การทำความเข้าใจและการวัดปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาจากแหล่งบ่มด้วยแสงยูวี

บทความนี้จาก Jennifer Heathcote รองประธานฝ่ายพัฒนาธุรกิจของบริษัท GEW, Inc. ได้สรุปไว้ว่าผู้เชี่ยวชาญจะจัดการกับการวัดปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาจากแหล่งบ่มด้วยแสง UV ได้อย่างไร

การทำความเข้าใจและการวัดปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาจากแหล่งบ่มด้วยแสงยูวี

ในกระบวนการบ่มด้วยแสงยูวี พลังงานอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาจากไอปรอทและหลอดไฟ LED UV จะถูกกำหนดลักษณะโดยความเข้มของแสง ความหนาแน่นของพลังงาน เอาต์พุตสเปกตรัม และความเข้มของสเปกตรัม การทำความเข้าใจองค์ประกอบเหล่านี้และวิธีการวัดปริมาณทำให้ผู้ใช้สามารถจับคู่แหล่งบ่มด้วยแสงยูวีกับความต้องการของสูตร กระบวนการ และการจัดการวัสดุได้ดีขึ้น เมื่อเอาต์พุตของแสงยูวีตรงกัน ก็จะเกิดการพอลิเมอไรเซชันด้วยแสงยูวีที่มีประสิทธิภาพและประสบความสำเร็จที่ความเร็วสายการผลิตที่ต้องการและระยะการทำงานหรือระยะชดเชยที่ต้องการ นอกจากนี้ เมื่อหน้าต่างการทำงานสำหรับความเข้มของแสงและความหนาแน่นของพลังงานได้รับการรักษาไว้ตลอดเวลา ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพจะผลิตได้อย่างสม่ำเสมอและซ้ำได้

องค์ประกอบที่อ้างอิงโดยทั่วไปซึ่งกำหนดลักษณะเอาต์พุต UV ได้แก่:

• ความเข้มของรังสี (W/cm²) – คือพลังงานรังสีที่แผ่มาถึงพื้นผิวบ่มจากมุมด้านหน้าทั้งหมดต่อหน่วยพื้นที่¹ โดยทั่วไปแล้วจะรายงานเป็นความเข้มของรังสีที่มีผลเหนือแบนด์วิดท์ที่กำหนด และมีความหมายมากที่สุดเมื่ออ้างอิงกับระยะการทำงานที่กำหนดสำหรับระบบบ่มด้วยแสงยูวีที่วัดได้
• ความหนาแน่นของพลังงาน (J/cm²) – คือพลังงานรังสีที่แผ่มาถึงพื้นผิวบ่มต่อหน่วยพื้นที่¹ โดยทั่วไปแล้วจะรายงานเป็นความหนาแน่นของพลังงานที่มีประสิทธิภาพเหนือแบนด์วิดท์ที่กำหนด แม้ว่าจะคิดได้ว่าเป็นความเข้มของรังสีสูงสุดคูณด้วยเวลา แต่การคำนวณความหนาแน่นของพลังงานนั้นค่อนข้างซับซ้อนกว่าเล็กน้อยสำหรับการตั้งค่าการบ่มด้วยแสงยูวีส่วนใหญ่และการติดตั้งสายการผลิต ซึ่งจะกล่าวถึงเรื่องนี้ในบทความในภายหลัง
• เอาต์พุตสเปกตรัม – คือเอาต์พุตการแผ่รังสี (W) ของหลอดไฟเทียบกับความยาวคลื่น (nm) โดยแสดงเป็น W/nm หรือ W/10nm¹
• ความเข้มของสเปกตรัม – คือกำลังการแผ่รังสีของหลอดไฟต่อหน่วยพื้นที่ (W/cm²) เทียบกับความยาวคลื่น (nm) กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ ความเข้มของรังสีต่อความยาวคลื่น โดยแสดงเป็น W/cm²/nm

ระดับความเข้มของแสง ความหนาแน่นของพลังงาน เอาต์พุตสเปกตรัม และระดับความเข้มของแสงสเปกตรัมแตกต่างกันไปตามประเภทของหลอดไฟ ซัพพลายเออร์หลอดไฟ การออกแบบหัวหลอดไฟ พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ และชั่วโมงการทำงาน นอกจากนี้ ระดับความเข้มของแสงและความหนาแน่นของพลังงานที่ไปถึงพื้นผิวการบ่มในท้ายที่สุดยังได้รับอิทธิพลอย่างมากจากวิธีการผสานระบบเข้ากับสายการผลิตและวิธีการดูแลรักษาระบบหลังจากการทดสอบระบบ โชคดีที่เมื่อระบบบ่มด้วยแสงยูวีจับคู่กับสูตรและผสานเข้ากับสายการผลิตอย่างเหมาะสมแล้ว กระบวนการบ่มจะทำซ้ำได้อย่างเหลือเชื่อและสามารถควบคุมได้ด้วยการวัดระดับความเข้มของแสงและความหนาแน่นของพลังงานเป็นระยะๆ ควบคู่ไปกับการบำรุงรักษาระบบเป็นประจำ

การฉายรังสี

ความเข้มของแสง (W/cm²) คือพลังงานของระบบการบ่มด้วยแสงยูวีในช่วงเวลาหนึ่งต่อหน่วยพื้นที่ และมักเรียกกันว่าความเข้มของหลอดไฟ เนื่องจากหน่วยของ W/cm² เทียบเท่ากับ J/cm²/s ความเข้มของแสงจึงอาจถือได้ว่าเป็นอัตราที่ความหนาแน่นของพลังงาน (J/cm²) ถูกส่งไปยังพื้นผิวการบ่ม กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเข้มของแสงคืออัตราปริมาณรังสี

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของพลังงานทั่วทั้งจักรวาลจะแยกออกจากกันเมื่อเดินทางออกจากแหล่งกำเนิดรังสีที่เกี่ยวข้อง เมื่อคลื่นแยกออกจากกันตามระยะทาง ความเข้มของรังสีที่สอดคล้องกันก็จะลดลงด้วย ตามกฎกำลังสองผกผัน ความเข้มของแสงจะแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทางที่เดินทาง ดังนั้น หากทราบความเข้มของแสงที่ระยะทางที่กำหนดจากแหล่งกำเนิดรังสี ก็สามารถคำนวณความเข้มของแสงที่ระยะทางที่สองได้โดยใช้กฎกำลังสองผกผัน

