Ртутныя лямпы, святлодыёды (LED) і эксімерныя лямпы — гэта розныя тэхналогіі УФ-зацвярдзення. Хоць усе тры выкарыстоўваюцца ў розных працэсах фотапалімерызацыі для зшывання чарнілаў, пакрыццяў, клеяў і экструзійных вырабаў, механізмы генерацыі выпраменьванай УФ-энергіі, а таксама характарыстыкі адпаведнага спектральнага выхаду цалкам адрозніваюцца. Разуменне гэтых адрозненняў мае вырашальнае значэнне для распрацоўкі прымянення і рэцэптур, выбару крыніцы УФ-зацвярдзення і інтэграцыі.
Ртутныя лямпы
Як дугавыя лямпы з электродамі, так і мікрахвалевыя лямпы без электродаў адносяцца да катэгорыі ртутных лямпаў. Ртутныя лямпы — гэта тып газаразрадных лямпаў сярэдняга ціску, у якіх невялікая колькасць элементарнай ртуці і інэртнага газу выпараецца ў плазму ўнутры герметычнай кварцавай трубкі. Плазма — гэта іянізаваны газ неверагодна высокай тэмпературы, здольны праводзіць электрычнасць. Яна атрымліваецца шляхам падачы электрычнага напружання паміж двума электродамі ўнутры дугавой лямпы або шляхам награвання безэлектроднай лямпы ў мікрахвалевай печы ўнутры корпуса або поласці, падобнай па канцэпцыі да бытавой мікрахвалевай печы. Пасля выпарэння ртутная плазма выпраменьвае шырокаспектральнае святло ў ультрафіялетавым, бачным і інфрачырвоным дыяпазонах.
У выпадку электрычнай дугавой лямпы прыкладзенае напружанне ўзбуджае герметычную кварцавую трубку. Гэтая энергія выпарае ртуць у плазму і вызваляе электроны з выпараных атамаў. Частка электронаў (-) цячэ да станоўчага вальфрамавага электрода або анода (+) лямпы і ў электрычны ланцуг УФ-сістэмы. Атамы з нядаўна страчанымі электронамі становяцца станоўча зараджанымі катыёнамі (+), якія цякуць да адмоўна зараджанага вальфрамавага электрода або катода (-) лямпы. Па меры руху катыёны сутыкаюцца з нейтральнымі атамамі ў газавай сумесі. Удар пераносіць электроны з нейтральных атамаў на катыёны. Па меры таго, як катыёны атрымліваюць электроны, яны пераходзяць у стан з меншай энергіяй. Розніца энергіі разраджаецца ў выглядзе фатонаў, якія выпраменьваюцца вонкі з кварцавай трубкі. Пры ўмове, што лямпа належным чынам сілкуецца, правільна астуджаецца і працуе на працягу тэрміну службы, пастаянная падача новых катыёнаў (+) імкнуцца да адмоўнага электрода або катода (-), удараючы па большай колькасці атамаў і ствараючы бесперапыннае выпраменьванне УФ-святла. Мікрахвалевыя лямпы працуюць падобным чынам, за выключэннем таго, што мікрахвалевыя хвалі, таксама вядомыя як радыёчастотныя (РЧ), замяняюць электрычны ланцуг. Паколькі мікрахвалевыя лямпы не маюць вальфрамавых электродаў і ўяўляюць сабой проста герметычныя кварцавыя трубкі, якія змяшчаюць ртуць і інэртны газ, іх звычайна называюць бязэлектроднымі.
Ультрафіялетавае выпраменьванне шырокапалосных або шырокаспектральных ртутных лямпаў ахоплівае ультрафіялетавае, бачнае і інфрачырвонае хвалі ў прыблізна роўных прапорцыях. Ультрафіялетавая частка ўключае сумесь даўжынь хваль UVC (200-280 нм), UVB (280-315 нм), UVA (315-400 нм) і UVV (400-450 нм). Лямпы, якія выпраменьваюць УФC з даўжынямі хваль ніжэй за 240 нм, ствараюць азон і патрабуюць выхлапу або фільтрацыі.
Спектральны выхад ртутнай лямпы можна змяніць, дадаўшы невялікую колькасць прымешак, такіх як: жалеза (Fe), галій (Ga), свінец (Pb), волава (Sn), вісмут (Bi) або індый (In). Дададзеныя металы змяняюць склад плазмы і, адпаведна, энергію, якая вызваляецца пры далучэнні электронаў да катыёнаў. Лямпы з дададзенымі металамі называюцца легаванымі, адытыўнымі і металагалогеніднымі. Большасць чарнілаў, пакрыццяў, клеяў і экструзійных вырабаў, распрацаваных з выкарыстаннем УФ-выпраменьвання, каб адпавядаць выхаду стандартных ртутных (Hg) або жалезных (Fe) лямпаў. Лямпы, легаваныя жалезам, зрушваюць частку УФ-выпраменьвання ў бок больш доўгіх, амаль бачных даўжынь хваль, што прыводзіць да лепшага пранікнення праз больш густыя, моцна пігментаваныя склады. УФ-склады, якія змяшчаюць дыяксід тытана, як правіла, лепш зацвярдзеюць з лямпамі, легаванымі галіем (GA). Гэта адбываецца таму, што галіевыя лямпы зрушваюць значную частку УФ-выпраменьвання ў бок даўжынь хваль больш за 380 нм. Паколькі дабаўкі дыяксіду тытана звычайна не паглынаюць святло вышэй за 380 нм, выкарыстанне галіевых лямпаў з белымі фармулёўкамі дазваляе фотаініцыятарам паглынаць больш ультрафіялетавай энергіі ў параўнанні з дадаткамі.
