Mae anwedd mercwri, deuod allyrru golau (LED), ac excimer yn dechnolegau lamp halltu UV gwahanol. Er bod y tri yn cael eu defnyddio mewn amrywiol brosesau ffotopolymerization i groesgysylltu inciau, haenau, gludyddion ac allwthiadau, mae'r mecanweithiau sy'n cynhyrchu'r ynni UV ymbelydrol, yn ogystal â nodweddion yr allbwn sbectrol cyfatebol, yn gwbl wahanol. Mae deall y gwahaniaethau hyn yn allweddol wrth ddatblygu cymwysiadau a fformiwleiddiad, dewis ffynhonnell halltu UV, ac integreiddio.
Lampau Anwedd Mercwri
Mae lampau arc electrod a lampau microdon di-electrod ill dau yn dod o fewn y categori anwedd mercwri. Mae lampau anwedd mercwri yn fath o lampau rhyddhau nwy pwysedd canolig lle mae ychydig bach o fercwri elfennol a nwy anadweithiol yn cael eu hanweddu i blasma y tu mewn i diwb cwarts wedi'i selio. Mae plasma yn nwy ïoneiddiedig tymheredd uchel iawn sy'n gallu dargludo trydan. Fe'i cynhyrchir trwy gymhwyso foltedd trydanol rhwng dau electrod o fewn lamp arc neu drwy ficrodonio lamp di-electrod y tu mewn i gaead neu geudod sy'n debyg o ran cysyniad i ffwrn microdon cartref. Ar ôl anweddu, mae plasma mercwri yn allyrru golau sbectrwm eang ar draws tonfeddi uwchfioled, gweladwy ac is-goch.
Yn achos lamp arc trydanol, mae foltedd cymhwysol yn rhoi egni i'r tiwb cwarts wedi'i selio. Mae'r egni hwn yn anweddu'r mercwri i mewn i blasma ac yn rhyddhau electronau o atomau wedi'u hanweddu. Mae cyfran o electronau (-) yn llifo tuag at electrod neu anod twngsten positif y lamp (+) ac i gylched drydanol y system UV. Mae'r atomau gydag electronau newydd eu colli yn dod yn gatïonau wedi'u hegni'n bositif (+) sy'n llifo tuag at electrod neu gatod twngsten â gwefr negyddol y lamp (-). Wrth iddynt symud, mae catïonau'n taro atomau niwtral yn y cymysgedd nwy. Mae'r effaith yn trosglwyddo electronau o atomau niwtral i gatïonau. Wrth i gatïonau ennill electronau, maent yn disgyn i gyflwr o egni is. Caiff y gwahaniaeth egni ei ryddhau fel ffotonau sy'n pelydru allan o'r tiwb cwarts. Cyn belled â bod y lamp wedi'i phweru'n addas, wedi'i hoeri'n gywir, a'i gweithredu o fewn ei hoes ddefnyddiol, mae cyflenwad cyson o gatïonau newydd eu creu (+) yn disgyn tuag at yr electrod neu'r gatod negyddol (-), gan daro mwy o atomau a chynhyrchu allyriadau parhaus o olau UV. Mae lampau microdon yn gweithredu mewn modd tebyg ac eithrio bod microdonnau, a elwir hefyd yn amledd radio (RF), yn disodli'r gylched drydanol. Gan nad oes gan lampau microdon electrodau twngsten ac yn syml yn diwb cwarts wedi'i selio sy'n cynnwys mercwri a nwy anadweithiol, cyfeirir atynt yn gyffredin fel rhai di-electrod.
Mae allbwn UV lampau anwedd mercwri band eang neu sbectrwm eang yn rhychwantu tonfeddi uwchfioled, gweladwy ac is-goch, mewn cyfrannedd cyfartal tua. Mae'r rhan uwchfioled yn cynnwys cymysgedd o donfeddi UVC (200 i 280 nm), UVB (280 i 315 nm), UVA (315 i 400 nm), ac UVV (400 i 450 nm). Mae lampau sy'n allyrru UVC mewn tonfeddi islaw 240 nm yn cynhyrchu osôn ac mae angen gwacáu neu hidlo arnynt.
