Cıva buharı, ışık yayan diyot (LED) ve eksimer, farklı UV kürleme lambası teknolojileridir. Her üçü de mürekkepleri, kaplamaları, yapıştırıcıları ve ekstrüzyonları çapraz bağlamak için çeşitli fotopolimerizasyon işlemlerinde kullanılsa da, yayılan UV enerjisini üreten mekanizmalar ve buna karşılık gelen spektral çıktının özellikleri tamamen farklıdır. Bu farklılıkları anlamak, uygulama ve formül geliştirme, UV kürleme kaynağı seçimi ve entegrasyonunda önemli rol oynar.
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 plazmaya dönüştürüldüğü orta basınçlı gaz deşarj lambalarıdır. Plazma, elektrik iletebilen inanılmaz derecede yüksek sıcaklıkta iyonize bir gazdır. Bir ark lambası içindeki iki elektrot arasına elektrik voltajı uygulanarak veya elektrotsuz bir lambanın ev tipi mikrodalga fırınına benzer bir muhafaza veya boşluk içinde mikrodalgada ısıtılmasıyla üretilir. Buharlaştıktan sonra cıva plazması, morötesi, görünür ve kızılötesi dalga boylarında geniş spektrumlu ışık yayar.
Elektrik ark lambası durumunda, uygulanan bir voltaj, kapalı kuvars tüpünü enerjilendirir. Bu enerji, cıvayı bir plazmaya buharlaştırır ve buharlaşmış atomlardan elektronları serbest bırakır. Elektronların bir kısmı (-) lambanın pozitif tungsten elektroduna veya anotuna (+) ve UV sisteminin elektrik devresine doğru akar. Yeni elektronları eksik olan atomlar, lambanın negatif yüklü tungsten elektroduna veya katotuna (-) doğru akan pozitif enerjili katyonlara (+) dönüşür. Hareket ettikçe, katyonlar 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 boşalır. Lamba uygun şekilde beslendiği, doğru şekilde soğutulduğu ve kullanım ömrü boyunca çalıştırıldığı takdirde, sürekli olarak yeni oluşan katyonlar (+) negatif elektrot veya katot (-) yönünde hareket ederek daha fazla atoma çarpar ve 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 olmadıkları ve cıva ve inert gaz içeren kapalı bir kuvars tüp oldukları için genellikle elektrotsuz olarak adlandırılırlar.
Geniş bant veya geniş spektrumlu cıva buharlı lambaların UV çıkışı, ultraviyole, görünür ve kızılötesi dalga boylarını yaklaşık olarak eşit oranda 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 filtrasyon gerektirir.
Cıva buharlı bir lambanın spektral çıktısı, demir (Fe), galyum (Ga), kurşun (Pb), kalay (Sn), bizmut (Bi) veya indiyum (In) gibi az miktarda katkı maddesi eklenerek değiştirilebilir. Eklenen metaller, plazmanın bileşimini ve dolayısıyla katyonlar elektron aldığında açığa çıkan enerjiyi değiştirir. Metal eklenmiş lambalar katkılı, katkılı ve metal halojenür olarak adlandırılır. UV formüllü çoğu mürekkep, kaplama, yapıştırıcı ve ekstrüzyon, standart cıva (Hg) veya demir (Fe) katkılı lambaların çıktısına uyacak şekilde tasarlanmıştır. Demir katkılı lambalar, UV çıktısının bir kısmını daha uzun, neredeyse görünür dalga boylarına kaydırır; bu da daha kalın, yoğun pigmentli formülasyonlara daha iyi nüfuz etmesini sağlar. Titanyum dioksit içeren UV formülasyonları, galyum (GA) katkılı lambalarla daha iyi kürlenme eğilimindedir. Bunun nedeni, galyum lambaların UV çıktısının önemli bir kısmını 380 nm'den daha uzun dalga boylarına kaydırmasıdır. Titanyum dioksit katkı maddeleri genellikle 380 nm'nin üzerindeki ışığı absorbe etmediğinden, beyaz formülasyonlu galyum lambalarının kullanılması, katkı maddelerinin aksine fotobaşlatıcılar tarafından daha fazla UV enerjisinin absorbe edilmesine olanak tanır.
