O vapor de mercurio, o diodo emisor de luz (LED) e o excimer son tecnoloxías distintas de lámpadas de curado UV. Aínda que os tres utilízanse en diversos 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 no desenvolvemento de aplicacións e formulacións, selección de fontes de curado UV e integración.
Lámpadas de vapor de mercurio
Tanto as lámpadas de arco de electrodos como as lámpadas de microondas sen electrodos están 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 de alta temperatura capaz de conducir electricidade. Prodúcese aplicando unha tensión eléctrica entre dous electrodos dentro dunha lámpada de arco ou poñendo en microondas unha lámpada sen electrodos dentro dun recinto ou cavidade similar en concepto ao forno de microondas doméstico. Unha vez vaporizado, o plasma de mercurio emite luz de amplo espectro en 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 de electróns (-) flúe cara ao electrodo positivo ou ánodo de wolframio da lámpada (+) e ao circuíto eléctrico do sistema UV. Os átomos con electróns recentemente perdidos convértense en catións de enerxía positiva (+) que flúen cara ao electrodo ou cátodo de wolframio cargado negativamente da lámpada (-). A medida que se moven, os catións golpean os átomos neutros da mestura de gases. O impacto transfire electróns de átomos neutros a catións. A medida que os catións gañan electróns, caen a un estado de menor enerxía. O diferencial de enerxía descárgase como fotóns que irradian cara ao exterior desde o tubo de cuarzo. Sempre que a lámpada estea axeitadamente alimentada, arrefriada correctamente e operada durante a súa vida útil, unha subministración constante de catións recén creados (+) gravita cara ao electrodo 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 electrodos de wolframio e son simplemente un tubo de cuarzo selado que contén mercurio e gas inerte, comunmente denomínanse sen electrodos.
A saída UV das lámpadas de vapor de mercurio de banda ancha ou de espectro amplo abarca lonxitudes de onda ultravioleta, visible e infravermella, en proporción aproximada igual. A parte 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 escape 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 halogenuros metálicos. A maioría das tintas, revestimentos, adhesivos e extrusións formulados con UV están deseñados para coincidir coa produción estándar de lámpadas dopadas 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 grosas e moi pigmentadas. As formulacións UV que conteñen dióxido de titanio tenden a curarse mellor con lámpadas dopadas con galio (GA). Isto débese a que as lámpadas de galio desprazan unha parte importante da saída UV cara a lonxitudes de onda superiores a 380 nm. Dado que os aditivos de dióxido de titanio xeralmente non absorben a luz por encima de 380 nm, o uso de lámpadas de galio con formulacións brancas permite que os fotoiniciadores absorban máis enerxía UV que os aditivos.
Os perfís espectrais proporcionan aos formuladores e usuarios finais unha representación visual de como se distribúe a saída radiada para un deseño específico de lámpadas polo espectro electromagnético. Aínda que o mercurio vaporizado e os metais aditivos teñen características de radiación definidas, a mestura precisa de elementos e gases inertes no interior do tubo de cuarzo xunto coa construción da lámpada e o deseño do sistema de curado inflúen na produción 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 dunha lámpada cun reflector e refrixeración debidamente deseñados. Os perfís espectrais están facilmente dispoñibles nos provedores de sistemas UV e son útiles no desenvolvemento de formulacións e na selección de lámpadas.
Un perfil espectral común representa a irradiación espectral no eixe y e a lonxitude de onda no eixe x. A irradiancia espectral pódese mostrar de varias formas, incluíndo valores absolutos (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 da lámpada de arco de mercurio mostra a irradiación relativa con respecto á lonxitude de onda dos sistemas de GEW (Figura 1).
FIGURA 1 »Gráficos de saída espectral de mercurio e ferro.