Gellir newid allbwn sbectrol lamp anwedd mercwri trwy ychwanegu symiau bach o dopants, fel: haearn (Fe), gallium (Ga), plwm (Pb), tun (Sn), bismuth (Bi), neu indium (In). Mae'r metelau ychwanegol yn newid cyfansoddiad y plasma ac, o ganlyniad, yr egni sy'n cael ei ryddhau pan fydd cationau'n caffael electronau. Cyfeirir at lampau gyda metelau ychwanegol fel rhai wedi'u dopio, ychwanegion, a halid metel. Mae'r rhan fwyaf o inciau, haenau, gludyddion ac allwthiadau sydd wedi'u llunio ag UV wedi'u cynllunio i gyd-fynd ag allbwn lampau safonol wedi'u dopio â mercwri (Hg) neu haearn (Fe). Mae lampau wedi'u dopio â haearn yn symud rhan o'r allbwn UV i donfeddi hirach, bron yn weladwy, sy'n arwain at dreiddiad gwell trwy fformwleiddiadau mwy trwchus, â phigment trwm. Mae fformwleiddiadau UV sy'n cynnwys titaniwm deuocsid yn tueddu i halltu'n well gyda lampau wedi'u dopio â gallium (GA). Mae hyn oherwydd bod lampau gallium yn symud cyfran sylweddol o allbwn UV tuag at donfeddi sy'n hirach na 380 nm. Gan nad yw ychwanegion titaniwm deuocsid yn amsugno golau uwchlaw 380 nm yn gyffredinol, mae defnyddio lampau galiwm gyda fformwleiddiadau gwyn yn caniatáu i fwy o egni UV gael ei amsugno gan ffotogychwynwyr yn hytrach nag ychwanegion.
Mae proffiliau sbectrol yn rhoi cynrychiolaeth weledol i fformwleidwyr a defnyddwyr terfynol o sut mae allbwn ymbelydrol ar gyfer dyluniad lamp penodol wedi'i ddosbarthu ar draws y sbectrwm electromagnetig. Er bod gan fercwri anweddedig a metelau ychwanegol nodweddion ymbelydredd wedi'u diffinio, mae'r cymysgedd manwl gywir o elfennau a nwyon anadweithiol y tu mewn i'r tiwb cwarts ynghyd ag adeiladwaith y lamp a dyluniad y system halltu i gyd yn dylanwadu ar allbwn UV. Bydd gan allbwn sbectrol lamp an-integredig sy'n cael ei phweru a'i fesur gan gyflenwr lamp yn yr awyr agored allbwn sbectrol gwahanol na lamp sydd wedi'i gosod o fewn pen lamp gydag adlewyrchydd ac oeri wedi'u cynllunio'n iawn. Mae proffiliau sbectrol ar gael yn rhwydd gan gyflenwyr systemau UV, ac maent yn ddefnyddiol wrth ddatblygu fformwleiddiadau a dewis lampau.
Mae proffil sbectrol cyffredin yn plotio ymbelydredd sbectrol ar yr echelin-y a thonfedd ar yr echelin-x. Gellir arddangos yr ymbelydredd sbectrol mewn sawl ffordd gan gynnwys gwerth absoliwt (e.e. W/cm2/nm) neu fesurau mympwyol, cymharol, neu normal (heb unedau). Mae'r proffiliau fel arfer yn arddangos y wybodaeth naill ai fel siart llinell neu fel siart bar sy'n grwpio allbwn i fandiau 10 nm. Mae'r graff allbwn sbectrol lamp arc mercwri canlynol yn dangos ymbelydredd cymharol mewn perthynas â thonfedd ar gyfer systemau GEW (Ffigur 1).
FFIGWR 1 »Siartiau allbwn sbectrol ar gyfer mercwri a haearn.
Lamp yw'r term a ddefnyddir i gyfeirio at y tiwb cwarts sy'n allyrru UV yn Ewrop ac Asia, tra bod Gogledd a De America yn tueddu i ddefnyddio cymysgedd cyfnewidiol o fylbiau a lampau. Mae lamp a phen lamp ill dau yn cyfeirio at y cynulliad llawn sy'n gartref i'r tiwb cwarts a'r holl gydrannau mecanyddol a thrydanol eraill.
Lampau Arc Electrod
Mae systemau lamp arc electrod yn cynnwys pen lamp, ffan oeri neu oerydd, cyflenwad pŵer, a rhyngwyneb dyn-peiriant (HMI). Mae pen y lamp yn cynnwys lamp (bylbyn), adlewyrchydd, casin neu dai metel, cynulliad caead, ac weithiau ffenestr cwarts neu warchod gwifren. Mae GEW yn gosod ei diwbiau cwarts, adlewyrchyddion, a mecanweithiau caead y tu mewn i gynulliadau casét y gellir eu tynnu'n hawdd o gasin neu dai pen y lamp allanol. Fel arfer, caiff casét GEW ei dynnu o fewn eiliadau gan ddefnyddio un wrench Allen. Gan fod allbwn UV, maint a siâp cyffredinol pen y lamp, nodweddion y system, ac anghenion offer ategol yn amrywio yn ôl cymhwysiad a marchnad, mae systemau lamp arc electrod fel arfer wedi'u cynllunio ar gyfer categori penodol o gymwysiadau neu fathau tebyg o beiriannau.
