რა ტიპის ულტრაიისფერი გამწმენდი წყაროები გამოიყენება ულტრაიისფერი გამწმენდი სისტემაში?

ვერცხლისწყლის ორთქლი, სინათლის გამოსხივების დიოდი (LED) და ექსიმერი ულტრაიისფერი სხივების გამწმენდი ნათურის განსხვავებული ტექნოლოგიებია. მიუხედავად იმისა, რომ სამივე გამოიყენება სხვადასხვა ფოტოპოლიმერიზაციის პროცესში მელნის, საფარების, ადჰეზივებისა და ექსტრუზიის ჯვარედინი დასაკავშირებლად, გამოსხივებული UV ენერგიის წარმოქმნის მექანიზმები, ისევე როგორც შესაბამისი სპექტრული გამომავალი მახასიათებლები, სრულიად განსხვავებულია. ამ განსხვავებების გაგება ინსტრუმენტულია განაცხადის და ფორმულირების შემუშავებაში, ულტრაიისფერი გამწმენდი წყაროს შერჩევასა და ინტეგრაციაში.

ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურები

ორივე ელექტროდის რკალის ნათურები და ელექტროდის გარეშე მიკროტალღური ნათურები მიეკუთვნება ვერცხლისწყლის ორთქლის კატეგორიას. ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურები არის საშუალო წნევის, გაზის გამონადენი ნათურების ტიპი, რომელშიც ელემენტარული ვერცხლისწყლის და ინერტული აირის მცირე რაოდენობა ორთქლდება პლაზმაში დალუქული კვარცის მილის შიგნით. პლაზმა წარმოუდგენლად მაღალი ტემპერატურის იონიზირებული აირია, რომელსაც შეუძლია ელექტროენერგიის გატარება. იგი წარმოიქმნება რკალის ნათურის შიგნით ორ ელექტროდს შორის ელექტრული ძაბვის გამოყენებით ან მიკროტალღოვანი ელექტროდის გარეშე ნათურის შიგთავსში ან ღრუში, მსგავსი კონცეფციით, როგორც საყოფაცხოვრებო მიკროტალღური ღუმელი. აორთქლების შემდეგ, ვერცხლისწყლის პლაზმა ასხივებს ფართო სპექტრის შუქს ულტრაიისფერი, ხილული და ინფრაწითელი ტალღების სიგრძეზე.

ელექტრული რკალის ნათურის შემთხვევაში, გამოყენებული ძაბვა ააქტიურებს დალუქულ კვარცის მილს. ეს ენერგია აორთქლებს ვერცხლისწყალს პლაზმაში და გამოყოფს ელექტრონებს აორთქლებული ატომებიდან. ელექტრონების ნაწილი (-) მიედინება ნათურის დადებითი ვოლფრამის ელექტროდის ან ანოდისკენ (+) და UV სისტემის ელექტრულ წრეში. ატომები ახლად დაკარგული ელექტრონებით იქცევა დადებითად ენერგიულ კატიონებად (+), რომლებიც მიედინება ნათურის უარყოფითად დამუხტული ვოლფრამის ელექტროდის ან კათოდისკენ (-). როდესაც ისინი მოძრაობენ, კათიონები ურტყამს ნეიტრალურ ატომებს აირის ნარევში. ზემოქმედება ელექტრონებს ნეიტრალური ატომებიდან კატიონებში გადააქვს. როგორც კათიონები იძენენ ელექტრონებს, ისინი ეცემა ქვედა ენერგიის მდგომარეობაში. ენერგიის დიფერენციალი იხსნება ფოტონების სახით, რომლებიც ასხივებენ გარეთ კვარცის მილიდან. იმ პირობით, რომ ნათურა სათანადოდ იკვებება, სწორად გაცივებულია და მუშაობს მისი გამოყენების ვადის განმავლობაში, ახლადშექმნილი კათიონების მუდმივი მიწოდება (+) მიზიდავს უარყოფითი ელექტროდის ან კათოდისკენ (-), ურტყამს მეტ ატომს და წარმოქმნის ულტრაიისფერი შუქის უწყვეტ გამოსხივებას. მიკროტალღური ნათურები მუშაობენ ანალოგიურად, გარდა იმისა, რომ მიკროტალღები, ასევე ცნობილი როგორც რადიო სიხშირე (RF), ცვლის ელექტრულ წრეს. ვინაიდან მიკროტალღურ ნათურებს არ აქვთ ვოლფრამის ელექტროდები და უბრალოდ დალუქული კვარცის მილებია, რომლებიც შეიცავს ვერცხლისწყალს და ინერტულ გაზს, მათ ჩვეულებრივ უწოდებენ უელექტროდს.

ფართოზოლოვანი ან ფართო სპექტრის ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურების UV გამომავალი ულტრაიისფერი, ხილული და ინფრაწითელი ტალღების სიგრძეზე, დაახლოებით თანაბარი პროპორციით. ულტრაიისფერი ნაწილი მოიცავს UVC (200-დან 280 ნმ-მდე), UVB (280-დან 315 ნმ-მდე), UVA (315-დან 400 ნმ-მდე) და UVV (400-დან 450 ნმ-მდე) ტალღის სიგრძის ნაზავს. ნათურები, რომლებიც ასხივებენ UVC ტალღის სიგრძეზე 240 ნმ-ზე ქვემოთ, წარმოქმნიან ოზონს და საჭიროებენ გამონაბოლქვს ან ფილტრაციას.

ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურის სპექტრული გამომავალი შეიძლება შეიცვალოს მცირე რაოდენობით დოპანტების დამატებით, როგორიცაა: რკინა (Fe), გალიუმი (Ga), ტყვია (Pb), კალა (Sn), ბისმუტი (Bi) ან ინდიუმი (In). ). დამატებული ლითონები ცვლის პლაზმის შემადგენლობას და, შესაბამისად, ელექტრონების შეძენისას გამოთავისუფლებულ ენერგიას. ნათურები დამატებული ლითონებით არის მოხსენიებული, როგორც დოპირებული, დანამატი და მეტალის ჰალოგენი. ულტრაიისფერი სხივების ფორმულირებული მელნის, საფარის, წებოვანი და ექსტრუზიის უმეტესობა შექმნილია იმისთვის, რომ შეესაბამებოდეს სტანდარტული ვერცხლისწყლის (Hg) ან რკინის (Fe) დოპირებული ნათურების გამომუშავებას. რკინის დოპირებული ნათურები ცვლის ულტრაიისფერი გამოსხივების ნაწილს უფრო გრძელ, თითქმის ხილულ ტალღის სიგრძეზე, რაც იწვევს უკეთეს შეღწევას სქელი, ძლიერად პიგმენტირებული ფორმულირებებით. ტიტანის დიოქსიდის შემცველი UV ფორმულირებები უკეთ კურნავს გალიუმით (GA) დოპირებული ნათურებით. ეს იმიტომ ხდება, რომ გალიუმის ნათურები ულტრაიისფერი გამოსხივების მნიშვნელოვან ნაწილს ანაცვლებენ 380 ნმ-ზე მეტ ტალღის სიგრძეზე. ვინაიდან ტიტანის დიოქსიდის დანამატები ზოგადად არ შთანთქავს შუქს 380 ნმ-ზე ზემოთ, გალიუმის ნათურების გამოყენება თეთრი ფორმულირებით საშუალებას იძლევა მეტი UV ენერგია შეიწოვოს ფოტო ინიციატორების მიერ დანამატებისგან განსხვავებით.

სპექტრული პროფილები ფორმულატორებს და საბოლოო მომხმარებლებს აძლევს ვიზუალურ წარმოდგენას, თუ როგორ ნაწილდება გამოსხივებული გამომავალი კონკრეტული ნათურის დიზაინისთვის ელექტრომაგნიტურ სპექტრზე. მიუხედავად იმისა, რომ აორთქლებულ ვერცხლისწყალსა და დანამატებს აქვთ განსაზღვრული გამოსხივების მახასიათებლები, ელემენტებისა და ინერტული აირების ზუსტი ნაზავი კვარცის მილის შიგნით, ნათურის კონსტრუქციასა და გამყარების სისტემის დიზაინთან ერთად, გავლენას ახდენს ულტრაიისფერი გამომუშავებაზე. ღია ცის ქვეშ ნათურის მიმწოდებლის მიერ მომუშავე და გაზომილი არაინტეგრირებული ნათურის სპექტრული სიმძლავრე ექნება განსხვავებული სპექტრული გამომავალი ნათურას, რომელიც დამონტაჟებულია ნათურის თავში სათანადო დიზაინის რეფლექტორით და გაგრილებით. სპექტრული პროფილები ადვილად ხელმისაწვდომია UV სისტემის მომწოდებლებისგან და სასარგებლოა ფორმულირების შემუშავებაში და ნათურების შერჩევაში.

საერთო სპექტრული პროფილი ასახავს სპექტრულ გამოსხივებას y ღერძზე და ტალღის სიგრძეს x ღერძზე. სპექტრული გამოსხივება შეიძლება გამოჩნდეს რამდენიმე გზით, მათ შორის აბსოლუტური მნიშვნელობის (მაგ. W/cm2/nm) ან თვითნებური, ფარდობითი ან ნორმალიზებული (ერთეულის გარეშე) ზომებით. პროფილები ჩვეულებრივ აჩვენებენ ინფორმაციას ხაზოვანი დიაგრამის სახით ან ზოლიანი დიაგრამის სახით, რომელიც აჯგუფებს გამომავალს 10 ნმ ზოლებად. შემდეგი ვერცხლისწყლის რკალის ნათურის სპექტრული გამომავალი გრაფიკი გვიჩვენებს ფარდობით გამოსხივებას ტალღის სიგრძესთან მიმართებაში GEW-ის სისტემებისთვის (სურათი 1).

სურათი 1 »ვერცხლისწყლისა და რკინის სპექტრული გამომავალი დიაგრამები.
ნათურა არის ტერმინი, რომელიც გამოიყენება ულტრაიისფერი გამოსხივების კვარცის მილის მიმართ ევროპასა და აზიაში, ხოლო ჩრდილოეთ და სამხრეთ ამერიკელები იყენებენ ნათურის და ნათურის ურთიერთშემცვლელ ნარევს. ნათურა და ნათურის თავი ორივე ეხება სრულ შეკრებას, რომელშიც განთავსებულია კვარცის მილი და ყველა სხვა მექანიკური და ელექტრო კომპონენტი.

ელექტროდის რკალის ნათურები

ელექტროდის რკალის ნათურის სისტემები შედგება ნათურის თავისგან, გაგრილების ვენტილატორის ან ჩილერისგან, ელექტრომომარაგებისა და ადამიანისა და მანქანის ინტერფეისისგან (HMI). ნათურის თავი მოიცავს ნათურას (ნათურას), რეფლექტორს, ლითონის გარსაცმს ან კორპუსს, ჩამკეტის კრებულს და ზოგჯერ კვარცის ფანჯარას ან მავთულის დამცავს. GEW ამაგრებს თავის კვარცის მილებს, რეფლექტორებს და ჩამკეტის მექანიზმებს კასეტების შეკრებებში, რომლებიც ადვილად შეიძლება ამოღებულ იქნეს გარე ნათურის თავის გარსაცმიდან ან კორპუსიდან. GEW კასეტის ამოღება, როგორც წესი, რამდენიმე წამში ხდება ერთი ალენის გასაღების გამოყენებით. იმის გამო, რომ ულტრაიისფერი გამომავალი, საერთო ნათურის თავის ზომა და ფორმა, სისტემის მახასიათებლები და დამხმარე აღჭურვილობის საჭიროებები განსხვავდება განაცხადისა და ბაზრის მიხედვით, ელექტროდის რკალის ნათურების სისტემები ძირითადად შექმნილია აპლიკაციების მოცემული კატეგორიისთვის ან მსგავსი ტიპის მანქანებისთვის.

ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურები ასხივებენ 360° სინათლეს კვარცის მილიდან. რკალის ნათურის სისტემები იყენებენ რეფლექტორებს, რომლებიც განლაგებულია ნათურის გვერდებზე და უკანა მხარეს, რათა დაიჭიროს და ფოკუსირება მოახდინოს მეტი შუქის მითითებულ მანძილზე ნათურის თავის წინ. ეს მანძილი ცნობილია როგორც ფოკუსი და არის ადგილი, სადაც გამოსხივება ყველაზე დიდია. რკალის ნათურები, როგორც წესი, ასხივებენ 5-დან 12 ვტ/სმ2 დიაპაზონში ფოკუსში. ვინაიდან ნათურის თავსახურიდან UV გამონაბოლქვის დაახლოებით 70% მოდის რეფლექტორზე, მნიშვნელოვანია რეფლექტორების სისუფთავე და პერიოდულად შეცვლა. რეფლექტორების არ გაწმენდა ან შეცვლა არასაკმარისი განკურნების საერთო მიზეზია.

30 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, GEW აუმჯობესებს გამაგრების სისტემების ეფექტურობას, არეგულირებს ფუნქციებსა და გამომუშავებას კონკრეტული აპლიკაციებისა და ბაზრების მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად და ავითარებს ინტეგრაციის აქსესუარების დიდ პორტფელს. შედეგად, GEW-ის დღევანდელი კომერციული შეთავაზებები მოიცავს კომპაქტურ საბინაო დიზაინს, რეფლექტორებს ოპტიმიზირებულია მეტი UV არეკვლისთვის და შემცირებული ინფრაწითელი, ჩუმი ინტეგრალური ჩამკეტის მექანიზმები, ვებ კალთები და სლოტები, ჭურვის ქსელის კვება, აზოტის ინერცია, დადებითი წნევით თავები, სენსორული ეკრანი. ოპერატორის ინტერფეისი, მყარი მდგომარეობის დენის წყაროები, უფრო მაღალი ოპერაციული ეფექტურობა, UV გამომავალი მონიტორინგი და დისტანციური სისტემის მონიტორინგი.

საშუალო წნევის ელექტროდის ნათურების მუშაობისას, კვარცის ზედაპირის ტემპერატურა 600 °C-დან 800 °C-მდეა, ხოლო პლაზმის შიდა ტემპერატურა რამდენიმე ათასი გრადუსი გრადუსია. იძულებითი ჰაერი არის ძირითადი საშუალება ნათურის მუშაობის სწორი ტემპერატურის შესანარჩუნებლად და გამოსხივებული ინფრაწითელი ენერგიის ნაწილის მოსაშორებლად. GEW ამ ჰაერს უარყოფითად აწვდის; ეს ნიშნავს, რომ ჰაერი გაიყვანება გარსაცმიდან, რეფლექტორისა და ნათურის გასწვრივ და ამოიწურება შეკრებიდან და შორდება მანქანას ან გამყარების ზედაპირს. ზოგიერთი GEW სისტემა, როგორიცაა E4C, იყენებს თხევად გაგრილებას, რაც იძლევა ოდნავ უფრო მეტ UV გამომავალს და ამცირებს ნათურის თავის საერთო ზომას.

ელექტროდის რკალის ნათურებს აქვთ დათბობის და გაგრილების ციკლები. ნათურები დარტყმულია მინიმალური გაგრილებით. ეს საშუალებას აძლევს ვერცხლისწყლის პლაზმას მოიმატოს სასურველ სამუშაო ტემპერატურამდე, წარმოქმნას თავისუფალი ელექტრონები და კატიონები და უზრუნველყოს დენის ნაკადი. როდესაც ნათურის თავი გამორთულია, გაგრილება გრძელდება რამდენიმე წუთის განმავლობაში, რათა თანაბრად გაცივდეს კვარცის მილი. ზედმეტად თბილი ნათურა ხელახლა არ დაკრავს და უნდა გააგრძელოს გაგრილება. გაშვებისა და გაგრილების ციკლის ხანგრძლივობა, ისევე როგორც ელექტროდების დეგრადაცია ყოველი ძაბვის დარტყმის დროს, არის მიზეზი, რის გამოც პნევმატური ჩამკეტის მექანიზმები ყოველთვის ინტეგრირებულია GEW ელექტროდის რკალის ნათურებში. სურათი 2 გვიჩვენებს ჰაერით გაგრილებული (E2C) და თხევადი გაგრილებით (E4C) ელექტროდის რკალის ნათურებს.

სურათი 2 »თხევადი გაგრილებით (E4C) და ჰაერით გაგრილებული (E2C) ელექტროდის რკალის ნათურები.

UV LED ნათურები

ნახევარგამტარები არის მყარი, კრისტალური მასალები, რომლებიც გარკვეულწილად გამტარია. ელექტროენერგია მიედინება ნახევარგამტარში უკეთესად, ვიდრე იზოლატორში, მაგრამ არა ისე, როგორც მეტალის გამტარში. ბუნებრივად წარმოქმნილი, მაგრამ საკმაოდ არაეფექტური ნახევარგამტარები მოიცავს ელემენტებს სილიციუმს, გერმანიუმს და სელენს. სინთეზურად დამზადებული ნახევრადგამტარები, რომლებიც შექმნილია გამომუშავებისა და ეფექტურობისთვის, არის რთული მასალები მინარევებით, რომლებიც ზუსტად არის გაჟღენთილი ბროლის სტრუქტურაში. UV LED-ების შემთხვევაში, ალუმინის გალიუმის ნიტრიდი (AlGaN) არის საყოველთაოდ გამოყენებული მასალა.

ნახევარგამტარები ფუნდამენტურია თანამედროვე ელექტრონიკისთვის და შექმნილია ტრანზისტორების, დიოდების, სინათლის გამოსხივების დიოდების და მიკროპროცესორების შესაქმნელად. ნახევარგამტარული მოწყობილობები ინტეგრირებულია ელექტრულ სქემებში და დამონტაჟებულია პროდუქტებში, როგორიცაა მობილური ტელეფონები, ლეპტოპები, ტაბლეტები, ტექნიკა, თვითმფრინავები, მანქანები, დისტანციური მართვის პულტები და საბავშვო სათამაშოებიც კი. ეს პაწაწინა, მაგრამ მძლავრი კომპონენტები ხდის ყოველდღიურ პროდუქტებს ფუნქციონირებას და ასევე საშუალებას აძლევს ნივთებს იყოს კომპაქტური, თხელი, მსუბუქი წონა და უფრო ხელმისაწვდომი.

