การทำให้สเปกตรัมของแสง UV มีความเข้มข้น 0.5% นั้นเป็นเรื่องที่ยากมาก
หลอด UV ทั่วไปนั้นจะแผ่แสงออกมาในทุกทิศทาง แต่เราพยายามออกแบบหลอดที่สามารถสร้างสเปกตรัมที่มีความเข้มข้น 0.5% ได้
เป้าหมายไม่ใช่การทำให้หลอดสว่างขึ้น แต่เป็นการสร้างความแม่นยำในการแผ่แสง เราต้องการรวมพลังงานไว้ในช่วงความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจง เพื่อให้โฟตอนมีพลังงานเพียงพอที่จะทำลายพันธะเคมีในระหว่างกระบวนการฟอกสี
ปัญหาคืออะไร?
หลอดปรอทแรงดันสูงทำงานโดยการสร้างอาร์คไฟฟ้าจากปรอทในสถานะไอ หากต้องการให้สเปกตรัมมีความเข้มข้น 0.5% เราจำเป็นต้องควบคุมแรงดันก๊าซภายในหลอดและความบริสุทธิ์ของเยื่อหุ้มหลอดให้ได้อย่างเข้มงวด
หากแรงดันเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย สเปกตรัมก็จะกว้างขึ้น และพลังงานจะถูกใช้ไปกับความยาวคลื่นที่ไม่มีประโยชน์ ดังนั้นเราจึงต้องควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดให้แม่นยำ เพื่อให้พลาสมามีความเสถียร มันเป็นเรื่องที่ยากมาก แต่ก็สามารถทำได้
แต่ก็มีข้อจำกัด
เราใช้ควอตซ์สังเคราะห์คุณภาพสูงเพื่อป้องกันไม่ให้แก้วหลอดเกิดการขุ่นมัว แต่เมื่อมีการรวมพลังงานไว้ในช่วงความยาวคลื่นที่แคบมาก อุณหภูมิก็จะสูงมาก
แม้ว่าจะได้แสง UV ที่มีประสิทธิภาพสูง แต่ก็มีความร้อนจากอินฟราเรดที่สูงมากเช่นกัน ดังนั้นจึงไม่สามารถนำหลอดเหล่านี้มาใช้กับอุปกรณ์เก่าได้ ต้องมีระบบระบายความร้อนที่ดี มิฉะนั้นความร้อนจะทำให้ควอตซ์แตกได้
ทำไมต้องยุ่งยากขนาดนี้?
นี่เป็นสิ่งที่วิศวกรต้องการ เพื่อแก้ปัญหาการฟอกสีที่ไม่สมบูรณ์ หรือปัญหาผิวหน้าที่ไม่เรียบเนียน แม้ว่าจะเพิ่มกำลังไฟแล้วก็ตาม
การรวมพลังงานไว้ในช่วงความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงจะช่วยลดเวลาที่ชิ้นงานอยู่ภายใต้แสง UV ได้ นั่นคือข้อดี มันจะช่วยป้องกันไม่ให้ความร้อนส่งผลต่อวัสดุพลาสติกได้
เราออกแบบหลอดเหล่านี้ให้สามารถใช้แทนหลอดมาตรฐานได้ ตราบใดที่อุปกรณ์จ่ายไฟสามารถรองรับแรงดันไฟได้ แต่ต้องระวังให้ดีว่าแรงดันไฟต้องสม่ำเสมอ หากแรงดันไฟไม่สม่ำเสมอ อาร์คไฟก็จะไม่สม่ำเสมอ และเราก็จะสูญเสียความแม่นยำที่เราพยายามสร้างขึ้นมา