Ang mercury vapor, light-emitting diode (LED), at excimer ay natatanging mga teknolohiya ng lampara na nagpapagaling ng UV. Habang ang lahat ng tatlo ay ginagamit sa iba't ibang proseso ng photopolymerization upang i-crosslink ang mga inks, coatings, adhesives, at extrusions, ang mga mekanismo na bumubuo ng radiated UV energy, pati na rin ang mga katangian ng kaukulang spectral output, ay ganap na naiiba. Ang pag-unawa sa mga pagkakaibang ito ay nakatulong sa pagbuo ng aplikasyon at pagbabalangkas, pagpili ng pinagmumulan ng UV-curing, at pagsasama.
Mercury Vapor Lamp
Ang parehong electrode arc lamp at electrode-less microwave lamp ay nasa kategorya ng mercury vapor. Ang mga mercury vapor lamp ay isang uri ng medium-pressure, gas-discharge lamp kung saan ang isang maliit na halaga ng elemental na mercury at inert gas ay sinisingaw sa isang plasma sa loob ng isang selyadong quartz tube. Ang Plasma ay isang hindi kapani-paniwalang mataas na temperatura na ionized gas na may kakayahang magsagawa ng kuryente. Ginagawa ito sa pamamagitan ng paglalagay ng boltahe ng kuryente sa pagitan ng dalawang electrodes sa loob ng arc lamp o sa pamamagitan ng microwaving ng electrode-less lamp sa loob ng enclosure o cavity na katulad ng konsepto sa microwave oven ng sambahayan. Kapag na-vaporize, ang mercury plasma ay naglalabas ng malawak na spectrum na liwanag sa mga ultraviolet, visible, at infrared na wavelength.
Sa kaso ng isang electrical arc lamp, ang isang inilapat na boltahe ay nagpapasigla sa selyadong quartz tube. Ang enerhiya na ito ay nagpapasingaw ng mercury sa isang plasma at naglalabas ng mga electron mula sa mga singaw na atomo. Ang isang bahagi ng mga electron (-) ay dumadaloy patungo sa positibong tungsten electrode o anode (+) ng lamp at papunta sa electrical circuit ng UV system. Ang mga atom na may mga bagong nawawalang electron ay nagiging positively energized na mga kasyon (+) na dumadaloy patungo sa negatibong sisingilin na tungsten electrode o cathode (-) ng lampara. Habang gumagalaw ang mga ito, tinatamaan ng mga kation ang mga neutral na atomo sa pinaghalong gas. Ang epekto ay naglilipat ng mga electron mula sa mga neutral na atomo patungo sa mga kasyon. Habang nakakakuha ang mga cation ng mga electron, bumababa sila sa isang estado ng mas mababang enerhiya. Ang energy differential ay pinalabas bilang mga photon na lumalabas palabas mula sa quartz tube. Kung ang lamp ay angkop na pinapagana, wastong pinalamig, at pinapatakbo sa loob ng kapaki-pakinabang na buhay nito, ang patuloy na supply ng mga bagong likhang cation (+) ay dahan-dahang patungo sa negatibong electrode o cathode (-), na tumatama sa mas maraming atomo at gumagawa ng tuluy-tuloy na paglabas ng UV light. Ang mga microwave lamp ay gumagana sa katulad na paraan maliban na ang mga microwave, na kilala rin bilang radio frequency (RF), ay pinapalitan ang electrical circuit. Dahil ang mga microwave lamp ay walang tungsten electrodes at ito ay isang selyadong quartz tube na naglalaman ng mercury at inert gas, ang mga ito ay karaniwang tinutukoy bilang electrodeless.
Ang UV output ng broadband o broad-spectrum mercury vapor lamp ay sumasaklaw sa ultraviolet, visible, at infrared na mga wavelength, sa tinatayang pantay na proporsyon. Kasama sa bahaging ultraviolet ang isang halo ng UVC (200 hanggang 280 nm), UVB (280 hanggang 315 nm), UVA (315 hanggang 400 nm), at UVV (400 hanggang 450 nm) na mga wavelength. Ang mga lamp na naglalabas ng UVC sa mga wavelength na mas mababa sa 240 nm ay bumubuo ng ozone at nangangailangan ng tambutso o pagsasala.
