यूवी इलाज प्रणाली में किस प्रकार के यूवी इलाज स्रोतों का उपयोग किया जाता है?

पारा वाष्प, प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी), और एक्साइमर विशिष्ट यूवी-इलाज लैंप प्रौद्योगिकियां हैं। जबकि इन तीनों का उपयोग विभिन्न फोटोपॉलीमराइजेशन प्रक्रियाओं में स्याही, कोटिंग्स, चिपकने वाले और एक्सट्रूज़न को क्रॉसलिंक करने के लिए किया जाता है, विकिरणित यूवी ऊर्जा उत्पन्न करने वाले तंत्र, साथ ही संबंधित वर्णक्रमीय आउटपुट की विशेषताएं पूरी तरह से अलग हैं। इन अंतरों को समझना अनुप्रयोग और फॉर्मूलेशन विकास, यूवी-इलाज स्रोत चयन और एकीकरण में सहायक है।

पारा वाष्प लैंप

इलेक्ट्रोड आर्क लैंप और इलेक्ट्रोड-रहित माइक्रोवेव लैंप दोनों पारा वाष्प की श्रेणी में आते हैं। पारा वाष्प लैंप एक प्रकार के मध्यम-दबाव, गैस-डिस्चार्ज लैंप हैं जिसमें एक सील क्वार्ट्ज ट्यूब के अंदर थोड़ी मात्रा में मौलिक पारा और अक्रिय गैस को प्लाज्मा में वाष्पीकृत किया जाता है। प्लाज्मा एक अविश्वसनीय रूप से उच्च तापमान वाली आयनित गैस है जो बिजली का संचालन करने में सक्षम है। यह एक आर्क लैंप के भीतर दो इलेक्ट्रोडों के बीच एक विद्युत वोल्टेज लागू करके या घरेलू माइक्रोवेव ओवन की अवधारणा के समान एक बाड़े या गुहा के अंदर एक इलेक्ट्रोड-रहित लैंप को माइक्रोवेव करके उत्पादित किया जाता है। एक बार वाष्पीकृत होने के बाद, पारा प्लाज्मा पराबैंगनी, दृश्यमान और अवरक्त तरंग दैर्ध्य में व्यापक स्पेक्ट्रम प्रकाश उत्सर्जित करता है।

विद्युत आर्क लैंप के मामले में, एक लागू वोल्टेज सीलबंद क्वार्ट्ज ट्यूब को सक्रिय करता है। यह ऊर्जा पारे को वाष्पीकृत कर प्लाज्मा बनाती है और वाष्पीकृत परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन छोड़ती है। इलेक्ट्रॉनों का एक भाग (-) लैंप के सकारात्मक टंगस्टन इलेक्ट्रोड या एनोड (+) की ओर और यूवी सिस्टम के विद्युत सर्किट में प्रवाहित होता है। नए गायब इलेक्ट्रॉनों वाले परमाणु सकारात्मक रूप से सक्रिय धनायन (+) बन जाते हैं जो लैंप के नकारात्मक चार्ज टंगस्टन इलेक्ट्रोड या कैथोड (-) की ओर प्रवाहित होते हैं। जैसे ही वे चलते हैं, धनायन गैस मिश्रण में तटस्थ परमाणुओं पर प्रहार करते हैं। प्रभाव इलेक्ट्रॉनों को तटस्थ परमाणुओं से धनायनों में स्थानांतरित करता है। जैसे ही धनायन इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं, वे कम ऊर्जा की स्थिति में आ जाते हैं। ऊर्जा अंतर फोटॉन के रूप में डिस्चार्ज होता है जो क्वार्ट्ज ट्यूब से बाहर की ओर फैलता है। बशर्ते कि लैंप उपयुक्त रूप से संचालित हो, सही तरीके से ठंडा हो और उसके उपयोगी जीवन के भीतर संचालित हो, नव निर्मित धनायनों (+) की एक निरंतर आपूर्ति नकारात्मक इलेक्ट्रोड या कैथोड (-) की ओर बढ़ती है, जो अधिक परमाणुओं से टकराती है और यूवी प्रकाश का निरंतर उत्सर्जन करती है। माइक्रोवेव लैंप समान तरीके से काम करते हैं, सिवाय इसके कि माइक्रोवेव, जिन्हें रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) के रूप में भी जाना जाता है, विद्युत सर्किट को प्रतिस्थापित करते हैं। चूंकि माइक्रोवेव लैंप में टंगस्टन इलेक्ट्रोड नहीं होते हैं और वे केवल एक सीलबंद क्वार्ट्ज ट्यूब होते हैं जिसमें पारा और अक्रिय गैस होती है, इसलिए उन्हें आमतौर पर इलेक्ट्रोडलेस कहा जाता है।

ब्रॉडबैंड या ब्रॉड-स्पेक्ट्रम पारा वाष्प लैंप का यूवी आउटपुट लगभग समान अनुपात में पराबैंगनी, दृश्यमान और अवरक्त तरंग दैर्ध्य तक फैला होता है। पराबैंगनी भाग में यूवीसी (200 से 280 एनएम), यूवीबी (280 से 315 एनएम), यूवीए (315 से 400 एनएम), और यूवीवी (400 से 450 एनएम) तरंग दैर्ध्य का मिश्रण शामिल है। लैंप जो 240 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य में यूवीसी उत्सर्जित करते हैं, ओजोन उत्पन्न करते हैं और निकास या निस्पंदन की आवश्यकता होती है।

