Merkurio-lurruna, argi-igorle diodoa (LED) eta exzimeroa UV sendatzeko lanpara-teknologia desberdinak dira. Hirurak hainbat fotopolimerizazio-prozesutan erabiltzen diren arren tintak, estaldurak, itsasgarriak eta estrusioak gurutzatzeko, erradiatutako UV energia sortzen duten mekanismoak, baita dagokion irteera espektralaren ezaugarriak ere, guztiz desberdinak dira. Desberdintasun horiek ulertzea funtsezkoa da aplikazioaren eta formulazioaren garapenean, UV sendatzeko iturriaren hautaketan eta integrazioan.
Merkurio-lurrunezko lanparak
Bai elektrodo-arku lanparak bai elektrodorik gabeko mikrouhin-lanparak merkurio-lurrunaren kategorian sartzen dira. Merkurio-lurruneko lanparak presio ertaineko gas-deskargako lanpara mota bat dira, non merkurio elemental kantitate txiki bat eta gas geldoa plasma batean lurruntzen diren kuartzozko hodi itxi baten barruan. Plasma elektrizitatea eroateko gai den tenperatura oso altuko gas ionizatua da. Arku-lanpara baten barruko bi elektrodoen artean tentsio elektriko bat aplikatuz edo etxeko mikrouhin-labe baten antzeko kontzeptuan kaxa edo barrunbe baten barruan elektrodorik gabeko lanpara bat mikrouhin-labean berotuz sortzen da. Lurrundu ondoren, merkurio-plasmak espektro zabaleko argia igortzen du ultramore, ikusgai eta infragorri uhin-luzeretan zehar.
Arku elektrikozko lanpara baten kasuan, aplikatutako tentsio batek zigilatutako kuartzozko hodia pizten du. Energia honek merkurioa plasma bihurtzen du eta elektroiak askatzen ditu lurrundutako atomoetatik. Elektroien zati bat (-) lanpararen tungsteno elektrodo positiborantz edo anodorantz (+) eta UV sistemaren zirkuitu elektrikora isurtzen da. Elektroi falta berri dituzten atomoak katioi positiboki pizten dira (+), eta hauek lanpararen tungsteno elektrodo negatiborantz edo katodorantz (-) isurtzen dira. Mugitzen diren heinean, katioiek gas nahasteko atomo neutroak jotzen dituzte. Talkak elektroiak atomo neutroetatik katioietara transferitzen ditu. Katioiek elektroiak irabazten dituzten heinean, energia txikiagoko egoera batera erortzen dira. Energia diferentziala kuartzozko hoditik kanpora irradiatzen diren fotoi gisa deskargatzen da. Lanpara behar bezala elikatzen bada, behar bezala hozten bada eta bere bizitza erabilgarriaren barruan funtzionatzen badu, katioi berrien etengabeko hornidura bat (+) elektrodo negatiborantz edo katodorantz (-) grabitatzen da, atomo gehiago joz eta UV argiaren etengabeko igorpena sortuz. Mikrouhin-lanparek modu berean funtzionatzen dute, mikrouhinek, irrati-maiztasun (RF) bezala ere ezagutzen direnek, zirkuitu elektrikoa ordezkatzen dutela izan ezik. Mikrouhin-lanparek ez duten tungsteno elektrodorik eta merkurioa eta gas geldoa dituen kuartzozko hodi itxi bat besterik ez direnez, elektrodorik gabekoak direla esaten da normalean.
Banda zabaleko edo espektro zabaleko merkurio-lurrunezko lanparek UV irteera ultramore, ikusgai eta infragorri uhin-luzerak hartzen ditu, gutxi gorabehera proportzio berdinean. Ultramorearen zatiak UVC (200tik 280 nm-ra), UVB (280tik 315 nm-ra), UVA (315etik 400 nm-ra) eta UVV (400tik 450 nm) uhin-luzera hauen nahasketa bat hartzen du barne. 240 nm-tik beherako uhin-luzeretan UVC igortzen duten lanparek ozonoa sortzen dute eta ihesa edo iragazketa behar dute.
