Das UV-Spektrum genau richtig einstellen
Die meisten Großhandelsquarzlampen sind „gut genug“. Sie liefern ein durchschnittliches Spektrum – und das ist schon in Ordnung. Doch es gibt einen großen Unterschied zwischen einer Lampe, die einfach funktioniert, und einer Lampe, die tatsächlich präzise arbeitet.
Unser Forschungsteam konzentriert sich auf eine Spektralenergiekonzentration von 0,5 %. Es geht dabei nicht darum, das Licht heller zu machen. Vielmehr soll sichergestellt werden, dass die Photonen genau die Wellenlänge haben, die für die Aushärtung oder Desinfektion erforderlich ist. Wenn man diesen Wert verfehlt, wird Energie verschwendet – außerdem entsteht unnötige Wärme.
Die Physik dahinter
Es ist eine Herausforderung, eine Abweichung von 0,5 % zu erreichen, wenn man die Grundlagen nicht richtig beherrscht. Wir mussten alles neu überdenken – vom Standort der Elektroden bis hin zu den Gasmischungen.
Wenn die Wolframfaden dabei auch nur um einen Bruchteil eines Millimeters vom Mittelpunkt abweichen, beginnt der Blitzstrahl abzuweichen. Dadurch entstehen „kalte Stellen“ sowie ein verschobener Spektralkern. Um das zu verhindern, haben wir ein spezielles Ausrichtungssystem entwickelt, das den Faden fest an seinem Platz hält. So bleibt die Plasmadischarge über die gesamte Länge des Rohres konstant.
Reines Quarz, reine Energie
Wir verwenden hochreinen geschmolzenen Siliziumdioxid. Warum? Weil herkömmliches Quarz in der Regel Verunreinigungen enthält, die bestimmte UV-Bänder absorbieren. Dadurch geht die Energie nicht in die gewünschte Richtung, sondern wird als Infrarotwärme abgegeben. Durch das Entfernen dieser Verunreinigungen kann die Energie besser gefokussiert werden. Das Ergebnis ist eine sauberere Ausbeute.
Aber es gibt auch einen Haken: Hochreines Quarz ist etwas empfindlicher gegenüber thermischen Schocks. Es lässt sich nicht so gut mit dem billigen, dotierten Glas vergleichen, das überall zu finden ist. Man darf die Leistung nicht plötzlich von 0 % auf 100 % erhöhen – sonst besteht die Gefahr von Rissen. Man sollte daher sicherstellen, dass der Ballast so eingestellt ist, dass eine schrittweise Erhöhung der Leistung möglich ist.
In der Praxis
Wir haben diese Lampen so gestaltet, dass sie direkt als Ersatz verwendet werden können. Wir haben viel Zeit in die Planung der Abmessungen sowie der Toleranzen investiert, damit man die Lampen einfach austauschen kann, ohne das gesamte System umkonfigurieren zu müssen.
Der eigentliche Vorteil zeigt sich in der Produktionslinie: Wenn man die Spektralenergiekonzentration auf 0,5 % reduziert, verkürzt sich die Aushärtungszeit. Dadurch kann mehr Produkt pro Zeiteinheit bearbeitet werden – ohne dass man befürchten muss, das Substrat zu beschädigen.