El vapor de mercuri, el díode emissor de llum (LED) i l'excimer són tecnologies diferents de làmpades de polimerització UV. Tot i que tots tres s'utilitzen en diversos processos de fotopolimerització per reticular tintes, recobriments, adhesius i extrusions, els mecanismes que generen l'energia UV radiada, així com les característiques de la sortida espectral corresponent, són completament diferents. Entendre aquestes diferències és fonamental en el desenvolupament d'aplicacions i formulacions, la selecció de fonts de curació UV i la integració.
Làmpades de vapor de mercuri
Tant les làmpades d'arc d'elèctrodes com les de microones sense elèctrodes es troben dins de la categoria de vapor de mercuri. Les làmpades de vapor de mercuri són un tipus de làmpades de descàrrega de gas de mitjana pressió en què una petita quantitat de mercuri elemental i gas inert es vaporitza en un plasma dins d'un tub de quars segellat. El plasma és un gas ionitzat a una temperatura increïblement alta capaç de conduir l'electricitat. Es produeix aplicant una tensió elèctrica entre dos elèctrodes dins d'un llum d'arc o fent microones una làmpada sense elèctrodes dins d'un recinte o cavitat similar en concepte a un forn de microones domèstic. Un cop vaporitzat, el plasma de mercuri emet llum d'ampli espectre a través de longituds d'ona ultraviolada, visible i infraroja.
En el cas d'un llum d'arc elèctric, una tensió aplicada energitza el tub de quars segellat. Aquesta energia vaporitza el mercuri en un plasma i allibera electrons dels àtoms vaporitzats. Una part dels electrons (-) flueixen cap a l'elèctrode positiu de tungstè o ànode (+) de la làmpada i cap al circuit elèctric del sistema UV. Els àtoms amb nous electrons que falten es converteixen en cations amb energia positiva (+) que flueixen cap a l'elèctrode o càtode de tungstè carregat negativament de la làmpada (-). A mesura que es mouen, els cations xoquen amb àtoms neutres de la mescla de gasos. L'impacte transfereix electrons dels àtoms neutres als cations. A mesura que els cations guanyen electrons, cauen a un estat de menor energia. El diferencial d'energia es descarrega com a fotons que irradien cap a l'exterior des del tub de quars. Sempre que la làmpada estigui alimentada adequadament, es refredi correctament i funcioni durant la seva vida útil, un subministrament constant de cations de nova creació (+) gravita cap a l'elèctrode o càtode negatiu (-), colpejant més àtoms i produint una emissió contínua de llum UV. Les làmpades de microones funcionen de manera similar, excepte que les microones, també conegudes com a radiofreqüència (RF), substitueixen el circuit elèctric. Atès que les làmpades de microones no tenen elèctrodes de tungstè i són simplement un tub de quars segellat que conté mercuri i gas inert, comunament s'anomenen sense elèctrodes.
La sortida UV de les làmpades de vapor de mercuri de banda ampla o d'ampli espectre abasta longituds d'ona ultraviolada, visible i infraroja, en proporció aproximadament igual. La part ultraviolada inclou una barreja de longituds d'ona UVC (200 a 280 nm), UVB (280 a 315 nm), UVA (315 a 400 nm) i UVV (400 a 450 nm). Les làmpades que emeten UVC en longituds d'ona inferiors a 240 nm generen ozó i requereixen d'escapament o filtració.