Mae lampau anwedd mercwri yn allyrru 360° o olau o'r tiwb cwarts. Mae systemau lampau arc yn defnyddio adlewyrchyddion wedi'u lleoli ar ochrau a chefn y lamp i ddal a chanolbwyntio mwy o'r golau i bellter penodol o flaen pen y lamp. Gelwir y pellter hwn yn ffocws a dyma lle mae'r ymbelydredd ar ei fwyaf. Mae lampau arc fel arfer yn allyrru yn yr ystod o 5 i 12 W/cm2 yn y ffocws. Gan fod tua 70% o allbwn UV pen y lamp yn dod o'r adlewyrchydd, mae'n bwysig cadw adlewyrchyddion yn lân a'u disodli o bryd i'w gilydd. Mae peidio â glanhau na disodli adlewyrchyddion yn gyfrannwr cyffredin at galedu annigonol.
Ers dros 30 mlynedd, mae GEW wedi bod yn gwella effeithlonrwydd ei systemau halltu, gan addasu nodweddion ac allbwn i ddiwallu anghenion cymwysiadau a marchnadoedd penodol, a datblygu portffolio mawr o ategolion integreiddio. O ganlyniad, mae cynigion masnachol heddiw gan GEW yn ymgorffori dyluniadau tai cryno, adlewyrchyddion wedi'u optimeiddio ar gyfer adlewyrchedd UV mwy a llai o is-goch, mecanweithiau caead integredig tawel, sgertiau a slotiau gwe, bwydo gwe cregyn bylchog, anadweithiol nitrogen, pennau dan bwysau positif, rhyngwyneb gweithredwr sgrin gyffwrdd, cyflenwadau pŵer cyflwr solid, effeithlonrwydd gweithredol mwy, monitro allbwn UV, a monitro system o bell.
Pan fydd lampau electrod pwysedd canolig yn rhedeg, mae tymheredd wyneb y cwarts rhwng 600 °C ac 800 °C, ac mae tymheredd y plasma mewnol yn sawl mil o raddau Celsius. Aer dan orfod yw'r prif fodd o gynnal y tymheredd gweithredu lamp cywir a chael gwared ar rywfaint o'r ynni is-goch sy'n cael ei belydru. Mae GEW yn cyflenwi'r aer hwn yn negyddol; mae hyn yn golygu bod aer yn cael ei dynnu trwy'r casin, ar hyd yr adlewyrchydd a'r lamp, ac yn cael ei allwthio allan o'r cynulliad ac i ffwrdd o'r peiriant neu'r arwyneb halltu. Mae rhai systemau GEW fel yr E4C yn defnyddio oeri hylif, sy'n galluogi allbwn UV ychydig yn fwy ac yn lleihau maint cyffredinol pen y lamp.
Mae gan lampau arc electrod gylchoedd cynhesu ac oeri. Caiff lampau eu cynnau gyda'r oeri lleiaf posibl. Mae hyn yn caniatáu i'r plasma mercwri godi i'r tymheredd gweithredu a ddymunir, cynhyrchu electronau a chatïonau rhydd, a galluogi llif cerrynt. Pan fydd pen y lamp wedi'i ddiffodd, mae'r oeri yn parhau i redeg am ychydig funudau i oeri'r tiwb cwarts yn gyfartal. Ni fydd lamp sy'n rhy gynnes yn ail-danio a rhaid iddi barhau i oeri. Hyd y cylch cychwyn ac oeri, yn ogystal â dirywiad yr electrodau yn ystod pob taro foltedd, yw pam mae mecanweithiau caead niwmatig bob amser yn cael eu hintegreiddio i gynulliadau lamp arc electrod GEW. Mae Ffigur 2 yn dangos lampau arc electrod wedi'u hoeri ag aer (E2C) ac wedi'u hoeri â hylif (E4C).
FFIGWR 2 »Lampau arc electrod wedi'u hoeri ag hylif (E4C) ac wedi'u hoeri ag aer (E2C).
Lampau LED UV
Mae lled-ddargludyddion yn ddeunyddiau crisialog, solet sydd braidd yn ddargludol. Mae trydan yn llifo trwy led-ddargludydd yn well nag inswleiddiwr, ond nid cystal â dargludydd metelaidd. Mae lled-ddargludyddion sy'n digwydd yn naturiol ond braidd yn aneffeithlon yn cynnwys yr elfennau silicon, germaniwm, a seleniwm. Mae lled-ddargludyddion a gynhyrchwyd yn synthetig a gynlluniwyd ar gyfer allbwn ac effeithlonrwydd yn ddeunyddiau cyfansawdd gydag amhureddau wedi'u trwytho'n fanwl gywir o fewn y strwythur crisial. Yn achos LEDs UV, mae alwminiwm gallium nitrid (AlGaN) yn ddeunydd a ddefnyddir yn gyffredin.
Mae lled-ddargludyddion yn hanfodol i electroneg fodern ac fe'u peiriannir i ffurfio transistorau, deuodau, deuodau allyrru golau, a microbroseswyr. Mae dyfeisiau lled-ddargludyddion yn cael eu hintegreiddio i gylchedau trydanol a'u gosod y tu mewn i gynhyrchion fel ffonau symudol, gliniaduron, tabledi, offer, awyrennau, ceir, rheolyddion o bell, a hyd yn oed teganau plant. Mae'r cydrannau bach ond pwerus hyn yn gwneud i gynhyrchion bob dydd weithredu tra hefyd yn caniatáu i eitemau fod yn gryno, yn deneuach, yn ysgafnach, ac yn fwy fforddiadwy.
