Merkurio-lurruna, argi-igorle-diodoa (LED) eta exzimeroa UV sendatzeko lanpara-teknologia desberdinak dira. Hirurak fotopolimerizazio prozesu ezberdinetan tintak, estaldurak, itsasgarriak eta estrusioak gurutzatzeko erabiltzen diren arren, irradiatutako UV energia sortzen duten mekanismoak, baita dagokion irteera espektralaren ezaugarriak ere, guztiz desberdinak dira. Desberdintasun horiek ulertzea funtsezkoa da aplikazio eta formulazioen garapenean, UV-sendotzeko iturrien aukeraketan eta integrazioan.
Merkurio-lurrun-lanparak
Elektrodo-arku-lanparak eta elektrodorik gabeko mikrouhin-lanparak merkurio-lurrunaren kategorian sartzen dira. Merkurio-lurrunezko lanparak presio ertaineko eta gas-deskargako lanpara mota bat dira, zeinetan merkurio elemental eta gas geldo kopuru txiki bat kuartzozko hodi itxi baten barruan plasma batean lurruntzen diren. Plasma elektrizitatea eroateko gai den tenperatura ikaragarri altuko gas ionizatua da. Arku-lanpara baten barruan bi elektrodoen artean tentsio elektrikoa aplikatuz edo elektrodorik gabeko lanpara mikrouhin bat jarriz sortzen da, etxeko mikrouhin-labearen kontzeptuan antzeko barrunbe edo itxitura baten barruan. Lurrundu ondoren, merkurio plasmak espektro zabaleko argia igortzen du uhin-luzera ultramore, ikusgai eta infragorrietan zehar.
Arku elektrikoko lanpara baten kasuan, aplikatutako tentsio batek kuartzozko hodi itxia dinamizatzen du. Energia honek merkurioa plasma batean lurruntzen du eta atomo lurrunduetatik elektroiak askatzen ditu. Elektroi zati bat (-) lanpararen wolframio-elektrodo edo anodo positiborantz (+) isurtzen da eta UV sistemaren zirkuitu elektrikora. Elektroi falta berriak dituzten atomoak energia positiboa duten katioi bihurtzen dira (+) eta lanpararen wolframio negatiboki kargatutako elektrodo edo katodorantz (-) isurtzen dira. Mugitzen diren heinean, katioiek atomo neutroak jotzen dituzte gas-nahastean. Inpaktuak elektroiak atomo neutroetatik katioietara transferitzen ditu. Katioiek elektroiak irabazten dituzten heinean, energia baxuagoko egoerara erortzen dira. Energia-diferentziala kuartzo-hoditik kanpora irradiatzen diren fotoi gisa deskargatzen da. Lanpara behar bezala elikatu, behar bezala hoztu eta bere bizitza erabilgarrian funtzionatzen badu, sortu berri diren katioi (+) etengabeko hornidura elektrodo edo katodo negatiborantz (-) grabitatzen da, atomo gehiago kolpatuz eta UV argiaren etengabeko igorpena sortuz. Mikrouhin-lanparek antzera funtzionatzen dute, mikrouhinek, irrati-maiztasuna (RF) izenez ere ezagutzen direnak, zirkuitu elektrikoa ordezkatzen dutelako. Mikrouhin-lanparek wolframio-elektrodorik ez dutenez eta merkurioa eta gas geldoa dituen kuartzozko hodi itxi bat besterik ez denez, elektrodorik gabeko gisa aipatzen dira normalean.
Banda zabaleko edo espektro zabaleko merkurio-lurrunezko lanpararen UV irteerak uhin-luzera ultramorea, ikusgaia eta infragorria hartzen du, gutxi gorabehera proportzio berdinean. Ultramorearen zatiak UVC (200 eta 280 nm), UVB (280 eta 315 nm), UVA (315 eta 400 nm) eta UVV (400 eta 450 nm) uhin-luzera biltzen ditu. UVC 240 nm-tik beherako uhin-luzeretan igortzen duten lanparek ozonoa sortzen dute eta ihesa edo iragazketa behar dute.