Merkurio-lurrunezko lanpara baten espektro-irteera alda daiteke dopante kantitate 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 eskuratzen dituztenean askatzen den energia. Gehitutako metalak dituzten lanparei dopatutako, gehigarrizko eta metal haluro deritze. UVz formulatutako tinta, estaldura, itsasgarri eta estrusio gehienak merkurioz (Hg) edo burdinaz (Fe) dopatutako lanpara estandarren irteerarekin bat etortzeko diseinatuta daude. Burdinaz dopatutako lanparek UV irteeraren zati bat uhin-luzera luzeago eta ia ikusgaietara aldatzen dute, eta horrek formulazio lodiago eta pigmentatuetan hobeto sartzen laguntzen du. Titanio dioxidoa duten UV formulazioak hobeto sendatzen dira galioz (GA) dopatutako lanparekin. Hau da, galio-lanparek UV irteeraren zati handi bat 380 nm baino luzeagoko uhin-luzeretara aldatzen dutelako. Titanio dioxidozko gehigarriek, oro har, ez dute 380 nm-tik gorako argia xurgatzen, beraz, formulazio zuriko galio-lanparak erabiltzeak fotohasleek gehigarriek baino UV energia gehiago xurgatzea ahalbidetzen du.
Espektro-profilek formulatzaileei eta azken erabiltzaileei lanpara-diseinu jakin baterako irradiazio-irteera espektro elektromagnetiko osoan nola banatzen den erakusten diete. Lurrundutako merkurioak eta gehigarri-metalek erradiazio-ezaugarri zehatzak dituzten arren, kuartzo-hodiaren barruko elementuen eta gas geldoen nahasketa zehatzak, lanpararen eraikuntzak eta sendatze-sistemaren diseinuak, UV irteeran eragina dute. Aire zabalean lanpara-hornitzaile batek elikatu eta neurtu duen integratu gabeko lanpara baten irteera espektroak irteera espektral desberdina izango du behar bezala diseinatutako islatzailea eta hoztea dituen lanpara-buru baten barruan muntatutako lanpara batenarekin alderatuta. Espektro-profilak erraz eskura daitezke UV sistemaren hornitzaileengandik, eta erabilgarriak dira formulazioaren garapenean eta lanpararen aukeraketan.
Espektro-profil arrunt batek irradiantzia espektrala y ardatzean eta uhin-luzera x ardatzean marrazten ditu. Irradiantzia espektrala hainbat modutan bistaratu daiteke, besteak beste, balio absolutua (adibidez, W/cm2/nm) edo neurri arbitrarioak, erlatiboak edo normalizatuak (unitaterik gabe). Profilek informazioa normalean lerro-diagrama edo barra-diagrama gisa erakusten dute, irteera 10 nm-ko bandetan multzokatuz. Ondorengo merkurio-arku-lanpararen irteera-grafikoak GEW-ren sistemetarako uhin-luzerarekiko irradiantzia erlatiboa erakusten du (1. irudia).
1. IRUDIA »Merkurioaren eta burdinaren irteera espektralaren grafikoak.
"Lanpara" terminoa da Europan eta Asian UV igortzen duen kuartzozko hodia izendatzeko erabiltzen dena, Ipar eta Hego Amerikarrek bonbilla eta lanpara nahasketa trukagarriak erabiltzen dituzten bitartean. Lanpara eta lanpara-burua kuartzozko hodia eta gainerako osagai mekaniko eta elektriko guztiak biltzen dituen multzo osoari egiten diote erreferentzia.
Elektrodo Arku Lanparak
Elektrodo arku lanpara sistemek lanpara-buru bat, hozte-haizagailu edo hozkailu bat, elikatze-iturri bat eta gizaki-makina interfaze (HMI) bat dituzte. Lanpara-buruak lanpara bat (bonbilla), islatzaile bat, metalezko karkasa edo etxebizitza bat, obturadore-multzo bat eta batzuetan kuartzozko leiho edo alanbre-babesle bat ditu. GEW-k bere kuartzozko hodiak, islatzaileak eta obturadore-mekanismoak kasete-multzoen barruan muntatzen ditu, eta hauek erraz kendu daitezke lanpara-buruaren kanpoko karkasatik edo etxebizitzatik. GEW kasete bat kentzea normalean segundo gutxitan egiten da Allen giltza bakarra erabiliz. UV irteera, lanpara-buruaren tamaina eta forma orokorra, sistemaren ezaugarriak eta ekipamendu osagarrien beharrak aplikazioaren eta merkatuaren arabera aldatzen direnez, elektrodo arku lanpara sistemak, oro har, aplikazio-kategoria jakin baterako edo antzeko makina-mota batzuetarako diseinatzen dira.
