Ang mercury vapor, light-emitting diode (LED), at excimer ay magkaibang teknolohiya ng UV-curing lamp. Bagama't ang tatlo ay ginagamit sa iba't ibang proseso ng photopolymerization upang i-crosslink ang mga tinta, coating, adhesive, at extrusion, ang mga mekanismong bumubuo ng radiationd UV energy, pati na rin ang mga katangian ng kaukulang spectral output, ay ganap na magkaiba. Ang pag-unawa sa mga pagkakaibang ito ay mahalaga sa pagbuo ng aplikasyon at pormulasyon, pagpili ng pinagmumulan ng UV-curing, at integrasyon.
Mga Lamp na May Singaw na Mercury
Ang mga electrode arc lamp at electrode-less microwave lamp ay parehong nabibilang sa kategorya ng mercury vapor. Ang mga mercury vapor lamp ay isang uri ng medium-pressure, gas-discharge lamp kung saan ang isang maliit na dami ng elemental mercury at inert gas ay pinapasingaw at nagiging plasma sa loob ng isang selyadong quartz tube. Ang plasma ay isang napakataas na temperaturang ionized gas na may kakayahang maghatid ng kuryente. Nalilikha ito sa pamamagitan ng paglalapat ng electrical voltage sa pagitan ng dalawang electrodes sa loob ng isang arc lamp o sa pamamagitan ng pag-microwave ng isang electrode-less lamp sa loob ng isang enclosure o cavity na katulad ng konsepto ng isang household microwave oven. Kapag nasingaw na, ang mercury plasma ay naglalabas ng broad-spectrum light sa mga ultraviolet, visible, at infrared wavelength.
Sa kaso ng isang electrical arc lamp, ang inilapat na boltahe ay nagbibigay-lakas sa selyadong quartz tube. Ang enerhiyang ito ay nagpapasingaw sa mercury tungo 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 lampara at patungo sa electrical circuit ng UV system. Ang mga atomo na may mga bagong nawawalang electron ay nagiging positibong enerhiyang mga cation (+) na dumadaloy patungo sa negatibong kargadong tungsten electrode o cathode (-) ng lampara. Habang gumagalaw ang mga ito, ang mga cation ay tumatama sa mga neutral na atomo sa pinaghalong gas. Ang impact ay naglilipat ng mga electron mula sa mga neutral na atomo patungo sa mga cation. Habang nakakakuha ng mga electron ang mga cation, bumababa ang mga ito sa isang estado ng mas mababang enerhiya. Ang energy differential ay inilalabas bilang mga photon na naglalabas palabas mula sa quartz tube. Sa kondisyon na ang lampara ay angkop na pinapagana, wastong pinalamig, at pinapatakbo sa loob ng kapaki-pakinabang na buhay nito, ang isang patuloy na supply ng mga bagong nilikhang cation (+) ay dumadaloy patungo sa negatibong electrode o cathode (-), na tumatama sa mas maraming atomo at nagbubunga ng patuloy na paglabas ng UV light. Ang mga microwave lamp ay gumagana sa katulad na paraan maliban sa ang mga microwave, na kilala rin bilang radio frequency (RF), ay pumapalit sa electrical circuit. Dahil ang mga microwave lamp ay walang tungsten electrodes at isa lamang selyadong quartz tube na naglalaman ng mercury at inert gas, karaniwang tinutukoy ang mga ito bilang electrodeless.
Ang UV output ng broadband o broad-spectrum mercury vapor lamp ay sumasaklaw sa ultraviolet, visible, at infrared wavelengths, sa humigit-kumulang pantay na proporsyon. Ang ultraviolet na bahagi ay kinabibilangan ng pinaghalong UVC (200 hanggang 280 nm), UVB (280 hanggang 315 nm), UVA (315 hanggang 400 nm), at UVV (400 hanggang 450 nm) na wavelengths. Ang mga lamparang naglalabas ng UVC sa mga wavelength na mas mababa sa 240 nm ay nakakabuo ng ozone at nangangailangan ng exhaust o filtration.