Merkurio-lurrun-lanpara baten espektro-irteera alda daiteke dopante kopuru txikiak gehituz, hala nola: burdina (Fe), galioa (Ga), beruna (Pb), eztainua (Sn), bismutoa (Bi) edo indioa (In). ). Gehitutako metalek plasmaren konposizioa aldatzen dute eta, ondorioz, katioiek elektroiak eskuratzean askatzen den energia. Gehitutako metalak dituzten lanparak dopatuak, aditiboak eta halogenuro metalikoak deitzen dira. UV bidez formulatutako tinta, estaldura, itsasgarri eta estrusio gehienak merkuriozko (Hg) edo burdinazko (Fe) dopatutako lanpara estandarren irteerarekin bat egiteko diseinatuta daude. Burdinaz dopatutako lanparak UV irteeraren zati bat uhin-luzera luzeagoetara eta ia ikusgarrietara aldatzen dute, eta horrek formulazio lodi eta asko pigmentatuetan sartze hobea lortzen du. Titanio dioxidoa duten UV formulazioek galio (GA) dopatutako lanparak hobeto sendatzen dituzte. Hau da, galio-lanparek UV irteeraren zati garrantzitsu bat 380 nm-tik gorako uhin-luzeretara aldatzen dutelako. Titanio dioxidoaren gehigarriek, oro har, 380 nm-tik gorako argia xurgatzen ez dutenez, formulazio zuriak dituzten galio lanparak erabiltzeak UV energia gehiago xurgatzea ahalbidetzen du, gehigarriek ez bezala.
Profil espektralek formulatzaileei eta azken erabiltzaileei lanpara-diseinu jakin baterako irradiatutako irteera espektro elektromagnetiko osoan nola banatzen den ikus-entzunezko irudikapena eskaintzen diete. Merkurio lurrunduak eta metal gehigarriek erradiazio-ezaugarriak zehaztu dituzten arren, kuartzo hodiaren barruan dauden elementuen eta gas geldoen nahasketa zehatzak lanpararen eraikuntzarekin eta ontze-sistemaren diseinuarekin batera UVaren irteeran eragina dute. Aire zabalean lanpara hornitzaile batek elikatu eta neurtutako integratuta ez dagoen lanpara baten irteera espektralak beste irteera espektral bat izango du lanpara-buru baten barruan muntatutako lanpara batena baino, behar bezala diseinatutako islatzailea eta hoztearekin. Profil espektralak erraz eskura daitezke UV sistemaren hornitzaileengandik, eta erabilgarriak dira formulazioen garapenean eta lanpara hautatzeko.
Profil espektral arrunt batek irradiazio espektrala markatzen du y ardatzean eta uhin-luzera x ardatzean. Irradiantzia espektrala hainbat modutara bistaratu daiteke balio absolutua (adibidez, W/cm2/nm) edo neurri arbitrarioak, erlatiboak edo normalizatuak (unitaterik gabekoak). Profilek normalean bistaratzen dute informazioa lerro-diagrama gisa edo irteera 10 nm-ko bandetan biltzen duen barra-diagrama gisa. Merkurio-arkuko lanpararen irteera espektraleko grafiko honek irradiazio erlatiboa erakusten du GEW-ren sistemen uhin-luzerari dagokionez (1. irudia).
1. IRUDIA »Merkurioaren eta burdinaren irteera espektralak.
Lanpara UV-a igortzen duen kuartzozko hodiari erreferentzia egiteko erabiltzen den terminoa da Europan eta Asian, Iparraldeko eta Hego Amerikakoek bonbilla eta lanpararen nahasketa trukagarriak erabiltzen dituzten bitartean. Lanparak eta lanpara-buruak kuartzozko hodia eta gainerako osagai mekaniko eta elektriko guztiak biltzen dituen multzo osoa aipatzen dute.
Elektrodo Arku Lanparak
Elektrodo-arku-lanpara sistemak lanpara-buru bat, hozte-haizagailu edo hozgailu bat, elikadura-iturria eta giza-makina interfazea (HMI) ditu. Lanpara-buruak lanpara (bonbilla), islatzailea, metalezko karkasa edo etxebizitza bat, pertsianaren muntaia eta, batzuetan, kuartzozko leiho bat edo alanbre babeslea ditu. GEW-k kuartzozko hodiak, islatzaileak eta obturadoreen mekanismoak kasete-multzoen barruan muntatzen ditu, kanpoko lanpara-buruaren karkasatik edo karkasatik erraz kendu daitezkeenak. GEW kasete bat kentzea normalean segundotan lortzen da Allen giltza bakarra erabiliz. UV irteera, lanpara-buruaren tamaina eta forma orokorrak, sistemaren ezaugarriak eta ekipamendu osagarrien beharrak aplikazioaren eta merkatuaren arabera aldatzen direnez, elektrodo-arkuko lanpara-sistemak aplikazio-kategoria jakin baterako edo antzeko makina-motetarako diseinatuta daude.
