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

Wap merkuri, diod pemancar cahaya (LED) dan excimer merupakan teknologi lampu pengawetan UV yang berbeza. Walaupun ketiga-tiganya digunakan dalam pelbagai proses fotopolimerisasi untuk menghubungkan silang dakwat, salutan, pelekat dan penyemperitan, mekanisme yang menghasilkan tenaga UV yang dipancarkan serta ciri-ciri output spektrum yang sepadan adalah sama sekali berbeza. Memahami perbezaan ini adalah 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 pelepasan gas bertekanan sederhana di mana sejumlah kecil merkuri unsur dan gas lengai diwapkan ke dalam plasma di dalam tiub kuarza yang tertutup rapat. Plasma ialah gas terion suhu yang sangat tinggi yang mampu mengalirkan elektrik. Ia dihasilkan dengan mengenakan voltan elektrik antara dua elektrod dalam lampu arka atau dengan memanaskan lampu tanpa elektrod dalam ketuhar gelombang mikro di dalam kandang atau rongga yang serupa konsepnya dengan ketuhar gelombang mikro isi rumah. Setelah diwapkan, plasma merkuri memancarkan cahaya spektrum luas merentasi panjang gelombang ultraungu, nampak dan inframerah.

Dalam kes lampu arka elektrik, voltan yang dikenakan akan memberi tenaga kepada tiub kuarza yang tertutup rapat. Tenaga ini akan mengewapkan merkuri ke dalam plasma dan melepaskan elektron daripada atom yang mengewap. Sebahagian daripada elektron (-) mengalir ke arah elektrod atau anod tungsten positif lampu (+) dan ke dalam litar elektrik sistem UV. Atom-atom yang baru hilang elektronnya menjadi kation bertenaga positif (+) yang mengalir ke arah elektrod atau katod tungsten yang bercas negatif (-) lampu. Semasa ia bergerak, kation akan mengenai atom neutral dalam campuran gas. Hentaman tersebut memindahkan elektron daripada atom neutral ke kation. Apabila kation mendapat elektron, ia akan jatuh ke dalam keadaan tenaga yang lebih rendah. Pembezaan tenaga dinyahcas sebagai foton yang memancar keluar dari tiub kuarza. Dengan syarat lampu dikuasakan dengan betul, disejukkan dengan betul dan dikendalikan dalam jangka hayatnya, bekalan kation yang baru dicipta (+) yang berterusan akan tertarik ke arah elektrod atau katod negatif (-), mengenai lebih banyak atom dan menghasilkan pancaran cahaya UV yang berterusan. Lampu gelombang mikro beroperasi dengan cara yang serupa 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.

Output UV lampu wap merkuri jalur lebar atau spektrum luas merangkumi panjang gelombang ultraungu, nampak dan inframerah, dalam perkadaran yang hampir sama. Bahagian ultraungu merangkumi campuran panjang gelombang UVC (200 hingga 280 nm), UVB (280 hingga 315 nm), UVA (315 hingga 400 nm) dan UVV (400 hingga 450 nm). Lampu yang memancarkan UVC dalam panjang gelombang di bawah 240 nm menghasilkan ozon dan memerlukan ekzos atau penapisan.

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

Profil spektrum menyediakan formulator dan pengguna akhir dengan gambaran visual tentang bagaimana output radiasi untuk reka bentuk lampu tertentu diagihkan merentasi spektrum elektromagnet. Walaupun merkuri yang diuap dan logam aditif mempunyai ciri radiasi yang jelas, campuran unsur dan gas lengai yang tepat di dalam tiub kuarza bersama-sama dengan pembinaan lampu dan reka bentuk sistem pengawetan semuanya mempengaruhi output UV. Output spektrum lampu tidak bersepadu yang dikuasakan dan diukur oleh pembekal lampu di udara terbuka akan mempunyai output spektrum yang berbeza daripada lampu yang dipasang di dalam kepala lampu dengan reflektor dan penyejukan yang direka bentuk dengan betul. Profil spektrum mudah didapati 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 ternormalisasi (tanpa unit). Profil biasanya memaparkan maklumat sebagai carta garis atau sebagai carta bar yang mengumpulkan output ke dalam jalur 10 nm. Graf output spektrum lampu arka merkuri berikut menunjukkan sinaran relatif berkenaan dengan panjang gelombang untuk sistem GEW (Rajah 1).