ในบริเวณใกล้เคียงกับหลอดไฟ LED UV ความเข้มของแสงจะแปรผันตามกฎกำลังสองผกผันเท่านั้น เนื่องจากวิศวกรได้นำตัวสะท้อนแสงและอุปกรณ์ออปติกอื่นๆ มาใช้กับการออกแบบหลอดไฟเพื่อเปลี่ยนทิศทางของแสง UV ในระยะทางสั้นๆ และลดการกระจายแสงตามธรรมชาติให้น้อยที่สุด นอกจากนี้ ในกรณีของหลอดไฟ LED UV แหล่งกำเนิดแสงจะประกอบด้วยไดโอดขนาดเล็กจำนวนมาก โดยแต่ละไดโอดทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่แยกจากกัน ระยะทางการเดินทางที่สั้นนั้นจำเป็นสำหรับคลื่นที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสง LED จำนวนมากเพื่อผสมผสานกันอย่างสม่ำเสมอและในที่สุดก็กลายเป็นแหล่งกำเนิดแสงเดียวที่มีรังสีสม่ำเสมอ ตัวสะท้อนแสง อุปกรณ์ออปติก และการใช้ไดโอดหลายตัวจะหลีกเลี่ยงกฎกำลังสองผกผันภายในระยะทางสั้นๆ ของหลอดไฟ LED UV

วิศวกรใช้อุปกรณ์ออปติกและตัวสะท้อนแสงเพื่อโฟกัสหรือปรับลำแสงจากระบบบ่มด้วยแสงยูวี อุปกรณ์ออปติกและตัวสะท้อนแสงจะรวมแสงเข้าด้วยกัน ซึ่งจะเพิ่มความเข้มของแสงในระยะการทำงานที่ต้องการ หรือทำหน้าที่รักษาความเข้มของแสงให้คงที่มากขึ้นตลอดช่วงระยะการทำงานที่กำหนดไว้ สำหรับหลอดอาร์กอิเล็กโทรดและหลอดไมโครเวฟแบบธรรมดา พื้นที่ของความเข้มข้นที่โฟกัสจะเรียกว่าจุดโฟกัส ในทางกลับกัน ระบบ LED แบบธรรมดาและแบบ UV LED ที่ไม่มีจุดโฟกัสหรืออุปกรณ์ออปติกอื่นๆ จะทำให้แสงแยกออกจากกันโดยธรรมชาติทันทีที่ออกจากชุดหัวหลอด ซึ่งจะทำให้แสงยูวีกระจายไปทั่วพื้นผิวที่กว้างขึ้นมาก การติดตั้งหัวหลอดในลักษณะที่พื้นผิวบ่มอยู่เลยจุดโฟกัสจะให้ผลลัพธ์ที่คล้ายกัน โดยทั่วไป ระบบส่องสว่าง ระบบที่ติดตั้งนอกจุดโฟกัส และระบบที่ติดตั้งในระยะการทำงานที่มากขึ้นเรื่อยๆ จะทำให้ความเข้มของแสงที่พื้นผิวบ่มลดลง

สำหรับหลอดไฟอาร์กอิเล็กโทรด ความเข้มของแสงจะสูงสุดที่จุดโฟกัส สำหรับระบบบ่มด้วย UV LED ซึ่งไม่มีจุดโฟกัส เช่นเดียวกับหลอดไฟทั่วไปที่มีโปรไฟล์การส่องสว่าง ความเข้มของแสงจะสูงสุดที่บริเวณใกล้ทางออกของหัวหลอดไฟหรือหน้าต่างควอตซ์ เนื่องจากความแตกต่างโดยธรรมชาติในเทคโนโลยี ระบบบ่มด้วย UV LED จึงสามารถออกแบบให้ปล่อยค่าความเข้มแสงน้อยลง ใกล้เคียงกัน หรือมากขึ้นอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับหลอดไฟไอปรอทแรงดันปานกลาง อย่างไรก็ตาม ระบบ UV LED จะปล่อยค่าความเข้มแสงนี้ในช่วงความยาวคลื่นที่แคบกว่ามาก ซึ่งทำให้ยากต่อการเปรียบเทียบระบบบ่มแบบทั่วไปและแบบ LED โดยตรง ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ค่าความเข้มแสงสำหรับทั้งสองเทคโนโลยีได้รับผลกระทบอย่างมากจากระยะทางที่แสงเดินทาง ดังนั้น ระยะห่างระหว่างหัวหลอดไฟและพื้นผิวด้านบนของเครื่องมือวัด UV หรือระหว่างหัวหลอดไฟและพื้นผิวบ่มจึงมีความสำคัญ และควรจดบันทึกเสมอในการตั้งค่าและการบันทึกข้อมูล

นอกจากการแผ่รังสีจะขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของหัวหลอด เช่น การโฟกัสหรือการกระจายแสงสำหรับหลอดไฟอาร์กอิเล็กโทรด และการแผ่รังสีแบบรวมแสงหรือการกระจายแสงสำหรับหลอด UV LED แล้ว การแผ่รังสีของระบบการบ่มด้วยแสง UV ยังเพิ่มขึ้นและลดลงตามการเปลี่ยนแปลงของกำลังของหลอดไฟและระยะห่างที่ชดเชยกัน โดยที่กำลังของหลอดไฟและตำแหน่งของหัวหลอดเทียบกับพื้นผิวการบ่มไม่เปลี่ยนแปลง และหากไม่คำนึงถึงการเสื่อมสภาพของหลอดไฟทีละน้อยเมื่อเวลาผ่านไป การแผ่รังสีจะยังคงที่จุดต่างๆ บนโปรไฟล์การแผ่รังสีไม่ว่าใย แผ่น หรือชิ้นส่วนจะผ่านหรืออยู่ด้านหน้าระบบการบ่มด้วยแสง UV เร็วหรือช้าเพียงใด