Ang spectral na output para sa mercury vapor lamp ay maaaring baguhin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng maliit na halaga ng dopants, tulad ng: iron (Fe), gallium (Ga), lead (Pb), tin (Sn), bismuth (Bi), o indium (In ). Ang mga idinagdag na metal ay nagbabago sa komposisyon ng plasma at, dahil dito, ang enerhiya na inilabas kapag ang mga cation ay nakakuha ng mga electron. Ang mga lamp na may idinagdag na metal ay tinutukoy bilang doped, additive, at metal halide. Karamihan sa mga UV-formulated inks, coatings, adhesives, at extrusions ay idinisenyo upang tumugma sa output ng alinman sa karaniwang mercury- (Hg) o iron- (Fe) na doped lamp. Inilipat ng mga iron-doped lamp ang bahagi ng UV output sa mas mahahabang wavelength, na nagreresulta sa mas mahusay na pagtagos sa pamamagitan ng mas makapal, mabigat na pigmented formulation. Ang mga pormulasyon ng UV na naglalaman ng titanium dioxide ay may posibilidad na gumaling nang mas mahusay gamit ang gallium (GA)-doped lamp. Ito ay dahil ang mga gallium lamp ay naglilipat ng malaking bahagi ng UV output patungo sa mga wavelength na mas mahaba sa 380 nm. Dahil ang titanium dioxide additives sa pangkalahatan ay hindi sumisipsip ng liwanag na higit sa 380 nm, ang paggamit ng gallium lamp na may puting formulations ay nagbibigay-daan sa mas maraming UV energy na masipsip ng photoinitiators kumpara sa additives.
Ang mga spectral na profile ay nagbibigay ng mga formulator at end user ng visual na representasyon kung paano ipinamamahagi ang radiated na output para sa isang partikular na disenyo ng lampara sa electromagnetic spectrum. Habang ang singaw na mercury at mga additive na metal ay may tinukoy na mga katangian ng radiation, ang tumpak na pinaghalong mga elemento at mga inert na gas sa loob ng quartz tube kasama ang pagtatayo ng lampara at disenyo ng curing system ay lahat ay nakakaimpluwensya sa output ng UV. Ang spectral na output ng isang non-integrated lamp na pinapagana at sinusukat ng isang lamp supplier sa open air ay magkakaroon ng kakaibang spectral output kaysa sa isang lamp na naka-mount sa loob ng lamp head na may maayos na disenyong reflector at cooling. Ang mga spectral na profile ay madaling makukuha mula sa mga supplier ng UV system, at kapaki-pakinabang sa pagbuo ng formulation at pagpili ng lampara.
Ang isang karaniwang spectral na profile ay naglalagay ng spectral irradiance sa y-axis at wavelength sa x-axis. Ang spectral irradiance ay maaaring ipakita sa maraming paraan kabilang ang absolute value (hal. W/cm2/nm) o arbitrary, relative, o normalized (unit-less) na mga hakbang. Karaniwang ipinapakita ng mga profile ang impormasyon bilang isang line chart o bilang isang bar chart na nagpapangkat-pangkat ng output sa 10 nm band. Ang sumusunod na mercury arc lamp spectral output graph ay nagpapakita ng relatibong irradiance na may kinalaman sa wavelength para sa mga sistema ng GEW (Larawan 1).
FIGURE 1 »Spectral output chart para sa mercury at iron.
Ang lampara ay ang terminong ginamit upang tukuyin ang UV-emitting quartz tube sa Europe at Asia, habang ang mga North at South American ay may posibilidad na gumamit ng interchangeable mix ng bulb at lamp. Ang lamp at lamp head ay parehong tumutukoy sa buong pagpupulong na naglalaman ng quartz tube at lahat ng iba pang mekanikal at elektrikal na bahagi.
Mga Electrode Arc Lamp
Ang mga electrode arc lamp system ay binubuo ng isang lamp head, isang cooling fan o chiller, isang power supply, at isang human-machine interface (HMI). Kasama sa ulo ng lampara ang isang lampara (bombilya), isang reflector, isang metal na pambalot o pabahay, isang shutter assembly, at kung minsan ay isang quartz window o wire guard. Inilalagay ng GEW ang mga quartz tube nito, reflector, at mga mekanismo ng shutter sa loob ng mga cassette assemblies na madaling matanggal mula sa panlabas na lamp head casing o housing. Ang pag-alis ng GEW cassette ay karaniwang ginagawa sa loob ng ilang segundo gamit ang isang Allen wrench. Dahil ang output ng UV, pangkalahatang laki at hugis ng ulo ng lampara, mga feature ng system, at mga pantulong na pangangailangan ng kagamitan ay nag-iiba ayon sa aplikasyon at merkado, ang mga electrode arc lamp system ay karaniwang idinisenyo para sa isang partikular na kategorya ng mga aplikasyon o katulad na mga uri ng makina.