Merkurio-lurrunezko lanparek 360°-ko argia igortzen dute kuartzozko hoditik. Arku-lanpara sistemek lanpararen alboetan eta atzealdean kokatutako islatzaileak erabiltzen dituzte argi gehiago harrapatzeko eta lanpararen buruaren aurrean distantzia jakin batera fokatzeko. Distantzia horri foku deitzen zaio eta irradiantzia handiena den tokia da. Arku-lanparek normalean 5 eta 12 W/cm2 arteko potentzia igortzen dute fokuan. Lanpararen burutik datorren UV irteeraren %70 inguru islatzailetik datorrenez, garrantzitsua da islatzaileak garbi mantentzea eta aldian-aldian ordezkatzea. Islatzaileak ez garbitzeak edo ez ordezkatzeak sendatze nahikoa ez izatea eragiten du maiz.
30 urte baino gehiagoz, GEWek bere sendatze-sistemen eraginkortasuna hobetzen aritu da, funtzioak eta irteera pertsonalizatuz aplikazio eta merkatu espezifikoen beharretara egokitzeko, eta integrazio-osagarrien zorro zabala garatuz. Ondorioz, GEWren gaur egungo eskaintza komertzialek honako hauek dituzte: diseinu trinkoko etxebizitzak, UV islapen handiagoa eta infragorri murriztua lortzeko optimizatutako islatzaileak, obturadore-mekanismo integral isilak, web-gonak eta zirrikituak, txirla-oskolaren web-elikadura, nitrogeno-inertzioa, presio positiboa duten buruak, ukipen-pantailadun operadorearen interfazea, egoera solidoko elikatze-iturriak, funtzionamendu-eraginkortasun handiagoa, UV irteeraren monitorizazioa eta sistemaren urruneko monitorizazioa.
Presio ertaineko elektrodo-lanparak martxan daudenean, kuartzoaren gainazaleko tenperatura 600 °C eta 800 °C artekoa da, eta barne-plasmaren tenperatura milaka gradu zentigradukoa da. Aire behartua da lanpararen funtzionamendu-tenperatura egokia mantentzeko eta erradiazio infragorri-energiaren zati bat kentzeko bide nagusia. GEW-k aire hori negatiboki ematen du; horrek esan nahi du airea karkasaren bidez, islatzailearen eta lanpararen zehar eramaten dela, eta muntaketatik kanporatzen dela eta makinatik edo sendatze-gainazaletik urruntzen dela. GEW sistema batzuek, hala nola E4C-k, hozte likidoa erabiltzen dute, eta horrek UV irteera apur bat handiagoa ahalbidetzen du eta lanpararen buruaren tamaina orokorra murrizten du.
Elektrodo-arku lanparek berotze eta hozte zikloak dituzte. Lanparak hozte minimoarekin pizten dira. Horri esker, merkurio plasmak nahi den funtzionamendu-tenperaturara igo daiteke, elektroi eta katioi askeak sortzen dira eta korronte-fluxua ahalbidetzen da. Lanpararen burua itzaltzen denean, hozteak minutu batzuetan jarraitzen du kuartzozko hodia uniformeki hozteko. Beroegia dagoen lanpara batek ez du berriro piztuko eta hozten jarraitu behar du. Abiarazteko eta hozte-zikloaren iraupena, baita elektrodoen degradazioa tentsio-kolpe bakoitzean ere, dira obturadore pneumatikoen mekanismoak beti integratzen diren arrazoia GEW elektrodo-arku lanpara multzoetan. 2. irudiak airez hoztutako (E2C) eta likidoz hoztutako (E4C) elektrodo-arku lanparak erakusten ditu.
2. IRUDIA »Likidoz hoztutako (E4C) eta airez hoztutako (E2C) elektrodo-arku lanparak.
UV LED lanparak
Erdieroaleak material solido eta kristalinoak dira, eroaletasun neurri batean. Elektrizitatea erdieroale batetik isolatzaile bat baino hobeto igarotzen da, baina ez eroale metaliko bat bezain ondo. Naturalki agertzen diren baina nahiko eraginkorrak ez diren erdieroaleen artean silizioa, germanioa eta selenioa daude. Irteera eta eraginkortasunerako diseinatutako erdieroale sintetikoak kristal-egituran zehazki txertatutako ezpurutasunak dituzten material konposatuak dira. UV LEDen kasuan, aluminio-galio nitruroa (AlGaN) da erabili ohi den materiala.
Erdieroaleak funtsezkoak dira elektronika modernoan eta transistoreak, diodoak, argi-igorle diodoak eta mikroprozesadoreak osatzeko diseinatuta daude. Erdieroale gailuak zirkuitu elektrikoetan integratzen dira eta telefono mugikorretan, ordenagailu eramangarrietan, tabletetan, etxetresna elektrikoetan, hegazkinetan, autoetan, urrutiko aginteetan eta baita haurrentzako jostailuetan ere muntatzen dira. Osagai txiki baina indartsu hauek eguneroko produktuak funtzionaraztea ahalbidetzen dute, eta, aldi berean, elementuak trinkoak, meheagoak, arinagoak eta merkeagoak izatea ahalbidetzen dute.