ในทางปฏิบัติ เนื่องจากกระบวนการบ่มด้วยแสงยูวีส่วนใหญ่มีการจัดการวัสดุหรือการทำงานอัตโนมัติของหัวหลอด ดังนั้น พื้นผิวบ่มจึงมักจะเคลื่อนที่ไปตามแหล่งกำเนิดรังสี ดังนั้น ความเข้มของรังสีที่ส่งไปยังพื้นที่เคลื่อนที่ขนาดเล็กบนพื้นผิวบ่มจึงไม่คงที่ตลอดระยะเวลาการฉายรังสี การฉายรังสีแบบไดนามิกนี้เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในเอาต์พุตที่เปล่งออกมา ความผันผวนของระยะการทำงานอันเนื่องมาจากการเด้งของเว็บหรือรูปร่างของชิ้นส่วน ความล่าช้าของเวลาในการทำงานชัตเตอร์ พื้นผิวบ่มที่ผ่านหน้าหัวหลอดคงที่ หรือหัวหลอดที่ผ่านหน้าพื้นผิวบ่มคงที่ การฉายรังสีแบบไดนามิกหมายถึงกระบวนการใดๆ ที่พื้นผิวบ่มได้รับรังสีที่แปรผันตลอดระยะเวลาปฏิกิริยาของสูตร

ลองนึกภาพพื้นที่เล็กๆ บนใย แผ่น หรือชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่กว่ามากเคลื่อนตัวเข้าหา ใต้ และออกจากแหล่งกำเนิดการบ่มด้วยแสงยูวีคงที่ เมื่อพื้นที่ที่เลือกเข้าใกล้แสง ความเข้มของรังสีสูงสุดที่มาถึงพื้นที่นั้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ความเข้มของรังสีที่บริเวณนั้นจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งถึงค่าสูงสุดที่จุดที่พื้นที่นั้นผ่านจุดโฟกัสหรือศูนย์กลางของหัวโคมไฟ เมื่อพื้นที่เล็กๆ เดียวกันบนพื้นผิวการบ่มเคลื่อนตัวออกจากจุดโฟกัสหรือศูนย์กลางของหัวโคมไฟ ความเข้มของรังสีสูงสุดที่มาถึงพื้นที่นั้นจะลดลงอย่างรวดเร็ว โปรไฟล์ของรังสียูวีแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าความเข้มสูงสุดที่ส่งไปยังพื้นผิวการบ่มนั้นแตกต่างกันอย่างไรตามเวลา สำหรับสถานการณ์ที่อธิบายไปข้างต้น โปรไฟล์ของรังสียูวีจะคล้ายกับเส้นโค้งรูประฆัง

ในทางตรงกันข้าม การสัมผัสแบบคงที่หมายถึงกระบวนการใดๆ ที่พื้นผิวในการบ่มได้รับแสงที่สม่ำเสมอตลอดระยะเวลาการเกิดปฏิกิริยาของสูตร ซึ่งสามารถทำได้ทั้งการบ่มแบบจุดและแบบพื้นที่ และด้วยห้องบ่มที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ในแต่ละกรณีนี้ หัวหลอดและพื้นผิวในการบ่มจะไม่เคลื่อนที่ พื้นผิวในการบ่มทั้งหมดได้รับแสงอย่างสม่ำเสมอตลอดปฏิกิริยา และพลังงาน UV ที่ส่งออกมาจะเปิดและปิดทันที การสัมผัสแบบคงที่แสดงด้วยโปรไฟล์การแผ่รังสีแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าต่อไปนี้

ความหนาแน่นของพลังงาน

ความหนาแน่นของพลังงาน (J/cm²) คือพลังงานที่ระบบส่งออกทั้งหมดในช่วงเวลาหนึ่งต่อหน่วยพื้นที่ และมักเรียกว่าปริมาณรังสี ในทางคณิตศาสตร์ ความหนาแน่นของพลังงานคืออินทิกรัลของความเข้มของแสงในช่วงเวลาหนึ่ง และมักประมาณค่าโดยการคูณความเข้มของแสงสูงสุดกับค่าการได้รับแสงหรือระยะเวลาที่แสงส่องผ่าน อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว การประมาณค่าด้วยการคูณจะให้ค่าความหนาแน่นของพลังงานที่สูงเกินไป เนื่องจากความเข้มของแสงที่พื้นผิวบ่มมักจะไม่คงที่ ซึ่งแสดงด้วยโปรไฟล์ความเข้มของแสงแบบคงที่และแบบไดนามิกต่อไปนี้ โดยที่ความหนาแน่นของพลังงานจะเทียบเท่ากับพื้นที่ใต้เส้นโค้ง

โปรไฟล์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าแสดงถึงการรับแสงแบบคงที่ซึ่งความเข้มของแสงจะคงที่ตลอดเวลา ในทางตรงกันข้าม โปรไฟล์รูประฆังแสดงถึงการรับแสงแบบไดนามิกซึ่งพื้นผิวบ่มหรือหัวหลอดไฟจะเคลื่อนที่ตามอีกด้านหนึ่ง พื้นที่ใต้โปรไฟล์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสามารถคำนวณได้ง่ายๆ โดยการคูณความเข้มของแสงสูงสุดด้วยเวลารับแสงทั้งหมด ในกรณีของการรับแสงแบบไดนามิก การคูณความเข้มของแสงสูงสุดซึ่งเกิดขึ้นที่ด้านบนสุดของเส้นโค้งรูประฆังด้วยเวลารับแสงทั้งหมดนั้นทำให้ประเมินความหนาแน่นของพลังงานเกินจริงอย่างมาก

สามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานได้โดยการเพิ่มกำลังของหลอดไฟ ลดความเร็วของเส้น เพิ่มเวลาการรอ เพิ่มหลอดไฟเพิ่มเติม หรือผ่านพื้นผิวบ่มหลายครั้งต่อหน้าแหล่งกำเนิดแสง แม้ว่าจะมีข้อยกเว้นที่เกี่ยวข้องกับบรรยากาศ การผสานรวม และการวางแนวของหลอดไฟ แต่ความหนาแน่นของพลังงานจะได้รับผลกระทบน้อยที่สุดจากระยะการทำงานสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ ในกรณีของ LED หลอดไฟที่กว้างขึ้นพร้อมไดโอดที่มีระยะห่างที่เหมาะสมยังใช้เพื่อส่งมอบความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มเติมอีกด้วย

เอาต์พุตสเปกตรัมและการแผ่รังสีสเปกตรัม

เอาต์พุตสเปกตรัมคือเอาต์พุตการแผ่รังสีของหลอดไฟ (W) เทียบกับความยาวคลื่น (nm) เอาต์พุตสเปกตรัมแสดงเป็น W/nm หรือ W/10nm¹ ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดคือความเข้มของสเปกตรัม ซึ่งเป็นความเข้มต่อหน่วยความยาวคลื่น (W/cm²/nm)¹ ทั้งสองค่าวัดโดยใช้สเปกโตรเรดิโอมิเตอร์ ซึ่งเป็นเครื่องมือที่รวมฟังก์ชันของเรดิโอมิเตอร์และโมโนโครเมเตอร์เข้าด้วยกันเพื่อวัดความเข้มของรังสีในแบนด์วิดท์ที่แบ่งอย่างละเอียด¹