Ang mga mercury vapor lamp ay naglalabas ng 360° na liwanag mula sa quartz tube. Gumagamit ang mga Arc lamp system ng mga reflector na matatagpuan sa mga gilid at likod ng lamp upang makuha at ituon ang higit pa sa liwanag sa isang tinukoy na distansya sa harap ng ulo ng lampara. Ang distansya na ito ay kilala bilang ang focus at kung saan ang irradiance ay pinakamalaki. Ang mga arc lamp ay karaniwang naglalabas sa hanay na 5 hanggang 12 W/cm2 sa focus. Dahil humigit-kumulang 70% ng UV output mula sa lamp head ay nagmumula sa reflector, mahalagang panatilihing malinis ang mga reflector at palitan ang mga ito sa pana-panahon. Ang hindi paglilinis o pagpapalit ng mga reflector ay karaniwang nag-aambag sa hindi sapat na lunas.
Sa loob ng mahigit 30 taon, pinagbubuti ng GEW ang kahusayan ng mga curing system nito, nagko-customize ng mga feature at output para matugunan ang mga pangangailangan ng mga partikular na application at market, at pagbuo ng malaking portfolio ng mga accessory ng integration. Bilang resulta, ang mga komersyal na alok ngayon mula sa GEW ay nagsasama ng mga compact na disenyo ng pabahay, mga reflector na na-optimize para sa higit na UV reflectance at pinababang infrared, tahimik na integral shutter mechanism, web skirts at slots, clam-shell web feeding, nitrogen inertion, positively pressurized heads, touch-screen interface ng operator, solid-state power supply, mas mahusay na operational efficiencies, UV output monitoring, at remote system monitoring.
Kapag ang mga medium-pressure na electrode lamp ay tumatakbo, ang quartz surface temperature ay nasa pagitan ng 600 °C at 800 °C, at ang internal plasma temperature ay ilang libong degrees centigrade. Ang sapilitang hangin ay ang pangunahing paraan ng pagpapanatili ng tamang temperatura ng pagpapatakbo ng lampara at pag-alis ng ilan sa mga radiated na infrared na enerhiya. Ang GEW ay nagsusuplay ng hangin na ito nang negatibo; nangangahulugan ito na ang hangin ay hinihila sa pambalot, kasama ang reflector at lampara, at naubos ang pagpupulong at palayo sa makina o ibabaw ng lunas. Ang ilang GEW system gaya ng E4C ay gumagamit ng likidong paglamig, na nagbibigay-daan sa bahagyang mas mataas na output ng UV at binabawasan ang kabuuang laki ng ulo ng lampara.
Ang mga electrode arc lamp ay may mga warm-up at cool-down cycle. Ang mga lamp ay sinaktan na may kaunting paglamig. Pinapayagan nito ang mercury plasma na tumaas sa nais na temperatura ng pagpapatakbo, gumawa ng mga libreng electron at kasyon, at paganahin ang kasalukuyang daloy. Kapag ang ulo ng lampara ay naka-off, ang paglamig ay patuloy na tumatakbo sa loob ng ilang minuto upang pantay na palamig ang quartz tube. Ang lampara na masyadong mainit ay hindi muling sisira at dapat na patuloy na lumalamig. Ang haba ng start-up at cool-down cycle, pati na rin ang pagkasira ng mga electrodes sa bawat boltahe strike ang dahilan kung bakit ang mga mekanismo ng pneumatic shutter ay palaging isinama sa GEW electrode arc lamp assemblies. Ang Figure 2 ay nagpapakita ng air-cooled (E2C) at liquid-cooled (E4C) electrode arc lamp.
FIGURE 2 »Liquid-cooled (E4C) at air-cooled (E2C) electrode arc lamp.
UV LED Lamp
Ang mga semi-conductor ay solid, mala-kristal na materyales na medyo conductive. Ang kuryente ay dumadaloy sa isang semi-conductor na mas mahusay kaysa sa isang insulator, ngunit hindi pati na rin sa isang metal na konduktor. Ang mga natural na nagaganap ngunit sa halip ay hindi mahusay na mga semi-konduktor ay kinabibilangan ng mga elementong silicon, germanium, at selenium. Synthetically fabricated semi-conductor na idinisenyo para sa output at kahusayan ay mga compound na materyales na may mga impurities na tiyak na pinapagbinhi sa loob ng kristal na istraktura. Sa kaso ng UV LEDs, ang aluminum gallium nitride (AlGaN) ay isang karaniwang ginagamit na materyal.
Ang mga semi-conductor ay pangunahing sa modernong electronics at inengineered upang bumuo ng mga transistor, diodes, light-emitting diodes, at micro-processors. Ang mga semi-conductor na device ay isinama sa mga de-koryenteng circuit at naka-mount sa loob ng mga produkto tulad ng mga mobile phone, laptop, tablet, appliances, eroplano, kotse, remote controller, at maging mga laruan ng bata. Ang maliliit ngunit makapangyarihang mga bahaging ito ay nagpapagana ng mga pang-araw-araw na produkto habang pinapayagan din ang mga item na maging compact, mas manipis, magaan ang timbang, at mas abot-kaya.
