Über aushärten mit UV Licht

UV-LED härten geht zurück auf eine Technik welche den Energieertrag aus LED`s im UV Spektrum nutzt um Farben, Beschichtungen , Klebstoffe und andere UV härtende Materialien zu behandeln. Die durch den UV Licht Auslöser enstandene Energie löst eine Kettenreaktion aus welche eine Polyreaktion verursacht, diese heizt bzw. härtet das Material ( Abbildung 1 ).

 

 

Ursprünglich wurden für das Aushärten quecksilber-basierte UV Lampen eingesetzt, mittlerweile werden energieeffizientere und umweltfreundlichere LED- basierende UV Technologien, welche sich als bessere Lösung für viele Anwendungen bewiesen haben, eingesetzt. Bei der Technologie des aushärtens mit Hilfe von LED auf halbleiterbasierenden LEDs wird UV Licht projeziert wenn ein Elektrische Signal durch die LED geleitet wird. Durch die Vorspannung der LED können sich die Elektronen mit den Defektelektronen neu anordnen, da setzt Energie in der Form von Photonen frei.

Die Farbe des abgegebenen Lichts sowie der dementsprechenden Energie der Photonen ist abhängig vion der Energiebandlücke des Halbleiters. Einige der Firmen welche LEDs zur allgemeinen Beleuchtung herstellen fertigen auch LEDs mit Strahlung UV Bereich. Es ist ein von vielen Branchen akzeptierter Fakt, dass LED Lampen viele Vorteile mit sich bringen, wie z.B. geringerer Energieverbrauch, längere Lebensdauer, verbesserte Stabilität, kleinerer Formfaktor und schnelleres Ein- und Ausschalten. Diese Vorteile sind auch für das Härten und Trocknungsanwendungen sehr wichtig.

UV-LED Härtetechnik hat in den vergangenen Jahre signifikante Fortschritte gemacht und ist mittlerweile für eine Vielzahl von Anwendungen im Druck-, Beschichtungs- und Klebstoffbereich anwendbar. Es gibt viele Vorteile welche Firmen antreiben die Akzeptanz der UV LED Technologie voranzubringen wie höhere Produktivität und umweltfreundlichere Lösungen, diese werden mehr und mehr vom Endverbraucher gewünscht.Die ständige Weiterentwicklung der UV LED Systeme durch die Hersteller und das dadurch entstehende Wissen über das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten hilft uns bei der Herstellung des optimalen Systems und somit einer Reduzierung von umwelteinflüssen und einer Steigerung der Produktivität sowie der Produktperformance. Für einen effizienten UV Trocknungsprozess muss die Leistung der UV Lampe auf die Absorbierungseigenschaften der UV Chemie angepasst werden. Normalerweise werden Energiedichte (mJ/cm2) sowie die Wellenlänge (nm) welche für das UV Härten benötigt werden vorgegegben, oft werden diese auch durch Labortests bestimmt. UV Chemikalien sind für annähernd alle Anwendungen als Einzelkomponenten, welche nicht gemischt werden müssen, verfügbar. Je nach Applikation kann der Anwender die Viskosität auf die Anforderungen der Tinte oder Beschichtung für die verschiedenen Produktionsmethoden wie Siebruck, Walzenauftrag, Lackieren oder Präzisionshaftmitteldispensierung anpassen.Es kann sein, dass Bereiche nicht von der UV Energie erreicht werden ( Sichtlinie ),dann kann man durch die dual-core Eigenschaft mit Hilfe von UV sowie Wärme auch hier Vorteile nutzen. Die UV LED Trocknungseinheit besteht aus vielen einzelnen Komponenten mit welchen im Gesamten die komplette Systemperformance definieren.

Die Schlüsselkomponenten sind nachfolgend beschrieben. Betrachtet man diese im Detail im Hinblick auf das Zusammenspiel und die Wechselbeziehung wird man verstehen, dass UV LED Trocknungslampen individuell prodzuiert werden.

 

Component	Purpose
LED	Halbleiterspeicher der UV Licht erzeugt
Array	Bündelung von LEDs zur Maximierung der UV Leistung um die gewünschte Erstarrungsgeschwindigkeit zu erreichen
Thermal Cooling	Ist ein kontruiertes Wärmeleitsystem, welches die durch die LED erzeugte Hitze ableitet und somit eine niedrige Arbeitstemperatur und die Langlebigkeit gewährleistet.
Optics	Ist ein kontruiertes Wärmeleitsystem, welches die durch die LED erzeugte Hitze ableitet und somit eine niedrige Arbeitstemperatur und die Langlebigkeit gewährleistet.

Ungeachtet von LED Anordnung oder thermischen und optischen Design zählt für den Kunden nur das Endresultat , das Aushärten von Material. Hierfür sind die zwei Parameter höchste Strahlungsintensität und Dosierung wie unten beschrieben. Diese zwei Parameter arbeiten Hand in Hand, ihre Messverfahren zu verstehen ermöglicht es OEM`s sowie Endverbrauchern die korrekte Nutzung von UV LED Systemen.

	Strahlungsintensität	Dosierung
Definition	Strahlungsleistung pro Einheit/Bereich	Strahlungsleistung pro Betreich/Zeiteinheit
Messeinheit	Watt pro Quadratcentimeter ( W/cm2 )	Joules/cm2 oder mJoules/cm2
Beeinflusst von	Abstand vom Material	Material Emittierende Geschwindigkeit Fenstergröße