制造经理和工艺工程师需要一致的高生产流程，每天交付高质量的产品。此外，领先的制造商采用精益制造方法，因为他们努力不断改进他们的生产流程。紫外(UV) LED固化技术改善了现有的制造工艺。

UV固化基础知识

紫外光固化是一种光化学过程，将液体墨水、涂料或粘合剂转变为固体。紫外线能在几秒钟内使这种特殊配方的光敏化学物质“干燥”，而不是用热来赶走溶剂或水。从40多年前首次在图形艺术印刷行业使用开始，广泛的工业制造商现在使用UV固化进行各种各样的工艺，如木材涂层，电子组装，医疗设备涂层和组装，汽车零件涂层和标记，塑料装饰等等。

高效的UV固化工艺需要使UV固化灯的输出与UV化学的吸收特性相匹配。通常，配方师会推荐能量密度(mJ/cm)²)和固化所需的波长(nm)。通常，实验室测试确认化学性能和UV灯的规格。UV化学试剂可用于几乎任何应用，作为单组分配方，不需要混合。根据具体应用，UV配方机可以调整粘度，以满足油墨、涂料或粘合剂应用方法的需要，如丝网印刷、辊涂、喷涂或精密粘合剂点胶。有时，如果存在紫外线能量无法到达的阴影区域(紫外线固化是视线内的)，通过使用结合了紫外线和热量或水分的双固化化学方法来固化，该工艺仍然可以获得紫外线固化的许多优点。

UV led制造的优势

UV LED包含了许多传统UV固化制造工艺的优点。它提供了超越传统UV固化的先进功能。首先是低温。UV led不会产生任何转化为热量的红外输出。这在生产线上是非常重要的，因为引入热量会改变粘合剂或涂层的化学性质。这种热量会导致材料翘曲，缺乏附着力，最终报废。UV led是一种“酷”光源;唯一的热量来自于产生的紫外线能量。

第二个主要改进是过程稳定性。制造企业需要持续稳定的产出。这是现在可能的UV LED固化。传统的紫外线灯泡会随着时间的推移而退化，这意味着它们的紫外线输出不稳定。为了解决这个问题，制造商会过度指定所需的能量(这可能会导致过度固化、易碎的粘合剂)，或者实施维护计划，以防止灯泡被移除。使用UV LED，这两个问题都被解决了，因为它们将随着时间的推移提供稳定的UV输出，从而实现更好的过程控制和稳定性。

UV LED灯

UV LED在商业上已经有10多年的历史了，它通过将电流施加到一个称为二极管的半导体设备上，使其发射UV能量，从而产生UV能量。二极管中特定的材料决定了输188金宝搏bet官网出的波长，通常在非常窄的+/- 10纳米波段。图1比较了各种UV LED灯的输出与典型的汞弧灯。UV LED灯以单波长配置提供，通常集中在特定波长+/- 5 nm。

通常，一组UV led被封装成一个单元或一个带有电源的灯头，以提供控制。一个UV LED单元的重量只有0.4磅(0.2公斤)。它们的大小和重量通常随着能量输出或发射窗口大小的增加而增加。供应商通常指定发射窗口大小和峰值辐照度(W/cm)²．在比较UV led时，重要的是要注意给定的峰值辐照度是在发射窗口测量的，还是在距离发射窗口一定距离的地方测量的，因为峰值辐照度随着距离发射窗口的距离而减小。

领导的好处

UV led具有许多优点，包括明显更长的使用寿命、一致的输出、更高的能源效率、无臭氧排放、无汞浪费、基板上的热量更少、即时开/关，以及小尺寸的理想尺寸，适用于很少可用空间的工艺或机械。

UV LED系统的总拥有成本显著降低，因为更换灯的频率更低，维护更少，能源效率更高，空间要求更小。与弧光灯500至2000小时的寿命相比，大多数UV led的寿命等级为10,000小时，但可以持续超过20,000小时。同样重要的是要注意，在这个寿命周期内，UV LED输出仅下降约5%，相比之下，弧光灯在寿命结束时损失约50%。UV led的瞬间开/关能力可防止生产线停机时对热敏基板的损坏，消除了对机械百叶窗的需求，这通常需要额外的维护和昂贵的停机时间。UV led是最有效的紫外线固化技术，比汞灯节省50%到75%。与汞灯和无极灯一样，UV LED灯将电能更有效地转换为对固化过程有用的波长，并且不会像红外灯那样浪费能源。