Sa espesyal na kaso ng mga LED, ang tumpak na idinisenyo at gawa-gawang semi-conductor na materyales ay naglalabas ng medyo makitid na wavelength na mga banda ng liwanag kapag nakakonekta sa isang DC power source. Ang ilaw ay nabuo lamang kapag ang kasalukuyang daloy mula sa positibong anode (+) patungo sa negatibong cathode (-) ng bawat LED. Dahil ang LED output ay mabilis at madaling kontrolado at parang monochromatic, ang mga LED ay perpektong angkop para sa paggamit bilang: indicator lights; mga signal ng infrared na komunikasyon; backlighting para sa mga TV, laptop, tablet, at smart phone; mga electronic sign, billboard, at jumbotron; at UV curing.
Ang LED ay isang positibo-negatibong junction (pn junction). Nangangahulugan ito na ang isang bahagi ng LED ay may positibong singil at tinutukoy bilang anode (+), at ang isa pang bahagi ay may negatibong singil at tinutukoy bilang ang cathode (-). Bagama't medyo conductive ang magkabilang panig, hindi conductive ang junction boundary kung saan nagtatagpo ang dalawang panig, na kilala bilang depletion zone. Kapag ang positive (+) terminal ng isang direct current (DC) power source ay konektado sa anode (+) ng LED, at ang negatibong (-) terminal ng source ay konektado sa cathode (-), negatively charged electron sa cathode at ang mga bakante na electron na may positibong charge sa anode ay tinataboy ng power source at itinulak patungo sa depletion zone. Ito ay isang pasulong na bias, at ito ay may epekto ng pagtagumpayan sa non-conductive na hangganan. Ang resulta ay ang mga libreng electron sa n-type na rehiyon ay tumawid at punan ang mga bakante sa p-type na rehiyon. Habang dumadaloy ang mga electron sa hangganan, lumilipat sila sa isang estado ng mas mababang enerhiya. Ang kani-kanilang pagbaba ng enerhiya ay inilabas mula sa semi-conductor bilang mga photon ng liwanag.
Ang mga materyales at dopants na bumubuo sa mala-kristal na istraktura ng LED ay tumutukoy sa parang multo na output. Sa ngayon, ang mga pinagmumulan ng panggagamot ng LED na pangkomersyo ay may mga ultraviolet na output na nakasentro sa 365, 385, 395, at 405 nm, isang tipikal na tolerance na ±5 nm, at isang Gaussian spectral distribution. Kung mas malaki ang peak spectral irradiance (W/cm2/nm), mas mataas ang peak ng bell curve. Habang ang pag-unlad ng UVC ay nagpapatuloy sa pagitan ng 275 at 285 nm, ang output, buhay, pagiging maaasahan, at gastos ay hindi pa magagamit sa komersyo para sa mga sistema ng paggamot at mga aplikasyon.
Dahil ang output ng UV-LED ay kasalukuyang limitado sa mas mahabang wavelength ng UVA, ang isang UV-LED curing system ay hindi naglalabas ng broadband spectral output na katangian ng medium-pressure na mercury vapor lamp. Nangangahulugan ito na ang mga UV-LED curing system ay hindi naglalabas ng UVC, UVB, pinakanakikitang liwanag, at mga infrared na wavelength na gumagawa ng init. Bagama't binibigyang-daan nito ang mga UV-LED curing system na magamit sa mas sensitibong init na mga application, ang mga umiiral na inks, coatings, at adhesives na binuo para sa medium-pressure na mercury lamp ay dapat na reformulated para sa UV-LED curing system. Sa kabutihang palad, ang mga supplier ng kimika ay lalong nagdidisenyo ng mga handog bilang dalawahang lunas. Nangangahulugan ito na ang isang dual-cure formulation na inilaan upang gamutin gamit ang isang UV-LED lamp ay magpapagaling din sa isang mercury vapor lamp (Figure 3).
FIGURE 3 »Spectral output chart para sa LED.
Ang UV-LED curing system ng GEW ay naglalabas ng hanggang 30 W/cm2 sa naglalabas na window. Hindi tulad ng mga electrode arc lamp, ang UV-LED curing system ay hindi nagsasama ng mga reflector na nagdidirekta ng mga sinag ng liwanag sa isang puro focus. Bilang resulta, ang peak irradiance ng UV-LED ay nangyayari malapit sa naglalabas na window. Ang mga ibinubuga na UV-LED ray ay nag-iiba sa isa't isa habang tumataas ang distansya sa pagitan ng ulo ng lampara at ng ibabaw ng lunas. Binabawasan nito ang konsentrasyon ng liwanag at magnitude ng irradiance na umaabot sa ibabaw ng lunas. Bagama't mahalaga ang peak irradiance para sa crosslinking, ang lalong mas mataas na irradiance ay hindi palaging kapaki-pakinabang at maaari pa ngang pigilan ang mas malaking crosslinking density. Ang haba ng daluyong (nm), irradiance (W/cm2) at density ng enerhiya (J/cm2) ay gumaganap ng mga kritikal na tungkulin sa paggamot, at ang kanilang kolektibong epekto sa pagpapagaling ay dapat na maunawaan nang maayos sa panahon ng pagpili ng pinagmumulan ng UV-LED.
