Description d’un émetteur UV ou lampe UV
Un tube en quartz pur, caractérisé par sa bonne transparence aux rayonnements, contient un gaz noble (en général de l'argon) du mercure avec quelque fois des dopants (halogénures métalliques tels le gallium, plomb, fer, cobalt, xénon ou autres).
Ces derniers permettent de modifier le spectre d'émission de la lampe UV. En outre, il est possible à l’aide de différents additifs de réduire le noircissement du quartz de la lampe dans le temps sauf au voisinage des électrodes et améliorer ainsi la durée de vie des lampes.
Deux électrodes situées à chaque extrémité de l'émetteur permettent en y appliquant une tension variable selon la distance entre ces deux électrodes (longueur d’arc) une décharge électrique portant les particules métalliques à un état ionisé. Le plasma ainsi formé génère les radiations électromagnétiques.
Le mercure émet un spectre dans les longueurs d'onde de 200 à 450 nanomètre. (Le quartz des émetteurs est opaque pour les longueurs plus courtes).
Les puissances de ces émetteurs peuvent s'étager de 80 à 240 W/cm. Mais la seule notion de puissance n'est pas significative car son élévation peut aussi se traduire par une baisse de rendement et par un échauffement néfaste du support traité.
Au démarrage, le mercure est en état liquide. Lorsqu'on applique une tension suffisante aux bornes des électrodes, un arc électrique se forme. La tension est très basse (environ 10% de la tension nominale). Le mercure et les additifs se vaporisent avec l'augmentation rapide de la température. La tension augmente pendant que le courant diminue. Une lampe normale atteint sa température et ses caractéristiques électriques de fonctionnement en une à deux minutes. Celles de FDS dans certaines conditions en 15 secondes. A ce moment l'émetteur émet dans son spectre complet, et est prêt pour la production.
Si la lampe UV s'éteint, elle ne peut être immédiatement rallumée, car la pression interne ne permet pas de "rallumer" l'arc avec la tension d'alimentation à disposition. La lampe peut être réactivée seulement après que le mercure et les additifs se soient condensés.
Les émetteurs UV sont classifiés en 3 familles:
- les lampes basse pression, de 100 mbar à 1 bar, qui sont utilisées principalement pour la désinfection de liquide ou de surface. Leur puissance est limitée de 0.2 à 0.3 W/cm;
- les lampes moyenne pression, de 1 à 10 bar, qui fonctionnent habituellement de 2 à 5 bar et qui sont utilisées pour la polymérisation d'encres ou de vernis. Leur puissance varie de 80 à 240 W/cm;
- les lampes haute pression, de 10 à 100 bar, qui fonctionnent habituellement entre 20 et 30 bar et qui sont principalement utilisées pour de l'éclairage.
Toutes ces pressions sont données pour une lampe ayant atteint sa température de fonctionnement. Les émetteurs froids ont une pression interne de l'ordre de 2 à 50 mbar.