Ang spectral output para sa isang mercury vapor lamp ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pagdaragdag ng kaunting dopants, tulad ng: iron (Fe), gallium (Ga), lead (Pb), tin (Sn), bismuth (Bi), o indium (In). Binabago ng mga idinagdag na metal ang komposisyon ng plasma at, dahil dito, ang enerhiyang inilalabas kapag ang mga cation ay nakakakuha ng mga electron. Ang mga lampara na may idinagdag na metal ay tinutukoy bilang doped, additive, at metal halide. Karamihan sa mga UV-formulated na tinta, coating, adhesive, at extrusion ay idinisenyo upang tumugma sa output ng alinman sa karaniwang mercury- (Hg) o iron- (Fe) doped lamp. Ang mga iron-doped lamp ay naglilipat ng bahagi ng UV output sa mas mahaba at halos nakikitang mga wavelength, na nagreresulta sa mas mahusay na pagtagos sa pamamagitan ng mas makapal at mabigat na pigmented na mga formulation. Ang mga UV formulation na naglalaman ng titanium dioxide ay may posibilidad na mas mahusay na matuyo gamit ang mga gallium (GA)-doped lamp. Ito ay dahil ang mga gallium lamp ay naglilipat ng isang malaking bahagi ng UV output patungo sa mga wavelength na mas mahaba sa 380 nm. Dahil ang mga titanium dioxide additives sa pangkalahatan ay hindi sumisipsip ng liwanag na higit sa 380 nm, ang paggamit ng mga gallium lamp na may puting pormulasyon ay nagbibigay-daan sa mas maraming enerhiya ng UV na masipsip ng mga photoinitiator kumpara sa mga additives.
Ang mga spectral profile ay nagbibigay sa mga formulator at mga end user ng visual na representasyon kung paano ipinamamahagi ang radiated output para sa isang partikular na disenyo ng lampara sa electromagnetic spectrum. Bagama't may mga tinukoy na katangian ng radiation ang vaporized mercury at mga additive metal, ang tumpak na halo ng mga elemento at inert gas sa loob ng quartz tube kasama ang konstruksyon ng lampara at disenyo ng curing system ay pawang nakakaimpluwensya sa UV output. Ang spectral output ng isang non-integrated lamp na pinapagana at sinusukat ng isang supplier ng lampara sa bukas na hangin ay magkakaroon ng ibang spectral output kaysa sa isang lampara na nakakabit sa loob ng head ng lampara na may maayos na dinisenyong reflector at cooling. Ang mga spectral profile ay madaling makuha mula sa mga supplier ng UV system, at kapaki-pakinabang sa pagbuo ng formulation at pagpili ng lampara.
Ang isang karaniwang spectral profile ay nagpapakita ng spectral irradiance sa y-axis at wavelength sa x-axis. Ang spectral irradiance ay maaaring ipakita sa iba't ibang paraan kabilang ang absolute value (hal. W/cm2/nm) o arbitrary, relative, o normalized (unit-less) na mga sukat. Karaniwang ipinapakita ng mga profile ang impormasyon bilang isang line chart o bilang isang bar chart na nagpapangkat ng output sa 10 nm bands. Ang sumusunod na mercury arc lamp spectral output graph ay nagpapakita ng relative irradiance kaugnay ng wavelength para sa mga sistema ng GEW (Figure 1).
PIGURA 1 »Mga tsart ng spectral output para sa mercury at iron.
Ang lampara ay ang terminong ginagamit upang tumukoy sa tubo ng quartz na naglalabas ng UV sa Europa at Asya, habang ang mga Hilaga at Timog Amerika ay may posibilidad na gumamit ng mapagpapalit na halo ng bumbilya at lampara. Ang lampara at ulo ng lampara ay parehong tumutukoy sa buong assembly na naglalaman ng tubo ng quartz at lahat ng iba pang mekanikal at elektrikal na bahagi.
Mga Lamp na Arc ng Elektroda
Ang mga sistema ng electrode arc lamp ay binubuo ng isang ulo ng lampara, isang cooling fan o chiller, isang power supply, at isang human-machine interface (HMI). Ang ulo ng lampara ay may kasamang lampara (bulbo), 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, reflector, at mga mekanismo ng shutter nito sa loob ng mga cassette assembly na madaling matanggal mula sa panlabas na pambalot o pabahay ng ulo ng lampara. Ang pag-alis ng isang GEW cassette ay karaniwang nagagawa sa loob ng ilang segundo gamit ang isang Allen wrench. Dahil ang UV output, pangkalahatang laki at hugis ng ulo ng lampara, mga tampok ng sistema, at mga pangangailangan sa pantulong na kagamitan ay nag-iiba ayon sa aplikasyon at merkado, ang mga sistema ng electrode arc lamp ay karaniwang idinisenyo para sa isang partikular na kategorya ng mga aplikasyon o mga katulad na uri ng makina.
