UV-LED釋放的能量已經可以與傳統(tǒng)UV固化燈泡釋放的能量相當,甚至更高。16W/cm2的LED固化系統(tǒng)已經正式進入量產兩年,基本滿足最快的固化速度需要,而且這種LED光源的壽命超過兩萬小時。復旦大學張善端團隊研制出10kW大功率紫外LED固化系統(tǒng),相關技術正在進行產業(yè)化。大連海事大學趙歡等研制了一種陣列型UV-LED光源,可靈活調節(jié)輻照面上光功率密度分布,使得三維物體的高效固化成為可能,進入實用還需要一定的時間。
UV-LED點、面光源設備已經在實際應用。近年來,LED光源在波長控制、出光效率以及大功率LED光源散熱技術也在持續(xù)改進中,因此,隨著LED技術和半導體技術的進展,開發(fā)大功率、光強在三維可控、發(fā)射波長與光引發(fā)劑吸收波長匹配、結構更簡單是其發(fā)展方向。
在UV-LED光固化新材料方面,2006年,只有極少數油墨與UV-LED技術兼容。富林特集團在UltrakingXCURA品牌下,選用光引發(fā)劑能吸收波長較高部分,推出單張紙和轉輪膠印用新型低能耗、UV-LED固化高反應性油墨和涂料。這種油墨可以在特定的非多孔性涂布或非涂布基材上印刷,油墨的反應活性很高,不需要多個固化光源。
到2013年,20多家油墨和材料供應商支持并配置UV-LED油墨,包括太陽化工、愛克發(fā)、德國Ruco、Marabu等公司。相當數量的材料供應商都以他們的材料與UV-LED兼容作為賣點。新的樹脂、單體、預聚物以及光引發(fā)劑的出現使得UV-LED技術應用越來越廣。
實際應用結果表明,UV-LED固化系統(tǒng)可以提高顏料含量,以獲得更鮮艷的色彩。這對UV-LED固化技術應用領域的拓展十分重要,傳統(tǒng)UV固化系統(tǒng)中固體粒子容量相對較小,而UV-LED固化系統(tǒng)具有更高的固體粒子容量,表明在該體系中可以加入更多的具有光、聲、電磁功能的納米粒子,極大地拓展了其應用領域。
目前不僅油墨在廣泛應用UV-LED技術,涂料和膠粘劑正在專門配置成為能夠UV-LED固化的產品,印刷電路板(PCB)、電子元器件封裝也相應地用UV-LED固化替代傳統(tǒng)的UV固化。以印刷電路板(PCB)曝光為例,采用掃描式的曝光方式,可以有效地減少UV-LED光源的尺寸面積,進而解決UVLED的散熱問題。另外,其還具有光強分布均勻穩(wěn)定、設備成本低等諸多優(yōu)點,并且在各項性能上均比傳統(tǒng)的曝光工藝高,完全滿足PCB曝光工藝。
在光固化新材料方面,開發(fā)新的引發(fā)劑、單體、預聚物固化體系,提高光固化反應活性。采用在UV-LED固化系統(tǒng)中加入光、聲、電、磁功能納米材料,形成新的無機功能粉末分散在有機載體中的新型漿料,將之與3D打印制造結合將帶來更多技術創(chuàng)新和更大的市場。
UV-LED的市場未來
隨著UV-LED系統(tǒng)開發(fā)技術的成熟,UV-LED固化系統(tǒng)體積變得越來越小,甚至成為便攜式。UV-LED光源設備以及油墨、油漆、涂料、漿料等液態(tài)光固化系統(tǒng)的創(chuàng)新其直接結果是整體成本下降和應用領域的拓寬。
法國里昂YoleDeveloppement公司在對UV-LED領域所做的研究中預測,由于擁有成本低、設備小巧、環(huán)境友好的優(yōu)點,UV-LED芯片和封裝市場將有大幅度增長,到2017年將達到2.7億美元。UV-LED在近幾年內有望占據全球UV設備、輔助設備和耗材1/3以上的市場份額。
UV-LED固化技術具有高效能、無VOC、臭氧以及汞排放、工藝溫度低和高固體粒子容量的特點,將成為油墨、油漆、涂料、功能漿料、電子元件封裝膠粘劑、3D打印制造領域技術創(chuàng)新和市場的熱點。



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