LED-ების განსაკუთრებულ შემთხვევაში, ზუსტად შემუშავებული და დამზადებული ნახევრადგამტარი მასალები ასხივებენ სინათლის შედარებით ვიწრო ტალღის ზოლებს, როდესაც უკავშირდება DC დენის წყაროს. სინათლე წარმოიქმნება მხოლოდ მაშინ, როდესაც დენი მიედინება დადებითი ანოდიდან (+) თითოეული LED-ის უარყოფით კათოდამდე (-). ვინაიდან LED გამომავალი არის სწრაფად და მარტივად კონტროლირებადი და კვაზიმონოქრომატული, LED-ები იდეალურად შეეფერება გამოყენებას, როგორც: ინდიკატორის განათება; ინფრაწითელი საკომუნიკაციო სიგნალები; ტელევიზორების, ლეპტოპების, ტაბლეტების და სმარტფონების უკანა განათება; ელექტრონული ნიშნები, ბილბორდები და ჯუმბოტრონები; და ულტრაიისფერი გამწმენდი.

LED არის დადებით-უარყოფითი შეერთება (pn junction). ეს ნიშნავს, რომ LED-ის ერთ ნაწილს აქვს დადებითი მუხტი და მოიხსენიება როგორც ანოდი (+), ხოლო მეორე ნაწილს აქვს უარყოფითი მუხტი და მოიხსენიება როგორც კათოდი (-). მიუხედავად იმისა, რომ ორივე მხარე შედარებით გამტარია, შეერთების საზღვარი, სადაც ორი მხარე ხვდება, რომელიც ცნობილია როგორც ამოწურვის ზონა, არ არის გამტარებელი. როდესაც პირდაპირი დენის (DC) დენის წყაროს დადებითი (+) ტერმინალი უკავშირდება LED-ის ანოდს (+), ხოლო წყაროს უარყოფითი (-) ტერმინალი უკავშირდება კათოდს (-), უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები. კათოდში და ანოდში დადებითად დამუხტული ელექტრონების ვაკანსიები მოიგერია დენის წყაროს მიერ და უბიძგებს გამოფიტვის ზონისკენ. ეს არის წინსვლის მიკერძოება და მას აქვს არაგამტარი საზღვრის გადალახვის ეფექტი. შედეგი არის ის, რომ n-ტიპის რეგიონში თავისუფალი ელექტრონები კვეთენ და ავსებენ ვაკანსიებს p ტიპის რეგიონში. როდესაც ელექტრონები მიედინება საზღვარზე, ისინი გადადიან უფრო დაბალი ენერგიის მდგომარეობაში. ენერგიის შესაბამისი ვარდნა გამოიყოფა ნახევარგამტარიდან სინათლის ფოტონების სახით.

მასალები და დოპანტები, რომლებიც ქმნიან კრისტალურ LED სტრუქტურას, განსაზღვრავენ სპექტრულ გამომავალს. დღეს კომერციულად ხელმისაწვდომი LED გამყარების წყაროებს აქვთ ულტრაიისფერი გამომავალი გამომავალი 365, 385, 395 და 405 ნმ, ტიპიური ტოლერანტობა ± 5 ნმ და გაუსის სპექტრული განაწილება. რაც უფრო დიდია პიკური სპექტრული გამოსხივება (W/cm2/nm), მით უფრო მაღალია ზარის მრუდის პიკი. მიუხედავად იმისა, რომ UVC განვითარება მიმდინარეობს 275-დან 285 ნმ-მდე, გამომავალი, სიცოცხლე, საიმედოობა და ღირებულება ჯერ კიდევ არ არის კომერციულად სიცოცხლისუნარიანი გამყარების სისტემებისა და აპლიკაციებისთვის.

ვინაიდან UV-LED გამომავალი ამჟამად შემოიფარგლება უფრო გრძელი UVA ტალღის სიგრძით, UV-LED გამყარების სისტემა არ ასხივებს ფართოზოლოვან სპექტრულ გამომავალს, რომელიც ახასიათებს საშუალო წნევის ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურებს. ეს ნიშნავს, რომ UV-LED გამწმენდი სისტემები არ ასხივებენ UVC, UVB, ყველაზე ხილულ შუქს და სითბოს წარმოქმნის ინფრაწითელ ტალღის სიგრძეებს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს საშუალებას აძლევს UV-LED გამყარების სისტემების გამოყენებას უფრო სითბოსადმი მგრძნობიარე აპლიკაციებში, არსებული მელანები, საფარები და ადჰეზივები, რომლებიც ფორმულირებულია საშუალო წნევის ვერცხლისწყლის ნათურებისთვის, უნდა იყოს გადაფორმებული UV-LED გამყარების სისტემებისთვის. საბედნიეროდ, ქიმიის მომწოდებლები სულ უფრო მეტად ქმნიან შეთავაზებებს, როგორც ორმაგ განკურნებას. ეს ნიშნავს, რომ ორმაგი დამუშავების ფორმულირება, რომელიც განკუთვნილია UV-LED ნათურით გასამყარებლად, ასევე გამკვრივდება ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურით (სურათი 3).

სურათი 3 »სპექტრული გამომავალი დიაგრამა LED-სთვის.