Ang mga mercury vapor lamp ay naglalabas ng 360° na liwanag mula sa quartz tube. Ang mga arc lamp system ay gumagamit ng mga reflector na matatagpuan sa mga gilid at likod ng lampara upang makuha at maipokus ang higit na liwanag sa isang tinukoy na distansya sa harap ng head ng lampara. Ang distansyang ito ay kilala bilang focus at kung saan pinakamalaki ang irradiance. Ang mga arc lamp ay karaniwang naglalabas ng nasa hanay na 5 hanggang 12 W/cm2 sa focus. Dahil humigit-kumulang 70% ng UV output mula sa head ng lampara ay nagmumula sa reflector, mahalagang panatilihing malinis ang mga reflector at palitan ang mga ito nang pana-panahon. Ang hindi paglilinis o pagpapalit ng mga reflector ay isang karaniwang dahilan ng hindi sapat na pagtigas.
Sa loob ng mahigit 30 taon, pinagbubuti ng GEW ang kahusayan ng mga curing system nito, pinapasadya ang mga tampok at output upang matugunan ang mga pangangailangan ng mga partikular na aplikasyon at merkado, at bumubuo ng isang malaking portfolio ng mga integration accessories. Bilang resulta, ang mga komersyal na alok ngayon mula sa GEW ay nagsasama ng mga compact housing design, mga reflector na na-optimize para sa mas mataas na UV reflectance at reduced infrared, tahimik na integral shutter mechanism, web skirt at slots, clam-shell web feeding, nitrogen inertion, positively pressurized heads, touch-screen operator interface, solid-state power supplies, mas mataas na operational efficiencies, UV output monitoring, at remote system monitoring.
Kapag gumagana ang mga medium-pressure electrode lamp, ang temperatura ng ibabaw ng quartz ay nasa pagitan ng 600 °C at 800 °C, at ang panloob na temperatura ng plasma ay ilang libong digri sentigrado. Ang forced air ang pangunahing paraan ng pagpapanatili ng tamang temperatura ng pagpapatakbo ng lampara at pag-aalis ng ilan sa radiated infrared energy. Negatibo ang suplay ng GEW sa hanging ito; nangangahulugan ito na ang hangin ay hinihila sa casing, sa kahabaan ng reflector at lampara, at inilalabas palabas ng assembly at palayo sa makina o cure surface. Ang ilang GEW system tulad ng E4C ay gumagamit ng liquid cooling, na nagbibigay-daan sa bahagyang mas malaking UV output 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 lampara ay pinapagana nang may kaunting paglamig. Pinapayagan nito ang mercury plasma na tumaas sa nais na temperatura ng pagpapatakbo, makagawa ng mga libreng electron at cation, at paganahin ang daloy ng kuryente. Kapag pinatay ang ulo ng lampara, ang paglamig ay patuloy na tatakbo nang ilang minuto upang pantay na palamigin ang quartz tube. Ang isang lampara na masyadong mainit ay hindi na muling magpapagana at dapat patuloy na lumamig. Ang haba ng start-up at cool-down cycle, pati na rin ang pagkasira ng mga electrode sa bawat voltage strike ang dahilan kung bakit ang mga pneumatic shutter mechanism ay palaging isinama sa mga GEW electrode arc lamp assembly. Ipinapakita ng Figure 2 ang mga air-cooled (E2C) at liquid-cooled (E4C) electrode arc lamp.
PIGURA 2 »Mga lamparang arko ng elektrod na pinalamig ng likido (E4C) at pinalamig ng hangin (E2C).
Mga Lamparang UV LED
Ang mga semi-conductor ay solid, mala-kristal na materyales na medyo konduktibo. Ang kuryente ay mas mahusay na dumadaloy sa isang semi-conductor kaysa sa isang insulator, ngunit hindi kasinghusay ng isang metalikong konduktor. Ang mga natural ngunit medyo hindi episyenteng semi-conductor ay kinabibilangan ng mga elementong silicon, germanium, at selenium. Ang mga sintetikong gawa na semi-conductor na idinisenyo para sa output at kahusayan ay mga compound na materyales na may mga dumi na tiyak na binabad sa loob ng istrukturang kristal. Sa kaso ng mga UV LED, ang aluminum gallium nitride (AlGaN) ay isang karaniwang ginagamit na materyal.
