Quecksëlwerdamp, Liichtemittéierend Diod (LED) an Excimer sinn ënnerschiddlech UV-Härtlampentechnologien. Wärend all dräi a verschiddene Photopolymerisatiounsprozesser benotzt ginn, fir Tënten, Beschichtungen, Klebstoffer an Extrusioune ze vernetzten, sinn d'Mechanismen, déi déi ausgestraalt UV-Energie generéieren, souwéi d'Charakteristike vun der entspriechender spektraler Ausgab, komplett ënnerschiddlech. D'Verständnis vun dësen Ënnerscheeder ass wichteg bei der Entwécklung vun Uwendungen a Formuléierungen, der Auswiel vun UV-Härtungsquellen an der Integratioun.
Quecksëlwerdamplampen
Souwuel Elektroden-Bogenlampen wéi och Elektroden-los Mikrowellenlampen falen an d'Kategorie vum Quecksëlwerdamp. Quecksëlwerdamplampen sinn eng Zort vu mëttleren Drock-Gasentladungslampen, bei deenen eng kleng Quantitéit un elementarem Quecksëlwer an Inertgas zu engem Plasma an engem zouene Quarzröhr verdampft gëtt. Plasma ass en ioniséiert Gas mat onheemlech héijer Temperatur, dat fäeg ass Elektrizitéit ze leeden. Et gëtt produzéiert andeems eng elektresch Spannung tëscht zwou Elektroden an enger Boulamp ugewannt gëtt oder andeems eng elektroden-los Lamp an engem Gehäuse oder enger Kavitéit an der Mikrowell erhëtzt gëtt, dat am Konzept ähnlech wéi e Mikrowellenuewen ass. Nodeems et verdampft ass, emittéiert de Quecksëlwerplasma e Breitspektrumliicht iwwer ultraviolett, siichtbar an infrarout Wellelängten.
Am Fall vun enger elektrescher Boulampe gëtt d'Versiegelung vun der Quarzröhre duerch eng ugewandte Spannung aktivéiert. Dës Energie verdampft de Quecksëlwer zu engem Plasma a léisst Elektronen aus verdampften Atomer fräi. En Deel vun den Elektronen (-) fléisst a Richtung vun der positiver Wolframelektrode oder Anode (+) vun der Lampe an an den elektresche Circuit vum UV-System. D'Atomer mat nei fehlenden Elektronen ginn zu positiv energiegestëtzte Kationen (+), déi a Richtung vun der negativ geluedener Wolframelektrode oder Kathode (-) vun der Lampe fléissen. Wärend se sech beweegen, treffen d'Kationen neutral Atomer am Gasmëschung. Den Impakt transferéiert Elektronen vun neutralen Atomer op Kationen. Wann d'Kationen Elektronen kréien, falen se an en Zoustand mat méi niddereger Energie. Den Energieënnerscheed gëtt als Photonen entlooss, déi vum Quarzröhre no baussen ausstralen. Virausgesat datt d'Lampe entspriechend ugedriwwe gëtt, richteg gekillt a bannent hirer Liewensdauer bedriwwe gëtt, gravitéiert eng konstant Versuergung vun nei geschafe Kationen (+) a Richtung vun der negativer Elektrode oder Kathode (-), wouduerch méi Atomer getraff ginn a kontinuéierlech UV-Liicht ausgestraalt gëtt. Mikrowellelampe funktionéieren op eng ähnlech Manéier, ausser datt Mikrowellen, och bekannt als Radiofrequenz (RF), den elektresche Circuit ersetzen. Well Mikrowellenlampen keng Wolframelektroden hunn a einfach e versiegelt Quarzröhrchen sinn, dat Quecksëlwer an Inertgas enthält, gi se allgemeng als elektrodelos bezeechent.
D'UV-Ausstralung vu Breitband- oder Breitspektrum-Quecksilberdamplampen ëmfaasst ultraviolett, siichtbar an infrarout Wellelängten, ongeféier a gläiche Proportiounen. Den ultraviolett Deel enthält eng Mëschung aus UVC (200 bis 280 nm), UVB (280 bis 315 nm), UVA (315 bis 400 nm) an UVV (400 bis 450 nm) Wellelängten. Lampen, déi UVC a Wellelängten ënner 240 nm ausstrahlen, generéieren Ozon a brauchen Ofzuch oder Filtratioun.
