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

UV固化基础知识

UV固化是一种光化学过程，将液体油墨、涂料或粘合剂变成固体。而不是用热来驱除溶剂或水，紫外线能量使特别配方的光敏化学物质在几秒钟内“干燥”。从40多年前在平面艺术印刷行业的首次使用开始，许多工业制造商现在将UV固化用于各种各样的过程，如木材涂层，电子组装，医疗设备涂层和组装，汽车零部件涂层和标记，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，配方者会推荐能量密度(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紫外线灯规格。UV化学制品可用于几乎任何应用，作为单组分配方，不需要混合。根据具体的应用，UV配方器可以调整粘度，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，如果有UV能量无法到达的阴影区域(UV固化是视线范围内的)，一个过程仍然可以通过使用结合UV和热或湿的双固化化学方法来获得UV固化的许多优点。

UV led在制造业中的优势

UV LED具有传统UV固化制造工艺的许多优点。它提供了超越传统紫外线固化的先进能力。首先是低热量。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，因为热的引入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“很酷的”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。这现在可以通过UV LED固化实现。传统的紫外线灯泡随着时间的推移会退化，这意味着它们的紫外线输出不稳定。制造商通过过度指定所需的能量(这可能导致过度固化、易碎的粘合剂)或通过实施维护计划来移除灯泡作为预防措施来解决这个问题。有了UV LED，这两个问题都被消除了，因为它们将随着时间的推移提供稳定的UV输出，导致更好的过程控制和稳定性。

紫外LED灯

UV LED在商业上已经有10多年的历史了，它通过给一个叫做二极管的半导体设备施加电流来产生UV能量，使其发射出UV能量。二极管中的特定材料决定了输出的波长，通常是非常窄的+/- 10nm波段。图1比较了各种UV LED灯与典型汞弧灯的输出。UV LED灯提供单波长配置，通常集中在一个特定的波长+/- 5 nm。

通常情况下，一组UV led封装成一个单独的单元或带有电源的灯头以提供控制。一个UV LED单元可以轻至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，单位为W/cm²．当比较UV led时，重要的是要注意所给出的峰值辐照度是在发射窗口还是在一定距离之外测量的，因为峰值辐照度随与发射窗口的距离而减小。

领导的好处

UV led有很多优点，包括明显更长的寿命，稳定的输出，更高的能源效率，没有臭氧排放，没有汞浪费，对基板的热量更少，即时开/关，和一个小的形状因素，非常适合合并到工艺或机械，可用空间很少。

UV LED系统的总拥有成本显著降低，因为较少更换灯，较少维护，更好的能源效率和小的空间要求。与弧光灯500到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20,000小时以上。同样需要注意的是，在整个使用寿命中，UV LED的输出仅下降约5%，而弧光灯在使用寿命结束时损失约50%。UV led的瞬间开/关功能防止了在生产线停止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。紫外线led是最有效的紫外线固化技术，比汞弧灯节约50 - 75%。UV LED灯能更有效地将电能转换为对固化过程有用的波长，并且不会像红外那样浪费能量，就像汞弧灯和无极灯一样。

UV led是一种安全、环保的技术。因为紫外led发出的紫外线能量在UVA范围内，灯不产生任何臭氧需要从工作区域消耗。此外，UV LED灯中没有汞，因此不需要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需要的空间、监控、维护和停机时间显著减少，这意味着更少的废料、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的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纹涂料应用。一般来说，UV LED灯的输出越高，需要的冷却就越多，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装置提供冷水。低输出单位，如12瓦特/厘米²FireJet™单元，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，输出更像洪水的图案，如图3所示。汞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线或椭圆反射器来对准或聚焦能量到基材上。

对于一些应用，如三维零件，更大的工作距离是需要的，机器制造商和其他人正在寻找方法，通过使用先进的光学技术来补偿辐照度的损失。一些UV LED灯使用先进的光学技术，在特定区域(或大或小)上提供一致的高峰值辐照UV能量。例如，光导器将UV LED输出集中到一个非常小的区域。FireEdge™UV LED灯具有特殊的光学器件，可用于边缘固化/带接应用，同时引导排出的空气远离基板表面(图4)。

为了固化较大的部件，独特的缩放功能可以将UV LED单元“端到端”连接，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。由于紫外LED电源是固态的，它们很容易适应给定的线路电压(100到240伏交流电)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，在处理较窄的产品时，关闭一个或多个UV LED单元，在不影响生产速率或质量的情况下节约能源。

商业应用

最早的一些UV LED商业应用是小面积粘合剂和粘合应用，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。这些早期的应用利用了UV led的外形因素(轻量化和小体积)，通过固化能力，增加了更长的波长固有的安全性。由于UV led体积小、重量轻、固化能力酷，以前认为不可能的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车厢，可以快速移动轻量级的灯在打印机的宽度左右移动，以固化油墨。这种“移动头”的应用是不可能的汞弧和无极灯，因为它们的重量，冷却机制和大尺寸。今天，随着能量密度的增加和成本的降低(特别是395纳米的输出)，UV LED在图形艺术，木器涂层，电子，复合材料，纺织品，玻璃，塑料，家用产品，制药和其他市场是商业化的。

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该评估紫外线固化作为一种减少占地面积、能源成本和环境排放的方式，同时提高生产率。uv固化配方和灯具制造商经常与制造商合作，为他们的特定工艺指定化学和灯具。制造商应该考虑利用紫外线LED灯提供的额外好处，如无臭氧或汞，小的外形因素，减少维护，稳定的过程的一致和可靠的操作。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。2022世界杯八强水位分析正如所示，许多配方商和机器制造商积极参与开发紫外线LED固化应用程序，许多制造商已经获得了好处。