โดยทั่วไปแล้วความยาวคลื่นทั้งอัลตราไวโอเลตและความยาวคลื่นที่มองเห็นได้จะวัดเป็นหน่วยพันล้านของหนึ่งเมตร (0.000000001 เมตร) หรือนาโนเมตร (nm) สำหรับการอ้างอิง แผ่นกระดาษหนึ่งแผ่นมีความหนาประมาณ 100,000 นาโนเมตร ช่วงสเปกตรัม UV มาตรฐาน ISO2 ถูกกำหนดเป็น 10 ถึง 400 นาโนเมตร ในขณะที่ช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้คือ 400 ถึง 700 นาโนเมตร เพื่อจุดประสงค์ในการอบด้วยแสงยูวี หน่วยงานในอุตสาหกรรมและผู้เชี่ยวชาญจะจำแนกแสงอัลตราไวโอเลตเป็นช่วง 200 ถึง 450 นาโนเมตรในบรรดารูปแบบอื่นๆ ด้วยเหตุนี้ จึงมักมีการอ้างอิงและใช้ช่วงที่แตกต่างกันและบางครั้งทับซ้อนกันในทางปฏิบัติ วิธีที่ดีที่สุดในการอธิบายและสื่อสารการกระจายความยาวคลื่นของแหล่งอบด้วยแสงยูวี รวมถึงพลังงานสัมพันธ์ในการกระจายคือใช้กราฟเอาต์พุตสเปกตรัมหรือความเข้มของสเปกตรัม

กราฟเอาต์พุต/ความเข้มของสเปกตรัมเป็นกราฟเส้นหรือแท่งที่มีเอาต์พุตหรือความเข้มของรังสีของระบบบนแกน y และความยาวคลื่นที่สอดคล้องกันบนแกน x เอาต์พุต/ความเข้มของสเปกตรัมเป็นปัจจัยของประเภทของหลอดไฟและแตกต่างกันสำหรับหลอดไฟไอแรงดันปานกลางของปรอท เหล็ก และแกลเลียม รวมถึงหลอด LED 365, 385, 395 และ 405 นาโนเมตร เอาต์พุต/ความเข้มของสเปกตรัมยังขึ้นอยู่กับคุณลักษณะการออกแบบระบบกลไกและไฟฟ้าซึ่งมีอิทธิพลต่อการเปล่งแสงในทิศทางจากหัวหลอดไฟ คุณสมบัติทางกายภาพของตัวสะท้อนแสง หน้าต่าง และคุณลักษณะอื่นๆ กำลังไฟฟ้าที่หลอดไฟทำงาน และประสิทธิภาพของระบบระบายความร้อน แผนภูมิเอาต์พุต/ความเข้มของสเปกตรัมของผลิตภัณฑ์เป็นข้อมูลจำเพาะที่จัดทำโดยซัพพลายเออร์หลอดไฟและระบบ แผนภูมินี้มีไว้สำหรับการอ้างอิงเท่านั้น และไม่ใช่สิ่งที่ผู้ใช้เทคโนโลยีภาคสนามมักจะวัดหรือสร้างซ้ำ สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือ เอาต์พุตสเปกตรัมและการแผ่รังสีสเปกตรัมของหลอด UV หรือ LED แต่ละหลอดนั้นแตกต่างกันอย่างมากจากเอาต์พุตสเปกตรัมและการแผ่รังสีสเปกตรัมของระบบบ่มด้วย UV เมื่อแหล่งกำเนิดแสงถูกผสานรวมเข้ากับส่วนประกอบอื่นๆ อย่างสมบูรณ์แล้ว

สามารถแสดงเอาต์พุต/การแผ่รังสีสเปกตรัมได้หลายวิธี รวมถึงค่าสัมบูรณ์ที่แสดงเป็น (W/nm) หรือ (W/cm²/nm) หรือการวัดตามอำเภอใจ สัมพันธ์กัน และปกติ (ไม่มีหน่วย) โปรไฟล์มักจะแสดงข้อมูลเป็นแผนภูมิเส้นหรือแท่ง ในขณะที่แผนภูมิแท่งมักจะรวมเอาต์พุตบนแถบ 10 นาโนเมตร การใช้แถบ 10 นาโนเมตรทำให้ตีความข้อมูลได้ง่ายขึ้นและลดความยากในการวัดผลกระทบของสเปกตรัมการปล่อยเส้น¹ กราฟสเปกตรัมสัมพันธ์กันและปกติเป็นการแสดงที่ใช้กันทั่วไปที่สุด

วัดอะไร และวัดอย่างไร?

แม้ว่าเอาต์พุตสเปกตรัมและความเข้มของสเปกตรัมจะเป็นข้อมูลจำเพาะของหลอดไฟที่วัดโดยใช้เครื่องวัดสเปกตรัมเรดิโอมิเตอร์เฉพาะทาง แต่ความเข้มของรังสีและความหนาแน่นของพลังงานสามารถวัดภาคสนามได้โดยใช้เครื่องวัดรังสีแบบพกพาที่มีราคาถูกกว่าและมีจำหน่ายทั่วไป

ในบางกรณี เช่น ด้วยตัวเลือก mUVm ของ GEW การตรวจสอบรังสี UV สามารถรวมเข้ากับหัวหลอดไฟและระบบควบคุมที่เกี่ยวข้องได้โดยตรง ทุกครั้งที่วัดความเข้มของรังสีและความหนาแน่นของพลังงานด้วยเครื่องวัดรังสี ค่าที่อ่านได้จะสัมพันธ์กับแหล่งสอบเทียบมาตรฐานที่ผู้จำหน่ายเครื่องวัดรังสีเลือกเสมอ ค่าที่วัดภาคสนามจะไม่เป็นค่าสัมบูรณ์ แต่เป็นค่าสัมพันธ์ที่สัมพันธ์โดยตรงกับแหล่งสอบเทียบจากโรงงาน นัยก็คือเครื่องวัดที่แตกต่างกันมักจะรายงานค่าที่แตกต่างกัน