D'Spektralleistung fir eng Quecksëlwerdamplampe kann duerch d'Zousätz vu klenge Quantitéiten un Dotierungsmëttel geännert ginn, wéi zum Beispill: Eisen (Fe), Gallium (Ga), Blei (Pb), Zinn (Sn), Wismut (Bi) oder Indium (In). Déi bäigefüügt Metaller änneren d'Zesummesetzung vum Plasma an domat och d'Energie, déi fräigesat gëtt, wa Kationen Elektronen ophuelen. Lampe mat bäigefüügte Metaller ginn als dotiert, additiv a Metallhalogenid bezeechent. Déi meescht UV-formuléiert Tënten, Beschichtungen, Klebstoffer an Extrusioune sinn entwéckelt fir dem Leistung vun entweder Standard-Quecksëlwer- (Hg) oder Eisen- (Fe) dotierte Lampen unzepassen. Eisen-dotiert Lampe verréckelen en Deel vun der UV-Leistung op méi laang, bal siichtbar Wellelängten, wat zu enger besserer Penetratioun duerch méi déck, staark pigmentéiert Formuléierungen féiert. UV-Formuléierungen, déi Titandioxid enthalen, tendéieren besser mat Gallium- (GA)-dotierte Lampen ze härten. Dëst läit dorun, datt Galliumlampen e wesentlechen Deel vun der UV-Leistung a Richtung Wellelängten, déi méi laang wéi 380 nm sinn, verréckelen. Well Titandioxid-Additive generell kee Liicht iwwer 380 nm absorbéieren, erlaabt d'Benotzung vu Galliumlampen mat wäisse Formuléierungen, datt méi UV-Energie vu Photoinitiatoren absorbéiert gëtt am Géigesaz zu Additiven.
Spektralprofile bidden de Formuléierer an den Endbenotzer eng visuell Duerstellung dovun, wéi d'Ausstralung vun engem spezifeschen Lampendesign iwwer den elektromagnetesche Spektrum verdeelt ass. Wärend verdampft Quecksëlwer an additiv Metaller definéiert Stralungseigenschaften hunn, beaflossen déi präzis Mëschung vun Elementer an Inertgaser am Quarzröhr zesumme mat der Lampenkonstruktioun an dem Design vum Härtungssystem d'UV-Ausstralung. D'Spektralausstralung vun enger net-integréierter Lamp, déi vun engem Lampenliwwerant am Fräien ugedriwwe gëtt a gemooss gëtt, huet eng aner Spektralausstralung wéi eng Lamp, déi an engem Lampenkapp mat engem richteg entworfene Reflektor a Killung montéiert ass. Spektralprofile si bei UV-Systemliwweranten einfach verfügbar a si nëtzlech bei der Formuléierungsentwécklung an der Lampenauswiel.
E gemeinsamt Spektralprofil weist d'spektral Bestrahlung op der y-Achs an d'Wellenlängt op der x-Achs. D'spektral Bestrahlung kann op verschidde Weeër ugewise ginn, dorënner den absolute Wäert (z.B. W/cm2/nm) oder arbiträr, relativ oder normaliséiert (ouni Eenheet) Moossnamen. D'Profiler weisen d'Informatioun normalerweis entweder als Linnendiagramm oder als Balkendiagramm un, dat d'Ausgab a 10 nm Bänner gruppéiert. De folgende Spektraldiagramm vun der Quecksëlwerboulamp weist déi relativ Bestrahlung a Bezuch op d'Wellenlängt fir d'GEW-Systemer (Figur 1).
FIGUR 1 »Spektralausgabdiagrammer fir Quecksëlwer an Eisen.
Lampe ass den Ausdrock, deen an Europa an Asien fir dat UV-emittéierend Quarzröhr benotzt gëtt, während Nord- a Südamerikaner éischter eng austauschbar Mëschung aus Glühbir a Lampe benotzen. Lampe a Lampekapp bezéie sech allebéid op déi komplett Baugrupp, déi d'Quarzröhr an all aner mechanesch an elektresch Komponenten enthält.
Elektrodenbogenlampen
Elektrodenbogenlampesystemer bestinn aus engem Lampekapp, engem Killventilator oder Killgerät, enger Stroumversuergung an enger Mënsch-Maschinn-Interface (HMI). De Lampekapp enthält eng Lampe (Glühbir), e Reflektor, e Metallgehäuse, eng Verschlussabtrennung a heiansdo e Quarzfënster oder e Schutz fir d'Verschluss. GEW montéiert seng Quarzréier, Reflektoren a Verschlussmechanismen a Kassettenabtrennungen, déi einfach aus dem äusseren Lampekappgehäuse oder -gehäuse erausgeholl kënne ginn. D'Entfernung vun enger GEW-Kassett gëtt typescherweis bannent Sekonne mat engem eenzegen Inbusschlüssel gemaach. Well d'UV-Ausgab, d'Gesamtgréisst a Form vum Lampekapp, d'Systemfeatures an d'Bedierfnesser un zousätzlechen Ausrüstung jee no Uwendung a Maart variéieren, sinn Elektrodenbogenlampesystemer allgemeng fir eng bestëmmt Kategorie vun Uwendungen oder ähnlech Maschinnentypen entwéckelt.
