Apakah jenis Sumber Pengawetan UV yang digunakan dalam sistem pengawetan UV?

Wap merkuri, diod pemancar cahaya (LED), dan excimer ialah teknologi lampu pengawetan UV yang berbeza. Walaupun ketiga-tiganya digunakan dalam pelbagai proses fotopolimerisasi untuk memaut silang dakwat, salutan, pelekat, dan penyemperitan, mekanisme menjana tenaga UV yang dipancarkan, serta ciri-ciri keluaran spektrum yang sepadan, adalah berbeza sama sekali. Memahami perbezaan ini penting dalam pembangunan aplikasi dan formulasi, pemilihan sumber pengawetan UV dan penyepaduan.

Lampu Wap Merkuri

Kedua-dua lampu arka elektrod dan lampu gelombang mikro tanpa elektrod termasuk dalam kategori wap merkuri. Lampu wap merkuri ialah sejenis lampu nyahcas gas tekanan sederhana di mana sejumlah kecil unsur merkuri dan gas lengai diwap ke dalam plasma di dalam tiub kuarza yang tertutup. Plasma ialah gas terion bersuhu tinggi yang mampu mengalirkan elektrik. Ia dihasilkan dengan menggunakan voltan elektrik di antara dua elektrod dalam lampu arka atau dengan mengambang lampu tanpa elektrod di dalam kepungan atau rongga yang serupa dengan konsep ketuhar gelombang mikro isi rumah. Setelah mengewap, plasma merkuri memancarkan cahaya spektrum luas merentasi panjang gelombang ultraungu, boleh dilihat dan inframerah.

Dalam kes lampu arka elektrik, voltan yang dikenakan memberi tenaga kepada tiub kuarza yang dimeterai. Tenaga ini mengewapkan merkuri ke dalam plasma dan membebaskan elektron daripada atom terwap. Sebahagian daripada elektron (-) mengalir ke arah elektrod tungsten positif lampu atau anod (+) dan ke dalam litar elektrik sistem UV. Atom dengan elektron yang baru hilang menjadi kation bertenaga positif (+) yang mengalir ke arah elektrod tungsten atau katod (-) bercas negatif lampu. Semasa ia bergerak, kation menyerang atom neutral dalam campuran gas. Kesan memindahkan elektron daripada atom neutral kepada kation. Apabila kation mendapat elektron, ia jatuh ke dalam keadaan tenaga yang lebih rendah. Perbezaan tenaga dilepaskan sebagai foton yang memancar keluar dari tiub kuarza. Dengan syarat lampu dikuasakan dengan sesuai, disejukkan dengan betul dan dikendalikan dalam tempoh hayat kegunaannya, bekalan berterusan kation (+) yang baru dicipta akan tertarik ke arah elektrod negatif atau katod (-), menyerang lebih banyak atom dan menghasilkan pancaran cahaya UV yang berterusan. Lampu gelombang mikro beroperasi dengan cara yang sama kecuali gelombang mikro, juga dikenali sebagai frekuensi radio (RF), menggantikan litar elektrik. Oleh kerana lampu gelombang mikro tidak mempunyai elektrod tungsten dan hanyalah tiub kuarza tertutup yang mengandungi merkuri dan gas lengai, ia biasanya dirujuk sebagai tanpa elektrod.

Keluaran UV bagi jalur lebar atau lampu wap merkuri spektrum luas menjangkau panjang gelombang ultraungu, boleh dilihat dan inframerah, dalam perkadaran yang hampir sama. Bahagian ultraviolet termasuk campuran UVC (200 hingga 280 nm), UVB (280 hingga 315 nm), UVA (315 hingga 400 nm), dan UVV (400 hingga 450 nm) panjang gelombang. Lampu yang memancarkan UVC dalam panjang gelombang di bawah 240 nm menjana ozon dan memerlukan ekzos atau penapisan.