GEW-ის UV-LED გამყარების სისტემები ასხივებენ 30 ვტ/სმ2-მდე გამოსხივების ფანჯარაში. ელექტროდის რკალის ნათურებისგან განსხვავებით, UV-LED გამყარების სისტემები არ შეიცავს რეფლექტორებს, რომლებიც მიმართავენ სინათლის სხივებს კონცენტრირებულ ფოკუსამდე. შედეგად, UV-LED პიკური გამოსხივება ჩნდება გამოსხივების ფანჯარასთან ახლოს. გამოსხივებული UV-LED სხივები განსხვავდება ერთმანეთისგან, როდესაც იზრდება მანძილი ნათურის თავსა და გამაგრილებელ ზედაპირს შორის. ეს ამცირებს სინათლის კონცენტრაციას და გამოსხივების სიდიდეს, რომელიც აღწევს სამკურნალო ზედაპირს. მიუხედავად იმისა, რომ პიკური დასხივება მნიშვნელოვანია ჯვარედინი კავშირისთვის, მზარდი დასხივება ყოველთვის არ არის ხელსაყრელი და შეუძლია შეაფერხოს ჯვარედინი კავშირის უფრო დიდი სიმკვრივე. ტალღის სიგრძე (ნმ), გამოსხივება (W/cm2) და ენერგიის სიმკვრივე (J/cm2) ყველა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს გამკვრივებაში და მათი კოლექტიური გავლენა განკურნებაზე სათანადოდ უნდა იქნას გაგებული UV-LED წყაროს შერჩევისას.

LED-ები ლამბერტის წყაროებია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თითოეული ულტრაიისფერი LED ასხივებს ერთგვაროვან წინსვლას სრულ 360° x 180° ნახევარსფეროზე. მრავალი UV LED-ები, თითოეული მილიმეტრიანი კვადრატის რიგით, განლაგებულია ერთ რიგში, რიგებისა და სვეტების მატრიცაში ან სხვა კონფიგურაციაში. ეს ქვედანაყოფები, რომლებიც ცნობილია როგორც მოდულები ან მასივები, შექმნილია LED- ებს შორის მანძილით, რაც უზრუნველყოფს ხარვეზებს შორის შერწყმას და ხელს უწყობს დიოდის გაგრილებას. შემდეგ მრავალი მოდული ან მასივი განლაგებულია უფრო დიდ შეკრებებში, რათა შექმნან სხვადასხვა ზომის UV გამწმენდი სისტემები (სურათები 4 და 5). დამატებითი კომპონენტები, რომლებიც საჭიროა UV-LED გამწმენდი სისტემის ასაშენებლად, მოიცავს სითბოს ჩაძირვას, გამოსხივების ფანჯარას, ელექტრონულ დრაივერებს, DC დენის წყაროს, თხევადი გაგრილების სისტემას ან ჩილერს და ადამიანის მანქანის ინტერფეისს (HMI).

სურათი 4 »LeoLED სისტემა ვებისთვის.

სურათი 5 »LeoLED სისტემა მაღალსიჩქარიანი მრავალ ნათურის დამონტაჟებისთვის.

ვინაიდან UV-LED გამყარების სისტემები არ ასხივებენ ინფრაწითელ ტალღის სიგრძეებს. ისინი არსებითად გადასცემენ ნაკლებ თერმულ ენერგიას გამაგრილებელ ზედაპირზე, ვიდრე ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურები, მაგრამ ეს არ ნიშნავს იმას, რომ UV LED-ები უნდა განიხილებოდეს, როგორც ცივი გამაგრების ტექნოლოგია. UV-LED გამწმენდ სისტემებს შეუძლიათ ასხივონ ძალიან მაღალი პიკური გამოსხივება, ხოლო ულტრაიისფერი ტალღის სიგრძე ენერგიის ფორმაა. რაც არ უნდა შეიწოვება ქიმიის მიერ, გაათბება ქვედა ნაწილი ან სუბსტრატი, ისევე როგორც მიმდებარე მანქანის კომპონენტები.

ულტრაიისფერი LED-ები ასევე არის ელექტრული კომპონენტები არაეფექტურობით გამოწვეული ნედლი ნახევარგამტარის დიზაინით და დამზადებით, ასევე წარმოების მეთოდებით და კომპონენტებით, რომლებიც გამოიყენება LED-ების შესაფუთად უფრო დიდ გამყარების ერთეულში. მიუხედავად იმისა, რომ ვერცხლისწყლის ორთქლის კვარცის მილის ტემპერატურა ექსპლუატაციის დროს უნდა იყოს 600-დან 800 °C-მდე, LED pn შეერთების ტემპერატურა უნდა დარჩეს 120 °C-ზე დაბლა. UV-LED მასივის ელექტროენერგიის მხოლოდ 35-50% გარდაიქმნება ულტრაიისფერ გამომავალზე (ძალიან დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე). დანარჩენი გარდაიქმნება თერმულ სითბოდ, რომელიც უნდა მოიხსნას, რათა შევინარჩუნოთ სასურველი შეერთების ტემპერატურა და უზრუნველყოფილი იყოს სისტემის განსაზღვრული დასხივება, ენერგიის სიმკვრივე და ერთგვაროვნება, ისევე როგორც ხანგრძლივი სიცოცხლე. LED-ები არსებითად გრძელვადიანი მყარი მდგომარეობის მოწყობილობებია და LED-ების ინტეგრირება უფრო დიდ ასამბლეებში სათანადოდ შემუშავებული და შენარჩუნებული გაგრილების სისტემებით გადამწყვეტია ხანგრძლივი მუშაობის სპეციფიკაციების მისაღწევად. ულტრაიისფერი გამოსხივების ყველა სისტემა ერთნაირი არ არის და არასწორად შემუშავებული და გაგრილებული UV-LED გამყარების სისტემებს აქვთ გადახურების და კატასტროფული უკმარისობის დიდი ალბათობა.