LEDen kasu berezian, zehaztasunez diseinatu eta fabrikatutako erdieroale materialek argi-uhin-luzera banda nahiko estuak igortzen dituzte korronte zuzeneko elikatze-iturri batera konektatzean. Argia LED bakoitzaren anodo positibotik (+) katodo negatibora (-) igarotzen denean bakarrik sortzen da. LEDen irteera azkar eta erraz kontrolatzen denez eta ia monokromatikoa denez, LEDak aproposak dira honako hauetarako: adierazle-argiak; komunikazio-seinale infragorriak; telebistetarako, ordenagailu eramangarrietarako, tabletetarako eta telefono adimendunetarako atzeko argiztapena; seinale elektronikoak, kartelak eta jumbotronak; eta UV sendatzea.
LED bat lotura positibo-negatiboa da (pn lotura). Horrek esan nahi du LEDaren zati batek karga positiboa duela eta anodoa (+) deitzen zaiola, eta beste zatiak karga negatiboa duela eta katodoa (-) deitzen zaiola. Bi aldeak nahiko eroaleak diren arren, bi aldeak elkartzen diren lotura-muga, agortze-eremua bezala ezagutzen dena, ez da eroalea. Korronte zuzeneko (DC) elikatze-iturri baten terminal positiboa (+) LEDaren anodoari (+) konektatuta dagoenean, eta iturriaren terminal negatiboa (-) katodoari (-) konektatuta dagoenean, katodoko elektroi negatiboki kargatuak eta anodoko elektroi-hutsune positiboki kargatuak elikatze-iturriak uxatu eta agortze-eremurantz bultzatzen ditu. Hau aurreranzko polarizazioa da, eta eroale ez den muga gainditzeko efektua du. Ondorioz, n motako eskualdeko elektroi askeak p motako eskualdeko hutsuneak gurutzatu eta betetzen dituzte. Elektroiak muga zeharkatzen duten heinean, energia txikiagoko egoera batera igarotzen dira. Energia-jaitsiera erdieroaletik askatzen da argi-fotoi gisa.
LED kristalinoaren egitura osatzen duten materialek eta dopanteek zehazten dute irteera espektrala. Gaur egun, merkatuan dauden LED sendatze-iturriek 365, 385, 395 eta 405 nm-tan zentratutako irteera ultramoreak dituzte, ±5 nm-ko tolerantzia tipikoa eta banaketa espektral gaussiarra. Zenbat eta handiagoa izan gailurraren irradiantzia espektrala (W/cm2/nm), orduan eta handiagoa izango da kanpai-kurbaren gailurra. UVC garapena 275 eta 285 nm artean egiten ari den arren, irteera, iraupena, fidagarritasuna eta kostua ez dira oraindik bideragarriak merkataritza aldetik sendatze-sistemetarako eta aplikazioetarako.
UV-LED irteera UVA uhin-luzera luzeagoetara mugatuta dagoenez gaur egun, UV-LED sendatze-sistemak ez du presio ertaineko merkurio-lurruneko lanparek duten banda zabaleko irteera espektral bera igortzen. Horrek esan nahi du UV-LED sendatze-sistemek ez dutela UVC, UVB, argi ikusgai gehiena eta beroa sortzen duten infragorri uhin-luzerarik igortzen. Horrek UV-LED sendatze-sistemak beroarekiko sentikorragoak diren aplikazioetan erabiltzeko aukera ematen duen arren, presio ertaineko merkurio-lanparentzako formulatutako tintak, estaldurak eta itsasgarriak UV-LED sendatze-sistemetarako birformulatu behar dira. Zorionez, produktu kimikoen hornitzaileek gero eta gehiago diseinatzen dituzte sendatze bikoitzeko eskaintzak. Horrek esan nahi du UV-LED lanpara batekin sendatzeko formulazio bikoitz batek merkurio-lurruneko lanpara batekin ere sendatuko duela (3. irudia).
