Waarom LED-uitharding belangrik is vir jou drukkerswinkel

As deel van ons Learning Curve-reeks ondersoek Simon Eccles die toenemende gebruik van LED-ligreekse vir die ultraviolet-uitharding van fotopolimeer-ink in grootformaat-inkspuitdrukke.

LED’s is ‘n aantreklike tegnologie wat intense lig genereer met minimale kragverbruik, terwyl hulle baie min hitte uitstraal en gewoonlik baie lang lewensduur geniet. Hulle begin kraghonger, warm en kortstondige kwikdamplampe (ook bekend as metaalhalied) op moderne UV-inkspuite vervang.

Lae kragverbruik, koel loop, groot buigsaamheid in gebruik, lang lewensduur en min probleme met weggooi beteken dat LED’s ‘n baie aantreklike tegnologie is in beide praktiese drukterme en as ‘n baie meer omgewingsvriendelike alternatief vir kwiklampe.

Presies wat die besparings is, wissel na gelang van die stelsels, en LED-koste-prestasie en kraglewering verander voortdurend. As ‘n rowwe riglyn sê Mimaki egter dat ‘n tipiese UV-LED-eenheid vir ‘n grootformaatdrukker, wat 10 W UV-energie lewer, ongeveer 60 W elektrisiteit vir die lampe verbruik, plus ongeveer 20 W vir die verkoelingswaaier en die uitsetbeheerkring. Dus, 80 W in totaal, ‘n bietjie minder as die ou generasie 100 W wolframfilament-huishoudelike gloeilamp.

Ter vergelyking is die totale kragverbruik van ‘n tradisionele metaalhaliedlamp ongeveer 1.2 kW, wat heelwat meer is as ‘n enkele staaf elektriese vuurverwarmer. Hierdie lampe word baie warm – tussen 600 en 800 grade Celsius intern – en hulle genereer stralingshitte wat na die res van die drukkerkomponente oorgedra word, insluitend die koppe, ink en, die belangrikste, die media.

Vergelykbaar gebruik ‘n metaalhaliedlamp ongeveer 15 keer soveel elektrisiteit as ‘n UV-LED-uithardingstelsel. Omdat UV-LED’s egter amper onmiddellik aan- of afgeskakel kan word, hoef drukkers hulle slegs tydens die werklike druksiklus aan te skakel. Sodra ‘n metaalhaliedlamp afgeskakel is, kan dit nie weer aangeskakel word totdat dit afkoel nie.

Dus word dit gewoonlik konstant aangeskakel terwyl die drukker gebruik word. Met ‘n 50%-bedryfsiklus verbruik ‘n UV-LED-skikking slegs 1/30ste soveel elektrisiteit as metaalhalied. Dit beteken nie dat die hele drukker 30 keer meer doeltreffend is met LED nie.

Alle drukkers het gemeenskaplike elemente soos motors, beheerelektronika, inktoevoer en vakuumpompe. Dus sal die werklike verskil in kragverbruik van die drukker as geheel minder wees. Tog verbruik ‘n drukker met ‘n metaalhaliedlamp drie tot tien keer soveel elektrisiteit as die een met UV-LED, sê Mimaki.

Die gebruik van UV-LED’s maak nie veel verskil aan die aankoopprys van ‘n drukker nie, so mettertyd bespaar die LED’s net meer en meer geld, as ‘n kombinasie van minder elektrisiteitsverbruik, laer onderhoud en feitlik geen vervangingskoste nie. Afgesien van die ooglopende vermindering in elektrisiteitsrekeninge, kan dit ‘n belangrike faktor wees vir maatskappye wat probeer om hul koolstofvoetspoor te verminder of ‘n sertifikaat vir koolstofneutraliteit te kry, en dit kan ‘n mate van relevansie hê vir koolstofkrediete.

