Cıva buharı, ışık yayan diyot (LED) ve excimer, UV kürlemeli lamba teknolojileridir. Her üçü de çeşitli fotopolimerizasyon proseslerinde mürekkepleri, kaplamaları, yapıştırıcıları ve ekstrüzyonları çapraz bağlamak için kullanılırken, yayılan UV enerjisini üreten mekanizmalar ve karşılık gelen spektral çıktının özellikleri tamamen farklıdır. Bu farklılıkları anlamak, uygulama ve formülasyon geliştirmede, UV kürleme kaynağı seçiminde ve entegrasyonda çok önemlidir.
Cıva Buharlı Lambalar
Hem elektrotlu ark lambaları hem de elektrotsuz mikrodalga lambaları cıva buharı kategorisine girer. Cıva buharlı lambalar, az miktarda elementel cıva ve inert gazın kapalı bir kuvars tüp içinde bir plazma halinde buharlaştırıldığı bir tür orta basınçlı, gaz deşarjlı lambadır. Plazma, elektrik iletme yeteneğine sahip, inanılmaz derecede yüksek sıcaklıkta iyonize bir gazdır. Bir ark lambası içindeki iki elektrot arasına bir elektrik voltajı uygulanarak veya konsept olarak ev tipi bir mikrodalga fırına benzer bir mahfaza veya boşluk içinde elektrotsuz bir lambanın mikrodalgada ısıtılmasıyla üretilir. Cıva plazması buharlaştıktan sonra ultraviyole, görünür ve kızılötesi dalga boylarında geniş spektrumlu ışık yayar.
Bir elektrik ark lambası durumunda, uygulanan bir voltaj, kapalı kuvars tüpe enerji verir. Bu enerji civayı buharlaştırarak plazmaya dönüştürür ve buharlaşan atomlardan elektronları serbest bırakır. Elektronların bir kısmı (-) lambanın pozitif tungsten elektroduna veya anotuna (+) doğru ve UV sisteminin elektrik devresine doğru akar. Yeni eksik elektronlara sahip atomlar, lambanın negatif yüklü tungsten elektroduna veya katoduna (-) doğru akan pozitif enerjili katyonlara (+) dönüşür. Katyonlar hareket ettikçe gaz karışımındaki nötr atomlara çarpar. Çarpma, elektronları nötr atomlardan katyonlara aktarır. Katyonlar elektron kazandıkça daha düşük enerjili bir duruma düşerler. Enerji farkı kuvars tüpten dışarı doğru yayılan fotonlar olarak boşaltılır. Lambanın uygun şekilde çalıştırılması, doğru şekilde soğutulması ve kullanım ömrü boyunca çalıştırılması koşuluyla, yeni oluşturulan katyonların (+) sabit bir kaynağı, negatif elektrot veya katoda (-) doğru çekilerek daha fazla atoma çarparak sürekli UV ışığı emisyonu üretir. Mikrodalga lambaları da benzer şekilde çalışır, ancak radyo frekansı (RF) olarak da bilinen mikrodalgalar elektrik devresinin yerini alır. Mikrodalga lambalar tungsten elektrotlara sahip olmadığından ve yalnızca cıva ve inert gaz içeren kapalı bir kuvars tüp olduğundan, genellikle elektrotsuz olarak anılırlar.
Geniş bantlı veya geniş spektrumlu cıva buharlı lambaların UV çıkışı, yaklaşık olarak eşit oranda ultraviyole, görünür ve kızılötesi dalga boylarını kapsar. Ultraviyole kısmı UVC (200 ila 280 nm), UVB (280 ila 315 nm), UVA (315 ila 400 nm) ve UVV (400 ila 450 nm) dalga boylarının bir karışımını içerir. 240 nm'nin altındaki dalga boylarında UVC yayan lambalar ozon üretir ve egzoz veya filtreleme gerektirir.
