यूवी लैंप और यूवी LED का जीर्णन
यूवी लैंप और यूवी LED प्रचालन के दौरान विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) खो देते हैं और आंशिक रूप से अपना वर्णक्रम बदल देते हैं – डोप किए गए एमिटरों में तो यह परिवर्तन काफी अधिक होता है। सामान्यतः सेवा जीवन उच्च-दाब लैंप के लिए 500 से 2,000 घंटे तक, निम्न-दाब लैंप के लिए 8,000 से 12,000 घंटे तक और यूवी LED के लिए 10,000 से 20,000 घंटे तक होता है। केवल एक अंशांकित विकिरणमापी (रेडियोमीटर) से किया गया मापन ही यह दर्शाता है कि कोई सिस्टम कितना विचलित हो चुका है।
उच्च-शक्ति यूवी प्रकाश स्रोतों की विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) मापना यूवी विकिरण क्योरिंग प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है, क्योंकि इनके लिए सटीक विकिरण मात्रा नियंत्रण आवश्यक होता है। यूवी क्योरिंग (पराबैंगनी उपचारण) में सामग्रियों में फोटोइनिशिएटर्स द्वारा पॉलिमराइज़ेशन के लिए यूवी प्रकाश का उपयोग किया जाता है, जहाँ उद्भासन अत्यंत महत्वपूर्ण होता है। यूवी विकिरणमापियों (रेडियोमीटर) का उपयोग यूवी तीव्रता और विकिरण मात्रा (J/cm²) को सटीक रूप से मापने के लिए किया जाता है, और आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिटेक्टरों में उच्च वर्णक्रमीय संवेदनशीलता होनी चाहिए।
यूवी विकिरण उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रकाश स्रोतों के प्रकार:
- उच्च-शक्ति गैस डिस्चार्ज लैंप:
ये लैंप क्वार्ट्ज ट्यूब में उच्च-तापमान पर वाष्पित पारे का उपयोग करके तीव्र यूवी विकिरण उत्पन्न करते हैं, तथा धातु डोपेंट्स की सहायता से वर्णक्रमीय उत्सर्जन को समायोजित करने की संभावना होती है। - उच्च-शक्ति यूवी LED:
ये ऊर्जा दक्षता, तत्काल उपयोग हेतु तत्परता और लंबे सेवा जीवन जैसे लाभ प्रदान करते हैं, हालांकि तापमान-निर्भर तरंगदैर्घ्य स्थिरता और जीर्णन प्रभावों को ध्यान में रखा जाना चाहिए।
किसी उपकरण का विचलन कितना हो चुका है, यह तभी स्पष्ट होता है जब उसकी तुलना एक नए यूवी अंशांकन से की जाती है।
यूवी लैंप जीवनकाल को इसलिए केवल प्रचालन घंटों में नहीं बताया जा सकता: महत्वपूर्ण यह है कि विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) कब उस मान से नीचे गिरती है जिसकी प्रक्रिया को आवश्यकता होती है – और यह स्विचिंग चक्रों, तापमान और मैल जमाव पर निर्भर करता है।
यूवी लैंप और यूवी LED का जीवनकाल
| यूवी प्रकाश स्रोत का प्रकार | विवरण | सामान्य लैंप सेवा जीवन |
| यूवी लैंप (निम्न दाब) | (जल) विसंक्रमण में उपयोग किया जाता है | 8,000–12,000 घंटे |
| अमलगम लैंप | उच्च दक्षता और लंबा सेवा जीवन | 12,000–16,000 घंटे |
| यूवी LED | ऊर्जा-बचत; छोटे अनुप्रयोगों के लिए | UVA 10,000 घंटे तक, UVB/UVC 5,000 घंटे तक |
| यूवी LED मॉड्यूल | मॉड्यूलर इकाइयां; अनुकूलन योग्य | UVA 10,000 घंटे तक, UVB/UVC 5,000 घंटे तक |
| उच्च दाब लैंप | बहुत उच्च यूवी तीव्रता; व्यापक स्पेक्ट्रम | 500–2,000 घंटे |
| स्पंदित क्सीनन लैंप | शिखर तीव्रता के लिए तीव्र यूवी प्रकाश फ्लैश | 1,000–3,000 घंटे |
| एक्साइमर लैंप | विशिष्ट; संकीर्ण | 5,000–8,000 घंटे |
| यूवी लैंप (मध्यम दाब) | औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त | 1,000–4,000 घंटे |
| यूवी लैंप (मध्यम दाब, डोप्ड) | विशेष स्पेक्ट्रम के लिए लोहे या गैलियम से डोप्ड | 600–2,000 घंटे |
| क्सीनन शॉर्ट आर्क लैंप | उच्च तीव्रता और व्यापक स्पेक्ट्रम | 500–2,000 घंटे |
यूवी लैंप और यूवी LED के जीर्णन के कारण नियमित माप आवश्यक हैं। लेकिन ...