Ang mga LED ay mga mapagkukunan ng Lambertian. Sa madaling salita, ang bawat UV LED ay naglalabas ng pare-parehong forward output sa buong 360° x 180° na hemisphere. Maraming UV LED, bawat isa sa pagkakasunud-sunod ng isang milimetro square, ay nakaayos sa isang hilera, isang matrix ng mga hilera at column, o ilang iba pang configuration. Ang mga subassemblies na ito, na kilala bilang mga module o array, ay inengineered na may spacing sa pagitan ng mga LED na nagsisiguro sa pagsasama sa mga gaps at pinapadali ang paglamig ng diode. Ang maramihang mga module o array ay pagkatapos ay inayos sa mas malalaking assemblies upang bumuo ng iba't ibang laki ng mga UV curing system (Figures 4 at 5). Kabilang sa mga karagdagang bahagi na kinakailangan para bumuo ng UV-LED curing system ang heat sink, emitting window, mga electronic driver, DC power supply, liquid cooling system o chiller, at human machine interface (HMI).
FIGURE 4 »Ang LeoLED system para sa web.
FIGURE 5 »LeoLED system para sa high-speed multi-lamp installation.
Dahil ang mga sistema ng paggamot ng UV-LED ay hindi nagpapalabas ng mga infrared na wavelength. Ang mga ito ay likas na naglilipat ng mas kaunting thermal energy sa ibabaw ng lunas kaysa sa mercury vapor lamp, ngunit hindi ito nangangahulugan na ang UV LEDs ay dapat ituring bilang cold-curing technology. Ang mga UV-LED curing system ay maaaring maglabas ng napakataas na peak irradiance, at ang ultraviolet wavelength ay isang anyo ng enerhiya. Anuman ang output na hindi nasisipsip ng kimika ay magpapainit sa pinagbabatayan na bahagi o substrate pati na rin ang mga nakapaligid na bahagi ng makina.
Ang mga UV LED ay mga de-koryenteng sangkap din na may mga inefficiencies na hinimok ng hilaw na semi-conductor na disenyo at katha pati na rin ang mga pamamaraan ng pagmamanupaktura at mga bahagi na ginagamit upang i-package ang mga LED sa mas malaking yunit ng paggamot. Habang ang temperatura ng mercury vapor quartz tube ay dapat hawakan sa pagitan ng 600 at 800 °C habang tumatakbo, ang LED pn junction na temperatura ay dapat manatili sa ibaba 120 °C. 35-50% lang ng kuryenteng nagpapagana ng UV-LED array ang na-convert sa ultraviolet output (highly wavelength dependent). Ang natitira ay binago sa thermal heat na dapat alisin upang mapanatili ang nais na temperatura ng junction at matiyak ang tinukoy na irradiance ng system, density ng enerhiya, at pagkakapareho, pati na rin ang mahabang buhay. Ang mga LED ay likas na pangmatagalang solid-state na device, at ang pagsasama-sama ng mga LED sa mas malalaking assemblies na may maayos na idinisenyo at pinapanatili na mga cooling system ay kritikal sa pagkamit ng pangmatagalang mga detalye. Hindi lahat ng UV-curing system ay pareho, at ang hindi wastong disenyo at cooled na UV-LED curing system ay may mas malaking posibilidad na mag-overheat at mabigo sa sakuna.
Arc/LED Hybrid Lamp
Sa anumang merkado kung saan ipinakilala ang bagong teknolohiya bilang kapalit ng umiiral na teknolohiya, maaaring magkaroon ng pangamba tungkol sa pag-aampon pati na rin ang pag-aalinlangan sa pagganap. Madalas na inaantala ng mga potensyal na user ang pag-aampon hanggang sa mabuo ang isang mahusay na naitatag na base sa pag-install, mailathala ang mga case study, magsisimulang kumalat ang mga positibong testimonial, at/o makakuha sila ng first-hand na karanasan o mga sanggunian mula sa mga indibidwal at kumpanyang kilala at pinagkakatiwalaan nila. Ang matibay na ebidensya ay madalas na kinakailangan bago ang isang buong merkado ay ganap na binitawan ang luma at ganap na lumipat sa bago. Hindi nakakatulong na ang mga kwento ng tagumpay ay may posibilidad na mahigpit na itinatago ang mga lihim dahil ang mga naunang nag-aampon ay hindi nais na matanto ng mga kakumpitensya ang maihahambing na mga benepisyo. Bilang isang resulta, ang parehong tunay at pinalaking mga kuwento ng pagkabigo ay maaaring minsan ay umalingawngaw sa buong merkado na nagbabalatkayo sa mga tunay na merito ng bagong teknolohiya at higit pang naantala ang pag-aampon.