Merkurio-lurrunezko lanparek 360°-ko argia igortzen dute kuartzozko hoditik. Arku-lanpara-sistemek lanpararen alboetan eta atzealdean kokatutako islatzaileak erabiltzen dituzte lanpara-buruaren aurrean dagoen distantzia zehatz batera argi gehiago harrapatzeko eta fokatzeko. Distantzia hori foku gisa ezagutzen da eta irradiantzia handiena da. Arku-lanparak normalean 5 eta 12 W/cm2 bitartekoak igortzen dituzte fokuan. Lanpara burutik ateratzen den UVaren %70 inguru islagailutik datorrenez, garrantzitsua da islatzaileak garbi edukitzea eta aldian-aldian ordezkatzea. Erreflektoreak ez garbitzea edo ordezkatzea nahikoa sendatzeko lagungarria da.
30 urte baino gehiago daramatza GEWk ontze-sistemen eraginkortasuna hobetzen, ezaugarriak eta irteera pertsonalizatzen ditu aplikazio eta merkatu espezifikoen beharrei erantzuteko eta integrazio osagarrien zorro handi bat garatzen. Ondorioz, GEWren gaur egungo eskaintza komertzialek etxebizitzen diseinu trinkoak, UV islada handiagoa eta infragorria murrizteko optimizatutako islatzaileak, pertsianen mekanismo isilak, sareko gonak eta zirrikituak, txirla-oskolaren elikadura, nitrogenoaren inertzioa, presio positiboako buruak, ukipen-pantaila. operadorearen interfazea, egoera solidoko elikatze-hornidurak, eraginkortasun operatibo handiagoak, UV irteeraren monitorizazioa eta urruneko sistemaren monitorizazioa.
Presio ertaineko elektrodoen lanparak martxan daudenean, kuartzoaren gainazaleko tenperatura 600 °C eta 800 °C artekoa da, eta barneko plasmaren tenperatura hainbat mila gradu zentigradokoa da. Behartutako airea lanparak funtzionatzeko tenperatura egokia mantentzeko eta irradiatutako energia infragorriaren zati bat kentzeko bitarteko nagusia da. GEWk aire hori negatiboki hornitzen du; horrek esan nahi du airea karkasaren zehar, islatzailearen eta lanparan zehar, eta muntaia agortzen dela eta makina edo ontzeko gainazaletik urruntzen dela. E4C bezalako GEW sistema batzuek hozte likidoa erabiltzen dute, eta horrek UV irteera apur bat handiagoa ahalbidetzen du eta lanpara-buruaren tamaina orokorra murrizten du.
Elektrodo-arku-lanparek berotze- eta hozte-zikloak dituzte. Lanparak gutxieneko hoztearekin jotzen dira. Horri esker, merkurio-plasma nahi den funtzionamendu-tenperaturara igotzen da, elektroi eta katioi askeak sortzen ditu eta korronte-fluxua ahalbidetzen du. Lanpara-burua itzalita dagoenean, hozteak minutu batzuetan funtzionatzen jarraitzen du kuartzozko hodia uniformeki hozteko. Beroegi dagoen lanpara ez da berriro piztuko eta hozten jarraitu behar du. Abiarazteko eta hozteko zikloaren iraupena, baita elektrodoen degradazioa ere, tentsio-ezarpen bakoitzean, pertsiana pneumatikoen mekanismoak beti integratzen dira GEW elektrodo-arku-lanpara-muntaietan. 2. irudiak airez hoztutako (E2C) eta likidoz hoztutako (E4C) elektrodo-arku-lanparak erakusten ditu.
2. IRUDIA »Likidoz hoztutako (E4C) eta airez hoztutako elektrodo-arku lanparak (E2C).
UV LED lanparak
Erdieroaleak material solido eta kristalinoak dira, zertxobait eroaleak. Elektrizitatea erdieroale batetik igarotzen da isolatzaile bat baino hobeto, baina ez eroale metaliko bat bezain ondo. Erdieroale naturalak baina eraginkorrak ez direnen artean silizioa, germanioa eta selenioa elementuak daude. Irteerarako eta eraginkortasunerako diseinatutako erdieroaleak sintetikoki fabrikatutako material konposatuak dira, kristal-egituraren barruan zehaztasunez impregnatutako ezpurutasunak dituztenak. UV LEDen kasuan, aluminiozko galio nitruroa (AlGaN) erabili ohi den materiala da.