Quecksilberdamplampen emittéieren 360° Liicht vum Quarzröhrchen. Boulampesystemer benotzen Reflekteren, déi op de Säiten an um Réck vun der Lampe placéiert sinn, fir méi vum Liicht op eng spezifizéiert Distanz virum Lampekapp ze fänken an ze fokusséieren. Dës Distanz ass bekannt als Fokus an ass wou d'Bestrahlungsstäerkt am gréissten ass. Boulampen emittéieren typescherweis am Beräich vu 5 bis 12 W/cm2 am Fokus. Well ongeféier 70% vun der UV-Ausstralung vum Lampekapp vum Reflekter kënnt, ass et wichteg, d'Reflekteren propper ze halen an se reegelméisseg z'ersetzen. D'Netbotzen oder den Ersatz vun de Reflekteren ass e gemeinsame Grond fir eng onzureichend Härtung.
Zënter iwwer 30 Joer verbessert GEW d'Effizienz vu senge Härtungssystemer, personaliséiert Funktiounen an Output fir d'Bedierfnesser vu spezifeschen Uwendungen a Mäert gerecht ze ginn, an entwéckelt e grousst Portfolio vun Integratiounsaccessoiren. Dofir enthalen déi haiteg kommerziell Offeren vu GEW kompakt Gehäusedesignen, Reflektoren, déi fir eng méi héich UV-Reflexioun an e reduzéierten Infrarout optiméiert sinn, roueg integral Verschlussmechanismen, Netzröcke a Schlitzer, Clam-Shell-Netzufuhr, Stickstoffinertioun, positiv ënner Drock gesate Käpp, Touchscreen-Bedienungsinterface, Solid-State-Stroumversuergungen, méi héich operationell Effizienz, UV-Output-Iwwerwaachung a Fernsystemiwwerwaachung.
Wann Elektrodenlampen mat mëttleren Drock lafen, läit d'Uewerflächentemperatur vum Quarz tëscht 600 °C an 800 °C, an d'Plasmatemperatur am Interieur läit bei e puer dausend Grad Celsius. Zwangsloft ass dat primär Mëttel fir déi richteg Lampenbetriebstemperatur z'erhalen an en Deel vun der ausgestraalter Infraroutenergie ze entfernen. GEW liwwert dës Loft negativ; dat heescht, datt Loft duerch d'Gehäuse, laanscht de Reflektor an d'Lamp gezunn gëtt, an aus der Baugrupp a vun der Maschinn oder der Härtungsoberfläche ewechgelooss gëtt. E puer GEW-Systemer wéi den E4C benotzen Flëssegkeetskühlung, wat eng liicht méi grouss UV-Ausgab erméiglecht an d'Gesamtgréisst vum Lampenkapp reduzéiert.
Elektrodenboulampen hunn Op- a Ofkillzyklen. Lampen ginn mat minimaler Ofkillung ugezündet. Dëst erlaabt dem Quecksëlwerplasma op déi gewënscht Betribstemperatur ze klammen, fräi Elektronen a Kationen ze produzéieren an de Stroumfloss z'erméiglechen. Wann de Lampekapp ausgeschalt gëtt, leeft d'Ofkillung weider fir e puer Minutten, fir d'Quarzröhr gläichméisseg ofzekillen. Eng Lamp, déi ze waarm ass, zündt net méi un a muss weider ofkillen. D'Längt vum Op- a Ofkillzyklus, souwéi den Degradatioun vun den Elektroden bei all Spannungsausschlag, sinn de Grond, firwat pneumatesch Verschlussmechanismen ëmmer an GEW Elektrodenboulampen-Anbaugruppen integréiert sinn. Figur 2 weist loftgekillte (E2C) an flësseggekillte (E4C) Elektrodenboulampen.
FIGUR 2 »Flëssegkeetsgekillte (E4C) an loftgekillte (E2C) Elektrodenbogenlampen.
UV LED Luuchten
Hallefleeder si fest, kristallin Materialien, déi deelweis leetfäeg sinn. Elektrizitéit fléisst besser duerch en Hallefleeder wéi en Isolator, awer net sou gutt wéi e metallesche Leeder. Natierlech virkommende, awer zimlech ineffizient Hallefleeder enthalen d'Elementer Silizium, Germanium a Selen. Synthetesch hiergestallt Hallefleeder, déi fir Leeschtung an Effizienz entwéckelt sinn, si Verbindungsmaterialien mat Ongereinheeten, déi präzis an der Kristallstruktur imprägnéiert sinn. Am Fall vun UV-LEDs ass Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) e wäit verbreet Material.
Hallefleeder si fundamental fir déi modern Elektronik a gi konstruéiert fir Transistoren, Dioden, Liichtdioden a Mikroprozessoren ze bilden. Hallefleederkomponenten ginn an elektresch Schaltkreesser integréiert a ginn a Produkter wéi Handyen, Laptops, Tableten, Haushaltsapparater, Fligeren, Autoen, Fernbedienungen a souguer Kannerspillsaachen montéiert. Dës kleng awer mächteg Komponenten erméiglechen et, alldeeglech Produkter ze funktionéieren, während se gläichzäiteg erlaben, datt Artikelen kompakt, méi dënn, liicht a méi bezuelbar sinn.