La sortida espectral d'una làmpada de vapor de mercuri es pot alterar afegint petites quantitats de dopants, com ara: ferro (Fe), gal·li (Ga), plom (Pb), estany (Sn), bismut (Bi) o indi (In). ). Els metalls afegits modifiquen la composició del plasma i, en conseqüència, l'energia alliberada quan els cations adquireixen electrons. Les làmpades amb metalls afegits s'anomenen dopades, additives i halogenurs metàl·lics. La majoria de les tintes, recobriments, adhesius i extrusions formulats amb UV estan dissenyats per igualar la sortida de les làmpades dopades amb mercuri (Hg) o ferro (Fe) estàndard. Les làmpades dopades amb ferro desplacen part de la sortida UV a longituds d'ona més llargues i gairebé visibles, la qual cosa resulta en una millor penetració a través de formulacions més gruixudes i molt pigmentades. Les formulacions UV que contenen diòxid de titani tendeixen a curar-se millor amb làmpades dopades amb gal·li (GA). Això es deu al fet que les làmpades de gal·li desplacen una part important de la sortida UV cap a longituds d'ona superiors a 380 nm. Com que els additius de diòxid de titani generalment no absorbeixen la llum per sobre de 380 nm, l'ús de làmpades de gal·li amb formulacions blanques permet que els fotoiniciadors absorbeixin més energia UV en lloc dels additius.
Els perfils espectrals proporcionen als formuladors i usuaris finals una representació visual de com es distribueix la sortida radiada per a un disseny de làmpada específic a través de l'espectre electromagnètic. Tot i que el mercuri vaporitzat i els metalls additius tenen característiques de radiació definides, la barreja precisa d'elements i gasos inerts dins del tub de quars, juntament amb la construcció de la làmpada i el disseny del sistema de curat, influeixen en la sortida UV. La sortida espectral d'una làmpada no integrada alimentada i mesurada per un proveïdor de làmpades a l'aire lliure tindrà una sortida espectral diferent a la d'una làmpada muntada dins d'un cap de làmpada amb reflector i refrigeració dissenyats correctament. Els perfils espectrals estan disponibles als proveïdors de sistemes UV i són útils en el desenvolupament de formulacions i la selecció de làmpades.
Un perfil espectral comú representa la irradiància espectral a l'eix y i la longitud d'ona a l'eix x. La irradiància espectral es pot mostrar de diverses maneres, incloent valors absoluts (p. ex. W/cm2/nm) o mesures arbitràries, relatives o normalitzades (sense unitats). Els perfils solen mostrar la informació com a gràfic de línies o com a gràfic de barres que agrupa la sortida en bandes de 10 nm. El següent gràfic de sortida espectral de llum d'arc de mercuri mostra la irradiància relativa respecte a la longitud d'ona dels sistemes de GEW (figura 1).
FIGURA 1 »Gràfiques de sortida espectral de mercuri i ferro.
Làmpada és el terme utilitzat per referir-se al tub de quars que emet UV a Europa i Àsia, mentre que els nord-americans i sud-americans solen utilitzar una barreja intercanviable de bombeta i làmpada. La làmpada i el capçal de la làmpada fan referència al conjunt complet que allotja el tub de quars i tots els altres components mecànics i elèctrics.
Llums d'arc d'elèctrode
Els sistemes de llum d'arc d'elèctrode consisteixen en un capçal de làmpada, un ventilador de refrigeració o refrigerador, una font d'alimentació i una interfície home-màquina (HMI). El cap del llum inclou una làmpada (bombeta), un reflector, una carcassa o carcassa metàl·lica, un conjunt de persiana i, de vegades, una finestra de quars o un protector de filferro. GEW munta els seus tubs de quars, reflectors i mecanismes d'obturació dins de conjunts de cassets que es poden treure fàcilment de la carcassa o carcassa exterior del cap del llum. L'eliminació d'un casset GEW normalment s'aconsegueix en qüestió de segons amb una única clau Allen. Com que la sortida UV, la mida i la forma generals del capçal de la làmpada, les característiques del sistema i les necessitats d'equips auxiliars varien segons l'aplicació i el mercat, els sistemes de làmpades d'arc d'elèctrode generalment estan dissenyats per a una categoria determinada d'aplicacions o tipus de màquines similars.