Yn achos arbennig LEDs, mae deunyddiau lled-ddargludyddion sydd wedi'u cynllunio a'u cynhyrchu'n fanwl gywir yn allyrru bandiau tonfedd cymharol gul o olau pan gânt eu cysylltu â ffynhonnell pŵer DC. Dim ond pan fydd cerrynt yn llifo o'r anod positif (+) i'r catod negatif (-) ym mhob LED y cynhyrchir y golau. Gan fod allbwn LED yn cael ei reoli'n gyflym ac yn hawdd ac yn lled-monocromatig, mae LEDs yn ddelfrydol ar gyfer eu defnyddio fel: goleuadau dangosydd; signalau cyfathrebu is-goch; goleuadau cefn ar gyfer setiau teledu, gliniaduron, tabledi, a ffonau clyfar; arwyddion electronig, byrddau hysbysebu, a jumbotronau; a halltu UV.
Mae LED yn gyffordd bositif-negatif (cyffordd pn). Mae hyn yn golygu bod gan un rhan o'r LED wefr bositif ac fe'i cyfeirir ato fel yr anod (+), a bod gan y rhan arall wefr negatif ac fe'i cyfeirir ato fel y catod (-). Er bod y ddwy ochr yn gymharol ddargludol, nid yw'r ffin gyffordd lle mae'r ddwy ochr yn cwrdd, a elwir yn y parth disbyddu, yn ddargludol. Pan fydd terfynell bositif (+) ffynhonnell pŵer cerrynt uniongyrchol (DC) wedi'i chysylltu ag anod (+) yr LED, a therfynell negatif (-) y ffynhonnell wedi'i chysylltu â'r catod (-), mae electronau â gwefr negatif yn y catod a bylchau electronau â gwefr bositif yn yr anod yn cael eu gwrthyrru gan y ffynhonnell pŵer a'u gwthio tuag at y parth disbyddu. Mae hwn yn duedd ymlaen, ac mae ganddo'r effaith o oresgyn y ffin anddargludol. Y canlyniad yw bod electronau rhydd yn y rhanbarth math-n yn croesi ac yn llenwi bylchau yn y rhanbarth math-p. Wrth i electronau lifo ar draws y ffin, maent yn trawsnewid i gyflwr o egni is. Mae'r gostyngiad priodol mewn egni yn cael ei ryddhau o'r lled-ddargludydd fel ffotonau o olau.
Mae'r deunyddiau a'r dopants sy'n ffurfio strwythur crisialog y LED yn pennu'r allbwn sbectrol. Heddiw, mae gan ffynonellau halltu LED sydd ar gael yn fasnachol allbynnau uwchfioled wedi'u canoli ar 365, 385, 395, a 405 nm, goddefgarwch nodweddiadol o ±5 nm, a dosbarthiad sbectrol Gaussaidd. Po fwyaf yw'r brig ymbelydredd sbectrol (W/cm2/nm), yr uchaf yw brig y gromlin gloch. Er bod datblygiad UVC yn parhau rhwng 275 a 285 nm, nid yw allbwn, oes, dibynadwyedd, a chost yn fasnachol hyfyw eto ar gyfer systemau a chymwysiadau halltu.
Gan fod allbwn UV-LED wedi'i gyfyngu i donfeddi UVA hirach ar hyn o bryd, nid yw system halltu UV-LED yn allyrru'r allbwn sbectrol band eang sy'n nodweddiadol o lampau anwedd mercwri pwysedd canolig. Mae hyn yn golygu nad yw systemau halltu UV-LED yn allyrru tonfeddi UVC, UVB, y rhan fwyaf o olau gweladwy, a thonfeddi is-goch sy'n cynhyrchu gwres. Er bod hyn yn galluogi defnyddio systemau halltu UV-LED mewn cymwysiadau mwy sensitif i wres, rhaid ailfformiwleiddio inciau, haenau a gludyddion presennol sydd wedi'u llunio ar gyfer lampau mercwri pwysedd canolig ar gyfer systemau halltu UV-LED. Yn ffodus, mae cyflenwyr cemeg yn gynyddol yn dylunio cynigion fel halltu deuol. Mae hyn yn golygu y bydd fformiwleiddiad halltu deuol sydd wedi'i fwriadu i halltu gyda lamp UV-LED hefyd yn halltu gyda lamp anwedd mercwri (Ffigur 3).
FFIGWR 3 »Siart allbwn sbectrol ar gyfer LED.