पारा वाष्प लैंप के लिए वर्णक्रमीय आउटपुट को छोटी मात्रा में डोपेंट जोड़कर बदला जा सकता है, जैसे: आयरन (Fe), गैलियम (Ga), सीसा (Pb), टिन (Sn), बिस्मथ (Bi), या इंडियम (In) ). जोड़ी गई धातुएँ प्लाज्मा की संरचना को बदल देती हैं और परिणामस्वरूप, जब धनायन इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं तो ऊर्जा निकलती है। अतिरिक्त धातुओं वाले लैंप को डोप्ड, एडिटिव और मेटल हैलाइड कहा जाता है। अधिकांश यूवी-निर्मित स्याही, कोटिंग्स, चिपकने वाले और एक्सट्रूज़न को मानक पारा- (एचजी) या लौह- (एफई) डोप किए गए लैंप के आउटपुट से मेल खाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आयरन-डोप्ड लैंप यूवी आउटपुट के हिस्से को लंबी, निकट-दृश्यमान तरंग दैर्ध्य में स्थानांतरित कर देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप मोटे, भारी रंगद्रव्य वाले फॉर्मूलेशन के माध्यम से बेहतर प्रवेश होता है। टाइटेनियम डाइऑक्साइड युक्त यूवी फॉर्मूलेशन गैलियम (जीए)-डोप्ड लैंप के साथ बेहतर इलाज करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि गैलियम लैंप यूवी आउटपुट के एक महत्वपूर्ण हिस्से को 380 एनएम से अधिक तरंग दैर्ध्य की ओर स्थानांतरित करते हैं। चूंकि टाइटेनियम डाइऑक्साइड एडिटिव्स आम तौर पर 380 एनएम से ऊपर प्रकाश को अवशोषित नहीं करते हैं, सफेद फॉर्मूलेशन के साथ गैलियम लैंप का उपयोग करने से एडिटिव्स के विपरीत फोटोइनिटेटर्स द्वारा अधिक यूवी ऊर्जा को अवशोषित करने की अनुमति मिलती है।

स्पेक्ट्रल प्रोफाइल फॉर्म्युलेटर और अंतिम उपयोगकर्ताओं को एक दृश्य प्रतिनिधित्व प्रदान करते हैं कि एक विशिष्ट लैंप डिजाइन के लिए विकिरणित आउटपुट विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में कैसे वितरित किया जाता है। जबकि वाष्पीकृत पारा और योजक धातुओं ने विकिरण विशेषताओं को परिभाषित किया है, लैंप निर्माण और इलाज प्रणाली डिजाइन के साथ क्वार्ट्ज ट्यूब के अंदर तत्वों और अक्रिय गैसों का सटीक मिश्रण यूवी आउटपुट को प्रभावित करता है। खुली हवा में लैंप आपूर्तिकर्ता द्वारा संचालित और मापे गए एक गैर-एकीकृत लैंप के वर्णक्रमीय आउटपुट में उचित रूप से डिज़ाइन किए गए परावर्तक और शीतलन के साथ लैंप हेड के भीतर स्थापित लैंप की तुलना में एक अलग वर्णक्रमीय आउटपुट होगा। स्पेक्ट्रल प्रोफाइल यूवी सिस्टम आपूर्तिकर्ताओं से आसानी से उपलब्ध हैं, और फॉर्मूलेशन विकास और लैंप चयन में उपयोगी हैं।

एक सामान्य वर्णक्रमीय प्रोफ़ाइल y-अक्ष पर वर्णक्रमीय विकिरण और x-अक्ष पर तरंग दैर्ध्य को प्लॉट करती है। वर्णक्रमीय विकिरण को निरपेक्ष मान (जैसे W/cm2/nm) या मनमाना, सापेक्ष, या सामान्यीकृत (इकाई-कम) उपायों सहित कई तरीकों से प्रदर्शित किया जा सकता है। प्रोफ़ाइल आमतौर पर जानकारी को एक लाइन चार्ट या एक बार चार्ट के रूप में प्रदर्शित करती है जो आउटपुट को 10 एनएम बैंड में समूहित करती है। निम्नलिखित पारा आर्क लैंप वर्णक्रमीय आउटपुट ग्राफ GEW के सिस्टम के लिए तरंग दैर्ध्य के संबंध में सापेक्ष विकिरण दिखाता है (चित्र 1)।

चित्र 1 »पारा और लोहे के लिए स्पेक्ट्रल आउटपुट चार्ट।
लैंप शब्द का उपयोग यूरोप और एशिया में यूवी-उत्सर्जक क्वार्ट्ज ट्यूब को संदर्भित करने के लिए किया जाता है, जबकि उत्तर और दक्षिण अमेरिकी बल्ब और लैंप के विनिमेय मिश्रण का उपयोग करते हैं। लैंप और लैंप हेड दोनों पूर्ण असेंबली को संदर्भित करते हैं जिसमें क्वार्ट्ज ट्यूब और अन्य सभी यांत्रिक और विद्युत घटक होते हैं।

इलेक्ट्रोड आर्क लैंप

इलेक्ट्रोड आर्क लैंप सिस्टम में एक लैंप हेड, एक कूलिंग फैन या चिलर, एक बिजली की आपूर्ति और एक मानव-मशीन इंटरफ़ेस (एचएमआई) शामिल होता है। लैंप हेड में एक लैंप (बल्ब), एक रिफ्लेक्टर, एक धातु आवरण या आवास, एक शटर असेंबली, और कभी-कभी एक क्वार्ट्ज खिड़की या वायर गार्ड शामिल होता है। GEW अपने क्वार्ट्ज ट्यूब, रिफ्लेक्टर और शटर तंत्र को कैसेट असेंबली के अंदर स्थापित करता है जिसे बाहरी लैंप हेड आवरण या आवास से आसानी से हटाया जा सकता है। GEW कैसेट को हटाना आम तौर पर एक एलन रिंच का उपयोग करके सेकंड के भीतर पूरा किया जाता है। क्योंकि यूवी आउटपुट, समग्र लैंप हेड का आकार और आकार, सिस्टम की विशेषताएं और सहायक उपकरण की आवश्यकताएं एप्लिकेशन और बाजार के अनुसार भिन्न होती हैं, इलेक्ट्रोड आर्क लैंप सिस्टम आम तौर पर किसी दिए गए श्रेणी के अनुप्रयोगों या समान मशीन प्रकारों के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं।