Arc/LED ჰიბრიდული ნათურები

ნებისმიერ ბაზარზე, სადაც სრულიად ახალი ტექნოლოგია შემოდის, როგორც არსებული ტექნოლოგიის შემცვლელი, შეიძლება არსებობდეს შეშფოთება მიღებასთან დაკავშირებით და ასევე სკეპტიციზმი შესრულების მიმართ. პოტენციური მომხმარებლები ხშირად აყოვნებენ მიღებას, სანამ არ ჩამოყალიბდება კარგად ჩამოყალიბებული ინსტალაციის ბაზა, არ გამოქვეყნდება საქმის შესწავლა, არ დაიწყება დადებითი ჩვენებების გავრცელება და/ან ისინი მიიღებენ პირველ გამოცდილებას ან ცნობებს იმ პირებისგან და კომპანიებისგან, რომლებსაც იცნობენ და ენდობიან. ხშირად საჭიროა მყარი მტკიცებულება, სანამ მთელი ბაზარი მთლიანად უარს იტყვის ძველზე და სრულად გადადის ახალზე. ეს არ უწყობს ხელს, რომ წარმატების ისტორიები საიდუმლოდ იყოს დაცული, რადგან ადრეულ მიმღებებს არ სურთ, რომ კონკურენტებმა გააცნობიერონ შედარებითი სარგებელი. შედეგად, იმედგაცრუების როგორც რეალური, ისე გაზვიადებული ზღაპრები შეიძლება ხანდახან გავრცელდეს მთელ ბაზარზე, რომელიც შენიღბავს ახალი ტექნოლოგიების ნამდვილ უპირატესობებს და შემდგომში აფერხებს მიღებას.

მთელი ისტორიის მანძილზე და როგორც უხალისო მიღების საწინააღმდეგოდ, ჰიბრიდული დიზაინები ხშირად განიხილება, როგორც გარდამავალი ხიდი მოქმედ და ახალ ტექნოლოგიებს შორის. ჰიბრიდები საშუალებას აძლევს მომხმარებლებს მოიპოვონ ნდობა და თავად განსაზღვრონ როგორ და როდის უნდა გამოიყენონ ახალი პროდუქტები ან მეთოდები, არსებული შესაძლებლობების შეწირვის გარეშე. ულტრაიისფერი სხივების დამუშავების შემთხვევაში, ჰიბრიდული სისტემა მომხმარებლებს საშუალებას აძლევს სწრაფად და მარტივად შეცვალონ ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურები და LED ტექნოლოგია. ხაზებისთვის, რომლებსაც აქვთ მრავალი გამწმენდი სადგური, ჰიბრიდები საშუალებას აძლევს პრესებს იმუშაონ 100% LED, 100% ვერცხლისწყლის ორთქლის ან ამ ორი ტექნოლოგიის ნებისმიერი ნაზავი, რომელიც საჭიროა მოცემული სამუშაოსთვის.

GEW გთავაზობთ რკალის/LED ჰიბრიდულ სისტემებს ვებ გადამყვანებისთვის. გადაწყვეტა შემუშავებულია GEW-ის უმსხვილესი ბაზრისთვის, ვიწრო ვებ ეტიკეტისთვის, მაგრამ ჰიბრიდული დიზაინი ასევე გამოიყენება სხვა ვებ და არა ვებ აპლიკაციებში (სურათი 6). რკალი/LED აერთიანებს საერთო ნათურის თავსახურს, რომელსაც შეუძლია მოთავსდეს ვერცხლისწყლის ორთქლი ან LED კასეტა. ორივე კასეტა მუშაობს უნივერსალური სიმძლავრის და კონტროლის სისტემით. დაზვერვა სისტემაში იძლევა დიფერენცირებას კასეტების ტიპებს შორის და ავტომატურად უზრუნველყოფს შესაბამის სიმძლავრეს, გაგრილებას და ოპერატორის ინტერფეისს. GEW-ის ვერცხლისწყლის ორთქლის ან LED კასეტების ამოღება ან დაყენება, როგორც წესი, რამდენიმე წამში ხდება ერთი ალენის გასაღების გამოყენებით.

სურათი 6 »Arc/LED სისტემა ვებისთვის.

ექსიმერული ნათურები

ექსიმერული ნათურები არის გაზის გამომშვები ნათურის ტიპი, რომელიც ასხივებს კვაზიმონოქრომატულ ულტრაიისფერ ენერგიას. მიუხედავად იმისა, რომ ექსიმერული ნათურები ხელმისაწვდომია მრავალ ტალღის სიგრძეში, საერთო ულტრაიისფერი გამომავალი გამომავალი ორიენტირებულია 172, 222, 308 და 351 ნმ. 172 ნმ ექსიმერული ნათურები ექცევა ვაკუუმულ ულტრაიისფერ ზოლში (100-დან 200 ნმ-მდე), ხოლო 222 ნმ ექსკლუზიურად UVC (200-დან 280 ნმ-მდე). 308-ნმ ექსიმერული ნათურები ასხივებენ UVB-ს (280-დან 315 ნმ-მდე), ხოლო 351 ნმ არის მყარი UVA (315-დან 400 ნმ-მდე).

172 ნმ ვაკუუმური UV ტალღის სიგრძე უფრო მოკლეა და უფრო მეტ ენერგიას შეიცავს ვიდრე UVC; თუმცა, ისინი იბრძვიან ნივთიერებებში ძალიან ღრმად შეღწევისთვის. სინამდვილეში, 172 ნმ ტალღის სიგრძე მთლიანად შეიწოვება ულტრაიისფერი სხივების ფორმულირებული ქიმიის ზედა 10-დან 200 ნმ-მდე. შედეგად, 172 ნმ ექსიმერული ნათურები მხოლოდ ჯვარედინი კავშირს აკავშირებს UV ფორმულირებების გარე ზედაპირთან და უნდა იყოს ინტეგრირებული სხვა გამწმენდ მოწყობილობებთან ერთად. ვინაიდან ვაკუუმულ ულტრაიისფერი ტალღების სიგრძე ასევე შეიწოვება ჰაერით, 172 ნმ ექსიმერული ნათურები უნდა მუშაობდეს აზოტით ინერტულ ატმოსფეროში.