Spektral profiller, formülatörlere ve son kullanıcılara, belirli bir lamba tasarımı için yayılan çıktının elektromanyetik spektrum boyunca nasıl dağıldığının görsel bir temsilini sunar. Buharlaştırılmış cıva ve katkı metalleri tanımlanmış radyasyon özelliklerine sahip olsa da, kuvars tüp içindeki elementlerin ve inert gazların hassas karışımı, lamba yapısı ve kürleme sistemi tasarımı UV çıktısını etkiler. Bir lamba tedarikçisi tarafından açık havada çalıştırılan ve ölçülen entegre olmayan bir lambanın spektral çıktısı, uygun şekilde tasarlanmış reflektör ve soğutmaya sahip bir lamba kafasına monte edilmiş bir lambadan farklı bir spektral çıktıya sahip olacaktır. Spektral profiller, UV sistem tedarikçilerinden kolayca temin edilebilir ve formülasyon geliştirme ve lamba seçiminde faydalıdır.
Yaygın bir spektral profil, y ekseninde spektral ışınım şiddetini ve x ekseninde dalga boyunu çizer. Spektral ışınım şiddeti, mutlak değer (örneğin W/cm²/nm) veya keyfi, bağıl ya da normalize edilmiş (birimsiz) ölçüler dahil olmak üzere çeşitli şekillerde görüntülenebilir. Profiller genellikle bilgileri çizgi grafik veya çıktıyı 10 nm'lik bantlara gruplayan bir çubuk grafik olarak görüntüler. Aşağıdaki cıva ark lambası spektral çıktı grafiği, GEW sistemleri için dalga boyuna göre bağıl ışınım şiddetini gösterir (Şekil 1).
ŞEKİL 1 »Civa ve demir için spektral çıktı grafikleri.
Lamba, Avrupa ve Asya'da UV yayan kuvars tüpünü ifade etmek için kullanılan bir terimdir. Kuzey ve Güney Amerikalılar ise ampul ve lambanın değiştirilebilir bir karışımını kullanmayı tercih eder. Lamba ve lamba başlığı, kuvars tüpü ve diğer tüm mekanik ve elektrikli bileşenleri barındıran komple düzeneği ifade eder.
Elektrot Ark Lambaları
Elektrot ark lambası sistemleri bir lamba başlığı, bir soğutma fanı veya soğutucu, bir güç kaynağı ve bir insan-makine arayüzünden (HMI) oluşur. Lamba başlığı bir lamba (ampul), bir reflektör, bir metal kasa veya yuva, bir panjur tertibatı ve bazen bir kuvars pencere veya tel koruyucu içerir. GEW, kuvars tüplerini, reflektörlerini ve panjur mekanizmalarını, dış lamba başlığı kasasından veya yuvasından kolayca çıkarılabilen kaset tertibatlarının içine monte eder. Bir GEW kasetinin çıkarılması genellikle tek bir alyan anahtarı kullanılarak saniyeler içinde gerçekleştirilir. UV çıkışı, genel lamba başlığı boyutu ve şekli, sistem özellikleri ve yardımcı ekipman ihtiyaçları uygulamaya ve pazara göre değiştiğinden, elektrot ark lambası sistemleri genellikle belirli bir uygulama kategorisi veya benzer makine tipleri için tasarlanır.
Civa buharlı lambalar, kuvars tüpten 360° ışık yayar. Ark lamba sistemleri, lambanın yanlarında ve arkasında bulunan reflektörler kullanarak ışığın daha fazlasını yakalar ve lamba kafasının önündeki belirli bir mesafeye odaklar. Bu mesafe odak olarak bilinir ve ışınımın en yüksek olduğu noktadır. Ark lambaları genellikle odak noktasında 5 ila 12 W/cm2 aralığında ışık yayar. Lamba kafasından gelen UV çıkışının yaklaşık %70'i reflektörden geldiğinden, reflektörleri temiz tutmak ve periyodik olarak değiştirmek önemlidir. Reflektörlerin temizlenmemesi veya değiştirilmemesi, yetersiz kürlenmenin yaygın bir nedenidir.