UV led是一种安全环保的技术。由于UV led发出的紫外线能量在UVA范围内，灯不会产生任何臭氧，需要从工作区域消耗。此外，UV LED灯中没有汞，因此无需担心工作场所的汞泄漏或危险处理要求。

在生产环境中，UV led需要更少的空间、监控、维护和停机时间，这意味着更少的报废、更高的生产率和更低成本的高质量产品。对现有机器进行改造或更换现有紫外线弧光灯的回报可低至12个月。

Phoseon Technology现在提供额定功率为20 W/cm的火力™灯²主要用于需要高强度紫外线能量的柔版印刷和木材涂层应用。一般来说，UV LED灯的输出越高，所需的冷却就越多，所以他们使用水冷却来保持二极管的完整性。一个单独的冷水机为UV LED单元提供冷却水。低输出单元，如12w /cm²FireJet™机组，使用环境空气冷却(图2)。

实际考虑

UV LED灯的工作距离可以从2毫米到50毫米，输出更像洪水模式，如图3所示。汞弧灯或无极灯的工作距离通常为2英寸(50毫米)或更远，并在灯泡后面使用抛物面或椭圆反射器来准直或将能量集中到基底上。

对于某些应用，例如三维零件，需要更大的工作距离，机器制造商和其他人正在通过使用先进的光学技术来寻找补偿辐照度损失的方法。一些UV LED灯使用先进的光学技术，在特定区域提供一致的高辐照度UV能量，或大或小。例如，导光器将UV LED输出集中到一个非常小的区域。FireEdge™UV LED灯具有专门的光学器件，可用于边缘固化/封边应用，同时将排风从基材表面引导出去(图4)。

为了固化较大的部件，独特的伸缩功能可以将UV LED单元“首尾相连”，以提供连续、均匀的UV输出(图5)。例如，FireJet和FireEdge UV LED都是可伸缩的。UV LED灯利用电源，很容易与生产线过程控制集成。由于UV LED电源是固态的，它们很容易适应给定的线路电压(100至240伏AC)和频率(50或60赫兹)。为了增加灵活性和节约能源，可以在多个单元安装中关闭单个UV led。例如，关闭一个或多个UV LED单元，在处理较窄的产品时，在不影响生产率或质量的情况下节省能源。

商业应用

最早的一些UV LED商业应用是小面积粘合剂和粘接应用，如医疗设备组装、低端热喷墨打印应用(包括标记、编码和可变打印)以及玻璃纤维复合材料的现场修复。这些早期应用利用了UV led的外形因素(重量轻，体积小)，通过固化能力，并通过较长的波长增加固有的安全性。由于UV led体积小、重量轻、固化能力强，以前认为不可能实现的UV固化应用现在成为可能。例如，UV LED固化现在主导宽幅喷墨打印;UV LED灯是这种应用的理想选择，因为它很容易装进一个小支架，可以在打印机的宽度上快速地从一侧移动到另一侧，以固化墨水。这种“移动头部”的应用在汞灯和无极灯中根本不可能实现，因为它们的重量、冷却机制和体积都很大。今天，随着能量密度的增加和成本的降低(特别是395纳米输出)，UV LED在图形艺术、木器涂料、电子产品、复合材料、纺织品、玻璃、塑料、家用产品、制药和其他市场上已经商业化。

结论

UV LED固化为改善制造工艺和产品质量提供了许多优势。制造经理和工艺工程师应评估UV固化作为一种减少占地面积、能源成本和环境排放的方法，同时提高生产率。uv固化配方商和灯具制造商经常与制造商合作，为其特定的工艺指定化学和灯具。制造商应该考虑UV LED灯，以利用它们提供的额外好处，如无臭氧或汞，小尺寸，减少维护，稳定过程的一致和可靠运行。与其他UV灯技术相比，UV led为制造商提供了最低的总拥有成本。如图所示，许多配方商和机器制造商正在积极参与开发使用UV LED固化的应用程序，许多制造商已经从中受益。