Keluaran spektrum untuk lampu wap merkuri boleh diubah dengan menambahkan sejumlah kecil dopan, seperti: besi (Fe), galium (Ga), plumbum (Pb), timah (Sn), bismut (Bi), atau indium (In). ). Logam tambahan mengubah komposisi plasma dan, akibatnya, tenaga yang dibebaskan apabila kation memperoleh elektron. Lampu dengan logam tambahan dirujuk sebagai doped, aditif, dan halida logam. Kebanyakan dakwat, salutan, pelekat dan penyemperitan yang dirumuskan UV direka untuk memadankan keluaran sama ada lampu dop merkuri- (Hg) atau besi- (Fe) standard. Lampu dop besi mengalihkan sebahagian daripada keluaran UV kepada panjang gelombang yang lebih panjang dan hampir kelihatan, yang menghasilkan penembusan yang lebih baik melalui formulasi yang lebih tebal dan berpigmen. Formulasi UV yang mengandungi titanium dioksida cenderung untuk menyembuhkan lebih baik dengan lampu dop galium (GA). Ini kerana lampu galium mengalihkan sebahagian besar keluaran UV ke arah panjang gelombang lebih daripada 380 nm. Oleh kerana bahan tambahan titanium dioksida secara amnya tidak menyerap cahaya melebihi 380 nm, menggunakan lampu galium dengan formulasi putih membolehkan lebih banyak tenaga UV diserap oleh fotoinisiator berbanding bahan tambahan.

Profil spektrum menyediakan perumus dan pengguna akhir dengan gambaran visual tentang cara keluaran terpancar untuk reka bentuk lampu tertentu diagihkan merentasi spektrum elektromagnet. Walaupun merkuri terwap dan logam tambahan telah menentukan ciri sinaran, campuran tepat unsur dan gas lengai di dalam tiub kuarza bersama-sama dengan pembinaan lampu dan reka bentuk sistem pengawetan semuanya mempengaruhi output UV. Keluaran spektrum lampu tidak bersepadu yang dikuasakan dan diukur oleh pembekal lampu di udara terbuka akan mempunyai keluaran spektrum yang berbeza daripada lampu yang dipasang di dalam kepala lampu dengan pemantul dan penyejukan yang direka bentuk dengan betul. Profil spektrum sedia ada daripada pembekal sistem UV, dan berguna dalam pembangunan formulasi dan pemilihan lampu.

Profil spektrum biasa memplotkan sinaran spektrum pada paksi-y dan panjang gelombang pada paksi-x. Sinaran spektrum boleh dipaparkan dalam beberapa cara termasuk nilai mutlak (cth W/cm2/nm) atau ukuran sewenang-wenangnya, relatif atau normal (kurang unit). Profil biasanya memaparkan maklumat sama ada sebagai carta garis atau sebagai carta bar yang mengumpulkan output ke dalam jalur 10 nm. Graf keluaran spektrum lampu arka merkuri berikut menunjukkan sinaran relatif berkenaan dengan panjang gelombang untuk sistem GEW (Rajah 1).

RAJAH 1 »Carta keluaran spektrum untuk merkuri dan besi.
Lampu ialah istilah yang digunakan untuk merujuk kepada tiub kuarza pemancar UV di Eropah dan Asia, manakala Amerika Utara dan Selatan cenderung menggunakan campuran mentol dan lampu yang boleh ditukar ganti. Lampu dan kepala lampu merujuk kepada pemasangan penuh yang menempatkan tiub kuarza dan semua komponen mekanikal dan elektrik yang lain.

Lampu Arka Elektrod

Sistem lampu arka elektrod terdiri daripada kepala lampu, kipas penyejuk atau penyejuk, bekalan kuasa dan antara muka mesin manusia (HMI). Kepala lampu termasuk lampu (mentol), pemantul, sarung atau perumah logam, pemasangan pengatup, dan kadangkala tingkap kuarza atau pengawal wayar. GEW memasang tiub kuarza, pemantul dan mekanisme pengatupnya di dalam pemasangan kaset yang boleh ditanggalkan dengan mudah daripada selongsong kepala lampu luar atau perumah. Mengalih keluar kaset GEW biasanya dilakukan dalam beberapa saat menggunakan sepana Allen tunggal. Oleh kerana output UV, saiz dan bentuk kepala lampu keseluruhan, ciri sistem dan keperluan peralatan sampingan berbeza mengikut aplikasi dan pasaran, sistem lampu arka elektrod secara amnya direka untuk kategori aplikasi tertentu atau jenis mesin yang serupa.