Mae systemau halltu UV-LED GEW yn allyrru hyd at 30 W/cm2 yn y ffenestr allyrru. Yn wahanol i lampau arc electrod, nid yw systemau halltu UV-LED yn ymgorffori adlewyrchyddion sy'n cyfeirio pelydrau golau at ffocws crynodedig. O ganlyniad, mae ymbelydredd brig UV-LED yn digwydd yn agos at y ffenestr allyrru. Mae'r pelydrau UV-LED a allyrrir yn dargyfeirio oddi wrth ei gilydd wrth i'r pellter rhwng pen y lamp a'r arwyneb halltu gynyddu. Mae hyn yn lleihau crynodiad golau a maint yr ymbelydredd sy'n cyrraedd yr arwyneb halltu. Er bod ymbelydredd brig yn bwysig ar gyfer croesgysylltu, nid yw ymbelydredd cynyddol uwch bob amser yn fanteisiol a gall hyd yn oed atal dwysedd croesgysylltu mwy. Mae tonfedd (nm), ymbelydredd (W/cm2) a dwysedd ynni (J/cm2) i gyd yn chwarae rolau hanfodol wrth halltu, a dylid deall eu heffaith gyfunol ar halltu yn iawn wrth ddewis ffynhonnell UV-LED.
Ffynonellau Lambertaidd yw LEDs. Mewn geiriau eraill, mae pob LED UV yn allyrru allbwn unffurf ymlaen ar draws hemisffer llawn o 360° x 180°. Mae nifer o LEDs UV, pob un tua sgwâr milimetr, wedi'u trefnu mewn un rhes, matrics o resi a cholofnau, neu ryw gyfluniad arall. Mae'r is-gynulliadau hyn, a elwir yn fodiwlau neu araeau, wedi'u peiriannu gyda bylchau rhwng LEDs sy'n sicrhau cymysgu ar draws bylchau ac yn hwyluso oeri deuodau. Yna trefnir modiwlau neu araeau lluosog mewn cynulliadau mwy i ffurfio systemau halltu UV o wahanol feintiau (Ffigurau 4 a 5). Mae cydrannau ychwanegol sydd eu hangen i adeiladu system halltu UV-LED yn cynnwys y sinc gwres, y ffenestr allyrru, gyrwyr electronig, cyflenwadau pŵer DC, system oeri hylif neu oerydd, a rhyngwyneb peiriant dynol (HMI).
FFIGWR 4 »System LeoLED ar gyfer y we.
FFIGWR 5 »System LeoLED ar gyfer gosodiadau aml-lamp cyflym.
Gan nad yw systemau halltu UV-LED yn pelydru tonfeddi is-goch. Maent yn trosglwyddo llai o ynni thermol i'r wyneb halltu na lampau anwedd mercwri, ond nid yw hyn yn golygu y dylid ystyried LEDs UV yn dechnoleg halltu oer. Gall systemau halltu UV-LED allyrru ymbelydredd brig uchel iawn, ac mae tonfeddi uwchfioled yn fath o ynni. Bydd unrhyw allbwn nad yw'n cael ei amsugno gan y gemeg yn cynhesu'r rhan neu'r swbstrad sylfaenol yn ogystal â chydrannau'r peiriant cyfagos.
Mae LEDs UV hefyd yn gydrannau trydanol gydag aneffeithlonrwydd sy'n cael eu gyrru gan ddyluniad a gwneuthuriad crai'r lled-ddargludydd yn ogystal â dulliau gweithgynhyrchu a chydrannau a ddefnyddir i becynnu'r LEDs i'r uned halltu fwy. Er bod rhaid cynnal tymheredd tiwb cwarts anwedd mercwri rhwng 600 ac 800 °C yn ystod y llawdriniaeth, rhaid i dymheredd cyffordd pn yr LED aros islaw 120 °C. Dim ond 35-50% o'r trydan sy'n pweru arae UV-LED sy'n cael ei drawsnewid yn allbwn uwchfioled (yn ddibynnol iawn ar donfedd). Mae'r gweddill yn cael ei drawsnewid yn wres thermol y mae'n rhaid ei dynnu er mwyn cynnal y tymheredd cyffordd a ddymunir a sicrhau ymbelydredd system, dwysedd ynni ac unffurfiaeth penodol, yn ogystal â bywyd hir. Mae LEDs yn ddyfeisiau cyflwr solid hirhoedlog yn eu hanfod, ac mae integreiddio LEDs i gynulliadau mwy gyda systemau oeri wedi'u cynllunio a'u cynnal a'u cadw'n iawn yn hanfodol i gyflawni manylebau oes hir. Nid yw pob system halltu UV yr un peth, ac mae gan systemau halltu UV-LED sydd wedi'u cynllunio a'u hoeri'n amhriodol debygolrwydd mwy o orboethi a methu'n drychinebus.