Les làmpades de vapor de mercuri emeten 360° de llum del tub de quars. Els sistemes de làmpades d'arc utilitzen reflectors situats als costats i a la part posterior del llum per capturar i enfocar més la llum a una distància especificada davant del capçal del llum. Aquesta distància es coneix com a focus i és on la irradiància és més gran. Les làmpades d'arc solen emetre en el rang de 5 a 12 W/cm2 al focus. Com que al voltant del 70% de la sortida UV del capçal de la làmpada prové del reflector, és important mantenir els reflectors nets i substituir-los periòdicament. No netejar o substituir els reflectors és un factor comú a la cura insuficient.
Durant més de 30 anys, GEW ha millorat l'eficiència dels seus sistemes de curat, personalitzant les característiques i la sortida per satisfer les necessitats d'aplicacions i mercats específics, i desenvolupant una gran cartera d'accessoris d'integració. Com a resultat, les ofertes comercials actuals de GEW incorporen dissenys de carcassa compactes, reflectors optimitzats per a una major reflectància UV i infrarojos reduïts, mecanismes d'obturació integral silenciosos, faldilles i ranures de web, alimentació de web de cloïssa, inerció de nitrogen, capçals a pressió positiva, pantalla tàctil. interfície d'operador, fonts d'alimentació d'estat sòlid, major eficiència operativa, monitorització de la sortida UV i monitorització remota del sistema.
Quan els llums d'elèctrode de pressió mitjana estan en funcionament, la temperatura de la superfície del quars està entre 600 °C i 800 °C i la temperatura interna del plasma és de diversos milers de graus centígrads. L'aire forçat és el mitjà principal per mantenir la temperatura correcta de funcionament del llum i eliminar part de l'energia infraroja radiada. GEW subministra aquest aire negativament; això significa que l'aire s'extreu a través de la carcassa, al llarg del reflector i la làmpada, i s'esgota del conjunt i allunya de la màquina o la superfície de curat. Alguns sistemes GEW com l'E4C utilitzen refrigeració líquida, que permet una sortida d'UV una mica més gran i redueix la mida general del capçal de la làmpada.
Les làmpades d'arc d'elèctrode tenen cicles d'escalfament i refredament. Les làmpades s'encenen amb una refrigeració mínima. Això permet que el plasma de mercuri augmenti a la temperatura de funcionament desitjada, produeixi electrons i cations lliures i permeti el flux de corrent. Quan el capçal de la làmpada està apagat, el refredament continua funcionant durant uns minuts per refredar uniformement el tub de quars. Un llum massa càlid no es tornarà a encendre i s'ha de continuar refredant. La durada del cicle d'arrencada i refredament, així com la degradació dels elèctrodes durant cada cop de tensió, és per això que els mecanismes pneumàtics d'obturació sempre s'integren als conjunts de làmpades d'arc d'elèctrode GEW. La figura 2 mostra les làmpades d'arc d'elèctrode refrigerades per aire (E2C) i refrigerades per líquid (E4C).
FIGURA 2 »Làmpades d'arc d'elèctrode refrigerades per líquid (E4C) i refrigerades per aire (E2C).
Làmpades UV LED
Els semiconductors són materials sòlids i cristal·lins que són una mica conductors. L'electricitat flueix a través d'un semiconductor millor que un aïllant, però no tan bé com un conductor metàl·lic. Els semiconductors naturals però més aviat ineficients inclouen els elements silici, germani i seleni. Els semiconductors fabricats sintèticament dissenyats per a la sortida i l'eficiència són materials compostos amb impureses impregnades amb precisió dins de l'estructura cristal·lina. En el cas dels LED UV, el nitrur de gal·li d'alumini (AlGaN) és un material d'ús habitual.
