UV-LED-Wellenlängenspektrum

UV-LED vs. Quecksilber Spektralverteilung 

Die Sonne ist eine Quelle des gesamten Spektrums der ultravioletten Strahlung, die üblicherweise in UV-A, UV-B und UV-C unterteilt wird. Das typische Wellenlängenspektrum einer Lichtquelle reicht von ultraviolettem Licht (UV-C: 200 bis 280 nm; UV-B: 280 bis 315 nm; UV-A: 315 bis 400 nm) bis zu sichtbarem Licht (400 bis 760 nm) und Infrarotlicht (760 bis 3000 nm). LED-UV-Lampen haben einen schmalen Spektralbereich, der um eine bestimmte Wellenlänge, ±10nm, zentriert ist. Die meisten Phoseon-Produkte verwenden Wellenlängen von 365nm, 385nm, 395nm oder 405nm. Diese nahezu monochromatische Verteilung (siehe Grafik) erfordert neue chemische Formulierungen, um eine ordnungsgemäße Aushärtung von Druckfarben, Beschichtungen und Klebstoffen zu gewährleisten.

Der Großteil der Standard-UV-Härtung findet in einem schmalen Emissionsbereich statt, wobei der Rest des Spektrums nicht benötigte und potenziell schädliche UV-C- und Infrarot-Emissionen erzeugt. UV-LED-Lampen bieten diesen schmalen Emissionsbereich.

UV-LED-Härtungslichtquellen wandeln 20-40% der elektrischen Eingangsleistung effizient in nutzbares UV-Licht um, ohne schädliche UV-C- oder Infrarotexposition. Diese Effizienz entspricht einer Strom- und Wärmeeinsparung von ca. 80% gegenüber Lampen auf Quecksilberbasis.

Spitzenbestrahlungsstärke & Energiedichte

Es gibt zwei wichtige Parameter einer LED-Lampe, die für die Optimierung der Aushärtung und die Festlegung eines Prozessfensters verstanden werden sollten. Die Identifizierung dieses Prozessfensters führt zu einer möglichst dauerhaften und wünschenswerten Oberfläche sowie zu einer akzeptablen Haftung und Oberflächenhärtung: Spitzenbestrahlungsstärke und Energiedichte.

Die Spitzenbestrahlungsstärke, auch Intensität genannt, ist die Strahlungsleistung, die auf einer Oberfläche pro Flächeneinheit ankommt. Bei der UV-Härtung ist die Oberfläche die Aushärtungsfläche des Substrats oder Teils, und ein Quadratzentimeter ist die Flächeneinheit. Die Bestrahlungsstärke wird in Einheiten von Watt oder Milliwatt pro Quadratzentimeter (W/cm² oder mW/cm²) angegeben. Die Spitzenbestrahlungsstärke ist entscheidend für die Durchdringung und die Aushärtung der Oberfläche. Die Spitzenbestrahlungsstärke wird durch die Leistung der technischen Lichtquelle, die Verwendung von Reflektoren oder Optiken zur Konzentration oder Eingrenzung der Strahlen auf einen engeren Auftreffbereich auf der Oberfläche und den Abstand der Quelle von der Härtungsoberfläche beeinflusst. Die Bestrahlungsstärke für UV-LEDs an der Lichthärteoberfläche nimmt mit zunehmendem Abstand zwischen der Quelle und der Lichthärteoberfläche schnell ab.

Die Energiedichte, auch Dosis oder Strahlungsenergiedichte genannt, ist die Energie, die während einer definierten Zeitspanne (Verweildauer oder Exposition) pro Flächeneinheit auf einer Oberfläche ankommt. Ein Quadratzentimeter ist wiederum die Flächeneinheit und die Strahlungsenergiedichte wird in Einheiten von Joule oder Millijoule pro Quadratzentimeter (J/cm² oder mJ/cm² ) angegeben. Die Energiedichte ist das Integral der Bestrahlungsstärke über die Zeit. Für eine vollständige Aushärtung ist eine ausreichende Energiedichte erforderlich.