पारा वाष्प लैंप क्वार्ट्ज ट्यूब से 360° प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। आर्क लैंप सिस्टम लैंप हेड के सामने एक निर्दिष्ट दूरी पर अधिक प्रकाश को पकड़ने और केंद्रित करने के लिए लैंप के किनारों और पीछे स्थित रिफ्लेक्टर का उपयोग करते हैं। इस दूरी को फोकस के रूप में जाना जाता है और यहीं पर विकिरण सबसे अधिक होता है। आर्क लैंप आमतौर पर फोकस पर 5 से 12 W/cm2 की सीमा में उत्सर्जन करते हैं। चूंकि लैंप हेड से लगभग 70% यूवी आउटपुट रिफ्लेक्टर से आता है, इसलिए रिफ्लेक्टर को साफ रखना और उन्हें समय-समय पर बदलना महत्वपूर्ण है। रिफ्लेक्टरों की सफाई न करना या उन्हें न बदलना अपर्याप्त इलाज का एक आम कारण है।

30 से अधिक वर्षों से, GEW अपने इलाज प्रणालियों की दक्षता में सुधार कर रहा है, विशिष्ट अनुप्रयोगों और बाजारों की जरूरतों को पूरा करने के लिए सुविधाओं और आउटपुट को अनुकूलित कर रहा है, और एकीकरण सहायक उपकरण का एक बड़ा पोर्टफोलियो विकसित कर रहा है। परिणामस्वरूप, GEW की आज की व्यावसायिक पेशकशों में कॉम्पैक्ट हाउसिंग डिज़ाइन, अधिक यूवी परावर्तन और कम अवरक्त, शांत इंटीग्रल शटर तंत्र, वेब स्कर्ट और स्लॉट, क्लैम-शेल वेब फीडिंग, नाइट्रोजन इनरेशन, सकारात्मक दबाव वाले हेड, टच-स्क्रीन के लिए अनुकूलित रिफ्लेक्टर शामिल हैं। ऑपरेटर इंटरफ़ेस, सॉलिड-स्टेट बिजली आपूर्ति, अधिक परिचालन क्षमता, यूवी आउटपुट मॉनिटरिंग और रिमोट सिस्टम मॉनिटरिंग।

जब मध्यम दबाव वाले इलेक्ट्रोड लैंप चल रहे होते हैं, तो क्वार्ट्ज सतह का तापमान 600 डिग्री सेल्सियस और 800 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है, और आंतरिक प्लाज्मा तापमान कई हजार डिग्री सेंटीग्रेड होता है। मजबूर हवा सही लैंप-ऑपरेटिंग तापमान को बनाए रखने और कुछ विकिरणित अवरक्त ऊर्जा को हटाने का प्राथमिक साधन है। GEW इस हवा की नकारात्मक आपूर्ति करता है; इसका मतलब है कि हवा आवरण के माध्यम से, परावर्तक और लैंप के साथ खींची जाती है, और असेंबली से बाहर और मशीन या इलाज की सतह से दूर चली जाती है। कुछ GEW सिस्टम जैसे E4C तरल शीतलन का उपयोग करते हैं, जो थोड़ा अधिक UV आउटपुट सक्षम करता है और समग्र लैंप हेड आकार को कम करता है।

इलेक्ट्रोड आर्क लैंप में वार्म-अप और कूल-डाउन चक्र होते हैं। लैंप को न्यूनतम शीतलन के साथ जलाया जाता है। यह पारा प्लाज्मा को वांछित ऑपरेटिंग तापमान तक बढ़ने, मुक्त इलेक्ट्रॉनों और धनायनों का उत्पादन करने और वर्तमान प्रवाह को सक्षम करने की अनुमति देता है। जब लैंप हेड बंद कर दिया जाता है, तो क्वार्ट्ज ट्यूब को समान रूप से ठंडा करने के लिए कूलिंग कुछ मिनट तक चलती रहती है। एक दीपक जो बहुत गर्म है वह दोबारा नहीं जलेगा और उसे ठंडा होना जारी रहना चाहिए। स्टार्ट-अप और कूल-डाउन चक्र की लंबाई, साथ ही प्रत्येक वोल्टेज स्ट्राइक के दौरान इलेक्ट्रोड का क्षरण यही कारण है कि वायवीय शटर तंत्र को हमेशा GEW इलेक्ट्रोड आर्क लैंप असेंबली में एकीकृत किया जाता है। चित्र 2 एयर-कूल्ड (E2C) और लिक्विड-कूल्ड (E4C) इलेक्ट्रोड आर्क लैंप दिखाता है।

चित्र 2 »लिक्विड-कूल्ड (E4C) और एयर-कूल्ड (E2C) इलेक्ट्रोड आर्क लैंप।

यूवी एलईडी लैंप

अर्धचालक ठोस, क्रिस्टलीय पदार्थ होते हैं जो कुछ हद तक प्रवाहकीय होते हैं। विद्युत एक इन्सुलेटर की तुलना में अर्ध-कंडक्टर के माध्यम से बेहतर प्रवाहित होती है, लेकिन एक धातु कंडक्टर के समान नहीं। प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले लेकिन अकुशल अर्धचालकों में सिलिकॉन, जर्मेनियम और सेलेनियम तत्व शामिल हैं। आउटपुट और दक्षता के लिए डिज़ाइन किए गए कृत्रिम रूप से निर्मित अर्ध-कंडक्टर क्रिस्टल संरचना के भीतर अशुद्धियों के साथ मिश्रित सामग्री हैं। यूवी एलईडी के मामले में, एल्यूमीनियम गैलियम नाइट्राइड (AlGaN) आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री है।

सेमी-कंडक्टर आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए मौलिक हैं और इन्हें ट्रांजिस्टर, डायोड, प्रकाश उत्सर्जक डायोड और माइक्रो-प्रोसेसर बनाने के लिए इंजीनियर किया जाता है। सेमी-कंडक्टर उपकरणों को विद्युत सर्किट में एकीकृत किया जाता है और मोबाइल फोन, लैपटॉप, टैबलेट, उपकरण, हवाई जहाज, कार, रिमोट कंट्रोलर और यहां तक ​​कि बच्चों के खिलौने जैसे उत्पादों के अंदर लगाया जाता है। ये छोटे लेकिन शक्तिशाली घटक रोजमर्रा के उत्पादों को कार्यशील बनाते हैं और साथ ही वस्तुओं को कॉम्पैक्ट, पतला, हल्का वजन और अधिक किफायती बनाते हैं।