Спектральныя профілі даюць распрацоўшчыкам рэцэптур і канчатковым карыстальнікам візуальнае ўяўленне аб тым, як выпраменьваная магутнасць для канкрэтнай канструкцыі лямпы размеркавана па электрамагнітным спектры. Хоць выпараная ртуць і дадатковыя металы маюць пэўныя характарыстыкі выпраменьвання, дакладная сумесь элементаў і інертных газаў унутры кварцавай трубкі разам з канструкцыяй лямпы і сістэмай зацвярдзення ўплываюць на УФ-выпраменьванне. Спектральная магутнасць неінтэграванай лямпы, якая працуе і вымяраецца пастаўшчыком лямпы на адкрытым паветры, будзе мець іншую спектральную магутнасць, чым лямпа, усталяваная ў галоўцы лямпы з належным чынам распрацаваным адбівальнікам і астуджэннем. Спектральныя профілі лёгка даступныя ў пастаўшчыкоў УФ-сістэм і карысныя пры распрацоўцы рэцэптур і выбары лямпы.
Звычайны спектральны профіль адлюстроўвае спектральную апрамененасць па восі y, а даўжыню хвалі па восі x. Спектральную апрамененасць можна адлюстраваць некалькімі спосабамі, у тым ліку ў выглядзе абсалютнага значэння (напрыклад, Вт/см2/нм) або адвольных, адносных або нармалізаваных (без адзінак вымярэння) паказчыкаў. Профілі звычайна адлюстроўваюць інфармацыю ў выглядзе лінейнай дыяграмы або слупковай дыяграмы, якая групуе выхадны сігнал па дыяпазонах 10 нм. Наступны графік спектральнай магутнасці ртутнай дугавой лямпы паказвае адносную апрамененасць у залежнасці ад даўжыні хвалі для сістэм GEW (малюнак 1).
МАЛЮНАК 1 »Спектральныя дыяграмы выхаднога сігналу для ртуці і жалеза.
Тэрмін «лямпа» выкарыстоўваецца ў Еўропе і Азіі для абазначэння кварцавай трубкі, якая выпраменьвае ультрафіялетавае выпраменьванне, у той час як у Паўночнай і Паўднёвай Амерыцы звычайна выкарыстоўваецца ўзаемазаменная камбінацыя лямпы і лямпы. «Лямпа» і «галоўка лямпы» адносяцца да поўнага вузла, у якім знаходзіцца кварцавая трубка і ўсе іншыя механічныя і электрычныя кампаненты.
Электродныя дугавыя лямпы
Сістэмы дугавых лямпаў з электродамі складаюцца з галоўкі лямпы, вентылятара або ахаладжальніка, крыніцы харчавання і інтэрфейсу чалавек-машына (HMI). Галоўка лямпы ўключае лямпу, адбівальнік, металічны корпус, вузел засаўкі, а часам кварцавае акно або дроцяную ахоўную шчытку. GEW мантуе свае кварцавыя трубкі, адбівальнікі і механізмы засаўкі ўнутры касетных вузлоў, якія можна лёгка зняць з вонкавага корпуса галоўкі лямпы. Зняцце касеты GEW звычайна выконваецца за лічаныя секунды з дапамогай аднаго шасціграннага ключа. Паколькі магутнасць УФ-выпраменьвання, агульны памер і форма галоўкі лямпы, характарыстыкі сістэмы і патрэбы ў дадатковым абсталяванні адрозніваюцца ў залежнасці ад прымянення і рынку, сістэмы дугавых лямпаў з электродамі звычайна распрацаваны для пэўнай катэгорыі прымянення або падобных тыпаў машын.
Ртутныя лямпы выпраменьваюць святло на 360° з кварцавай трубкі. У дугавых лямпах выкарыстоўваюцца адбівальнікі, размешчаныя па баках і ззаду лямпы, каб захопліваць і факусаваць большую частку святла на пэўнай адлегласці перад галоўкай лямпы. Гэтая адлегласць называецца фокусам, і менавіта там апраменьванне найбольшае. Дугавыя лямпы звычайна выпраменьваюць у фокусе ад 5 да 12 Вт/см2. Паколькі каля 70% ультрафіялетавага выпраменьвання галоўкі лямпы паступае ад адбівальніка, важна падтрымліваць чысціню адбівальнікаў і перыядычна іх замяняць. Неачыстка або замена адбівальнікаў з'яўляецца распаўсюджанай прычынай недастатковага зацвярдзення.