3. IRUDIA »LEDentzako irteera espektralaren taula.
GEW-en UV-LED sendatze sistemek 30 W/cm2-raino igortzen dute igortze leihoan. Elektrodo arku-lanparek ez bezala, UV-LED sendatze sistemek ez dute argi izpiak foku kontzentratu batera bideratzen dituzten islatzailerik barneratzen. Ondorioz, UV-LED irradiantzia gailurra igortze leihotik gertu gertatzen da. Igorritako UV-LED izpiak elkarrengandik aldentzen dira lanpara-buruaren eta sendatze gainazalaren arteko distantzia handitzen den heinean. Horrek sendatze gainazalera iristen den argi-kontzentrazioa eta irradiantziaren magnitudea murrizten ditu. Irradiantzia gailurra garrantzitsua den arren gurutzadurarako, gero eta irradiantzia handiagoa ez da beti abantailagarria eta gurutzadura-dentsitate handiagoa ere oztopatu dezake. Uhin-luzerak (nm), irradiantziak (W/cm2) eta energia-dentsitateak (J/cm2) funtsezko zeregina dute sendatzean, eta haien eragin kolektiboa behar bezala ulertu behar da UV-LED iturria hautatzerakoan.
LEDak iturri lambertiarrak dira. Beste era batera esanda, UV LED bakoitzak irteera uniformea igortzen du 360° x 180° hemisferio oso batean zehar. Milimetro karratu baten ordenako UV LED ugari ilara bakarrean, ilara eta zutabeen matrize batean edo beste konfigurazio batean antolatzen dira. Azpimultzo hauek, moduluak edo matrizeak bezala ezagutzen direnak, LEDen arteko tartearekin diseinatuta daude, tarteetan nahastea bermatzeko eta diodoen hoztea errazteko. Ondoren, modulu edo matrize ugari multzo handiagoetan antolatzen dira UV sendatze sistemak tamaina desberdinetan osatzeko (4. eta 5. irudiak). UV-LED sendatze sistema bat eraikitzeko beharrezkoak diren osagai gehigarrien artean daude bero-hustugailua, igorpen-leihoa, kontrolatzaile elektronikoak, DC elikatze-iturriak, likidozko hozte-sistema edo hozkailua eta gizaki-makina interfazea (HMI).
4. IRUDIA »LeoLED sistema weberako.
5. IRUDIA »LeoLED sistema abiadura handiko lanpara anitzeko instalazioetarako.
UV-LED sendatze sistemek ez dute infragorri uhin-luzerarik irradiatzen. Berez, merkurio-lurruneko lanparak baino energia termiko gutxiago transferitzen diote sendatze gainazalari, baina horrek ez du esan nahi UV LEDak sendatze hotzeko teknologiatzat hartu behar direnik. UV-LED sendatze sistemek irradiantzia punta oso altuak igor ditzakete, eta uhin-luzera ultramoreak energia mota bat dira. Kimikoak xurgatzen ez duen edozein irteerak azpiko pieza edo substratua eta inguruko makinaren osagaiak berotuko ditu.
UV LEDak osagai elektrikoak dira, eta eraginkortasun eza dute erdieroaleen diseinu eta fabrikazio gordinak, baita LEDak sendatze-unitate handiagoan sartzeko erabiltzen diren fabrikazio-metodoek eta osagaiek ere. Merkurio-lurrunezko kuartzo-hodi baten tenperatura 600 eta 800 °C artean mantendu behar den bitartean funtzionamenduan zehar, LEDaren pn juntura-tenperatura 120 °C-tik behera mantendu behar da. UV-LED matrize bat elikatzen duen elektrizitatearen % 35-50 baino ez da irteera ultramore bihurtzen (uhin-luzeraren araberakoa). Gainerakoa bero termiko bihurtzen da, eta hori kendu egin behar da nahi den juntura-tenperatura mantentzeko eta sistemaren irradiantzia, energia-dentsitatea eta uniformetasuna, baita bizitza luzea ere, bermatzeko. LEDak berez iraupen luzeko egoera solidoko gailuak dira, eta LEDak muntaketa handiagoetan integratzea, behar bezala diseinatutako eta mantendutako hozte-sistemak erabiliz, ezinbestekoa da bizitza luzeko zehaztapenak lortzeko. UV sendatze-sistema guztiak ez dira berdinak, eta gaizki diseinatu eta hoztutako UV-LED sendatze-sistemek gehiegi berotzeko eta hondamendiz huts egiteko probabilitate handiagoa dute.