Lámpada é o termo usado para referirse ao tubo de cuarzo que emite UV en Europa e Asia, mentres que os norteamericanos e suramericanos tenden a usar unha mestura intercambiable de lámpada e lámpada. A lámpada e a cabeza da lámpada fan referencia ao conxunto completo que alberga 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 consisten nun cabezal da lámpada, un ventilador ou refrixerador, unha fonte de alimentación e unha interface home-máquina (HMI). A cabeza da lámpada inclúe unha lámpada (bombilla), un reflector, unha carcasa ou carcasa metálica, un conxunto de obturadores e, ás veces, unha fiestra de cuarzo ou un protector de arame. GEW monta os seus tubos de cuarzo, reflectores e mecanismos de obturación dentro de conxuntos de casetes que se poden quitar facilmente da carcasa ou da carcasa exterior da cabeza da lámpada. A eliminación dun casete GEW adoita realizarse en segundos usando unha única chave Allen. Debido a que a saída UV, o tamaño e a forma global da cabeza da lámpada, as características do sistema e as necesidades dos equipos auxiliares varían segundo a aplicación e o mercado, os sistemas de lámpadas de arco de electrodos adoitan estar deseñados para unha determinada categoría de aplicacións ou tipos de máquinas similares.
As lámpadas de vapor de mercurio emiten 360° de luz do tubo de cuarzo. Os sistemas de lámpadas de arco usan reflectores situados nos lados e na parte traseira da lámpada para captar e enfocar máis da luz a unha distancia especificada diante da cabeza da lámpada. Esta distancia coñécese como foco e é onde a irradiación é maior. As lámpadas de arco normalmente emiten no intervalo de 5 a 12 W/cm2 no foco. Dado que preto do 70% da saída UV da cabeza da lámpada procede do reflector, é importante manter os reflectores limpos e substituílos periódicamente. Non limpar ou substituír os reflectores é un factor común para unha cura insuficiente.
Durante máis de 30 anos, GEW estivo mellorando a eficiencia dos seus sistemas de curado, personalizando funcións e saídas para satisfacer as necesidades de aplicacións e mercados específicos e desenvolvendo unha gran 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 obturación integral silenciosos, faldas e ranuras de banda, alimentación de banda de almexa, inerción de nitróxeno, cabezales con presión positiva, pantalla táctil. interface de operador, fontes de alimentación de estado sólido, maiores eficiencias operativas, vixilancia de saída UV e monitorización remoto do sistema.
Cando as lámpadas de electrodos de media presión están funcionando, a temperatura da superficie do 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. GEW proporciona este aire negativamente; isto significa que o aire é tirado a través da carcasa, ao longo do reflector e da lámpada, e esgota o conxunto e afastado 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 da cabeza da lámpada.
As lámpadas de arco de electrodos teñen ciclos de quecemento e arrefriamento. As lámpadas encéndense cun arrefriamento mínimo. Isto permite que o plasma de mercurio eleve á temperatura de funcionamento desexada, produza electróns e catións libres e permita o fluxo de corrente. Cando a cabeza da lámpada está apagada, o arrefriamento continúa funcionando durante uns minutos para arrefriar uniformemente o tubo de cuarzo. Unha lámpada que estea demasiado quente non se volverá a acender e debe seguir arrefriándose. A duración do ciclo de arranque e arrefriamento, así como a degradación dos electrodos durante cada golpe de tensión, é o motivo polo que os mecanismos de obturación pneumática sempre están integrados nos conxuntos de lámpadas de arco de electrodos GEW. A figura 2 mostra lámpadas de arco de electrodos refrixeradas por aire (E2C) e refrixeradas por líquido (E4C).
FIGURA 2 »Lámpadas de arco de electrodo refrixerados por líquido (E4C) e arrefriados 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. Os semicondutores que se producen de xeito natural pero bastante ineficientes inclúen os elementos silicio, xermanio e selenio. Os semicondutores fabricados sintéticamente deseñados para a produción e a eficiencia son materiais compostos con impurezas impregnadas con precisión dentro da estrutura cristalina. No caso dos LED UV, o nitruro de aluminio galio (AlGaN) é un material de uso habitual.
Os semicondutores son fundamentais para a electrónica moderna e están deseñados para formar transistores, díodos, díodos emisores de luz e microprocesadores. Os dispositivos semicondutores están integrados en circuítos eléctricos e montados dentro de produtos como teléfonos móbiles, portátiles, tabletas, electrodomésticos, avións, coches, mandos a distancia e mesmo xoguetes para nenos. Estes compoñentes pequenos pero poderosos fan que os produtos de uso cotián funcionen ao mesmo tempo que permiten que os artigos sexan compactos, delgados, lixeiros e máis económicos.
