Prije nego što se upustimo u UV{0}}LED tehnologiju, prvo moramo razjasniti nekoliko ključnih pojmova kako bismo bili sigurni da razgovaramo o istoj temi. To će spriječiti pogrešna tumačenja i-smjernu komunikaciju. Ovdje,UVodnosi se na UV{0}}stvrdnjavajuće materijale kao što su UV premazi, UV tinte i UV ljepila;LEDposebno označava ultraljubičaste LED izvore svjetlosti; iUV-LED je definiran kao"stvrdnjavanje UV materijala korištenjem ultraljubičastih LED izvora svjetlosti kao izvora zračenja".
Kao što svi znamo, konvencionalni izvor svjetla za stvrdnjavanje UV premaza je živina lampa srednjeg{0}}i visokog{1}}tlaka. Posljednjih godina, potaknuto politikama očuvanja energije i zaštite okoliša, zajedno s brzim napretkom UVLED (ultraljubičaste LED) tehnologije koja je postavila temelje za industrijske -primjene, tržište je svjedočilo naglom porastu usvajanja UV-LED dioda. Tehnologije u nastajanju uvijek privlače široku pozornost i entuzijazam. Međutim, kao praktičari u industriji, jasno razumijevanje UV-LED-a je imperativ. Ovdje bismo željeli podijeliti naše istraživačko iskustvo u području UV-LED dioda u posljednje dvije godine.
Promjena izvora svjetlosti (razlike između LED dioda i živinih žarulja bit će razrađene kasnije) dovela je do transformacije u sustavima formuliranja UV premaza kao i do revolucije u cjelokupnom procesu premazivanja i stvrdnjavanja. Za UV-LED sustav identificirali smo pet ključnih smjerova istraživanja koji obuhvaćaju tehničke i tržišne dimenzije.
Istraživanje o UV{0}}LED fotostvrdnjavanju
Kao što je ranije definirano, UV-LED fotostvrdnjavanje se oslanja naultraljubičasto LED svjetloizvora za stvrdnjavanje UV materijala. Stoga je postizanje učinkovitog liječenja primarni cilj svih istraživačkih napora. Fotostvrdnjavanje zahtijeva dvije nezamjenjive komponente: svjetlost (izvor energije) i UV materijale (receptor). Promjena izvora svjetlosti neizbježno remeti ravnotežu cijelog sustava, a srž leži u interdisciplinarnom istraživanju i razvoju za usklađivanje UV premaza s LED izvorima svjetlosti.
Opće je poznato da kraće LED valne duljine odgovaraju višim razinama energije i višim troškovima. Nasuprot tome, fotoinicijatori koji zahtijevaju manju energiju pobuđivanja imaju dulje valne duljine apsorpcije i imaju više cijene. To stvara odnos-kao na klackalici između izvora svjetlosti i pokretača. Stoga je proširenje granica performansi i jednog i drugog i identificiranje optimalne ravnoteže između izvora LED svjetla i UV materijala postalo fokus UV-LED inicijativa za istraživanje i razvoj.
Istraživanje LED sustava izvora svjetla
Tehnologija živinih žarulja vrlo je zrela u smislu razvoja i primjene i dugo se smatrala standardnim izvorom svjetlosti. Nasuprot tome, ultraljubičasta LED tehnologija još je u povojima i ima ogroman potencijal za budući rast. Dodatno, lanac LED industrije vrlo je opsežan, obuhvaća rast kristala, rezanje čipova, pakiranje čipova, integraciju modula izvora svjetlosti, kao i upravljanje napajanjem i dizajn sustava za raspršivanje topline. Svaka faza ima kritičan utjecaj na kvalitetu konačnog proizvoda-UVLED izvora svjetlosti. Stoga su razumijevanje i širenje granica učinkovitosti LED dioda ključni za unapređenje cjelokupnog UV-LED ekosustava.
Razlike između LED izvora svjetla i živinih žarulja (prednosti, nedostaci i uobičajene zablude o LED diodama)
Za prevagu u tržišnom natjecanju neophodno je temeljito razumijevanje vlastitih snaga i slabosti konkurenata. Budući da nam je cilj zamijeniti tradicionalne živine žarulje UVLED-ima, ključno je najprije usporediti dvije tehnologije i analizirati njihove prednosti, nedostatke i ograničenja.