Arku/LED Hibrido Lanpara
Teknologia berri bat sartzen den edozein merkatutan, dagoeneko existitzen den teknologiaren ordez, adopzioari buruzko kezka eta errendimenduari buruzko eszeptizismoa egon daitezke. Erabiltzaile potentzialek askotan adopzioa atzeratzen dute instalazio-oinarri sendo bat sortu arte, kasu-azterketak argitaratu arte, testigantza positiboak masiboki zabaltzen hasi arte eta/edo ezagutzen eta konfiantza duten pertsona eta enpresen esperientzia edo erreferentziak lortu arte. Froga sendoak behar izaten dira askotan merkatu oso batek zaharra erabat utzi eta berrira igaro aurretik. Ez du laguntzen arrakasta-istorioak sekretu sendoak izaten jarraitzeak, lehen erabiltzaileek ez baitute lehiakideek antzeko onurak lortzea nahi. Ondorioz, etsipen-istorio errealak zein gehiegizkoak batzuetan merkatu osoan zehar heda daitezke, teknologia berriaren benetako merituak estaliz eta adopzioa are gehiago atzeratuz.
Historian zehar, eta errezeloz hartzen diren onarpenen aurka egiteko, diseinu hibridoak sarritan hartu izan dira teknologia nagusiaren eta berriaren arteko trantsizio-zubi gisa. Hibridoek erabiltzaileei konfiantza hartzen eta eurek erabakitzen laguntzen diete nola eta noiz erabili behar diren produktu edo metodo berriak, egungo gaitasunak galdu gabe. UV sendatzearen kasuan, sistema hibrido batek erabiltzaileei merkurio-lurruneko lanparen eta LED teknologiaren artean azkar eta erraz aldatzeko aukera ematen die. Sendatze-estazio anitz dituzten lineetan, hibridoek prentsak % 100 LED, % 100 merkurio-lurrun edo bi teknologien nahasketarekin funtzionatzea ahalbidetzen dute lan jakin baterako behar den edozein dela ere.
GEW-ek arku/LED sistema hibridoak eskaintzen ditu web bihurgailuetarako. Irtenbidea GEW-en merkaturik handienerako garatu zen, web estuko etiketarentzat, baina diseinu hibridoa beste web aplikazio batzuetan eta webez kanpokoetan ere erabil daiteke (6. irudia). Arku/LED-ak lanpara-buru komun bat dauka, merkurio-lurrunezko edo LED kasete bat hartzeko gai dena. Bi kaseteek energia eta kontrol sistema unibertsal batetik funtzionatzen dute. Sistemaren barruko adimenak kasete motak bereiztea ahalbidetzen du eta automatikoki energia, hozte eta operadore interfaze egokia ematen du. GEW-en merkurio-lurrunezko edo LED kaseteak kentzea edo instalatzea normalean segundo gutxitan egiten da Allen giltza bakarra erabiliz.
6. IRUDIA »Arku/LED sistema weberako.
Exzimer lanparak
Exzimer lanparak gas-deskargako lanpara mota bat dira, energia ultramore ia monokromatikoa igortzen dutenak. Exzimer lanparak uhin-luzera askotan eskuragarri dauden arren, irteera ultramore arruntak 172, 222, 308 eta 351 nm-tan zentratzen dira. 172 nm-ko exzimer lanparak hutseko UV bandan daude (100 eta 200 nm artean), eta 222 nm UVC banda esklusiboa da (200 eta 280 nm artean). 308 nm-ko exzimer lanparak UVB bandan igortzen dute (280 eta 315 nm artean), eta 351 nm UVA banda sendoa da (315 eta 400 nm artean).
172 nm-ko hutseko UV uhin-luzerak UVC baino laburragoak dira eta energia gehiago dute; hala ere, zailtasunak dituzte substantzietan sakon sartzeko. Izan ere, 172 nm-ko uhin-luzerak guztiz xurgatzen dira UV formulazio kimikoaren goiko 10 eta 200 nm-ren barruan. Ondorioz, 172 nm-ko exzimero lanparak UV formulazioen kanpoko gainazalarekin bakarrik lotura gurutzatuko dute eta beste sendatze-gailu batzuekin konbinatu behar dira. Hutseko UV uhin-luzerak aireak ere xurgatzen dituenez, 172 nm-ko exzimero lanparak nitrogeno inertatutako atmosferan erabili behar dira.
