O vapor de mercurio, os díodos emisores de luz (LED) e os excímeros son tecnoloxías distintas de lámpadas de curado UV. Aínda que as tres se empregan en varios procesos de fotopolimerización para reticular tintas, revestimentos, adhesivos e extrusións, os mecanismos que xeran a enerxía UV irradiada, así como as características da saída espectral correspondente, son completamente diferentes. Comprender estas diferenzas é fundamental para o desenvolvemento de aplicacións e formulacións, a selección da fonte de curado UV e a integración.
Lámpadas de vapor de mercurio
Tanto as lámpadas de arco de eléctrodos como as lámpadas de microondas sen eléctrodos entran dentro da categoría de vapor de mercurio. As lámpadas de vapor de mercurio son un tipo de lámpadas de descarga de gas de media presión nas que unha pequena cantidade de mercurio elemental e gas inerte se vaporizan nun plasma dentro dun tubo de cuarzo selado. O plasma é un gas ionizado a unha temperatura incriblemente alta capaz de conducir a electricidade. Prodúcese aplicando unha tensión eléctrica entre dous eléctrodos dentro dunha lámpada de arco ou quentando no microondas unha lámpada sen eléctrodos dentro dun recinto ou cavidade similar en concepto a un forno microondas doméstico. Unha vez vaporizado, o plasma de mercurio emite luz de amplo espectro a través de lonxitudes de onda ultravioleta, visible e infravermella.
No caso dunha lámpada de arco eléctrico, unha tensión aplicada energiza o tubo de cuarzo selado. Esta enerxía vaporiza o mercurio nun plasma e libera electróns dos átomos vaporizados. Unha parte dos electróns (-) flúe cara ao eléctrodo ou ánodo de tungsteno positivo (+) da lámpada e cara ao circuíto eléctrico do sistema UV. Os átomos cos novos electróns que faltan convértense en catións energizados positivamente (+) que flúen cara ao eléctrodo ou cátodo de tungsteno (-) cargado negativamente da lámpada. A medida que se moven, os catións golpean os átomos neutros da mestura de gases. O impacto transfire electróns dos átomos neutros aos catións. A medida que os catións gañan electróns, caen nun estado de menor enerxía. O diferencial de enerxía descárgase como fotóns que irradian cara a fóra desde o tubo de cuarzo. Sempre que a lámpada estea axeitadamente alimentada, arrefriada correctamente e funcionada dentro da súa vida útil, un subministro constante de catións recentemente creados (+) gravitan cara ao eléctrodo ou cátodo negativo (-), golpeando máis átomos e producindo unha emisión continua de luz UV. As lámpadas de microondas funcionan dun xeito similar, agás que as microondas, tamén coñecidas como radiofrecuencia (RF), substitúen o circuíto eléctrico. Dado que as lámpadas de microondas non teñen eléctrodos de tungsteno e son simplemente un tubo de cuarzo selado que contén mercurio e gas inerte, denomínanse habitualmente sen eléctrodos.
A saída UV das lámpadas de vapor de mercurio de banda ancha ou amplo espectro abrangue lonxitudes de onda ultravioleta, visible e infravermella, en proporcións aproximadamente iguais. A porción ultravioleta inclúe unha mestura de lonxitudes de onda UVC (200 a 280 nm), UVB (280 a 315 nm), UVA (315 a 400 nm) e UVV (400 a 450 nm). As lámpadas que emiten UVC en lonxitudes de onda inferiores a 240 nm xeran ozono e requiren extracción ou filtración.