Cıva buharlı bir lambanın spektral çıkışı, demir (Fe), galyum (Ga), kurşun (Pb), kalay (Sn), bizmut (Bi) veya indiyum (In) gibi küçük miktarlarda katkı maddeleri eklenerek değiştirilebilir. ). Eklenen metaller plazmanın bileşimini ve dolayısıyla katyonlar elektron aldığında açığa çıkan enerjiyi değiştirir. İlave metal içeren lambalara katkılı, katkı maddesi ve metal halojenür adı verilir. UV formüllü mürekkeplerin, kaplamaların, yapıştırıcıların ve ekstrüzyonların çoğu, standart cıva (Hg) veya demir (Fe) katkılı lambaların çıktısına uyacak şekilde tasarlanmıştır. Demir katkılı lambalar, UV çıkışının bir kısmını daha uzun, neredeyse görünür dalga boylarına kaydırır, bu da daha kalın, yoğun pigmentli formülasyonlara daha iyi nüfuz edilmesini sağlar. Titanyum dioksit içeren UV formülasyonları, galyum (GA) katkılı lambalarla daha iyi kürlenme eğilimindedir. Bunun nedeni galyum lambalarının UV çıkışının önemli bir bölümünü 380 nm'den daha uzun dalga boylarına kaydırmasıdır. Titanyum dioksit katkı maddeleri genellikle 380 nm'nin üzerindeki ışığı emmediğinden, beyaz formülasyonlu galyum lambaların kullanılması, katkı maddelerinin aksine fotobaşlatıcılar tarafından daha fazla UV enerjisinin emilmesine olanak tanır.
Spektral profiller, formülatörlere ve son kullanıcılara, belirli bir lamba tasarımı için yayılan çıktının elektromanyetik spektrum boyunca nasıl dağıtıldığının görsel bir temsilini sağlar. Buharlaşmış cıva ve katkı metalleri tanımlanmış radyasyon özelliklerine sahip olsa da, kuvars tüpün içindeki elementlerin ve inert gazların hassas karışımı, lamba yapısı ve kürleme sistemi tasarımının tümü UV çıkışını etkiler. Açık havada bir lamba tedarikçisi tarafından çalıştırılan ve ölçülen entegre olmayan bir lambanın spektral çıkışı, uygun şekilde tasarlanmış reflektör ve soğutmaya sahip bir lamba kafasına monte edilen bir lambadan farklı bir spektral çıkışa sahip olacaktır. Spektral profiller UV sistemi tedarikçilerinden kolaylıkla temin edilebilir ve formülasyon geliştirme ve lamba seçiminde faydalıdır.
Ortak bir spektral profil, y ekseninde spektral ışınımı ve x ekseninde dalga boyunu gösterir. Spektral ışınım, mutlak değer (örn. W/cm2/nm) veya keyfi, göreceli veya normalleştirilmiş (birimsiz) ölçümler dahil olmak üzere çeşitli şekillerde görüntülenebilir. Profiller genellikle bilgileri bir çizgi grafik veya çıktıyı 10 nm bantlar halinde gruplandıran bir çubuk grafik olarak görüntüler. Aşağıdaki cıva ark lambası spektral çıkış grafiği, GEW sistemleri için dalga boyuna göre göreceli ışınımı göstermektedir (Şekil 1).
ŞEKİL 1 »Cıva ve demir için spektral çıktı çizelgeleri.
Lamba, Avrupa ve Asya'da UV yayan kuvars tüpü ifade etmek için kullanılan terimdir; Kuzey ve Güney Amerikalılar ise ampul ve lambanın değiştirilebilir bir karışımını kullanma eğilimindedir. Lamba ve lamba başlığının her ikisi de kuvars tüpü ve diğer tüm mekanik ve elektrikli bileşenleri barındıran tam düzeneği ifade eder.
Elektrot Ark Lambaları
Elektrot ark lambası sistemleri bir lamba kafası, bir soğutma fanı veya soğutucu, bir güç kaynağı ve bir insan-makine arayüzünden (HMI) oluşur. Lamba kafası bir lamba (ampul), bir reflektör, metal bir mahfaza veya mahfaza, bir panjur düzeneği ve bazen de bir kuvars pencere veya tel koruyucu içerir. GEW, kuvars tüplerini, reflektörlerini ve deklanşör mekanizmalarını, dış lamba kafası mahfazasından veya mahfazasından kolayca çıkarılabilen kaset düzeneklerinin içine monte eder. GEW kasetinin çıkarılması genellikle tek bir Allen anahtarı kullanılarak birkaç saniye içinde gerçekleştirilir. UV çıkışı, genel lamba kafası boyutu ve şekli, sistem özellikleri ve yardımcı ekipman ihtiyaçları uygulamaya ve pazara göre değişiklik gösterdiğinden, elektrot ark lambası sistemleri genellikle belirli bir uygulama kategorisi veya benzer makine tipleri için tasarlanmıştır.