एलईडी के विशेष मामले में, डीसी पावर स्रोत से कनेक्ट होने पर सटीक रूप से डिजाइन और निर्मित अर्ध-कंडक्टर सामग्री प्रकाश की अपेक्षाकृत संकीर्ण तरंग दैर्ध्य बैंड उत्सर्जित करती है। प्रकाश तभी उत्पन्न होता है जब प्रत्येक एलईडी के सकारात्मक एनोड (+) से नकारात्मक कैथोड (-) तक धारा प्रवाहित होती है। चूंकि एलईडी आउटपुट जल्दी और आसानी से नियंत्रित और अर्ध-मोनोक्रोमैटिक है, इसलिए एलईडी आदर्श रूप से उपयोग के लिए उपयुक्त हैं: संकेतक रोशनी; अवरक्त संचार संकेत; टीवी, लैपटॉप, टैबलेट और स्मार्ट फोन के लिए बैकलाइटिंग; इलेक्ट्रॉनिक संकेत, बिलबोर्ड और जंबोट्रॉन; और यूवी इलाज।

एक एलईडी एक सकारात्मक-नकारात्मक जंक्शन (पीएन जंक्शन) है। इसका मतलब है कि एलईडी के एक हिस्से में सकारात्मक चार्ज है और इसे एनोड (+) कहा जाता है, और दूसरे हिस्से में नकारात्मक चार्ज है और इसे कैथोड (-) के रूप में जाना जाता है। जबकि दोनों पक्ष अपेक्षाकृत प्रवाहकीय हैं, जंक्शन सीमा जहां दोनों पक्ष मिलते हैं, जिसे कमी क्षेत्र के रूप में जाना जाता है, प्रवाहकीय नहीं है। जब डायरेक्ट करंट (DC) पावर स्रोत का सकारात्मक (+) टर्मिनल एलईडी के एनोड (+) से जुड़ा होता है, और स्रोत का नकारात्मक (-) टर्मिनल कैथोड (-) से जुड़ा होता है, तो नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन कैथोड में और एनोड में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन रिक्तियों को शक्ति स्रोत द्वारा विकर्षित किया जाता है और कमी क्षेत्र की ओर धकेल दिया जाता है। यह एक अग्रगामी पूर्वाग्रह है, और इसमें गैर-प्रवाहकीय सीमा पर काबू पाने का प्रभाव है। इसका परिणाम यह होता है कि एन-प्रकार क्षेत्र में मुक्त इलेक्ट्रॉन पार हो जाते हैं और पी-प्रकार क्षेत्र में रिक्तियों को भर देते हैं। जैसे ही इलेक्ट्रॉन सीमा के पार प्रवाहित होते हैं, वे कम ऊर्जा की स्थिति में परिवर्तित हो जाते हैं। ऊर्जा में संबंधित गिरावट अर्ध-चालक से प्रकाश के फोटॉन के रूप में जारी होती है।

क्रिस्टलीय एलईडी संरचना बनाने वाली सामग्री और डोपेंट वर्णक्रमीय आउटपुट निर्धारित करते हैं। आज, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध एलईडी इलाज स्रोतों में 365, 385, 395, और 405 एनएम पर केंद्रित पराबैंगनी आउटपुट होते हैं, ±5 एनएम की एक विशिष्ट सहनशीलता, और एक गाऊसी वर्णक्रमीय वितरण। शिखर वर्णक्रमीय विकिरण (W/cm2/nm) जितना अधिक होगा, घंटी वक्र का शिखर उतना ही अधिक होगा। जबकि यूवीसी विकास 275 और 285 एनएम के बीच चल रहा है, आउटपुट, जीवन, विश्वसनीयता और लागत अभी तक सिस्टम और अनुप्रयोगों के इलाज के लिए व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य नहीं हैं।

चूंकि यूवी-एलईडी आउटपुट वर्तमान में लंबी यूवीए तरंग दैर्ध्य तक सीमित है, एक यूवी-एलईडी इलाज प्रणाली मध्यम दबाव पारा वाष्प लैंप की ब्रॉडबैंड स्पेक्ट्रल आउटपुट विशेषता का उत्सर्जन नहीं करती है। इसका मतलब यह है कि यूवी-एलईडी इलाज प्रणाली यूवीसी, यूवीबी, सबसे दृश्यमान प्रकाश और गर्मी पैदा करने वाली अवरक्त तरंग दैर्ध्य का उत्सर्जन नहीं करती है। हालांकि यह यूवी-एलईडी इलाज प्रणालियों को अधिक गर्मी-संवेदनशील अनुप्रयोगों में उपयोग करने में सक्षम बनाता है, मध्यम दबाव पारा लैंप के लिए तैयार मौजूदा स्याही, कोटिंग्स और चिपकने वाले को यूवी-एलईडी इलाज प्रणालियों के लिए दोबारा तैयार किया जाना चाहिए। सौभाग्य से, रसायन विज्ञान आपूर्तिकर्ता तेजी से दोहरी इलाज के रूप में पेशकशों को डिजाइन कर रहे हैं। इसका मतलब यह है कि यूवी-एलईडी लैंप के साथ इलाज करने का इरादा वाला दोहरा-इलाज फॉर्मूलेशन पारा वाष्प लैंप (चित्रा 3) के साथ भी ठीक हो जाएगा।