ดังนั้นเรดิโอมิเตอร์จึงเหมาะที่สุดที่จะใช้เป็นอุปกรณ์ควบคุมกระบวนการ โดยจะใช้มิเตอร์และโปรโตคอลการวัดเดียวกันอย่างสม่ำเสมอเพื่อตรวจสอบเอาต์พุตของ UV ในช่วงเวลาหนึ่งๆ สำหรับห้องปฏิบัติการหรือสายการผลิตที่กำหนด เมื่อค่าความเข้มของรังสีหรือความหนาแน่นของพลังงานที่วัดได้ลดลงต่ำกว่าระดับต่ำสุด สามารถปรับระบบเพื่อนำกระบวนการกลับมาอยู่ในการควบคุมได้ ควรสังเกตว่าเรดิโอมิเตอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดหลอดไอปรอทหรือ LED มิเตอร์ประเภทเดียวกันไม่สามารถวัดแหล่งกำเนิดรังสีทั้งสองประเภทได้

เรดิโอมิเตอร์จะสุ่มตัวอย่างความเข้มของระบบหลายครั้งต่อวินาทีในช่วงความยาวคลื่นที่กำหนด ความถี่ที่บันทึกตัวอย่างเรียกว่าอัตราการสุ่มตัวอย่าง การสุ่มตัวอย่างเกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปขณะที่มิเตอร์เคลื่อนที่ผ่านหน้าแหล่งกำเนิดแสงหรือแหล่งกำเนิดแสงต่างๆ ค่าความเข้มสูงสุดของระบบจะถูกรายงานเป็นค่าสูงสุดเดียวภายในชุดของจุดข้อมูลที่สุ่มตัวอย่าง ค่าความเข้มของรังสีสูงสุดที่แยกจากกันซึ่งวัดได้ในช่วงแบนด์วิดท์ที่แตกต่างกัน เช่น UVC, UVB, UVA และ UVV ไม่ใช่ค่าบวก เนื่องจากคำจำกัดความของความเข้มของรังสีสูงสุดคือค่าที่วัดได้สูงสุดที่ความยาวคลื่นที่กำหนดหรือในช่วงความยาวคลื่นหนึ่ง ช่วงความยาวคลื่นที่สุ่มตัวอย่างค่าความเข้มเป็นข้อมูลจำเพาะคงที่ของเครื่องวัด และขับเคลื่อนด้วยความไวและช่วงของโฟโตไดโอดของเครื่องวัด

ข้อมูลจุดความเข้มแสงสูงสุดที่รวบรวมได้ทั้งหมดเมื่อเรดิโอมิเตอร์เคลื่อนที่ผ่านหน้าแหล่งกำเนิดรังสี UV จะสร้างโปรไฟล์ความเข้มแสง การผสานโปรไฟล์ดังกล่าว ซึ่งก็คือพื้นที่ใต้เส้นโค้ง เรียกว่าความหนาแน่นของพลังงาน สำหรับการเปิดรับแสงแบบไดนามิก เช่น โปรไฟล์รูประฆังในภาพต่อไปนี้ ความหนาแน่นของพลังงานจะถูกกำหนดโดยการคำนวณและเพิ่มพื้นที่เล็กๆ จำนวนมาก พื้นที่ของสี่เหลี่ยมผืนผ้าเล็กๆ แต่ละอันจะถูกกำหนดโดยการคูณจุดข้อมูลแต่ละจุดบนโปรไฟล์ด้วยระยะเวลาที่ผ่านไประหว่างจุดข้อมูล นี่เป็นวิธีการที่ได้รับการยอมรับอย่างดีในการผสานพื้นที่ภายใต้โปรไฟล์ที่ไม่เป็นเชิงเส้น และเป็นเหตุผลที่เรดิโอมิเตอร์ที่วัดความหนาแน่นของพลังงานจึงเรียกว่าเรดิโอมิเตอร์แบบผสานรวม

ความแตกต่างของเอาต์พุตสเปกตรัมสำหรับแหล่งกำเนิดการบ่มด้วยปรอทและ UV LED

เอาต์พุตของระบบบ่มด้วยแสงยูวีแบบทั่วไปครอบคลุมช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต (UV) แสงที่มองเห็นได้ และอินฟราเรด ด้วยเหตุนี้ หลอด UV ทั้งแบบอาร์กและแบบไมโครเวฟจึงถือเป็นแบบแบนด์วิดท์กว้างหรือแบบสเปกตรัมกว้าง เอาต์พุตของระบบไอปรอทความดันปานกลางมาตรฐานครอบคลุมช่วงอัลตราไวโอเลต แสงที่มองเห็นได้ และอินฟราเรดในสัดส่วนที่เท่ากันโดยประมาณ การกระจายสเปกตรัมภายในแถบ UV สามารถเปลี่ยนแปลงได้เล็กน้อยโดยการเติมสารเจือปนโลหะในปริมาณเล็กน้อย เช่น เหล็ก (Fe) แกลเลียม (Ga) ตะกั่ว (Pb) ดีบุก (Sn) บิสมัท (Bi) หรืออินเดียม (In) หลอดไฟที่มีโลหะที่เติมลงในส่วนผสมของปรอทและก๊าซเฉื่อยพื้นฐานมักเรียกว่าสารเจือปน สารเติมแต่ง หรือโลหะฮาไลด์

ในทางตรงกันข้าม เอาต์พุตของหลอด UV จะรวมอยู่ภายในแถบอัลตราไวโอเลตโดยมีเอาต์พุตที่มองเห็นได้บางส่วนและไม่มีอินฟราเรด หลอด UV จะเปล่งแสงเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไดโอดโซลิดสเตตที่ประดิษฐ์ขึ้น ไดโอดแยกส่วนจำนวนมากถูกบรรจุในแถวเดียว ชุดแถวและคอลัมน์ หรือการกำหนดค่าอื่น การจัดเรียงไดโอดจะสร้างความยาวและความกว้างของแหล่งกำเนิดรังสี เอาต์พุตสเปกตรัมของระบบ UV LED ขึ้นอยู่กับวิทยาศาสตร์วัสดุที่ซับซ้อน โดยไดโอดหลายร้อยหรือหลายพันตัวจะถูกปลูกเป็นชั้นๆ บนเวเฟอร์ในห้องปลอดเชื้อ จากนั้นจึงหั่นหรือแยกทีละตัวหลังจากการผลิต ความยาวคลื่นที่เปล่งออกมาของ LED ไม่ใช่สิ่งที่สามารถเปลี่ยนแปลงหรือปรับแต่งได้หลังจากการผลิต อย่างไรก็ตาม ปริมาณการแผ่รังสีนั้นปรับได้มากสำหรับระบบการบ่มที่กำหนด และโดยทั่วไปจะมีช่วงที่กว้างกว่าหลอดอาร์กอิเล็กโทรดและหลอดไมโครเวฟ