Cıva buharlı lambalar kuvars tüpten 360° ışık yayar. Ark lambası sistemleri, ışığın daha fazlasını yakalayıp lamba kafasının önünde belirli bir mesafeye odaklamak için lambanın yanlarında ve arkasında bulunan reflektörleri kullanır. Bu mesafe odak olarak bilinir ve ışınımın en fazla olduğu yerdir. Ark lambaları genellikle odakta 5 ila 12 W/cm2 aralığında ışık yayar. Lamba başlığından gelen UV çıkışının yaklaşık %70'i reflektörden geldiğinden, reflektörlerin temiz tutulması ve periyodik olarak değiştirilmesi önemlidir. Reflektörlerin temizlenmemesi veya değiştirilmemesi, yetersiz kürleşmenin yaygın bir nedenidir.
GEW, 30 yılı aşkın bir süredir kürleme sistemlerinin verimliliğini artırıyor, özellikleri ve çıktıyı belirli uygulamaların ve pazarların ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde özelleştiriyor ve geniş bir entegrasyon aksesuarları portföyü geliştiriyor. Sonuç olarak, GEW'nin günümüzün ticari teklifleri arasında kompakt muhafaza tasarımları, daha fazla UV yansıması ve azaltılmış kızılötesi için optimize edilmiş reflektörler, sessiz entegre deklanşör mekanizmaları, ağ etekleri ve yuvaları, kapaklı ağ beslemesi, nitrojen eylemsizliği, pozitif basınçlı kafalar, dokunmatik ekran yer alıyor. operatör arayüzü, katı hal güç kaynakları, daha yüksek operasyonel verimlilik, UV çıkışı izleme ve uzaktan sistem izleme.
Orta basınçlı elektrot lambaları çalışırken, kuvars yüzey sıcaklığı 600°C ile 800°C arasındadır ve iç plazma sıcaklığı birkaç bin santigrat derecedir. Basınçlı hava, doğru lamba çalışma sıcaklığını korumanın ve yayılan kızılötesi enerjinin bir kısmını gidermenin birincil yoludur. GEW bu havayı olumsuz şekilde besliyor; bu, havanın reflektör ve lamba boyunca mahfazanın içinden çekildiği ve düzeneğin dışına ve makineden veya kür yüzeyinden uzağa doğru dışarı atıldığı anlamına gelir. E4C gibi bazı GEW sistemleri, biraz daha fazla UV çıkışı sağlayan ve genel lamba kafası boyutunu azaltan sıvı soğutmayı kullanır.
Elektrot ark lambalarının ısınma ve soğuma döngüleri vardır. Lambalar minimum soğutmayla vurulur. Bu, cıva plazmasının istenen çalışma sıcaklığına yükselmesine, serbest elektronlar ve katyonlar üretmesine ve akım akışını mümkün kılmasına olanak tanır. Lamba kafası kapatıldığında, kuvars tüpü eşit şekilde soğutmak için soğutma birkaç dakika daha çalışmaya devam eder. Çok sıcak bir lamba tekrar yanmaz ve soğumaya devam etmesi gerekir. Başlatma ve soğuma döngüsünün uzunluğunun yanı sıra her voltaj darbesi sırasında elektrotların bozulması, pnömatik kapatma mekanizmalarının her zaman GEW elektrot ark lambası düzeneklerine entegre edilmesinin nedenidir. Şekil 2'de hava soğutmalı (E2C) ve sıvı soğutmalı (E4C) elektrot ark lambaları gösterilmektedir.
ŞEKİL 2 »Sıvı soğutmalı (E4C) ve hava soğutmalı (E2C) elektrot ark lambaları.
UV LED Lambalar
Yarı iletkenler, bir miktar iletken olan katı, kristal malzemelerdir. Elektrik, bir yarı iletkenden yalıtkandan daha iyi akar, ancak metalik bir iletken kadar iyi akmaz. Doğal olarak oluşan ancak oldukça verimsiz yarı iletkenler arasında silikon, germanyum ve selenyum elementleri bulunur. Çıkış ve verimlilik için tasarlanan sentetik olarak üretilmiş yarı iletkenler, safsızlıkların kristal yapıya tam olarak emdirildiği bileşik malzemelerdir. UV LED'lerde alüminyum galyum nitrür (AlGaN) yaygın olarak kullanılan bir malzemedir.
Yarı iletkenler modern elektroniklerin temelini oluşturur ve transistörler, diyotlar, ışık yayan diyotlar ve mikro işlemciler oluşturmak üzere tasarlanmıştır. Yarı iletken cihazlar elektrik devrelerine entegre edilir ve cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar, tabletler, aletler, uçaklar, arabalar, uzaktan kumandalar ve hatta çocuk oyuncakları gibi ürünlerin içine monte edilir. Bu küçük ama güçlü bileşenler, günlük ürünlerin işlevini yerine getirmesini sağlarken aynı zamanda öğelerin kompakt, daha ince, hafif ve daha uygun fiyatlı olmasına da olanak tanır.