UV premazi stvrdnjavaju jer fotoinicijatori u njihovim formulacijama apsorbiraju ultraljubičasto svjetlo određenih valnih duljina, generirajući slobodne radikale (ili katione/anione) koji pokreću polimerizaciju monomera. Kako bismo ilustrirali ovaj princip, prvo ćemo ispitati spektre emisije živinih žarulja i ultraljubičastih LED dioda.
Ovaj grafikon je klasična i uobičajena usporedba spektra emisije UV LED i živinih žarulja. Kao što se može vidjeti iz dijagrama, spektar emisije živine žarulje je kontinuiran, proteže se od ultraljubičastog do infracrvenog područja. Konkretno, intenzitet svjetlosti koncentriran je u UVB do kratkovalnom-UVA pojasu. Nasuprot tome, spektar emisije LED-a je relativno uzak, s dva najčešća valna pojasa koji imaju vršne valne duljine na 365 nm i 395 nm (uključujući 385 nm, 395 nm i 405 nm).
Trenutno primarniUV svjetlos industrijskom primjenjivošću spada u UVA pojas, posebno LED izvori svjetlosti s valnim duljinama od 365 nm i 395 nm kao što je prikazano na slici 1. Unutar ovog raspona valnih duljina većina fotoinicijatora pokazuje relativno niske koeficijente molarne ekstinkcije. Posljedično, UV-LED sustavi općenito pate od niske učinkovitosti inicijacije i ozbiljne inhibicije kisika, što je štetno za površinsko stvrdnjavanje.
Napomena: tvrdnja koju često iznose mnogi proizvođači UVLED-a ili dobavljači LED UV premaza o "izvrsnoj mogućnosti brušenja LED UV premaza" je, strogo govoreći, izravan rezultat neadekvatnog površinskog stvrdnjavanja. Pravi izazov ne leži u postizanju dobre sposobnosti brušenja, već u omogućavanju kontrolirane sposobnosti brušenja-postizanjem ravnoteže između otpornosti na habanje i lakoće brušenja. Nadalje, neki proizvođači pribjegavaju prijevarnim postupcima: postavljaju živinu lampu iza LED polja, gdje živina lampa zapravo ima dominantnu ulogu stvrdnjavanja.
Uz to, također primjećujemo da u valnim pojasima od 365 nm i 395 nm, LED diode isporučuju znatno veći intenzitet svjetlosti od živinih lampi, što olakšava-slojno stvrdnjavanje UV materijala.
(Za referencu, mnogi tradicionalni sustavi UV stvrdnjavanja uključuju galijevu lampu (s dominantnom emisijskom valnom duljinom od 415 nm) uz živine lampe, upravo radi poboljšanja učinkovitosti stvrdnjavanja dubokog{1}}sloja.)
Ovo pogrešno shvaćanje obično proizlazi iz premise dasamo 30% svjetla koje emitiraju živine lampe je ultraljubičasto (UV), dok UVLED emitira 100% UV svjetla. Međutim, prave determinante potrošnje energije-na razini sustava su učinkovitost fotoelektrične pretvorbe i efektivna svjetlosna učinkovitost. Živine žarulje zapravo se mogu pohvaliti visokom učinkovitošću fotoelektrične pretvorbe-njihov nedostatak leži u činjenici da se veliki dio emitiranog svjetla sastoji od vidljivih i infracrvenih zraka, pri čemu UV svjetlo (jedina komponenta korisna za stvrdnjavanje UV materijala) čini samo 30%. Nasuprot tome, UVLED imaju značajno nižu učinkovitost fotoelektrične pretvorbe, koja se trenutno kreće oko 30% za UVA valne duljine (što je otprilike jednako učinkovitosti UV svjetla živinih lampi).
Prema zakonu održanja energije, preostalih 70% električne energije pretvara se u toplinu. Ovo objašnjava dvije ključne razlike između dviju tehnologija:
LED diode stječu reputaciju "hladnih izvora svjetlosti" jer se stvorena toplina rasipa sa stražnje strane ploče svjetiljke, ostavljajući površinu-koja emitira svjetlost hladnom na dodir. Nasuprot tome, živine žarulje zrače toplinu naprijed kroz svoje reflektore i infracrveno zračenje.