Exzimero-lanpara gehienak kuartzozko hodi batez osatuta daude, hesi dielektriko gisa balio duena. Hodia exzimero edo exziplex molekulak eratzeko gai diren gas arraroez beteta dago (7. irudia). Gas ezberdinek molekula desberdinak sortzen dituzte, eta molekula kitzikatu ezberdinek zehazten dute zein uhin-luzera igortzen dituen lanparak. Tentsio handiko elektrodo bat doa kuartzozko hodiaren barne-luzeran zehar, eta lurreko elektrodoak kanpoko luzeran zehar. Tentsioak pultsatzen dira lanparara maiztasun altuetan. Horrek elektroiak barneko elektrodoaren barruan isuri eta gas-nahastearen zehar deskargatzea eragiten du kanpoko lurreko elektrodoetarantz. Fenomeno zientifiko horri hesi dielektrikoaren deskarga (DBD) deitzen zaio. Elektroiak gasean zehar bidaiatzen dutenean, atomoekin elkarreragiten dute eta exzimero edo exziplex molekulak sortzen dituzten espezie energizatuak edo ionizatuak sortzen dituzte. Exzimero eta exziplex molekulek bizitza izugarri laburra dute, eta egoera kitzikatutik oinarrizko egoerara deskonposatzen direnean, banaketa kuasi-monokromatikoko fotoiak igortzen dira.
7. IRUDIA »Exzimer lanpara
Merkurio-lurrunezko lanparak ez bezala, exzimer lanpara baten kuartzozko hodiaren gainazala ez da berotzen. Ondorioz, exzimer lanpara gehienak ia hozterik gabe funtzionatzen dute. Beste kasu batzuetan, nitrogeno gasak ematen duen hozte maila baxua behar da. Lanpararen egonkortasun termikoari esker, exzimer lanparak berehala pizten eta itzaltzen dira eta ez dute berotze edo hozte ziklorik behar.
172 nm-tan erradiatzen duten exzimero-lanparak UVA-LED sendatze-sistemekin eta banda zabaleko merkurio-lurrun-lanparekin konbinatzen direnean, gainazaleko efektu matea sortzen da. Lehenik UVA LED lanparak erabiltzen dira kimika gelifikatzeko. Ondoren, exzimero-lanparak erabiltzen dira gainazala polimerizatzeko, eta azkenik, banda zabaleko merkurio-lanparak gainerako kimika gurutzatzen dute. Hiru teknologien espektro-irteera bereziek, etapa bereizietan aplikatuta, gainazaleko sendatze-efektu optiko eta funtzional onuragarriak eskaintzen dituzte, UV iturrietako batekin bakarrik lortu ezin direnak.
172 eta 222 nm-ko exzimer uhin-luzerak ere eraginkorrak dira substantzia organiko arriskutsuak eta bakterio kaltegarriak suntsitzeko, eta horrek exzimer lanparak praktiko bihurtzen ditu gainazalak garbitzeko, desinfektatzeko eta gainazaleko energia-tratamenduetarako.
Lanpararen iraupena
Lanpara edo bonbilla-iraupenari dagokionez, GEW-en arku-lanparek, oro har, 2.000 ordu arteko iraupena dute. Lanpararen iraupena ez da absolutua, UV irteera pixkanaka gutxitzen baita denborarekin eta hainbat faktorek eragiten baitute. Lanpararen diseinua eta kalitatea, baita UV sistemaren funtzionamendu-egoera eta formulazioaren materiaren erreaktibotasuna ere. Behar bezala diseinatutako UV sistemek bermatzen dute lanpara (bonbilla) diseinu espezifikoak behar duen potentzia eta hozte egokia ematen dela.
GEW-ek hornitutako lanparek (bonbillek) beti ematen dute bizitza luzeena GEW sendatze sistemetan erabiltzen direnean. Bigarren mailako hornidura-iturriek, oro har, alderantzizko ingeniaritza egin diote lanpari lagin batetik abiatuta, eta kopiek agian ez dute muturreko egokitzaile, kuartzo diametro, merkurio eduki edo gas nahasketa bera izaten, eta horrek guztiak eragina izan dezake UV irteeran eta bero sorkuntzan. Bero sorkuntza sistemaren hoztearekin orekatzen ez denean, lanparak kalteak jasaten ditu bai irteeran bai bizitzan. Hotzago funtzionatzen duten lanparek UV gutxiago igortzen dute. Beroago funtzionatzen duten lanparek ez dute hainbeste irauten eta deformatzen dira gainazaleko tenperatura altuetan.
Elektrodo-arkuko lanparen bizitza lanpararen funtzionamendu-tenperaturak, funtzionamendu-orduen kopuruak eta pizte edo pizte kopuruak mugatzen dute. Lanpara bat abiaraztean tentsio handiko arku batekin jotzen den bakoitzean, tungsteno elektrodoaren zati bat higatzen da. Azkenean, lanparak ez du berriro pizten. Elektrodo-arkuko lanparek obturadore-mekanismoak dituzte, eta horiek, aktibatzen direnean, UV irteera blokeatzen dute lanpararen potentzia behin eta berriz pizteko alternatiba gisa. Tinta, estaldura eta itsasgarri erreaktiboagoak direnez, lanpararen bizitza luzeagoa izan daiteke; aldiz, formulazio erreaktibo gutxiagok lanpara maizago aldatzea eska dezakete.