A saída espectral dunha lámpada de vapor de mercurio pódese alterar engadindo pequenas cantidades de dopantes, como: ferro (Fe), galio (Ga), chumbo (Pb), estaño (Sn), bismuto (Bi) ou indio (In). Os metais engadidos cambian a composición do plasma e, en consecuencia, a enerxía liberada cando os catións adquiren electróns. As lámpadas con metais engadidos denomínanse dopadas, aditivas e de haloxenuros metálicos. A maioría das tintas, revestimentos, adhesivos e extrusións formuladas con UV están deseñadas para coincidir coa saída das lámpadas dopadas estándar con mercurio (Hg) ou ferro (Fe). As lámpadas dopadas con ferro desprazan parte da saída UV a lonxitudes de onda máis longas e case visibles, o que resulta nunha mellor penetración a través de formulacións máis espesas e fortemente pigmentadas. As formulacións UV que conteñen dióxido de titanio tenden a curar mellor coas lámpadas dopadas con galio (GA). Isto débese a que as lámpadas de galio desprazan unha parte significativa da saída UV cara a lonxitudes de onda superiores a 380 nm. Dado que os aditivos de dióxido de titanio xeralmente non absorben luz por riba dos 380 nm, o uso de lámpadas de galio con formulacións brancas permite que os fotoiniciadores absorban máis enerxía UV en comparación cos aditivos.
Os perfís espectrais proporcionan aos formuladores e aos usuarios finais unha representación visual de como se distribúe a saída radiada para un deseño de lámpada específico ao longo do espectro electromagnético. Aínda que o mercurio vaporizado e os metais aditivos teñen características de radiación definidas, a mestura precisa de elementos e gases inertes dentro do tubo de cuarzo, xunto coa construción da lámpada e o deseño do sistema de curado, inflúen na saída UV. A saída espectral dunha lámpada non integrada alimentada e medida por un provedor de lámpadas ao aire libre terá unha saída espectral diferente á dunha lámpada montada dentro dun cabezal de lámpada cun reflector e refrixeración deseñados axeitadamente. Os perfís espectrais están dispoñibles facilmente a través dos provedores de sistemas UV e son útiles no desenvolvemento de formulacións e na selección de lámpadas.
Un perfil espectral común representa a irradiancia espectral no eixe y e a lonxitude de onda no eixe x. A irradiancia espectral pódese mostrar de varias maneiras, incluíndo o valor absoluto (por exemplo, W/cm2/nm) ou medidas arbitrarias, relativas ou normalizadas (sen unidades). Os perfís adoitan mostrar a información como un gráfico de liñas ou como un gráfico de barras que agrupa a saída en bandas de 10 nm. O seguinte gráfico de saída espectral dunha lámpada de arco de mercurio mostra a irradiancia relativa con respecto á lonxitude de onda para os sistemas de GEW (Figura 1).
FIGURA 1 »Gráficos de saída espectral para mercurio e ferro.
Lámpada é o termo que se emprega para referirse ao tubo de cuarzo emisor de raios UV en Europa e Asia, mentres que os norteamericanos e suramericanos tenden a usar unha mestura intercambiable de lámpada e bulbo. Tanto a lámpada como o cabezal da lámpada refírense ao conxunto completo que aloxa o tubo de cuarzo e todos os demais compoñentes mecánicos e eléctricos.
Lámpadas de arco de electrodos
Os sistemas de lámpadas de arco de electrodos constan dun cabezal de lámpada, un ventilador de refrixeración ou un refrigerador, unha fonte de alimentación e unha interface home-máquina (HMI). O cabezal da lámpada inclúe unha lámpada (lámpada), un reflector, unha carcasa ou carcasa metálica, un conxunto de obturador e, ás veces, unha xanela de cuarzo ou un protector de arame. GEW monta os seus tubos de cuarzo, reflectores e mecanismos de obturador dentro de conxuntos de casete que se poden retirar facilmente da carcasa ou carcasa exterior do cabezal da lámpada. A retirada dun casete GEW adoita realizarse en segundos cunha soa chave Allen. Dado que a saída UV, o tamaño e a forma xerais do cabezal da lámpada, as características do sistema e as necesidades de equipos auxiliares varían segundo a aplicación e o mercado, os sistemas de lámpadas de arco de electrodos xeralmente están deseñados para unha categoría determinada de aplicacións ou tipos de máquinas similares.