To je upravo razlog zašto UVLED izvori svjetlosti općenito zahtijevaju-sustave zračnog hlađenja, a-snažni UVLED-ovi čak zahtijevaju i vodene{2}}jedinice za hlađenje veličine da podnose 70% električne energije izvora svjetlosti za rasipanje topline glave lampe.
Prave prednosti-uštede energije LED dioda proizlaze iz dvije jedinstvene osobine: mogućnosti trenutnog uključivanja/isključivanja i preciznog zračenja putem optičkog dizajna, što poboljšava učinkovitu svjetlosnu učinkovitost. Međutim, iskorištavanje ovih prednosti zahtijeva integraciju s infracrvenom detekcijom i inteligentnim sustavima upravljanja-tehnologijama za čije razvijanje većini proizvođača UV LED opreme na tržištu trenutno nedostaje kapacitet za istraživanje i razvoj.
Stvaranje ozona: njihov spektar emisije uključuje daleko-ultraljubičasto svjetlo ispod 200 nm, koje proizvodi značajne količine ozona. (Ovo je temeljni uzrok oštrog mirisa koji su prijavili tvornički radnici koji koriste sustave sa živinim lampama.)
Zagađenje živom od odlaganja: Živine žarulje imaju kratak radni vijek od samo 800–1000 sati. Nepropisno zbrinjavanje istrošenih žarulja dovodi do sekundarnog onečišćenja živom, problema koji je do danas nerješiv.
Izvješća pokazuju da je energija potrebna godišnje za obradu otpadne žive ekvivalentna kombiniranom proizvodnom kapacitetu dviju brana Three Gorges. Što je još gore, trenutačno ne postoji održiva tehnologija za potpuno uklanjanje žive iz tokova otpada.
UV LED diode u potpunosti su oslobođene ovih problema. Otkako je Minamata konvencija o živi službeno stupila na snagu u Kini 16. kolovoza 2017., postupno-ukidanje živinih žarulja stavljeno je na službeni dnevni red. Dok Konvencija uključuje izuzeće za industrijske živine fluorescentne žarulje kada ne postoje alternative, ona također propisuje da stranke potpisnice mogu predložiti dodavanje takvih proizvoda na ograničeni popis nakon što održive zamjene postanu dostupne. Stoga vremenski plan za potpuno postupno-ukidanje živinih lampi u aplikacijama za UV stvrdnjavanje u potpunosti ovisi o tehnološkom napretku i industrijalizaciji UV LED rješenja.
Podržava lokalizirano precizno stvrdnjavanje za aplikacije kao što je 3D ispis.
Spajanjem LED dioda s različitim fotoinicijatorima omogućuje preciznu kontrolu nad stupnjevima i dubinama stvrdnjavanja.
Prilagodljiva konfiguracija izvora svjetla LED diode imaju modularni dizajn zrna svjetiljke koji omogućuje fleksibilnu prilagodbu duljine, širine i kuta zračenja. Ova svestranost omogućuje stvaranje točkastih izvora svjetlosti, linijskih izvora svjetlosti i površinskih izvora svjetlosti, prilagođenih specifičnim zahtjevima različitih procesa stvrdnjavanja.
Zahtjevi za parametre izvora svjetlosti za UV stvrdnjavanje materijala
Valna duljina:365 nm, 395 nm
Zračenje (intenzitet svjetlosti, gustoća optičke snage): mW/cm²
Ukupna energetska doza: mJ/cm²
Proces fotostvrdnjavanja ne može se nastaviti bez tri ključna parametra gore spomenuta: valne duljine, intenziteta svjetlosti i ukupne doze energije. Valna duljina određuje mogu li se fotoinicijatori aktivirati; intenzitet svjetlosti diktira učinkovitost UV inicijacije i izravno utječe na površinsko stvrdnjavanje (otpornost na inhibiciju kisika) i dubinsko stvrdnjavanje; dok ukupna doza energije osigurava temeljito stvrdnjavanje materijala.