Ang mga semi-conductor ay mahalaga sa mga modernong elektroniko at dinisenyo upang bumuo ng mga transistor, diode, light-emitting diode, at micro-processor. Ang mga semi-conductor device ay isinama sa mga electrical circuit at inilalagay sa loob ng mga produktong tulad ng mga mobile phone, laptop, tablet, appliances, eroplano, kotse, remote controller, at maging mga laruan ng mga bata. Ang maliliit ngunit makapangyarihang mga bahaging ito ay nagpapagana sa mga pang-araw-araw na produkto habang pinapayagan din ang mga bagay na maging siksik, mas manipis, magaan, at mas abot-kaya.
Sa espesyal na kaso ng mga LED, ang mga materyales na semi-conductor na may tiyak na disenyo at pagkakagawa ay naglalabas ng medyo makitid na wavelength band ng liwanag kapag nakakonekta sa isang DC power source. Ang liwanag ay nalilikha lamang kapag ang kuryente ay dumadaloy mula sa positibong anode (+) patungo sa negatibong cathode (-) ng bawat LED. Dahil ang output ng LED ay mabilis at madaling kontrolin at halos monochromatic, ang mga LED ay mainam gamitin bilang: mga indicator light; infrared communication signal; backlighting para sa mga TV, laptop, tablet, at smart phone; mga electronic sign, billboard, at jumbotron; at UV curing.
Ang LED ay isang positive-negative junction (pn junction). Nangangahulugan ito na ang isang bahagi ng LED ay may positibong karga at tinutukoy bilang anode (+), at ang kabilang bahagi ay may negatibong karga at tinutukoy bilang cathode (-). Bagama't ang magkabilang panig ay medyo konduktibo, ang hangganan ng junction kung saan nagtatagpo ang dalawang panig, na kilala bilang depletion zone, ay hindi konduktibo. Kapag ang positive (+) terminal ng isang direct current (DC) power source ay konektado sa anode (+) ng LED, at ang negative (-) terminal ng source ay konektado sa cathode (-), ang mga negatively charged electron sa cathode at ang mga positively charged electron vacancies sa anode ay tinataboy ng power source at itinutulak patungo sa depletion zone. Ito ay isang forward bias, at mayroon itong epekto ng paglampas sa non-conductive boundary. Ang resulta ay ang mga free electron sa n-type region ay tumatawid at pinupunan ang mga bakante sa p-type region. Habang dumadaloy ang mga electron sa hangganan, lumilipat sila sa isang estado ng mas mababang enerhiya. Ang kaukulang pagbaba ng enerhiya ay inilalabas mula sa semi-conductor bilang mga photon ng liwanag.
Ang mga materyales at dopant na bumubuo sa istrukturang crystalline LED ang nagtatakda ng spectral output. Sa kasalukuyan, ang mga komersyal na makukuhang LED curing source ay may mga ultraviolet 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 patuloy ang pagbuo ng UVC sa pagitan ng 275 at 285 nm, ang output, life, reliability, at cost ay hindi pa komersyal na magagamit para sa mga curing system at application.
Dahil ang output ng UV-LED ay kasalukuyang limitado sa mas mahahabang wavelength ng UVA, ang isang UV-LED curing system ay hindi naglalabas ng broadband spectral output na katangian ng mga medium-pressure mercury vapor lamp. Nangangahulugan ito na ang mga UV-LED curing system ay hindi naglalabas ng UVC, UVB, karamihan sa nakikitang liwanag, at mga infrared wavelength na bumubuo ng init. Bagama't nagbibigay-daan ito sa mga UV-LED curing system na magamit sa mas sensitibo sa init na mga aplikasyon, ang mga umiiral na tinta, patong, at adhesive na binuo para sa mga medium-pressure mercury lamp ay dapat na muling i-reformulate para sa mga UV-LED curing system. Sa kabutihang palad, ang mga supplier ng kemistri ay lalong nagdidisenyo ng mga alok bilang dual cure. Nangangahulugan ito na ang isang dual-cure formulation na nilayong i-cure gamit ang isang UV-LED lamp ay i-cure din gamit ang isang mercury vapor lamp (Larawan 3).
PIGURA 3 »Tsart ng output na spectral para sa LED.