Erdieroaleak oinarrizkoak dira elektronika modernorako eta transistoreak, diodoak, diodo argi-igorleak eta mikroprozesadoreak osatzeko diseinatuta daude. Gailu erdieroaleak zirkuitu elektrikoetan integratzen dira eta produktuen barruan muntatzen dira, hala nola telefono mugikorrak, ordenagailu eramangarriak, tabletak, etxetresna elektrikoak, hegazkinak, autoak, urruneko kontrolagailuak eta baita haurrentzako jostailuak ere. Osagai txiki baina indartsu hauek eguneroko produktuek funtzionatzen dute, elementu trinkoak, meheagoak, arinagoak eta merkeagoak izan daitezen.
LEDen kasu berezian, zehatz-mehatz diseinatutako eta fabrikatutako material erdieroaleak argi-banda nahiko estuak igortzen dituzte DC energia-iturri batera konektatzean. Argia LED bakoitzaren anodo positibotik (+) katodo negatibora (-) korrontea pasatzen denean bakarrik sortzen da. LED irteera azkar eta erraz kontrolatzen denez eta ia monokromatikoa denez, LEDak oso egokiak dira hauek erabiltzeko: argi adierazleak; infragorrien komunikazio seinaleak; telebista, ordenagailu eramangarri, tablet eta telefono adimendunen atzeko argia; errotulu elektronikoak, kartelak eta jumbotroiak; eta UV ontzea.
LED bat juntura positibo-negatiboa (pn junction) da. Horrek esan nahi du LEDaren zati batek karga positiboa duela eta anodoa (+) deitzen zaiola, eta beste zatiak karga negatiboa duela eta katodoa (-) dela. Bi aldeak erlatiboki eroaleak diren arren, bi aldeak elkartzen diren elkargune-muga, agortze-eremua deritzona, ez da eroalea. Korronte zuzeneko (DC) elikadura iturri baten terminal positiboa (+) LEDaren anodora (+) konektatzen denean eta iturriaren (-) terminal negatiboa katodora (-) konektatzen denean, negatiboki kargatutako elektroiak. katodoan eta anodoan positiboki kargatutako elektroien hutsuneak potentzia iturriak uxatzen ditu eta agortze gunerantz bultzatzen ditu. Hau aurrerako alborapena da, eta muga ez-eroalea gainditzeko eragina du. Ondorioz, n motako eskualdeko elektroi askeak gurutzatu eta p motako eskualdeko hutsuneak betetzen dituzte. Elektroiak mugan zehar igarotzen diren heinean, energia baxuagoko egoera batera igarotzen dira. Dagokion energiaren jaitsiera erdieroaletik askatzen da argiaren fotoi gisa.
LED egitura kristalinoa osatzen duten materialek eta dopanteek zehazten dute irteera espektrala. Gaur egun, komertzialki eskuragarri dauden LED ontze iturriek 365, 385, 395 eta 405 nm-tan zentratutako irteerak ultramoreak dituzte, ±5 nm-ko tolerantzia tipikoa eta gaussaren banaketa espektrala. Zenbat eta irradiazio espektral gailurra handiagoa izan (W/cm2/nm), orduan eta handiagoa izango da kanpai-kurbaren gailurra. UVC garapena 275 eta 285 nm artean dagoen bitartean, irteera, bizitza, fidagarritasuna eta kostua oraindik ez dira komertzialki bideragarriak sendatzeko sistema eta aplikazioetarako.
UV-LED irteera gaur egun UVA uhin-luzera luzeagoetara mugatzen denez, UV-LED ontze-sistema batek ez du presio ertaineko merkurio-lurrunezko lanpararen banda zabaleko irteera espektrala igortzen. Horrek esan nahi du UV-LED ontze-sistemek ez dutela UVC, UVB, argi ikusgarriena eta beroa sortzen duten infragorrien uhin-luzerarik igortzen. Honek UV-LED ontze-sistemak beroarekiko sentikorrak diren aplikazioetan erabiltzeko aukera ematen duen arren, presio ertaineko merkurio-lanparatarako formulatutako tintak, estaldurak eta itsasgarriak UV-LED ontze-sistemetarako birformulatu behar dira. Zorionez, kimika hornitzaileek gero eta eskaintza gehiago diseinatzen dute sendabide bikoitz gisa. Horrek esan nahi du UV-LED lanpara batekin sendatzeko xedea den sendatze bikoitzeko formulazio bat merkurio-lurrunezko lanpara batekin ere sendatuko dela (3. irudia).