RAJAH 1 »Carta output 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 kedua-duanya 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 atau penyejuk, bekalan kuasa dan antara muka manusia-mesin (HMI). Kepala lampu termasuk lampu (mentol), pemantul, selongsong atau perumah logam, pemasangan pengatup dan kadangkala tingkap kuarza atau pelindung dawai. GEW memasang tiub kuarza, pemantul dan mekanisme pengatupnya di dalam pemasangan kaset yang boleh ditanggalkan dengan mudah daripada selongsong atau perumah kepala lampu luar. Mengeluarkan kaset GEW biasanya dicapai 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 biasanya direka bentuk untuk kategori aplikasi tertentu atau jenis mesin yang serupa.

Lampu wap merkuri memancarkan cahaya 360° dari tiub kuarza. Sistem lampu arka menggunakan pemantul yang terletak di sisi dan belakang lampu untuk menangkap dan memfokuskan lebih banyak cahaya pada jarak tertentu di hadapan kepala lampu. Jarak ini dikenali sebagai fokus dan merupakan tempat penyinaran paling besar. Lampu arka biasanya memancarkan dalam julat 5 hingga 12 W/cm2 pada fokus. Memandangkan kira-kira 70% daripada output UV dari kepala lampu datang dari pemantul, adalah penting untuk memastikan pemantul bersih dan menggantikannya secara berkala. Tidak membersihkan atau menggantikan pemantul adalah penyumbang biasa kepada pengawetan 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 komersial hari ini daripada GEW menggabungkan reka bentuk perumah padat, pemantul yang dioptimumkan untuk pantulan UV yang lebih besar dan inframerah yang dikurangkan, mekanisme pengatup bersepadu yang senyap, skirt dan slot web, pemakanan web kerang, inersia nitrogen, kepala bertekanan positif, antara muka pengendali skrin sentuh, bekalan kuasa keadaan pepejal, kecekapan operasi yang lebih tinggi, pemantauan output UV dan pemantauan sistem jarak jauh.

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

Lampu arka elektrod mempunyai kitaran pemanasan dan penyejukan. Lampu dinyalakan dengan penyejukan minimum. Ini membolehkan plasma merkuri meningkat kepada suhu operasi yang diingini, menghasilkan elektron dan kation bebas, 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 dinyalakan semula dan mesti terus menyejuk. Tempoh kitaran permulaan dan penyejukan, serta degradasi elektrod semasa setiap sambaran voltan adalah sebab mengapa mekanisme pengatup pneumatik sentiasa disepadukan ke dalam pemasangan lampu arka elektrod GEW. Rajah 2 menunjukkan lampu arka elektrod yang disejukkan udara (E2C) dan disejukkan cecair (E4C).

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

Lampu LED UV

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

Semikonduktor adalah asas kepada elektronik moden dan direka bentuk untuk membentuk transistor, diod, diod pemancar cahaya dan mikropemproses. Peranti semikonduktor 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 kecil tetapi berkuasa ini menjadikan produk harian berfungsi di samping membolehkan item menjadi padat, lebih nipis, ringan dan lebih berpatutan.

Dalam kes khas LED, bahan separa konduktor yang direka bentuk dan difabrikasi dengan tepat memancarkan jalur panjang gelombang cahaya 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 separa monokromatik, LED sesuai 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 simpang positif-negatif (simpang pn). Ini bermakna satu bahagian LED mempunyai cas positif dan dirujuk sebagai anod (+), dan bahagian yang satu lagi mempunyai cas negatif dan dirujuk sebagai katod (-). Walaupun kedua-dua belah agak konduktif, sempadan simpang tempat kedua-dua belah bertemu, yang dikenali sebagai zon susutan, tidak konduktif. Apabila terminal positif (+) sumber kuasa arus terus (DC) disambungkan kepada anod (+) LED, dan terminal negatif (-) sumber disambungkan kepada katod (-), elektron bercas negatif dalam katod dan kekosongan elektron bercas positif dalam anod ditolak oleh sumber kuasa dan ditolak ke arah zon susutan. Ini adalah bias ke hadapan, dan ia mempunyai kesan mengatasi sempadan bukan konduktif. Hasilnya ialah elektron bebas dalam kawasan jenis-n melintasi dan mengisi kekosongan dalam kawasan jenis-p. Apabila elektron mengalir merentasi sempadan, ia beralih kepada keadaan tenaga yang lebih rendah. Penurunan tenaga masing-masing dibebaskan daripada separa konduktor sebagai foton cahaya.