GEW, 30 yılı aşkın süredir kürleme sistemlerinin verimliliğini artırıyor, özellikleri ve çıktıları belirli uygulama ve pazarların ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde özelleştiriyor ve geniş bir entegrasyon aksesuarları portföyü geliştiriyor. Sonuç olarak, GEW'nin günümüz ticari ürünleri arasında kompakt gövde tasarımları, daha yüksek UV yansıması ve azaltılmış kızılötesi için optimize edilmiş reflektörler, sessiz entegre deklanşör mekanizmaları, ağ etekleri ve yuvaları, istiridye kabuğu ağ besleme, azot inerasyonu, pozitif basınçlı kafalar, dokunmatik ekranlı operatör arayüzü, katı hal güç kaynakları, daha yüksek operasyonel verimlilik, UV çıkış izleme ve uzaktan sistem izleme yer alıyor.
Orta basınçlı elektrot lambaları çalışırken, kuvars yüzey sıcaklığı 600 °C ile 800 °C arasında ve iç plazma sıcaklığı birkaç bin santigrat derecedir. Doğru lamba çalışma sıcaklığını korumanın ve yayılan kızılötesi enerjinin bir kısmını gidermenin temel yolu, basınçlı havadır. GEW bu havayı negatif olarak sağlar; bu, havanın gövdeden, reflektör ve lamba boyunca çekilerek düzenekten ve makineden veya kürleme yüzeyinden dışarı atıldığı anlamına gelir. E4C gibi bazı GEW sistemleri, biraz daha yüksek UV çıkışı sağlayan ve genel lamba başlığı boyutunu küçülten sıvı soğutma kullanır.
Elektrot ark lambalarının ısınma ve soğuma döngüleri vardır. Lambalar minimum soğutma ile çalışır. Bu, cıva plazmasının istenen çalışma sıcaklığına yükselmesini, serbest elektronlar ve katyonlar üretmesini ve akım akışını sağlamasını sağlar. Lamba başlığı kapatıldığında, soğutma kuvars tüpün eşit şekilde soğuması için birkaç dakika daha çalışmaya devam eder. Çok sıcak bir lamba tekrar yanmaz ve soğumaya devam etmelidir. Başlangıç ve soğuma döngüsünün uzunluğu ve her voltaj düşüşü sırasında elektrotların bozulması, GEW elektrot ark lambası düzeneklerine her zaman pnömatik deklanşör mekanizmalarının entegre edilmesinin nedenidir. Şekil 2, hava soğutmalı (E2C) ve sıvı soğutmalı (E4C) elektrot ark lambalarını göstermektedir.
ŞEKİL 2 »Sıvı soğutmalı (E4C) ve hava soğutmalı (E2C) elektrot ark lambaları.
UV LED Lambalar
Yarı iletkenler, kısmen iletken olan katı, kristal malzemelerdir. Elektrik, bir yarı iletkenden bir yalıtkandan daha iyi, ancak metalik bir iletken kadar iyi akmaz. Doğal olarak oluşan ancak verimsiz yarı iletkenler arasında silisyum, germanyum ve selenyum elementleri bulunur. Verim ve verimlilik için tasarlanmış sentetik yarı iletkenler, kristal yapılarına hassas bir şekilde emdirilmiş safsızlıklara sahip bileşik malzemelerdir. UV LED'lerde, alüminyum galyum nitrür (AlGaN) yaygın olarak kullanılan bir malzemedir.
Yarı iletkenler, modern elektroniğin temelini oluşturur ve transistör, diyot, ışık yayan diyot ve mikroişlemci oluşturmak üzere tasarlanmıştır. Yarı iletken cihazlar, elektrik devrelerine entegre edilir ve cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar, tabletler, cihazlar, uçaklar, arabalar, uzaktan kumandalar ve hatta çocuk oyuncakları gibi ürünlerin içine monte edilir. Bu küçük ama güçlü bileşenler, günlük ürünlerin işlevselliğini sağlarken aynı zamanda ürünlerin kompakt, daha ince, daha hafif ve daha uygun fiyatlı olmasını sağlar.
