UV LED解決方案具有許多可持續(xù)性優(yōu)勢(shì)。這些以更低的能源消耗、消除汞和臭氧的產(chǎn)生、無(wú)有害溶劑或揮發(fā)性有機(jī)化合物以及更少的部件的形式出現(xiàn)。將傳統(tǒng)UV燈與UV LED進(jìn)行比較時(shí)，兩個(gè)積極的特點(diǎn)很突出，即浪費(fèi)和能源減少，兩者都具有環(huán)境效益。

  01

  污染防治

  UV LED技術(shù)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是它不含汞?！坝捎诠奈ｋU(xiǎn)，世界正在遠(yuǎn)離在工業(yè)過(guò)程中使用它。傳統(tǒng)的UV燈管含有汞，但UV LED模塊不含汞。傳統(tǒng)的UV燈會(huì)破壞汞并將其泄漏到環(huán)境中，但LED不會(huì)，”Baldwin Technology的AMS光譜UV部門商業(yè)負(fù)責(zé)人喬納森·福爾分享道。

  此外，當(dāng)傳統(tǒng)UV燈的能量足以產(chǎn)生電弧時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生一種稱為臭氧的有害氣體。“臭氧必須從固化系統(tǒng)中排出，以防止對(duì)生產(chǎn)線上的工作人員造成傷害。LED不會(huì)產(chǎn)生臭氧，這意味著運(yùn)行LED所需的設(shè)備更少，對(duì)人類和環(huán)境造成傷害的可能性也更小，”福爾說(shuō)道。

  “研究表明，在某些應(yīng)用中，用UV LED燈代替汞燈可以使每件產(chǎn)品每年減少20噸二氧化碳排放。使用UV LED，不需要排煙裝置來(lái)去除汞蒸氣UV燈產(chǎn)生的有害氣體和臭氧。汞中毒會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟和許多其他器官造成損害，”Phoseon Technology市場(chǎng)傳播經(jīng)理斯泰西·霍格解釋道。

  使用UV LED燈代替汞蒸氣UV燈也可以減少浪費(fèi)。“傳統(tǒng)的汞弧燈壽命短，需要每1,000-1,500小時(shí)更換一次，會(huì)產(chǎn)生大量燈泡廢料。如果維護(hù)得當(dāng)，UV LED固化燈的使用壽命可超過(guò)60,000小時(shí)。升級(jí)到UV LED技術(shù)消除了這些燈泡更換成本，通過(guò)消除有毒汞進(jìn)入廢物流提供了顯著的環(huán)境效益，”她繼續(xù)說(shuō)道。

  Dipl.-Ing.流程開發(fā)專家佩特拉·伯格指出，汞被回收并用于新工藝。

  02

  節(jié)能

  除了環(huán)境效益外，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在節(jié)能方面?！霸趥鹘y(tǒng)的UV固化工藝中，與汞蒸氣UV燈相關(guān)的巨大熱量需要大量的電力才能運(yùn)行。與傳統(tǒng)的汞蒸氣UV燈相比UV LED技術(shù)可節(jié)省高達(dá)85%的能源，”霍格說(shuō)。

  Baldwin Technology的AMS Spectral UV部門的UV/LED產(chǎn)品專家鮑勃·格里森貝克指出，LED 系統(tǒng)僅在需要時(shí)才通電并立即準(zhǔn)備好固化，而傳統(tǒng)的弧光燈則在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中保持開啟狀態(tài)，并且需要初始 減慢生產(chǎn)速度和降低效率的預(yù)熱期。

  伯格對(duì)此表示贊同，并指出由于UV LED不需要加熱階段，因此它們可以在短周期內(nèi)打開和關(guān)閉，從而節(jié)省能源?！岸遥捎诠袒b置的每個(gè)UV LED都可以單獨(dú)控制，因此照射區(qū)域可以根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行完美調(diào)整，”伯格評(píng)論道。