Больш за 30 гадоў кампанія GEW паляпшае эфектыўнасць сваіх сістэм зацвярдзення, наладжвае функцыі і прадукцыйнасць у адпаведнасці з патрэбамі канкрэтных ужыванняў і рынкаў, а таксама распрацоўвае шырокі партфель інтэграцыйных аксесуараў. У выніку, сённяшнія камерцыйныя прапановы ад GEW ўключаюць кампактныя канструкцыі корпусаў, адбівальнікі, аптымізаваныя для большага адлюстравання ультрафіялетавага выпраменьвання і зніжэння інфрачырвонага выпраменьвання, ціхія інтэгральныя механізмы засаўкі, абалонкі і прарэзы для рулоннай тканіны, падачу рулоннай тканіны ў форме ракавіны, азотную інерцыю, галоўкі пад станоўчым ціскам, сэнсарны інтэрфейс аператара, цвёрдацельныя крыніцы харчавання, павышаную эфектыўнасць працы, маніторынг магутнасці ультрафіялетавага выпраменьвання і дыстанцыйны маніторынг сістэмы.
Калі працуюць лямпы сярэдняга ціску з электродамі, тэмпература паверхні кварца складае ад 600°C да 800°C, а ўнутраная тэмпература плазмы — некалькі тысяч градусаў Цэльсія. Прымусовая падача паветра з'яўляецца асноўным сродкам падтрымання правільнай працоўнай тэмпературы лямпы і выдалення часткі выпраменьванай інфрачырвонай энергіі. GEW падае гэта паветра адмоўна; гэта азначае, што паветра ўцягваецца праз корпус, уздоўж адбівальніка і лямпы, і выдзімаецца з вузла і адводзіцца ад машыны або паверхні зацвярдзення. Некаторыя сістэмы GEW, такія як E4C, выкарыстоўваюць вадкаснае астуджэнне, што дазваляе крыху павялічыць магутнасць УФ-выпраменьвання і памяншае агульны памер галоўкі лямпы.
Электродныя дугавыя лямпы маюць цыклы разагрэву і астуджэння. Лямпы запальваюцца з мінімальным астуджэннем. Гэта дазваляе ртутнай плазме нагрэцца да патрэбнай працоўнай тэмпературы, выпрацаваць свабодныя электроны і катыёны, а таксама забяспечыць праходжанне току. Калі галоўка лямпы выключана, астуджэнне працягваецца яшчэ некалькі хвілін для раўнамернага астуджэння кварцавай трубкі. Занадта цёплая лямпа не запальваецца зноў і павінна працягваць астываць. Працягласць цыклу запуску і астуджэння, а таксама дэградацыя электродаў падчас кожнага ўзнікнення напружання з'яўляюцца прычынай таго, што пнеўматычныя механізмы засаўкі заўсёды інтэграваны ў зборкі электродных дугавых лямпаў GEW. На малюнку 2 паказаны электродныя дугавыя лямпы з паветраным (E2C) і вадкасным (E4C) астуджэннем.
МАЛЮНАК 2 »Дугавыя лямпы з вадкасным (E4C) і паветраным (E2C) астуджэннем электродаў.
УФ-лямпы
Паўправаднікі — гэта цвёрдыя крышталічныя матэрыялы, якія валодаюць у пэўнай ступені праводнасцю. Электрычнасць праходзіць праз паўправаднік лепш, чым праз ізалят, але не так добра, як праз металічны праваднік. Да натуральных, але даволі неэфектыўных паўправаднікоў адносяцца элементы крэмній, германій і селен. Сінтэтычна вырабленыя паўправаднікі, прызначаныя для павышэння выходнай магутнасці і эфектыўнасці, — гэта складаныя матэрыялы з прымешкамі, дакладна ўбудаванымі ў крышталічную структуру. У выпадку ультрафіялетавых святлодыёдаў шырока выкарыстоўваецца нітрыд алюмінію і галію (AlGaN).
Паўправаднікі з'яўляюцца асновай сучаснай электронікі і распрацаваны для стварэння транзістараў, дыёдаў, святлодыёдаў і мікрапрацэсараў. Паўправадніковыя прылады інтэгруюцца ў электрычныя схемы і мантуюцца ўнутры такіх прадуктаў, як мабільныя тэлефоны, ноўтбукі, планшэты, бытавая тэхніка, самалёты, аўтамабілі, пульты дыстанцыйнага кіравання і нават дзіцячыя цацкі. Гэтыя малюсенькія, але магутныя кампаненты забяспечваюць функцыянальнасць паўсядзённых прадуктаў, а таксама дазваляюць вырабам быць кампактнымі, танчэйшымі, лёгкімі і больш даступнымі.