LED'ler özelinde, hassas bir şekilde tasarlanıp üretilen yarı iletken malzemeler, bir DC güç kaynağına bağlandığında nispeten dar dalga boyu bantları yayar. Işık, yalnızca akım her bir LED'in pozitif anotundan (+) negatif katotuna (-) aktığında üretilir. LED çıkışı hızlı ve kolay bir şekilde kontrol edilebildiği ve yarı monokromatik olduğu için LED'ler şu amaçlarla kullanım için idealdir: gösterge ışıkları; kızılötesi iletişim sinyalleri; TV, dizüstü bilgisayar, tablet 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 olsa da, iki tarafın birleştiği, tükenme bölgesi olarak bilinen bağlantı sınırı iletken değildir. Doğru akım (DC) güç kaynağının pozitif (+) terminali LED'in anotuna (+) ve kaynağın negatif (-) terminali katoda (-) bağlandığında, katottaki negatif yüklü elektronlar ve anottaki pozitif yüklü elektron boşlukları güç kaynağı tarafından itilir ve tükenme bölgesine doğru itilir. Bu ileri bir öngerilimdir ve iletken olmayan sınırı aşma etkisine sahiptir. Sonuç olarak, n-tipi bölgedeki serbest elektronlar çapraz geçiş yapar ve p-tipi bölgedeki boşlukları doldurur. Elektronlar sınırdan geçerken daha düşük enerjili bir duruma geçerler. Enerjideki bu düşüş, yarı iletkenden ışık fotonları olarak salınır.
Kristalin LED yapısını oluşturan malzemeler ve katkı maddeleri spektral çıktıyı belirler. Günümüzde ticari olarak satılan LED kürleme kaynakları, 365, 385, 395 ve 405 nm'de merkezlenen ultraviyole çıktılarına, tipik ±5 nm toleransa ve Gauss spektral dağılımına sahiptir. Tepe spektral ışınım şiddeti (W/cm2/nm) ne kadar büyükse, çan eğrisinin tepe noktası da o kadar yüksektir. UVC geliştirme çalışmaları 275 ve 285 nm arasında devam etse de, çıktı, ömür, güvenilirlik ve maliyet açısından kürleme sistemleri ve uygulamaları için 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 karakteristik özelliği olan geniş bant spektral çıkışını 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 daha ısıya duyarlı uygulamalarda kullanılmasını sağlarken, orta basınçlı cıva lambaları için formüle edilmiş mevcut mürekkepler, kaplamalar ve yapıştırıcıların UV-LED kürleme sistemleri için yeniden formüle edilmesi gerekir. Neyse ki, kimya tedarikçileri giderek artan bir şekilde çift kürlemeli ürünler tasarlıyor. Bu, UV-LED lamba ile kürlenmesi amaçlanan çift kürlemeli bir formülasyonun cıva buharlı lamba ile de kürleneceği anlamına gelir (Şekil 3).
ŞEKİL 3 »LED için spektral çıkış grafiği.
GEW'nin UV-LED kürleme sistemleri, yayma penceresinde 30 W/cm2'ye kadar ışık yayar. Elektrot ark lambalarının aksine, UV-LED kürleme sistemleri ışık ışınlarını yoğun bir odak noktasına yönlendiren reflektörler içermez. Sonuç olarak, UV-LED tepe ışınımı yayma penceresine yakın bir noktada meydana gelir. Yayılan UV-LED ışınları, lamba başlığı ile kürleme yüzeyi arasındaki mesafe arttıkça birbirinden uzaklaşır. Bu durum, kürleme yüzeyine ulaşan ışık yoğunluğunu ve ışınımın büyüklüğünü azaltır. Tepe ışınımı çapraz bağlama için önemli olsa da, giderek artan bir ışınım her zaman avantajlı değildir ve hatta daha yüksek çapraz bağlama yoğunluğunu engelleyebilir. Dalga boyu (nm), ışınım (W/cm2) ve enerji yoğunluğu (J/cm2), kürlemede kritik roller oynar ve UV-LED kaynak seçimi sırasında kürleme üzerindeki toplu etkileri doğru bir şekilde anlaşılmalıdır.
