnë për të depërtuar shumë thellë në substanca. Në fakt, gjatësitë e valëve 172 nm absorbohen plotësisht brenda 10 deri në 200 nm të kimisë së formuluar me UV. Si rezultat, llambat excimer 172 nm do të lidhin vetëm sipërfaqen më të jashtme të formulimeve UV dhe duhet të integrohen në kombinim me pajisje të tjera kuruese. Meqenëse gjatësitë e valëve UV të vakumit absorbohen gjithashtu nga ajri, llambat eksimer 172 nm duhet të funksionojnë në një atmosferë të inertuar nga nitrogjeni.
Shumica e llambave excimer përbëhen nga një tub kuarci që shërben si një pengesë dielektrike. Tubi është i mbushur me gazra të rrallë të aftë për të formuar molekula excimer ose exciplex (Figura 7). Gazra të ndryshëm prodhojnë molekula të ndryshme, dhe molekula të ndryshme të ngacmuara përcaktojnë se cilat gjatësi vale emetohen nga llamba. Një elektrodë e tensionit të lartë kalon përgjatë gjatësisë së brendshme të tubit të kuarcit dhe elektrodat e tokës drejtohen përgjatë gjatësisë së jashtme. Tensionet pulsohen në llambë në frekuenca të larta. Kjo bën që elektronet të rrjedhin brenda elektrodës së brendshme dhe të shkarkohen nëpër përzierjen e gazit drejt elektrodave të jashtme të tokës. Ky fenomen shkencor njihet si shkarkimi i barrierës dielektrike (DBD). Ndërsa elektronet udhëtojnë nëpër gaz, ato ndërveprojnë me atomet dhe krijojnë specie të energjizuara ose jonizuese që prodhojnë molekula excimer ose exciplex. Molekulat excimer dhe exciplex kanë një jetë tepër të shkurtër dhe ndërsa ato dekompozohen nga një gjendje e ngacmuar në një gjendje bazë, fotonet e një shpërndarjeje pothuajse monokromatike emetohen.
FIGURA 7 »Llambë excimer
Ndryshe nga llambat e avullit të merkurit, sipërfaqja e tubit të kuarcit të një llambë excimer nuk nxehet. Si rezultat, shumica e llambave excimer funksionojnë me pak ose aspak ftohje. Në raste të tjera, kërkohet një nivel i ulët ftohjeje që zakonisht sigurohet nga gazi i azotit. Për shkak të qëndrueshmërisë termike të llambës, llambat excimer janë të menjëhershme 'ON/OFF' dhe nuk kërkojnë cikle ngrohjeje ose ftohjeje.
Kur llambat excimer që rrezatojnë në 172 nm integrohen në kombinim me të dy sistemet pothuajse monokromatike të kurimit me UVA-LED dhe me llambat e avullit të merkurit me brez të gjerë, krijohen efekte të sipërfaqes mat. Llambat UVA LED përdoren për herë të parë për të xhel kiminë. Llambat eksimer pothuajse monokromatike përdoren më pas për të polimerizuar sipërfaqen dhe së fundi llambat e merkurit me brez të gjerë lidhin pjesën tjetër të kimisë. Rezultatet unike spektrale të tre teknologjive të aplikuara në faza të veçanta sjellin efekte të dobishme optike dhe funksionale të kurimit të sipërfaqes që nuk mund të arrihen me asnjë nga burimet UV më vete.
Gjatësia valore eksimer prej 172 dhe 222 nm janë gjithashtu efektive në shkatërrimin e substancave të rrezikshme organike dhe baktereve të dëmshme, gjë që i bën llambat excimer praktike për pastrimin e sipërfaqeve, dezinfektimin dhe trajtimin e energjisë sipërfaqësore.
Jeta e llambës
Për sa i përket jetëgjatësisë së llambës ose llambës, llambat e harkut të GEW përgjithësisht deri në 2000 orë. Jetëgjatësia e llambës nuk është absolute, pasi prodhimi UV zvogëlohet gradualisht me kalimin e kohës dhe ndikohet nga faktorë të ndryshëm. Dizajni dhe cilësia e llambës, si dhe gjendja e funksionimit të sistemit UV dhe reaktiviteti i formulimit kanë rëndësi. Sistemet UV të dizajnuara siç duhet sigurojnë që të sigurohet fuqia dhe ftohja e duhur e kërkuar nga dizajni specifik i llambës (llambës).
Llambat (llambat) të furnizuara nga GEW gjithmonë sigurojnë jetëgjatësinë më të gjatë kur përdoren në sistemet e kurimit GEW. Burimet dytësore të furnizimit në përgjithësi e kanë modifikuar llambën nga një mostër dhe kopjet mund të mos përmbajnë të njëjtin montim fundor, diametër kuarci, përmbajtje merkuri ose përzierje gazi, të cilat të gjitha mund të ndikojnë në daljen UV dhe gjenerimin e nxehtësisë. Kur gjenerimi i nxehtësisë nuk është i balancuar ndaj ftohjes së sistemit, llamba vuan si në dalje ashtu edhe në jetë. Llambat që funksionojnë më të ftohta lëshojnë më pak UV. Llambat që ndizen më të nxehta nuk zgjasin aq gjatë dhe shtrembërohen në temperatura të larta sipërfaqësore.