As lámpadas de vapor de mercurio emiten 360° de luz a través do tubo de cuarzo. Os sistemas de lámpadas de arco empregan reflectores situados nos laterais e na parte traseira da lámpada para capturar e enfocar máis luz a unha distancia específica diante do cabezal da lámpada. Esta distancia coñécese como foco e é onde a irradiancia é maior. As lámpadas de arco adoitan emitir entre 5 e 12 W/cm2 no foco. Dado que arredor do 70 % da saída UV do cabezal da lámpada provén do reflector, é importante manter os reflectores limpos e substituílos periodicamente. Non limpar ou substituír os reflectores é un factor común que contribúe a un curado insuficiente.
Durante máis de 30 anos, GEW leva mellorando a eficiencia dos seus sistemas de curado, personalizando as características e o rendemento para satisfacer as necesidades de aplicacións e mercados específicos, e desenvolvendo unha ampla carteira de accesorios de integración. Como resultado, as ofertas comerciais actuais de GEW incorporan deseños de carcasas compactas, reflectores optimizados para unha maior reflectancia UV e infravermellos reducidos, mecanismos de obturador integral silenciosos, saias e ranuras para a banda, alimentación de banda de tipo cuncha, inerción de nitróxeno, cabezales presurizados positivamente, interface de operador con pantalla táctil, fontes de alimentación de estado sólido, maiores eficiencias operativas, monitorización da saída UV e monitorización remota do sistema.
Cando as lámpadas de eléctrodo de presión media están en funcionamento, a temperatura da superficie de cuarzo está entre 600 °C e 800 °C, e a temperatura interna do plasma é de varios miles de graos centígrados. O aire forzado é o principal medio para manter a temperatura correcta de funcionamento da lámpada e eliminar parte da enerxía infravermella irradiada. O GEW subministra este aire negativamente; isto significa que o aire é aspirado a través da carcasa, ao longo do reflector e da lámpada, e escapado do conxunto e lonxe da máquina ou da superficie de curado. Algúns sistemas GEW, como o E4C, utilizan refrixeración líquida, o que permite unha saída UV lixeiramente maior e reduce o tamaño total do cabezal da lámpada.
As lámpadas de arco de electrodos teñen ciclos de quecemento e arrefriamento. As lámpadas acéndense cun arrefriamento mínimo. Isto permite que o plasma de mercurio suba á temperatura de funcionamento desexada, produza electróns e catións libres e permita o fluxo de corrente. Cando se apaga o cabezal da lámpada, o arrefriamento continúa funcionando durante uns minutos para arrefriar uniformemente o tubo de cuarzo. Unha lámpada que estea demasiado quente non se volverá acender e debe seguir arrefriando. A duración do ciclo de arranque e arrefriamento, así como a degradación dos eléctrodos durante cada arranque de tensión, é a razón pola que os mecanismos de obturación pneumáticos sempre están integrados nos conxuntos de lámpadas de arco de electrodos GEW. A figura 2 mostra as lámpadas de arco de electrodos refrixeradas por aire (E2C) e por líquido (E4C).
FIGURA 2 »Lámpadas de arco de eléctrodos refrixeradas por líquido (E4C) e por aire (E2C).
Lámpadas LED UV
Os semicondutores son materiais sólidos e cristalinos que son algo condutores. A electricidade flúe a través dun semicondutor mellor que un illante, pero non tan ben como un condutor metálico. Entre os semicondutores naturais, pero bastante ineficientes, inclúense os elementos silicio, xermanio e selenio. Os semicondutores fabricados sinteticamente deseñados para obter un rendemento e unha eficiencia son materiais compostos con impurezas impregnadas con precisión dentro da estrutura cristalina. No caso dos LED UV, o nitruro de aluminio e galio (AlGaN) é un material de uso común.
