紫外光LED在汽车和交通领域应用的可行性不断提高

摘要

本文件将解释有关的基本知识 紫外线(UV)固化包括峰值辐照度（瓦特/厘米）、能量密度（焦耳/厘米）。 光谱波长 紫外光LED技术的优点和缺点，以及电极、微波和紫外光LED固化系统之间的根本区别。它将进一步强调使用UV LED技术的好处，推动其在越来越多的生产技术中被采用的趋势，更重要的是，它在汽车和运输应用中的可行性越来越高。

简介

汽车和运输业在未来几年面临着一些设计、工程和制造方面的挑战。其中许多挑战涉及为企业平均燃料经济性（CAFE）标准做准备，该标准要求制造商在2025年前实现生产加权的每加仑54.5英里。其他挑战涉及更好的全球管理，推动装配和供应商工厂进一步减少废物和能源消耗。最后，不断变化的工人人口和高科技技能的短缺可能意味着整个全球生产设施将更加自动化和流程控制。对于这些挑战中的每一项，都可能需要开发许多新的制造工艺。

"为了向汽车和运输业介绍UV LED固化的优点，本文将首先从设备的角度解释固化的基本原理。"

JENNIFER HEATHCOOT, 区域销售经理, PHOSEON TECHNOLOGY

虽然通过使用微波和电弧灯的传统紫外线固化已经在汽车和运输生产过程中使用了几十年，但紫外线LED固化相对较新，还没有获得很大的吸引力。然而，在其他市场上，由于设备和配方的显著进步，UV LED技术已成为主流，使该技术能够迅速渗透到越来越多的应用中。这主要是由于UV LED技术提供了许多性能、操作和环境方面的好处，并被认为是一种使能技术，可以在更大范围的热敏材料上固化油墨、粘合剂和涂料，同时提供整体工艺和质量控制。因此，随着汽车和运输公司努力迎接未来十年的各种制造挑战，UV LED固化的变革性质是应该探索和评估其生产使用的可行性。

为了向汽车和运输业介绍UV LED固化的优点，本文将首先从设备角度解释固化的基本原理。

紫外线固化的工业来源

长期以来，紫外线的工业来源包括中压汞弧灯和微波供电的灯，以及最近的发光二极管（LED）。所有这三种技术都被用来在广泛的制造过程中交联油墨、涂料和粘合剂。电弧和微波固化技术都依赖于汞在含有惰性气体混合物的密封石英管中的汽化。

汞的物理特性决定了它在汽化时能发出紫外光。无极灯使用微波来汽化汞，而电极灯则是利用两个电极之间的高压电弧来达到同样的效果。当汞被汽化成极高温的等离子体气体时，它发出的光谱输出横跨UVA、UVB、UVC和UVV波段，可以通过在灯的内部引入金属添加剂来进行小程度的操控。

添加了金属的灯通常被称为掺杂物、添加剂或金属卤化物。在过去的几十年里，大多数油墨、粘合剂和涂料配方都是为了配合标准汞灯以及掺铁和掺镓灯的输出。当这些配方暴露在紫外线能量下时，它们会交联成一种光聚合物。

另一方面，紫外线LED是固态半导体。它们不包含任何活动部件或汞等离子体气体，其工作温度通常低于传统灯具工作温度的1/10。当连接到直流电源时，电流流经半导体，当电子从每个分立的LED的负极到正极时，它们会被降到低能量状态。能量差以相对单色的光谱分布形式从该装置中释放出来。

在商业上，紫外线LED技术在较长的UVA波长（365、385、395和405纳米）上有显著的市场应用，在较短的UVB和UVC波段的开发工作也在继续。虽然没有直接模仿传统灯的紫外线LED源，但LED发射的较长波长导致其光谱分布更类似于铁或镓灯，而不是基本的汞灯。其结果是，UV LED的波长可以更深入地渗透到化学制品中，并产生更好的通透性，特别是对于不透明的和有颜料的配方。

对于透明涂料来说，实现坚硬、耐刮的表面固化而不泛黄，一直是UV LED的主要挑战。这是因为许多涂料配方依靠宽带灯发出的较短波长在表面进行充分的交联，而目前的UVB和UVC LED还不能满足这些较短波长的固化要求。尽管如此，更高的辐照度和对配方的调整往往被认为可以解决这些问题。对于其他问题，目前正在进行开发工作，试图缩小差距。

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