Lampu wap merkuri memancarkan 360° cahaya dari tiub kuarza. Sistem lampu arka menggunakan pemantul yang terletak di sisi dan belakang lampu untuk menangkap dan memfokuskan lebih banyak cahaya ke jarak tertentu di hadapan kepala lampu. Jarak ini dikenali sebagai fokus dan di mana sinaran paling besar. Lampu arka biasanya memancarkan dalam julat 5 hingga 12 W/cm2 pada fokus. Memandangkan kira-kira 70% daripada keluaran UV dari kepala lampu berasal dari pemantul, adalah penting untuk memastikan pemantul bersih dan menggantikannya secara berkala. Tidak membersihkan atau menggantikan pemantul adalah penyumbang biasa kepada penawar yang tidak mencukupi.

Selama lebih 30 tahun, GEW telah meningkatkan kecekapan sistem pengawetannya, menyesuaikan ciri dan output untuk memenuhi keperluan aplikasi dan pasaran tertentu, dan membangunkan portfolio aksesori integrasi yang besar. Hasilnya, tawaran komersil hari ini daripada GEW menggabungkan reka bentuk perumahan kompak, pemantul yang dioptimumkan untuk pemantulan UV yang lebih besar dan inframerah yang dikurangkan, mekanisme pengatup bersepadu senyap, skirt web dan slot, suapan web cangkerang kerang, lengai nitrogen, kepala bertekanan positif, skrin sentuh antara muka pengendali, bekalan kuasa keadaan pepejal, kecekapan operasi yang lebih baik, pemantauan keluaran UV dan pemantauan sistem jauh.

Apabila lampu elektrod tekanan sederhana sedang berjalan, suhu permukaan kuarza adalah antara 600 °C dan 800 °C, dan suhu plasma dalaman adalah beberapa ribu darjah celcius. Udara paksa ialah cara utama untuk mengekalkan suhu operasi lampu yang betul dan mengeluarkan sebahagian daripada tenaga inframerah yang dipancarkan. GEW membekalkan udara ini secara negatif; ini bermakna udara ditarik melalui selongsong, sepanjang reflektor dan lampu, dan meletihkan pemasangan dan jauh dari mesin atau permukaan penawar. Sesetengah sistem GEW seperti E4C menggunakan penyejukan cecair, yang membolehkan keluaran UV lebih besar sedikit dan mengurangkan saiz kepala lampu keseluruhan.

Lampu arka elektrod mempunyai kitaran pemanasan dan penyejukan. Lampu dipukul dengan penyejukan minimum. Ini membolehkan plasma merkuri meningkat kepada suhu operasi yang dikehendaki, menghasilkan elektron bebas dan kation, dan membolehkan aliran arus. Apabila kepala lampu dimatikan, penyejukan terus berjalan selama beberapa minit untuk menyejukkan tiub kuarza secara sekata. Lampu yang terlalu panas tidak akan menyala semula dan mesti terus sejuk. Panjang kitaran permulaan dan penyejukan, serta kemerosotan elektrod semasa setiap hentakan voltan adalah sebab mekanisme pengatup pneumatik sentiasa disepadukan ke dalam pemasangan lampu arka elektrod GEW. Rajah 2 menunjukkan lampu arka elektrod penyejuk udara (E2C) dan penyejuk cecair (E4C).

RAJAH 2 »Lampu arka elektrod penyejuk cecair (E4C) dan penyejuk udara (E2C).

Lampu LED UV

Semikonduktor ialah bahan pepejal, kristal yang agak konduktif. Elektrik mengalir melalui semikonduktor lebih baik daripada penebat, tetapi tidak sebaik konduktor logam. Semikonduktor yang wujud secara semula jadi tetapi tidak cekap termasuk unsur silikon, germanium dan selenium. Separa konduktor fabrikasi sintetik yang direka untuk pengeluaran dan kecekapan adalah bahan kompaun dengan kekotoran yang diresapi dengan tepat dalam struktur kristal. Dalam kes LED UV, aluminium galium nitrida (AlGaN) ialah bahan yang biasa digunakan.

Separa konduktor adalah asas kepada elektronik moden dan direka bentuk untuk membentuk transistor, diod, diod pemancar cahaya, dan pemproses mikro. Peranti separuh konduktor disepadukan ke dalam litar elektrik dan dipasang di dalam produk seperti telefon bimbit, komputer riba, tablet, peralatan, kapal terbang, kereta, alat kawalan jauh dan juga mainan kanak-kanak. Komponen yang kecil tetapi berkuasa ini menjadikan produk harian berfungsi sambil juga membenarkan item menjadi padat, nipis, ringan dan lebih berpatutan.

