Was ist eine UV-Lichtquelle?
UV-Lichtquellen sind Geräte, die ultraviolettes (UV) Licht ausstrahlen.
Neben der Lichtquelleneinheit, die die UV-Strahlung erzeugt, enthalten einige handelsübliche UV-Lichtquellen ein Kühlsystem und ein optisches System, das das UV-Licht durch eine Linse in einen linearen Strahl umwandelt, um die Verwendung zu erleichtern. Das von den einzelnen Typen abgegebene UV-Licht ist unterschiedlich.
Es gibt drei Arten von Lichtquellen, wobei zwischen ‚Quecksilber-Hochdrucklampen‘, die ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge von 365 nm (Nanometer) aussenden, “Halogen-Metalldampflampen”, die ultraviolette Strahlung von 200-400 nm aussenden, und ‚Quecksilber-Niederdrucklampen‘, die bei einer Wellenlänge von 254 nm und 185 nm schwingen, unterschieden wird. Die Art der UV-Lichtquelle, die bestrahlt werden kann, hat einen wesentlichen Einfluss auf die Funktion des Geräts, und die UV-Lichtquelle muss je nach ihrem Zweck ausgewählt werden.
UV-Lichtquellen mit hoher Intensität sind mit einem Kühlsystem ausgestattet, da die Geräte selbst heiß werden. Beim Umgang mit ihnen ist Vorsicht geboten, da sie während des Betriebs Ozon mit einem ungewöhnlichen Geruch erzeugen und organische Stoffe in der Umgebung zersetzen können.
Anwendungen von UV-Lichtquellen
Verschiedene UV-Lichtquellen werden für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Die Verwendungszwecke sind je nach Typ wie folgt:
1. Quecksilberhochdrucklampen
Sie werden häufig für die Aushärtung von UV-Harzen und -Farben verwendet.
2. Metallhalogenid-Lampen
Sie werden für Harze und Farben verwendet, die durch kurzwellige ultraviolette Strahlung gehärtet werden. Im Vergleich zu Quecksilberhochdrucklampen haben Halogenmetalldampflampen beim Aushärten von UV-Harzen/Farben eine höhere Gesamtenergie, da die emittierte UV-Strahlung eine kontinuierliche Wellenlänge hat.
3. Niederdruck-Quecksilberdampflampen
Die kurze Wellenlänge von 254 nm wird für die UV-Sterilisation usw. verwendet, während die Mehrfachwellenlängen von 254 nm/185 nm für die Sterilisation sowie für die antioxidative Behandlung von Wasser und die UV-Reinigung verwendet werden. Sie erzeugen auch Ozon, das zur Reinigung von organischen Substanzen, die an Siliziumsubstraten haften, verwendet werden kann. Bei längerem Einsatz des UV-Lichts bildet sich jedoch ein Oxidfilm, der eine Gezeitenregelung erfordert.
Funktionsweise von UV-Lichtquellen
Eine UV-Lichtquelle ist ein Gerät, das ultraviolette Strahlung durch die Entladung von gasförmigem Quecksilber aussendet; es besteht aus einer Glasröhre mit Elektroden an beiden Enden, die mit Quecksilber (Hg) und einem Edelgas gefüllt ist.
Ein elektrischer Strom, der durch die Elektroden fließt, erzeugt im Inneren Wärmeenergie. Der Emitter (elektronenemittierendes Material) gibt aufgrund der Wärmeenergie Elektronen ab, die sich zwischen den Elektroden in eine Richtung bewegen. Während dieser Bewegung stoßen die Elektronen mit den im Inneren befindlichen Hg-Molekülen zusammen, und die Hg-Moleküle geben durch den Aufprall ultraviolette Strahlung ab.
Beim Durchgang durch das Glas kommt die UV-Strahlung mit dem auf dem Glas beschichteten fluoreszierenden Material in Kontakt und wird von diesem absorbiert, wodurch sich die Wellenlänge ändert und als UV-Strahlung der gewünschten Wellenlänge abgestrahlt wird. Die Wellenlänge der UV-Strahlung wird also durch das Glasmaterial und den auf dem Glas aufgebrachten Leuchtstoff bestimmt.
Für Hochdruck-Hg-Lampen und Halogen-Metalldampflampen wird Quarzglas verwendet, für Niederdruck-Hg-Lampen dagegen synthetisches Quarzglas. Darüber hinaus kann die Wellenlänge von Niederdruck-Hg-Lampen weiter variiert werden, je nachdem, ob Ozon im Inneren eingeschlossen ist oder nicht.
Weitere Informationen zu UV-Lichtquellen
1. LEDs als UV-Lichtquellen
Allgemeine Glühlampen und Leuchtstofflampen werden seit mehr als 10 Jahren durch LEDs ersetzt. Wie bereits erwähnt, sind jedoch UV-Lichtquellen auf Quecksilberbasis im Allgemeinen noch weit verbreitet.
Ein Faktor, der die Umstellung auf LEDs als UV-Lichtquellen behindert, sind die geringe Leistung und die lange Arbeitszeit, die für die Aushärtung von Harzen und die Trocknung von Farben und Lacken erforderlich sind. Dank der Bemühungen der Hersteller von LED-Lichtquellen sind jedoch seit kurzem Hochleistungs-LED-(UV-)Lichtquellen verfügbar.
Der Ersatz herkömmlicher UV-Lichtquellen durch LED-Lichtquellen hat den Vorteil, dass die Stromkosten aufgrund des geringeren Stromverbrauchs, der längeren Lebensdauer und der geringeren Verschlechterung durch das Ein- und Ausschalten des Stroms gesenkt werden können, wodurch die Lichtquelle seltener ausgetauscht werden muss. Da UV-Lampen, die UV-Lichtquellen sind, Quecksilber verwenden, sind die Vorteile der Umstellung auf LED-Lichtquellen auch unter dem Gesichtspunkt der Verringerung der Menge des verwendeten Quecksilbers, das für den menschlichen Körper und die Umwelt schädlich ist, von Bedeutung.
2. Ursachen dafür, dass UV-Lichtquellen nicht aushärten
Ein Beispiel für den Einsatz von UV-Lichtquellen ist die Aushärtung von Harzen, aber je nach Einsatzbedingungen, Umgebung und Kombination der Harzmaterialien härtet das Harz möglicherweise nicht aus. Die Hauptursachen sind im Folgenden aufgeführt:
Hohe Luftfeuchtigkeit
Je nach der Kombination von Materialien und Härtern kann sich die Aushärtungsgeschwindigkeit des Harzes bei hoher Luftfeuchtigkeit erheblich verringern. Wenn in einer solchen Umgebung gearbeitet werden muss, kann die Verwendung von Additiven die Situation verbessern.
Nicht angepasste Wellenlänge
Für jedes Material oder jedes Aushärtungsmittel gibt es eine optimale UV-Wellenlänge für die Bestrahlung zur Aushärtung. Überprüfen Sie die Spezifikationen des Materials oder des Aushärtungsmittels und stellen Sie sicher, dass die am besten geeignete Lichtquelle verwendet wird.
Unzureichende Leistung der Lichtquelle
Eine unzureichende Leistung der LED-Lichtquelle kann dazu führen, dass das Licht nicht tief in das Material eindringt und die Aushärtung nicht stattfinden kann. Die gleichen Einstellungen wie bei Quecksilberdampflampen härten möglicherweise nicht gut aus, so dass Sie z. B. beim Wechsel der Lichtquelle kreativ sein müssen.