У асаблівым выпадку святлодыёдаў, дакладна распрацаваныя і вырабленыя паўправадніковыя матэрыялы выпраменьваюць адносна вузкія дыяпазоны даўжынь хваль святла пры падключэнні да крыніцы пастаяннага току. Святло генеруецца толькі тады, калі ток працякае ад станоўчага анода (+) да адмоўнага катода (-) кожнага святлодыёда. Паколькі выхад святлодыёда хутка і лёгка кіруецца і з'яўляецца квазіманахраматычным, святлодыёды ідэальна падыходзяць для выкарыстання ў якасці: індыкатараў; інфрачырвоных сігналаў сувязі; падсветкі тэлевізараў, ноўтбукаў, планшэтаў і смартфонаў; электронных шыльдаў, рэкламных шчытоў і джамбатронаў; а таксама для УФ-зацвярдзення.
Святлодыёд — гэта станоўча-адмоўны пераход (p-n пераход). Гэта азначае, што адна частка святлодыёда мае станоўчы зарад і называецца анодам (+), а другая частка мае адмоўны зарад і называецца катодам (-). Хоць абодва бакі адносна праводзяць ток, мяжа пераходу, дзе сустракаюцца два бакі, вядомая як зона знясілення, не з'яўляецца праводзячай. Калі станоўчы (+) вывад крыніцы пастаяннага току (DC) падключаны да анода (+) святлодыёда, а адмоўны (-) вывад крыніцы падключаны да катода (-), адмоўна зараджаныя электроны ў катодзе і станоўча зараджаныя электронныя вакансіі ў анодзе адштурхоўваюцца крыніцай харчавання і прасоўваюцца да зоны знясілення. Гэта прамое зрушэнне, якое пераадольвае неправодную мяжу. У выніку свабодныя электроны ў n-вобласці перасякаюцца і запаўняюць вакансіі ў p-вобласці. Па меры перамяшчэння электронаў праз мяжу яны пераходзяць у стан з больш нізкай энергіяй. Адпаведнае падзенне энергіі вызваляецца з паўправадніка ў выглядзе фатонаў святла.
Матэрыялы і прымешкі, якія фарміруюць крышталічную структуру святлодыёда, вызначаюць спектральную магутнасць. Сёння камерцыйна даступныя крыніцы ультрафіялетавага выпраменьвання для зацвярдзення святлодыёдаў маюць ультрафіялетавае выпраменьванне з цэнтрам у 365, 385, 395 і 405 нм, тыповую дапушчальную адхіленне ±5 нм і гаўсава спектральнае размеркаванне. Чым большая пікавая спектральная апрамененасць (Вт/см2/нм), тым вышэй пік крывой звана. Хоць распрацоўка УФ-выпраменьвання ў дыяпазоне ад 275 да 285 нм працягваецца, магутнасць, тэрмін службы, надзейнасць і кошт пакуль не з'яўляюцца камерцыйна жыццяздольнымі для сістэм і прымянення зацвярдзення.
Паколькі магутнасць УФ-святлодыёдаў у цяперашні час абмежаваная больш доўгімі даўжынямі хваль УФ-А, сістэма зацвярдзення УФ-святлодыёдаў не выпраменьвае шырокапалоснага спектральнага выпраменьвання, характэрнага для ртутных лямпаў сярэдняга ціску. Гэта азначае, што сістэмы зацвярдзення УФ-святлодыёдаў не выпраменьваюць УФ-C, УФ-B, большую частку бачнага святла і інфрачырвоныя даўжыні хваль, якія генеруюць цяпло. Хоць гэта дазваляе выкарыстоўваць сістэмы зацвярдзення УФ-святлодыёдаў у больш адчувальных да цяпла прымяненнях, існуючыя чарніла, пакрыцці і клеі, распрацаваныя для ртутных лямпаў сярэдняга ціску, павінны быць перафармуляваны для сістэм зацвярдзення УФ-святлодыёдаў. На шчасце, пастаўшчыкі хімічных рэчываў усё часцей распрацоўваюць прапановы для падвойнага зацвярдзення. Гэта азначае, што формула падвойнага зацвярдзення, прызначаная для зацвярдзення з дапамогай УФ-святлодыёднай лямпы, таксама будзе зацвярдзець з дапамогай ртутнай лямпы (малюнак 3).
МАЛЮНАК 3 »Спектральная дыяграма выхаднога сігналу для святлодыёда.
Сістэмы зацвярдзення з УФ-святлодыёдамі GEW выпраменьваюць да 30 Вт/см2 у акне выпраменьвання. У адрозненне ад дугавых лямпаў з электродамі, сістэмы зацвярдзення з УФ-святлодыёдамі не маюць адбівальнікаў, якія накіроўваюць светлавыя прамяні ў канцэнтраваны фокус. У выніку пікавая апрамяненне УФ-святлодыёдаў узнікае блізка да акна выпраменьвання. Выпраменьваныя прамяні УФ-святлодыёдаў разыходзяцца адзін ад аднаго па меры павелічэння адлегласці паміж галоўкай лямпы і паверхняй зацвярдзення. Гэта зніжае канцэнтрацыю святла і велічыню апрамянення, якое дасягае паверхні зацвярдзення. Хоць пікавая апрамяненне важная для зшывання, усё больш высокая апрамяненне не заўсёды з'яўляецца выгадным і нават можа перашкаджаць павелічэнню шчыльнасці зшывання. Даўжыня хвалі (нм), апрамяненне (Вт/см2) і шчыльнасць энергіі (Дж/см2) адыгрываюць важную ролю ў зацвярдзенні, і іх сукупны ўплыў на зацвярдзенне павінен быць належным чынам разумены пры выбары крыніцы УФ-святлодыёдаў.