  GEW (EC) Limited業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁詹妮弗·希思科特表示：“LED的使用壽命長(zhǎng)，并且沒有傳統(tǒng)的燈、反射器和快門機(jī)制，因此消除了消耗品以及隨后與這些物品的生產(chǎn)和運(yùn)輸相關(guān)的碳足跡?！?/p>

  經(jīng)濟(jì)利益也得以實(shí)現(xiàn)。UV LED是一種能量較低的系統(tǒng)，光波長(zhǎng)集中在更小的范圍內(nèi)。格里森貝克解釋說(shuō)：“與標(biāo)準(zhǔn)的汞弧UV相比，該系統(tǒng)使用的能源少得多，產(chǎn)生的熱量也少得多，因此也會(huì)影響建筑物中的環(huán)境供暖和制冷系統(tǒng)?！?/p>

  UV LED固化系統(tǒng)可降低總裝機(jī)功率，并在運(yùn)行期間降低高達(dá)75%的能耗。“這對(duì)制造商的底線來(lái)說(shuō)非常好，并直接影響組織的可持續(xù)發(fā)展努力，”希思科特說(shuō)。

  03

  冷卻系統(tǒng)

  UV和UV LED的一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題是需要冷卻，主要可選的有風(fēng)冷和水冷技術(shù)。

  “當(dāng)電流通過(guò)UV LED技術(shù)時(shí)，其中30%-40%會(huì)轉(zhuǎn)化為UV能量的波長(zhǎng)，從相關(guān)設(shè)備向外輻射。平衡轉(zhuǎn)化為熱能，必須通過(guò)強(qiáng)制空氣循環(huán)或水循環(huán)將其去除，”希思科特解釋道，“適當(dāng)?shù)睦鋮s可將LED結(jié)溫穩(wěn)定在最佳設(shè)定點(diǎn)，是確保最佳系統(tǒng)性能、UV輸出和產(chǎn)品壽命的最重要因素之一。因此，冷卻的選擇及其設(shè)計(jì)不是一件小事?！?/p>

  Integration Technology集團(tuán)市場(chǎng)部經(jīng)理尼爾·斯蒂克蘭也表示，冷卻系統(tǒng)的可持續(xù)性取決于環(huán)境?！八渚哂忻黠@的性能優(yōu)勢(shì)，但會(huì)帶來(lái)額外成本，而空氣冷卻雖然效率較低，但不需要冷卻器或水源。移除的熱量當(dāng)然可以用來(lái)幫助在較涼爽的環(huán)境中加熱房間?！?/p>

  此外，希思科特認(rèn)為冷卻方法最重要的是取決于UV系統(tǒng)所需的固化輸出?！爱?dāng)需要更高水平的UV輸出時(shí)，必須用水循環(huán)冷卻LED，因?yàn)檫@是最有效的。當(dāng)需要較低水平的UV輸出時(shí)，系統(tǒng)用水或空氣冷卻。只要冷卻系統(tǒng)針對(duì)UV輸出水平進(jìn)行了適當(dāng)設(shè)計(jì)，并且隨著時(shí)間的推移得到了充分維護(hù)，任何一種方法都是可以接受的。另外，還必須考慮設(shè)施的周圍環(huán)境，因?yàn)楦叩臏囟?、更大的相?duì)濕度和來(lái)自其他過(guò)程的空氣中的微粒可能會(huì)影響這兩種冷卻技術(shù)的有效性?！?/p>

  談到風(fēng)冷方法，霍格說(shuō)這些系統(tǒng)不需要外部冷卻系統(tǒng)，因此與水冷系統(tǒng)相比，它們通常更便宜并且需要更少的維護(hù)?！帮L(fēng)冷系統(tǒng)具有較低的能源需求和較低的運(yùn)營(yíng)成本；水冷系統(tǒng)提供更小的外形尺寸和更高的峰值輻照度，但需要稍微多一點(diǎn)的能量來(lái)運(yùn)行。”

