UVLED固化技术发展及优劣势分析
今年辐射固化领域两大重要论坛先后召开，5月在美国芝加哥召开的北美辐射固化会议(RadTechNA2018)和9月在长沙由中国感光学会辐射固化专业委员会主办的“2018中国辐射固化年会”。在这两次会议上，UV-LED成为最热的话题，预示着其已经成为辐射固化界最关注的技术。
UVA（315nm-400nm）的典型应用为紫外固化、紫外配墨打印、光催化、防伪识别等。光固化主要使用波长365-400nm之间的紫外光。紫外光固化应用包含在显示屏、电子医疗、仪表等行业的UV胶黏剂固化；建材、家具、家电、汽车等行业的UV涂料固化；以及印刷、包装等行业的UV油墨固化等。
目前有多种方法可以固化形成涂层、薄膜或油墨，比如热固化，蒸发固化，氧化固化（空气干燥）等。UV固化是一个新的方法，时间短，产能高、总工序成本低、挥发性有机化合物/溶剂使用少、设备小。UV固化的原理是使用一种化学反应，使多种化学成分的混合物聚合，如单体、低聚物和光引发剂。这些材料可能是涂料、粘合剂、油墨、复合材料等。UV固化系统由UV灯、反光镜、电源/转换器和外罩组成。
UVLED固化：无法替代的优势
UV之所以受到业界如此重视，一方面是由于政策环境的推动，另一方面更是由于其相较于传统紫外辐射固化技术的优势显著。
1、更高的效率：UVLED可瞬间开（关）灯，传统UV光源需预热1分钟之后才能启动，冷却4分钟之后才能关闭。为提高工作效率，很多操作人员通常会一直开着UV光源，从而造成很大浪费。而LED-UV光源能在印刷时瞬间开启，工作效率大幅提升。同时，UVLED消除了使用传统汞灯出现的意外线路停工，减少JIT的维护和故障排除，确保短期运行和更换工作，产量增加10％至30％，减少浪费和废料，更多的按压时间。
2、更高的可靠性：维护成本更低；快速更换作业；即开即关能保证短时间运行；UVLED的输出更稳定一致；更好的粘着力。
3、更高的一致性：UVLED的固化一致性更高，是可控，可预测的，耐候性更好，而且灵活性更高，LED-UV光源采用点光源，可结合纸张尺寸，分级设置照射范围。
4、更高质量的印刷：色差更小；更好的固化附着力；白色不透，金属色更正，荧光色更亮。对印刷对象更少的热传递，发热量小，LED-UV光源的光电转换效率高，灯管表面温度仅为60℃左右，能有效防止印品因过热而产生收缩变形，从而达到较高的套印精度。
5、更经济：UVLED能耗更低，有效发光效率高，能够减少70%～80%的能源消耗。使用UVLED设备损耗更小，使用寿命长，LED-UV光源使用寿命可高达2万～3万小时，是现有高压汞灯和金属卤素灯（1500小时）的十几倍，可大幅减少光源更换次数。
6、更环保：能降低空气交换，粉尘传播，无汞污染，无UVB和UVC，无臭氧。LED-UV光源不会产生短波紫外光，因此在固化过程中不会产生臭氧，无需安装除味装置或排风管道等辅助装置，能够保持清洁的工作环境，这使得LED-UV固化装置在周围建筑物密集的工厂也可采用。
UVLED固化的局限:在发展中解决问题
同时，现在价格、配套光引发剂、表面固化、短波长LED的研发，UV-LED功率的提高，以及和传统汞灯的竞争，都是UV-LED需要面对的问题。
1、表面固化问题：照射强度较弱，若印刷速度过快，易导致油墨固化不彻底。针对某些UV涂料，LEDUV固化会出现表面粘手的现象，这是由于空气中的氧气会阻碍自由基的反应，影响表干，导致粘手；汞灯UV固化时，由于汞灯含有低波段紫外线，会将氧气反应成臭氧，隔绝了UV涂料和氧气的接触。
2、只能发出长波紫外光，不能发出短波紫外光，因此不利于UV光油的固化。同时，由于没有UVB、UVC和红外，LED波长更适合深层次的固化，而汞灯能覆盖所有层次和区域。
3、LED-UV光源价格偏高。
4、现有印刷机改造困难，这是因为LED-UV光源照射距离短，必须与承印材料表面近距离照射，才能保证油墨的良好固化，因此对现有印刷机的改造带来了极大不便。
5、配套引发剂的问题：对LED-UV光源发出的紫外光发生反应的光引发剂较少，因此需要精选出反应性能优异的光引发剂。LED-UV油墨的光引发剂不仅需要对LED-UV光源发出的窄波段紫外光能具有很强的吸收力，而且必须实现墨层表面和内部同时固化。因此，在选择LED-UV油墨的光引发剂时，应保证光引发剂在LED-UV光源的特定波长下具有最佳的吸收特性，同时还应开发出配比最佳的光引发剂组合，以尽可能地吸收有限的紫外光能。特别是对于透明类光油而言，必须在有限种类的光引发剂范围内，找到能使光油黄变性和固化性达到平衡的光引发剂。
UV固化的发展路线：随着技术的进步定制化程度越来
UV固化的发展路线：随着技术的进步定制化程度越来越高
■2010-2013年只有弧光灯的标准模块的可供更换
■2013-2015年开始根据客户的需求进行定制
■2015年-至今为了更好的利用LED技术优势，根据客户的实际使用需求（工艺、油墨、速度、基板等）进行充分定制
■2009-2011年发展重点在于推广展示紫外LED固化的好处
■2012-2014年发展重点在提升辐照强度
■2014-2016年发展重点在于提升系统使用寿命
■2015-2017年发展重点关注流程优化
从大趋势来看，UVLED被认为是下一代光源之一，UVLED的前景不仅为LED业界所看好，也被辐射固化业界视为未来的趋势。加上水俣公约、节电优惠等政策推广助力，国内外企业加速布局，UVLED市场即将爆发，未来五年将进入快速成长期。据Yole数据，2023年，UVLED的固化应用市场规模约为1.6亿美元（器件价值）。
具体分析请继续关注我们即将推出的UVLED固化系列报告二：UVLED在辐射固化应用方向的市场规模和前景分析
UVLED固化系统制造商来自不同的背景。许多厂家都可以制造UVLED固化系统。这主要依赖于装配专业知识。大多数UVLED固化厂商是新的制造商或打印机制造商;因为市场非常年轻，所以紫外LED固化系统行业现阶段并没有完全稳固成型，所以UVLED固化市场是一个不断增长的市场，对新进入者非常有吸引力。
具体分析请继续关注我们即将推出的UVLED固化系列报告三：一张图看UVLED的辐射固化产业链
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