LED'ler Lambertian kaynaklarıdır. Başka bir deyişle, her UV LED 360° x 180° yarım küre boyunca düzgün bir ileri çıkış yayar. Her biri bir milimetre kare mertebesinde olan çok sayıda UV LED, tek bir sıra, sıra ve sütunlardan oluşan bir matris veya başka bir konfigürasyon halinde düzenlenmiştir. Modül veya dizi olarak bilinen bu alt gruplar, LED'ler arasında boşluklar olacak şekilde tasarlanmıştır; bu boşluklar boyunca harmanlanmayı sağlar ve diyot soğutmasını kolaylaştırır. Daha sonra, çeşitli boyutlarda UV kürleme sistemleri oluşturmak için birden fazla modül veya dizi daha büyük gruplar halinde düzenlenir (Şekil 4 ve 5). Bir 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 bir insan makine arayüzü (HMI) bulunur.
ŞEKİL 4 »Web için LeoLED sistemi.
ŞEKİL 5 »Yüksek hızlı çoklu lamba kurulumları için LeoLED sistemi.
UV-LED kürleme sistemleri kızılötesi dalga boyları yaymadığından, kürleme yüzeyine cıva buharlı lambalara göre daha az termal enerji aktarırlar; ancak bu, UV LED'lerin soğuk kürleme teknolojisi olarak kabul edilmesi gerektiği anlamına gelmez. UV-LED kürleme sistemleri çok yüksek tepe ışınımları yayabilir ve ultraviyole dalga boyları bir enerji türüdür. Kimyasallar tarafından emilmeyen çıktı, alttaki parçayı veya alt tabakayı ve çevredeki makine bileşenlerini ısıtır.
UV LED'ler, ham yarı iletken tasarımı ve üretimi ile LED'leri daha büyük kürleme ünitesine paketlemek için kullanılan üretim yöntemleri ve bileşenlerinden kaynaklanan verimsizliklere sahip elektrikli bileşenlerdir. Cıva buharlı kuvars tüpünün sıcaklığı çalışma sırasında 600 ila 800 °C arasında tutulurken, LED pn bağlantı noktası sıcaklığı 120 °C'nin altında kalmalıdır. Bir UV LED dizisini çalıştıran elektriğin yalnızca %35-50'si ultraviyole çıkışına dönüştürülür (yüksek oranda dalga boyuna bağlıdır). Geri kalanı, istenen bağlantı noktası sıcaklığını korumak ve belirtilen sistem ışınımını, enerji yoğunluğunu ve homojenliğini ve ayrıca uzun bir ömrü sağlamak için uzaklaştırılması gereken termal ısıya dönüştürülür. LED'ler doğası gereği uzun ömürlü katı hal aygıtlarıdır ve LED'leri, uygun şekilde tasarlanmış ve bakımı yapılmış soğutma sistemleriyle daha büyük düzeneklere entegre etmek, uzun ömür özelliklerine ulaşmak için kritik öneme sahiptir. Tüm UV kürleme sistemleri aynı değildir ve uygun şekilde tasarlanmamış ve soğutulmamış UV LED kürleme sistemlerinin aşırı ısınma ve felaketle sonuçlanma olasılığı daha yüksektir.
Ark/LED Hibrit Lambalar
Mevcut teknolojinin yerine yepyeni bir teknolojinin sunulduğu herhangi bir pazarda, benimseme konusunda endişe ve performans şüpheciliği yaşanabilir. Potansiyel kullanıcılar, köklü bir kurulum tabanı oluşana, vaka çalışmaları yayınlanana, olumlu referanslar kitleler halinde dolaşmaya başlayana ve/veya tanıdıkları ve güvendikleri kişilerden ve şirketlerden birinci elden deneyim veya referanslar elde edene kadar benimsemeyi genellikle ertelerler. Tüm bir pazarın eskiyi tamamen bırakıp yeniye tamamen geçiş yapmasından önce genellikle somut kanıtlara ihtiyaç duyulur. Erken benimseyenler, rakiplerinin benzer avantajlar elde etmesini istemediğinden, başarı öykülerinin genellikle sıkı bir şekilde saklanması da durumu daha da kötüleştirir. Sonuç olarak, hem gerçek hem de abartılı hayal kırıklığı öyküleri bazen pazarda yankılanarak yeni teknolojinin gerçek değerlerini gizleyebilir ve benimsenmeyi daha da geciktirebilir.