  希思科特對(duì)此表示同意，并指出從可持續(xù)性的角度來(lái)看，空氣冷卻需要更少的電力并消除了水調(diào)節(jié)，水調(diào)節(jié)由腐蝕抑制劑和乙二醇的精確稀釋溶液組成。

  水冷系統(tǒng)也有優(yōu)點(diǎn)和局限性。希思科特指出，發(fā)出更大UV輸出的水冷系統(tǒng)更有可能驅(qū)動(dòng)更快的機(jī)器速度、增加容量、改善固化，并允許在生產(chǎn)線上運(yùn)行更大范圍的UV固化化學(xué)品?！八湟材芨玫乇３州^低的LED結(jié)溫，從而提高設(shè)備穩(wěn)定性、性能和產(chǎn)品壽命?！?/p>

  格里森貝克表示，與其他選擇相比，水冷能夠更有效地從系統(tǒng)中吸收更多熱量?！翱諝庀到y(tǒng)通常會(huì)在周圍環(huán)境中產(chǎn)生熱量，這進(jìn)一步加重了建筑物中的任何溫度調(diào)節(jié)。由于水在封閉系統(tǒng)中循環(huán)，因此它為溫度穩(wěn)定性和可持續(xù)性提供了最佳解決方案?！?/p>

  從可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看，伯格認(rèn)為風(fēng)冷UV LED光源的支持者會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō)，他們使用的能源比水冷器少?！叭欢?，風(fēng)冷UV LED通常運(yùn)行在較低的水平并且強(qiáng)度較低。因此，您很可能需要更多的LED燈才能獲得良好的固化效果，因?yàn)槟枰褂盟浒姹??！?/p>

  Baldwin Technology的AMS Spectral UV部門美洲工業(yè)銷售主管凱文·喬塞爾認(rèn)為，從可持續(xù)性的角度來(lái)看，這兩種冷卻工藝之間實(shí)際上沒有什么區(qū)別?！癓ED 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需要考慮的兩個(gè)因素是輸出與壽命的折衷，設(shè)計(jì)人員需要保持芯片的目標(biāo)溫度以確保更長(zhǎng)的使用壽命?！?/p>

  他解釋說(shuō)，功率最高的系統(tǒng)需要更高的冷卻能力。LED的功率越大，對(duì)冷卻的要求越高，就越有可能使用水作為冷卻機(jī)制?！坝糜赨V LED的水冷系統(tǒng)是閉環(huán)的，這意味著冷卻劑通過(guò)冷卻器運(yùn)行。這最大限度地減少了對(duì)環(huán)境的影響。必須記住的是，LED無(wú)法從熱事件中恢復(fù)。使芯片過(guò)冷會(huì)顯著縮短使用壽命。它們不能自我修復(fù)，更換芯片的成本可能很高，而且可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)劃外的停線情況，這也是代價(jià)高昂的?！?/p>

  它們的不同之處在于UV LED的驅(qū)動(dòng)力要大得多，以產(chǎn)生更高的輸出。“這意味著更多的能量被投入到LED中，從而產(chǎn)生更高的UV能量輸出，但也需要主動(dòng)冷卻——空氣或水，以將芯片保持在允許長(zhǎng)壽命的溫度范圍內(nèi)。LED的功率越高，冷卻要求就越高，”喬塞爾補(bǔ)充道。

  大多數(shù)用于工業(yè)固化的系統(tǒng)，如轉(zhuǎn)換和木材工業(yè)，需要高能量和速度，并且主要使用水冷系統(tǒng)。對(duì)生產(chǎn)率要求較低的實(shí)驗(yàn)室和粘合劑固化系統(tǒng)使用風(fēng)冷系統(tǒng)?！昂孟⑹菑碾娡叩焦馔叩哪芰哭D(zhuǎn)換在持續(xù)地得到改進(jìn)，這意味著主動(dòng)冷卻要求更低，”喬塞爾繼續(xù)說(shuō)道。