चित्र तीन "एलईडी के लिए स्पेक्ट्रल आउटपुट चार्ट।

GEW की UV-LED क्योरिंग प्रणालियाँ उत्सर्जक विंडो पर 30 W/cm2 तक उत्सर्जन करती हैं। इलेक्ट्रोड आर्क लैंप के विपरीत, यूवी-एलईडी इलाज प्रणालियों में रिफ्लेक्टर शामिल नहीं होते हैं जो प्रकाश किरणों को एक केंद्रित फोकस पर निर्देशित करते हैं। परिणामस्वरूप, यूवी-एलईडी शिखर विकिरण उत्सर्जक खिड़की के करीब होता है। जैसे-जैसे लैंप हेड और इलाज सतह के बीच की दूरी बढ़ती है, उत्सर्जित यूवी-एलईडी किरणें एक-दूसरे से अलग हो जाती हैं। इससे इलाज की सतह तक पहुंचने वाले प्रकाश की सघनता और विकिरण का परिमाण कम हो जाता है। जबकि चरम विकिरण क्रॉसलिंकिंग के लिए महत्वपूर्ण है, तेजी से बढ़ता विकिरण हमेशा फायदेमंद नहीं होता है और यहां तक ​​कि अधिक क्रॉसलिंकिंग घनत्व को भी रोक सकता है। तरंग दैर्ध्य (एनएम), विकिरण (डब्ल्यू/सेमी2) और ऊर्जा घनत्व (जे/सेमी2) सभी इलाज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, और यूवी-एलईडी स्रोत चयन के दौरान इलाज पर उनके सामूहिक प्रभाव को ठीक से समझा जाना चाहिए।

एलईडी लैम्बर्टियन स्रोत हैं। दूसरे शब्दों में, प्रत्येक यूवी एलईडी पूरे 360° x 180° गोलार्ध में एक समान फॉरवर्ड आउटपुट उत्सर्जित करता है। कई यूवी एलईडी, प्रत्येक एक मिलीमीटर वर्ग के क्रम पर, एक पंक्ति, पंक्तियों और स्तंभों के एक मैट्रिक्स, या किसी अन्य कॉन्फ़िगरेशन में व्यवस्थित होते हैं। ये उप-असेंबली, जिन्हें मॉड्यूल या एरे के रूप में जाना जाता है, एलईडी के बीच अंतर के साथ इंजीनियर किए जाते हैं जो अंतराल में मिश्रण सुनिश्चित करते हैं और डायोड कूलिंग की सुविधा प्रदान करते हैं। फिर कई मॉड्यूल या सरणियों को यूवी इलाज प्रणालियों के विभिन्न आकार बनाने के लिए बड़ी असेंबली में व्यवस्थित किया जाता है (चित्र 4 और 5)। यूवी-एलईडी इलाज प्रणाली के निर्माण के लिए आवश्यक अतिरिक्त घटकों में हीट सिंक, उत्सर्जक खिड़की, इलेक्ट्रॉनिक ड्राइवर, डीसी बिजली की आपूर्ति, एक तरल शीतलन प्रणाली या चिलर और एक मानव मशीन इंटरफ़ेस (एचएमआई) शामिल हैं।

चित्र 4 »वेब के लिए लियोएलईडी प्रणाली।

चित्र 5 »हाई-स्पीड मल्टी-लैंप इंस्टॉलेशन के लिए लियोएलईडी सिस्टम।

चूंकि यूवी-एलईडी इलाज प्रणाली अवरक्त तरंग दैर्ध्य विकिरण नहीं करती है। वे स्वाभाविक रूप से पारा वाष्प लैंप की तुलना में इलाज की सतह पर कम थर्मल ऊर्जा स्थानांतरित करते हैं, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि यूवी एलईडी को ठंड-इलाज तकनीक के रूप में माना जाना चाहिए। यूवी-एलईडी इलाज प्रणाली बहुत उच्च शिखर विकिरण उत्सर्जित कर सकती है, और पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य ऊर्जा का एक रूप है। जो भी आउटपुट रसायन विज्ञान द्वारा अवशोषित नहीं किया जाता है वह अंतर्निहित भाग या सब्सट्रेट के साथ-साथ आसपास के मशीन घटकों को गर्म कर देगा।

यूवी एलईडी भी विद्युत घटक हैं जिनमें कच्चे अर्ध-कंडक्टर डिजाइन और निर्माण के साथ-साथ एलईडी को बड़ी इलाज इकाई में पैकेज करने के लिए उपयोग की जाने वाली विनिर्माण विधियों और घटकों द्वारा संचालित अक्षमताएं हैं। जबकि ऑपरेशन के दौरान पारा वाष्प क्वार्ट्ज ट्यूब का तापमान 600 और 800 डिग्री सेल्सियस के बीच रखा जाना चाहिए, एलईडी पीएन जंक्शन तापमान 120 डिग्री सेल्सियस से नीचे रहना चाहिए। यूवी-एलईडी सरणी को शक्ति देने वाली बिजली का केवल 35-50% पराबैंगनी आउटपुट (अत्यधिक तरंग दैर्ध्य पर निर्भर) में परिवर्तित होता है। बाकी को थर्मल ताप में बदल दिया जाता है जिसे वांछित जंक्शन तापमान बनाए रखने और निर्दिष्ट सिस्टम विकिरण, ऊर्जा घनत्व और एकरूपता के साथ-साथ लंबे जीवन को सुनिश्चित करने के लिए हटाया जाना चाहिए। एलईडी स्वाभाविक रूप से लंबे समय तक चलने वाले ठोस-अवस्था वाले उपकरण हैं, और एलईडी को उचित रूप से डिजाइन और बनाए रखा शीतलन प्रणाली के साथ बड़ी असेंबली में एकीकृत करना लंबे जीवन विनिर्देशों को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। सभी यूवी-इलाज प्रणालियां एक जैसी नहीं होती हैं, और अनुचित तरीके से डिजाइन और ठंडा किए गए यूवी-एलईडी इलाज प्रणालियों में अत्यधिक गर्म होने और विनाशकारी रूप से विफल होने की अधिक संभावना होती है।