LED'lerin özel durumunda, hassas bir şekilde tasarlanmış ve üretilmiş yarı iletken malzemeler, bir DC güç kaynağına bağlandığında nispeten dar dalga boyu ışık bantları yayar. Işık yalnızca akım her LED'in pozitif anotundan (+) negatif katotuna (-) aktığında üretilir. LED çıkışı hızlı ve kolay bir şekilde kontrol edildiğinden ve yarı monokromatik olduğundan, LED'ler aşağıdaki amaçlarla kullanım için idealdir: gösterge ışıkları; kızılötesi iletişim sinyalleri; TV'ler, dizüstü bilgisayarlar, tabletler ve akıllı telefonlar için arka aydınlatma; elektronik tabelalar, reklam panoları ve jumbotronlar; ve UV kürleme.
Bir LED pozitif-negatif bir bağlantıdır (pn bağlantısı). Bu, LED'in bir kısmının pozitif yüke sahip olduğu ve anot (+) olarak adlandırıldığı, diğer kısmının ise negatif yüke sahip olduğu ve katot (-) olarak adlandırıldığı anlamına gelir. Her iki taraf da nispeten iletken olmasına rağmen, iki tarafın buluştuğu, tükenme bölgesi olarak bilinen bağlantı sınırı iletken değildir. Doğru akım (DC) güç kaynağının pozitif (+) terminali LED'in anotuna (+) ve kaynağın negatif (-) terminali katoda (-) bağlandığında, negatif yüklü elektronlar Katottaki pozitif yüklü elektron boşlukları ve anottaki pozitif yüklü elektron boşlukları güç kaynağı tarafından itilir ve tükenme bölgesine doğru itilir. Bu ileri bir eğilimdir ve iletken olmayan sınırın aşılması etkisine sahiptir. Sonuç, n-tipi bölgedeki serbest elektronların p-tipi bölgedeki boşlukları geçip doldurmasıdır. Elektronlar sınır boyunca akarken daha düşük enerjili bir duruma geçerler. İlgili enerji düşüşü yarı iletkenden ışık fotonları olarak salınır.
Kristal LED yapısını oluşturan malzemeler ve katkı maddeleri spektral çıktıyı belirler. Günümüzde ticari olarak temin edilebilen LED kürleme kaynakları, 365, 385, 395 ve 405 nm'de ortalanmış ultraviyole çıkışlara, ±5 nm'lik tipik bir toleransa ve Gauss spektral dağılımına sahiptir. Tepe spektral ışınımı (W/cm2/nm) ne kadar büyük olursa, çan eğrisinin tepe noktası da o kadar yüksek olur. UVC geliştirmesi 275 ila 285 nm arasında devam ederken, kürleme sistemleri ve uygulamaları için çıktı, ömür, güvenilirlik ve maliyet henüz ticari olarak uygun değildir.
UV-LED çıkışı şu anda daha uzun UVA dalga boylarıyla sınırlı olduğundan, bir UV-LED kürleme sistemi orta basınçlı cıva buharlı lambaların geniş bant spektral çıkış özelliğini yaymaz. Bu, UV-LED kürleme sistemlerinin UVC, UVB, çoğu görünür ışık ve ısı üreten kızılötesi dalga boylarını yaymadığı anlamına gelir. Bu, UV-LED kürleme sistemlerinin ısıya daha duyarlı uygulamalarda kullanılmasına olanak tanırken, orta basınçlı cıva lambaları için formüle edilen mevcut mürekkepler, kaplamalar ve yapıştırıcıların UV-LED kürleme sistemleri için yeniden formüle edilmesi gerekmektedir. Neyse ki kimya tedarikçileri giderek daha fazla teklifleri ikili kür olarak tasarlıyor. Bu, UV-LED lambayla kürlenmesi amaçlanan ikili kürlenmeli bir formülasyonun aynı zamanda cıva buharlı lambayla kürleneceği anlamına gelir (Şekil 3).
ŞEKİL 3 »LED için spektral çıkış tablosu.