Els semiconductors són fonamentals per a l'electrònica moderna i estan dissenyats per formar transistors, díodes, díodes emissors de llum i microprocessadors. Els dispositius semiconductors s'integren en circuits elèctrics i es munten dins de productes com ara telèfons mòbils, ordinadors portàtils, tauletes, electrodomèstics, avions, cotxes, comandaments a distància i fins i tot joguines per a nens. Aquests components minúsculs però potents fan que els productes quotidians funcionin alhora que permeten que els articles siguin compactes, més prims, lleugers i més assequibles.
En el cas especial dels LED, els materials semiconductors dissenyats i fabricats amb precisió emeten bandes de llum de longitud d'ona relativament estretes quan es connecten a una font d'alimentació de CC. La llum només es genera quan el corrent flueix des de l'ànode positiu (+) al càtode negatiu (-) de cada LED. Com que la sortida LED es controla de manera ràpida i senzilla i és quasi monocromàtica, els LED són ideals per utilitzar-los com a: llums indicadores; senyals de comunicació infrarojos; il·luminació de fons per a televisors, ordinadors portàtils, tauletes i telèfons intel·ligents; rètols electrònics, tanques publicitàries i jumbotrons; i curat UV.
Un LED és una unió positiva-negativa (unió pn). Això significa que una part del LED té una càrrega positiva i s'anomena ànode (+), i l'altra part té una càrrega negativa i es coneix com a càtode (-). Tot i que ambdós costats són relativament conductors, el límit de la unió on es troben els dos costats, conegut com a zona d'esgotament, no és conductor. Quan el terminal positiu (+) d'una font d'alimentació de corrent continu (CC) està connectat a l'ànode (+) del LED i el terminal negatiu (-) de la font està connectat al càtode (-), els electrons carregats negativament al càtode i les vacants d'electrons carregats positivament a l'ànode són repel·lides per la font d'energia i empeses cap a la zona d'esgotament. Aquest és un biaix cap endavant i té l'efecte de superar el límit no conductor. El resultat és que els electrons lliures de la regió de tipus n es creuen i omplen les vacants a la regió de tipus p. Quan els electrons flueixen a través del límit, passen a un estat de menor energia. La caiguda respectiva d'energia s'allibera del semiconductor com a fotons de llum.
Els materials i dopants que formen l'estructura cristal·lina del LED determinen la sortida espectral. Avui dia, les fonts de curació LED disponibles comercialment tenen sortides ultravioletes centrades a 365, 385, 395 i 405 nm, una tolerància típica de ± 5 nm i una distribució espectral gaussiana. Com més gran sigui la irradiància espectral màxima (W/cm2/nm), més gran serà el pic de la corba de campana. Tot i que el desenvolupament UVC està en curs entre 275 i 285 nm, la producció, la vida útil, la fiabilitat i el cost encara no són comercialment viables per als sistemes i aplicacions de curat.
Atès que actualment la sortida UV-LED està limitada a longituds d'ona UVA més llargues, un sistema de curat UV-LED no emet la sortida espectral de banda ampla característica de les làmpades de vapor de mercuri de pressió mitjana. Això vol dir que els sistemes de curat UV-LED no emeten UVC, UVB, la llum més visible i les longituds d'ona d'infrarojos que generen calor. Tot i que això permet que els sistemes de curat UV-LED s'utilitzin en aplicacions més sensibles a la calor, les tintes, recobriments i adhesius existents formulats per a làmpades de mercuri de mitjana pressió s'han de reformular per als sistemes de curat UV-LED. Afortunadament, els proveïdors de química estan dissenyant cada cop més ofertes com a cura dual. Això significa que una formulació de cura dual destinada a curar amb una làmpada UV-LED també es curarà amb una làmpada de vapor de mercuri (figura 3).
FIGURA 3 »Gràfic de sortida espectral per LED.