3. IRUDIA »LEDentzako irteera espektralaren taula.
GEWren UV-LED ontze-sistemek 30 W/cm2-ra igortzen dituzte igorpen-leihoan. Elektrodo-arkuko lanparak ez bezala, UV-LED ontze-sistemek ez dute argi izpiak foku kontzentratu batera zuzentzen dituzten islatzaileak sartzen. Ondorioz, UV-LED irradiazio gailurra igortzen den leihotik hurbil gertatzen da. Igortzen diren UV-LED izpiak elkarrengandik aldendu egiten dira lanpara-buruaren eta sendatzeko gainazalaren arteko distantzia handitu ahala. Honek sendatzeko gainazalera iristen den irradiantziaren argi-kontzentrazioa eta magnitudea murrizten ditu. Irradiazio gailurra gurutzatzeko garrantzitsua den arren, gero eta irradiazio handiagoa ez da beti onuragarria eta gurutzatze-dentsitate handiagoa ere inhibi dezake. Uhin-luzerak (nm), irradiantziak (W/cm2) eta energia-dentsitateak (J/cm2) guztiek funtzio kritikoa dute ontzean, eta UV-LED iturriaren aukeraketan duten eragin kolektiboa ondo ulertu behar da.
LEDak Lambertiar iturriak dira. Beste era batera esanda, UV LED bakoitzak aurrerako irteera uniformea igortzen du 360° x 180° hemisferio osoan zehar. UV LED ugari, bakoitza milimetro karratu baten ordenan, ilara bakarrean, errenkada eta zutabeen matrize batean edo beste konfigurazio batean daude antolatuta. Modulu edo array gisa ezagutzen diren azpimultzo hauek LEDen arteko tartearekin diseinatuta daude, hutsuneetan nahastea bermatzen duena eta diodoak hoztea errazten duena. Ondoren, modulu edo matrize anitz multzo handiagoetan antolatzen dira UV ontze-sistemen tamaina desberdinetakoak (4 eta 5. irudiak). UV-LED ontze-sistema bat eraikitzeko beharrezkoak diren osagai osagarriak hauek dira: bero-husketa, igorpen-leihoa, kontrolatzaile elektronikoak, DC elikadura-hornidura, likido hozte-sistema edo hozkailu bat eta giza-makinaren interfazea (HMI).
4. IRUDIA »Weberako LeoLED sistema.
5. IRUDIA »LeoLED sistema abiadura handiko lanpara anitzeko instalazioetarako.
UV-LED ontze-sistemek ez baitute infragorrien uhin-luzera igortzen. Merkurio-lurrunezko lanparak baino energia termiko gutxiago transferitzen dute sendatzeko gainazalera, baina horrek ez du esan nahi UV LEDak hotz ontzeko teknologiatzat hartu behar direnik. UV-LED ontze-sistemek irradiazio gailur oso altuak igor ditzakete, eta uhin ultramoreak energia mota bat dira. Kimikak xurgatzen ez duen edozein irteera azpiko zatia edo substratua eta inguruko makinaren osagaiak berotuko ditu.
UV LEDak ere osagai elektrikoak dira erdieroale gordinaren diseinuak eta fabrikazioak bultzatutako eraginkortasunik gabekoak, baita LEDak ontze-unitate handiagoan ontziratzeko erabiltzen diren fabrikazio metodoak eta osagaiak ere. Merkurio-lurrun kuartzozko hodi baten tenperatura 600 eta 800 °C artean mantendu behar den bitartean, LED pn junturaren tenperatura 120 °C-tik behera geratu behar da. UV-LED array bat elikatzen duen elektrizitatearen % 35-50 baino ez da ultramorearen irteerara bihurtzen (uhin-luzera oso menpekoa). Gainontzekoa, kendu behar den bero termiko bihurtzen da, nahi den juntura-tenperatura mantentzeko eta zehaztutako sistemaren irradiazioa, energia-dentsitatea eta uniformetasuna, baita bizitza luzea ere. LEDak berez iraupen luzeko egoera solidoko gailuak dira, eta behar bezala diseinatu eta mantendutako hozte-sistemekin LEDak muntaketa handiagoetan integratzea ezinbestekoa da iraupen luzeko zehaztapenak lortzeko. UV-sendotzeko sistema guztiak ez dira berdinak, eta desegoki diseinatutako eta hoztutako UV-LED ontze-sistemek gehiegi berotzeko eta katastrofikoki huts egiteko probabilitate handiagoa dute.