GEW'in UV-LED kürleme sistemleri, yayma penceresinde 30 W/cm2'ye kadar ışık yayar. Elektrot ark lambalarından farklı olarak UV-LED kürleme sistemleri, ışık ışınlarını konsantre bir odağa yönlendiren reflektörler içermez. Sonuç olarak, UV-LED tepe ışınımı yayan pencereye yakın bir yerde meydana gelir. Yayılan UV-LED ışınları, lamba başlığı ile kür yüzeyi arasındaki mesafe arttıkça birbirlerinden uzaklaşır. Bu, kür yüzeyine ulaşan ışık konsantrasyonunu ve ışınımın büyüklüğünü azaltır. Zirve ışınımı çapraz bağlanma için önemli olmakla birlikte, giderek daha yüksek bir ışınım her zaman avantajlı değildir ve hatta daha yüksek çapraz bağlanma yoğunluğunu bile engelleyebilir. Dalga boyu (nm), ışınım (W/cm2) ve enerji yoğunluğunun (J/cm2) tümü kürlemede kritik rol oynar ve bunların kürlenme üzerindeki kolektif etkileri UV-LED kaynak seçimi sırasında doğru şekilde anlaşılmalıdır.
LED'ler Lambert kaynaklarıdır. Başka bir deyişle, her bir UV LED, tam 360° x 180° yarım küre boyunca eşit ileri çıktı yayar. Her biri milimetre kare düzeyinde olan çok sayıda UV LED, tek bir sıra halinde, sıra ve sütunlardan oluşan bir matris halinde veya başka bir konfigürasyonda düzenlenir. Modüller veya diziler olarak bilinen bu alt düzenekler, boşluklar arasında harmanlamayı sağlayan ve diyot soğutmayı kolaylaştıran LED'ler arasındaki boşluklarla tasarlanmıştır. Daha sonra birden fazla modül veya dizi, çeşitli boyutlarda UV kürleme sistemleri oluşturmak için daha büyük düzenekler halinde düzenlenir (Şekil 4 ve 5). UV-LED kürleme sistemi oluşturmak için gereken ek bileşenler arasında ısı emici, yayıcı pencere, elektronik sürücüler, DC güç kaynakları, sıvı soğutma sistemi veya soğutucu ve insan makine arayüzü (HMI) yer alır.
ŞEKİL 4 »Web için LeoLED sistemi.
ŞEKİL 5 »Yüksek hızlı çoklu lamba kurulumları için LeoLED sistemi.
UV-LED kürleme sistemleri kızılötesi dalga boylarını yaymadığı için. Doğaları gereği kür yüzeyine cıva buharlı lambalara göre daha az termal enerji aktarırlar, ancak bu UV LED'lerin soğuk kürleme teknolojisi olarak görülmesi gerektiği anlamına gelmez. UV-LED kürleme sistemleri çok yüksek ışınım değerleri yayabilir ve ultraviyole dalga boyları bir enerji biçimidir. Kimya tarafından absorbe edilmeyen çıktı ne olursa olsun, alttaki parçayı veya alt tabakayı ve ayrıca çevredeki makine bileşenlerini ısıtacaktır.
UV LED'ler aynı zamanda ham yarı iletken tasarımı ve imalatının yanı sıra LED'leri daha büyük kürleme ünitesinde paketlemek için kullanılan üretim yöntemleri ve bileşenlerden kaynaklanan verimsizliklere sahip elektrikli bileşenlerdir. Cıva buharlı kuvars tüpün sıcaklığının çalışma sırasında 600 ila 800 °C arasında tutulması gerekirken, LED pn bağlantı sıcaklığının 120 °C'nin altında kalması gerekir. Bir UV-LED dizisine güç sağlayan elektriğin yalnızca %35-50'si ultraviyole çıkışına dönüştürülür (yüksek oranda dalga boyuna bağlıdır). Geri kalanı, istenen bağlantı sıcaklığını korumak ve belirlenen sistem ışınımını, enerji yoğunluğunu ve tekdüzeliğini ve ayrıca uzun bir ömrü sağlamak için çıkarılması gereken termal ısıya dönüştürülür. LED'ler doğası gereği uzun ömürlü katı hal cihazlarıdır ve LED'leri uygun şekilde tasarlanmış ve bakımı yapılan soğutma sistemleriyle daha büyük düzeneklere entegre etmek, uzun ömürlü spesifikasyonlara ulaşmak için kritik öneme sahiptir. Tüm UV kürleme sistemleri aynı değildir ve yanlış tasarlanmış ve soğutulmuş UV-LED kürleme sistemlerinin aşırı ısınma ve felaketle sonuçlanma olasılığı daha yüksektir.