Ang mga UV-LED curing system ng GEW ay naglalabas ng hanggang 30 W/cm2 sa emitting window. Hindi tulad ng mga electrode arc lamp, ang mga UV-LED curing system ay walang mga reflector na nagdidirekta ng mga sinag ng liwanag patungo sa isang concentrated focus. Bilang resulta, ang UV-LED peak irradiance ay nangyayari malapit sa emitting window. Ang mga inilalabas na UV-LED ray ay naghihiwalay sa isa't isa habang tumataas ang distansya sa pagitan ng head ng lampara at ng cure surface. Binabawasan nito ang konsentrasyon ng liwanag at magnitude ng irradiance na umaabot sa cure surface. Bagama't mahalaga ang peak irradiance para sa crosslinking, ang patuloy na pagtaas ng irradiance ay hindi laging kapaki-pakinabang at maaari pa ngang pumigil sa mas malaking crosslinking density. Ang wavelength (nm), irradiance (W/cm2) at energy density (J/cm2) ay pawang may mahalagang papel sa curing, at ang kanilang kolektibong epekto sa cure ay dapat na maayos na maunawaan sa pagpili ng pinagmumulan ng UV-LED.
Ang mga LED ay mga Lambertian source. Sa madaling salita, ang bawat UV LED ay naglalabas ng pare-parehong forward output sa isang buong 360° x 180° hemisphere. Maraming UV LED, bawat isa ay nasa order na isang milimetro parisukat, ay nakaayos sa isang hilera, isang matrix ng mga hilera at haligi, o ilang iba pang configuration. Ang mga subassembly na ito, na kilala bilang mga module o array, ay ginawa gamit ang espasyo sa pagitan ng mga LED na nagsisiguro ng paghahalo sa mga puwang at nagpapadali sa paglamig ng diode. Ang maraming module o array ay pagkatapos ay nakaayos sa mas malalaking assembly upang bumuo ng iba't ibang laki ng mga UV curing system (Mga Larawan 4 at 5). Ang mga karagdagang bahagi na kinakailangan upang bumuo ng isang UV-LED curing system ay kinabibilangan ng heat sink, emitting window, electronic driver, DC power supply, isang liquid cooling system o chiller, at isang human machine interface (HMI).
PIGURA 4 »Ang sistemang LeoLED para sa web.
PIGURA 5 »Sistemang LeoLED para sa mga high-speed na instalasyon ng maraming lampara.
Dahil ang mga UV-LED curing system ay hindi naglalabas ng mga infrared wavelength. Likas na mas kaunting thermal energy ang inililipat ng mga ito sa ibabaw ng cure kumpara sa mga mercury vapor lamp, ngunit hindi ito nangangahulugan na ang mga UV LED ay dapat ituring na cold-curing technology. Ang mga UV-LED curing system ay maaaring maglabas ng napakataas na peak irradiance, at ang mga ultraviolet wavelength ay isang uri ng enerhiya. Anumang output na hindi nasisipsip ng kemistri ay magpapainit sa pinagbabatayang bahagi o substrate pati na rin sa mga nakapalibot na bahagi ng makina.
Ang mga UV LED ay mga electrical component din na may mga inefficiency na dulot ng raw semi-conductor design at fabrication pati na rin ang mga paraan ng pagmamanupaktura at mga component na ginagamit upang i-package ang mga LED sa mas malaking curing unit. Bagama't ang temperatura ng isang mercury vapor quartz tube ay dapat panatilihin sa pagitan ng 600 at 800 °C habang ginagamit, ang temperatura ng LED pn junction ay dapat manatili sa ibaba ng 120 °C. 35-50% lamang ng kuryenteng nagpapagana sa isang UV-LED array ang kino-convert sa ultraviolet output (lubos na nakadepende sa wavelength). Ang natitira ay binabago sa thermal heat na dapat alisin upang mapanatili ang nais na temperatura ng junction at matiyak ang tinukoy na irradiance ng system, energy density, at uniformity, pati na rin ang mahabang buhay. Ang mga LED ay likas na pangmatagalang solid-state device, at ang pagsasama ng mga LED sa mas malalaking assembly na may maayos na dinisenyo at pinapanatiling mga cooling system ay mahalaga sa pagkamit ng mga long-life specification. Hindi lahat ng UV-curing system ay pareho, at ang hindi wastong dinisenyo at pinalamig na UV-LED curing system ay may mas malaking posibilidad na mag-overheat at bumagsak nang husto.