Am spezielle Fall vun LEDs emittéieren präzis entworfen a fabrizéiert Hallefleedermaterialien relativ schmuel Wellelängtebänner vu Liicht, wa se un eng Gläichstroumquell ugeschloss sinn. D'Liicht gëtt nëmme generéiert, wann de Stroum vun der positiver Anode (+) op déi negativ Kathode (-) vun all LED fléisst. Well d'LED-Ausgab séier an einfach kontrolléiert a quasi-monochromatesch ass, si LEDs ideal fir d'Benotzung als: Indikatorluuchten; Infraroutkommunikatiounssignaler; Hannergrondbeliichtung fir Fernseher, Laptops, Tablets a Smartphones; elektronesch Schëlter, Reklammtafele a Jumbotronen; an UV-Härtung.
Eng LED ass eng positiv-negativ Iwwergank (pn-Iwwergank). Dëst bedeit, datt een Deel vun der LED eng positiv Ladung huet an als Anod (+) bezeechent gëtt, an den aneren Deel eng negativ Ladung huet an als Kathod (-) bezeechent gëtt. Wärend béid Säiten relativ leetend sinn, ass d'Iwwerganksgrenz, wou déi zwou Säiten sech treffen, bekannt als Verarmungszon, net leetend. Wann de positiven (+) Terminal vun enger Gläichstroum (DC) Stroumquell mat der Anod (+) vun der LED verbonnen ass, an den negativen (-) Terminal vun der Quell mat der Kathod (-) verbonnen ass, ginn negativ gelueden Elektronen an der Kathod an positiv gelueden Elektronenvakanzen an der Anod vun der Stroumquell ofgestoen an an d'Verarmungszon gedréckt. Dëst ass eng Virwärtsvirspannung, an et huet den Effekt, d'net-leetend Grenz ze iwwerwannen. D'Resultat ass, datt fräi Elektronen an der n-Typ Regioun sech kräizen an d'Vakanzen an der p-Typ Regioun ausfëllen. Wann Elektronen iwwer d'Grenz fléissen, ginn se an en Zoustand mat méi niddereger Energie. De jeeweilegen Energieverloscht gëtt vum Hallefleeder als Liichtphotonen fräigesat.
D'Materialien an d'Dotierungsmëttel, déi déi kristallin LED-Struktur bilden, bestëmmen d'Spektralleistung. Hautdesdaags hunn kommerziell verfügbar LED-Härtungsquellen Ultraviolettleistungen, déi op 365, 385, 395 an 405 nm zentréiert sinn, eng typesch Toleranz vun ±5 nm an eng Gaussesch Spektralverdeelung. Wat méi grouss d'Spëtzt vun der spektraler Bestrahlungsintensitéit (W/cm2/nm), wat méi héich de Spëtzt vun der Klackkurve ass. Wärend d'UVC-Entwécklung tëscht 275 an 285 nm weidergeet, sinn d'Leeschtung, d'Liewensdauer, d'Zouverlässegkeet an d'Käschte fir Härtungssystemer an -applikatiounen nach net kommerziell rentabel.
Well d'UV-LED-Ausstralung aktuell op méi laang UVA-Wellelängten limitéiert ass, emittéiert en UV-LED-Härtungssystem net déi Breitband-Spektralausstralung, déi charakteristesch fir Quecksilberdamplampen mat mëttleren Drock ass. Dëst bedeit, datt UV-LED-Härtungssystemer keng UVC-, UVB-, déi meescht siichtbar Liicht- a Hëtztgeneréierend Infraroutwellenlängten emittéieren. Wärend dëst et erméiglecht, UV-LED-Härtungssystemer a méi hëtzeempfindlechen Uwendungen ze benotzen, mussen existent Tënten, Beschichtungen a Klebstoffer, déi fir Quecksilberlampen mat mëttleren Drock formuléiert sinn, fir UV-LED-Härtungssystemer nei formuléiert ginn. Glécklecherweis entwéckelen d'Chemielieferanten ëmmer méi Offeren als Duebelhärtung. Dëst bedeit, datt eng Duebelhärtungsformuléierung, déi mat enger UV-LED-Lampe soll härten, och mat enger Quecksilberdamplampe härt (Figur 3).
FIGUR 3 »Spektralausgabdiagramm fir LED.