แผนภูมิความเข้มของสเปกตรัมต่อไปนี้แสดงให้เห็นความสัมพันธ์โดยทั่วไประหว่างหลอดปรอทแบนด์กว้างและหลอด UV LED ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ เอาต์พุตของปรอทมาตรฐานแสดงด้วยค่าพีคที่แรเงาสีเขียวจำนวนมาก ในขณะที่เอาต์พุตของหลอด UV LED แสดงด้วยเส้นโค้งระฆังสีม่วงที่สูงกว่า เอาต์พุตของปรอทประมาณหนึ่งในสามอยู่ในช่วงอินฟราเรด (700 นาโนเมตรถึง 1 มม.) ซึ่งอยู่ทางขวาของแถบที่มองเห็นได้และไม่แสดงในภาพประกอบ ในทางตรงกันข้าม ระบบ UV LED ไม่มีอินฟราเรด ซึ่งหมายความว่าระบบจะถ่ายเทความร้อนทั้งหมดไปยังพื้นผิวในการบ่มน้อยกว่าหลอดปรอททั่วไปอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลตยังคงเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานที่แผ่ออกมา และพลังงาน UV บางส่วนจะถูกแปลงเป็นความร้อนเมื่อไปถึงพื้นผิวในที่สุด

แผนภูมิความเข้มของสเปกตรัมนี้สื่อสารข้อมูลสำคัญอะไรบ้าง?

แผนภูมิความเข้มของสเปกตรัมแสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่างเอาต์พุตบรอดแบนด์ของปรอท (Hg) และเอาต์พุตแบบกึ่งโมโนโครเมติกของเทคโนโลยี UV LED ทั่วทั้งความยาวคลื่น UVC (200 ถึง 285 นาโนเมตร), UVB (285 ถึง 315 นาโนเมตร), UVA (315 ถึง 400 นาโนเมตร), UVV (400 ถึง 450 นาโนเมตร) และความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ (400 ถึง 700 นาโนเมตร) ประการที่สอง แผนภูมินี้แสดงให้เห็นว่าขนาดสัมพัทธ์ของความเข้มของแสงแตกต่างกันไปตามความยาวคลื่นสำหรับหลอดไฟบรอดแบนด์ ตลอดจนความจริงที่ว่าสามารถให้ความเข้มของแสงได้มากขึ้นด้วย UV LED มากกว่าปรอท สุดท้าย แม้ว่าหลอดไฟปรอทและระบบ UV LED จะปล่อยพลังงาน UV ออกมา แต่ก็เห็นได้ชัดว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความยาวคลื่นและความเข้มของแสงซึ่งจะต้องนำมาพิจารณาในระบบ สูตร และการพัฒนาการใช้งาน

ควรเน้นว่าแผนภูมินี้เป็นภาพประกอบทั่วไปของหลอดไฟอาร์กอิเล็กโทรด GEW ทั่วไปและระบบ LED ของ GEW ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ การกระจายของหลอดไฟอาร์กจะแตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับผลิตภัณฑ์อื่นและแตกต่างกันอย่างมากสำหรับหลอดไฟเสริม จากมุมมองของการจัดหา LED UV จะถูกจัดหาและกำหนดราคาโดยผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ตามความคลาดเคลื่อนของความยาวคลื่นและเอาต์พุตโดยมีความคลาดเคลื่อนทั่วไปอยู่ที่ ±5 นาโนเมตร เป็นผลให้มีการเบี่ยงเบนเล็กน้อยเสมอในการจัดเรียงไดโอดซึ่งส่งผลต่อโปรไฟล์สเปกตรัมและความยาวคลื่นที่เส้นโค้ง LED สูงสุด เมื่อเทียบกับ LED การเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นเล็กน้อยโดยทั่วไปจะไม่ทำให้การบ่มแตกต่างกันมากนัก สำหรับการใช้งานการบ่ม LED UV ส่วนใหญ่ ปริมาณของความเข้มแสงและความหนาแน่นของพลังงานที่สอดคล้องกันที่ความยาวคลื่น LED UV ที่กำหนดจะมีบทบาทมากขึ้นในการเชื่อมโยงขวาง

แผนภูมิเอาต์พุตสเปกตรัม/ความเข้มของแสงใช้ในทางปฏิบัติอย่างไร?

แผนภูมิเอาต์พุตสเปกตรัม/ความเข้มของแสงเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการเปรียบเทียบหลอดไฟบ่มหรือการออกแบบระบบที่แตกต่างกันเป็นหลัก และจับคู่กับแพ็คเกจตัวริเริ่มแสงและการโหลดเม็ดสีของสูตร UV ที่มีอยู่ได้อย่างถูกต้อง ผู้ผลิตสูตรและซัพพลายเออร์วัตถุดิบยังพึ่งพาแผนภูมิเอาต์พุตสเปกตรัม/ความเข้มของแสงเพื่อพัฒนาเคมีใหม่ แหล่ง UV ไม่ได้ทั้งหมดจะบ่มสูตรทั้งหมด และการปล่อยสเปกตรัมบางอย่างเหมาะกับการใช้งานบางอย่างมากกว่าแบบอื่น นั่นเป็นเพราะผู้ผลิตสูตรเลือกจากตัวริเริ่มแสงที่มีจำหน่ายในท้องตลาด ตัวริเริ่มแสงเป็นส่วนหนึ่งของเคมีที่ดูดซับแสง UV และขับเคลื่อนการเชื่อมโยงขวางภายในพอลิเมอร์ แม้ว่าตัวริเริ่มแสงจะดูดซับแสง UV ในช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง แต่ตัวริเริ่มแสงที่กำหนดมักจะมีปฏิกิริยากับความยาวคลื่นบางช่วงมากกว่าเสมอ และต้องมีการแผ่รังสีขั้นต่ำเพื่อเริ่มต้น ตัวริเริ่มแสงที่แตกต่างกันยังผลิตคุณสมบัติของพอลิเมอร์ที่สวยงามและใช้งานได้ต่างกัน ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ปฏิกิริยากับพลังงาน UV และปฏิกิริยากับเคมีส่วนที่เหลือ ผู้ผลิตสูตรจะประเมินเส้นโค้งการดูดกลืนของตัวริเริ่มแสงที่มีอยู่เทียบกับแผนภูมิเอาต์พุตสเปกตรัม และตัดสินใจเลือกวิธีประนีประนอมหรือผสมผสานตามความต้องการของสายการผลิตและเครื่องจักร ตลอดจนข้อกำหนดการใช้งานของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