U usporedbi sa živinim žaruljama, najistaknutija prednost LED dioda leži u njihovim formuliranim i podesivim svojstvima. Unutar ograničenja učinkovitosti same LED diode, njeni se parametri mogu optimizirati u najvećoj mjeri kako bi se zadovoljili specifični zahtjevi otvrdnjavanja. U eksperimentima UV-LED fotostvrdnjavanja, temeljni cilj je kontinuirano proširivanje granica učinkovitosti i izvora svjetlosti i UV materijala, te identificiranje optimalne ravnoteže između njih. Konkretno za LED diode, to znači određivanje idealnih parametara izvora LED svjetla na temelju formulacije premaza kako bi se postigli optimalni rezultati stvrdnjavanja.
Princip LED luminiscencije i trenutni status razvoja UVLED čipova
Na temelju načela prijelaza elektrona (pojedinosti izostavljene; zainteresirani čitatelji mogu potražiti više informacija u mrežnim resursima), kada se elektroni u atomu vrate iz pobuđenog stanja u osnovno stanje, oslobađaju energiju u obliku zračenja različitih valnih duljina (tj. emitiraju elektromagnetske valove različitih valnih duljina).
Stoga postoje dva primarna pristupa proizvodnji izvora svjetlosti koji emitiraju UV{0}}zračenje:
Prvi pristup je identificirati atom čija razlika u energiji elektrona između pobuđenog stanja i osnovnog stanja pada točno unutar ultraljubičastog spektra. Tradicionalne živine žarulje najčešće su korišteni izvori UV svjetla koji se temelje na ovom principu.
Drugi pristup koristi načelo luminiscencije poluvodiča (pojedinosti izostavljene; zainteresirani čitatelji mogu pogledati izvore na mreži za više informacija). Ukratko, kada se napon koji emitira svjetlost primijeni na poluvodič-koji emitira svjetlost, rupe ubrizgane iz P-regije u N-regiju i elektroni ubrizgani iz N-regije u P-regiju rekombiniraju se s elektronima u N-regiji i rupama u P-regiji unutar nekoliko mikrometara blizu PN spoj, koji stvara spontano fluorescentno zračenje.
Kao što je opće poznato, zabranjeni pojas poluvodičkih materijala grupe III-V u rasponu od aluminijevog nitrida do galij nitrida ili indij galij nitrida (InGaN) nalazi se točno unutar spektra od plave svjetlosti do ultraljubičaste svjetlosti. Podešavanjem omjera materijala aluminij indij galij nitrida, možemo proizvesti ultraljubičaste i vidljive izvore svjetlosti u širokom rasponu valnih duljina.
Dok se teoretski svjetlost bilo koje valne duljine može proizvesti prilagodbom sastava luminiscentnih materijala, raspon UVLED čipova dostupnih za komercijalnu proizvodnju ostaje prilično ograničen zbog raznih ograničenja. Čipovi velike -snage prikladni za industrijske primjene u osnovi su koncentrirani u UVA pojasu (365–415 nm). Posljednjih godina, UVB i UVC tehnologije također su doživjele snažan razvoj, ali su u osnovi ograničene na-civilna i potrošačka tržišta male snage kao što su dezinfekcija i sterilizacija.
Postoji nekoliko ključnih razloga za to:
Struktura kristalnog materijala određuje svjetlosnu učinkovitost (učinkovitost fotoelektrične pretvorbe) Galijev nitrid (GaN) i visoko{0}}učinkoviti indij galijev nitrid (InGaN) i dalje se mogu koristiti za raspon od 365–405 nm unutar UVA zraka. Nasuprot tome, UVB i UVC čipovi u potpunosti se oslanjaju na aluminij galij nitrid (AlGaN)-materijal s inherentno niskom svjetlosnom učinkovitošću-umjesto češće korištenih GaN i InGaN. To je zato što GaN i InGaN apsorbiraju ultraljubičasto svjetlo ispod 365 nm. Kao rezultat toga, svjetlosna učinkovitost UVB i UVC čipova je izuzetno niska. Na primjer, LG-jev čip od 278 nm ima učinkovitost fotoelektrične pretvorbe od samo 2%.
Izazovi rasipanja topline koji proizlaze iz niske učinkovitosti. Prema zakonu o održanju energije, učinkovitost fotoelektrične pretvorbe od 2% znači da se 98% električne energije pretvara u toplinu. Štoviše, vijek trajanja i svjetlosna učinkovitost LED čipova obrnuto su proporcionalni temperaturi. Tako visoko stvaranje topline nameće izuzetno stroge zahtjeve na sustave za odvođenje topline. S postojećim tehnologijama hlađenja jednostavno je nemoguće postići učinkovitu disipaciju topline za UVB i UVC čipove velike-snage.