Dalam kes khas LED, bahan separa konduktor yang direka bentuk dan direka dengan tepat mengeluarkan jalur cahaya panjang gelombang yang agak sempit apabila disambungkan kepada sumber kuasa DC. Cahaya dijana hanya apabila arus mengalir dari anod positif (+) ke katod negatif (-) setiap LED. Memandangkan output LED dikawal dengan cepat dan mudah serta kuasi-monokromatik, LED sesuai untuk digunakan sebagai: lampu penunjuk; isyarat komunikasi inframerah; lampu latar untuk TV, komputer riba, tablet dan telefon pintar; papan tanda elektronik, papan iklan, dan jumbotron; dan pengawetan UV.

LED ialah persimpangan positif-negatif (persimpangan pn). Ini bermakna satu bahagian LED mempunyai cas positif dan dirujuk sebagai anod (+), dan bahagian lain mempunyai cas negatif dan dirujuk sebagai katod (-). Walaupun kedua-dua belah agak konduktif, sempadan persimpangan di mana kedua-dua belah bertemu, dikenali sebagai zon penyusutan, tidak konduktif. Apabila terminal positif (+) sumber kuasa arus terus (DC) disambungkan ke anod (+) LED, dan terminal negatif (-) punca disambungkan ke katod (-), elektron bercas negatif dalam katod dan kekosongan elektron bercas positif dalam anod ditolak oleh sumber kuasa dan ditolak ke arah zon penyusutan. Ini adalah bias ke hadapan, dan ia mempunyai kesan mengatasi sempadan bukan konduktif. Hasilnya ialah elektron bebas dalam kawasan jenis-n menyeberang dan mengisi kekosongan di kawasan jenis-p. Apabila elektron mengalir merentasi sempadan, mereka beralih ke keadaan tenaga yang lebih rendah. Penurunan tenaga masing-masing dilepaskan daripada semikonduktor sebagai foton cahaya.

Bahan dan dopan yang membentuk struktur LED kristal menentukan keluaran spektrum. Hari ini, sumber pengawetan LED yang tersedia secara komersial mempunyai output ultraungu berpusat pada 365, 385, 395, dan 405 nm, toleransi tipikal ±5 nm, dan taburan spektrum Gaussian. Semakin besar sinaran spektrum puncak (W/cm2/nm), semakin tinggi puncak keluk loceng. Walaupun pembangunan UVC sedang berjalan antara 275 dan 285 nm, output, hayat, kebolehpercayaan dan kos belum lagi berdaya maju secara komersial untuk sistem pengawetan dan aplikasi.

Memandangkan output UV-LED kini dihadkan kepada panjang gelombang UVA yang lebih panjang, sistem pengawetan UV-LED tidak memancarkan ciri keluaran spektrum jalur lebar lampu wap merkuri tekanan sederhana. Ini bermakna sistem pengawetan UV-LED tidak memancarkan UVC, UVB, cahaya yang paling boleh dilihat dan panjang gelombang inframerah yang menjana haba. Walaupun ini membolehkan sistem pengawetan UV-LED digunakan dalam aplikasi yang lebih sensitif haba, dakwat, salutan dan pelekat sedia ada yang dirumus untuk lampu merkuri tekanan sederhana mesti dirumus semula untuk sistem pengawetan UV-LED. Nasib baik, pembekal kimia semakin mereka bentuk tawaran sebagai penawar ganda. Ini bermakna bahawa formulasi dwi-penawar yang bertujuan untuk menyembuhkan dengan lampu UV-LED juga akan menyembuhkan dengan lampu wap merkuri (Rajah 3).

RAJAH 3 »Carta keluaran spektrum untuk LED.