यूवी लैंप जीर्ण क्यों होते हैं?
यूवी लैंप कई भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं के कारण जीर्ण होते हैं:
- इलेक्ट्रोड क्षरण: लैंप के भीतर के इलेक्ट्रोड समय के साथ विद्युत विसर्जन प्रक्रिया के कारण घिस जाते हैं, जिससे उनकी दक्षता कम हो जाती है।
- पदार्थ वाष्पीकरण: लैंप के भीतर के पदार्थ, जैसे पारा और टंगस्टन, वाष्पित होकर लैंप के ठंडे भागों पर जम सकते हैं, जिससे अवशोषण के कारण प्रकाश उत्पादन कम हो जाता है।
- फॉस्फर क्षरण: फ्लोरोसेंट लैंप में, एक फॉस्फर 254 nm विकिरण को UVA या UVB में परिवर्तित करता है; यह समय के साथ क्षरित होता है, जिससे विकिरण तीव्रता कम हो जाती है।
- सोलराइज़ेशन: यूवी विकिरण समय के साथ लैंप की सामग्री, विशेष रूप से क्वार्ट्ज़ ग्लास, को बदल सकता है, जिससे यूवी प्रकाश की पारगम्यता कम हो जाती है।
ये कारक मिलकर समय के साथ लैंप के प्रकाश उत्पादन को कम करते हैं, जिसके लिए नियमित रखरखाव या प्रतिस्थापन आवश्यक होता है।
और...
यूवी LED जीर्ण क्यों होते हैं?
सभी इलेक्ट्रॉनिक घटकों की तरह, यूवी LED भी जीर्णन के अधीन हैं। सभी उत्पादों की तरह, यूवी LED लैंप की उत्पाद गुणवत्ता में काफी भिन्नता होती है। यूवी LED लैंप के सेवा जीवन के दौरान, यूवी प्रकाश उत्पादन में निरंतर कमी होती है। इसे क्षरण (डिग्रेडेशन) कहा जाता है। LED के जीर्णन को प्रभावित करने वाले कारकों में विशेष रूप से प्रचालन तापमान और प्रचालन धारा शामिल हैं। यूवी LED कई कारणों से जीर्ण होते हैं, जो मुख्यतः अंतर्निहित पदार्थ गुणों और प्रचालन स्थितियों से संबंधित हैं:
- तापीय क्षरण: विद्युत ऊर्जा के प्रकाश में रूपांतरण के दौरान उत्पन्न ऊष्मा LED के अर्धचालक पदार्थों को क्षति पहुंचा सकती है और उनकी दक्षता कम कर सकती है।
- ऑक्सीकरण और नमी: ऑक्सीजन और नमी के संपर्क में आने से LED के पदार्थों, विशेष रूप से इलेक्ट्रोड और यौगिकों को क्षति पहुंच सकती है।
- पदार्थ थकान: तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण बार-बार प्रसार और संकुचन से पदार्थ थकान हो सकती है, जो प्रदर्शन को प्रभावित करती है
ये कारक मिलकर समय के साथ यूवी लैंप और यूवी LED के उत्पादन को कम करते हैं, जिसका अर्थ है कि उनकी प्रकाश तीव्रता और जीवनकाल सीमित हैं।
एक तीव्र गिरावट वाले प्रारंभिक चरण के बाद, क्षरण कुछ हजार घंटों में लगभग रैखिक रूप से आगे बढ़ता है। एक दूसरा विफलता तंत्र यूवी LED की अचानक विफलता है।