Ark/LED Hibrit Lambalar
Mevcut teknolojinin yerine yepyeni teknolojinin getirildiği herhangi bir pazarda, performansa ilişkin şüphelerin yanı sıra benimseme konusunda da endişeler olabilir. Potansiyel kullanıcılar genellikle köklü bir kurulum tabanı oluşana, vaka çalışmaları yayınlanana, olumlu referanslar toplu olarak dolaşıma girene ve/veya tanıdıkları ve güvendikleri kişi ve şirketlerden ilk elden deneyim veya referanslar elde edene kadar benimsemeyi ertelerler. Bir pazarın tamamının eskisinden tamamen vazgeçmesi ve tamamen yeniye geçmesi için genellikle somut kanıtlara ihtiyaç duyulur. Erken benimseyenlerin rakiplerin benzer faydalar elde etmesini istememeleri nedeniyle, başarı hikayelerinin sıkı bir şekilde sır olarak saklanmasının bir faydası yok. Sonuç olarak, hem gerçek hem de abartılı hayal kırıklığı hikayeleri bazen piyasada yankılanarak yeni teknolojinin gerçek faydalarını gizleyebilir ve benimsenmeyi daha da geciktirebilir.
Tarih boyunca ve isteksizce benimsenmeye karşı olarak, hibrit tasarımlar sıklıkla mevcut teknoloji ile yeni teknoloji arasında bir geçiş köprüsü olarak benimsenmiştir. Hibritler, kullanıcıların güven kazanmalarına ve mevcut yeteneklerden ödün vermeden yeni ürün veya yöntemlerin nasıl ve ne zaman kullanılması gerektiğine kendilerinin karar vermesine olanak tanır. UV kürleme durumunda, hibrit bir sistem kullanıcıların cıva buharlı lambalar ile LED teknolojisi arasında hızlı ve kolay bir şekilde geçiş yapmasına olanak tanır. Çoklu kürleme istasyonlu hatlar için hibritler, baskı makinelerinin %100 LED, %100 cıva buharı veya belirli bir iş için gereken iki teknolojinin herhangi bir karışımını çalıştırmasına olanak tanır.
GEW, web dönüştürücüler için ark/LED hibrit sistemler sunmaktadır. Çözüm, GEW'in en büyük pazarı olan dar web etiketi için geliştirildi, ancak hibrit tasarımın diğer web ve web dışı uygulamalarda da kullanımı var (Şekil 6). Ark/LED, cıva buharı veya LED kasetini barındırabilen ortak bir lamba kafası muhafazasına sahiptir. Her iki kaset de evrensel bir güç ve kontrol sistemiyle çalışır. Sistem içindeki zeka, kaset tipleri arasında ayrım yapılmasını sağlar ve uygun güç, soğutma ve operatör arayüzünü otomatik olarak sağlar. GEW'in cıva buharlı veya LED kasetlerinden herhangi birinin çıkarılması veya takılması genellikle tek bir Allen anahtarı kullanılarak saniyeler içinde gerçekleştirilir.
ŞEKİL 6 »Web için Arc/LED sistemi.
Excimer Lambalar
Excimer lambalar, yarı monokromatik ultraviyole enerji yayan bir tür gaz deşarjlı lambadır. Excimer lambalar çok sayıda dalga boyunda mevcut olsa da, yaygın ultraviyole çıkışları 172, 222, 308 ve 351 nm'de ortalanır. 172 nm eksimer lambalar vakumlu UV bandına (100 ila 200 nm) girerken, 222 nm yalnızca UVC'dir (200 ila 280 nm). 308 nm eksimer lambalar UVB (280 ila 315 nm) yayar ve 351 nm katı UVA'dır (315 ila 400 nm).
172 nm vakumlu UV dalga boyları UVC'den daha kısadır ve daha fazla enerji içerir; ancak maddelerin çok derinlerine nüfuz etmekte zorlanırlar. Aslında, 172 nm dalga boyları, UV formüllü kimyanın üst 10 ila 200 nm'si içinde tamamen emilir. Sonuç olarak, 172 nm excimer lambalar UV formülasyonlarının yalnızca en dış yüzeyini çapraz bağlayacak ve diğer kürleme cihazlarıyla kombinasyon halinde entegre edilmelidir. Vakumlu UV dalga boyları da hava tarafından emildiğinden, 172 nm excimer lambaların nitrojenle inertlenmiş bir atmosferde çalıştırılması gerekir.