Mga Lamp na Arc/LED Hybrid
Sa anumang merkado kung saan ipinakikilala ang bagong-bagong teknolohiya bilang kapalit ng umiiral na teknolohiya, maaaring magkaroon ng pangamba tungkol sa pag-aampon pati na rin ang pag-aalinlangan sa pagganap. Kadalasang ipinagpapaliban ng mga potensyal na gumagamit ang pag-aampon hanggang sa mabuo ang isang mahusay na base ng pag-install, mailathala ang mga case study, magsimulang kumalat ang mga positibong testimonial, at/o makakuha sila ng direktang karanasan o mga sanggunian mula sa mga indibidwal at kumpanyang kilala at pinagkakatiwalaan nila. Kadalasang kinakailangan ang matibay na ebidensya bago tuluyang talikuran ng isang buong merkado ang luma at ganap na lumipat sa bago. Hindi nakakatulong na ang mga kwento ng tagumpay ay may posibilidad na maging mahigpit na itinatagong mga lihim dahil ayaw ng mga unang gumagamit na makamit ng mga kakumpitensya ang mga katulad na benepisyo. Bilang resulta, ang parehong totoo at eksaheradong mga kwento ng pagkabigo ay maaaring umugong sa buong merkado na nagtatakip sa tunay na mga merito ng bagong teknolohiya at lalong nagpapaantala sa pag-aampon.
Sa buong kasaysayan, at bilang kontra sa nag-aatubiling pag-aampon, ang mga hybrid na disenyo ay madalas na tinatanggap bilang isang transisyonal na tulay sa pagitan ng kasalukuyang teknolohiya 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 isinasakripisyo ang mga kasalukuyang kakayahan. Sa kaso ng UV curing, ang isang hybrid system ay nagbibigay-daan sa mga gumagamit na mabilis at madaling magpalitan sa pagitan ng mga mercury vapor lamp at teknolohiyang LED. Para sa mga linya na may maraming curing station, pinapayagan ng mga hybrid ang mga press na magpatakbo ng 100% LED, 100% mercury vapor, o anumang halo ng dalawang teknolohiya na kinakailangan 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 merkado ng GEW, ang narrow-web label, ngunit ang hybrid na disenyo ay magagamit din sa iba pang mga web at non-web application (Figure 6). Ang arc/LED ay may kasamang isang karaniwang lamp head housing na maaaring maglaman ng mercury vapor o LED cassette. Ang parehong cassette ay tumatakbo mula sa isang universal power and controls system. 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 operator interface. Ang pag-alis o pag-install ng alinman sa mercury vapor o LED cassette ng GEW ay karaniwang nagagawa sa loob ng ilang segundo gamit ang isang Allen wrench lamang.
PIGURA 6 »Sistemang Arc/LED para sa web.
Mga Lamp ng Excimer
Ang mga excimer lamp ay isang uri ng gas-discharge lamp na naglalabas ng mala-monochromatic ultraviolet energy. Bagama't ang mga excimer lamp ay makukuha sa iba't ibang 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 mga 172-nm vacuum UV wavelength ay mas maikli at naglalaman ng mas maraming enerhiya kaysa sa UVC; gayunpaman, nahihirapan silang tumagos nang malalim sa mga sangkap. Sa katunayan, ang mga 172-nm wavelength ay ganap na nasisipsip sa loob ng nangungunang 10 hanggang 200 nm ng UV-formulated chemistry. Bilang resulta, ang mga 172-nm excimer lamp ay mag-crosslink lamang sa pinakalabas na ibabaw ng mga UV formulation at dapat na isama kasama ng iba pang mga curing device. Dahil ang mga vacuum UV wavelength ay nasisipsip din ng hangin, ang mga 172-nm excimer lamp ay dapat gamitin sa isang nitrogen-inerted na atmosphere.
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 mga excimer o exciplex molecule (Figure 7). Iba't ibang gas ang gumagawa ng iba't ibang molekula, at ang iba't ibang excited molecule ang tumutukoy kung aling mga wavelength ang inilalabas ng lampara. Ang isang high-voltage electrode ay tumatakbo sa haba ng loob ng quartz tube, at ang mga ground electrode ay tumatakbo sa haba ng labas. Ang mga boltahe ay pinapasok sa lampara sa mataas na frequency. Ito ay nagiging sanhi ng pagdaloy ng mga electron sa loob ng internal electrode at paglabas sa pinaghalong gas patungo sa mga external ground electrode. Ang siyentipikong phenomenon na ito ay kilala bilang dielectric barrier discharge (DBD). Habang ang mga electron ay naglalakbay sa gas, nakikipag-ugnayan sila sa mga atomo at lumilikha ng mga energized o ionized species na gumagawa ng mga excimer o exciplex molecule. Ang mga excimer at exciplex molecule ay may napakaikling buhay, at habang nabubulok sila mula sa isang excited state patungo sa isang ground state, ang mga photon na may quasi-monochromatic distribution ay inilalabas.