D'UV-LED-Härtungssystemer vu GEW emittéieren bis zu 30 W/cm2 an der Emissiounsfenster. Am Géigesaz zu Elektrodenbogenlampen hunn UV-LED-Härtungssystemer keng Reflektoren, déi d'Liichtstralen op e konzentréierte Fokus riichten. Dofir trëtt d'Peak-Bestrahlungsintensitéit vun der UV-LED no bei der Emissiounsfenster op. Déi emittéiert UV-LED-Strahlen divergéieren vuneneen, wa méi wäit d'Distanz tëscht dem Lampekapp an der Härtungsfläch zouhëlt. Dëst reduzéiert d'Liichtkonzentratioun an d'Magnitude vun der Bestrahlungsintensitéit, déi d'Härtungsfläch erreecht. Wärend d'Peak-Bestrahlungsintensitéit fir d'Vernetzung wichteg ass, ass eng ëmmer méi héich Bestrahlungsintensitéit net ëmmer virdeelhaft a kann souguer eng méi grouss Vernetzungsdicht hemmen. Wellelängt (nm), Bestrahlungsintensitéit (W/cm2) an Energiedicht (J/cm2) spillen all eng entscheedend Roll bei der Härtung, an hiren kollektiven Impakt op d'Härtung sollt bei der Auswiel vun der UV-LED-Quell richteg verstanen ginn.
LEDs si Lambertianesch Quellen. An anere Wierder, all UV-LED emittéiert eng gläichméisseg Nowuesstralung iwwer eng voll 360° x 180° Hemisphär. Vill UV-LEDs, all an der Gréisstenuerdnung vun engem Millimeterquadrat, sinn an enger eenzeger Rei, enger Matrix vu Reien a Kolonnen oder enger anerer Konfiguratioun arrangéiert. Dës Ënnerbaugruppen, bekannt als Moduler oder Arrays, sinn mat engem Ofstand tëscht den LEDs konstruéiert, deen d'Vermëschung iwwer Lücken garantéiert an d'Ofkillung vun den Dioden erliichtert. Verschidde Moduler oder Arrays ginn dann a gréissere Baugruppen arrangéiert, fir UV-Härtungssystemer vu verschiddene Gréissten ze bilden (Figuren 4 an 5). Zousätzlech Komponenten, déi fir de Bau vun engem UV-LED-Härtungssystem erfuerderlech sinn, sinn de Kühlkierper, d'Emissiounsfënster, elektronesch Treiber, Gläichstroumversuergungen, e Flëssegkeetskiller oder e Killgerät, an eng Mënsch-Maschinn-Interface (HMI).
FIGUR 4 »De LeoLED System fir de Web.
FIGUR 5 »LeoLED System fir Héichgeschwindegkeetsinstallatioune vu verschiddene Luuchten.
Well UV-LED-Härtungssystemer keng Infraroutwellenlängten ausstralen, iwwerdroe si inherent manner thermesch Energie op d'Härtuewerfläch wéi Quecksëlwerdamplampen, awer dat heescht net, datt UV-LEDs als Kalthärtungstechnologie ugesi solle ginn. UV-LED-Härtungssystemer kënnen ganz héich Peakstrahlungen ausstrahlen, an ultraviolett Wellenlängten sinn eng Form vun Energie. All Output, deen net vun der Chimie absorbéiert gëtt, wäert den ënnerläitenden Deel oder Substrat souwéi déi ëmleiend Maschinnkomponenten erhëtzen.
UV-LEDs sinn och elektresch Komponenten mat Ineffizienzen, déi duerch den Design an d'Fabrikatioun vum rauen Hallefleeder, souwéi d'Fabrikatiounsmethoden a Komponenten, déi benotzt gi fir d'LEDs an déi méi grouss Härtungseenheet ze verpacken, verursaacht ginn. Wärend d'Temperatur vun engem Quecksëlwerdamp-Quarzröhr während dem Betrib tëscht 600 an 800 °C gehale muss ginn, muss d'PN-Verbindungstemperatur vun der LED ënner 120 °C bleiwen. Nëmmen 35-50% vun der Elektrizitéit, déi en UV-LED-Array bedreift, gëtt an ultraviolett Ausgang ëmgewandelt (héich Wellelängtenofhängeg). De Rescht gëtt an thermesch Hëtzt ëmgewandelt, déi ewechgeholl muss ginn, fir déi gewënscht Verbindungstemperatur z'erhalen an eng spezifizéiert Systembestrahlung, Energiedicht an Uniformitéit, souwéi eng laang Liewensdauer ze garantéieren. LEDs sinn inherent laang haltbar Festkierpergeräter, an d'Integratioun vun LEDs a méi grouss Baugruppen mat richteg entworfenen a gepfleegten Ofkillungssystemer ass entscheedend fir d'Spezifikatioune mat laanger Liewensdauer z'erreechen. Net all UV-Härtungssystemer sinn d'selwecht, a falsch entworfen a gekillte UV-LED-Härtungssystemer hunn eng méi grouss Wahrscheinlechkeet fir ze iwwerhëtzen a katastrophal ze versagen.