यूवी LED की अचानक विफलताएं कई तंत्रों के कारण हो सकती हैं, जिनमें इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) शामिल है, जो अचानक बिजली वृद्धि के माध्यम से घटकों को क्षति पहुंचा सकता है। वायर बॉन्ड विफलताएं भी हो सकती हैं, जहां LED चिप्स को टर्मिनलों से जोड़ने वाले छोटे तार विफल हो जाते हैं।
अर्धचालक पदार्थ में ही दोष, जैसे अर्धचालक परतों में दरारें या खामियां, भी व्यक्तिगत यूवी LED की अचानक विफलता का कारण बन सकते हैं। इस प्रकार की विफलताएं अक्सर बिना किसी चेतावनी के होती हैं और LED के कार्य की तत्काल हानि की ओर ले जाती हैं।
जीर्णन के कुछ पहलुओं में यूवी LED को पारंपरिक यूवी लैंप से बेहतर माना जाता है:
- टिकाऊपन: अच्छी शीतलन के साथ यूवी LED लंबा जीवनकाल प्राप्त करते हैं और यांत्रिक क्षति के प्रति असंवेदनशील होते हैं।
- स्थिरता: वे समय के साथ बेहतर तरंगदैर्घ्य स्थिरता प्रदान करते हैं क्योंकि वे तापीय उतार-चढ़ाव से कम प्रभावित होते हैं।
- दक्षता: यूवी LED ऊर्जा का अधिक कुशलतापूर्वक उपयोग करते हैं और कम अपशिष्ट ऊष्मा उत्पन्न करते हैं, जो उनके सेवा जीवन को और बढ़ाता है।
यूवी लैंप और यूवी LED के जीर्णन में मुख्य अंतर:
जीर्णन में मुख्य अंतर इसलिए विभिन्न प्रकाश स्रोतों द्वारा ऊष्मा और पदार्थ थकान को संसाधित करने के तरीके में हैं, जो यूवी LED की दक्षता और दीर्घायु को सकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।
हम उच्च-शक्ति गैस विसर्जन लैंप और यूवी LED के यूवी जीर्णन की जांच के लिए यूवी मापन उपकरणों के चयन में आपकी सहायता करने में प्रसन्न हैं। Opsytec विशेष रूप से विकसित मापन उपकरण प्रदान करता है जो सटीक और विश्वसनीय यूवी मापन की गारंटी देते हैं और DIN EN ISO/IEC 17025:2018-03 के अनुसार अंशांकन को भी सक्षम बनाते हैं।
यह आरेख एक यूवी LED के विशिष्ट जीर्णन वक्र को दर्शाता है, जिसकी विशेषता प्रचालन के पहले कुछ घंटों में प्रदर्शन में प्रारंभिक तीव्र गिरावट है। इस प्रारंभिक कमी के बाद, शक्ति हानि स्थिर हो जाती है और समय के साथ एक क्रमिक, लगभग रैखिक क्षरण का अनुसरण करती है। प्रकाश उत्सर्जन में यह निरंतर कमी तब तक जारी रहती है जब तक LED अपने सेवा जीवन के अंत तक नहीं पहुंच जाता और अंततः बिना किसी विकिरण का उत्सर्जन किए पूरी तरह विफल नहीं हो जाता:
चल रही उत्पादन और निरीक्षण प्रक्रियाओं के लिए किसी स्रोत के जीर्णन का क्या अर्थ है, यह अनुप्रयोग पृष्ठों ऑटोमोटिव उद्योग में यूवी क्योरिंग (पराबैंगनी उपचारण) और एयरोस्पेस के लिए यूवी प्रौद्योगिकी पर दिखाया गया है।
कोई स्रोत कितना जीर्ण हो चुका है? नया होने पर मापी गई विकिरण तीव्रता और आज मापी गई विकिरण तीव्रता ह्रास दर्शाती हैं – और वह अनुरक्षण गुणांक जिसके विरुद्ध किसी सिस्टम को डिज़ाइन किया जाता है, ताकि प्रतिस्थापन अंतराल के अंत में भी वह आवश्यक विकिरण मात्रा प्रदान करता रहे। दोनों मान एक ही वर्णक्रमीय परास में और समान दूरी पर मापे जाने चाहिए।