การแทรกซึมของความยาวคลื่นสำหรับระบบการอบด้วยอาร์กอิเล็กโทรดและ UV LED

จากภาพต่อไปนี้จะเห็นว่าความยาวคลื่น UVA และ UVV ที่ยาวกว่าจะทะลุผ่านหมึก สารเคลือบ และกาวได้ลึก ในขณะที่ความยาวคลื่น UVC ที่สั้นกว่าจะถูกดูดซับที่พื้นผิวของสารเคมี โดยอิงจากข้อมูลนี้ รวมถึงเอาต์พุตสเปกตรัมและความเข้มของสเปกตรัมของหน่วยการบ่มเชิงพาณิชย์ ผู้ผลิตจึงแนะนำแหล่งกำเนิดแสงและประเภทของหลอดไฟที่เหมาะสมกับหมึก สารเคลือบ และกาวของพวกเขามากกว่า คำแนะนำเหล่านี้มาในรูปแบบของข้อมูลจำเพาะของหลอดไฟ (ปรอท เหล็ก แกลเลียม เป็นต้น) หรือความยาวคลื่นของ LED ที่ต้องการ (365, 385, 395 หรือ 405 นาโนเมตร) ในที่สุด ผู้ผลิตจะต้องทำให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ของพวกเขาทำงานได้ในระบบการบ่มด้วย UV ที่หลากหลาย ซึ่งไม่จำเป็นต้องปล่อยเอาต์พุตเท่ากัน ซึ่งไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป

ไม่มีแหล่งกำเนิดแสง UV LED ที่เลียนแบบหลอดปรอทสเปกตรัมกว้างได้โดยตรง แต่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าที่เปล่งออกมาจากหลอด LED ส่งผลให้การกระจายสเปกตรัมมีความคล้ายคลึงกับส่วนบนของหลอดเหล็กหรือแกเลียมซึ่งเปล่งแสงในช่วง 385 ถึง 405 นาโนเมตรมากขึ้น หลอด LED ที่ความยาวคลื่น 385, 395 และ 405 นาโนเมตร รวมถึงหลอดที่เจือด้วยเหล็กและแกเลียม ล้วนใช้ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าและมองเห็นได้ใกล้ตาเพื่อเจาะลึกเข้าไปในสารเคมีและผลิตได้ดีขึ้นเมื่อผ่านการบ่ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้สูตรที่มีสีขาวทึบและมีเม็ดสีสูง สำหรับสารเคลือบใส UV LED ความท้าทายหลักคือการทำให้พื้นผิวแข็งตัว ทนต่อสารเคมี และทนต่อรอยขีดข่วนโดยไม่เหลือง เนื่องจากสูตรเคลือบส่วนใหญ่ใช้ความยาวคลื่น UVC ที่สั้นกว่าซึ่งเปล่งออกมาจากหลอดแบนด์กว้างเพื่อเชื่อมโยงที่พื้นผิว และสารริเริ่มแสงที่ทำปฏิกิริยากับความยาวคลื่น UV LED ที่ยาวกว่าอาจเหลืองหรือขุ่นมัวในระหว่างการได้รับแสง แม้ว่ารอยเปลี่ยนสีเล็กน้อยนี้สามารถปกปิดได้อย่างง่ายดายด้วยเม็ดสีในหมึก แต่ก็สามารถสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นด้วยเคมีที่ใส

โดยทั่วไป ระบบ UV LED มีข้อได้เปรียบเหนือระบบทั่วไปในแง่ของการบ่มลึกกว่า เนื่องมาจากความเข้มข้นของความยาวคลื่น UVA และ UVV อย่างไรก็ตาม UV LED อาจประสบปัญหาในการบ่มพื้นผิวเมื่อสูตรไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการปล่อยแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ปล่อย UVC หากจับคู่กันไม่ดี การบ่มด้วย UV LED อาจทำให้สูตรบางอย่างเหนียวหรือมันเยิ้มเมื่อสัมผัส การปรับสารเคมีให้เหมาะสม การเลือกแหล่งกำเนิดแสง UV LED อย่างเหมาะสม การใช้ความเข้มแสงที่สูงขึ้น และการผสานรวมที่รอบคอบมักจะช่วยขจัดปัญหาการบ่มพื้นผิวได้ การเพิ่มไดโอด UVC ลงในอุปกรณ์บ่ม LED อาจจำเป็นในที่สุดสำหรับการเคลือบอุตสาหกรรมที่ท้าทายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม แม้ว่า UVC LED ระหว่าง 275 และ 285 นาโนเมตรจะมีการปรับปรุงอย่างมากในด้านความเข้มแสงสูงสุด ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งาน แต่เทคโนโลยีดังกล่าวยังตามหลัง UVA LED และยังไม่คุ้มทุนสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ ระบบการบ่มด้วย LED UV ส่วนใหญ่ที่ติดตั้งและใช้งานในสายการผลิตในปัจจุบันเป็นความยาวคลื่น 395 นาโนเมตร และหมึก สารเคลือบ และกาวส่วนใหญ่ที่ใช้ในงานพิมพ์กราฟิกได้รับการออกแบบมาให้บ่มที่ความยาวคลื่นนี้