Bogen-/LED-Hybridlampen
Op all Maart, wou ganz nei Technologie als Ersatz fir existent Technologie agefouert gëtt, kann et Zweiwel wat d'Adoptioun ugeet, souwéi Skepsis wat d'Performance ugeet, ginn. Potenziell Benotzer verzögeren d'Adoptioun dacks, bis eng gutt etabléiert Installatiounsbasis sech entsteet, Fallstudien publizéiert ginn, positiv Empfehlungen a Masse zirkuléieren, an/oder si éischthand Erfahrung oder Referenzen vun Eenzelpersounen a Firmen kréien, déi se kennen a vertrauen. Et sinn dacks haart Beweiser néideg, ier e ganze Maart dat Al komplett opgëtt an vollstänneg op dat Neit wiesselt. Et hëlleft net, datt Erfollegsgeschichten dacks geheim gehale ginn, well fréi Benotzer net wëllen, datt Konkurrenten vergläichbar Virdeeler kréien. Dofir kënnen souwuel richteg wéi och iwwerdriwwe Geschichten iwwer Enttäuschung heiansdo um Maart widderhallen, déi richteg Virdeeler vun der neier Technologie tarnen an d'Adoptioun weider verzögeren.
Am Laf vun der Geschicht, an als Géigemoossnam zu enger zéckter Adoptioun, goufen Hybriddesignen dacks als Iwwergangsbréck tëscht etabléierter an neier Technologie ugeholl. Hybriden erlaben de Benotzer Vertrauen ze kréien a selwer ze bestëmmen, wéi a wéini nei Produkter oder Methoden agesat solle ginn, ouni op aktuell Fäegkeeten opzeginn. Am Fall vun der UV-Härtung erlaabt en Hybridsystem de Benotzer séier an einfach tëscht Quecksëlwerdamplampen an LED-Technologie ze wiesselen. Fir Linnen mat verschiddene Härtungsstatiounen erlaben Hybriden d'Pressen, 100% LED, 100% Quecksëlwerdamp oder eng aner Mëschung vun den zwou Technologien ze bedreiwen, déi fir eng bestëmmt Aarbecht erfuerderlech ass.
GEW bitt Bogen/LED-Hybridsystemer fir Netzwandler un. D'Léisung gouf fir de gréisste Maart vu GEW, d'Schmalnetz-Etikett, entwéckelt, awer den Hybriddesign kann och an anere Netz- an Net-Web-Applikatiounen agesat ginn (Figur 6). De Bogen/LED enthält e gemeinsamt Lampenkappgehäuse, dat entweder eng Quecksëlwerdamp- oder LED-Kassett ophuele kann. Béid Kassetten lafen iwwer en universellt Stroum- a Kontrollsystem. Intelligenz am System erméiglecht d'Differenzéierung tëscht Kassettentypen an suergt automatesch fir déi entspriechend Stroumversuergung, Killung an Benotzerinterface. D'Entfernung oder d'Installatioun vun enger vun de GEW Quecksëlwerdamp- oder LED-Kassetten gëtt typescherweis bannent Sekonne mat engem eenzegen Inbusschlüssel gemaach.
FIGUR 6 »Arc/LED-System fir de Web.
Excimerlampen
Excimerlampen sinn eng Zort Gasentladungslampe, déi quasi-monochromatesch ultraviolett Energie ausstraalt. Wärend Excimerlampen a ville Wellelängten verfügbar sinn, sinn déi üblech Ultraviolett-Ausgäng op 172, 222, 308 an 351 nm zentréiert. 172-nm Excimerlampen falen an de Vakuum-UV-Band (100 bis 200 nm), während 222 nm exklusiv UVC (200 bis 280 nm) ass. 308-nm Excimerlampen emittéieren UVB (280 bis 315 nm), an 351 nm ass fest UVA (315 bis 400 nm).
172-nm Vakuum-UV-Wellenlängte si méi kuerz a enthalen méi Energie wéi UVC; si hunn awer Schwieregkeeten, ganz déif an d'Substanzen anzedringen. Tatsächlech ginn 172-nm-Wellenlängte komplett an den ieweschten 10 bis 200 nm vun der UV-formuléierter Chimie absorbéiert. Dofir vernetzten 172-nm-Excimerlampen nëmmen déi baussenzeg Uewerfläch vun UV-Formuléierungen a mussen a Kombinatioun mat aneren Härtungsapparater integréiert ginn. Well Vakuum-UV-Wellenlängte och vun der Loft absorbéiert ginn, mussen 172-nm-Excimerlampen an enger mat Stéckstoff inertiéierter Atmosphär bedriwwe ginn.