Niska UV propusnost materijala za pakiranje i leće Za zaštitu LED čipova ključna je inkapsulacija. Budući da LED diode emitiraju svjetlost u više smjerova, potrebne su leće za koncentriranje svjetlosnog snopa. Međutim, osim kvarcnog stakla, većina materijala ima vrlo nisku UV propusnost-i propusnost naglo opada kako se valna duljina skraćuje. Posljedično, iako je inherentna svjetlosna učinkovitost UVB/UVC čipova već niska, značajan dio svjetlosti apsorbiraju leće, što rezultira izuzetno slabim upotrebljivim svjetlosnim izlazom koji je jedva dovoljan za industrijske primjene.
Nizak prinos kristala i visoki troškovi proizvodnje Trenutačni UVB i UVC čipovi proizvode se pomoću istih reaktora kao i UVA čipovi. Uz inherentne nedostatke materijala, problemi kao što su neusklađeni koeficijenti toplinske ekspanzije između supstrata i kristala dovode do ekstremno niskih prinosa kristala, što zauzvrat održava proizvodne troškove previsokim.
Sve u svemu, zbog niske svjetlosne učinkovitosti, visokih troškova i strogih zahtjeva za rasipanje topline UVB i UVC tehnologija, razvoj velike-snageUVB i UVC svjetloizvori za industrijsku primjenu ostat će nedostižni dok se ne postignu veliki tehnološki pomaci.
Ključni fokusi istraživanja i razvoja LED sustava izvora svjetlosti
LED čip je samo jedna kritična komponenta LED izvora svjetlosti. Kada provodimo istraživanje i razvoj LED izvora svjetlosti, moramo usvojiti asustavno,holistički pristup. Osim podešavanja valne duljine LED dioda, opseg istraživanja i razvoja obuhvaća niz nizvodnih procesa uključujući tehnologiju pakiranja, optički dizajn, sustave raspršivanja topline, sustave napajanja i inteligentne upravljačke sustave.
Trenutno postoje četiri glavne strukture pakiranja za LED čipove:
Vertikalna montažna struktura
Struktura preokretnog-čipa
Vertikalna struktura
3D vertikalna struktura
Konvencionalni LED čipovi obično imaju okomitu montažnu strukturu sa safirnom podlogom. Ova struktura ima jednostavan dizajn i zrele proizvodne procese. Međutim, safir ima lošu toplinsku vodljivost, što otežava prijenos topline koju stvara čip do hladnjaka- što je ograničenje koje ograničava njegovu primjenu u LED sustavima velike-snage.
Flip{0}}pakiranje čipova predstavlja jedan od trenutnih razvojnih trendova. Za razliku od struktura okomitog montiranja, toplina u dizajnu flip-čipa ne mora prolaziti kroz safirnu podlogu čipa. Umjesto toga, izravno se prenosi na podloge s većom toplinskom vodljivošću (kao što je silicij ili keramika), a zatim se raspršuje u vanjsko okruženje putem metalne baze. Osim toga, budući da flip-chip strukture eliminiraju potrebu za vanjskim zlatnim žicama, one omogućuju veću gustoću integracije čipa i poboljšanu optičku snagu po jedinici površine. Ipak, strukture čipa s vertikalnim montiranjem i flip-chipa dijele zajedničku manu: P i N elektrode LED-a nalaze se na istoj strani čipa. Ovo prisiljava struju da teče vodoravno kroz sloj n-GaN, što dovodi do nakupljanja struje, lokalnog pregrijavanja i konačnog ograničavanja gornjeg praga pogonske struje.
Plavi-svjetlosni čipovi s okomitom{0}}strukturom razvili su se iz tehnologije okomitog montiranja. U ovom dizajnu, konvencionalni čip-podloge od safira okreće se i spaja na podlogu visoke toplinske vodljivosti, nakon čega slijedi lasersko podizanje-od podloge od safira. Ova struktura učinkovito rješava usko grlo disipacije topline, ali uključuje složene proizvodne procese- posebno izazovan korak prijenosa supstrata- koji rezultira malim proizvodnim prinosima. Unatoč tome, s napredovanjem tehnologije, vertikalno pakiranje za UV LED postaje sve zrelije.