Святлодыёды — гэта крыніцы Ламберта. Іншымі словамі, кожны УФ-святлодыёд выпраменьвае раўнамернае прамое выпраменьванне па ўсёй паўсферы 360° x 180°. Шматлікія УФ-святлодыёды, кожны памерам парадку міліметра квадратнага, размешчаны ў адзін рад, матрыцу радкоў і слупкоў або ў нейкай іншай канфігурацыі. Гэтыя падвузлы, вядомыя як модулі або масівы, распрацаваны з адлегласцю паміж святлодыёдамі, якая забяспечвае змешванне праз прамежкі і палягчае астуджэнне дыёдаў. Некалькі модуляў або масіваў затым размяшчаюцца ў больш буйныя зборкі, утвараючы сістэмы УФ-ацвярдзення розных памераў (малюнкі 4 і 5). Дадатковыя кампаненты, неабходныя для стварэння сістэмы ацвярдзення УФ-святлодыёдаў, ўключаюць радыятар, акно выпраменьвання, электронныя драйверы, крыніцы харчавання пастаяннага току, сістэму вадкаснага астуджэння або чылер і інтэрфейс чалавека-машыны (HMI).
МАЛЮНАК 4 »Сістэма LeoLED для вэба.
МАЛЮНАК 5 »Сістэма LeoLED для хуткасных шматлямпавых устаноўак.
Паколькі сістэмы зацвярдзення з дапамогай УФ-святлодыёдаў не выпраменьваюць інфрачырвоныя хвалі, яны па сваёй сутнасці перадаюць менш цеплавой энергіі паверхні, якая зацвярдзее, чым ртутныя лямпы, гэта не азначае, што УФ-святлодыёды варта разглядаць як тэхналогію халоднага зацвярдзення. Сістэмы зацвярдзення з дапамогай УФ-святлодыёдаў могуць выпраменьваць вельмі высокую пікавую інтэнсіўнасць выпраменьвання, а ультрафіялетавыя хвалі з'яўляюцца формай энергіі. Тое, што не паглынаецца хімічным рэчывам, будзе награваць асноўную дэталь або падкладку, а таксама навакольныя кампаненты машыны.
УФ-святлодыёды таксама з'яўляюцца электрычнымі кампанентамі з неэфектыўнасцю, абумоўленай канструкцыяй і вырабам паўправадніковых элементаў, а таксама метадамі вытворчасці і кампанентамі, якія выкарыстоўваюцца для ўпакоўкі святлодыёдаў у большы блок зацвярдзення. У той час як тэмпература ртутнай кварцавай трубкі падчас працы павінна падтрымлівацца ў межах ад 600 да 800 °C, тэмпература pn-пераходу святлодыёда павінна заставацца ніжэй за 120 °C. Толькі 35-50% электрычнасці, якая сілкуе масіў УФ-святлодыёдаў, пераўтвараецца ў ультрафіялетавае выпраменьванне (моцна залежыць ад даўжыні хвалі). Астатняе пераўтвараецца ў цеплавое цяпло, якое неабходна адводзіць, каб падтрымліваць патрэбную тэмпературу пераходу і забяспечваць зададзеную апрамяненне сістэмы, шчыльнасць энергіі і аднастайнасць, а таксама працяглы тэрмін службы. Святлодыёды па сваёй сутнасці з'яўляюцца даўгавечнымі цвёрдацельнымі прыладамі, і інтэграцыя святлодыёдаў у больш буйныя зборкі з правільна распрацаванымі і абслугоўваемымі сістэмамі астуджэння мае вырашальнае значэнне для дасягнення спецыфікацый доўгага тэрміну службы. Не ўсе сістэмы УФ-зацвярдзення аднолькавыя, і няправільна распрацаваныя і астуджаныя сістэмы УФ-святлодыёдаў маюць большую верагоднасць перагрэву і катастрафічнага выхаду з ладу.