Els sistemes de curat UV-LED de GEW emeten fins a 30 W/cm2 a la finestra d'emissió. A diferència de les làmpades d'arc d'elèctrode, els sistemes de curat UV-LED no incorporen reflectors que dirigeixen els raigs de llum a un focus concentrat. Com a resultat, la irradiància màxima UV-LED es produeix a prop de la finestra d'emissió. Els raigs UV-LED emesos divergeixen entre si a mesura que augmenta la distància entre el cap de la làmpada i la superfície de curació. Això redueix la concentració de llum i la magnitud de la irradiància que arriba a la superfície de curació. Tot i que la irradiància màxima és important per a la reticulació, una irradiància cada cop més elevada no sempre és avantatjosa i fins i tot pot inhibir una major densitat de reticulació. La longitud d'ona (nm), la irradiància (W/cm2) i la densitat d'energia (J/cm2) tenen un paper crític en la curació, i el seu impacte col·lectiu en la curació s'ha d'entendre correctament durant la selecció de la font UV-LED.
Els LED són fonts Lambertianes. En altres paraules, cada LED UV emet una sortida uniforme uniforme a través d'un hemisferi complet de 360 ° x 180 °. Nombrosos LED UV, cadascun de l'ordre d'un mil·límetre quadrat, estan disposats en una sola fila, una matriu de files i columnes, o alguna altra configuració. Aquests subconjunts, coneguts com a mòduls o matrius, estan dissenyats amb un espai entre LED que garanteix la barreja entre els buits i facilita el refredament dels díodes. A continuació, es disposen diversos mòduls o matrius en conjunts més grans per formar sistemes de curat UV de diferents mides (figures 4 i 5). Els components addicionals necessaris per construir un sistema de curat UV-LED inclouen el dissipador de calor, la finestra emissora, els controladors electrònics, les fonts d'alimentació de corrent continu, un sistema de refrigeració líquida o refrigerador i una interfície home-màquina (HMI).
FIGURA 4 »El sistema LeoLED per a la web.
FIGURA 5 »Sistema LeoLED per a instal·lacions de llums múltiples d'alta velocitat.
Atès que els sistemes de curat UV-LED no irradien longituds d'ona infraroja. Inherentment, transfereixen menys energia tèrmica a la superfície de curació que les làmpades de vapor de mercuri, però això no vol dir que els LED UV s'hagin de considerar una tecnologia de curat en fred. Els sistemes de curat UV-LED poden emetre pics d'irradiació molt elevats i les longituds d'ona ultraviolada són una forma d'energia. Qualsevol que sigui la sortida que no sigui absorbida per la química, escalfarà la part o el substrat subjacent, així com els components de la màquina circumdants.
Els LED UV també són components elèctrics amb ineficiències impulsades pel disseny i fabricació de semiconductors en brut, així com pels mètodes de fabricació i components utilitzats per empaquetar els LED a la unitat de curat més gran. Si bé la temperatura d'un tub de quars de vapor de mercuri s'ha de mantenir entre 600 i 800 °C durant el funcionament, la temperatura de la unió LED pn ha de romandre per sota dels 120 °C. Només el 35-50% de l'electricitat que alimenta una matriu de LED UV es converteix en sortida ultraviolada (molt depenent de la longitud d'ona). La resta es transforma en calor tèrmica que s'ha d'eliminar per mantenir la temperatura d'unió desitjada i garantir la irradiació especificada del sistema, la densitat d'energia i la uniformitat, així com una llarga vida. Els LED són inherentment dispositius d'estat sòlid de llarga durada, i la integració de LED en conjunts més grans amb sistemes de refrigeració dissenyats i mantinguts correctament és fonamental per aconseguir especificacions de llarga vida. No tots els sistemes de curat UV són iguals, i els sistemes de curat UV-LED mal dissenyats i refrigerats tenen una major probabilitat de sobreescalfar-se i fallar catastròficament.