Nedavno je predložena nova 3D vertikalna struktura. U usporedbi s tradicionalnim LED čipovima s okomitom-strukturom, njegove primarne prednosti uključuju eliminaciju povezivanja zlatne žice, omogućavanje tanjih profila paketa, poboljšanu izvedbu rasipanja topline i lakšu integraciju velikih pogonskih struja. Međutim, potrebno je prevladati brojne tehničke prepreke prije nego što se 3D vertikalne strukture mogu komercijalizirati.
S obzirom na to da UVLED općenito pokazuju nižu svjetlosnu učinkovitost u usporedbi s LED diodama za opću rasvjetu, pakiranje s vertikalnom strukturom je preferirani izbor za maksimiziranje učinkovitosti ekstrakcije svjetlosti.
Budući da LED diode emitiraju svjetlost višesmjerno, a njihova inherentna svjetlosna učinkovitost je već relativno niska, potreban je znanstveni i racionalni optički dizajn za povećanje učinkovite svjetlosne učinkovitosti (tj. svjetlosne učinkovitosti frontalnog zračenja). Uobičajene optičke komponente uključuju reflektore, primarne leće i sekundarne leće.
Osim toga, ultraljubičasto svjetlo podvrgava se velikom prigušenju kada prolazi kroz medije. Stoga se pri odabiru materijala za leće mora procijeniti više faktora-kao što su kvarcno staklo, borosilikatno staklo i kaljeno staklo-pri čemu se prednost daje materijalima s visokom UV propusnošću. Ovo ne samo da maksimizira izlaz svjetla, već također sprječava pretjerani porast temperature uzrokovan materijalnom apsorpcijom svjetla pod dugotrajnom izloženošću UV zračenju.
Kao što je već spomenuto, prema zakonu održanja energije samo se dio električne energije pretvara u svjetlosnu energiju, dok se veliki dio raspršuje kao toplina. Za UVA pojas, tipični omjer pretvorbe energije je 10:3:7 za električnu energiju, svjetlost i toplinu. Učinkoviti životni vijek LED čipova usko je povezan s njihovom temperaturom spoja. U procesu fotostvrdnjavanja, visoka gustoća optičke snage često zahtijeva integraciju LED čipova visoke-gustoće, što nameće stroge zahtjeve za sustave raspršivanja topline.
Stoga postizanje učinkovitog odvođenja topline i osiguravanje da temperatura spoja svih LED čipova ostane unutar razumnog i uravnoteženog raspona zahtijeva rigorozan znanstveni dizajn, računalnu simulaciju i praktično testiranje.
Istraživanje formulacija UV premaza
Ograničenja fotoinicijatora i pristup-reaktivnosti smole i monomera na razini sustava Kao što je ilustrirano u prethodnom uvodu u LED tehnologiju, LED izvori svjetlosti velike-snage prikladni za industrijske primjene trenutno su ograničeni na UVA pojas, posebno na valne duljine iznad 365 nm. Nakon što smo definirali granice učinkovitosti LED izvora svjetlosti, sada možemo vidjeti da je izbor kompatibilnih fotoinicijatora prilično ograničen, budući da većina fotoinicijatora pokazuje niske molarne koeficijente ekstinkcije na valnim duljinama iznad 365 nm.
Kako bi se riješio problem niske učinkovitosti inicijacije LED-kompatibilnih fotoinicijatora, napori u istraživanju i razvoju ne bi se trebali ograničiti na same fotoinicijatore. Umjesto toga, moramo usvojiti perspektivu-na razini sustava koja integrira smole, monomere, fotoinicijatore, pa čak i pomoćne aditive u holistički istraživački okvir, čime se poboljšava učinkovitost otvrdnjavanja LED UV sustava.
Dizajn formulacije i razvoj procesa premaza za LED stvrdnjavanje (utjecaj fotoinicijatora, smola, monomera, temperature, površinske suhoće, kroz suhoću, pigmenata i punila) Kako bi se poboljšala apsorpcija UV svjetla dugih-valnih duljina fotoinicijatora, često je potrebno ugraditi benzenske prstenove, dušik (N), fosfor (P) i druge atome u njihove molekularne strukture. Iako ova modifikacija poboljšava dugo{2}}apsorpciju UV zračenja, ona također dovodi do povećanog obojenja fotoinicijatora.