Sistem pengawetan UV-LED GEW memancarkan sehingga 30 W/cm2 pada tingkap pemancar. Tidak seperti lampu arka elektrod, sistem pengawetan UV-LED tidak menggabungkan pemantul yang mengarahkan sinaran cahaya ke fokus pekat. Akibatnya, sinaran puncak UV-LED berlaku berhampiran dengan tingkap pemancar. Sinar UV-LED yang dipancarkan menyimpang antara satu sama lain apabila jarak antara kepala lampu dan permukaan penawar bertambah. Ini mengurangkan kepekatan cahaya dan magnitud sinaran yang mencapai permukaan penawar. Walaupun sinaran puncak adalah penting untuk memaut silang, sinaran yang semakin tinggi tidak selalunya berfaedah malah boleh menghalang kepadatan silang silang yang lebih besar. Panjang gelombang (nm), sinaran (W/cm2) dan ketumpatan tenaga (J/cm2) semuanya memainkan peranan penting dalam pengawetan, dan kesan kolektifnya terhadap penyembuhan harus difahami dengan betul semasa pemilihan sumber UV-LED.

LED adalah sumber Lambertian. Dalam erti kata lain, setiap LED UV memancarkan keluaran hadapan seragam merentasi hemisfera 360° x 180° penuh. Banyak LED UV, setiap satu mengikut susunan persegi milimeter, disusun dalam satu baris, matriks baris dan lajur, atau beberapa konfigurasi lain. Subpemasangan ini, yang dikenali sebagai modul atau tatasusunan, direka bentuk dengan jarak antara LED yang memastikan pengadunan merentas jurang dan memudahkan penyejukan diod. Berbilang modul atau tatasusunan kemudiannya disusun dalam pemasangan yang lebih besar untuk membentuk pelbagai saiz sistem pengawetan UV (Rajah 4 dan 5). Komponen tambahan yang diperlukan untuk membina sistem pengawetan UV-LED termasuk sink haba, tingkap pemancar, pemacu elektronik, bekalan kuasa DC, sistem penyejukan cecair atau penyejuk, dan antara muka mesin manusia (HMI).

RAJAH 4 »Sistem LeoLED untuk web.

RAJAH 5 »Sistem LeoLED untuk pemasangan pelbagai lampu berkelajuan tinggi.

Oleh kerana sistem pengawetan UV-LED tidak memancarkan panjang gelombang inframerah. Mereka sememangnya memindahkan kurang tenaga haba ke permukaan penawar daripada lampu wap merkuri, tetapi ini tidak bermakna LED UV harus dianggap sebagai teknologi pengawetan sejuk. Sistem pengawetan UV-LED boleh memancarkan sinaran puncak yang sangat tinggi, dan panjang gelombang ultraviolet adalah satu bentuk tenaga. Apa sahaja output yang tidak diserap oleh kimia akan memanaskan bahagian atau substrat asas serta komponen mesin di sekelilingnya.

LED UV juga merupakan komponen elektrik dengan ketidakcekapan yang didorong oleh reka bentuk dan fabrikasi separuh konduktor mentah serta kaedah pembuatan dan komponen yang digunakan untuk membungkus LED ke dalam unit pengawetan yang lebih besar. Walaupun suhu tiub kuarza wap merkuri mesti dipegang antara 600 dan 800 °C semasa operasi, suhu simpang pn LED mesti kekal di bawah 120 °C. Hanya 35-50% daripada tenaga elektrik yang menjanakan tatasusunan UV-LED ditukar kepada output ultraviolet (sangat bergantung kepada panjang gelombang). Selebihnya diubah menjadi haba terma yang mesti dikeluarkan untuk mengekalkan suhu simpang yang diingini dan memastikan penyinaran sistem, ketumpatan tenaga, dan keseragaman tertentu, serta jangka hayat yang panjang. LED sememangnya peranti keadaan pepejal yang tahan lama, dan menyepadukan LED ke dalam pemasangan yang lebih besar dengan sistem penyejukan yang direka bentuk dan diselenggara dengan betul adalah penting untuk mencapai spesifikasi jangka hayat yang panjang. Tidak semua sistem pengawetan UV adalah sama, dan sistem pengawetan UV-LED yang direka bentuk dan disejukkan secara tidak betul mempunyai kebarangkalian yang lebih besar untuk menjadi terlalu panas dan gagal secara besar-besaran.