Tarih boyunca ve isteksiz benimsemeye karşı bir önlem olarak, hibrit tasarımlar, mevcut ve yeni teknolojiler arasında geçiş köprüsü olarak sıklıkla benimsenmiştir. Hibritler, kullanıcıların mevcut yeteneklerden ödün vermeden yeni ürün veya yöntemlerin nasıl ve ne zaman kullanılacağına kendilerinin karar vermesine ve güven kazanmalarına olanak tanır. UV kürlemede, hibrit bir sistem kullanıcıların cıva buharlı lambalar ve LED teknolojisi arasında hızlı ve kolay bir şekilde geçiş yapmalarını sağlar. Birden fazla kürleme istasyonuna sahip hatlarda, hibritler baskı makinelerinin %100 LED, %100 cıva buharlı veya belirli bir iş için gereken her iki teknolojinin karışımını çalıştırmasını sağlar.
GEW, web dönüştürücüler için ark/LED hibrit sistemleri sunmaktadır. Çözüm, GEW'nin en büyük pazarı olan dar web etiket için geliştirilmiştir, ancak hibrit tasarım diğer web ve web dışı uygulamalarda da kullanılmaktadır (Şekil 6). Ark/LED, cıva buharlı veya LED kaseti barındırabilen ortak bir lamba başlığı 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'nin cıva buharlı veya LED kasetlerinin sökülmesi veya takılması genellikle tek bir alyan anahtarı kullanılarak saniyeler içinde gerçekleştirilir.
ŞEKİL 6 »Web için Arc/LED sistemi.
Excimer Lambaları
Eksimer lambalar, yarı-monokromatik ultraviyole enerji yayan bir tür gaz deşarj lambasıdır. Eksimer lambalar çok sayıda dalga boyunda mevcut olsa da, yaygın ultraviyole çıkışları 172, 222, 308 ve 351 nm'de yoğunlaşır. 172 nm'lik eksimer lambalar vakum UV bandında (100 ila 200 nm) yer alırken, 222 nm yalnızca UVC (200 ila 280 nm) dalga boyundadır. 308 nm'lik eksimer lambalar UVB (280 ila 315 nm) ve 351 nm katı UVA (315 ila 400 nm) yayar.
172 nm vakum UV dalga boyları daha kısadır ve UVC'den daha fazla enerji içerir; ancak maddelerin çok derinlerine nüfuz etmekte zorlanırlar. Aslında, 172 nm dalga boyları UV formüllü kimyasalların ilk 10 ila 200 nm'lik kısmında tamamen emilir. Sonuç olarak, 172 nm eksimer lambalar UV formüllerinin yalnızca en dış yüzeyini çapraz bağlar ve diğer kürleme cihazlarıyla birlikte entegre edilmelidir. Vakum UV dalga boyları hava tarafından da emildiğinden, 172 nm eksimer lambalar azot inertli bir atmosferde çalıştırılmalıdır.
Çoğu excimer lamba, dielektrik bariyer görevi gören bir kuvars tüpten oluşur. Tüp, excimer veya excipleks molekülleri oluşturabilen nadir gazlarla doludur (Şekil 7). Farklı gazlar farklı moleküller üretir ve farklı uyarılmış moleküller, lambanın hangi dalga boylarını yayacağını belirler. Kuvars tüpün iç uzunluğu boyunca yüksek voltajlı bir elektrot, dış uzunluğu boyunca ise toprak elektrotları uzanır. Lambaya yüksek frekanslarda voltaj darbeleri verilir. Bu, elektronların iç elektrot içinde akmasına ve gaz karışımı boyunca dış toprak elektrotlarına doğru deşarj olmasına neden olur. Bu bilimsel olguya dielektrik bariyer deşarjı (DBD) denir. Elektronlar gazda hareket ederken atomlarla etkileşime girer ve excimer veya excipleks molekülleri üreten enerjili veya iyonize türler oluştururlar. Excimer ve excipleks moleküllerinin ömrü inanılmaz derecede kısadır ve uyarılmış bir durumdan temel bir duruma ayrışırken, yarı monokromatik dağılımlı fotonlar yayılır.