Os semicondutores son fundamentais para a electrónica moderna e están deseñados para formar transistores, díodos, díodos emisores de luz e microprocesadores. Os dispositivos semicondutores intégranse en circuítos eléctricos e móntanse dentro de produtos como teléfonos móbiles, portátiles, tabletas, electrodomésticos, avións, coches, mandos a distancia e mesmo xoguetes infantís. Estes compoñentes diminutos pero potentes fan que os produtos cotiáns funcionen ao mesmo tempo que permiten que os artigos sexan compactos, máis delgados, lixeiros e máis accesibles.
No caso especial dos LED, os materiais semicondutores deseñados e fabricados con precisión emiten bandas de lonxitude de onda de luz relativamente estreitas cando se conectan a unha fonte de alimentación de CC. A luz xérase só cando a corrente flúe do ánodo positivo (+) ao cátodo negativo (-) de cada LED. Dado que a saída do LED se controla de forma rápida e sinxela e é case monocromática, os LED son ideais para o seu uso como: luces indicadoras; sinais de comunicación infravermellas; retroiluminación para televisores, portátiles, tabletas e teléfonos intelixentes; rótulos electrónicos, carteis e xigantes; e curado UV.
Un LED é unha unión positivo-negativa (unión pn). Isto significa que unha parte do LED ten unha carga positiva e denomínase ánodo (+), e a outra parte ten unha carga negativa e denomínase cátodo (-). Aínda que ambos os dous lados son relativamente condutores, o límite da unión onde se unen os dous lados, coñecido como zona de esgotamento, non é condutor. Cando o terminal positivo (+) dunha fonte de alimentación de corrente continua (CC) está conectado ao ánodo (+) do LED e o terminal negativo (-) da fonte está conectado ao cátodo (-), os electróns cargados negativamente no cátodo e as vacancias de electróns cargadas positivamente no ánodo son repelidas pola fonte de alimentación e empurradas cara á zona de esgotamento. Isto é unha polarización directa e ten o efecto de superar o límite non condutor. O resultado é que os electróns libres na rexión de tipo n cruzan e enchen as vacancias na rexión de tipo p. A medida que os electróns flúen a través do límite, pasan a un estado de menor enerxía. A respectiva caída de enerxía libérase do semicondutor en forma de fotóns de luz.
Os materiais e os dopantes que forman a estrutura cristalina dos LED determinan a saída espectral. Hoxe en día, as fontes de curado LED dispoñibles comercialmente teñen saídas ultravioleta centradas en 365, 385, 395 e 405 nm, unha tolerancia típica de ±5 nm e unha distribución espectral gaussiana. Canto maior sexa a irradiancia espectral máxima (W/cm2/nm), maior será o pico da curva de campá. Aínda que o desenvolvemento da UVC está en curso entre 275 e 285 nm, a saída, a vida útil, a fiabilidade e o custo aínda non son comercialmente viables para sistemas e aplicacións de curado.
Dado que a saída de UV-LED está actualmente limitada a lonxitudes de onda UVA máis longas, un sistema de curado UV-LED non emite a saída espectral de banda ancha característica das lámpadas de vapor de mercurio de presión media. Isto significa que os sistemas de curado UV-LED non emiten UVC, UVB, a maioría da luz visible e lonxitudes de onda infravermellas que xeran calor. Aínda que isto permite que os sistemas de curado UV-LED se utilicen en aplicacións máis sensibles á calor, as tintas, os revestimentos e os adhesivos existentes formulados para lámpadas de mercurio de presión media deben reformularse para os sistemas de curado UV-LED. Afortunadamente, os provedores de produtos químicos están a deseñar cada vez máis ofertas como curado dual. Isto significa que unha formulación de curado dual destinada a curar cunha lámpada UV-LED tamén curará cunha lámpada de vapor de mercurio (Figura 3).
FIGURA 3 »Gráfico de saída espectral para LED.