UV-LED sistemek berez iraupen luzeagoa dute ohiko lanparak baino, baina UV-LEDen iraupena ere ez da absolutua. Ohiko lanparekin gertatzen den bezala, UV LEDek mugak dituzte zenbateraino piztu daitezkeen eta, oro har, 120 °C-tik beherako lotura-tenperaturetan funtzionatu behar dute. LEDak gehiegi erabiltzeak eta gutxiegi hozteak iraupena arriskuan jarriko dute, eta ondorioz, degradazio azkarragoa edo akats katastrofikoak eragingo dituzte. Gaur egun, ez dituzte UV-LED sistema hornitzaile guztiek 20.000 ordutik gorako bizitza-baldintza altuenak betetzen dituzten diseinuak eskaintzen. Hobeto diseinatu eta mantendutako sistemek 20.000 ordu baino gehiago iraungo dute, eta sistema okerragoak denbora-tarte askoz laburragoan huts egingo dute. Berri ona da LED sistemen diseinuak hobetzen eta gehiago irauten jarraitzen dutela diseinu-iterazio bakoitzarekin.
Ozon
UVC uhin-luzera laburragoek oxigeno molekulen (O2) eragina dutenean, oxigeno molekulak (O2) bi oxigeno atomotan (O) banatzea eragiten dute. Oxigeno atomo askeak (O) beste oxigeno molekulekin (O2) talka egiten dute eta ozonoa (O3) sortzen dute. Trioxigenoa (O3) dioxigenoa (O2) baino ez da hain egonkorra lur mailan, eta ozonoa erraz bihurtzen da oxigeno molekula (O2) eta oxigeno atomo (O) atmosferako airean zehar mugitzen den heinean. Oxigeno atomo askeak (O) elkarren artean birkonbinatzen dira ihes-sisteman oxigeno molekulak (O2) sortzeko.
UV bidezko sendatze aplikazio industrialetarako, ozonoa (O3) sortzen da oxigeno atmosferikoak 240 nm-tik beherako uhin-luzera ultramoreekin elkarreragiten duenean. Banda zabaleko merkurio-lurrun bidezko sendatze iturriek UVC igortzen dute 200 eta 280 nm artean, ozonoa sortzen duen eskualdearen zati bat gainjartzen duena, eta exzimero lanparek hutseko UV igortzen dute 172 nm-tan edo UVC 222 nm-tan. Merkurio-lurrunak eta exzimero bidezko sendatze lanparek sortutako ozonoa ezegonkorra da eta ez da ingurumen-kezka nabarmena, baina beharrezkoa da langileen inguruko eremutik kentzea, arnasketa-narritagarria eta toxikoa baita maila altuetan. UV-LED sendatze sistemek UVA irteera igortzen dutenez 365 eta 405 nm artean, ez da ozonorik sortzen.
Ozonoak metalaren, kable erre baten, kloroaren eta txinparta elektriko baten usainaren antzeko usaina du. Giza usaimen-zentzumenek ozonoa milioi bakoitzeko 0,01 eta 0,03 zati (ppm) artean detektatu dezakete. Pertsonaren eta jarduera-mailaren arabera aldatzen den arren, 0,4 ppm-tik gorako kontzentrazioek arnasketa-ondorio kaltegarriak eta buruko minak sor ditzakete. Aireztapen egokia instalatu behar da UV bidezko sendatze-lineetan, langileen ozonoarekiko esposizioa mugatzeko.
UV bidezko sendatze-sistemak, oro har, lanpara-buruetatik irteten den ihes-airea edukitzeko diseinatuta daude, operadoreengandik urrundu eta eraikinaren kanpoaldera eraman ahal izateko, non oxigenoaren eta eguzki-argiaren presentzian modu naturalean deskonposatzen den. Bestela, ozono gabeko lanparek kuartzozko gehigarri bat dute, ozonoa sortzen duten uhin-luzerak blokeatzen dituena, eta teilatuan hodien edo zuloen egiterik saihestu nahi duten instalazioek askotan iragazkiak erabiltzen dituzte ihes-haizagailuen irteeran.
Argitaratze data: 2024ko ekainaren 19a