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

Oleh kerana output UV-LED pada masa ini terhad kepada panjang gelombang UVA yang lebih panjang, sistem pengawetan UV-LED tidak memancarkan ciri output spektrum jalur lebar bagi lampu wap merkuri tekanan sederhana. Ini bermakna sistem pengawetan UV-LED tidak memancarkan UVC, UVB, kebanyakan cahaya yang boleh dilihat dan panjang gelombang inframerah penjana haba. Walaupun ini membolehkan sistem pengawetan UV-LED digunakan dalam aplikasi yang lebih sensitif haba, dakwat, salutan dan pelekat sedia ada yang dirumuskan untuk lampu merkuri tekanan sederhana mesti dirumus semula untuk sistem pengawetan UV-LED. Mujurlah, pembekal kimia semakin mereka bentuk tawaran sebagai pengawetan dwi. Ini bermakna formulasi pengawetan dwi yang bertujuan untuk pengawetan dengan lampu UV-LED juga akan pengawetan dengan lampu wap merkuri (Rajah 3).

RAJAH 3 »Carta output 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 sinar cahaya ke fokus tertumpu. 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 pengawetan meningkat. Ini mengurangkan kepekatan cahaya dan magnitud sinaran yang sampai ke permukaan pengawetan. Walaupun sinaran puncak penting untuk penyambungan silang, sinaran yang semakin tinggi tidak selalunya berfaedah dan malah boleh menghalang ketumpatan penyambungan 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 pengawetan harus difahami dengan betul semasa pemilihan sumber UV-LED.

LED ialah sumber Lambertian. Dalam erti kata lain, setiap LED UV memancarkan output ke hadapan yang seragam merentasi hemisfera penuh 360° x 180°. Banyak LED UV, setiap satu pada susunan segi empat sama milimeter, disusun dalam satu baris, matriks baris dan lajur, atau beberapa konfigurasi lain. Sub-pemasangan ini, yang dikenali sebagai modul atau tatasusunan, direkayasa dengan jarak antara LED yang memastikan pengadunan merentasi jurang dan memudahkan penyejukan diod. Pelbagai 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 berbilang lampu berkelajuan tinggi.

Oleh kerana sistem pengawetan UV-LED tidak memancarkan panjang gelombang inframerah. Ia secara semula jadi memindahkan tenaga haba yang lebih sedikit ke permukaan pengawetan berbanding 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 ultraungu adalah satu bentuk tenaga. Apa-apa output yang tidak diserap oleh kimia akan memanaskan bahagian atau substrat di bawahnya serta komponen mesin di sekelilingnya.

LED UV juga merupakan komponen elektrik dengan ketidakcekapan yang didorong oleh reka bentuk dan fabrikasi separa konduktor mentah serta kaedah dan komponen pembuatan yang digunakan untuk membungkus LED ke dalam unit pengawetan yang lebih besar. Walaupun suhu tiub kuarza wap merkuri mesti dikekalkan antara 600 dan 800 °C semasa operasi, suhu simpang pn LED mesti kekal di bawah 120 °C. Hanya 35-50% daripada elektrik yang menggerakkan susunan UV-LED ditukar kepada output ultraviolet (sangat bergantung pada panjang gelombang). Selebihnya diubah menjadi haba terma yang mesti dikeluarkan untuk mengekalkan suhu simpang yang diingini dan memastikan penyinaran sistem, ketumpatan tenaga dan keseragaman yang ditentukan, serta jangka hayat yang panjang. LED secara semulajadinya adalah peranti keadaan pepejal yang tahan lama, dan mengintegrasikan 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 dengan tidak betul mempunyai kebarangkalian yang lebih besar untuk terlalu panas dan gagal secara dahsyat.

Lampu Hibrid Arka/LED

Dalam mana-mana pasaran di mana teknologi baharu diperkenalkan sebagai pengganti teknologi sedia ada, mungkin terdapat kebimbangan mengenai penggunaan serta keraguan terhadap prestasi. Bakal pengguna sering menangguhkan penggunaan sehingga asas pemasangan yang mantap terbentuk, kajian kes diterbitkan, testimoni positif mula beredar secara besar-besaran, dan/atau mereka memperoleh pengalaman atau rujukan langsung daripada individu dan syarikat yang mereka kenali dan percayai. Bukti kukuh selalunya diperlukan sebelum seluruh pasaran melepaskan sepenuhnya yang lama dan beralih sepenuhnya kepada yang baharu. Ia tidak membantu bahawa kisah kejayaan cenderung menjadi rahsia yang dirahsiakan kerana pengguna awal tidak mahu pesaing menyedari manfaat yang setanding. Akibatnya, kisah kekecewaan yang sebenar dan dibesar-besarkan kadangkala boleh bergema di seluruh pasaran dengan menyembunyikan kebaikan sebenar teknologi baharu dan melambatkan lagi penggunaan.