Lampau Hybrid Arc/LED
Mewn unrhyw farchnad lle cyflwynir technoleg newydd sbon i gymryd lle technoleg bresennol, gall fod anesmwythyd ynghylch mabwysiadu yn ogystal ag amheuaeth ynghylch perfformiad. Yn aml, mae darpar ddefnyddwyr yn gohirio mabwysiadu nes bod sylfaen osod sefydledig wedi'i ffurfio, bod astudiaethau achos yn cael eu cyhoeddi, bod tystiolaethau cadarnhaol yn dechrau cylchredeg ar raddfa fawr, a/neu eu bod yn cael profiad uniongyrchol neu gyfeiriadau gan unigolion a chwmnïau y maent yn eu hadnabod ac yn ymddiried ynddynt. Yn aml, mae angen tystiolaeth gadarn cyn i farchnad gyfan roi'r gorau i'r hen dechnoleg yn llwyr a throsglwyddo'n llawn i'r newydd. Nid yw'n helpu bod straeon llwyddiant yn tueddu i fod yn gyfrinachau a gedwir yn dynn gan nad yw mabwysiadwyr cynnar eisiau i gystadleuwyr wireddu manteision cymharol. O ganlyniad, gall straeon siom go iawn a rhai gorliwiedig atseinio ledled y farchnad weithiau gan guddio gwir rinweddau technoleg newydd ac oedi mabwysiadu ymhellach.
Drwy gydol hanes, ac fel gwrthweithio ar fabwysiadu amharod, mae dyluniadau hybrid wedi cael eu croesawu'n aml fel pont drawsnewidiol rhwng technoleg bresennol a thechnoleg newydd. Mae hybridau yn caniatáu i ddefnyddwyr ennill hyder a phenderfynu drostynt eu hunain sut a phryd y dylid defnyddio cynhyrchion neu ddulliau newydd, heb aberthu galluoedd presennol. Yn achos halltu UV, mae system hybrid yn caniatáu i ddefnyddwyr newid yn gyflym ac yn hawdd rhwng lampau anwedd mercwri a thechnoleg LED. Ar gyfer llinellau â gorsafoedd halltu lluosog, mae hybridau yn caniatáu i weisgwyr redeg 100% LED, 100% anwedd mercwri, neu ba bynnag gymysgedd o'r ddwy dechnoleg sydd ei angen ar gyfer swydd benodol.
Mae GEW yn cynnig systemau hybrid arc/LED ar gyfer trawsnewidyddion gwe. Datblygwyd yr ateb ar gyfer marchnad fwyaf GEW, label gwe gul, ond mae gan y dyluniad hybrid ddefnydd hefyd mewn cymwysiadau gwe a di-we eraill (Ffigur 6). Mae'r arc/LED yn ymgorffori tai pen lamp cyffredin a all ddarparu ar gyfer casét anwedd mercwri neu LED. Mae'r ddau gasét yn rhedeg oddi ar system bŵer a rheoli gyffredinol. Mae deallusrwydd o fewn y system yn galluogi gwahaniaethu rhwng mathau o gasét ac yn darparu'r pŵer, yr oeri a'r rhyngwyneb gweithredwr priodol yn awtomatig. Fel arfer, cyflawnir tynnu neu osod unrhyw un o gasétiau anwedd mercwri neu LED GEW o fewn eiliadau gan ddefnyddio un wrench Allen.
FFIGWR 6 »System arc/LED ar gyfer y we.
Lampau Excimer
Mae lampau excimer yn fath o lamp rhyddhau nwy sy'n allyrru egni uwchfioled cwasi-monocromatig. Er bod lampau excimer ar gael mewn nifer o donfeddi, mae allbynnau uwchfioled cyffredin wedi'u canoli ar 172, 222, 308, a 351 nm. Mae lampau excimer 172-nm yn dod o fewn y band UV gwactod (100 i 200 nm), tra bod 222 nm yn UVC yn unig (200 i 280 nm). Mae lampau excimer 308-nm yn allyrru UVB (280 i 315 nm), ac mae 351 nm yn UVA solet (315 i 400 nm).
Mae tonfeddi UV gwactod 172-nm yn fyrrach ac yn cynnwys mwy o egni na UVC; fodd bynnag, maent yn ei chael hi'n anodd treiddio'n ddwfn iawn i sylweddau. Mewn gwirionedd, mae tonfeddi 172-nm yn cael eu hamsugno'n llwyr o fewn y 10 i 200 nm uchaf o gemeg wedi'i fformiwleiddio ag UV. O ganlyniad, dim ond wyneb allanol fformwleiddiadau UV y bydd lampau excimer 172-nm yn ei groesgysylltu a rhaid eu hintegreiddio ar y cyd â dyfeisiau halltu eraill. Gan fod tonfeddi UV gwactod hefyd yn cael eu hamsugno gan aer, rhaid gweithredu lampau excimer 172-nm mewn awyrgylch anadweithiol â nitrogen.