Os sistemas de curado UV-LED de GEW emiten ata 30 W/cm2 na xanela emisora. A diferenza das lámpadas de arco de eléctrodos, os sistemas de curado UV-LED non incorporan reflectores que dirixan os raios de luz a un foco concentrado. Como resultado, a irradiancia máxima dos UV-LED prodúcese preto da xanela emisora. Os raios UV-LED emitidos diverxen entre si a medida que aumenta a distancia entre o cabezal da lámpada e a superficie de curado. Isto reduce a concentración de luz e a magnitude da irradiancia que chega á superficie de curado. Aínda que a irradiancia máxima é importante para a reticulación, unha irradiancia cada vez maior non sempre é vantaxosa e pode incluso inhibir unha maior densidade de reticulación. A lonxitude de onda (nm), a irradiancia (W/cm2) e a densidade de enerxía (J/cm2) desempeñan papeis críticos no curado, e o seu impacto colectivo no curado debe comprenderse adecuadamente durante a selección da fonte UV-LED.
Os LED son fontes lambertianas. Noutras palabras, cada LED UV emite unha saída uniforme cara adiante a través dun hemisferio completo de 360° x 180°. Numerosos LED UV, cada un da orde dun milímetro cadrado, están dispostos nunha soa fila, unha matriz de filas e columnas ou noutra configuración. Estes subconxuntos, coñecidos como módulos ou matrices, están deseñados cun espazado entre os LED que garante a mestura entre os ocos e facilita o arrefriamento dos díodos. Despois, varios módulos ou matrices están dispostos en conxuntos máis grandes para formar sistemas de curado UV de varios tamaños (figuras 4 e 5). Os compoñentes adicionais necesarios para construír un sistema de curado UV-LED inclúen o disipador de calor, a xanela emisora, os controladores electrónicos, as fontes de alimentación de CC, un sistema de arrefriamento líquido ou refrixerador e unha interface home-máquina (HMI).
FIGURA 4 »O sistema LeoLED para a web.
FIGURA 5 »Sistema LeoLED para instalacións multilámpada de alta velocidade.
Dado que os sistemas de curado UV-LED non irradian lonxitudes de onda infravermellas, transfiren inherentemente menos enerxía térmica á superficie de curado que as lámpadas de vapor de mercurio, isto non significa que os LED UV deban considerarse tecnoloxía de curado en frío. Os sistemas de curado UV-LED poden emitir irradiancias máximas moi elevadas, e as lonxitudes de onda ultravioleta son unha forma de enerxía. Calquera saída que non sexa absorbida pola química quentará a peza ou substrato subxacente, así como os compoñentes da máquina circundantes.
Os LED UV tamén son compoñentes eléctricos con ineficiencias derivadas do deseño e fabricación dos semicondutores en bruto, así como dos métodos de fabricación e compoñentes utilizados para empaquetar os LED na unidade de curado máis grande. Aínda que a temperatura dun tubo de cuarzo de vapor de mercurio debe manterse entre 600 e 800 °C durante o funcionamento, a temperatura da unión pn do LED debe permanecer por debaixo dos 120 °C. Só entre o 35 e o 50 % da electricidade que alimenta unha matriz de LED UV convértese en saída ultravioleta (dependendo en gran medida da lonxitude de onda). O resto transfórmase en calor térmico que debe eliminarse para manter a temperatura de unión desexada e garantir a irradiancia, a densidade de enerxía e a uniformidade especificadas do sistema, así como unha longa vida útil. Os LED son dispositivos de estado sólido inherentemente duradeiros, e a integración de LED en conxuntos máis grandes con sistemas de refrixeración deseñados e mantidos correctamente é fundamental para acadar especificacións de longa vida útil. Non todos os sistemas de curado UV son iguais, e os sistemas de curado UV-LED deseñados e arrefriados incorrectamente teñen unha maior probabilidade de sobrequecerse e fallar catastróficamente.
