說到UV LED固化系統，其主要光源為紫外光發光二極管（UV LED）。紫外光固化的硬質涂層、面漆、重涂層和清漆等都有許多不同的用途。一般來說，這些涂層是透明的，但它們可以被著色或使用其他視覺效果添加劑制成，為所制作的東西提供了大量的物理保護和美學吸引力。

首先，UV涂料可以使輕質塑料部件具有堅硬耐用的外部飾面，從而可以承受灌裝、組裝、運輸、長期使用和惡劣的天氣。這也意味著廉價的塑料材料可以制作成視覺上極具吸引力的物品，讓人們認為這些物品的價值遠遠高于它們的實際價值。

由于印刷和裝飾工藝已經非常完善，現在是有可能使用機器讓塑料表面看起來像金屬、木頭或者其他自然材料，或者讓塑料表面顯現出多姿多彩的印刷圖案、LOGO、紋理和符號。

但通過UV固化涂料，你甚至可以為產品增加額外的特性，如讓表面更易清潔、讓表面耐摩擦、耐磨損、耐污、耐水和耐化學品；讓表面更閃亮或更不刺眼；讓表面更耐風化。

而且許多塑料品的制造都是用于汽車、房屋，和其他一些需要能在陽光下固化的硬質涂層的商品。比如你在加油站泵面板上看到的薄膜開關、觸摸屏、電子簽名墊，還有自然光和背光廣告板、太陽能電池板、汽車內飾和汽車外部組件、硬質化妝品包裝、五金裝飾、采光百葉窗、極化太陽鏡和電視機用的液晶顯示屏等。

因為UV固化的聚合物涂料的涂裝通常使用液態涂料，當將其接受紫外光照射時，開始變成交聯固體。光聚合過程中，紫外光能量在特制的材料中驅動化學交聯反應。UV固化是這些流程中的一種。

另外液態的聚合物樹脂暴露在紫外光能量下，在不到一秒鐘的時間內形成固體分子鍵。在使硬質涂層具備獨一無二的表面特性方面，這些分子鍵起到了至關重要的作用。UV固化適合塑料件的加工，因為它給予涂料進行交聯固化的能量，而沒有過量的熱量傳遞（過量的熱量傳遞將導致涂層下的塑料工件融化或扭曲）。

UVC在固化有效區間220nm到260nm

UV固化還具備可以粘附在許多不同基材上的優勢，中壓汞蒸氣燈，包括電極電弧燈和微波燈，已經在固化UV硬質涂料領域使用了很長時間了。UV LED固化讓硬質涂料產生了巨大的變化，像結構膠粘劑和光纖涂料。

對硬質涂料有需求的人一直在密切關注著UV LED。UV LED固化的表面涂料可以用在他們的生產流程中，這一發現讓塑膠制造商們很是興奮。他們也越來越多地向原材料和設備供應商咨詢關于UV LED硬化涂層的更多最新信息。

對于大多數核心應用來說，UV LED固化技術尚不完備，因為沒有足夠的UVC 短波LEDs，漆膜表面的氧阻聚效應、稍遠工作距離時輻照強度不足等。但是，這一領域的研發正在持續推進，這會讓UV LED固化技術在未來具備更多的可行性，也將更為知名。

UVC是波長最短而能量最強的紫外光，而UVV則是波長最長而能量最弱的紫外光。人們注意到油漆或涂料在表面吸收UVC波段，而UVA和UVV波段則可以穿透至涂層更深處。這種類型的燈（汞燈）的發射光譜很寬。它發射所有四個波段的紫外光，以及可見光和紅外能量。如今的UV LED固化燈則可以只發射UVA和UVV在365nm和405nm波段區間的紫外光。在UVC波段最新的進展是275和285nm波段

不管使用哪種類型的光引發劑，它應該可以在很寬的波段區間內吸收紫外光能量。應用于高性能工業涂料的光引發劑，在最初設計時，其最其最有效吸收紫外線的波段區間在220nm到260nm。不過，它們也可以與稍長的UVC和UVB波段的紫外光發生反應。這些光引發劑通常不會吸收任何UVA光線，用UV LED對硬質涂層進行固化的一個大問題，就是商用LED發射的長波UVA波段和硬質涂層固化所需的短波UVC波段的兼容性不足。

在非硬質涂層市場上，UV LED燈可以用于固化油墨、涂料和粘合劑，配方設計師們只能使用那些可以與更長波長的UVA波段配伍的光引發劑。與顏料配伍的光引發劑所導致的黃變是很難遮蓋的，或者可以與其他化學性質不同的非黃變光引發劑混合。

目前已有新的研究開發出可以用LED固化，具有競爭性的線速度，用于圖片涂層的透明罩光清漆（OPVs），這種罩光清漆具有可接受的非黃變性，可用于保護許多印刷標簽和包裝品。不幸的是，這種罩光清漆不能使用可與UVC反應的更好的光引發劑，這就意味著，我們不可能使用現在的長波LED燈來得到更具耐久性的硬質涂層。