Mae'r rhan fwyaf o lampau excimer yn cynnwys tiwb cwarts sy'n gwasanaethu fel rhwystr dielectrig. Mae'r tiwb wedi'i lenwi â nwyon prin sy'n gallu ffurfio moleciwlau excimer neu exciplex (Ffigur 7). Mae gwahanol nwyon yn cynhyrchu gwahanol foleciwlau, ac mae'r gwahanol foleciwlau cyffrous yn pennu pa donfeddi sy'n cael eu hallyrru gan y lamp. Mae electrod foltedd uchel yn rhedeg ar hyd hyd mewnol y tiwb cwarts, ac mae electrodau daear yn rhedeg ar hyd yr hyd allanol. Mae folteddau'n cael eu pylsu i'r lamp ar amleddau uchel. Mae hyn yn achosi i electronau lifo o fewn yr electrod mewnol a rhyddhau ar draws y cymysgedd nwy tuag at yr electrodau daear allanol. Gelwir y ffenomen wyddonol hon yn rhyddhau rhwystr dielectrig (DBD). Wrth i electronau deithio trwy'r nwy, maent yn rhyngweithio ag atomau ac yn creu rhywogaethau wedi'u hegni neu eu hïoneiddio sy'n cynhyrchu moleciwlau excimer neu exciplex. Mae gan foleciwlau excimer ac exciplex oes anhygoel o fyr, ac wrth iddynt ddadelfennu o gyflwr cyffrous i gyflwr daear, mae ffotonau o ddosbarthiad cwasi-monocromatig yn cael eu hallyrru.
FFIGWR 7 »Lamp excimer
Yn wahanol i lampau anwedd mercwri, nid yw wyneb tiwb cwarts lamp excimer yn mynd yn boeth. O ganlyniad, mae'r rhan fwyaf o lampau excimer yn rhedeg heb fawr ddim oeri. Mewn achosion eraill, mae angen lefel isel o oeri a ddarperir fel arfer gan nwy nitrogen. Oherwydd sefydlogrwydd thermol y lamp, mae lampau excimer yn 'YMLAEN/DIFFODD' ar unwaith ac nid oes angen cylchoedd cynhesu na oeri arnynt.
Pan gaiff lampau excimer sy'n pelydru ar 172 nm eu hintegreiddio ar y cyd â systemau halltu UVA-LED cwasi-monocromatig a lampau anwedd mercwri band eang, cynhyrchir effeithiau arwyneb matio. Defnyddir lampau UVA LED yn gyntaf i gelio'r cemeg. Yna defnyddir lampau excimer cwasi-monocromatig i bolymeru'r wyneb, ac yn olaf mae lampau mercwri band eang yn croesgysylltu gweddill y gemeg. Mae allbynnau sbectrol unigryw'r tair technoleg a gymhwysir mewn camau ar wahân yn darparu effeithiau halltu arwyneb optegol a swyddogaethol buddiol na ellir eu cyflawni gydag unrhyw un o'r ffynonellau UV ar ei ben ei hun.
Mae tonfeddi excimer o 172 a 222 nm hefyd yn effeithiol wrth ddinistrio sylweddau organig peryglus a bacteria niweidiol, sy'n gwneud lampau excimer yn ymarferol ar gyfer glanhau arwynebau, diheintio a thriniaethau ynni arwyneb.
Bywyd y Lamp
O ran oes y lamp neu'r bwlb, mae lampau arc GEW fel arfer yn para hyd at 2,000 awr. Nid yw oes y lamp yn absoliwt, gan fod allbwn UV yn lleihau'n raddol dros amser ac mae amrywiol ffactorau'n effeithio arno. Dyluniad ac ansawdd y lamp, yn ogystal â chyflwr gweithredu'r system UV ac adweithedd y deunydd fformiwleiddio. Mae systemau UV wedi'u cynllunio'n iawn yn sicrhau bod y pŵer a'r oeri cywir sy'n ofynnol gan ddyluniad penodol y lamp (bwlb) yn cael eu darparu.
Lampau (bylbiau) a gyflenwir gan GEW sydd bob amser yn darparu'r oes hiraf pan gânt eu defnyddio mewn systemau halltu GEW. Yn gyffredinol, mae ffynonellau cyflenwi eilaidd wedi peiriannu'r lamp o sampl yn ôl, ac efallai na fydd y copïau'n cynnwys yr un ffitiad pen, diamedr cwarts, cynnwys mercwri, neu gymysgedd nwy, a all i gyd effeithio ar yr allbwn UV a chynhyrchu gwres. Pan nad yw cynhyrchu gwres yn cael ei gydbwyso yn erbyn oeri'r system, mae'r lamp yn dioddef o ran allbwn a bywyd. Mae lampau sy'n rhedeg yn oerach yn allyrru llai o UV. Nid yw lampau sy'n rhedeg yn boethach yn para cyhyd ac yn ystofio ar dymheredd arwyneb uchel.