Sepanjang sejarah, dan sebagai langkah balas terhadap penerimaan yang enggan, reka bentuk hibrid sering diterima sebagai jambatan peralihan antara teknologi sedia ada 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 membolehkan mesin cetak 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 ini dibangunkan untuk pasaran terbesar GEW, label web sempit, tetapi reka bentuk hibrid juga boleh digunakan dalam aplikasi web dan bukan web lain (Rajah 6). Arka/LED menggabungkan perumah kepala lampu biasa yang boleh menampung sama ada wap merkuri atau kaset LED. Kedua-dua kaset menggunakan sistem kuasa dan kawalan universal. Kecerdasan dalam sistem membolehkan pembezaan antara jenis kaset dan secara automatik menyediakan kuasa, penyejukan dan antara muka pengendali yang sesuai. Menanggalkan atau memasang sama ada kaset wap merkuri atau LED GEW biasanya dicapai 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 separa monokromatik. Walaupun lampu excimer terdapat dalam pelbagai panjang gelombang, output ultraungu 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 secara eksklusifnya adalah UVC (200 hingga 280 nm). Lampu excimer 308-nm memancarkan UVB (280 hingga 315 nm), dan 351 nm adalah UVA pepejal (315 hingga 400 nm).

Panjang gelombang UV vakum 172-nm adalah lebih pendek dan mengandungi lebih banyak tenaga daripada UVC; walau bagaimanapun, ia sukar untuk menembusi jauh ke dalam bahan. Malah, panjang gelombang 172-nm diserap sepenuhnya dalam 10 hingga 200 nm teratas kimia yang diformulasikan UV. Akibatnya, lampu eksimer 172-nm hanya akan menghubungkan silang permukaan paling luar formulasi UV dan mesti disepadukan bersama peranti pengawetan lain. Memandangkan panjang gelombang UV vakum juga diserap oleh udara, lampu eksimer 172-nm mesti dikendalikan dalam atmosfera yang dialiri nitrogen.

Kebanyakan lampu excimer terdiri daripada tiub kuarza yang berfungsi sebagai penghalang dielektrik. Tiub ini 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 pembumian berjalan di sepanjang bahagian luar. Voltan berdenyut ke dalam lampu pada frekuensi tinggi. Ini menyebabkan elektron mengalir di dalam elektrod dalaman dan dinyahcas merentasi campuran gas ke arah elektrod pembumian luaran. Fenomena saintifik ini dikenali sebagai nyahcas penghalang dielektrik (DBD). Semasa elektron bergerak melalui gas, ia berinteraksi dengan atom dan menghasilkan spesies bertenaga atau terion yang menghasilkan molekul excimer atau exciplex. Molekul excimer dan exciplex mempunyai jangka hayat yang sangat singkat, dan semasa ia terurai daripada keadaan teruja kepada keadaan dasar, foton dengan 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 beroperasi dengan sedikit atau tiada penyejukan. Dalam kes lain, tahap penyejukan yang rendah diperlukan yang biasanya disediakan oleh gas nitrogen. Disebabkan 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 bersama sistem pengawetan UVA-LED kuasi-monokromatik dan lampu wap merkuri jalur lebar, kesan permukaan kusut akan terhasil. Lampu LED UVA pertama kali digunakan untuk menggelkan kimia. Lampu excimer kuasi-monokromatik kemudiannya digunakan untuk mempolimerkan permukaan, dan akhirnya lampu merkuri jalur lebar menghubungkan silang seluruh kimia. Output spektrum unik daripada tiga teknologi yang digunakan dalam peringkat berasingan memberikan kesan pengawetan permukaan optik dan berfungsi yang bermanfaat yang tidak dapat dicapai dengan mana-mana satu sumber UV sahaja.