Lámpadas híbridas de arco/LED
En calquera mercado onde se introduza unha tecnoloxía nova como substituta da tecnoloxía existente, pode haber trepidación con respecto á adopción, así como escepticismo sobre o rendemento. Os usuarios potenciais adoitan atrasar a adopción ata que se forme unha base de instalación ben establecida, se publiquen estudos de casos, comecen a circular masivamente testemuños positivos e/ou obteñan experiencia ou referencias de primeira man de persoas e empresas que coñecen e nas que confían. A miúdo requírense probas sólidas antes de que todo un mercado abandone por completo o antigo e faga a transición completa ao novo. Non axuda que as historias de éxito tenden a ser segredos ben gardados, xa que os primeiros usuarios non queren que os competidores obteñan beneficios comparables. Como resultado, tanto as historias reais como as esaxeradas de decepción poden ás veces reverberar por todo o mercado, camuflando os verdadeiros méritos da nova tecnoloxía e atrasando aínda máis a adopción.
Ao longo da historia, e como contrapeso á adopción reticente, os deseños híbridos foron adoptados con frecuencia como unha ponte de transición entre a tecnoloxía existente e a nova. Os híbridos permiten aos usuarios gañar confianza e determinar por si mesmos como e cando se deben usar novos produtos ou métodos, sen sacrificar as capacidades actuais. No caso do curado UV, un sistema híbrido permite aos usuarios cambiar de forma rápida e sinxela entre as lámpadas de vapor de mercurio e a tecnoloxía LED. Para liñas con varias estacións de curado, os híbridos permiten que as prensas funcionen con 100 % LED, 100 % vapor de mercurio ou calquera combinación das dúas tecnoloxías que sexa necesaria para un traballo determinado.
GEW ofrece sistemas híbridos de arco/LED para conversores de bobina. A solución foi desenvolvida para o maior mercado de GEW, a etiqueta de bobina estreita, pero o deseño híbrido tamén se usa noutras aplicacións web e non web (Figura 6). O arco/LED incorpora unha carcasa común para o cabezal da lámpada que pode aloxar un casete de vapor de mercurio ou LED. Ambos os casetes funcionan cun sistema universal de alimentación e control. A intelixencia dentro do sistema permite diferenciar entre os tipos de casete e proporciona automaticamente a alimentación, a refrixeración e a interface de operador axeitadas. A extracción ou instalación de calquera dos casetes de vapor de mercurio ou LED de GEW adoita realizarse en segundos cunha soa chave Allen.
FIGURA 6 »Sistema Arc/LED para web.
Lámpadas de excímero
As lámpadas excímeras son un tipo de lámpada de descarga de gas que emite enerxía ultravioleta case monocromática. Aínda que as lámpadas excímeras están dispoñibles en numerosas lonxitudes de onda, as saídas ultravioleta comúns céntranse en 172, 222, 308 e 351 nm. As lámpadas excímeras de 172 nm caen dentro da banda UV do baleiro (100 a 200 nm), mentres que 222 nm son exclusivamente UVC (200 a 280 nm). As lámpadas excímeras de 308 nm emiten UVB (280 a 315 nm) e 351 nm son solidamente UVA (315 a 400 nm).
As lonxitudes de onda UV de baleiro de 172 nm son máis curtas e conteñen máis enerxía que a UVC; non obstante, teñen dificultades para penetrar moi profundamente nas substancias. De feito, as lonxitudes de onda de 172 nm absórbense completamente dentro dos 10 a 200 nm superiores da química formulada con UV. Como resultado, as lámpadas excímeras de 172 nm só reticulan a superficie máis externa das formulacións UV e deben integrarse en combinación con outros dispositivos de curado. Dado que as lonxitudes de onda UV de baleiro tamén son absorbidas polo aire, as lámpadas excímeras de 172 nm deben funcionar nunha atmosfera inertizada con nitróxeno.