Jetëgjatësia e llambave të harkut të elektrodës është e kufizuar nga temperatura e funksionimit të llambës, numri i orëve të funksionimit dhe numri i ndezjeve ose goditjeve. Sa herë që një llambë goditet me një hark të tensionit të lartë gjatë ndezjes, një pjesë e elektrodës së tungstenit konsumohet. Përfundimisht, llamba nuk do të godasë përsëri. Llambat e harkut të elektrodës përfshijnë mekanizma grilash të cilët, kur janë të kyçur, bllokojnë daljen UV si një alternativë ndaj çiklizmit të përsëritur të fuqisë së llambës. Bojëra, veshje dhe ngjitëse më reaktive mund të rezultojnë në jetëgjatësi më të gjatë të llambës; ndërsa, formulimet më pak reaktive mund të kërkojnë ndryshime më të shpeshta të llambave.
Sistemet UV-LED janë në thelb më jetëgjatë se llambat konvencionale, por jeta UV-LED gjithashtu nuk është absolute. Ashtu si me llambat konvencionale, LED-të UV kanë kufizime në atë se sa fort mund të drejtohen dhe në përgjithësi duhet të funksionojnë me temperaturat e kryqëzimit nën 120 °C. LED-të me lëvizje të tepërt dhe LED me ftohje të ulët do të komprometojnë jetën, duke rezultuar në degradim më të shpejtë ose dështim katastrofik. Jo të gjithë furnizuesit e sistemit UV-LED aktualisht ofrojnë modele që plotësojnë jetëgjatësinë më të lartë të vendosur mbi 20,000 orë. Sistemet e dizajnuara dhe të mirëmbajtura më mirë do të zgjasin më shumë se 20,000 orë, dhe sistemet inferiore do të dështojnë brenda dritareve shumë më të shkurtra. Lajmi i mirë është se dizajnet e sistemit LED vazhdojnë të përmirësohen dhe zgjasin më gjatë me çdo përsëritje të projektimit.
Ozoni
Kur gjatësitë më të shkurtra të valëve UVC prekin molekulat e oksigjenit (O2), ato bëjnë që molekulat e oksigjenit (O2) të ndahen në dy atome të oksigjenit (O). Atomet e lira të oksigjenit (O) më pas përplasen me molekulat e tjera të oksigjenit (O2) dhe formojnë ozonin (O3). Meqenëse trioksigjeni (O3) është më pak i qëndrueshëm në nivelin e tokës sesa dioksigjeni (O2), ozoni kthehet lehtësisht në një molekulë oksigjeni (O2) dhe një atom oksigjeni (O) ndërsa lëviz nëpër ajrin atmosferik. Atomet e lira të oksigjenit (O) më pas rikombinohen me njëri-tjetrin brenda sistemit të shkarkimit për të prodhuar molekula oksigjeni (O2).
Për aplikimet industriale të kurimit me rreze UV, ozoni (O3) prodhohet kur oksigjeni atmosferik ndërvepron me gjatësi vale ultravjollcë nën 240 nm. Burimet e shërimit me avull të merkurit me brez të gjerë lëshojnë UVC midis 200 dhe 280 nm, e cila mbivendos një pjesë të rajonit gjenerues të ozonit dhe llambat eksimer emetojnë UV vakum në 172 nm ose UVC në 222 nm. Ozoni i krijuar nga avulli i merkurit dhe llambat shëruese eksimer është i paqëndrueshëm dhe nuk është një shqetësim i rëndësishëm mjedisor, por është e nevojshme që ai të hiqet nga zona e afërt përreth punëtorëve pasi është një irritues i frymëmarrjes dhe toksik në nivele të larta. Meqenëse sistemet komerciale të kurimit UV-LED lëshojnë dalje UVA midis 365 dhe 405 nm, ozoni nuk gjenerohet.
Ozoni ka një erë të ngjashme me erën e metalit, telit të djegur, klorit dhe shkëndijës elektrike. Shqisat e nuhatjes njerëzore mund të zbulojnë ozonin deri në 0,01 deri në 0,03 pjesë për milion (ppm). Ndërsa ndryshon nga personi dhe niveli i aktivitetit, përqendrimet më të mëdha se 0.4 ppm mund të çojnë në efekte të pafavorshme në frymëmarrje dhe dhimbje koke. Ventilimi i duhur duhet të instalohet në linjat e kurimit me rreze UV për të kufizuar ekspozimin e punëtorëve ndaj ozonit.
Sistemet e kurimit me rreze UV janë krijuar në përgjithësi për të përmbajtur ajrin e shkarkimit ndërsa largohet nga kokat e llambave, në mënyrë që të mund të largohet nga operatorët dhe jashtë ndërtesës ku prishet natyrshëm në prani të oksigjenit dhe dritës së diellit. Përndryshe, llambat pa ozon përfshijnë një aditiv kuarci që bllokon gjatësitë e valëve që gjenerojnë ozon dhe objektet që duan të shmangin kanalizimin ose prerjen e vrimave në çati shpesh përdorin filtra në daljen e tifozëve të shkarkimit.
Koha e postimit: Qershor-19-2024