PIGURA 7 »Lampara ng Excimer
Hindi tulad ng mga mercury vapor lamp, ang ibabaw ng quartz tube ng isang excimer lamp ay hindi umiinit. Dahil dito, karamihan sa mga excimer lamp ay tumatakbo nang may kaunting o walang paglamig. Sa ibang mga kaso, kinakailangan ang mababang antas ng paglamig na karaniwang ibinibigay ng nitrogen gas. Dahil sa thermal stability ng lampara, ang mga excimer lamp ay agad na 'ON/OFF' at hindi nangangailangan ng mga warm-up o cool-down cycle.
Kapag ang mga excimer lamp na nagra-radiate sa 172 nm ay isinama kasama ng parehong quasi-monochromatic UVA-LED-curing system at broadband mercury vapor lamp, nalilikha ang mga matting surface effect. Ang mga UVA LED lamp ay unang ginagamit upang i-gel ang chemistry. Ang mga quasi-monochromatic excimer lamp ay ginagamit din upang i-polymerize ang surface, at panghuli, ang mga broadband mercury lamp ay nag-i-crosslink sa natitirang chemistry. Ang natatanging spectral output ng tatlong teknolohiyang inilapat sa magkakahiwalay na yugto ay naghahatid ng mga kapaki-pakinabang na optical at functional surface-cure effect na hindi makakamit gamit ang alinman sa mga UV source nang mag-isa.
Ang mga wavelength ng excimer na 172 at 222 nm ay epektibo rin sa pagsira ng mga mapanganib na organikong sangkap at mapaminsalang bakterya, na ginagawang praktikal ang mga excimer lamp para sa paglilinis ng ibabaw, pagdidisimpekta, at mga paggamot gamit ang enerhiya sa ibabaw.
Buhay ng Ilaw
Tungkol sa buhay ng lampara o bumbilya, ang mga arc lamp ng GEW sa pangkalahatan ay umaabot sa 2,000 oras. Ang buhay ng lampara ay hindi absolute, dahil ang UV output ay unti-unting bumababa sa paglipas ng panahon at naaapektuhan ng iba't ibang salik. Mahalaga ang disenyo at kalidad ng lampara, pati na rin ang kondisyon ng pagpapatakbo ng UV system at ang reaktibiti ng pormulasyon. Tinitiyak ng wastong dinisenyong UV system na ang tamang lakas at paglamig na kinakailangan ng partikular na disenyo ng lampara (bumbilya) ay naibibigay.
Ang mga lampara (bulbo) na ibinibigay ng GEW ay palaging nagbibigay ng pinakamahabang buhay kapag ginamit sa mga sistema ng pagpapagaling ng GEW. Ang mga pinagmumulan ng pangalawang suplay ay karaniwang nagre-reverse engineered ng lampara mula sa isang sample, at ang mga kopya ay maaaring walang parehong end fitting, quartz diameter, mercury content, o gas mixture, na maaaring makaapekto sa UV output at heat generation. Kapag ang heat generation ay hindi balanse laban sa paglamig ng sistema, ang lampara ay naapektuhan sa parehong output at buhay. Ang mga lamparang mas malamig ang pagpapatakbo ay naglalabas ng mas kaunting UV. Ang mga lamparang mas mainit ang pagpapatakbo ay hindi nagtatagal at nabababaluktot sa mataas na temperatura ng ibabaw.
Ang buhay ng mga electrode arc lamp ay limitado ng temperatura ng pagpapatakbo ng lampara, bilang ng oras ng pagtakbo, at bilang ng mga pagsisimula o pagtama. Sa bawat oras na ang isang lampara ay tinatamaan ng high-voltage arc habang nagsisimula, ang isang bahagi ng tungsten electrode ay nasisira. Kalaunan, ang lampara ay hindi na muling tatama. Ang mga electrode arc lamp ay may mga mekanismo ng shutter na, kapag pinagana, ay hinaharangan ang UV output bilang alternatibo sa paulit-ulit na pag-ikot ng lakas ng lampara. Ang mas maraming reactive na tinta, patong, at pandikit ay maaaring magresulta sa mas mahabang buhay ng lampara; samantalang, ang mga hindi gaanong reactive na pormulasyon ay maaaring mangailangan ng mas madalas na pagpapalit ng lampara.