當光引發劑吸收紫外光，它們將產生自由基（R自由基與樹脂分子進行鍵合，形成連續的聚合物長鏈）。

當空氣中的氧氣分子（O2）進入到UV交聯過程時，會發生一個被稱為“氧阻聚”的過程。在大多數情況下，氧阻聚只是發生在涂層表面，會削弱自由基并降低了自由基的總體濃度。對氧阻聚敏感的配方往往表面聚合反應不完全，從而使其表面發粘、黏連或油膩。

如果有足夠的UVC波段來去除空氣中的氧氣，許多采用汞蒸氣燈固化的涂裝應用都可以隔絕氧阻聚的影響。人們經常使用UVC光源，因為它蘊含大量能量，能很容易在涂層表面，就被光引發劑產生的自由基所吸收。這就可以讓引發劑產生足夠多的自由基來置換哪些被氧氣猝滅的（淬滅）或被氧氣所削弱的（清掃）的自由基。如果沒有UVC波段或者能量太低，那么改變涂裝環境、調整配方或燈頭的配置都可以改善涂層的表面固化。

例如，假如你用非反應性的氣體，如氮氣，淹沒涂層表面。這種情況下，非反應性的氣體就將氧氣從該區域移除，進而阻止了氧氣對反應的阻礙。或者，將涂層增厚或讓涂層更粘稠，使氧氣更難進入涂層，從而使自由基更易搭建涂層內部的結構。這就可以實現涂層從底部到最上表面的完全固化。也可以提高光敏劑和其他反應性化學品的濃度來得到更多的自由基。紫外光系統的輻照度和光密度的提升也可以產生更多的自由基。

UV LED比汞燈更容易提供輻照度

通常UV LED比汞燈更容易提高輻照度。表面硬質涂層也必須處理帶有很陡峭或很深輪廓的立體部件；這是它本身的另一個問題。在燈頭和所有的工件之間必須是視線可直達，才能固化；對于網狀和平面輪廓部件，這不是大問題，但在某些情況下，就不同了。

由于工件的形狀變得越來越復雜，燈頭必須從工件表面搬離一定距離以提供足夠的間隙。這時候，就需要在不同角度的多燈頭設置來對3D部件進行全面的UV覆蓋。在固化燈之前的、具有網式抖動與反彈的部件涂裝和網式涂裝，通常有50毫米（2英寸）的焦距。通過這種方式，燈頭前的紫外光能量就集聚到你所設置的焦距上

UV LED固化系統組成了一個發光二極管的平面矩陣，所有二極管的最強光照都在燈具發射窗附近。對于web應用中使用的傳統系統，卷筒紙的張力和對滾輪的固化消除了顫振，GEW電極弧光燈系統使用3毫米（0.12英寸）的焦距。

UV LED燈產生的光線以一個120°的波束角從平面發射窗射出。當光線離開LED燈頭時，它們會分裂。射線的擴散降低了紫外線的濃度，從而降低了到達需要固化的表面的輻照度。

該配方需要一定的輻照度才能產生自由基并引起交聯。市售的UV LED燈和汞蒸氣燈相比，具有高得多的輻照峰值。不過，隨著距離增加，輻照量級迅速降低。一般來說，市售UV LED燈具生產時，都要保證燈頭盡可能地接近網或工件表面，就是由于這個原因。在某些情況下，一些制造的化學品需要較少的光以得到更好的效果，或者采用反射鏡和光學組件來在更遠的距離上對光線進行校準。

目前固化最佳方式

從電子學的角度看，在UVC范圍內，最好的LED波長在275-285nm之間。如果想要使用硬質涂層化學品，就應該遠離220nm到260nm的波段。但是原型固化系統的輻射已經達到了4瓦/cm2。

我們應該考慮到，雖然UV LED具有比汞燈更高的UVC輻射。但如果離開燈頭25到100mm，其輻照峰值將會降低到非常低的水平（1-4英寸）。

因此，短波的UVC-LED燈并不能滿足所有的成本、可靠性和生活需要。許多人沒有意識到UVA-LED燈在15年之前也有同樣的問題，但隨著人們的努力和創新，這些問題都解決了。再過5到10年，UVC-LED有望將會沿著與UVA-LED過去15年相似的道路前進。

隨著UV LED固化系統和UV LED化學品的持續創優，它們將會與表面硬質涂層和塑料裝飾涂層越來越兼容。這就意味著現在使用硬質涂層的人們，很快就可以享受到UV LED固化技術的許多好處，如更長的光源壽命、更好的過程控制，以及更少的熱量轉移到工件。

在那之前，汞蒸氣燈和弧光/LED的雜化混合方案仍然是固化UV硬質涂層的最佳方式，因為它們運作得最好。另一方面，現有的用戶應該持續與供應商談論他們對UV LED技術的興趣，因為，市場需求是影響管理團隊將資金放在研究和開發上的一個重要因素。

銀月光科技深耕健康智慧光源，向市場提供全品類紫外UVA UVB UVC LED，紅外，IR LED VCSEL產品和方案服務，在國內市場擁有數百家優質合作伙伴，共同推動用光科技創造健康智慧生活的事業。

審核編輯 黃昊宇