Гібрыдныя дугавыя/святлодыёдныя лямпы
На любым рынку, дзе ў якасці замены існуючай тэхналогіі ўводзіцца зусім новая тэхналогія, можа ўзнікнуць трывога адносна яе ўкаранення, а таксама скептыцызм адносна яе эфектыўнасці. Патэнцыйныя карыстальнікі часта адкладаюць яе ўкараненне, пакуль не сфарміруецца добра ўсталяваная база тэхналогій, не будуць апублікаваныя тэматычныя даследаванні, не пачнуць масава распаўсюджвацца станоўчыя водгукі і/або пакуль яны не атрымаюць вопыт з першых рук або рэкамендацыі ад людзей і кампаній, якіх яны ведаюць і якім давяраюць. Часта патрабуюцца важкія доказы, перш чым увесь рынак цалкам адмовіцца ад старога і цалкам пяройдзе на новае. Не дапамагае і тое, што гісторыі поспеху, як правіла, трымаюцца ў строгім сакрэце, бо першыя карыстальнікі не хочуць, каб канкурэнты атрымлівалі параўнальныя перавагі. У выніку як рэальныя, так і перабольшаныя гісторыі пра расчараванні часам могуць адгукацца па ўсім рынку, маскіруючы сапраўдныя перавагі новай тэхналогіі і яшчэ больш затрымліваючы ўкараненне.
На працягу гісторыі, як процівагу неахвотнаму ўкараненню, гібрыдныя канструкцыі часта ўспрымаліся як пераходны мост паміж існуючымі і новымі тэхналогіямі. Гібрыды дазваляюць карыстальнікам набыць упэўненасць і самастойна вызначаць, як і калі варта выкарыстоўваць новыя прадукты або метады, не ахвяруючы існуючымі магчымасцямі. У выпадку УФ-зацвярдзення гібрыдная сістэма дазваляе карыстальнікам хутка і лёгка пераключацца паміж ртутнымі лямпамі і святлодыёднымі тэхналогіямі. Для ліній з некалькімі станцыямі зацвярдзення гібрыды дазваляюць друкарскім машынам працаваць са 100% святлодыёднымі, 100% ртутнымі або любым іншым спалучэннем гэтых дзвюх тэхналогій, неабходным для пэўнай працы.
GEW прапануе гібрыдныя дугавыя/святлодыёдныя сістэмы для вэб-канвертараў. Рашэнне было распрацавана для найбуйнейшага рынку GEW — вузкарулоннай этыкеткі, але гібрыдная канструкцыя таксама выкарыстоўваецца ў іншых вэб- і невэб-прыкладаннях (малюнак 6). Дугавая/святлодыёдная сістэма мае агульны корпус лямпы, які можа змясціць касету з ртутнымі парамі або святлодыёднымі касетамі. Абедзве касеты працуюць ад універсальнай сістэмы харчавання і кіравання. Інтэлект у сістэме дазваляе адрозніваць тыпы касет і аўтаматычна забяспечваць адпаведнае харчаванне, астуджэнне і інтэрфейс аператара. Зняцце або ўстаноўка ртутных або святлодыёдных касет GEW звычайна выконваецца за лічаныя секунды з дапамогай аднаго шасціграннага ключа.
МАЛЮНАК 6 »Дугавая/святлодыёдная сістэма для вэб-сайта.
Эксімерныя лямпы
Эксімерныя лямпы — гэта тып газаразрадных лямпаў, якія выпраменьваюць квазіманахраматычнае ультрафіялетавае выпраменьванне. Хоць эксімерныя лямпы выпускаюцца з рознымі даўжынямі хваль, звычайныя ультрафіялетавыя выпраменьванні сканцэнтраваны на 172, 222, 308 і 351 нм. Эксімерныя лямпы з даўжынёй хвалі 172 нм знаходзяцца ў вакуумным УФ-дыяпазоне (ад 100 да 200 нм), у той час як 222 нм — гэта выключна УФ-С (ад 200 да 280 нм). Эксімерныя лямпы з даўжынёй хвалі 308 нм выпраменьваюць УФ-В (ад 280 да 315 нм), а 351 нм — гэта выключна УФ-А (ад 315 да 400 нм).
Вакуумныя УФ-хвалі з даўжынёй хваль 172 нм карацейшыя і ўтрымліваюць больш энергіі, чым УФ-С; аднак ім цяжка пранікаць вельмі глыбока ў рэчывы. Фактычна, даўжыні хваль 172 нм цалкам паглынаюцца ў верхніх 10-200 нм хімічных рэчываў, выпраменьваных УФ-субстанцыямі. У выніку эксімерныя лямпы з даўжынёй хвалі 172 нм будуць зшываць толькі самую вонкавую паверхню УФ-субстанцый і павінны быць інтэграваны ў спалучэнні з іншымі прыладамі для зацвярдзення. Паколькі вакуумныя УФ-хвалі таксама паглынаюцца паветрам, эксімерныя лямпы з даўжынёй хвалі 172 нм павінны працаваць у інертаванай азотам атмасферы.