Déi meescht Excimerlampen bestinn aus engem Quarzröhrchen, dat als dielektresch Barrière déngt. D'Röhrchen ass mat Edelgaser gefëllt, déi fäeg sinn, Excimer- oder Exciplex-Moleküle ze bilden (Figur 7). Verschidde Gaser produzéieren ënnerschiddlech Molekülen, an déi ënnerschiddlech ugereegt Moleküle bestëmmen, wéi eng Wellelängte vun der Lampe ausgestraalt ginn. Eng Héichspannungselektrode leeft laanscht déi bannenzeg Längt vum Quarzröhrchen, an Äerdelektroden lafen laanscht déi baussenzeg Längt. Spannungen ginn mat héije Frequenzen an d'Lampe gepulst. Dëst bewierkt, datt Elektronen an der bannenzeger Elektrode fléissen an iwwer d'Gasmëschung a Richtung vun den externen Äerdelektroden entlueden. Dëst wëssenschaftlecht Phänomen ass bekannt als dielektresch Barrièreentladung (DBD). Wann d'Elektronen duerch de Gas reesen, interagéiere si mat Atomer a kreéieren energiegelueden oder ioniséiert Spezies, déi Excimer- oder Exciplex-Moleküle produzéieren. Excimer- an Exciplex-Moleküle hunn eng onheemlech kuerz Liewensdauer, a wann se vun engem ugereegten Zoustand an e Grondzoustand zersetzen, ginn Photonen mat enger quasi-monochromatescher Verdeelung ausgestraalt.
FIGUR 7 »Excimerlampe
Am Géigesaz zu Quecksëlwerdamplampen gëtt d'Uewerfläch vum Quarzröhrchen vun enger Excimerlampe net waarm. Dofir funktionéieren déi meescht Excimerlampen mat wéineg bis guer kenger Ofkillung. An anere Fäll ass e klenge Grad u Killung erfuerderlech, deen typescherweis duerch Stéckstoffgas geliwwert gëtt. Wéinst der thermescher Stabilitéit vun der Lampe sinn Excimerlampen direkt 'ON/OFF' a brauchen keng Opwierm- oder Ofkillzyklen.
Wann Excimerlampen, déi mat enger Wellelängt vun 172 nm stralen, a Kombinatioun mat quasi-monochromateschen UVA-LED-Härtungssystemer a Breitband-Quecksilberdamplampen integréiert ginn, entstinn Mattéierungseffekter vun der Uewerfläch. UVA-LED-Lampen ginn als éischt benotzt fir d'Chemie ze geléieren. Quasi-monochromatesch Excimerlampen ginn dann benotzt fir d'Uewerfläch ze polymeriséieren, an zum Schluss vernetzten Breitband-Quecksilberlampen de Rescht vun der Chimie. Déi eenzegaarteg spektral Ausgäng vun den dräi Technologien, déi a separaten Etappen ugewannt ginn, liwweren nëtzlech optesch an funktionell Uewerflächenhärtungseffekter, déi mat kenger vun den UV-Quellen eleng erreecht kënne ginn.
Excimer-Wellenlängte vun 172 an 222 nm si effektiv fir geféierlech organesch Substanzen a schiedlech Bakterien ze zerstéieren, wat Excimer-Lampen praktesch fir d'Uewerflächenreinigung, d'Desinfektioun an d'Uewerflächenenergiebehandlung mécht.
Lampenliewensdauer
Wat d'Liewensdauer vun der Lampe oder der Glühbir ugeet, da leien d'Bouglampe vu GEW am Allgemengen bis zu 2.000 Stonnen. D'Liewensdauer vun der Lampe ass net absolut, well d'UV-Leeschtung mat der Zäit graduell ofhëlt a vun verschiddene Faktoren beaflosst gëtt. Den Design an d'Qualitéit vun der Lampe, souwéi den Operatiounsbedingung vum UV-System an d'Reaktivitéit vun der Formuléierungsmaterialie. Richteg entworf UV-Systemer garantéieren, datt déi richteg Leeschtung a Killung geliwwert gëtt, déi vum spezifeschen Lampen- (Glühbir-) Design erfuerderlech sinn.
Vum GEW geliwwerte Lampen (Glühbirnen) hunn ëmmer déi längsten Liewensdauer, wa se a GEW-Härtungssystemer benotzt ginn. Sekundärversuergungsquellen hunn d'Lampe meeschtens aus enger Prouf réckgängeg konstruéiert, an d'Kopien enthalen eventuell net déiselwecht Endfitting, Quarzduerchmiesser, Quecksëlwergehalt oder Gasmëschung, wat all d'UV-Leeschtung an d'Hëtztgeneratioun beaflosse kann. Wann d'Hëtztgeneratioun net mat der Systemkillung ausgeglach ass, leid d'Lamp souwuel wat d'Leeschtung wéi och d'Liewensdauer ugeet. Lampen, déi méi kill lafen, emittéieren manner UV. Lampen, déi méi waarm lafen, halen net sou laang a verformen sech bei héijen Uewerflächentemperaturen.