A maioría das lámpadas de excímero constan dun tubo de cuarzo que serve como barreira dieléctrica. O tubo está cheo de gases raros capaces de formar moléculas de excímero ou excíplex (Figura 7). Diferentes gases producen diferentes moléculas, e as diferentes moléculas excitadas determinan que lonxitudes de onda emite a lámpada. Un eléctrodo de alta tensión percorre a lonxitude interior do tubo de cuarzo e os eléctrodos de terra percorren a lonxitude exterior. As tensións son pulsadas na lámpada a altas frecuencias. Isto fai que os electróns flúan dentro do eléctrodo interno e se descarguen a través da mestura de gases cara aos eléctrodos de terra externos. Este fenómeno científico coñécese como descarga de barreira dieléctrica (DBD). A medida que os electróns viaxan a través do gas, interactúan cos átomos e crean especies enerxizadas ou ionizadas que producen moléculas de excímero ou excíplex. As moléculas de excímero e excíplex teñen unha vida incriblemente curta e, a medida que se descompoñen dun estado excitado a un estado fundamental, emítense fotóns dunha distribución cuasi monocromática.
FIGURA 7 »Lámpada de excímero
A diferenza das lámpadas de vapor de mercurio, a superficie do tubo de cuarzo dunha lámpada excímera non se quenta. Como resultado, a maioría das lámpadas excímeras funcionan con pouca ou ningunha refrixeración. Noutros casos, requírese un baixo nivel de refrixeración que normalmente se proporciona con gas nitróxeno. Debido á estabilidade térmica da lámpada, as lámpadas excímeras acéndense e apáganse instantáneamente e non requiren ciclos de quecemento nin arrefriamento.
Cando se integran lámpadas de excímero que irradian a 172 nm en combinación con sistemas de curado UVA-LED cuasimonocromáticos e lámpadas de vapor de mercurio de banda ancha, prodúcense efectos de superficie mate. Primeiro utilízanse lámpadas UVA LED para xelificar a química. Despois utilízanse lámpadas de excímero cuasimonocromáticas para polimerizar a superficie e, por último, as lámpadas de mercurio de banda ancha reticulan o resto da química. As saídas espectrais únicas das tres tecnoloxías aplicadas en etapas separadas ofrecen efectos de curado superficial ópticos e funcionais beneficiosos que non se poden conseguir con ningunha das fontes UV por si soa.
As lonxitudes de onda de excímero de 172 e 222 nm tamén son eficaces para destruír substancias orgánicas perigosas e bacterias nocivas, o que fai que as lámpadas de excímero sexan prácticas para a limpeza de superficies, a desinfección e os tratamentos de enerxía superficial.
Vida útil da lámpada
En canto á vida útil da lámpada ou da lámpada, as lámpadas de arco de GEW adoitan chegar ás 2000 horas. A vida útil da lámpada non é absoluta, xa que a saída de UV diminúe gradualmente co tempo e vese afectada por varios factores. O deseño e a calidade da lámpada, así como as condicións de funcionamento do sistema UV e a reactividade da materia formulada. Os sistemas UV deseñados axeitadamente garanten que se proporcione a potencia e a refrixeración correctas que require o deseño específico da lámpada (lámpada).
As lámpadas (lámpadas) subministradas por GEW sempre ofrecen a maior duración cando se usan en sistemas de curado GEW. As fontes de subministración secundarias xeralmente aplicaron enxeñaría inversa á lámpada a partir dunha mostra, e as copias poden non conter o mesmo conector, diámetro de cuarzo, contido de mercurio ou mestura de gases, o que pode afectar á saída de UV e á xeración de calor. Cando a xeración de calor non se equilibra co arrefriamento do sistema, a lámpada sofre tanto en saída como en vida útil. As lámpadas que funcionan a temperaturas máis baixas emiten menos UV. As lámpadas que funcionan a temperaturas máis altas non duran tanto e deformanse a altas temperaturas superficiais.
A vida útil das lámpadas de arco de electrodos está limitada pola temperatura de funcionamento da lámpada, o número de horas de funcionamento e o número de arranques ou acendidos. Cada vez que unha lámpada recibe un arco de alta tensión durante o arranque, unha parte do eléctrodo de tungsteno desgástase. Finalmente, a lámpada non se volverá a acender. As lámpadas de arco de electrodos incorporan mecanismos de obturador que, cando se activan, bloquean a saída UV como alternativa a apagar e apagar repetidamente a lámpada. As tintas, os revestimentos e os adhesivos máis reactivos poden provocar unha maior vida útil da lámpada; mentres que as formulacións menos reactivas poden requirir cambios de lámpada máis frecuentes.