Arku/LED lanpara hibridoak
Teknologia berria lehendik dagoen teknologiaren ordezko gisa sartzen den edozein merkatutan, adopzioaren inguruko beldurra egon daiteke, baita errendimenduaren eszeptizismoa ere. Erabiltzaile potentzialek adopzioa atzeratzen dute sarritan ondo finkatutako instalazio-oinarri bat osatu arte, kasu-azterketak argitaratzen diren arte, testigantza positiboak masiboki zirkulatzen hasten diren arte eta/edo ezagutzen eta konfiantza duten pertsona eta enpresen lehen eskuko esperientzia edo erreferentziak lortzen dituzten arte. Froga gogorrak behar dira askotan merkatu oso batek zaharrari erabat uko egin eta berrira erabat igaro aurretik. Ez du laguntzen arrakasta-istorioak sekretu zorrotzak izateak, lehen erabiltzaileek ez baitute nahi lehiakideek onura konparagarriak izatea. Ondorioz, desilusioaren istorio errealak eta gehiegizkoak batzuetan merkatuan zehar oihartzun daitezke teknologia berrien benetako merituak kamuflatuz eta adopzioa gehiago atzeratuz.
Historian zehar, eta errezeloz hartzearen kontrako gisa, diseinu hibridoak maiz hartu izan dira teknologia berrien eta indarrean dagoenaren arteko trantsizio-zubi gisa. Hibridoei esker, erabiltzaileek konfiantza irabazten dute eta produktu edo metodo berriak nola eta noiz erabili behar diren zehazten dute, egungo gaitasunei uko egin gabe. UV ontzearen kasuan, sistema hibrido bati esker, erabiltzaileek merkurio-lurrunezko lanparak eta LED teknologiak azkar eta erraz alda ditzakete. Ontze-estazio anitz dituzten lineetarako, hibridoei esker, prentsak % 100 LED, % 100 merkurio-lurruna edo lan jakin baterako beharrezkoa den bi teknologien nahasketa egin dezakete.
GEW-k arku/LED sistema hibridoak eskaintzen ditu web bihurgailuetarako. Irtenbidea GEWren merkatu handienerako garatu zen, web estu-etiketarako, baina diseinu hibridoak beste web eta web-aplikazio batzuetan ere erabiltzen du (6. irudia). Arku/LEDak merkurio-lurruna edo LED kasete bat har dezakeen lanpara-buruko karkasa komun bat dauka. Bi kaseteek potentzia eta kontrol sistema unibertsala dute. Sistemaren adimenak kasete motak bereizten ditu eta automatikoki potentzia, hozte eta operadore-interfaze egokiak eskaintzen ditu. GEWren merkurio-lurruna edo LED kaseteak kentzea edo instalatzea normalean segundotan egiten da Allen giltza bakarra erabiliz.
6. IRUDIA »Weberako arku/LED sistema.
Excimer Lanparak
Exzimer lanparak energia ultramore ia monokromatikoa igortzen duten gas-deskargako lanpara mota bat dira. Exzimer lanparak uhin-luzera askotan eskuragarri dauden bitartean, ultramorearen irteera arruntak 172, 222, 308 eta 351 nm-tan daude zentratuta. 172 nm-ko exzimero-lanparak hutseko UV bandan sartzen dira (100 eta 200 nm), eta 222 nm UVC soilik (200 eta 280 nm) dira. 308 nm-ko exzimero-lanparek UVB (280 eta 315 nm) igortzen dute eta 351 nm UVA sendoa da (315 eta 400 nm).
172 nm hutsean UV-ko uhin-luzerak laburragoak dira eta UVC baino energia gehiago dute; hala ere, substantzietan oso sakon barneratzeko borrokatzen dute. Izan ere, 172 nm-ko uhin-luzerak guztiz xurgatzen dira UV-k formulatutako kimikaren goiko 10 eta 200 nm artean. Ondorioz, 172 nm-ko exzimero-lanparek UV formulazioen kanpoaldeko azalera gurutzatuko dute soilik eta beste ontze-gailu batzuekin batera integratu behar dira. Hutseko UV uhin-luzerak aireak ere xurgatzen dituenez, 172 nm-ko exzimero-lanparak nitrogenoz inertzitako atmosferan funtzionatu behar dira.