Làmpades híbrides arc/LED
En qualsevol mercat on s'introdueix una tecnologia nova com a reemplaçament de la tecnologia existent, pot haver-hi inquietuds pel que fa a l'adopció, així com escepticisme sobre el rendiment. Els usuaris potencials sovint retarden l'adopció fins que es forma una base d'instal·lació ben establerta, es publiquen estudis de casos, comencen a circular en massa testimonis positius i/o obtenen experiència o referències de primera mà de persones i empreses que coneixen i en qui confien. Sovint es requereix evidència contundent abans que un mercat sencer renunciï completament al vell i passi completament al nou. No ajuda que les històries d'èxit solen ser secrets estretament guardats, ja que els primers usuaris no volen que els competidors obtinguin beneficis comparables. Com a resultat, tant les històries reals com les exagerades de decepció poden repercutir a tot el mercat camuflant els veritables mèrits de la nova tecnologia i retardant encara més l'adopció.
Al llarg de la història, i com a contrari a l'adopció reticent, els dissenys híbrids s'han adoptat sovint com un pont de transició entre la tecnologia actual i la nova. Els híbrids permeten als usuaris guanyar confiança i determinar per si mateixos com i quan s'han d'utilitzar nous productes o mètodes, sense sacrificar les capacitats actuals. En el cas del curat UV, un sistema híbrid permet als usuaris canviar de manera ràpida i senzilla entre làmpades de vapor de mercuri i tecnologia LED. Per a línies amb múltiples estacions de curat, els híbrids permeten que les premses funcionin 100% LED, 100% vapor de mercuri o qualsevol combinació de les dues tecnologies que es requereixi per a un treball determinat.
GEW ofereix sistemes híbrids arc/LED per a convertidors web. La solució es va desenvolupar per al mercat més gran de GEW, l'etiqueta de web estreta, però el disseny híbrid també s'utilitza en altres aplicacions web i no web (figura 6). L'arc/LED incorpora una carcassa de cap de llum comú que pot acomodar un casset de vapor de mercuri o LED. Tots dos cassets funcionen amb un sistema de control i potència universal. La intel·ligència del sistema permet diferenciar els tipus de casset i proporcionar automàticament la potència, la refrigeració i la interfície d'operador adequades. L'eliminació o la instal·lació de qualsevol dels cassets de vapor de mercuri o LED de GEW s'aconsegueix normalment en qüestió de segons amb una única clau Allen.
FIGURA 6 »Sistema d'arc/LED per a web.
Làmpades Excimer
Les làmpades excímers són un tipus de làmpada de descàrrega de gas que emet energia ultraviolada quasi monocromàtica. Tot i que les làmpades d'excimer estan disponibles en nombroses longituds d'ona, les sortides d'ultraviolats habituals es centren a 172, 222, 308 i 351 nm. Les làmpades d'excímer de 172 nm es troben dins de la banda UV del buit (de 100 a 200 nm), mentre que 222 nm són exclusivament UVC (de 200 a 280 nm). Les làmpades d'excímer de 308 nm emeten UVB (280 a 315 nm) i 351 nm són UVA sòlidament (315 a 400 nm).
Les longituds d'ona UV al buit de 172 nm són més curtes i contenen més energia que la UVC; tanmateix, lluiten per penetrar molt profundament en les substàncies. De fet, les longituds d'ona de 172 nm s'absorbeixen completament entre els 10 i els 200 nm principals de la química formulada per UV. Com a resultat, les làmpades d'excímer de 172 nm només reticularan la superfície més externa de les formulacions UV i s'han d'integrar en combinació amb altres dispositius de curat. Com que les longituds d'ona UV del buit també són absorbides per l'aire, les làmpades d'excímer de 172 nm s'han de fer funcionar en una atmosfera inert amb nitrogen.