Lampu Hibrid Arka/LED

Di mana-mana pasaran di mana teknologi serba baharu diperkenalkan sebagai pengganti teknologi sedia ada, mungkin terdapat kebimbangan mengenai penerimaan serta keraguan terhadap prestasi. Pengguna berpotensi sering menangguhkan penggunaan sehingga borang asas pemasangan yang mantap, kajian kes diterbitkan, testimoni positif mula diedarkan secara besar-besaran dan/atau mereka memperoleh pengalaman langsung atau rujukan daripada individu dan syarikat yang mereka kenali dan percayai. Bukti kukuh selalunya diperlukan sebelum keseluruhan pasaran melepaskan sepenuhnya yang lama dan beralih sepenuhnya kepada yang baharu. Ia tidak membantu bahawa kisah kejayaan cenderung menjadi rahsia yang dipegang rapat kerana pengguna awal tidak mahu pesaing menyedari faedah yang setanding. Akibatnya, kedua-dua kisah kekecewaan yang sebenar dan yang dibesar-besarkan kadangkala boleh berkumandang di seluruh pasaran yang menyamarkan kebaikan sebenar teknologi baharu dan melambatkan lagi penggunaan.

Sepanjang sejarah, dan sebagai kaunter kepada penerimaan yang enggan, reka bentuk hibrid sering digunakan sebagai jambatan peralihan antara teknologi penyandang dan teknologi baharu. Hibrid membolehkan pengguna memperoleh keyakinan dan menentukan sendiri bagaimana dan bila produk atau kaedah baharu harus digunakan, tanpa mengorbankan keupayaan semasa. Dalam kes pengawetan UV, sistem hibrid membolehkan pengguna bertukar dengan cepat dan mudah antara lampu wap merkuri dan teknologi LED. Untuk talian dengan berbilang stesen pengawetan, hibrid membenarkan penekan menjalankan 100% LED, 100% wap merkuri, atau apa sahaja campuran kedua-dua teknologi yang diperlukan untuk kerja tertentu.

GEW menawarkan sistem hibrid arka/LED untuk penukar web. Penyelesaian itu dibangunkan untuk pasaran terbesar GEW, label web sempit, tetapi reka bentuk hibrid juga digunakan dalam aplikasi web dan bukan web lain (Rajah 6). Arka/LED menggabungkan perumah kepala lampu biasa yang boleh memuatkan sama ada wap merkuri atau kaset LED. Kedua-dua kaset menjalankan sistem kuasa dan kawalan sejagat. Perisikan dalam sistem membolehkan pembezaan antara jenis kaset dan secara automatik menyediakan antara muka kuasa, penyejukan dan pengendali yang sesuai. Mengeluarkan atau memasang sama ada wap merkuri GEW atau kaset LED biasanya dilakukan dalam beberapa saat menggunakan sepana Allen tunggal.

RAJAH 6 »Sistem arka/LED untuk web.

Lampu Excimer

Lampu excimer ialah sejenis lampu nyahcas gas yang memancarkan tenaga ultraungu kuasi-monokromatik. Walaupun lampu excimer tersedia dalam pelbagai panjang gelombang, output ultraviolet biasa berpusat pada 172, 222, 308, dan 351 nm. Lampu excimer 172-nm berada dalam jalur UV vakum (100 hingga 200 nm), manakala 222 nm adalah UVC secara eksklusif (200 hingga 280 nm). Lampu excimer 308-nm memancarkan UVB (280 hingga 315 nm), dan 351 nm adalah UVA yang kukuh (315 hingga 400 nm).

Panjang gelombang UV vakum 172-nm lebih pendek dan mengandungi lebih banyak tenaga daripada UVC; namun, mereka berjuang untuk menembusi jauh ke dalam bahan. Malah, panjang gelombang 172-nm diserap sepenuhnya dalam 10 hingga 200 nm teratas kimia yang dirumuskan UV. Akibatnya, lampu excimer 172-nm hanya akan memaut silang permukaan paling luar formulasi UV dan mesti disepadukan dalam kombinasi dengan peranti pengawetan lain. Oleh kerana panjang gelombang UV vakum juga diserap oleh udara, lampu excimer 172-nm mesti dikendalikan dalam suasana lengai nitrogen.