ŞEKİL 7 »Excimer lambası
Cıva buharlı lambaların aksine, excimer lambanın kuvars tüpünün yüzeyi ısınmaz. Sonuç olarak, çoğu excimer lamba çok az soğutmayla çalışır veya hiç soğutma gerektirmez. Diğer durumlarda, genellikle azot gazıyla sağlanan düşük seviyede bir soğutma gerekir. Lambanın termal kararlılığı sayesinde, excimer lambalar anında "AÇILIR/KAPANIR" ve ısınma veya soğuma döngüsü gerektirmez.
172 nm'de ışın yayan excimer lambalar, yarı monokromatik UVA LED kürleme sistemleri ve geniş bantlı cıva buharlı lambalarla birlikte kullanıldığında, matlaştırıcı yüzey efektleri oluşur. UVA LED lambalar önce kimyasalı jelleştirmek için kullanılır. Yarı monokromatik excimer lambalar daha sonra yüzeyi polimerize etmek için kullanılır ve son olarak geniş bantlı cıva lambaları kimyasalın geri kalanını çapraz bağlar. Ayrı aşamalarda uygulanan üç teknolojinin benzersiz spektral çıktıları, UV kaynaklarından herhangi biriyle tek başına elde edilemeyen faydalı optik ve işlevsel yüzey kürleme efektleri sağlar.
172 ve 222 nm dalga boylarındaki excimer lambaları, tehlikeli organik maddeleri ve zararlı bakterileri yok etmede de etkilidir; bu da excimer lambalarını yüzey temizliği, dezenfeksiyonu ve yüzey enerjisi işlemleri için pratik hale getirir.
Lamba Ömrü
Lamba veya ampul ömrü açısından, GEW ark lambaları genellikle 2.000 saate kadardır. Lamba ömrü mutlak değildir, çünkü UV çıkışı zamanla kademeli olarak azalır ve çeşitli faktörlerden etkilenir. Lambanın tasarımı ve kalitesi, UV sisteminin çalışma koşulları ve formülasyonun reaktifliği önemlidir. Doğru tasarlanmış UV sistemleri, ilgili lamba (ampul) tasarımının gerektirdiği doğru güç ve soğutmanın sağlanmasını garanti eder.
GEW tarafından tedarik edilen lambalar (ampuller), GEW kürleme sistemlerinde kullanıldığında her zaman en uzun ömrü sağlar. İkincil besleme kaynakları genellikle lambayı bir numuneden tersine mühendislikle elde eder ve kopyalar aynı uç bağlantı parçasını, kuvars çapını, cıva içeriğini veya gaz karışımını içermeyebilir; bu da UV çıkışını ve ısı üretimini etkileyebilir. Isı üretimi sistem soğutmasıyla dengelenmediğinde, lamba hem çıkış gücünde hem de ömründe düşüş yaşar. Daha soğuk çalışan lambalar daha az UV yayar. Daha sıcak çalışan lambalar ise daha uzun ömürlü olmaz ve yüksek yüzey sıcaklıklarında eğilir.
Elektrot ark lambalarının ömrü, lambanın çalışma sıcaklığı, çalışma saati sayısı ve ateşleme veya çarpma sayısı ile sınırlıdır. Bir lamba, başlatma sırasında yüksek voltajlı bir arkla her çarptığında, tungsten elektrotun bir kısmı aşınır. Sonunda lamba tekrar ateşleme yapmaz. Elektrot ark lambaları, devreye girdiğinde lamba gücünü tekrar tekrar devreye sokmak yerine UV çıkışını engelleyen deklanşör mekanizmalarına sahiptir. Daha reaktif mürekkepler, kaplamalar ve yapıştırıcılar daha uzun lamba ömrü sağlayabilirken, daha az reaktif formülasyonlar daha sık lamba değişimi gerektirebilir.