Exzimer lanpara gehienak hesi dielektriko gisa balio duen kuartzozko hodi batez osatuta daude. Hodia exzimer edo exziplex molekulak eratzeko gai diren gas arraroz beteta dago (7. irudia). Gas ezberdinek molekula desberdinak sortzen dituzte, eta kitzikaturiko molekula ezberdinek lanparak zein uhin-luzera igortzen dituen zehazten dute. Tentsio handiko elektrodo bat kuartzozko hodiaren barruko luzeran zehar doa, eta lurreko elektrodoak kanpoko luzeran zehar. Tentsioak maiztasun handiko lanparan pultsatzen dira. Honek elektroiak barne-elektrodoaren barruan isurtzen ditu eta gas-nahastean zehar deskargatzen dira kanpoko lurreko elektrodoetara. Fenomeno zientifiko hau barrera dielektrikoko deskarga (DBD) izenez ezagutzen da. Elektroiak gasean zehar bidaiatzen diren heinean, atomoekin elkarreragin egiten dute eta exzimero edo exziplex molekulak sortzen dituzten espezie energizatuak edo ionizatuak sortzen dituzte. Exzimero eta exziplex molekulek bizitza izugarri laburra dute, eta egoera kitzikatu batetik oinarrizko egoerara deskonposatzen diren heinean, banaketa ia monokromatikoko fotoiak igortzen dira.
7. IRUDIA »Excimer lanpara
Merkurio-lurrunezko lanparak ez bezala, exzimer lanpara baten kuartzozko hodiaren gainazala ez da berotzen. Ondorioz, excimer lanpara gehienek gutxi edo batere hoztearekin funtzionatzen dute. Beste kasu batzuetan, normalean nitrogeno gasak ematen duen hozte maila baxua behar da. Lanpararen egonkortasun termikoaren ondorioz, exzimer lanparak berehala "PIZTU/IZEN" dira eta ez dute berotze- edo hozte-ziklorik behar.
172 nm-ra irradiatzen duten exzimero-lanparak UVA-LED ontze-sistem ia monokromatikoekin eta banda zabaleko merkurio-lurrunezko lanpararekin batera integratzen direnean, gainazaleko efektuak sortzen dira. UVA LED lanparak kimika gelifikatzeko erabiltzen dira lehenik. Ondoren, gainazala polimerizatzeko lanpara ia monokromatikoak erabiltzen dira, eta, azkenik, banda zabaleko merkuriozko lanparak gainontzeko kimika gurutzatzen dute. Etapa bereizietan aplikatzen diren hiru teknologien irteera espektral bereziek UV iturrietako edozeinekin lortu ezin diren gainazaleko sendatze efektu optiko eta funtzional onuragarriak eskaintzen dituzte.
172 eta 222 nm-ko exzimer uhin-luzerak ere eraginkorrak dira substantzia organiko arriskutsuak eta bakterio kaltegarriak suntsitzeko, eta horrek gainazalak garbitzeko, desinfektatzeko eta gainazaleko energia-tratamenduetarako praktikoak bihurtzen ditu exzimero-lanparak.
Lanpara Bizitza
Lanpara edo bonbillaren bizitzari dagokionez, GEW-ren arku-lanparak, oro har, 2.000 ordu arte. Lanpararen bizitza ez da erabatekoa, UVaren irteera pixkanaka gutxitzen baita denborarekin eta hainbat faktorek eragiten baitute. Lanpararen diseinua eta kalitatea, baita UV sistemaren funtzionamendu-baldintza eta formulazioaren materiaren erreaktibitatea ere. Behar bezala diseinatutako UV sistemak lanpara (bonbilla) diseinu espezifikoak eskatzen duen potentzia eta hozte egokiak ematen direla bermatzen dute.
GEWk hornitutako lanparak (bonbillak) beti ematen dute bizitzarik handiena GEW ontze-sistemetan erabiltzen direnean. Bigarren mailako hornikuntza-iturriek, oro har, alderantzizko ingeniaritza egin dute lanpara lagin batetik, eta baliteke kopiek ez edukitzea amaierako doikuntza, kuartzoaren diametroa, merkurio-edukia edo gas-nahasketa bera, eta horrek guztiek eragin dezakete UV irteeran eta bero-sorkuntzan. Bero sortzea sistema hoztearekin orekatuta ez dagoenean, lanparak jasaten du irteeran eta bizitzan. Hotzagoak diren lanparak UV gutxiago igortzen dituzte. Beroago ibiltzen diren lanparek ez dute hainbeste irauten eta gainazaleko tenperatura altuetan deformatzen dira.
Elektrodo-arku-lanparen iraupena lanpararen funtzionamendu-tenperaturak, funtzionamendu-ordu kopuruak eta abiarazte- edo kolpe-kopuruek mugatzen dute. Lanpara bat abiaraztean tentsio handiko arku batekin jotzen den bakoitzean, wolframio-elektrodoaren zati bat higatzen da. Azkenean, lanpara ez da berriro piztuko. Elektrodo-arku-lanparek obturadoreen mekanismoak dituzte eta horrek, aktibatzen direnean, UV irteera blokeatzen dute, lanpararen indarra behin eta berriz pizteko alternatiba gisa. Tinta, estaldura eta itsasgarri erreaktiboagoek lanpara-bizitza luzeagoa izan dezakete; aldiz, formulazio erreaktibo gutxiagokoek lanpara-aldaketa maizago eska ditzakete.