Nadalje, zbog niske učinkovitosti apsorpcije svjetla ovih inicijatora, moraju se dodati velike količine visoko reaktivnih smola i monomera-obično visoko-funkcionalnih akrilnih smola i monomera-kako bi se ubrzala ukupna brzina reakcije sustava premaza. Međutim, ovaj pristup nastoji proizvesti premaze visoke tvrdoće, ali niske fleksibilnosti, što ograničava njihov raspon primjene.
Uz to, općenito niski molarni koeficijenti ekstinkcije LED UV fotoinicijatora također nude jedinstvenu prednost: oni dopuštaju veću propusnost UV svjetla kroz sloj premaza, što je pogodno za dubinsko stvrdnjavanje debelih filmova.
Zahtjevi za performanse premaza za različite uvjete skladištenja, transporta, konstrukcije i procese nanošenja U industriji premaza, različite tehnike nanošenja kao što su nanošenje valjkom, nanošenje sprejom i nanošenje zavjesa nameću različite zahtjeve viskoznosti premazima. U međuvremenu, različite podloge zahtijevaju prilagođena svojstva premaza u smislu sposobnosti vlaženja i prianjanja. Dodatno, različiti uvjeti transporta i skladištenja zahtijevaju odgovarajuće razine stabilnosti skladištenja za premaze. Stoga se svi ti čimbenici moraju u potpunosti uzeti u obzir tijekom dizajna formulacije premaza.
Zahtjevi za performanse filma za premazivanje za različite primjene Različita područja primjene nameću različite zahtjeve za performansama za filmove za premazivanje, uključujući sjaj, kolorimetrijska svojstva, tvrdoću, fleksibilnost, otpornost na habanje i otpornost na udarce. Posljedično, razvoj premaza mora uspostaviti ravnotežu između učinkovitosti stvrdnjavanja i učinka filma.
Istraživanje procesa premazivanja
Premazivanje je sustavni inženjerski proces. Optimiziranje procesa premazivanja može dodatno proširiti granice primjene UV-LED tehnologije. Kao što poslovica kaže,"Tri dijela ovise o premazu; sedam dijelova ovisi o postupku nanošenja". U konačnici, i premazi i izvori svjetlosti postižu svoje predviđene performanse samo pravilnom primjenom.
Štoviše, optimizacija procesa premazivanja u kombinaciji s UV premazima i LED izvorima svjetla može značajno kompenzirati ograničenja materijala i izvora svjetla. Na primjer, zagrijavanje može smanjiti viskoznost premaza s-smolom- koji su previše viskozni na sobnoj temperaturi, što ih čini prikladnima za različite metode nanošenja. Osim toga, zagrijavanje može poboljšati fluidnost sustava premaza, pojačati molekularnu aktivnost, osigurati potpunije početne reakcije stvrdnjavanja i dati glatkije površine filma.
Istraživanje uzvodnih i nizvodnih industrijskih lanaca
Tijekom protekle dvije godine, nestašica i vrtoglavi skok cijena fotoinicijatora izazvani kampanjama za zaštitu okoliša nanijeli su opipljive gubitke poduzećima koja su niža u lancu i ozbiljno spriječili razvoj LED UV tehnologije. Ovo naglašava da su povezanost uzvodno i nizvodno industrijskih lanaca i glatkoća sustava opskrbnog lanca temeljna jamstva za zdrav razvoj industrije i tržišni uspjeh njezinih proizvoda i tehnologija.
Dok se mnoge industrije razvijaju od nule kroz međusobno osnažujuću dinamiku tehnoloških inovacija, industrijskog razvoja i porasta potražnje, ovi čimbenici moraju biti sveobuhvatno procijenjeni tijekom tržišnog procesa.
Nadalje, iz perspektive ulaganja, provođenje istraživanja i uvođenje uzvodnih i nizvodnih industrijskih lanaca ne samo da može osigurati stabilnu opskrbu kada proizvodi uđu na tržište, već i omogućiti poduzećima da udjele u dividendi rasta industrije.