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

Jangka Hayat Lampu

Berkenaan dengan jangka hayat lampu atau mentol, lampu arka GEW secara amnya sehingga 2,000 jam. Jangka hayat lampu bukanlah sesuatu yang mutlak, kerana output 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 formulasi adalah penting. 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 oleh GEW sentiasa memberikan jangka hayat yang paling lama apabila digunakan dalam sistem pengawetan GEW. Sumber bekalan sekunder secara amnya telah merekayasa balik lampu daripada sampel, dan salinannya mungkin tidak mengandungi kelengkapan hujung, diameter kuarza, kandungan merkuri atau campuran gas yang sama, yang semuanya boleh menjejaskan output UV dan penjanaan haba. Apabila penjanaan haba tidak diseimbangkan dengan penyejukan sistem, lampu akan mengalami masalah dari segi output dan jangka hayat. Lampu yang beroperasi lebih sejuk memancarkan kurang UV. Lampu yang beroperasi lebih panas tidak tahan lama dan melengkung pada suhu permukaan yang tinggi.

Jangka hayat lampu arka elektrod dihadkan oleh suhu operasi lampu, bilangan jam larian dan bilangan permulaan atau sambaran. Setiap kali lampu dipukul dengan arka voltan tinggi semasa permulaan, sedikit elektrod tungsten akan haus. Akhirnya, lampu tidak akan menyambaran semula. Lampu arka elektrod menggabungkan mekanisme pengatup yang, apabila diaktifkan, menyekat output UV sebagai alternatif kepada kitaran kuasa lampu berulang kali. Dakwat, salutan dan pelekat yang lebih reaktif boleh menyebabkan hayat lampu lebih lama; manakala, formulasi yang kurang reaktif mungkin memerlukan pertukaran lampu yang lebih kerap.

Sistem UV-LED sememangnya tahan lebih lama daripada lampu konvensional, tetapi jangka hayat UV-LED juga tidak mutlak. Seperti lampu konvensional, LED UV mempunyai had dalam sejauh mana ia boleh dipacu dan secara amnya mesti beroperasi dengan suhu simpang di bawah 120 °C. LED yang terlalu laju dan LED yang terlalu sejuk akan menjejaskan jangka hayat, mengakibatkan degradasi yang lebih cepat atau kegagalan bencana. Tidak semua pembekal sistem UV-LED pada masa ini 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 tempoh 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 impak 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) semasa ia hanyut melalui udara atmosfera. Atom oksigen bebas (O) kemudian bergabung semula antara satu sama lain dalam sistem ekzos untuk menghasilkan molekul oksigen (O2).

Bagi aplikasi pengawetan UV perindustrian, ozon (O3) dihasilkan apabila oksigen atmosfera berinteraksi dengan panjang gelombang ultraungu di bawah 240 nm. Sumber pengawetan wap merkuri jalur lebar memancarkan UVC antara 200 dan 280 nm, yang bertindih dengan sebahagian kawasan penjana ozon, dan lampu excimer memancarkan UV vakum pada 172 nm atau UVC pada 222 nm. Ozon yang dihasilkan oleh wap merkuri dan lampu pengawetan excimer tidak stabil dan bukan masalah alam sekitar yang ketara, tetapi ia perlu dikeluarkan dari kawasan sekitar pekerja kerana ia merupakan perengsa pernafasan dan toksik pada tahap yang tinggi. Memandangkan sistem pengawetan UV-LED komersial memancarkan output UVA antara 365 dan 405 nm, ozon tidak dijana.

Ozon mempunyai bau yang serupa dengan bau logam, wayar terbakar, klorin dan percikan api elektrik. Deria olfaktori manusia boleh mengesan ozon serendah 0.01 hingga 0.03 bahagian per juta (ppm). Walaupun ia berbeza mengikut orang dan tahap aktiviti, kepekatan yang lebih besar daripada 0.4 ppm boleh menyebabkan 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 biasanya direka bentuk untuk membendung udara ekzos semasa ia meninggalkan kepala lampu supaya ia boleh disalurkan jauh dari pengendali dan di luar bangunan di mana ia secara semula jadi mereput dengan kehadiran oksigen dan cahaya matahari. Secara alternatif, lampu bebas ozon menggabungkan bahan tambahan kuarza yang menyekat panjang gelombang penjana ozon, dan kemudahan yang ingin mengelakkan salur atau memotong lubang di bumbung sering menggunakan penapis pada pintu keluar kipas ekzos.