No caso especial dos LED, os materiais semicondutores deseñados e fabricados con precisión emiten bandas de luz de lonxitude de onda relativamente estreitas cando están conectados a unha fonte de enerxía de CC. A luz xérase só cando a corrente flúe desde o ánodo positivo (+) ata o cátodo negativo (-) de cada LED. Dado que a saída LED é rápida e facilmente controlada e case monocromática, os LED son idóneos para o seu uso como: luces indicadoras; sinais de comunicación por infravermellos; retroiluminación para televisores, portátiles, tabletas e teléfonos intelixentes; sinais electrónicos, cartelería e jumbotrons; e curado UV.
Un LED é unha unión positiva-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 os dous lados son relativamente condutores, o límite de unión onde se atopan os dous lados, coñecido como zona de esgotamento, non é condutor. Cando o terminal positivo (+) dunha fonte de enerxía de corrente continua (DC) está conectado ao ánodo (+) do LED e o terminal negativo (-) da fonte está conectado ao cátodo (-), os electróns cargados negativamente no cátodo e as vacantes de electróns cargados positivamente no ánodo son repelidas pola fonte de enerxía e empurradas cara á zona de esgotamento. Este é un sesgo cara adiante e ten o efecto de superar o límite non condutor. O resultado é que os electróns libres na rexión de tipo n se cruzan e enchen as vacantes na rexión de tipo p. Cando os electróns atravesan o límite, pasan a un estado de menor enerxía. A caída respectiva de enerxía é liberada do semicondutor como fotóns de luz.
Os materiais e dopantes que forman a estrutura cristalina do LED determinan a saída espectral. Hoxe, 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 da campá. Aínda que o desenvolvemento de UVC está en curso entre 275 e 285 nm, a produción, a vida útil, a fiabilidade e o custo aínda non son viables comercialmente para sistemas e aplicacións de curado.
Dado que a saída de UV-LED actualmente está 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 media presión. Isto significa que os sistemas de curado UV-LED non emiten UVC, UVB, luz máis visible e lonxitudes de onda infravermellas que xeran calor. Aínda que isto permite que os sistemas de curado UV-LED sexan utilizados en aplicacións máis sensibles á calor, as tintas, revestimentos e adhesivos existentes formulados para lámpadas de mercurio de media presión deben reformularse para os sistemas de curado UV-LED. Afortunadamente, os provedores de química deseñan cada vez máis ofertas como cura dual. Isto significa que unha formulación de cura dual destinada a curar cunha lámpada LED UV tamén se 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 electrodos, os sistemas de curado UV-LED non incorporan reflectores que dirixan os raios de luz a un foco concentrado. Como resultado, o pico de irradiación UV-LED prodúcese preto da xanela emisora. Os raios UV-LED emitidos diverxen entre si a medida que aumenta a distancia entre a cabeza da lámpada e a superficie de curado. Isto reduce a concentración de luz e a magnitude da irradiación que chega á superficie de curado. Aínda que a irradiancia máxima é importante para a reticulación, unha irradiación cada vez máis elevada non sempre é vantaxosa e mesmo pode inhibir unha maior densidade de reticulación. A lonxitude de onda (nm), a irradiación (W/cm2) e a densidade de enerxía (J/cm2) xogan un papel fundamental no curado, e o seu impacto colectivo no curado debe entenderse adecuadamente durante a selección da fonte UV-LED.
Os LED son fontes Lambertianas. Noutras palabras, cada LED UV emite unha saída uniforme cara adiante nun 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 algunha outra configuración. Estes subconxuntos, coñecidos como módulos ou matrices, están deseñados cun espazo entre os LED que garante a mestura entre ocos e facilita o arrefriamento dos díodos. Despois dispóñense varios módulos ou matrices 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 por LED UV inclúen o disipador de calor, a xanela emisora, os controladores electrónicos, fontes de alimentación de CC, un sistema de refrixeración líquida ou enfriador e unha interface humano-máquina (HMI).
FIGURA 4 »O sistema LeoLED para web.
FIGURA 5 »Sistema LeoLED para instalacións multilámpadas de alta velocidade.
