År 2013 bevittnade en utvidgning av LED-användningen i UV-härdningsapplikationer med högeffektssändare som möjliggör snabbare härdningstider över en mängd olika biovetenskapliga och industriella applikationer, skriver BILL CORTELYOU, och komponenternas livstid har också ökat.
När människor hör termerna ”lysdioder” eller ”lysdioder” tänker de flesta på synliga lysdioder för belysningstillämpningar. Faktum är att LED-teknik används alltmer över hela världen för inomhusbelysning, utomhusbelysning, gatubelysning, bil och skyltning. Men det finns många andra industriella applikationer som härdning (torkning) och förfalskningsdetektering. Ultraviolett (UV) LED-teknik för härdning är ett av de marknadssegment som har fått världsomspännande acceptans och fortsätter att växa. Låt oss undersöka tillståndet för UV-härdningsteknik och överväga hur bra lysdioder uppfyller löften om att ta över det utrymmet.
UV-LED-härdning avser en teknik som använder energi från LED-lamporna i UV-spektrumet för att behandla bläck, beläggningar, lim och andra UV-härdbara material. Energin som genereras av UV-ljuset utlöser en kedjereaktion som resulterar i polymerisation av materialet, vilket härdar eller härdar materialet (fig. 1). För mer bakgrund om UV-LED-härdning, se "UV-lysdioder rampar upp den tysta sidan av LED-marknaden" (länkar längst ner i artikeln).
UV-ljus initierar en kedjereaktion som resulterar i härdning av material såsom bläck eller lim.
FIKON. 1. UV-ljus initierar en kedjereaktion som resulterar i härdning av material såsom bläck eller lim.
Traditionellt har kvicksilverbaserade UV-lampor använts för härdning, men nu har mer energieffektiv och miljövänlig LED-baserad UV-teknik visat sig vara en överlägsen lösning för många applikationer. LED-härdningsteknik använder halvledarbaserade lysdioder för att projicera UV-ljuset när en elektrisk ström passerar genom dem. När en lysdiod är förspänd kan elektroner rekombineras med elektronhål i enheten, vilket frigör energi i form av fotoner.
Färgen på det emitterade ljuset eller motsvarande energi hos foton bestäms av energiluckan för halvledarmaterialet. Ett antal företag som tillverkar lysdioder som används för allmän belysning gör också lysdioder som strålar ut i UV-spektrumet.
Framsteg inom UV-LED-härdning
Det är ett accepterat faktum för många branscher att LED-lampor ger många fördelar, inklusive lägre energiförbrukning, längre livslängd, förbättrad robusthet, mindre formfaktor och snabbare på / av-omkoppling. Dessa fördelar är också viktiga vid härdning av applikationer.
UV-LED-härdningsteknik har utvecklats avsevärt under de senaste åren och är nu lätt tillgänglig för en mängd olika tillämpningar inom tryck, beläggningar och lim. Det finns många fördelar som driver företag att gå mot acceptans av UV-LED-teknik, såsom högre produktivitet och en mer miljövänlig lösning, som allt fler slutkunder kräver. Eftersom tillverkare utvecklar UV-LED-härdningssystem, kommer att veta hur de viktigaste delkomponenterna fungerar tillsammans för att skapa det optimala systemet och därmed minska den totala miljöpåverkan av processen och samtidigt upprätthålla eller förbättra produktiviteten och produktens prestanda.
Applikationssegment
Härdning är en bred marknad med många applikationsnischer Men låt oss överväga några av de viktigaste applikationssegmenten:
Utskrift:. UV-härdningsprocessen har använts i tryckindustrin i mer än trettio år LED-härdningsteknik för UV-skrivare ersätter snabbt äldre teknik med övertygande fördelar med bättre ekonomi, systemfunktioner och miljöfördelar UV-LED-härdningsteknik. är perfekt för UV-härdning av bläck i digitala bläckstråleskrivare, skärmar, flexografiska och andra tryckprocesser.
Beläggningar: Ett betydande antal beläggningar härdas idag över hela världen med UV-LED-källor i applikationer som sträcker sig från traditionella material som golv och skåp till avancerad elektronik. , bostäder och kommersiella byggmaterial.