UV-LED sistemak ohiko lanparak baino iraupen handiagoa dute berez, baina UV-LED bizitza ere ez da erabatekoa. Ohiko lanpararekin gertatzen den bezala, UV LED-ek mugak dituzte zenbaterainoko indarrarekin gidatzen diren eta, oro har, 120 °C-tik beherako juntura-tenperaturarekin funtzionatu behar dute. Gehiegizko gidariek eta hozterik gabeko LEDek bizitza arriskuan jarriko dute, degradazio azkarragoa edo hutsegite katastrofikoa eraginez. Gaur egun, UV-LED sistemen hornitzaile guztiek ez dute 20.000 ordu baino gehiago ezarritako bizitza-iraupen handiena betetzen duten diseinuak eskaintzen. Hobeto diseinatutako eta mantendutako sistemek 20.000 ordu baino gehiago iraungo dute, eta azpiko sistemek huts egingo dute askoz leiho laburragoak direnean. Berri ona da LED sistemaren diseinuak hobetzen jarraitzen duela eta gehiago irauten duela diseinu-iterazio bakoitzean.
Ozonoa
UVC uhin-luzera laburragoek oxigeno molekulei (O2) eragiten dietenean, oxigeno molekulak (O2) bi oxigeno atomotan (O) zatitzea eragiten dute. Ondoren, oxigeno atomo askeek (O) beste oxigeno molekula batzuekin (O2) talka egiten dute eta ozonoa (O3) eratzen dute. Trioxigenoa (O3) lur-mailan dioxigenoa (O2) baino egonkorragoa denez, ozonoa erraz itzultzen da oxigeno molekula batera (O2) eta oxigeno atomo batera (O) atmosferako airean noraezean. Ondoren, oxigeno atomo askeak (O) elkarren artean birkonbinatzen dira ihes-sisteman oxigeno molekulak (O2) sortzeko.
UV sendatzeko aplikazio industrialetarako, ozonoa (O3) atmosferako oxigenoak 240 nm-tik beherako uhin ultramoreekin elkarreragiten duenean sortzen da. Banda zabaleko merkurio-lurrun-sendotzeko iturriek 200 eta 280 nm arteko UVC igortzen dute, eta horrek ozonoa sortzen duen eskualdearen zati bat gainjartzen du, eta exzimero-lanparak 172 nm-ra edo UVC 222 nm-ra igortzen dituzte hutsean. Merkurio-lurruna eta exzimer sendatzeko lanparak sortutako ozonoa ezegonkorra da eta ez da ingurumen-arazo nabarmena, baina beharrezkoa da langileen inguru hurbiletik kentzea, arnas narritagarria eta maila altuetan toxikoa baita. UV-LED ontze-sisteme komertzialek 365 eta 405 nm arteko UVA irteera igortzen dutenez, ez da ozonorik sortzen.
Ozonoak metalaren usainaren antzeko usaina du, erretzen den alanbrea, kloroa eta txinparta elektrikoa. Giza usaimen zentzumenek 0,01 eta 0,03 zati milioiko (ppm) arteko ozonoa hauteman dezakete. Pertsonaren eta jarduera-mailaren arabera aldatzen den arren, 0,4 ppm-tik gorako kontzentrazioek arnas-efektu kaltegarriak eta buruko minak sor ditzakete. Aireztapen egokia instalatu behar da UV ontze-lineetan langileen ozonoarekiko esposizioa mugatzeko.
UV sendatzeko sistemak, oro har, ihes-airea edukitzeko diseinatuta daude, lanpara-buruetatik irteten den heinean, operadoreetatik urrundu eta eraikinetik kanpo usteltzen den, oxigenoaren eta eguzki-argiaren aurrean modu naturalean usteltzen den. Bestela, ozonorik gabeko lanparek ozonoa sortzen duten uhin-luzerak blokeatzen dituen kuartzozko gehigarri bat dute, eta teilatuan hodiak edo zuloak ebaki nahi dituzten instalazioek sarritan iragazkiak erabiltzen dituzte ihes haizagailuen irteeran.
Argitalpenaren ordua: 2024-06-19