  04

  持續(xù)發(fā)展

  對(duì)于任何技術(shù)，通常都有改進(jìn)的余地。在討論可持續(xù)性與UV LED固化技術(shù)之間的關(guān)系時(shí)，情況確實(shí)如此。進(jìn)步支持高效的系統(tǒng)。

  希思科特強(qiáng)調(diào)，隨著UV LED的出現(xiàn)，可持續(xù)性將繼續(xù)得到改善?！斑@主要是正在進(jìn)行的化學(xué)優(yōu)化的結(jié)果，使油墨、涂料和粘合劑能夠?qū)^低的峰值輻照度做出反應(yīng)，并在源選擇和操作期間更好地將UV化學(xué)和線速度的要求與正確的UV輸出相匹配。提供過(guò)多的UV LED能量是低效的，因?yàn)槿魏尾荒鼙换瘜W(xué)物質(zhì)吸收的部分在與油墨、涂料或粘合劑接觸時(shí)都會(huì)立即轉(zhuǎn)化為熱量?！?/p>

  在由線速度、化學(xué)和燈集成決定的最佳功率水平下運(yùn)行UV LED固化系統(tǒng)可以進(jìn)一步降低電力和能源消耗?！叭魏卧试S系統(tǒng)以較低的UV輸出運(yùn)行而不影響固化、線速度和產(chǎn)量的東西都是可持續(xù)性的改進(jìn)。隨著UV LED固化工藝知識(shí)的進(jìn)一步提高和積極實(shí)施，UV LED固化的整體可持續(xù)性及其在制造業(yè)中的應(yīng)用將繼續(xù)增長(zhǎng)?！?/p>

  “雖然UV LED系統(tǒng)目前消耗的能量很低，但我認(rèn)為它們還沒有達(dá)到頂峰。隨著時(shí)間的推移，它們的尺寸可能會(huì)變得更加緊湊，冷卻方法也將變得更加高效，”霍格預(yù)測(cè)道。

  伯格還期望提高UV LED的效率?！斑@意味著功率輸入/輸出關(guān)系正在改善，這也有助于改善UV LED的能量平衡。冷卻技術(shù)也在不斷改進(jìn)，尤其是在空氣冷卻方面。在這里，我們期待在相同的功耗水平下獲得更高的強(qiáng)度，我們已經(jīng)習(xí)慣了?！?/p>

  Heraeus Noblelight America LLC高級(jí)銷售經(jīng)理埃斯特萬(wàn)·馬林指出：“持續(xù)改進(jìn)還以延長(zhǎng)UV LED系統(tǒng)壽命的形式出現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注LED燈何時(shí)失效或達(dá)到其預(yù)期壽命?！?/p>

  喬塞爾指出，對(duì)于UV LED，可持續(xù)性等同于使用壽命?！癠V LED系統(tǒng)非常接近最大理論轉(zhuǎn)化率。下一個(gè)前沿領(lǐng)域是提高遠(yuǎn)UV LED的轉(zhuǎn)換率。當(dāng)您轉(zhuǎn)向更低的UV波長(zhǎng)時(shí)，您必須使用不同的基礎(chǔ)材料，這些材料的制造難度和成本要高得多。一般的例子是385-405納米的能量輸出大致相同。當(dāng)您向下移動(dòng)到365nm 系統(tǒng)時(shí)，能量輸出約為385-405納米范圍的80%。當(dāng)您轉(zhuǎn)向更短的波長(zhǎng)（例如340納米）時(shí)，能量輸出還不到395納米系統(tǒng)的百分之十?！?/p>