ექსიმერული ნათურების უმეტესობა შედგება კვარცის მილისგან, რომელიც ემსახურება დიელექტრიკულ ბარიერს. მილი ივსება იშვიათი გაზებით, რომლებსაც შეუძლიათ წარმოქმნან ექსიმერი ან ექსციპლექსის მოლეკულები (სურათი 7). სხვადასხვა აირები წარმოქმნიან სხვადასხვა მოლეკულებს და სხვადასხვა აღგზნებული მოლეკულები განსაზღვრავენ, თუ რომელი ტალღის სიგრძე ასხივებს ნათურას. მაღალი ძაბვის ელექტროდი გადის კვარცის მილის შიდა სიგრძეზე, ხოლო დამიწების ელექტროდები გადის გარე სიგრძეზე. ძაბვები პულსირდება ნათურაში მაღალი სიხშირით. ეს იწვევს ელექტრონების გადინებას შიდა ელექტროდში და გამონადენს გაზის ნარევიდან გარე მიწის ელექტროდებისკენ. ეს სამეცნიერო ფენომენი ცნობილია როგორც დიელექტრიკული ბარიერის გამონადენი (DBD). როდესაც ელექტრონები აირში გადაადგილდებიან, ისინი ურთიერთქმედებენ ატომებთან და ქმნიან ენერგიულ ან იონიზებულ სახეობებს, რომლებიც წარმოქმნიან ექსიმერს ან ექსციპლექს მოლეკულებს. ექსიმერისა და ექსციპლექსის მოლეკულებს წარმოუდგენლად ხანმოკლე სიცოცხლე აქვთ და როდესაც ისინი იშლება აღგზნებული მდგომარეობიდან ძირითად მდგომარეობამდე, გამოიყოფა კვაზიმონოქრომატული განაწილების ფოტონები.

სურათი 7 »ექსიმერული ნათურა

ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურებისგან განსხვავებით, ექსიმერული ნათურის კვარცის მილის ზედაპირი არ ცხელდება. შედეგად, ექსიმერული ნათურების უმეტესობა მუშაობს ოდნავ გაგრილებით. სხვა შემთხვევებში საჭიროა გაგრილების დაბალი დონე, რომელიც ჩვეულებრივ უზრუნველყოფილია აზოტის გაზით. ნათურის თერმული სტაბილურობის გამო, ექსიმერული ნათურები არის მყისიერი „ჩართვა/გამორთვა“ და არ საჭიროებს გახურების ან გაგრილების ციკლებს.

როდესაც 172 ნმ-ზე გამოსხივებული ექსიმერული ნათურები ინტეგრირებულია როგორც კვაზიმონოქრომატულ UVA-LED გამყარების სისტემებთან, ასევე ფართოზოლოვანი ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურებთან ერთად, წარმოიქმნება მქრქალი ზედაპირის ეფექტები. UVA LED ნათურები პირველად გამოიყენება ქიმიის დასამუშავებლად. შემდეგ გამოიყენება კვაზიმონოქრომატული ექსიმერული ნათურები ზედაპირის პოლიმერიზაციისთვის და ბოლოს ფართოზოლოვანი ვერცხლისწყლის ნათურები ჯვარედინი კავშირს აკავშირებს დანარჩენ ქიმიაში. სამი ტექნოლოგიის უნიკალური სპექტრული გამომავალი, რომლებიც გამოიყენება ცალკეულ ეტაპებზე, იძლევა ოპტიკურ და ფუნქციონალურ ზედაპირულ გამწმენდ ეფექტებს, რომელთა მიღწევა შეუძლებელია ულტრაიისფერი გამოსხივების რომელიმე წყაროს დამოუკიდებლად.

ექსიმერის ტალღების სიგრძე 172 და 222 ნმ ასევე ეფექტურია საშიში ორგანული ნივთიერებებისა და მავნე ბაქტერიების განადგურებაში, რაც ექსიმერის ნათურებს პრაქტიკულს ხდის ზედაპირის გაწმენდის, დეზინფექციისა და ზედაპირის ენერგეტიკული დამუშავებისთვის.

ნათურის სიცოცხლე

ნათურის ან ნათურის სიცოცხლისუნარიანობასთან დაკავშირებით, GEW-ის რკალის ნათურები ჩვეულებრივ 2000 საათამდეა. ნათურის ხანგრძლივობა არ არის აბსოლუტური, რადგან ულტრაიისფერი გამომუშავება თანდათან მცირდება დროთა განმავლობაში და გავლენას ახდენს სხვადასხვა ფაქტორებით. ნათურის დიზაინი და ხარისხი, ასევე UV სისტემის მუშაობის მდგომარეობა და ფორმულირების რეაქტიულობა. სწორად შემუშავებული UV სისტემები უზრუნველყოფენ ნათურის (ნათურის) დიზაინისთვის საჭირო სწორ სიმძლავრეს და გაგრილებას.

GEW-ის მიერ მიწოდებული ნათურები (ნათურები) ყოველთვის უზრუნველყოფენ ყველაზე ხანგრძლივ სიცოცხლეს GEW გამყარების სისტემებში გამოყენებისას. მეორადი მიწოდების წყაროებმა, როგორც წესი, შეცვალეს ნათურა ნიმუშიდან და ასლები შეიძლება არ შეიცავდეს ერთსა და იმავე დასასრულს, კვარცის დიამეტრს, ვერცხლისწყლის შემცველობას ან გაზის ნარევს, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს UV გამომუშავებაზე და სითბოს გამომუშავებაზე. როდესაც სითბოს გამომუშავება არ არის დაბალანსებული სისტემის გაგრილების წინააღმდეგ, ნათურა ზარალდება როგორც გამომუშავებაში, ასევე სიცოცხლეში. ნათურები, რომლებიც მუშაობენ უფრო გრილზე, ასხივებენ ნაკლებ UV-ს. ნათურები, რომლებიც უფრო ცხელა, დიდხანს არ ძლებს და ზედაპირულ მაღალ ტემპერატურაზე იკეცება.

ელექტროდის რკალის ნათურების სიცოცხლე შემოიფარგლება ნათურის მუშაობის ტემპერატურით, მუშაობის საათების რაოდენობით და გაშვების ან დარტყმის რაოდენობით. ყოველ ჯერზე, როცა ნათურას ურტყამს მაღალი ძაბვის რკალს გაშვების დროს, ვოლფრამის ელექტროდის ნაწილი ცვივა. საბოლოოდ, ნათურა ხელახლა არ დაარტყამს. ელექტროდის რკალის ნათურები აერთიანებს ჩამკეტის მექანიზმებს, რომლებიც, ჩართვისას, ბლოკავს UV გამომავალს, როგორც ალტერნატივა ნათურის ენერგიის განმეორებით ციკლისთვის. უფრო რეაქტიულმა მელანებმა, საფარებმა და წებოვანებმა შეიძლება გამოიწვიოს ნათურის ხანგრძლივობა; ხოლო ნაკლებად რეაქტიული ფორმულირებები შეიძლება მოითხოვონ უფრო ხშირი ნათურის შეცვლა.

