Der Stand der UV-LED-Härtung

Wellenlänge, Englisch

Eine Untersuchung von Chemie und Anwendungen.

Leuchtdioden für ultraviolett-härtende Anwendungen (UV-LEDs) sind seit fast 10 Jahren kommerziell verfügbar. Ihre einzigartigen Leistungsmerkmale erfordern jedoch neu formulierte UV-Chemikalien, um die vielen Vorteile der UV-LEDs nutzen zu können. In diesem Artikel werden die Eigenschaften von UV-LED-Lampen, die Bedeutung der richtigen Formulierung von Chemikalien, die Vorteile für den Endverbraucher und die kommerziellen Vorteile von UV-LED-Lampen diskutiert. Anwendungen von UV-LEDs; und zukünftig erwartete Entwicklungen.

Herkömmliche UV-Bogenlampen erzeugen UV-Energie, indem sie einen Lichtbogen in einer Kammer mit ionisiertem Gas (typischerweise Quecksilber) erzeugen, um Atome anzuregen, die dann zerfallen und Photonen emittieren. Die emittierten Photonen decken einen breiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums ab, darunter auch etwas Infrarotlicht und sogar sichtbares Licht. Nur etwa 25% liegt im sichereren UV-A-Bereich.

"Die Vorteile von UV-LED im Vergleich zu herkömmlichen Quecksilberbogen-UV-Lampen sind zahlreich und bedeutend."

Ed Kiyoi, Technischer Marketing-Ingenieur, PHOSEON

Eine UV-LED erzeugt UV-Energie auf eine ganz andere Weise. Wenn sich ein elektrischer Strom (oder Elektronen) durch ein Halbleiterbauelement, eine sogenannte Diode, bewegt, gibt sie Energie in Form von Photonen ab. Die spezifischen Materialien in der Diode bestimmen die Wellenlängen dieser Photonen. Bei UV-LEDs liegt die Leistung typischerweise in einem sehr schmalen Band +/- 20 nm. Die Wellenlänge ist abhängig von der Bandlücke zwischen angeregtem Zustand und dem Grundzustand des Halbleitermaterials.

Die UV-Härtung ist ein Photopolymerisationsverfahren, das UV-Energie verwendet, um eine Flüssigkeit in einen Feststoff zu verwandeln. Bei Absorption der UV-Energie erzeugt der Photoinitiator (PI) freie Radikale, die in einer Polymerisationsreaktion die Vernetzung mit Bindemitteln (Monomeren und Oligomeren) einleiten, um die Tinte, Beschichtung oder den Klebstoff zu härten oder zu verfestigen. UV-Formulierungen enthalten auch verschiedene Additive wie Stabilisatoren, Benetzungsmittel, Haftvermittler, Entschäumer und Pigmente, um die gewünschten Eigenschaften oder die Farbe des gehärteten Materials zu erzielen.

Die Vorteile von UV-LED im Vergleich zu herkömmlichen Quecksilberbogen-UV-Lampen sind zahlreich und bedeutend. UV-LEDs sind umweltfreundlicher, da sie kein Ozon erzeugen und kein Quecksilber enthalten, wie es bei Bogenlampen der Fall ist. Sie sind eine kühle Quelle im Vergleich zu Bogenlampen, vor allem weil sie keine Leistung im Infrarotbereich abgeben. Diese reduzierte Wärme macht komplizierte Kühlmechanismen wie Kühlwalzen und externe Shutter überflüssig und ermöglicht Anwendungen auf wärmeempfindlichen Substraten. Der elektrische-optische Umwandlungswirkungsgrad von UV-LEDs ist viel besser und die Möglichkeit, das Gerät sofort aus- und einzuschalten, ermöglicht eine Stromeinsparung von etwa 50-75%.

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