Sa buong kasaysayan, at bilang isang kontra sa nag-aatubili na pag-aampon, ang mga hybrid na disenyo ay madalas na tinatanggap bilang isang transisyonal na tulay sa pagitan ng kasalukuyang nanunungkulan at bagong teknolohiya. Ang mga hybrid ay nagbibigay-daan sa mga gumagamit na magkaroon ng kumpiyansa at matukoy para sa kanilang sarili kung paano at kailan dapat gamitin ang mga bagong produkto o pamamaraan, nang hindi sinasakripisyo ang mga kasalukuyang kakayahan. Sa kaso ng UV curing, pinapayagan ng hybrid system ang mga user na mabilis at madaling magpalit sa pagitan ng mercury vapor lamp at LED technology. Para sa mga linyang may maraming curing station, pinapayagan ng mga hybrid na magpatakbo ng 100% LED, 100% mercury vapor, o anumang halo ng dalawang teknolohiya ang mga pagpindot para sa isang partikular na trabaho.
Nag-aalok ang GEW ng mga arc/LED hybrid system para sa mga web converter. Ang solusyon ay binuo para sa pinakamalaking market ng GEW, narrow-web label, ngunit ang hybrid na disenyo ay ginagamit din sa iba pang web at non-web application (Figure 6). Ang arc/LED ay may kasamang karaniwang lamp head housing na maaaring tumanggap ng alinman sa mercury vapor o LED cassette. Ang parehong mga cassette ay tumatakbo sa isang unibersal na sistema ng kapangyarihan at mga kontrol. Ang katalinuhan sa loob ng system ay nagbibigay-daan sa pagkakaiba sa pagitan ng mga uri ng cassette at awtomatikong nagbibigay ng naaangkop na power, cooling, at interface ng operator. Ang pag-alis o pag-install ng alinman sa mercury vapor o LED cassette ng GEW ay karaniwang ginagawa sa loob ng ilang segundo gamit ang isang Allen wrench.
FIGURE 6 »Arc/LED system para sa web.
Mga Excimer Lamp
Ang mga excimer lamp ay isang uri ng gas-discharge lamp na naglalabas ng quasi-monochromatic ultraviolet energy. Habang available ang mga excimer lamp sa maraming wavelength, ang mga karaniwang ultraviolet output ay nakasentro sa 172, 222, 308, at 351 nm. Ang mga 172-nm excimer lamp ay nasa loob ng vacuum UV band (100 hanggang 200 nm), habang ang 222 nm ay eksklusibong UVC (200 hanggang 280 nm). Ang mga 308-nm excimer lamp ay naglalabas ng UVB (280 hanggang 315 nm), at ang 351 nm ay solidong UVA (315 hanggang 400 nm).
Ang 172-nm vacuum UV wavelength ay mas maikli at naglalaman ng mas maraming enerhiya kaysa sa UVC; gayunpaman, nagpupumilit silang tumagos nang napakalalim sa mga sangkap. Sa katunayan, ang 172-nm wavelength ay ganap na hinihigop sa loob ng nangungunang 10 hanggang 200 nm ng UV-formulated chemistry. Bilang resulta, ang 172-nm excimer lamp ay mag-crosslink lamang sa pinakalabas na ibabaw ng UV formulations at dapat isama sa kumbinasyon ng iba pang curing device. Dahil ang mga vacuum UV wavelength ay nasisipsip din ng hangin, ang 172-nm excimer lamp ay dapat na pinapatakbo sa isang nitrogen-inerted na kapaligiran.
Karamihan sa mga excimer lamp ay binubuo ng isang quartz tube na nagsisilbing dielectric barrier. Ang tubo ay puno ng mga bihirang gas na may kakayahang bumuo ng excimer o exciplex molecules (Larawan 7). Ang iba't ibang mga gas ay gumagawa ng iba't ibang mga molekula, at ang iba't ibang nasasabik na mga molekula ay tumutukoy kung aling mga wavelength ang ibinubuga ng lampara. Ang isang mataas na boltahe na elektrod ay tumatakbo kasama ang panloob na haba ng quartz tube, at ang mga ground electrodes ay tumatakbo kasama ang panlabas na haba. Ang mga boltahe ay pinapasok sa lampara sa mataas na frequency. Nagiging sanhi ito ng mga electron na dumaloy sa loob ng panloob na elektrod at naglalabas sa pinaghalong gas patungo sa mga panlabas na electrodes sa lupa. Ang siyentipikong kababalaghang ito ay kilala bilang dielectric barrier discharge (DBD). Habang naglalakbay ang mga electron sa gas, nakikipag-ugnayan sila sa mga atomo at lumilikha ng energized o ionized species na gumagawa ng excimer o exciplex molecule. Ang mga molekula ng excimer at exciplex ay may hindi kapani-paniwalang maikling buhay, at habang nabubulok ang mga ito mula sa isang nasasabik na estado patungo sa isang ground state, ang mga photon ng isang quasi-monochromatic na pamamahagi ay inilalabas.