Kebanyakan lampu excimer terdiri daripada tiub kuarza yang berfungsi sebagai penghalang dielektrik. Tiub itu diisi dengan gas nadir yang mampu membentuk molekul excimer atau exciplex (Rajah 7). Gas yang berbeza menghasilkan molekul yang berbeza, dan molekul teruja yang berbeza menentukan panjang gelombang yang dipancarkan oleh lampu. Elektrod voltan tinggi berjalan di sepanjang bahagian dalam tiub kuarza, dan elektrod tanah berjalan di sepanjang bahagian luar. Voltan dipulangkan ke dalam lampu pada frekuensi tinggi. Ini menyebabkan elektron mengalir dalam elektrod dalaman dan nyahcas merentasi campuran gas ke arah elektrod tanah luaran. Fenomena saintifik ini dikenali sebagai dielectric barrier discharge (DBD). Semasa elektron bergerak melalui gas, ia berinteraksi dengan atom dan mencipta spesies bertenaga atau terion yang menghasilkan molekul excimer atau exciplex. Molekul excimer dan exciplex mempunyai hayat yang sangat singkat, dan apabila ia terurai daripada keadaan teruja kepada keadaan dasar, foton taburan kuasi-monokromatik dipancarkan.

RAJAH 7 »Lampu excimer

Tidak seperti lampu wap merkuri, permukaan tiub kuarza lampu excimer tidak menjadi panas. Akibatnya, kebanyakan lampu excimer berjalan dengan sedikit penyejukan. Dalam kes lain, tahap penyejukan yang rendah diperlukan yang biasanya disediakan oleh gas nitrogen. Disebabkan oleh kestabilan terma lampu, lampu excimer 'HIDUP/MATI' serta-merta dan tidak memerlukan kitaran pemanasan atau penyejukan.

Apabila lampu excimer yang memancar pada 172 nm disepadukan dalam kombinasi dengan kedua-dua sistem pengawetan UVA-LED kuasi-monokromatik dan lampu wap merkuri jalur lebar, kesan permukaan tikar terhasil. Lampu LED UVA mula-mula digunakan untuk gel kimia. Lampu excimer kuasi-monokromatik kemudiannya digunakan untuk mempolimerkan permukaan, dan terakhir lampu merkuri jalur lebar memaut silang seluruh bahan kimia. Output spektrum unik daripada tiga teknologi yang digunakan dalam peringkat berasingan memberikan kesan penyembuhan permukaan optik dan berfungsi yang berfaedah yang tidak boleh dicapai dengan mana-mana sumber UV sendiri.

Panjang gelombang excimer 172 dan 222 nm juga berkesan untuk memusnahkan bahan organik berbahaya dan bakteria berbahaya, yang menjadikan lampu excimer praktikal untuk pembersihan permukaan, pembasmian kuman dan rawatan tenaga permukaan.

Hidup Lampu

Berkenaan dengan hayat lampu atau mentol, lampu arka GEW biasanya sehingga 2,000 jam. Hayat lampu bukanlah sesuatu yang mutlak, kerana keluaran UV secara beransur-ansur berkurangan dari semasa ke semasa dan dipengaruhi oleh pelbagai faktor. Reka bentuk dan kualiti lampu, serta keadaan operasi sistem UV dan kereaktifan bahan perumusan. Sistem UV yang direka bentuk dengan betul memastikan kuasa dan penyejukan yang betul yang diperlukan oleh reka bentuk lampu (mentol) tertentu disediakan.

Lampu (mentol) yang dibekalkan GEW sentiasa memberikan jangka hayat yang paling lama apabila digunakan dalam sistem pengawetan GEW. Sumber bekalan sekunder secara amnya telah membuat kejuruteraan terbalik lampu daripada sampel, dan salinannya mungkin tidak mengandungi pemasangan hujung, diameter kuarza, kandungan merkuri atau campuran gas yang sama, yang semuanya boleh menjejaskan output UV dan penjanaan haba. Apabila penjanaan haba tidak seimbang dengan penyejukan sistem, lampu mengalami kedua-dua output dan hayat. Lampu yang menyala lebih sejuk mengeluarkan kurang UV. Lampu yang menyala lebih panas tidak bertahan lama dan meledingkan pada suhu permukaan yang tinggi.