UV-LED sistemleri, geleneksel lambalardan doğası gereği daha uzun ömürlüdür, ancak UV-LED ömrü de kesin değildir. Geleneksel lambalarda olduğu gibi, UV LED'lerin de ne kadar sert sürülebileceği konusunda sınırlamalar vardır ve genellikle 120 °C'nin altındaki bağlantı noktası sıcaklıklarında çalışmaları gerekir. LED'leri aşırı sürmek ve yetersiz soğutmak, ömürlerini kısaltarak daha hızlı bozulmaya veya felaketle sonuçlanan arızalara neden olur. Şu anda tüm UV-LED sistem tedarikçileri, 20.000 saati aşan en yüksek belirlenmiş kullanım ömürlerini karşılayan tasarımlar sunmamaktadır. Daha iyi tasarlanmış ve bakımı yapılmış sistemler 20.000 saatten fazla dayanırken, daha düşük kaliteli sistemler çok daha kısa sürelerde arızalanır. İyi haber şu ki, LED sistem tasarımları her tasarım yinelemesiyle gelişmeye ve daha uzun süre dayanmaya devam ediyor.
Ozon
Daha kısa UVC dalga boyları oksijen moleküllerine (O2) çarptığında, oksijen moleküllerinin (O2) iki oksijen atomuna (O2) bölünmesine neden olur. Serbest oksijen atomları (O2) 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 kolayca bir oksijen molekülüne (O2) ve bir oksijen atomuna (O) dönüşür. Serbest oksijen atomları (O2) daha sonra egzoz sisteminde birbirleriyle birleşerek oksijen molekülleri (O2) üretir.
Endüstriyel UV kürleme uygulamalarında, atmosferik oksijenin 240 nm'nin altındaki ultraviyole dalga boylarıyla etkileşime girmesiyle ozon (O3) üretilir. Geniş bantlı cıva buharlı kürleme kaynakları, ozon üreten bölgenin bir kısmıyla örtüşen 200 ila 280 nm arasında UVC yayar ve excimer lambalar 172 nm'de vakum UV veya 222 nm'de UVC yayar. Cıva buharı ve excimer kürleme lambaları tarafından üretilen ozon kararsızdır ve önemli bir çevresel sorun teşkil etmez, ancak yüksek seviyelerde solunum yolu tahriş edici ve toksik olduğundan, çalışanların çevresindeki alandan uzaklaştırılması gerekir. Ticari UV-LED kürleme sistemleri 365 ila 405 nm arasında UVA çıkışı yaydığından ozon oluşmaz.
Ozon, metal, yanan tel, klor ve elektrik kıvılcımı kokusuna benzer bir kokuya sahiptir. İnsan koku alma duyusu, ozonu milyonda 0,01 ila 0,03 parça (ppm) kadar düşük seviyelerde algılayabilir. Kişiye ve aktivite seviyesine göre değişmekle birlikte, 0,4 ppm'den yüksek konsantrasyonlar olumsuz solunum yolu etkilerine ve baş ağrılarına yol açabilir. Çalışanların ozona maruz kalmasını sınırlamak için UV kürleme hatlarına uygun havalandırma sağlanmalıdır.
UV kürleme sistemleri genellikle lamba başlıklarından çıkan egzoz havasını tutmak için tasarlanmıştır, böylece operatörlerden ve oksijen ve güneş ışığının varlığında doğal olarak bozunduğu bina dışına kanalize edilebilir. Alternatif olarak, ozonsuz lambalar, ozon üreten dalga boylarını engelleyen bir kuvars katkı maddesi içerir ve çatıda kanal veya delik açmaktan kaçınmak isteyen tesisler genellikle egzoz fanlarının çıkışında filtreler kullanır.
Gönderi zamanı: 19 Haz 2024