FIGURE 7 »Excimer lamp
Hindi tulad ng mercury vapor lamp, hindi umiinit ang ibabaw ng quartz tube ng excimer lamp. Bilang resulta, ang karamihan sa mga excimer lamp ay tumatakbo na may kaunti hanggang sa walang paglamig. Sa ibang mga kaso, kinakailangan ang mababang antas ng paglamig na karaniwang ibinibigay ng nitrogen gas. Dahil sa thermal stability ng lamp, ang excimer lamp ay instant 'ON/OFF' at hindi nangangailangan ng warm-up o cool-down cycle.
Kapag ang mga excimer lamp na nag-iilaw sa 172 nm ay isinama sa kumbinasyon ng parehong quasi-monochromatic UVA-LED-curing system at broadband mercury vapor lamp, ang matting surface effect ay ginagawa. Ang mga UVA LED lamp ay unang ginamit upang i-gel ang chemistry. Ang mga quasi-monochromatic excimer lamp ay pagkatapos ay ginagamit upang gawing polymerize ang ibabaw, at panghuli ang broadband mercury lamp ay nag-crosslink sa natitirang bahagi ng chemistry. Ang mga kakaibang spectral na output ng tatlong teknolohiyang inilapat sa magkahiwalay na yugto ay naghahatid ng mga kapaki-pakinabang na optical at functional na mga epektong panglunas sa ibabaw na hindi makakamit sa alinman sa mga pinagmumulan ng UV sa sarili nitong.
Ang mga wavelength ng excimer na 172 at 222 nm ay epektibo rin sa pagsira sa mga mapanganib na organikong sangkap at nakakapinsalang bakterya, na ginagawang praktikal ang mga excimer lamp para sa paglilinis sa ibabaw, pagdidisimpekta, at paggamot sa enerhiya sa ibabaw.
Buhay ng Lampara
Kaugnay ng buhay ng lamp o bulb, ang mga arc lamp ng GEW sa pangkalahatan ay hanggang 2,000 oras. Ang buhay ng lamp ay hindi ganap, dahil unti-unting bumababa ang output ng UV sa paglipas ng panahon at naaapektuhan ng iba't ibang salik. Ang disenyo at kalidad ng lampara, pati na rin ang operating condition ng UV system at ang reaktibiti ng formulation matter. Tinitiyak ng maayos na disenyo ng mga UV system na ang tamang kapangyarihan at paglamig na kinakailangan ng partikular na disenyo ng lamp (bombilya) ay ibinibigay.
Ang GEW-supplied lamp (bulbs) ay laging nagbibigay ng pinakamahabang buhay kapag ginamit sa GEW curing system. Ang mga pangalawang pinagmumulan ng supply ay karaniwang reverse engineered ang lampara mula sa isang sample, at ang mga kopya ay maaaring hindi naglalaman ng parehong end fitting, quartz diameter, mercury content, o gas mixture, na lahat ay maaaring makaapekto sa UV output at heat generation. Kapag ang pagbuo ng init ay hindi balanse laban sa paglamig ng system, ang lampara ay naghihirap sa parehong output at buhay. Ang mga lamp na mas malamig ay naglalabas ng mas kaunting UV. Ang mga lamp na tumatakbo nang mas mainit ay hindi nagtatagal at kumiwal sa mataas na temperatura sa ibabaw.
Ang buhay ng mga electrode arc lamp ay nililimitahan ng operating temperature ng lamp, ang bilang ng mga oras ng pagtakbo, at ang bilang ng mga pagsisimula o strike. Sa bawat oras na ang isang lampara ay hinampas ng isang mataas na boltahe na arko sa panahon ng pagsisimula, ang isang bit ng tungsten electrode ay nawawala. Sa kalaunan, ang lampara ay hindi muling mag-strike. Ang mga electrode arc lamp ay may kasamang mga mekanismo ng shutter na, kapag nakatutok, hinaharangan ang output ng UV bilang isang alternatibo sa paulit-ulit na pagbibisikleta sa kapangyarihan ng lampara. Ang mas maraming reaktibong tinta, coatings, at adhesive ay maaaring magresulta sa mas mahabang buhay ng lampara; samantalang, ang mga hindi gaanong reaktibong formulasyon ay maaaring mangailangan ng mas madalas na pagbabago ng lampara.