Hayat lampu arka elektrod dihadkan oleh suhu operasi lampu, bilangan jam larian, dan bilangan permulaan atau pukulan. Setiap kali lampu dipukul dengan arka voltan tinggi semasa permulaan, sedikit elektrod tungsten haus. Akhirnya, lampu tidak akan menyala semula. Lampu arka elektrod menggabungkan mekanisme pengatup yang, apabila disambungkan, menyekat keluaran UV sebagai alternatif untuk mengitar kuasa lampu berulang kali. Dakwat, salutan dan pelekat yang lebih reaktif boleh menyebabkan hayat lampu lebih lama; manakala, formulasi kurang reaktif mungkin memerlukan perubahan lampu yang lebih kerap.

Sistem UV-LED sememangnya tahan lebih lama daripada lampu konvensional, tetapi hayat UV-LED juga bukanlah sesuatu yang mutlak. Seperti lampu konvensional, LED UV mempunyai had dalam kepayahan ia boleh dipacu dan secara amnya mesti beroperasi dengan suhu simpang di bawah 120 °C. LED terlalu memandu dan LED kurang penyejukan akan menjejaskan hayat, mengakibatkan kemerosotan yang lebih cepat atau kegagalan bencana. Tidak semua pembekal sistem UV-LED menawarkan reka bentuk yang memenuhi jangka hayat tertinggi yang ditetapkan melebihi 20,000 jam. Sistem yang direka bentuk dan diselenggara dengan lebih baik akan bertahan melebihi 20,000 jam, dan sistem yang lebih rendah akan gagal dalam tetingkap yang lebih singkat. Berita baiknya ialah reka bentuk sistem LED terus bertambah baik dan bertahan lebih lama dengan setiap lelaran reka bentuk.

Ozon
Apabila panjang gelombang UVC yang lebih pendek memberi kesan kepada molekul oksigen (O2), ia menyebabkan molekul oksigen (O2) berpecah kepada dua atom oksigen (O). Atom oksigen bebas (O) kemudian berlanggar dengan molekul oksigen lain (O2) dan membentuk ozon (O3). Oleh kerana trioksigen (O3) kurang stabil di aras tanah berbanding dioksigen (O2), ozon mudah kembali kepada molekul oksigen (O2) dan atom oksigen (O) apabila ia hanyut melalui udara atmosfera. Atom oksigen bebas (O) kemudian bergabung semula antara satu sama lain dalam sistem ekzos untuk menghasilkan molekul oksigen (O2).

Untuk aplikasi pengawetan UV industri, ozon (O3) terhasil apabila oksigen atmosfera berinteraksi dengan panjang gelombang ultraviolet di bawah 240 nm. Sumber pengawetan wap merkuri jalur lebar memancarkan UVC antara 200 dan 280 nm, yang bertindih sebahagian daripada rantau penjanaan ozon, dan lampu excimer memancarkan UV vakum pada 172 nm atau UVC pada 222 nm. Ozon yang dicipta oleh wap merkuri dan lampu pengawetan excimer adalah tidak stabil dan bukan kebimbangan alam sekitar yang ketara, tetapi ia perlu dikeluarkan dari kawasan terdekat di sekeliling pekerja kerana ia adalah perengsa pernafasan dan toksik pada tahap yang tinggi. Memandangkan sistem pengawetan UV-LED komersial memancarkan keluaran UVA antara 365 dan 405 nm, ozon tidak dihasilkan.

Ozon mempunyai bau yang serupa dengan bau logam, wayar yang terbakar, klorin, dan percikan elektrik. Deria penciuman manusia boleh mengesan ozon serendah 0.01 hingga 0.03 bahagian per juta (ppm). Walaupun ia berbeza mengikut tahap orang dan aktiviti, kepekatan lebih daripada 0.4 ppm boleh membawa kepada kesan pernafasan yang buruk dan sakit kepala. Pengudaraan yang betul harus dipasang pada talian pengawetan UV untuk mengehadkan pendedahan pekerja kepada ozon.

Sistem pengawetan UV secara amnya direka bentuk untuk mengandungi udara ekzos kerana ia meninggalkan kepala lampu supaya ia boleh disalurkan dari pengendali dan di luar bangunan di mana ia secara semula jadi mereput dengan kehadiran oksigen dan cahaya matahari. Sebagai alternatif, lampu bebas ozon menggabungkan bahan tambahan kuarza yang menyekat panjang gelombang penjanaan ozon, dan kemudahan yang ingin mengelakkan saluran atau memotong lubang di bumbung sering menggunakan penapis pada bahagian keluar kipas ekzos.