Ang mga UV-LED system ay likas na mas matagal kaysa sa mga kumbensyonal na lampara, ngunit ang buhay ng UV-LED ay hindi rin absolute. Tulad ng mga kumbensyonal na lampara, ang mga UV LED ay may mga limitasyon sa kung gaano katibay ang mga ito maaaring paandarin at sa pangkalahatan ay dapat gumana sa mga temperatura ng junction na mas mababa sa 120 °C. Ang mga over-driving LED at under-cooling LED ay makakaapekto sa buhay, na magreresulta sa mas mabilis na pagkasira o kapaha-pahamak na pagkabigo. Hindi lahat ng supplier ng UV-LED system ay kasalukuyang nag-aalok ng mga disenyo na nakakatugon sa pinakamataas na itinatag na lifetime na higit sa 20,000 oras. Ang mga sistemang mas mahusay ang disenyo at pagpapanatili ay tatagal nang higit sa 20,000 oras, at ang mga mas mababang kalidad na sistema ay mabibigo sa loob ng mas maiikling panahon. Ang magandang balita ay ang mga disenyo ng LED system ay patuloy na bumubuti at tumatagal nang mas matagal sa bawat pag-ulit ng disenyo.
Osono
Kapag ang mas maiikling UVC wavelength ay nakakaapekto sa mga molekula ng oxygen (O2), nagiging sanhi ito ng paghahati ng mga molekula ng oxygen (O2) sa dalawang atomo ng oxygen (O). Ang mga libreng atomo ng oxygen (O) ay bumangga sa iba pang mga molekula 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 bumabalik sa isang molekula ng oxygen (O2) at isang atomo ng oxygen (O) habang ito ay umaagos sa hangin sa atmospera. Ang mga libreng atomo ng oxygen (O) ay muling nagsasama-sama sa isa't isa sa loob ng sistema ng tambutso upang makagawa ng mga molekula ng oxygen (O2).
Para sa mga industriyal na aplikasyon ng UV-curing, ang ozone (O3) ay nalilikha kapag ang atmospheric oxygen ay nakikipag-ugnayan sa mga ultraviolet wavelength na mas mababa sa 240 nm. Ang mga broadband mercury vapor-curing source ay naglalabas ng UVC sa pagitan ng 200 at 280 nm, na sumasapaw sa bahagi ng rehiyon na bumubuo ng ozone, at ang mga excimer lamp ay naglalabas ng vacuum UV sa 172 nm o UVC sa 222 nm. Ang ozone na nalilikha ng mercury vapor at excimer curing lamp ay hindi matatag at hindi isang malaking problema sa kapaligiran, ngunit kinakailangang alisin ito sa agarang lugar na nakapalibot sa mga manggagawa dahil ito ay isang irritant sa paghinga at nakakalason sa mataas na antas. Dahil ang mga komersyal na UV-LED curing system ay naglalabas ng UVA output sa pagitan ng 365 at 405 nm, ang ozone ay hindi nalilikha.
Ang ozone ay may amoy na katulad ng amoy ng metal, nasusunog na alambre, chlorine, at kislap ng kuryente. Ang mga pandama sa pang-amoy ng tao ay kayang makatuklas ng ozone sa mababang antas na 0.01 hanggang 0.03 parts per million (ppm). Bagama't nag-iiba ito depende sa tao at antas ng aktibidad, ang mga konsentrasyon na higit sa 0.4 ppm ay maaaring humantong sa masamang epekto sa paghinga at sakit ng ulo. Dapat maglagay ng wastong bentilasyon sa mga linya na panlaban sa UV upang limitahan ang pagkakalantad ng manggagawa sa ozone.
Ang mga UV-curing system ay karaniwang idinisenyo upang pigilin ang hanging maubos habang umaalis ito sa mga ulo ng lampara upang mailabas ito sa mga operator at sa labas ng gusali kung saan natural itong nabubulok sa presensya ng oxygen at sikat ng araw. Bilang kahalili, ang mga ozone-free lamp ay may kasamang quartz additive na humaharang sa mga wavelength na bumubuo ng ozone, at ang mga pasilidad na gustong maiwasan ang paglalagay ng mga duct o pagputol ng mga butas sa bubong ay kadalasang gumagamit ng mga filter sa labasan ng mga exhaust fan.
Oras ng pag-post: Hunyo 19, 2024