Ang mga sistema ng UV-LED ay likas na mas tumatagal kaysa sa mga karaniwang lamp, ngunit ang buhay ng UV-LED ay hindi rin ganap. Tulad ng sa mga maginoo na lamp, ang mga UV LED ay may mga limitasyon sa kung gaano kalakas ang mga ito at sa pangkalahatan ay dapat gumana sa mga temperatura ng junction sa ibaba 120 °C. Ang mga over-driving na LED at under-cooling na mga LED ay makokompromiso ang buhay, na magreresulta sa mas mabilis na pagkasira o sakuna na pagkabigo. Hindi lahat ng mga supplier ng UV-LED system ay kasalukuyang nag-aalok ng mga disenyo na nakakatugon sa pinakamataas na itinatag na tagal ng buhay na higit sa 20,000 oras. Ang mas mahusay na dinisenyo at pinapanatili na mga system ay tatagal nang lampas sa 20,000 oras, at ang mga mababang sistema ay mabibigo sa loob ng mas maiikling mga bintana. Ang magandang balita ay ang mga disenyo ng LED system ay patuloy na bumubuti at mas tumatagal sa bawat pag-ulit ng disenyo.
Ozon
Kapag ang mga mas maiikling wavelength ng UVC ay nakakaapekto sa mga molekula ng oxygen (O2), nagiging sanhi sila ng mga molekula ng oxygen (O2) na mahati sa dalawang atomo ng oxygen (O). Ang libreng oxygen atoms (O) pagkatapos ay bumangga sa iba pang mga molecule ng oxygen (O2) at bumubuo ng ozone (O3). Dahil ang trioxygen (O3) ay hindi gaanong matatag sa antas ng lupa kaysa sa dioxygen (O2), ang ozone ay madaling bumalik sa isang molekula ng oxygen (O2) at isang atom ng oxygen (O) habang ito ay dumadaloy sa hangin sa atmospera. Ang mga libreng atomo ng oxygen (O) ay muling pinagsama sa isa't isa sa loob ng sistema ng tambutso upang makabuo ng mga molekula ng oxygen (O2).
Para sa mga pang-industriyang UV-curing application, ang ozone (O3) ay nagagawa kapag ang atmospheric oxygen ay nakikipag-ugnayan sa mga ultraviolet wavelength na mas mababa sa 240 nm. Ang broadband mercury vapor-curing sources ay naglalabas ng UVC sa pagitan ng 200 at 280 nm, na nagsasapawan sa bahagi ng rehiyong bumubuo ng ozone, at ang mga excimer lamp ay naglalabas ng vacuum UV sa 172 nm o UVC sa 222 nm. Ang ozone na nilikha ng mercury vapor at excimer curing lamp ay hindi matatag at hindi isang makabuluhang pag-aalala sa kapaligiran, ngunit ito ay kinakailangan na alisin ito mula sa agarang lugar na nakapaligid sa mga manggagawa dahil ito ay nakakainis sa paghinga at nakakalason sa mataas na antas. Dahil ang mga komersyal na UV-LED curing system ay naglalabas ng UVA na output sa pagitan ng 365 at 405 nm, ang ozone ay hindi nabuo.
Ang ozone ay may amoy na katulad ng amoy ng metal, isang nasusunog na wire, chlorine, at isang electrical spark. Ang mga pandama ng olpaktoryo ng tao ay maaaring makakita ng ozone na kasingbaba ng 0.01 hanggang 0.03 bahagi bawat milyon (ppm). Bagama't nag-iiba ito ayon sa antas ng tao at aktibidad, ang mga konsentrasyon na higit sa 0.4 ppm ay maaaring humantong sa masamang epekto sa paghinga at pananakit ng ulo. Ang wastong bentilasyon ay dapat na naka-install sa mga linya ng UV-curing upang limitahan ang pagkakalantad ng manggagawa sa ozone.
Ang mga UV-curing system ay karaniwang idinisenyo upang maglaman ng maubos na hangin habang umaalis ito sa mga ulo ng lampara upang ito ay maitaboy palayo sa mga operator at sa labas ng gusali kung saan ito ay natural na nabubulok sa presensya ng oxygen at sikat ng araw. Bilang kahalili, ang mga lamp na walang ozone ay may kasamang quartz additive na humaharang sa mga wavelength na bumubuo ng ozone, at ang mga pasilidad na gustong maiwasan ang pag-duct o paghiwa ng mga butas sa bubong ay kadalasang gumagamit ng mga filter sa labasan ng mga exhaust fan.
Oras ng post: Hun-19-2024