La majoria de les làmpades excímers consisteixen en un tub de quars que serveix de barrera dielèctrica. El tub està ple de gasos rars capaços de formar molècules excímers o excíplex (figura 7). Diferents gasos produeixen diferents molècules, i les diferents molècules excitades determinen quines longituds d'ona emet la làmpada. Un elèctrode d'alta tensió recorre la longitud interior del tub de quars i els elèctrodes de terra corren per la longitud exterior. Els voltatges s'impulsen a la làmpada a altes freqüències. Això fa que els electrons flueixin dins de l'elèctrode intern i es descarreguin a través de la mescla de gas cap als elèctrodes de terra externs. Aquest fenomen científic es coneix com a descàrrega de barrera dielèctrica (DBD). A mesura que els electrons viatgen a través del gas, interaccionen amb els àtoms i creen espècies energitzades o ionitzades que produeixen molècules excímers o excíplex. Les molècules excímers i exciplex tenen una vida increïblement curta i, a mesura que es descomponen d'un estat excitat a un estat fonamental, s'emeten fotons d'una distribució quasi monocromàtica.
FIGURA 7 »Làmpada d'excimer
A diferència de les làmpades de vapor de mercuri, la superfície del tub de quars d'una làmpada d'excimer no s'escalfa. Com a resultat, la majoria de les làmpades d'excimer funcionen amb poc o cap refredament. En altres casos, es requereix un baix nivell de refrigeració que normalment és proporcionat per gas nitrogenat. A causa de l'estabilitat tèrmica de la làmpada, les làmpades d'excímer s'encenen/apagan instantàniament i no requereixen cicles d'escalfament o refredament.
Quan les làmpades d'excimer que irradien a 172 nm s'integren en combinació amb sistemes de curat UVA-LED quasi monocromàtics i làmpades de vapor de mercuri de banda ampla, es produeixen efectes de superfície mat. Els llums LED UVA s'utilitzen primer per gelificar la química. Aleshores s'utilitzen làmpades d'excímer quasi monocromàtiques per polimeritzar la superfície i, finalment, les làmpades de mercuri de banda ampla reticulen la resta de la química. Les sortides espectrals úniques de les tres tecnologies aplicades en etapes separades ofereixen efectes de cura superficial òptics i funcionals beneficiosos que no es poden aconseguir amb cap de les fonts UV per si sola.
Les longituds d'ona d'excimer de 172 i 222 nm també són efectives per destruir substàncies orgàniques perilloses i bacteris nocius, cosa que fa que les làmpades d'excimer siguin pràctiques per a la neteja, desinfecció i tractaments d'energia superficial de superfícies.
Vida de la làmpada
Pel que fa a la vida útil de la làmpada o bombeta, les làmpades d'arc de GEW generalment fins a 2.000 hores. La vida útil de la làmpada no és absoluta, ja que la producció UV disminueix gradualment amb el temps i es veu afectada per diversos factors. El disseny i la qualitat de la làmpada, així com l'estat de funcionament del sistema UV i la reactivitat de la formulació són importants. Els sistemes UV dissenyats correctament garanteixen que es proporcioni la potència i la refrigeració correctes requerides pel disseny específic de la làmpada (bombeta).
Les làmpades (bombetes) subministrades per GEW sempre proporcionen la vida més llarga quan s'utilitzen en sistemes de curat GEW. Les fonts de subministrament secundàries generalment han fet enginyeria inversa de la làmpada a partir d'una mostra, i és possible que les còpies no continguin el mateix ajust final, diàmetre de quars, contingut de mercuri o barreja de gasos, cosa que pot afectar la producció d'UV i la generació de calor. Quan la generació de calor no s'equilibra amb la refrigeració del sistema, la làmpada pateix tant en la sortida com en la vida útil. Les làmpades que funcionen més fredes emeten menys UV. Les làmpades que funcionen més calentes no duren tant i es deformen a altes temperatures superficials.