Lim: UV-lim är ett utmärkt verktyg i moderna monterings- och tillverkningsprocesser med UV-LED-elektronisk styrning och stabilitet, vilket garanterar utmärkta resultat i ett brett utbud av UV-LED-limapplikationer från medicintekniska produkter till den mest avancerade konsumentelektroniken.
Ögonblicksbild från 2013
2013 var ytterligare ett år med stark tillväxt inom UV-LED-användning. Under de senaste åren har det diskuterats mycket om antagandet och användbarheten för det breda utbudet av UV-härdningsapplikationer. I huvudsak har frågan varit ”Kommer UV-LED-härdningsteknik att uppfylla sitt löfte? ”Tja, svaret är ja! Faktum är att den har överträffat löftet och kommer att fortsätta sin starka tillväxt, påskynda och öppna nya UV-härdningsmarknader.
De tidiga bekymmerna för produktion, livstid och kostnad har alla mötts med snabb teknik och produktförbättring. Idag uppfyller UV-LED-härdningstekniken ett brett spektrum av applikationskrav och fortsätter att förbättras i snabb takt. Lampor på 16 W / cm2, som härdar vid högsta hastighetskrav, har levererats i volym i mer än två år Lamptillverkare citerar rutinmässigt livslängdsförväntningar på över 20 000 timmar i tid - .. dubbelt så mycket som citerades några år sedan Snart kommer ledande tillverkare att producera lampor som lovar ännu längre livslängd - troligen cirka 30 000 timmar, som matchar eller överskrider livslängden för olika härdningsinstallationer.
Nästan alla leverantörer av UV-härdbara material har UV-LED-härdbara kemikalier tillsammans med aggressiv teknik och produktkartor. Även om den monokromatiska naturen hos UV-LED-lampor kräver särskild hänsyn från kemisterna, har det inte varit ett långvarigt hinder som en gång trodde.
En av de mest spännande aspekterna av att använda en UV-LED-härdningsprocess är att den öppnar många nya processmöjligheter med sin exakta elektroniska styrning av energileveransen. Många användare har skräddarsytt sina processer för att uppnå resultat som inte kan uppnås på andra sätt. Idag finns det många egna användningsområden för energikontroll i olika applikationer.
Senaste milstolparna
Tänk på milstolparna som nåddes 2013. Mässan Labelexpo Europe 2013 återspeglade storskalig användning av UV-LED. Händelsen validerade påståenden om snabb antagande av UV-LED-härdning. Utställningen redovisade rekordstora deltagarsiffror genom att locka 31 795 besökare (upp 11% jämfört med 2011) från 158 länder (upp från 123 2011) med nästan 600 utställare (upp från 550 2011). Överallt där de tittade såg deltagarna UV-LED-härdningssystem implementeras på maskiner. Till UV-lysdiodernas traditionella styrka för digital bläckstråle lades roterande skärmutskrift, områdeshärdning, offset och flexografisk utskrift.
Jämförelse av Labelexpo 2013 med Labelexpo 2011 visar hur snabbt branschen har antagit tekniken. Mer än 80 UV-LED-härdningslampor installerades på utrustningen vid 2013-utställningen, upp från 10 fall under 2011-utställningen för en 8x ökning. Härdningsanvändningar varierade från fästning till fullhärdning och många av skrivarna var 100% UV-LED-baserade.
Att locka det högsta antalet deltagare någonsin i sin historia, Label Industry Global Award for Innovation, sponsrat av Label& Smal web, etiketter& Märkning och tidningar NarroWebTech vann gemensamt av Mark Andy och Flint Group Narrow Web. Flint Group hedrades för sin Ekocure UV-LED-bläckteknik, som domarna beskrev som ger förbättrad härdningsreaktion, kostnads- och produktivitetsbesparingar, avfallsminskning, energibesparingar och förbättrad säkerhet som utan tvekan kommer att ha en betydande inverkan på etikettens framtid industri. Mark Andy kändes för sin kompletterande ProLED-bläckhärdningsteknik, som ger höga produktionshastigheter och 50% energibesparingar.
Fler materialformuleringsleverantörer
Vid tillkomsten av UV-LED-härdning för ungefär tio år sedan var mycket få typer av bläck, beläggningar och lim kompatibla med UV-LED-teknik. Som figur 2 visar är spektral energifördelning hos UV-lysdioder ganska annorlunda än hos kvicksilverlampor och är faktiskt i ett mycket smalare band. Denna skillnad krävde nya materialformuleringar.