Xa que os sistemas de curado UV-LED non irradian lonxitudes de onda infravermellas. Inherentemente transfiren menos enerxía térmica á superficie de curado que as lámpadas de vapor de mercurio, pero isto non significa que os LED UV deban considerarse tecnoloxía de curado en frío. Os sistemas de curado UV-LED poden emitir picos de irradiación moi altos, e as lonxitudes de onda ultravioleta son unha forma de enerxía. Calquera que sexa a saída que non sexa absorbida pola química, quentará a parte ou substrato subxacente, así como os compoñentes da máquina circundantes.
Os LED UV tamén son compoñentes eléctricos con ineficiencias derivadas do deseño e fabricación de semicondutores en bruto, así como dos métodos de fabricación e compoñentes utilizados para empaquetar os LEDs na unidade de curado máis grande. Mentres 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 do LED pn debe permanecer por debaixo dos 120 °C. Só o 35-50% da electricidade que alimenta unha matriz de LED UV convértese en saída ultravioleta (moi dependente da lonxitude de onda). O resto transfórmase en calor térmico que debe eliminarse para manter a temperatura de unión desexada e garantir a irradiación especificada do sistema, a densidade de enerxía e a uniformidade, así como unha longa vida útil. Os LED son inherentemente dispositivos de estado sólido de longa duración, e integrar os LED en conxuntos máis grandes con sistemas de refrixeración deseñados e mantidos correctamente é fundamental para conseguir especificacións de longa duración. Non todos os sistemas de curado UV son iguais, e os sistemas de curado UV-LED mal deseñados e arrefriados teñen unha maior probabilidade de sobreenriquecerse e fallar catastróficamente.
Lámpadas híbridas arco/LED
En calquera mercado onde se introduza tecnoloxía nova como substituto da tecnoloxía existente, pode haber temor en canto á adopción, así como escepticismo sobre o rendemento. Os usuarios potenciais adoitan atrasar a adopción ata que se forma unha base de instalación ben establecida, se publican estudos de casos, os testemuños positivos comezan a circular en masa e/ou obteñen experiencias de primeira man ou referencias de persoas e empresas que coñecen e nas que confían. Moitas veces requírese probas sólidas antes de que todo un mercado abandone por completo o vello e pase totalmente ao novo. Non axuda que as historias de éxito tenden a ser segredos firmemente gardados xa que os primeiros adoptantes non queren que os competidores obteñan beneficios comparables. Como resultado, as historias de decepción tanto reais como esaxeradas poden ás veces repercutir en todo o mercado, camuflando os verdadeiros méritos da nova tecnoloxía e atrasando aínda máis a adopción.
Ao longo da historia, e como contraposición á adopción reticente, os deseños híbridos foron aceptados con frecuencia como unha ponte transitoria entre a tecnoloxía actual 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 rápida e facilmente entre lámpadas de vapor de mercurio e tecnoloxía LED. Para liñas con varias estacións de curado, os híbridos permiten que as prensas funcionen 100 % LED, 100 % vapor de mercurio ou calquera mestura das dúas tecnoloxías que se precise para un determinado traballo.
GEW ofrece sistemas híbridos arco/LED para conversores web. A solución foi desenvolvida para o mercado máis grande de GEW, a etiqueta de web estreita, pero o deseño híbrido tamén ten uso noutras aplicacións web e non web (Figura 6). O arco/LED incorpora unha carcasa de cabezal de lámpada común que pode acomodar un casete de vapor de mercurio ou LED. Ambos casetes funcionan cun sistema de control e alimentación universal. A intelixencia dentro do sistema permite a diferenciación entre os tipos de casetes e proporciona automaticamente a potencia, o arrefriamento e a interface do operador axeitados. A eliminación ou a instalación de casetes de vapor de mercurio ou LED de GEW adoita realizarse en segundos utilizando unha única chave Allen.
FIGURA 6 »Sistema de arco/LED para web.
Lámpadas Excimer
As lámpadas excimer son un tipo de lámpada de descarga de gas que emite enerxía ultravioleta case monocromática. Aínda que as lámpadas excimer están dispoñibles en numerosas lonxitudes de onda, as saídas ultravioletas comúns están centradas en 172, 222, 308 e 351 nm. As lámpadas excimer de 172 nm están dentro da banda UV de baleiro (de 100 a 200 nm), mentres que 222 nm son exclusivamente UVC (de 200 a 280 nm). As lámpadas excimer de 308 nm emiten UVB (280 a 315 nm) e 351 nm son UVA sólidamente (315 a 400 nm).