Os sistemas UV-LED son inherentemente máis duradeiros que as lámpadas convencionais, pero a vida útil dos UV-LED tampouco é absoluta. Do mesmo xeito que as lámpadas convencionais, os LED UV teñen límites na intensidade coa que se poden alimentar e, polo xeral, deben funcionar con temperaturas de unión inferiores a 120 °C. Un consumo excesivo ou un arrefriamento insuficiente dos LED comprometerán a súa vida útil, o que provocará unha degradación máis rápida ou unha falla catastrófica. Non todos os provedores de sistemas UV-LED ofrecen actualmente deseños que cumpran cos límites de vida útil establecidos máis altos, superiores a 20 000 horas. Os sistemas mellor deseñados e mantidos durarán máis de 20 000 horas, e os sistemas inferiores fallarán en períodos moito máis curtos. A boa noticia é que os deseños dos sistemas LED seguen mellorando e durando máis con cada iteración do deseño.
Ozono
Cando as lonxitudes de onda UVC máis curtas impactan sobre as moléculas de osíxeno (O2), provocan que as moléculas de osíxeno (O2) se dividan en dous átomos de osíxeno (O). Os átomos de osíxeno libres (O) chocan entón con outras moléculas de osíxeno (O2) e forman ozono (O3). Dado que o trioxíxeno (O3) é menos estable a nivel do chan que o dioxíxeno (O2), o ozono convértese facilmente nunha molécula de osíxeno (O2) e un átomo de osíxeno (O) a medida que se despraza polo aire atmosférico. Os átomos de osíxeno libres (O) recombínanse entón entre si dentro do sistema de escape para producir moléculas de osíxeno (O2).
Para as aplicacións industriais de curado por UV, o ozono (O3) prodúcese cando o osíxeno atmosférico interactúa con lonxitudes de onda ultravioleta por debaixo de 240 nm. As fontes de curado por vapor de mercurio de banda ancha emiten UVC entre 200 e 280 nm, o que se solapa con parte da rexión xeradora de ozono, e as lámpadas de excímero emiten UV de baleiro a 172 nm ou UVC a 222 nm. O ozono creado polas lámpadas de curado por vapor de mercurio e excímero é inestable e non supón un problema ambiental significativo, pero é necesario retiralo da zona inmediata que rodea os traballadores, xa que é irritante respiratorio e tóxico a niveis elevados. Dado que os sistemas comerciais de curado UV-LED emiten unha saída de UVA entre 365 e 405 nm, non se xera ozono.
O ozono ten un cheiro similar ao do metal, un cable ardendo, o cloro e unha faísca eléctrica. O sentido do olfacto humano pode detectar ozono en concentracións tan baixas como de 0,01 a 0,03 partes por millón (ppm). Aínda que varía segundo a persoa e o nivel de actividade, as concentracións superiores a 0,4 ppm poden provocar efectos respiratorios adversos e dores de cabeza. Debe instalarse unha ventilación axeitada nas liñas de curado por UV para limitar a exposición dos traballadores ao ozono.
Os sistemas de curado por UV adoitan estar deseñados para conter o aire de escape cando sae dos cabezales das lámpadas, de xeito que poida canalizarse lonxe dos operadores e saír ao exterior do edificio, onde se descompón naturalmente en presenza de osíxeno e luz solar. Por outra banda, as lámpadas sen ozono incorporan un aditivo de cuarzo que bloquea as lonxitudes de onda xeradoras de ozono, e as instalacións que desexan evitar canalizacións ou perforacións no teito adoitan empregar filtros na saída dos extractores.
Data de publicación: 19 de xuño de 2024