Çoğu excimer lamba, dielektrik bariyer görevi gören bir kuvars tüpten oluşur. Tüp, eksimer veya eksiplex molekülleri oluşturabilen nadir gazlarla doludur (Şekil 7). Farklı gazlar farklı moleküller üretir ve farklı uyarılmış moleküller, lambanın hangi dalga boylarını yaydığını belirler. Yüksek voltajlı bir elektrot kuvars tüpün iç uzunluğu boyunca uzanır ve toprak elektrotları dış uzunluk boyunca uzanır. Lambaya yüksek frekanslarda voltaj verilir. Bu, elektronların iç elektrot içinde akmasına ve gaz karışımı üzerinden dış toprak elektrotlarına doğru boşalmasına neden olur. Bu bilimsel olay dielektrik bariyer deşarjı (DBD) olarak bilinir. Elektronlar gaz içinde dolaşırken atomlarla etkileşime girer ve eksimer veya eksiplex molekülleri üreten enerjili veya iyonize türler oluşturur. Eksimer ve eksiplex molekülleri inanılmaz derecede kısa bir ömre sahiptir ve uyarılmış bir durumdan temel duruma ayrıştıklarında, yarı monokromatik dağılıma sahip fotonlar yayılır.
ŞEKİL 7 »Excimer lambası
Cıva buharlı lambaların aksine, excimer lambanın kuvars tüpünün yüzeyi ısınmaz. Sonuç olarak, çoğu excimer lamba çok az veya hiç soğutma olmadan çalışır. Diğer durumlarda, tipik olarak nitrojen gazıyla sağlanan düşük düzeyde bir soğutma gerekir. Lambanın termal kararlılığı nedeniyle, excimer lambalar anında 'AÇIK/KAPALI'dır ve herhangi bir ısınma veya soğuma döngüsü gerektirmez.
172 nm'de yayılan excimer lambalar hem yarı monokromatik UVA-LED kürleme sistemleri hem de geniş bantlı cıva buharlı lambalarla kombinasyon halinde entegre edildiğinde mat yüzey efektleri üretilir. UVA LED lambalar ilk olarak kimyayı jelleştirmek için kullanıldı. Yarı monokromatik excimer lambalar daha sonra yüzeyi polimerize etmek için kullanılır ve son olarak geniş bantlı cıva lambaları kimyanın geri kalanını çapraz bağlar. Ayrı aşamalarda uygulanan üç teknolojinin benzersiz spektral çıktıları, UV kaynaklarından herhangi birinin tek başına elde edemeyeceği faydalı optik ve işlevsel yüzey kürleme efektleri sağlar.
172 ve 222 nm'lik excimer dalga boyları aynı zamanda tehlikeli organik maddeleri ve zararlı bakterileri yok etmede de etkilidir, bu da excimer lambaları yüzey temizliği, dezenfeksiyonu ve yüzey enerjisi tedavileri için pratik hale getirir.
Lamba Ömrü
Lamba veya ampul ömrü açısından GEW'in ark lambaları genellikle 2.000 saate kadardır. UV çıkışı zamanla giderek azaldığından ve çeşitli faktörlerden etkilendiğinden lamba ömrü mutlak değildir. Lambanın tasarımı ve kalitesinin yanı sıra UV sisteminin çalışma koşulu ve formülasyonun reaktivitesi de önemlidir. Düzgün tasarlanmış UV sistemleri, spesifik lamba (ampul) tasarımının gerektirdiği doğru güç ve soğutmanın sağlanmasını sağlar.
GEW tarafından sağlanan lambalar (ampuller), GEW kürleme sistemlerinde kullanıldığında her zaman en uzun ömrü sağlar. İkincil besleme kaynakları genellikle bir numuneden alınan lambaya ters mühendislik uygular ve kopyalar aynı uç bağlantı parçasını, kuvars çapını, cıva içeriğini veya gaz karışımını içermeyebilir; bunların tümü UV çıkışını ve ısı üretimini etkileyebilir. Isı üretimi sistem soğutmasıyla dengelenmediğinde lambanın hem çıkışı hem de ömrü olumsuz etkilenir. Daha soğuk çalışan lambalar daha az UV yayar. Daha sıcak çalışan lambalar daha uzun süre dayanmaz ve yüksek yüzey sıcaklıklarında deforme olur.