Большасць эксімерных лямпаў складаюцца з кварцавай трубкі, якая служыць дыэлектрычным бар'ерам. Трубка запоўнена інертнымі газамі, здольнымі ўтвараць эксімерныя або эксіплексныя малекулы (малюнак 7). Розныя газы ўтвараюць розныя малекулы, і розныя ўзбуджаныя малекулы вызначаюць, якія даўжыні хваль выпраменьваюцца лямпай. Высокавольтны электрод праходзіць уздоўж унутранай даўжыні кварцавай трубкі, а зазямляльныя электроды — уздоўж вонкавай даўжыні. На лямпу падаецца імпульснае напружанне з высокімі частотамі. Гэта прымушае электроны цячы ўнутры ўнутранага электрода і разраджацца праз газавую сумесь у напрамку знешніх зазямляльных электродаў. Гэта навуковая з'ява вядомая як дыэлектрычны бар'ерны разрад (DBD). Па меры праходжання электронаў праз газ яны ўзаемадзейнічаюць з атамамі і ствараюць энергізаваныя або іянізаваныя часціцы, якія ўтвараюць эксімерныя або эксіплексныя малекулы. Эксімерныя і эксіплексныя малекулы маюць неверагодна кароткі тэрмін службы, і па меры іх раскладання з узбуджанага стану ў асноўны стан выпраменьваюцца фатоны квазіманахраматычнага размеркавання.
МАЛЮНАК 7 »Эксімерная лямпа
У адрозненне ад ртутных лямпаў, паверхня кварцавай трубкі эксімернай лямпы не награваецца. У выніку большасць эксімерных лямпаў працуюць практычна без астуджэння. У іншых выпадках патрабуецца нізкі ўзровень астуджэння, які звычайна забяспечваецца азотам. Дзякуючы тэрмічнай стабільнасці лямпы, эксімерныя лямпы імгненна ўключаюцца/выключаюцца і не патрабуюць цыклаў разагрэву або астуджэння.
Калі эксімерныя лямпы, якія выпраменьваюць з даўжынёй хвалі 172 нм, інтэгруюцца ў спалучэнні з квазіманахраматычнымі сістэмамі зацвярдзення UVA-LED і шырокапалоснымі ртутнымі лямпамі, узнікаюць эфекты матавага павярхоўнага зацвярдзення. Спачатку UVA-святлодыёдныя лямпы выкарыстоўваюцца для гелеўтварэння хімічнага рэчыва. Затым квазіманахраматычныя эксімерныя лямпы выкарыстоўваюцца для палімерызацыі паверхні, і, нарэшце, шырокапалосныя ртутныя лямпы зшываюць астатнюю частку хімічнага рэчыва. Унікальныя спектральныя выхады трох тэхналогій, якія прымяняюцца на асобных этапах, забяспечваюць карысныя аптычныя і функцыянальныя эфекты зацвярдзення паверхні, якіх немагчыма дасягнуць ні з адной з крыніц ультрафіялетавага выпраменьвання паасобку.
Эксімерныя лямпы з даўжынямі хваль 172 і 222 нм таксама эфектыўныя для знішчэння небяспечных арганічных рэчываў і шкодных бактэрый, што робіць эксімерныя лямпы практычнымі для ачысткі паверхняў, дэзінфекцыі і апрацоўкі паверхневай энергіяй.
Тэрмін службы лямпы
Што тычыцца тэрміну службы лямпы, дугавыя лямпы GEW звычайна служаць да 2000 гадзін. Тэрмін службы лямпы не з'яўляецца абсалютным паказчыкам, бо магутнасць ультрафіялетавага выпраменьвання паступова змяншаецца з цягам часу і залежыць ад розных фактараў. Канструкцыя і якасць лямпы, а таксама ўмовы працы ультрафіялетавай сістэмы і рэакцыйная здольнасць фармулёўкі. Правільна распрацаваныя ультрафіялетавыя сістэмы забяспечваюць патрэбную магутнасць і астуджэнне, неабходныя для канкрэтнай канструкцыі лямпы (лямпы).
Лямпы (лямпы) ад GEW заўсёды маюць найбольшы тэрмін службы пры выкарыстанні ў сістэмах зацвярдзення GEW. Другасныя крыніцы харчавання, як правіла, выкарыстоўваюць лямпу для зваротнага праектавання ўзору, і копіі могуць мець розныя канцавыя фітынгі, дыяметр кварца, утрыманне ртуці або газавую сумесь, што можа паўплываць на УФ-выпраменьванне і цеплавыдзяленне. Калі цеплавыдзяленне не збалансавана з астуджэннем сістэмы, пакутуе як магутнасць, так і тэрмін службы лямпы. Лямпы, якія працуюць халадней, выпраменьваюць менш УФ-выпраменьвання. Лямпы, якія працуюць мацней, служаць не так доўга і дэфармуюцца пры высокіх тэмпературах паверхні.
Тэрмін службы дугавых лямпаў з электродамі абмежаваны працоўнай тэмпературай лямпы, колькасцю гадзін працы і колькасцю запускаў або ўключэнняў. Кожны раз, калі лямпа падвяргаецца ўздзеянню высокавольтнай дугі падчас запуску, частка вальфрамавага электрода зношваецца. У рэшце рэшт лямпа больш не ўключаецца. Дугавыя лямпы з электродамі маюць механізмы засаўкі, якія пры ўключэнні блакуюць ультрафіялетавае выпраменьванне ў якасці альтэрнатывы паўторнаму ўключэнню і выключэнню лямпы. Больш рэактыўныя чарніла, пакрыцці і клеі могуць падоўжыць тэрмін службы лямпы; у той час як менш рэактыўныя фарбы могуць патрабаваць больш частай замены лямпы.