D'Liewensdauer vun Elektroden-Bogenlampen ass limitéiert duerch d'Betribstemperatur vun der Lamp, d'Zuel vun de Lafstonnen an d'Zuel vun den Ufanks- oder Zündzäiten. All Kéier wann eng Lamp beim Start mat engem Héichspannungsbogen ugeschloen gëtt, verschleeft sech e Stéck vun der Wolframelektrode. Schlussendlech wäert d'Lamp net méi unzünden. Elektroden-Bogenlampen hunn Abschlussmechanismen, déi, wann se ageschalt sinn, d'UV-Ausstralung blockéieren, als Alternativ zum widderhuelende Wiesselen vun der Lampenleistung. Méi reaktiv Tënten, Beschichtungen a Klebstoffer kënnen zu enger méi laanger Lampenliewensdauer féieren; während manner reaktiv Formuléierungen e méi heefege Lampenwiessel erfuerderen.
UV-LED-Systemer si vun Natur aus méi laang haltbar wéi konventionell Luuchten, awer d'Liewensdauer vun UV-LEDen ass och net absolut. Wéi bei konventionelle Luuchten hunn UV-LEDen Limitte wat d'Haltbarkeet ugeet, déi se bedriwwe kënne ginn, a mussen am Allgemengen bei Verbindungstemperaturen ënner 120 °C funktionéieren. Iwwerdriwwe LEDen an Ënnerkillung vun LEDen beeinträchtigen d'Liewensdauer, wat zu enger méi schneller Degradatioun oder engem katastrophalen Ausfall féiert. Net all UV-LED-Systemliwweranten bidden de Moment Designen un, déi déi héchst etabléiert Liewensdauer vu méi wéi 20.000 Stonnen erfëllen. Déi besser entworf a gepflegt Systemer halen iwwer 20.000 Stonnen, an déi mannerwäerteg Systemer wäerten a vill méi kuerze Fënsteren ausfalen. Déi gutt Noriicht ass, datt d'LED-Systemdesignen sech weider verbesseren a mat all Designiteratioun méi laang halen.
Ozon
Wann méi kuerz UVC-Wellenlängten op Sauerstoffmoleküle (O2) treffen, splécken sech Sauerstoffmoleküle (O2) an zwee Sauerstoffatome (O). Déi fräi Sauerstoffatome (O) kollidéieren dann mat anere Sauerstoffmoleküle (O2) a bilden Ozon (O3). Well Trisauerstoff (O3) um Buedemniveau manner stabil ass wéi Disauerstoff (O2), gëtt Ozon liicht an e Sauerstoffmolekül (O2) an e Sauerstoffatom (O) ëmgewandelt, wann et duerch d'Atmosphär beweegt. Fräi Sauerstoffatome (O) verbannen sech dann am Auspuffsystem mateneen, fir Sauerstoffmoleküle (O2) ze produzéieren.
Fir industriell UV-Härtungsapplikatioune gëtt Ozon (O3) produzéiert, wann atmosphäresche Sauerstoff mat ultraviolette Wellelängten ënner 240 nm interagéiert. Breitband-Quecksëlwerdamphärtungsquellen emittéieren UVC tëscht 200 an 280 nm, wat en Deel vum Ozongeneréierungsberäich iwwerlappt, an Excimerlampen emittéieren Vakuum-UV bei 172 nm oder UVC bei 222 nm. Ozon, deen duerch Quecksëlwerdamp an Excimer-Härtungslampen entsteet, ass onstabil a kee bedeitende Ëmweltrisiko, awer et ass néideg, datt en aus der direkter Ëmgéigend vun den Aarbechter ewechgeholl gëtt, well et e Reizmëttel fir d'Atmung ass a bei héijen Konzentratioune gëfteg ass. Well kommerziell UV-LED-Härtungssystemer eng UVA-Ausstrahlung tëscht 365 an 405 nm emittéieren, gëtt keen Ozon generéiert.
Ozon huet e Geroch ähnlech wéi de Geroch vu Metall, engem brennende Drot, Chlor an engem elektresche Funken. De mënschleche Gerochssënn kann Ozon vun nëmmen 0,01 bis 0,03 Deeler pro Millioun (ppm) feststellen. Obwuel et jee no Persoun an Aktivitéitsniveau variéiert, kënne Konzentratioune méi wéi 0,4 ppm zu negativen Atmungsproblemer a Kappwéi féieren. Eng adäquat Belëftung sollt op UV-Härtungslinne installéiert ginn, fir d'Beliichtung vun den Aarbechter mat Ozon ze limitéieren.
UV-Härtungssystemer sinn am Allgemengen entwéckelt fir d'Ofluft ze enthalen, sou wéi se d'Lampenkäpp verléisst, sou datt se vun de Benotzer ewech a baussent dem Gebai geleet ka ginn, wou se natierlech a Präsenz vu Sauerstoff a Sonneliicht zerfällt. Alternativ enthalen ozonfräi Lampen en Quarzadditiv, deen ozongeneréierend Wellelängten blockéiert, an Ariichtungen, déi Kanäl oder Lächer am Daach wëllen vermeiden, benotzen dacks Filter um Ausgang vun Ofzuchsventilatoren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 19. Juni 2024