आर्क/एलईडी हाइब्रिड लैंप

किसी भी बाजार में जहां मौजूदा तकनीक के प्रतिस्थापन के रूप में बिल्कुल नई तकनीक पेश की जाती है, वहां अपनाने के संबंध में घबराहट के साथ-साथ प्रदर्शन पर संदेह भी हो सकता है। संभावित उपयोगकर्ता अक्सर गोद लेने में देरी करते हैं जब तक कि एक अच्छी तरह से स्थापित इंस्टॉलेशन बेस तैयार नहीं हो जाता, केस अध्ययन प्रकाशित नहीं हो जाते, सकारात्मक प्रशंसापत्र बड़े पैमाने पर प्रसारित नहीं होने लगते, और/या वे उन व्यक्तियों और कंपनियों से प्रत्यक्ष अनुभव या संदर्भ प्राप्त नहीं कर लेते जिन्हें वे जानते हैं और उन पर भरोसा करते हैं। इससे पहले कि पूरा बाज़ार पुराने को पूरी तरह से त्याग दे और पूरी तरह से नए में बदल जाए, अक्सर कठिन साक्ष्य की आवश्यकता होती है। इससे कोई मदद नहीं मिलती कि सफलता की कहानियों को रहस्य बनाकर रखा जाता है क्योंकि शुरुआती अपनाने वाले नहीं चाहते कि प्रतिस्पर्धियों को तुलनीय लाभ का एहसास हो। परिणामस्वरूप, निराशा की वास्तविक और अतिरंजित दोनों कहानियां कभी-कभी पूरे बाजार में गूंज सकती हैं, जो नई तकनीक की वास्तविक खूबियों को छुपाती हैं और इसे अपनाने में और देरी करती हैं।

पूरे इतिहास में, और अनिच्छुक अपनाने के प्रतिकार के रूप में, हाइब्रिड डिज़ाइन को अक्सर मौजूदा और नई तकनीक के बीच एक संक्रमणकालीन पुल के रूप में अपनाया गया है। हाइब्रिड उपयोगकर्ताओं को आत्मविश्वास हासिल करने और स्वयं यह निर्धारित करने की अनुमति देते हैं कि वर्तमान क्षमताओं का त्याग किए बिना, नए उत्पादों या तरीकों का उपयोग कैसे और कब किया जाना चाहिए। यूवी इलाज के मामले में, एक हाइब्रिड प्रणाली उपयोगकर्ताओं को पारा वाष्प लैंप और एलईडी तकनीक के बीच जल्दी और आसानी से अदला-बदली करने की अनुमति देती है। कई क्यूरिंग स्टेशनों वाली लाइनों के लिए, हाइब्रिड प्रेस को 100% एलईडी, 100% पारा वाष्प, या किसी दिए गए काम के लिए दो प्रौद्योगिकियों के मिश्रण को चलाने की अनुमति देता है।

GEW वेब कन्वर्टर्स के लिए आर्क/एलईडी हाइब्रिड सिस्टम प्रदान करता है। समाधान GEW के सबसे बड़े बाज़ार, नैरो-वेब लेबल के लिए विकसित किया गया था, लेकिन हाइब्रिड डिज़ाइन का उपयोग अन्य वेब और गैर-वेब अनुप्रयोगों में भी होता है (चित्र 6)। आर्क/एलईडी में एक सामान्य लैंप हेड हाउसिंग शामिल है जो पारा वाष्प या एलईडी कैसेट को समायोजित कर सकती है। दोनों कैसेट एक सार्वभौमिक शक्ति और नियंत्रण प्रणाली से चलते हैं। सिस्टम के भीतर इंटेलिजेंस कैसेट प्रकारों के बीच अंतर करने में सक्षम बनाता है और स्वचालित रूप से उचित पावर, कूलिंग और ऑपरेटर इंटरफ़ेस प्रदान करता है। GEW के पारा वाष्प या एलईडी कैसेट को हटाने या स्थापित करने का काम आम तौर पर एक एलन रिंच का उपयोग करके सेकंड के भीतर पूरा किया जाता है।

चित्र 6 »वेब के लिए आर्क/एलईडी प्रणाली।

एक्सीमर लैंप

एक्साइमर लैंप एक प्रकार का गैस-डिस्चार्ज लैंप है जो अर्ध-मोनोक्रोमैटिक पराबैंगनी ऊर्जा उत्सर्जित करता है। जबकि एक्साइमर लैंप कई तरंग दैर्ध्य में उपलब्ध हैं, सामान्य पराबैंगनी आउटपुट 172, 222, 308 और 351 एनएम पर केंद्रित हैं। 172-एनएम एक्सीमर लैंप वैक्यूम यूवी बैंड (100 से 200 एनएम) के भीतर आते हैं, जबकि 222 एनएम विशेष रूप से यूवीसी (200 से 280 एनएम) हैं। 308-एनएम एक्सीमर लैंप यूवीबी (280 से 315 एनएम) उत्सर्जित करते हैं, और 351 एनएम ठोस रूप से यूवीए (315 से 400 एनएम) उत्सर्जित करते हैं।

172-एनएम वैक्यूम यूवी तरंगदैर्घ्य छोटे होते हैं और इसमें यूवीसी की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है; हालाँकि, वे पदार्थों में बहुत गहराई तक प्रवेश करने के लिए संघर्ष करते हैं। वास्तव में, 172-एनएम तरंग दैर्ध्य यूवी-निर्मित रसायन विज्ञान के शीर्ष 10 से 200 एनएम के भीतर पूरी तरह से अवशोषित होते हैं। परिणामस्वरूप, 172-एनएम एक्सीमर लैंप केवल यूवी फॉर्मूलेशन की सबसे बाहरी सतह को क्रॉसलिंक करेगा और इसे अन्य इलाज उपकरणों के साथ संयोजन में एकीकृत किया जाना चाहिए। चूंकि वैक्यूम यूवी तरंग दैर्ध्य भी हवा द्वारा अवशोषित होते हैं, 172-एनएम एक्साइमर लैंप को नाइट्रोजन-अक्रिय वातावरण में संचालित किया जाना चाहिए।