UV-LED სისტემები არსებითად უფრო ხანგრძლივია, ვიდრე ჩვეულებრივი ნათურები, მაგრამ UV-LED-ის სიცოცხლე ასევე არ არის აბსოლუტური. როგორც ჩვეულებრივი ნათურების შემთხვევაში, UV LED-ებს აქვთ შეზღუდვები, თუ რამდენად რთულია მათი მართვა და, როგორც წესი, უნდა მუშაობდნენ შეერთების ტემპერატურაზე 120 °C-ზე დაბლა. ზედმეტად მართული LED-ები და ნაკლებად გაგრილებული LED-ები ზიანს აყენებს სიცოცხლეს, რაც გამოიწვევს უფრო სწრაფ დეგრადაციას ან კატასტროფულ მარცხს. UV-LED სისტემების ყველა მიმწოდებელი ამჟამად არ გვთავაზობს დიზაინებს, რომლებიც აკმაყოფილებენ 20000 საათზე მეტ ხანგრძლივობას. უკეთ შემუშავებული და შენარჩუნებული სისტემები გაძლებს 20000 საათს აღემატება, ხოლო ქვემო სისტემებს უფრო მოკლე ფანჯრებში ჩაუვარდება. კარგი ამბავი ის არის, რომ LED სისტემის დიზაინი აგრძელებს გაუმჯობესებას და უფრო დიდხანს გრძელდება დიზაინის ყოველი გამეორებით.

ოზონი
როდესაც უფრო მოკლე UVC ტალღის სიგრძე გავლენას ახდენს ჟანგბადის მოლეკულებზე (O2), ისინი იწვევენ ჟანგბადის მოლეკულების (O2) დაყოფას ჟანგბადის ორ ატომად (O). ჟანგბადის თავისუფალი ატომები (O) შემდეგ ეჯახება სხვა ჟანგბადის მოლეკულებს (O2) და ქმნიან ოზონს (O3). ვინაიდან ტრიჟანგბადი (O3) მიწის დონეზე ნაკლებად სტაბილურია, ვიდრე დიოქსიგენი (O2), ოზონი ადვილად უბრუნდება ჟანგბადის მოლეკულას (O2) და ჟანგბადის ატომს (O) ატმოსფერულ ჰაერში გადაადგილებისას. თავისუფალი ჟანგბადის ატომები (O) შემდეგ ერთმანეთს უერთდებიან გამონაბოლქვი სისტემაში ჟანგბადის მოლეკულების (O2) წარმოქმნით.

სამრეწველო ულტრაიისფერი სხივების გამაგრების მიზნით, ოზონი (O3) წარმოიქმნება, როდესაც ატმოსფერული ჟანგბადი ურთიერთქმედებს ულტრაიისფერ ტალღების სიგრძეებთან 240 ნმ-ზე ქვემოთ. ფართოზოლოვანი ვერცხლისწყლის ორთქლის გამწმენდი წყაროები ასხივებენ UVC-ს შორის 200-დან 280 ნმ-მდე, რომელიც გადაფარავს ოზონის წარმომქმნელი რეგიონის ნაწილს და ექსიმერული ნათურები ასხივებენ ვაკუუმ UV 172 ნმ ან UVC 222 ნმ. ვერცხლისწყლის ორთქლისა და ექსიმერული გამწმენდი ნათურების მიერ შექმნილი ოზონი არასტაბილურია და არ წარმოადგენს მნიშვნელოვან გარემოს, მაგრამ აუცილებელია მისი მოცილება მუშაკების მიმდებარე ტერიტორიიდან, რადგან ის არის რესპირატორული გამაღიზიანებელი და მაღალი დონის ტოქსიკური. ვინაიდან კომერციული UV-LED გამწმენდი სისტემები ასხივებენ UVA გამომუშავებას 365-დან 405 ნმ-მდე, ოზონი არ წარმოიქმნება.

ოზონს აქვს ლითონის სუნი, დამწვარი მავთულის, ქლორის და ელექტრული ნაპერწკლის სუნი. ადამიანის ყნოსვის შეგრძნებას შეუძლია ოზონის აღმოჩენა 0,01-დან 0,03 ნაწილამდე მილიონზე (ppm). მიუხედავად იმისა, რომ ის განსხვავდება ადამიანისა და აქტივობის დონის მიხედვით, 0.4 ppm-ზე მეტი კონცენტრაცია შეიძლება გამოიწვიოს არასასურველი რესპირატორული ეფექტები და თავის ტკივილი. სათანადო ვენტილაცია უნდა იყოს დაყენებული ულტრაიისფერი სხივების გამწმენდ ხაზებზე, რათა შეზღუდოს მუშების ზემოქმედება ოზონზე.

ულტრაიისფერი გამწმენდი სისტემები, როგორც წესი, შექმნილია ისე, რომ შეიცავდეს გამონაბოლქვი ჰაერს, რომელიც ტოვებს ნათურის თავებს, ასე რომ, მისი მიწოდება შესაძლებელია ოპერატორებისგან და შენობის გარეთ, სადაც ის ბუნებრივად იშლება ჟანგბადის და მზის შუქის არსებობისას. ალტერნატიულად, ოზონისგან თავისუფალი ნათურები შეიცავს კვარცის დანამატს, რომელიც ბლოკავს ოზონის წარმომქმნელ ტალღის სიგრძეებს, ხოლო ობიექტები, რომლებსაც სურთ თავიდან აიცილონ სადინარში ან ხვრელების გაჭრა სახურავზე, ხშირად იყენებენ ფილტრებს გამონაბოლქვი ვენტილატორების გასასვლელში.