  當(dāng)您移動(dòng)到亞300納米范圍時(shí)，它的效率會(huì)更低，壽命也會(huì)更短?！霸S多公司將為UV系統(tǒng)提供大約20,000小時(shí)的保修，并期望更長(zhǎng)的使用壽命。當(dāng)您將其與UV  LED進(jìn)行比較時(shí)，有用的輸出壽命不到2,000小時(shí)。但是，這與2001年左右首次推出用于工業(yè)用途的UV LED并沒有太大的不同。效率和壽命很低。由于UV LED的目標(biāo)市場(chǎng)是用于消毒目的，因此在提高UV LED效率方面存在很大的驅(qū)動(dòng)力和相應(yīng)的投資，并且可以期待未來(lái)的改進(jìn)，喬塞爾解釋道。

  格里森貝克指出：“隨著新技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)的效率越來(lái)越高，但由于LED陣列已經(jīng)非常高效，因此與從汞弧燈泡技術(shù)轉(zhuǎn)向LED技術(shù)時(shí)相比，改進(jìn)可能會(huì)更小?！?/p>

  05

  可持續(xù)性作為驅(qū)動(dòng)力

  可持續(xù)性是UV LED的優(yōu)勢(shì)，也是采用的驅(qū)動(dòng)因素。

  “目前，可持續(xù)性是采用UV LED的主要驅(qū)動(dòng)因素，”霍格斷言，“我們注意到，由于能源成本上升，尤其是在歐洲，越來(lái)越多地采用UV LED固化。隨著能源成本飆升，印刷商和加工商正在以更快的速度采用UV LED。”

  除了不斷上漲的能源成本外，制造過(guò)程中的汞禁令也在全球范圍內(nèi)推廣，這也促進(jìn)了UV LED固化技術(shù)的普及。“所有主要品牌都要求印刷商、加工商和其他制造商采用環(huán)境可持續(xù)的工藝?，F(xiàn)在，LED已成為汞UV的有效替代品，許多全球性大公司正在共同消除工廠中的汞，”霍格評(píng)論道。

  喬塞爾還將可持續(xù)性視為采用的驅(qū)動(dòng)因素?！翱沙掷m(xù)性現(xiàn)在是轉(zhuǎn)換為UV LED的主要考慮因素，與更成熟的客戶的直接財(cái)務(wù)理由一樣?！?/p>

  “在我看來(lái)，隨著能源成本的不斷上漲和對(duì)可持續(xù)性的關(guān)注，轉(zhuǎn)向基于LED的系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)，”格里森貝克指出。

  “今天和未來(lái)十年推動(dòng)UV LED應(yīng)用的最大可持續(xù)發(fā)展因素是該技術(shù)能夠降低運(yùn)行期間的裝機(jī)功率、峰值需求和能源消耗。這具有減少碳足跡的直接和可衡量的好處，使公司能夠更快、更輕松、更經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)凈零承諾。過(guò)渡到UV LED固化可讓印刷商、涂布機(jī)和加工商同時(shí)降低碳足跡、減少能源費(fèi)用、消除電網(wǎng)壓力并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，”希思科特指出。

  “由于烏克蘭沖突，歐盟面臨能源限制的現(xiàn)狀，行業(yè)需要更節(jié)能的技術(shù)，如UV LED可以幫助解決，”馬林補(bǔ)充道。

  個(gè)人和公司正在尋找減少能源、減少污染和消除浪費(fèi)的方法。當(dāng)涉及到工業(yè)印刷應(yīng)用中的油墨、涂料或粘合劑的固化過(guò)程時(shí)，UV LED技術(shù)能夠滿足所有這些要求。

  從不含汞到由很少的部件組成，UV LED系統(tǒng)提供了許多環(huán)境效益。與此直接相關(guān)的是使用UV LED系統(tǒng)可節(jié)省大量能源，這也是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。有了這些積極因素，許多行業(yè)參與者認(rèn)為固化技術(shù)的未來(lái)將轉(zhuǎn)向UV LED是有道理的，推動(dòng)這一趨勢(shì)的是企業(yè)和消費(fèi)者對(duì)更可持續(xù)的未來(lái)的需求。