अधिकांश एक्साइमर लैंप में एक क्वार्ट्ज ट्यूब होती है जो ढांकता हुआ अवरोधक के रूप में कार्य करती है। ट्यूब दुर्लभ गैसों से भरी होती है जो एक्साइमर या एक्सिप्लेक्स अणु बनाने में सक्षम होती है (चित्र 7)। अलग-अलग गैसें अलग-अलग अणु उत्पन्न करती हैं, और अलग-अलग उत्तेजित अणु यह निर्धारित करते हैं कि लैंप द्वारा कौन सी तरंग दैर्ध्य उत्सर्जित होती है। एक उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोड क्वार्ट्ज ट्यूब की आंतरिक लंबाई के साथ चलता है, और ग्राउंड इलेक्ट्रोड बाहरी लंबाई के साथ चलता है। वोल्टेज को उच्च आवृत्तियों पर लैंप में स्पंदित किया जाता है। इससे इलेक्ट्रॉन आंतरिक इलेक्ट्रोड के भीतर प्रवाहित होते हैं और गैस मिश्रण में बाहरी ग्राउंड इलेक्ट्रोड की ओर डिस्चार्ज हो जाते हैं। इस वैज्ञानिक घटना को डाइइलेक्ट्रिक बैरियर डिस्चार्ज (डीबीडी) के रूप में जाना जाता है। जैसे ही इलेक्ट्रॉन गैस के माध्यम से यात्रा करते हैं, वे परमाणुओं के साथ बातचीत करते हैं और ऊर्जावान या आयनित प्रजातियां बनाते हैं जो एक्साइमर या एक्सिप्लेक्स अणुओं का उत्पादन करते हैं। एक्साइमर और एक्सिप्लेक्स अणुओं का जीवन अविश्वसनीय रूप से छोटा होता है, और जैसे ही वे उत्तेजित अवस्था से जमीनी अवस्था में विघटित होते हैं, अर्ध-मोनोक्रोमैटिक वितरण के फोटॉन उत्सर्जित होते हैं।

चित्र 7 »एक्सीमर लैंप

पारा वाष्प लैंप के विपरीत, एक्साइमर लैंप की क्वार्ट्ज ट्यूब की सतह गर्म नहीं होती है। परिणामस्वरूप, अधिकांश एक्साइमर लैंप बहुत कम या न के बराबर शीतलन के साथ चलते हैं। अन्य मामलों में, निम्न स्तर की शीतलन की आवश्यकता होती है जो आमतौर पर नाइट्रोजन गैस द्वारा प्रदान की जाती है। लैंप की थर्मल स्थिरता के कारण, एक्साइमर लैंप तुरंत 'चालू/बंद' हो जाते हैं और उन्हें वार्म-अप या कूल-डाउन चक्र की आवश्यकता नहीं होती है।

जब 172 एनएम पर विकिरण करने वाले एक्सीमर लैंप को अर्ध-मोनोक्रोमैटिक यूवीए-एलईडी-इलाज प्रणाली और ब्रॉडबैंड पारा वाष्प लैंप दोनों के संयोजन में एकीकृत किया जाता है, तो मैटिंग सतह प्रभाव उत्पन्न होता है। यूवीए एलईडी लैंप का उपयोग सबसे पहले रसायन शास्त्र को जेल करने के लिए किया जाता है। अर्ध-मोनोक्रोमैटिक एक्सीमर लैंप का उपयोग सतह को पोलीमराइज़ करने के लिए किया जाता है, और अंत में ब्रॉडबैंड पारा लैंप शेष रसायन विज्ञान को क्रॉसलिंक करते हैं। अलग-अलग चरणों में लागू की गई तीन प्रौद्योगिकियों के अद्वितीय वर्णक्रमीय आउटपुट लाभकारी ऑप्टिकल और कार्यात्मक सतह-इलाज प्रभाव प्रदान करते हैं जिन्हें यूवी स्रोतों में से किसी एक के साथ हासिल नहीं किया जा सकता है।

172 और 222 एनएम की एक्सीमर तरंग दैर्ध्य खतरनाक कार्बनिक पदार्थों और हानिकारक जीवाणुओं को नष्ट करने में भी प्रभावी हैं, जो एक्सीमर लैंप को सतह की सफाई, कीटाणुशोधन और सतह ऊर्जा उपचार के लिए व्यावहारिक बनाती है।

लैंप जीवन

लैंप या बल्ब जीवन के संबंध में, GEW के आर्क लैंप आम तौर पर 2,000 घंटे तक होते हैं। लैंप का जीवन पूर्ण नहीं है, क्योंकि यूवी आउटपुट समय के साथ धीरे-धीरे कम हो जाता है और विभिन्न कारकों से प्रभावित होता है। लैंप का डिज़ाइन और गुणवत्ता, साथ ही यूवी सिस्टम की परिचालन स्थिति और फॉर्मूलेशन की प्रतिक्रियाशीलता मायने रखती है। उचित रूप से डिज़ाइन किए गए यूवी सिस्टम यह सुनिश्चित करते हैं कि विशिष्ट लैंप (बल्ब) डिज़ाइन के लिए आवश्यक सही शक्ति और शीतलन प्रदान किया जाता है।

GEW इलाज प्रणालियों में उपयोग किए जाने पर GEW-आपूर्ति वाले लैंप (बल्ब) हमेशा सबसे लंबा जीवन प्रदान करते हैं। माध्यमिक आपूर्ति स्रोतों ने आम तौर पर एक नमूने से लैंप को रिवर्स इंजीनियर किया है, और प्रतियों में समान अंत फिटिंग, क्वार्ट्ज व्यास, पारा सामग्री या गैस मिश्रण नहीं हो सकता है, जो सभी यूवी आउटपुट और गर्मी उत्पादन को प्रभावित कर सकते हैं। जब गर्मी उत्पादन सिस्टम कूलिंग के विरुद्ध संतुलित नहीं होता है, तो लैंप आउटपुट और जीवन दोनों में प्रभावित होता है। कूलर चलाने वाले लैंप कम यूवी उत्सर्जित करते हैं। जो लैंप अधिक गर्म होते हैं वे लंबे समय तक नहीं चलते हैं और उच्च सतह तापमान पर खराब हो जाते हैं।