La vida útil de les làmpades d'arc d'elèctrode està limitada per la temperatura de funcionament de la làmpada, el nombre d'hores de funcionament i el nombre d'encesaments o cops. Cada vegada que una làmpada és colpejada amb un arc d'alta tensió durant l'engegada, una mica de l'elèctrode de tungstè es desgasta. Finalment, el llum no tornarà a encendre. Les làmpades d'arc d'elèctrode incorporen mecanismes d'obturador que, quan s'encenen, bloquegen l'emissió d'UV com a alternativa al cicle repetit de l'alimentació de la llum. Les tintes, recobriments i adhesius més reactius poden augmentar la vida útil de la làmpada; mentre que les formulacions menys reactives poden requerir canvis de llum més freqüents.
Els sistemes UV-LED són inherentment més duradors que les làmpades convencionals, però la vida UV-LED tampoc és absoluta. Igual que amb les làmpades convencionals, els LED UV tenen límits quant a la força que poden ser conduïts i, en general, han de funcionar amb temperatures d'unió per sota dels 120 °C. Els LED de sobreconducció i els LED de baix refredament comprometran la vida útil, donant lloc a una degradació més ràpida o una fallada catastròfica. Actualment, no tots els proveïdors de sistemes UV-LED ofereixen dissenys que compleixin amb les vides de vida establertes més altes de més de 20.000 hores. Els sistemes millor dissenyats i mantinguts duraran més de 20.000 hores, i els sistemes inferiors fallaran en finestres molt més curtes. La bona notícia és que els dissenys de sistemes LED continuen millorant i duren més amb cada iteració de disseny.
Ozó
Quan les longituds d'ona UVC més curtes afecten les molècules d'oxigen (O2), fan que les molècules d'oxigen (O2) es divideixin en dos àtoms d'oxigen (O). Els àtoms d'oxigen lliure (O) xoquen després amb altres molècules d'oxigen (O2) i formen ozó (O3). Com que el trioxigen (O3) és menys estable a nivell del sòl que el dioxigen (O2), l'ozó torna fàcilment a una molècula d'oxigen (O2) i un àtom d'oxigen (O) a mesura que deriva a través de l'aire atmosfèric. Els àtoms d'oxigen lliures (O) es recombinen entre si dins del sistema d'escapament per produir molècules d'oxigen (O2).
Per a aplicacions industrials de curat UV, l'ozó (O3) es produeix quan l'oxigen atmosfèric interacciona amb longituds d'ona ultraviolada inferiors a 240 nm. Les fonts de curació de vapor de mercuri de banda ampla emeten UVC entre 200 i 280 nm, que se superposan a part de la regió generadora d'ozó, i les làmpades excímers emeten UV al buit a 172 nm o UVC a 222 nm. L'ozó creat pels vapors de mercuri i les làmpades de curat d'excímers és inestable i no és una preocupació mediambiental important, però és necessari que s'elimini de l'àrea immediata que envolta els treballadors, ja que és un irritant respiratori i tòxic a nivells elevats. Com que els sistemes de curat UV-LED comercials emeten una sortida UVA entre 365 i 405 nm, no es genera ozó.
L'ozó té una olor semblant a l'olor del metall, un cable cremat, clor i una espurna elèctrica. Els sentits olfactius humans poden detectar l'ozó fins a 0,01 a 0,03 parts per milió (ppm). Tot i que varia segons la persona i el nivell d'activitat, les concentracions superiors a 0,4 ppm poden provocar efectes respiratoris adversos i mals de cap. S'ha d'instal·lar una ventilació adequada a les línies de curat UV per limitar l'exposició dels treballadors a l'ozó.
Els sistemes de curat UV estan dissenyats generalment per contenir l'aire d'escapament a mesura que surt dels capçals de la làmpada perquè pugui ser conduït lluny dels operadors i fora de l'edifici, on es desintegra de manera natural en presència d'oxigen i llum solar. Alternativament, les làmpades sense ozó incorporen un additiu de quars que bloqueja les longituds d'ona generadores d'ozó, i les instal·lacions que volen evitar conductes o tallar forats al sostre solen emprar filtres a la sortida dels ventiladors d'escapament.
Hora de publicació: 19-juny-2024