УФ-святлодыёдныя сістэмы па сваёй прыродзе даўжэйшыя за звычайныя лямпы, але тэрмін службы УФ-святлодыёдаў таксама не з'яўляецца абсалютным. Як і звычайныя лямпы, УФ-святлодыёды маюць абмежаванні ў тым, наколькі інтэнсіўна яны могуць быць зараджаны, і, як правіла, павінны працаваць пры тэмпературы пераходу ніжэй за 120 °C. Перагрузка і недастатковае астуджэнне святлодыёдаў пагаршаюць тэрмін службы, што прыводзіць да больш хуткай дэградацыі або катастрафічнага выхаду з ладу. Не ўсе пастаўшчыкі УФ-святлодыёдных сістэм у цяперашні час прапануюць канструкцыі, якія адпавядаюць самым высокім устаноўленым тэрмінам службы, які перавышае 20 000 гадзін. Лепш распрацаваныя і абслугоўваныя сістэмы праслужаць больш за 20 000 гадзін, а горшыя сістэмы выйдуць з ладу на значна больш кароткія тэрміны. Добрая навіна заключаецца ў тым, што канструкцыі святлодыёдных сістэм працягваюць удасканальвацца і служаць даўжэй з кожнай ітэрацыяй праектавання.
Азон
Калі карацейшыя даўжыні хваль УФ-C уздзейнічаюць на малекулы кіслароду (O2), яны прымушаюць малекулы кіслароду (O2) расшчапляцца на два атамы кіслароду (O). Свабодныя атамы кіслароду (O) затым сутыкаюцца з іншымі малекуламі кіслароду (O2) і ўтвараюць азон (O3). Паколькі трохслаёвы кісларод (O3) менш стабільны на ўзроўні зямлі, чым дыкісларод (O2), азон лёгка вяртаецца да малекулы кіслароду (O2) і атама кіслароду (O), калі ён дрэйфуе праз атмасфернае паветра. Свабодныя атамы кіслароду (O) затым рэкамбінуюцца адзін з адным у выхлапной сістэме, утвараючы малекулы кіслароду (O2).
Пры прамысловым УФ-зацвярджэнні азон (O3) утвараецца пры ўзаемадзеянні атмасфернага кіслароду з ультрафіялетавымі даўжынямі хваль ніжэй за 240 нм. Шырокапалосныя крыніцы ртутнага зацвярдзення выпраменьваюць УФ-выпраменьванне з даўжынямі хваль ад 200 да 280 нм, якое перакрывае частку вобласці генерацыі азону, а эксімерныя лямпы выпраменьваюць вакуумнае УФ-выпраменьванне з даўжынямі хваль 172 нм або УФ-выпраменьванне з даўжынямі хваль 222 нм. Азон, які ствараецца ртутнымі і эксімернымі лямпамі, нестабільны і не ўяўляе істотнай праблемы для навакольнага асяроддзя, але неабходна, каб яго выдалялі з непасрэднай зоны вакол работнікаў, бо ён раздражняе дыхальныя шляхі і з'яўляецца таксічным пры высокіх узроўнях. Паколькі камерцыйныя УФ-святлодыёдныя сістэмы зацвярдзення выпраменьваюць УФ-выпраменьванне з даўжынямі хваль ад 365 да 405 нм, азон не ўтвараецца.
Азон мае пах, падобны да паху металу, палаючага дроту, хлору і электрычнай іскры. Нюхам чалавека можна выявіць азон у канцэнтрацыях ад 0,01 да 0,03 частак на мільён (ppm). Хоць гэта залежыць ад чалавека і ўзроўню актыўнасці, канцэнтрацыі вышэй за 0,4 ppm могуць прывесці да неспрыяльных рэспіраторных эфектаў і галаўнога болю. На лініях УФ-зацвярдзення павінна быць усталявана належная вентыляцыя, каб абмежаваць уздзеянне азону на работнікаў.
Сістэмы УФ-зацвярдзення звычайна прызначаны для ўтрымання адпрацаванага паветра, калі яно выходзіць з галовак лямпы, каб яно магло быць адведзена ад аператараў і выведзена за межы будынка, дзе яно натуральным чынам раскладаецца ў прысутнасці кіслароду і сонечнага святла. Акрамя таго, лямпы без азону ўтрымліваюць кварцавую дабаўку, якая блакуе даўжыні хваль, якія генеруюць азон, і ў памяшканнях, якія жадаюць пазбегнуць пракладкі паветраводаў або праразання адтулін у даху, часта выкарыстоўваюцца фільтры на выхадзе выцяжных вентылятараў.
Час публікацыі: 19 чэрвеня 2024 г.