Mae oes lampau arc electrod wedi'i gyfyngu gan dymheredd gweithredu'r lamp, nifer yr oriau rhedeg, a nifer y cychwyniadau neu'r taro. Bob tro y caiff lamp ei tharo ag arc foltedd uchel yn ystod y cychwyn, mae ychydig o'r electrod twngsten yn gwisgo i ffwrdd. Yn y pen draw, ni fydd y lamp yn ail-danio. Mae lampau arc electrod yn ymgorffori mecanweithiau caead sydd, pan gânt eu defnyddio, yn rhwystro allbwn UV fel dewis arall yn lle cylchdroi pŵer y lamp dro ar ôl tro. Gall inciau, haenau a gludyddion mwy adweithiol arwain at oes lamp hirach; tra gall fformwleiddiadau llai adweithiol olygu bod angen newidiadau lamp yn amlach.
Mae systemau UV-LED yn eu hanfod yn para'n hirach na lampau confensiynol, ond nid yw oes UV-LED yn absoliwt chwaith. Fel gyda lampau confensiynol, mae gan LEDs UV gyfyngiadau o ran pa mor galed y gellir eu gyrru ac yn gyffredinol rhaid iddynt weithredu gyda thymheredd cyffordd islaw 120 °C. Bydd gor-yrru LEDs a LEDs sy'n oeri'n rhy isel yn peryglu oes, gan arwain at ddirywiad cyflymach neu fethiant trychinebus. Nid yw pob cyflenwr systemau UV-LED ar hyn o bryd yn cynnig dyluniadau sy'n bodloni'r oesau sefydledig uchaf o fwy na 20,000 awr. Bydd y systemau sydd wedi'u cynllunio a'u cynnal a'u cadw'n well yn para y tu hwnt i 20,000 awr, a bydd y systemau israddol yn methu o fewn ffenestri llawer byrrach. Y newyddion da yw bod dyluniadau systemau LED yn parhau i wella a phara'n hirach gyda phob iteriad dylunio.
Oson
Pan fydd tonfeddi UVC byrrach yn effeithio ar foleciwlau ocsigen (O2), maent yn achosi i foleciwlau ocsigen (O2) hollti'n ddau atom ocsigen (O). Yna mae'r atomau ocsigen rhydd (O) yn gwrthdaro â moleciwlau ocsigen eraill (O2) ac yn ffurfio osôn (O3). Gan fod triocsigen (O3) yn llai sefydlog ar lefel y ddaear na deuocsigen (O2), mae osôn yn dychwelyd yn rhwydd i foleciwl ocsigen (O2) ac atom ocsigen (O) wrth iddo ddrifftio trwy aer atmosfferig. Yna mae atomau ocsigen rhydd (O) yn ailgyfuno â'i gilydd o fewn y system wacáu i gynhyrchu moleciwlau ocsigen (O2).
Ar gyfer cymwysiadau halltu UV diwydiannol, cynhyrchir osôn (O3) pan fydd ocsigen atmosfferig yn rhyngweithio â thonfeddi uwchfioled islaw 240 nm. Mae ffynonellau halltu anwedd mercwri band eang yn allyrru UVC rhwng 200 a 280 nm, sy'n gorgyffwrdd â rhan o'r rhanbarth cynhyrchu osôn, ac mae lampau excimer yn allyrru UV gwactod ar 172 nm neu UVC ar 222 nm. Mae osôn a grëir gan anwedd mercwri a lampau halltu excimer yn ansefydlog ac nid yw'n bryder amgylcheddol sylweddol, ond mae'n angenrheidiol ei symud o'r ardal gyfagos o amgylch gweithwyr gan ei fod yn llidus anadlol ac yn wenwynig ar lefelau uchel. Gan fod systemau halltu UV-LED masnachol yn allyrru allbwn UVA rhwng 365 a 405 nm, nid yw osôn yn cael ei gynhyrchu.
Mae gan osôn arogl tebyg i arogl metel, gwifren sy'n llosgi, clorin, a gwreichionen drydanol. Gall synhwyrau arogli dynol ganfod osôn mor isel â 0.01 i 0.03 rhan fesul miliwn (ppm). Er ei fod yn amrywio yn ôl person a lefel gweithgaredd, gall crynodiadau sy'n fwy na 0.4 ppm arwain at effeithiau anadlol niweidiol a chur pen. Dylid gosod awyru priodol ar linellau halltu UV i gyfyngu ar amlygiad gweithwyr i osôn.
Yn gyffredinol, mae systemau halltu UV wedi'u cynllunio i gynnwys yr aer gwacáu wrth iddo adael pennau'r lampau fel y gellir ei ddwythellu i ffwrdd o weithredwyr a thu allan i'r adeilad lle mae'n pydru'n naturiol ym mhresenoldeb ocsigen a golau haul. Fel arall, mae lampau di-osôn yn ymgorffori ychwanegyn cwarts sy'n rhwystro tonfeddi sy'n cynhyrchu osôn, ac mae cyfleusterau sydd eisiau osgoi dwythellu neu dorri tyllau yn y to yn aml yn defnyddio hidlwyr ar allanfa ffannau gwacáu.
Amser postio: 19 Mehefin 2024