यह कैलकुलेटर आपके ब्राउज़र में चलता है; कोई डेटा प्रसारित नहीं किया जाता।
यूवी जीर्णन के लिए अनुशंसित यूवी मीटर
विकिरणमापी (रेडियोमीटर) RMD Pro
पूर्णतः डिजिटल हैंडहेल्ड विकिरणमापी, विकिरण तीव्रता और विकिरण मात्रा के लिए, दो सेंसर इनपुट और 8 GB मेमोरी के साथ।
UVpad
14.4 mm ऊँचा सपाट वर्णक्रमीय विकिरणमापी, कन्वेयर सिस्टम के लिए, 200 से 440 nm तक 2 nm बैंडविड्थ के साथ।
curelog
फ्लैट विकिरणमापी और डोसीमीटर, जो यूवी कन्वेयर सिस्टम से होकर 2000 रीडिंग/सेकंड तक, चार वर्णक्रमीय रेंज तक में गुजरता है।
यूवी जीर्णन और प्रदर्शन निगरानी पर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
यूवी LED के आउटपुट की निगरानी कैसे की जा सकती है?
प्रचालन धारा या प्रचालन घंटों से नहीं, बल्कि क्रिया बिंदु पर विकिरण तीव्रता को मापकर। यूवी LED निरंतर विकिरण शक्ति खोते हैं; निर्णायक कारक जंक्शन तापमान और ड्राइव धारा हैं, और जंक्शन तापमान में हर 10 °C की वृद्धि L70 जीवनकाल को आधा कर देती है। एक ठोस तरीका यह है कि रन-इन के बाद एक प्रारंभिक मान को संदर्भ के रूप में दर्ज किया जाए और उसके प्रतिशत के रूप में एक चेतावनी सीमा निर्धारित की जाए। 10,000 h (UVA) या 5,000 h (UVB/UVC) तक के सामान्य जीवनकाल आंकड़े केवल निर्दिष्ट प्रचालन परिस्थितियों में ही लागू होते हैं।
यूवी लैंप के जीर्णन का पता कैसे लगाया जाता है?
समान परिस्थितियों में घटती विकिरण तीव्रता से – जिसे समान स्थिति पर, समान दूरी पर और समान प्रचालन तापमान पर मापा जाता है। चार प्रक्रियाएँ एक साथ कार्य करती हैं: इलेक्ट्रोड क्षरण, सामग्री का वाष्पीकरण जो लैंप के ठंडे भागों पर संघनित होती है, फॉस्फर क्षरण और क्वार्ट्ज़ ग्लास का सोलराइज़ेशन। प्रचालन घंटे केवल एक मोटा मार्गदर्शक हैं: निम्न-दाब लैंप 8,000 से 12,000 h तक पहुँचते हैं, मध्यम-दाब लैंप 1,000 से 4,000 h तक, और डोप्ड मध्यम-दाब लैंप 600 से 2,000 h तक।
लेखक: डॉ. मार्क पारावीया
डॉ.-इंजी. मार्क पारावीया Ettlingen में Opsytec Dr. Gröbel GmbH के प्रबंध निदेशक हैं और मान्यताप्राप्त अंशांकन प्रयोगशाला के प्रमुख हैं। KIT के Institute of Lighting Technology में स्पंदित ज़ेनॉन एक्साइमर डिस्चार्ज पर अपने शोध के बाद, उनका वर्तमान केंद्रबिंदु प्रकाशिक विकिरण माप तकनीक पर है। वे DIN मानक समिति FNL 7 "Optical Radiation" के उपाध्यक्ष हैं, और DVGW की यूवी विसंक्रमण परियोजना समूह के सदस्य हैं।
