做更好的UV-led设备

安全高效节能环保

UV-LED固化是指利用LED发出的光，将油墨、油漆、涂料、浆料、胶粘剂等流体转变成固体，不同于传统汞灯发出的UV-光谱固化技术，即UV固化。两者的共同点是依靠光照射激发光引发剂，然后通过聚合反应促使流体中含有的单体和预聚物结合形成硬化膜层。

UV-LED固化系统几乎不发热，适用于各种热敏介质，如塑料薄膜印刷基材。与传统的汞灯相比，UV-LED灯可以节省2/3的能量。LED光源的使用寿命比传统的UV光源长很多倍。UV-LED技术的另一个重要优势是，UV-LED灯不需要预热时间，可以根据需要随时开启或关闭。这些特点是新型绿色包装印刷技术的典型代表之一。总结了UV-LED固化技术的特点，探讨了其发展的关键技术问题及解决方案。

UV-LED与传统UV固化工艺的比较

UV-LED固化工艺是在UV固化工艺的基础上发展起来的，与传统的紫外系统相比，UV-LED固化可以降低高达70%的能耗。传统的UV固化使用200 ~ 450纳米的整个紫外光谱，而UV-LED固化只关注窄范围的紫外光谱，通常为395 ~ 405纳米。目前，虽然一些UV-LED固化系统在365纳米固化，但大多数都集中在395纳米左右，这是UV-LED固化的常见波长。

H-UV系统，采用单个UV灯头和高灵敏度的UV固化油墨，实现四色印刷的瞬间固化。DrystarUV灯系统能耗低，用于商业和软包装印刷，它利用UV反射器来减少紫外灯的热量，同时紫外灯中的特殊材料消除了波长在290纳米以下会产生臭氧的光。VariDryHRUV系统可灵活调节能量输出到80~200W/cm2。

与传统的UV固化系统相比，UV-LED固化系统具有以下优点：

（1）与UV固化相比，UV-LED只需要1/4的能耗，大大降低了能耗和CO2排放量。

（2）汞灯的辐射水平容易超过10W/cm2，用于表面固化时容易发热，但UV-LED的辐射能是可以控制的，发热少，对耐热性或热敏性较差的印刷材料如塑料薄膜的印刷热量影响不大，只需稍微调整印刷精度即可。

（3）UV-LED光源元件的使用寿命约为UV光源元件寿命的12倍，更换光源的频率大大降低，从而降低了设备的消耗。

（4）UV-LED可瞬间开启或关闭，无需UV固化所必需的预热和冷却时间，提高了运行效率。

（5）UV-LED模式不产生臭氧，改善了工人的工作环境，消除了臭氧的危害，无需安装捕捉和焚烧设备。

（6）由于UV-LED光源设备及相关配套设备很紧凑，设置简单，节省空间。从以上优点可以看出，UV-LED固化系统不仅显著降低了成本，还减少了对环境污染和能源损耗。

UV-LED固化的关键技术及发展方向

UV-LED固化技术源于UV固化技术，主要涉及两部分：395nm固化光源和在395nm光作用下可固化的新材料体系。

在光固化设备方面，长波长(395纳米)高功率输出的UV-LED光源设备的发展取得了很大进展，2010标签博览会展出了10款UV-LED灯，并介绍了波长为395nm、功率为12W/cm2的LED系统，2013标签博览会共展出78台UV-LED设备，数量增加了8倍。此外，UV-LED的固化范围已经从原来的单点固化扩展到现在的表面固化，但高效、大功率、三维体的固化还未见报道。目前，许多印刷设备都采用了100%的UV-LED固化技术。

UV-LED释放的能量已经可以等于甚至高于传统UV固化灯泡释放的能量。16W/cm2 LED固化系统已经量产两年，基本满足很快固化速度的需求，这款LED光源的使用寿命超过2万小时。10kW大功率紫外LED固化系统及相关技术正在产业化。阵列式UV-LED光源可以灵活调节照射面上的光功率密度分布，使得高效固化三维物体成为可能，投入实际使用还需要一段时间。

UV-LED点、面光源设备已在实践中得到应用。近年来，LED光源在波长控制、出光效率和大功率LED光源的散热技术也在不断提高。因此，随着LED技术和半导体技术的发展，开发大功率、在三维可控的的光强、发射波长与光引发剂的吸收波长相匹配，结构更简单是其发展方向。

在UV-LED光固化新材料方面，2006年，只有极少数油墨与UV-LED技术兼容。选择光引发剂吸收波长较高的部分，介绍了一种用于单张纸和轮转胶印的新型低能耗、UV-LED固化高反应性油墨和涂料。这种油墨可以印刷在特定的非多孔性涂层或非涂层基材上，油墨的反应活性高，因此不需要多个固化光源。

截止到2013年，已有超过20家油墨和材料供应商支持并配置了UV-LED油墨。相当多的材料供应商已经将他们的材料与UV-LED兼容作为他们的卖点。新型树脂、单体、预聚物和光引发剂的出现，使得UV-LED技术的应用越来越广泛。

实际应用结果表明，UV-LED固化系统可以提高颜料含量，获得更鲜艳的色彩。这对拓展UV-LED固化技术的应用领域很重要，传统的UV固化系统的固体颗粒容量相对较小，而UV-LED固化体系的固体颗粒容量更高，这表明可以在体系中加入更多具有光、声、电磁功能的纳米粒子，大大拓展了其应用领域。

目前，不仅油墨被广泛应用于UV-LED技术，涂料和胶粘剂也被专门配置为UV-LED固化产品。印刷电路板(PCB)、电子元器件封装也用UV-LED固化代替传统的UV固化。以印刷电路板(PCB)的曝光为例，扫描式曝光可以有效减小UV-LED光源的尺寸和面积，进而解决UVLED的散热问题。此外，它还具有光强分布均匀稳定、设备成本低等优点，其性能高于传统的曝光工艺，满足PCB曝光工艺。

在光固化新材料方面，开发了一种新的引发剂、单体、预聚物固化体系，以提高光固化反应活性。在UV-LED固化体系中加入光学、声音、电学、磁性功能纳米材料，形成无机功能粉体分散在有机载体中的新型浆料，将其与3D打印制造相结合，将带来更多的技术创新和更大的市场。

UV-LED的市场前景

随着UV-LED系统开发技术的成熟，UV-LED固化系统的体积越来越小，甚至变得便携式。UV-LED光源设备和油墨、油漆、涂料、浆料等液体光固化系统的创新，直接导致了整体成本的降低和应用领域的拓宽。

在对UV-LED领域的研究中预测，由于拥有成本低、设备小巧、环境友好等优势，UV-LED芯片和封装市场将大幅增长，到2017年将达到2.7亿美元。近年来，UV-LED有望占据全球UV设备、辅助设备及耗材市场份额的1/3以上。

UV-LED固化技术具有高效能、无VOC、臭氧、汞排放、工艺温度低、固体粒子容量高的特点，将成为油墨、油漆、涂料、功能浆料、电子元器件封装胶粘剂、 3D印刷制造领域的技术创新和市场热点。