知識文章
UV光源的選擇,LED是萬能的嗎?
2021-09-16
工業上開始使用UV固化技術大概始自於1960 年代初期,德國木業公司利用UV固化材料將木材表面加上硬畫塗層。
而全球首次使用UV平版印刷則是由美國與英國於1970年開始成功地使用。
UV固化發展至今已成為非常重要的印刷技術。
一般而言,UV固化技術是一種以UV 光源照射化學物,而該化學物當中所含的”光啟始劑(Photoinitiator)”受到UV光源的激發,可以在極短時間內讓”聚合單體(Polymer)”產生膠合固化反應。
圖一:常見的光起始劑反應頻譜
一開始,UV固化技術的UV光源都是以汞燈(Mercury)為主要的UV來源,汞燈的地位也一直處於無法被取代的地位。
但自從1993年,藍光LED技術被日亞化學中村修二博士發明開始,LED的頻譜即從藍光迅速的發展到紫外光的境界,也讓人開始思考,用UV LED取代汞燈的可能性,再加上汞曾經造成日本嚴重的水汙染導致人們患上水俁病,因而訂定出水俁公約強烈的限制汞的應用與開發。同時,似乎也讓UV LED成為極為重要的取代產品。
圖二:標準汞燈的發光頻譜
近幾年UV LED確實在發光效率上有極大的進展,從幾%的轉換效率到目前達到40%左右的水準,
讓人們喚起一股非常大的希望,也讓使用者極盡所能地希望能迅速的利用UV LED來取代汞燈的地位。
然而,事情並非我們所想像的那麼簡單,
UV LED確實能在UVA波段提供高校節能的UV光來源,但是,UVLED所提供的頻譜還是以介於365nm到405nm為主。
而市面上光起始劑的開發是經過數十年的發展,跟隨著汞燈的腳步一步一步的將光起始劑優化改良到目前的光景,
所以幾乎市面上的光起始劑開發,皆是以汞燈為其實驗所使用的光源
也因此光起始劑的反應波長不會僅限於在365nm~405nm之間,更多的是需要介於320nm~365nm之間的波長,或甚至需要介於200nm~320nm之間的波長,這些都是UV LED目前為止所無法有效提供的波段,也因此汞燈還是有其存在的必要性。
雖然水俁公約強烈的限制汞的開採與應用,但在工業的應用上還是不敢立即的實施,因為一旦盲目實施,可能超過一半的印刷業或是塗裝業都要馬上停擺。
那要如何選擇該使用UV LED還是汞燈呢?
關於是否能夠應用UV LED來取代汞燈,有兩個重要因素可以加入考量的行列,
其一為是否有其更換的經濟效益,其二為產品是否能達到與原有汞燈製程同樣的功效。
- 在同樣的累積能量下,UV LED能達到與汞燈同樣的品質,恭喜你,UV LED絕對是你最佳的選項,然而你能碰到這樣的機率大概小於10%,所以極難遇到。
- 在加強UV LED劑量之後而能達到與汞燈相同的品質,這時候就必須要考慮到經濟效益是否符合更換的必要,以超赫多年的經驗提供使用者一個參考的依據,如果UVLED需要的劑量在2~3倍的情況下可以完成固化,利用原本汞燈需要1000mJ/cm2,而UV LED可以在2000~3000mJ/cm2的情況下達到固化的目的,這時就有更進一步的評估空間,是否要用UV LED來取代汞燈。然而,如果需要的劑量大於3倍以上,即使換上UV LED,也不會帶來節能的效益,純粹只是滿足心靈上的節能而已。
- 如果使用UV LED而材料無法達成與汞燈相同的品質,其實完全沒有更換的必要。
超赫實業以光的角度協助客戶提供最佳的UV固化解決方案,
以全客製的角度協助客戶分析哪一種類的光源才是客戶最佳的選擇方案,
超赫擁有專門的『光的實驗室』,可以提供客戶找到最佳的解決方案,不會讓客戶花了冤枉錢,
也符合我們的宗旨『我們專注於解決您的問題』。
如果您有任何需求,都歡迎立刻聯絡我們