Elektrot ark lambalarının ömrü, lambanın çalışma sıcaklığı, çalışma saati sayısı ve başlatma veya çarpma sayısı ile sınırlıdır. Başlatma sırasında bir lambaya yüksek voltajlı ark her çarptığında, tungsten elektrotun bir kısmı aşınır. Sonunda lamba tekrar yanmayacaktır. Elektrot ark lambaları, devreye girdiğinde lamba gücünün sürekli olarak değiştirilmesine alternatif olarak UV çıkışını bloke eden deklanşör mekanizmaları içerir. Daha reaktif mürekkepler, kaplamalar ve yapıştırıcılar lamba ömrünün uzamasına neden olabilir; oysa daha az reaktif formülasyonlar daha sık lamba değişimi gerektirebilir.
UV-LED sistemleri doğası gereği geleneksel lambalara göre daha uzun ömürlüdür ancak UV-LED ömrü de mutlak değildir. Geleneksel lambalarda olduğu gibi, UV LED'lerin de sürülme derecesi sınırlıdır ve genellikle 120 °C'nin altındaki bağlantı sıcaklıklarında çalışmak zorundadırlar. Aşırı çalışan LED'ler ve yetersiz soğuyan LED'ler ömrü tehlikeye atacak, bu da daha hızlı bozulmaya veya ciddi arızalara neden olacaktır. UV-LED sistem tedarikçilerinin tümü şu anda 20.000 saati aşan belirlenmiş en yüksek kullanım ömrünü karşılayan tasarımlar sunmuyor. Daha iyi tasarlanmış ve bakımı yapılan sistemler 20.000 saatten fazla dayanacak ve daha düşük kalitede olan sistemler çok daha kısa sürede arızalanacaktır. İyi haber şu ki, LED sistem tasarımları her tasarım yinelemesinde gelişmeye ve daha uzun süre dayanmaya devam ediyor.
Ozon
Daha kısa UVC dalga boyları oksijen moleküllerini (O2) etkilediğinde, oksijen moleküllerinin (O2) iki oksijen atomuna (O) bölünmesine neden olur. Serbest oksijen atomları (O) daha sonra diğer oksijen molekülleriyle (O2) çarpışır ve ozon (O3) oluşturur. Trioksijen (O3), yer seviyesinde dioksijene (O2) göre daha az kararlı olduğundan, ozon atmosferik havada sürüklenirken kolaylıkla bir oksijen molekülüne (O2) ve bir oksijen atomuna (O) dönüşür. Serbest oksijen atomları (O) daha sonra egzoz sistemi içinde birbirleriyle yeniden birleşerek oksijen molekülleri (O2) üretir.
Endüstriyel UV kürleme uygulamaları için ozon (O3), atmosferik oksijenin 240 nm'nin altındaki ultraviyole dalga boylarıyla etkileşime girmesiyle üretilir. Geniş bantlı cıva buharıyla kürleme kaynakları, ozon üreten bölgenin bir kısmıyla örtüşen 200 ila 280 nm arasında UVC yayar ve excimer lambalar, 172 nm'de vakumlu UV veya 222 nm'de UVC yayar. Cıva buharı ve excimer kürleme lambalarının oluşturduğu ozon kararsızdır ve önemli bir çevresel sorun oluşturmaz, ancak solunumu tahriş edici ve yüksek düzeyde toksik olduğundan çalışanların bulunduğu bölgeden uzaklaştırılması gerekir. Ticari UV-LED kürleme sistemleri 365 ile 405 nm arasında UVA çıkışı yaydığı için ozon oluşmaz.
Ozonun metal kokusuna, yanan tel kokusuna, klor kokusuna ve elektrik kıvılcımına benzer bir kokusu vardır. İnsan koku alma duyuları milyonda 0,01 ila 0,03 parça (ppm) kadar düşük ozonu algılayabilir. Kişiye ve aktivite düzeyine göre değişmekle birlikte, 0,4 ppm'den yüksek konsantrasyonlar olumsuz solunum etkilerine ve baş ağrılarına yol açabilir. İşçilerin ozona maruz kalmasını sınırlamak için UV kürleme hatlarına uygun havalandırma kurulmalıdır.
UV kürleme sistemleri genellikle lamba başlıklarından çıkan egzoz havasını içerecek şekilde tasarlanmıştır, böylece oksijen ve güneş ışığının varlığında doğal olarak çürüyeceği binanın dışına ve operatörlerden uzağa yönlendirilebilir. Alternatif olarak, ozonsuz lambalar, ozon üreten dalga boylarını bloke eden bir kuvars katkı maddesi içerir ve çatıda kanal açmaktan veya delik açmaktan kaçınmak isteyen tesisler genellikle egzoz fanlarının çıkışında filtreler kullanır.
Gönderim zamanı: Haziran-19-2024