As lonxitudes de onda UV ao baleiro de 172 nm son máis curtas e conteñen máis enerxía que os UVC; porén, loitan por penetrar moi profundamente nas substancias. De feito, as lonxitudes de onda de 172 nm son completamente absorbidas dentro dos 10 a 200 nm máis importantes da química formulada por UV. Como resultado, as lámpadas excimer 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 ao baleiro tamén son absorbidas polo aire, as lámpadas excimer de 172 nm deben funcionar nunha atmosfera inerte en nitróxeno.
A maioría das lámpadas excimer consisten nun tubo de cuarzo que serve de barreira dieléctrica. O tubo está cheo de gases raros capaces de formar moléculas excimer ou exciplex (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 electrodos de terra corren pola lonxitude exterior. As tensións son impulsadas na lámpada a altas frecuencias. Isto fai que os electróns flúen dentro do electrodo interno e se descarguen a través da mestura de gases cara aos electrodos de terra externos. Este fenómeno científico coñécese como descarga de barreira dieléctrica (DBD). A medida que os electróns viaxan polo gas, interactúan cos átomos e crean especies energizadas ou ionizadas que producen moléculas excimer ou exciplex. As moléculas excimer e exciplex teñen unha vida incriblemente curta e, a medida que se descompoñen dun estado excitado a un estado fundamental, emítense fotóns dunha distribución case monocromática.
FIGURA 7 »Lámpada excimer
A diferenza das lámpadas de vapor de mercurio, a superficie do tubo de cuarzo dunha lámpada excimer non se quente. Como resultado, a maioría das lámpadas excimer funcionan con pouco ou ningún arrefriamento. Noutros casos, requírese un baixo nivel de arrefriamento que normalmente é proporcionado por gas nitróxeno. Debido á estabilidade térmica da lámpada, as lámpadas excimer están "ON/OFF" instantáneas e non requiren ciclos de quecemento ou arrefriamento.
Cando se integran lámpadas excimer que irradian a 172 nm en combinación con sistemas de curado UVA-LED case monocromáticos e lámpadas de vapor de mercurio de banda ancha, prodúcense efectos de superficie mate. As lámpadas LED UVA utilízanse primeiro para xelificar a química. Despois utilízanse lámpadas de excimer case monocromáticas para polimerizar a superficie e, por último, lámpadas de mercurio de banda ancha reticulan o resto da química. As saídas espectrais únicas das tres tecnoloxías aplicadas en etapas separadas proporcionan efectos de cura superficial ópticos e funcionais beneficiosos que non se poden conseguir con ningunha das fontes UV por si só.
As lonxitudes de onda de excimer de 172 e 222 nm tamén son eficaces para destruír substancias orgánicas perigosas e bacterias nocivas, o que fai que as lámpadas excimer sexan prácticas para a limpeza, desinfección e tratamentos de enerxía de superficie.
Vida da lámpada
Con respecto á vida útil da lámpada ou da lámpada, as lámpadas de arco de GEW adoitan durar ata 2.000 horas. A vida útil da lámpada non é absoluta, xa que a produción de UV diminúe gradualmente co paso do tempo e é afectada por varios factores. O deseño e a calidade da lámpada, así como o estado de funcionamento do sistema UV e a reactividade da formulación. Os sistemas UV deseñados correctamente garanten que se proporcione a potencia e o arrefriamento correctos que require o deseño específico da lámpada (bombilla).
As lámpadas (bombillas) subministradas por GEW sempre proporcionan a vida útil máis longa cando se usan nos sistemas de curado GEW. As fontes secundarias de subministración xeralmente realizaron enxeñería inversa da lámpada a partir dunha mostra, e é posible que as copias non conteñan o mesmo axuste final, diámetro de cuarzo, contido de mercurio ou mestura de gases, o que pode afectar á produción de UV e á xeración de calor. Cando a xeración de calor non se equilibra coa refrixeración do sistema, a lámpada sofre tanto na saída como na vida útil. As lámpadas que funcionan máis frías emiten menos UV. As lámpadas que funcionan máis quente non duran tanto e se deforman a altas temperaturas da superficie.