ความเข้มของแสง ความหนาแน่นของพลังงาน และความยาวคลื่น

ระดับความเข้มของแสง ความหนาแน่นของพลังงาน และความยาวคลื่นทั้งหมดมีบทบาทสำคัญในกระบวนการบ่มด้วยแสงยูวี ประการแรก ระดับความเข้มของแสงขั้นต่ำที่ความยาวคลื่นที่ตัวเริ่มต้นแสงสามารถดูดซับได้ง่ายจะต้องถูกส่งไปยังพื้นผิวการบ่ม ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ตัวเริ่มต้นแสงจะดูดซับพลังงานอัลตราไวโอเลต สร้างอนุมูลอิสระ และขับเคลื่อนการเชื่อมโยงแบบขวางภายในเคมี ในกระบวนการบ่มด้วยแสงยูวีแบบไดนามิก หางด้านนอกสุดของโปรไฟล์ความเข้มของแสงรูประฆังมักจะต่ำกว่าระดับความเข้มขั้นต่ำ และไม่ก่อให้เกิดการเชื่อมโยงแบบขวางเพียงพอภายในเคมี แต่เมื่อพื้นผิวการบ่มเคลื่อนเข้าใกล้หัวหลอดมากขึ้น ระดับความเข้มที่เหมาะสมกว่าก็จะถูกกำหนดขึ้นอย่างรวดเร็ว ประการที่สอง ระดับความเข้มของแสงขั้นต่ำหรือสูงกว่าจะต้องคงไว้ตลอดระยะเวลาของปฏิกิริยา สุดท้าย เมื่อระดับความเข้มที่จำเป็นถูกส่งและรักษาไว้ที่พื้นผิวการบ่มแล้ว ความหนาแน่นของพลังงานจะกลายเป็นปัจจัยผลักดันในการบ่มและเป็นปัจจัยจำกัดสำหรับความเร็วของสายการผลิตที่เร็วที่สุดหรือเวลาในรอบการทำงานที่สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความหนาแน่นของพลังงานเป็นปัจจัยสำคัญต่อความเร็วในการจัดการวัสดุสูงสุดของสายการผลิตและระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันด้วยแสงที่สามารถทำได้ในหมึก UV สารเคลือบ และกาว

วิวัฒนาการของเคมี UV

เป็นเวลาเกือบ 70 ปีแล้วที่อุตสาหกรรมการบ่มด้วยแสงยูวีได้คิดค้นเคมีเพื่อการปล่อยสเปกตรัมของปรอทแบบธรรมดาและหลอดไฟที่เจือด้วยปรอท เคมีในอดีตทั้งหมดใช้สารตั้งต้นที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อตอบสนองต่อการปล่อยสเปกตรัมกว้างของปรอท งานพัฒนาเฉพาะด้านเคมีของ UVA LED แบบแบนด์แคบในบรรดาผู้คิดค้นสูตรบางรายเริ่มขึ้นระหว่างปี 2005 ถึง 2010 อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมการบ่มที่จัดตั้งขึ้นส่วนใหญ่ได้ชะลอการมีส่วนร่วมจนกว่าผู้ใช้ปลายทางจะสนใจมากขึ้น และความเป็นไปได้และเศรษฐศาสตร์ของการบ่มด้วย UV LED ได้รับการปรับปรุง ผู้คิดค้นสูตรจำนวนมากขึ้นเข้ามาในช่วงระหว่างปี 2010 ถึง 2020 และอีกหลายราย โดยเฉพาะในสารเคลือบอุตสาหกรรม เพิ่งเริ่มต้นเมื่อปฏิทินใกล้ถึงปี 2021 สิ่งเดียวกันนี้สามารถพูดได้กับซัพพลายเออร์ระบบการบ่มแบบธรรมดาหลายรายที่ชะลอการเปิดตัวระบบ UV LED จนกว่าความต้องการของตลาดจะเกิดขึ้นจริง

โดยทั่วไปแล้ว เคมี UV ที่ใช้สูตรทั่วไปสำหรับระบบหลอดปรอทสเปกตรัมกว้างนั้นไม่สามารถบ่มได้ดีกับหลอด UV LED ที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าและเกือบเป็นสีเดียว เนื่องจากความแตกต่างในเอาต์พุตสเปกตรัม เคมีแบบทั่วไปจึงต้องถูกปรับปรุงสูตรใหม่เพื่อให้บ่มได้อย่างสมบูรณ์ด้วยแหล่งกำเนิดแสง UV LED เนื่องจากบริษัทผลิตหมึก สารเคลือบ และกาวจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ พัฒนาผลิตภัณฑ์ UV LED ขึ้น พวกเขาจึงออกแบบเคมีให้สูตรเดียวสามารถบ่มได้ด้วย LED มากขึ้น ในขณะเดียวกันก็เข้ากันได้กับหลอด UV LED แบบบรอดแบนด์ทั่วไปด้วย ซึ่งเรียกว่าเคมีบ่มคู่ และมีจุดมุ่งหมายเพื่อช่วยลด SKU และช่วยให้การเปลี่ยนผ่านไปสู่เทคโนโลยี UV LED ง่ายขึ้น

ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า สูตรต่างๆ จะมีความสามารถในการบ่มสองแบบมากขึ้นเรื่อยๆ และสูตรที่มีแต่ปรอทเท่านั้นจะถูกยกเลิกและเลิกใช้ในที่สุด ซึ่งไม่ได้หมายความว่าทุกอย่างที่ออกแบบมาสำหรับหลอดไฟอาร์กอิเล็กโทรดในอดีตจะหายไปในวันพรุ่งนี้ เนื่องจากอุตสาหกรรมจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมที่ใช้หมึกและสารเคลือบอุตสาหกรรมที่มีฟังก์ชันการทำงานสูง ตลอดจนอุตสาหกรรมที่ใช้โปรไฟล์ชิ้นส่วน 3 มิติที่ซับซ้อนและการบ่มในระยะการทำงานที่ไกลขึ้น จำเป็นต้องมีการพัฒนาสูตร หลอดไฟ และการผสานรวมเพิ่มเติม คำชี้แจงนี้หมายความเพียงว่าจำเป็นต้องใส่ใจกับสิ่งที่เกิดขึ้นในแต่ละอุตสาหกรรมเฉพาะ เพื่อทำความเข้าใจผลกระทบของ LED ต่อกระบวนการผลิต UV ที่มีอยู่ การเปลี่ยนผ่านไปสู่ ​​UV LED กำลังเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม จะต้องคำนวณและค่อยเป็นค่อยไปตามความต้องการของแต่ละอุตสาหกรรมและการใช้งาน การใส่ใจกับเอาต์พุตสเปกตรัม ความเข้มของสเปกตรัม ความเข้มของแสง และความหนาแน่นของพลังงานของการใช้งานเป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาว่าหลอดไฟอาร์กอิเล็กโทรดเฉพาะหรือระบบบ่ม UV LED เฉพาะจะบ่มหมึก สารเคลือบ หรือสารยึดติดได้หรือไม่ และหลอดไฟประเภทใดหรือความยาวคลื่น LED ใดเหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการโดยรวมและเคมี

¹RadTech North America. (2005). Glossary of Terms – Terminology Used for Ultraviolet (UV) Curing Process Design and Measurement. RadTech UV Measurements Group. pp. 1 – 6. https://www.radtech.org/images/pdf_upload/UVGLOSS_rev4-05.pdf 

²International Organization for Standardization.