इलेक्ट्रोड आर्क लैंप का जीवन लैंप के ऑपरेटिंग तापमान, चलने के घंटों की संख्या और स्टार्ट या स्ट्राइक की संख्या से सीमित होता है। हर बार स्टार्ट अप के दौरान लैंप को हाई-वोल्टेज आर्क से टकराने पर टंगस्टन इलेक्ट्रोड का थोड़ा हिस्सा खराब हो जाता है। आख़िरकार, दीपक दोबारा नहीं जलेगा। इलेक्ट्रोड आर्क लैंप में शटर तंत्र शामिल होते हैं, जो लगे होने पर, लैंप पावर को बार-बार चक्रित करने के विकल्प के रूप में यूवी आउटपुट को अवरुद्ध करते हैं। अधिक प्रतिक्रियाशील स्याही, कोटिंग्स और चिपकने वाले पदार्थों के परिणामस्वरूप लैंप का जीवन लंबा हो सकता है; जबकि, कम प्रतिक्रियाशील फॉर्मूलेशन के लिए अधिक बार लैंप परिवर्तन की आवश्यकता हो सकती है।

यूवी-एलईडी सिस्टम पारंपरिक लैंप की तुलना में स्वाभाविक रूप से लंबे समय तक चलने वाले होते हैं, लेकिन यूवी-एलईडी जीवन भी पूर्ण नहीं होता है। पारंपरिक लैंप की तरह, यूवी एलईडी की सीमाएं होती हैं कि उन्हें कितनी मेहनत से चलाया जा सकता है और आम तौर पर उन्हें 120 डिग्री सेल्सियस से नीचे जंक्शन तापमान पर काम करना चाहिए। ओवर-ड्राइविंग एलईडी और अंडर-कूलिंग एलईडी जीवन से समझौता करेंगे, जिसके परिणामस्वरूप अधिक तेजी से गिरावट या भयावह विफलता होगी। वर्तमान में सभी यूवी-एलईडी सिस्टम आपूर्तिकर्ता ऐसे डिज़ाइन पेश नहीं करते हैं जो 20,000 घंटों से अधिक के उच्चतम स्थापित जीवनकाल को पूरा करते हों। बेहतर डिज़ाइन और रखरखाव वाली प्रणालियाँ 20,000 घंटों से अधिक समय तक चलेंगी, और घटिया प्रणालियाँ बहुत कम समय में विफल हो जाएंगी। अच्छी खबर यह है कि प्रत्येक डिज़ाइन पुनरावृत्ति के साथ एलईडी सिस्टम डिज़ाइन में सुधार जारी है और लंबे समय तक चलता है।

ओजोन
जब छोटी UVC तरंग दैर्ध्य ऑक्सीजन अणुओं (O2) पर प्रभाव डालती है, तो वे ऑक्सीजन अणुओं (O2) को दो ऑक्सीजन परमाणुओं (O) में विभाजित कर देते हैं। मुक्त ऑक्सीजन परमाणु (O) फिर अन्य ऑक्सीजन अणुओं (O2) से टकराते हैं और ओजोन (O3) बनाते हैं। चूंकि ट्राईऑक्सीजन (O3) डाइऑक्सीजन (O2) की तुलना में जमीनी स्तर पर कम स्थिर है, ओजोन आसानी से एक ऑक्सीजन अणु (O2) और एक ऑक्सीजन परमाणु (O) में बदल जाता है क्योंकि यह वायुमंडलीय हवा के माध्यम से बहता है। मुक्त ऑक्सीजन परमाणु (O) फिर ऑक्सीजन अणुओं (O2) का उत्पादन करने के लिए निकास प्रणाली के भीतर एक दूसरे के साथ पुनः संयोजित होते हैं।

औद्योगिक यूवी-इलाज अनुप्रयोगों के लिए, ओजोन (O3) तब उत्पन्न होता है जब वायुमंडलीय ऑक्सीजन 240 एनएम से नीचे पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य के साथ संपर्क करता है। ब्रॉडबैंड पारा वाष्प-इलाज स्रोत 200 और 280 एनएम के बीच यूवीसी उत्सर्जित करते हैं, जो ओजोन उत्पन्न करने वाले क्षेत्र के हिस्से को ओवरलैप करते हैं, और एक्सीमर लैंप 172 एनएम पर वैक्यूम यूवी या 222 एनएम पर यूवीसी उत्सर्जित करते हैं। पारा वाष्प और एक्सीमर इलाज लैंप द्वारा निर्मित ओजोन अस्थिर है और एक महत्वपूर्ण पर्यावरणीय चिंता का विषय नहीं है, लेकिन यह आवश्यक है कि इसे श्रमिकों के आसपास के तत्काल क्षेत्र से हटा दिया जाए क्योंकि यह श्वसन में जलन पैदा करने वाला और उच्च स्तर पर विषाक्त है। चूंकि वाणिज्यिक यूवी-एलईडी इलाज प्रणाली 365 और 405 एनएम के बीच यूवीए आउटपुट उत्सर्जित करती है, इसलिए ओजोन उत्पन्न नहीं होता है।

ओजोन की गंध धातु, जलते तार, क्लोरीन और बिजली की चिंगारी की गंध के समान होती है। मानव घ्राण इंद्रियां 0.01 से 0.03 भाग प्रति मिलियन (पीपीएम) तक ओजोन का पता लगा सकती हैं। हालाँकि यह व्यक्ति और गतिविधि स्तर के अनुसार भिन्न होता है, 0.4 पीपीएम से अधिक सांद्रता प्रतिकूल श्वसन प्रभाव और सिरदर्द का कारण बन सकती है। श्रमिकों के ओजोन के संपर्क को सीमित करने के लिए यूवी-क्योरिंग लाइनों पर उचित वेंटिलेशन स्थापित किया जाना चाहिए।

यूवी-क्योरिंग सिस्टम को आम तौर पर निकास हवा को रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है क्योंकि यह लैंप हेड को छोड़ देता है ताकि इसे ऑपरेटरों से दूर और इमारत के बाहर ले जाया जा सके जहां यह स्वाभाविक रूप से ऑक्सीजन और सूरज की रोशनी की उपस्थिति में सड़ जाता है। वैकल्पिक रूप से, ओजोन-मुक्त लैंप में एक क्वार्ट्ज एडिटिव शामिल होता है जो ओजोन-उत्पन्न करने वाली तरंग दैर्ध्य को अवरुद्ध करता है, और छत में डक्टिंग या छेद काटने से बचने वाली सुविधाएं अक्सर निकास प्रशंसकों के निकास पर फिल्टर लगाती हैं।