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 golpes. Cada vez que unha lámpada recibe un arco de alta tensión durante o arranque, un pouco do electrodo de tungsteno desgasta. Finalmente, a lámpada non volverá acender. As lámpadas de arco de electrodo incorporan mecanismos de obturación que, cando se enganchan, bloquean a saída UV como unha alternativa ao ciclo repetido da enerxía da lámpada. As tintas, os revestimentos e os adhesivos máis reactivos poden producir unha vida útil máis longa da lámpada; mentres que as formulacións menos reactivas poden requirir cambios máis frecuentes da lámpada.
Os sistemas UV-LED son inherentemente máis duradeiros que as lámpadas convencionais, pero a vida do UV-LED tampouco é absoluta. Do mesmo xeito que coas lámpadas convencionais, os LED UV teñen límites no que se poden manexar e xeralmente deben funcionar con temperaturas de unión inferiores a 120 °C. Os LED de sobrecondución e os LED que se enfrian insuficiente comprometerán a vida útil, o que provocará unha degradación máis rápida ou un fallo catastrófico. Non todos os provedores de sistemas de LED UV ofrecen actualmente deseños que cumpran os tempos de vida máis altos establecidos que superan as 20.000 horas. Os sistemas mellor deseñados e mantidos durarán máis de 20.000 horas, e os sistemas inferiores fallarán en ventás moito máis curtas. A boa noticia é que os deseños dos sistemas LED seguen mellorando e duran máis con cada iteración do deseño.
Ozon
Cando as lonxitudes de onda UVC máis curtas impactan as moléculas de osíxeno (O2), fan que as moléculas de osíxeno (O2) se dividan en dous átomos de osíxeno (O). Os átomos de osíxeno libres (O) chocan despois con outras moléculas de osíxeno (O2) e forman ozono (O3). Dado que o triosíxeno (O3) é menos estable a nivel do chan que o diosíxeno (O2), o ozono reverte facilmente a unha molécula de osíxeno (O2) e un átomo de osíxeno (O) ao derivar polo aire atmosférico. Os átomos de osíxeno libres (O) recombináronse entre si dentro do sistema de escape para producir moléculas de osíxeno (O2).
Para aplicacións industriais de curado UV, o ozono (O3) prodúcese cando o osíxeno atmosférico interactúa con lonxitudes de onda ultravioleta inferiores a 240 nm. As fontes de curado por vapor de mercurio de banda ancha emiten UVC entre 200 e 280 nm, que se superpoñen a parte da rexión xeradora de ozono, e as lámpadas excimer emiten UV ao baleiro a 172 nm ou UVC a 222 nm. O ozono creado polos vapores de mercurio e as lámpadas de curado excimer é inestable e non supón unha preocupación ambiental significativa, pero é necesario que se elimine da contorna inmediata dos traballadores xa que é un irritante respiratorio e tóxico en niveis elevados. Dado que os sistemas de curado UV-LED comerciais emiten unha saída de UVA entre 365 e 405 nm, non se xera ozono.
O ozono ten un cheiro semellante ao do metal, un fío ardente, o cloro e unha chispa eléctrica. Os sentidos olfativos humanos poden detectar o ozono entre 0,01 e 0,03 partes por millón (ppm). Aínda que varía segundo a persoa e o nivel de actividade, concentracións superiores a 0,4 ppm poden provocar efectos respiratorios adversos e dores de cabeza. Debe instalarse unha ventilación adecuada nas liñas de curado UV para limitar a exposición dos traballadores ao ozono.
Os sistemas de curado por UV están deseñados xeralmente para conter o aire de escape cando sae das cabezas da lámpada para que poida ser conducido lonxe dos operadores e fóra do edificio, onde se degrada naturalmente en presenza de osíxeno e luz solar. Alternativamente, as lámpadas sen ozono incorporan un aditivo de cuarzo que bloquea as lonxitudes de onda que xeran ozono, e as instalacións que queren evitar canalizar ou cortar buratos no teito adoitan empregar filtros na saída dos ventiladores de escape.
Hora de publicación: 19-Xun-2024