Koel komponente

LED’s (Liguitstralende Diodes) is vastetoestand-elektriese komponente wat wyd gebruik word in moderne beligtingstoepassings, met nuwe gebruike wat voortdurend verskyn. Die UV-uitstralende tipe (algemeen UV-LED genoem) is net meer gespesialiseerd en duur. Vir ink-uithardingsdoeleindes word hulle in skikkings van veelvuldige LED’s ingebou.

Hulle produseer ‘n relatief nou reeks golflengtes van UV, in vergelyking met die wyer reeks kwikdamplampe. Dit is die beste om ink te gebruik wat geformuleer is vir maksimum sensitiwiteit in daardie golflengtes. Drukkervervaardigers sal in staat wees om eie-etiket-ink vir LED-gebruik op hul eie drukkers te verskaf, maar dit is ‘n faktor om bewus te wees van as jy derdeparty-ink gebruik.

Anders as kwiklampe, straal UV-LED’s nie infrarooi lig of stralingshitte uit nie. Dit beteken dat die drukmedia nie noemenswaardig verhit word tydens drukwerk nie, dus kan hitte-sensitiewe materiale gebruik word.

Alternatiewelik kan jy dunner plastiek soos viniel gebruik as wat jy met kwiklampe sou gebruik, aangesien dit nie onder die LED’s sal knak nie. Dunner media beteken besparings op materiale en ligter rolle, met voordele dwarsdeur die voorsieningsketting van afleweringsvragmotors tot afvalverwydering. Die drywerelektronika tot LED’s word wel warm, so groot lamphuise benodig steeds water- of waaierverkoeling, maar soos ons gesien het, benodig dit baie minder krag as kwik.

Laer lamptemperature kan ook minder omgewingsverhitting in die perskamer beteken. Normaalweg is dit ‘n goeie ding, alhoewel dit in sommige koue klimate kan beteken dat jy die fabrieksverhitting in die winter ‘n bietjie moet opdraai om te vergoed, sodat jy van die kostevoordele verloor.

Aan die ander kant, in warm klimate sal die operateurs ‘n koeler perskamer waardeer, en jy sal nie soveel lugversorgingskrag nodig hê as jy dit geïnstalleer het nie. Die lamplewe van ‘n MH-lamp word normaalweg as ongeveer 1000 uur beskou (tot die tyd van 30% ligvermindering). As die lamp vir 8 uur per dag werk, sal dit binne 125 dae vervang moet word (ongeveer 6 maande met 20 bedryfsdae/maand).

Langer lewe

Die lewensduur van ‘n enkele skyfie met UV-LED is ongeveer 10 000–15 000 uur, afhangende van die hitte-afvoer. As ‘n UV-LED vir 8 uur per dag werk, hou dit met ‘n lewensduur van 10 000 uur 1 250 dae (ongeveer 5 jaar as ons 250 werksdae per jaar aanneem).

Aangesien die UV-LED’s afgeskakel word in nie-drukmodus, sal die werklike lewensduur langer wees. Die meeste UV-LED’s sal nooit vervang hoef te word gedurende die lewensduur van die drukker nie. Ou hoëdrukkwiklampe het osoongas gegenereer, wat gevaarlik is vir operateurs en deur ventilasie verwyder moet word.

Dit word egter grootliks oorkom deur ‘n glas te gebruik wat die spesifieke osoongenererende golflengte uitfilter. LED’s genereer ook nie osoon nie. Kwik is giftig, dus moet lampe in ooreenstemming met omgewingsregulasies weggedoen word. Daar is geen noemenswaardige gevaarlike materiale in LED’s nie, en omdat hulle langer hou, is daar in elk geval minder afval.

Vinnige skakeling

Nog ‘n groot voordeel is dat LED’s vinnig aan- en afgeskakel kan word, of in intensiteit gevarieer kan word, sonder skade. Kwiklampe werk deur in werklikheid ‘n kortsluitingsboog deur die kwik in die lampe te slaan. Dit verg gespesialiseerde elektronika om hulle aan te skakel en sodra hulle aangeskakel is, wil jy hulle aan die gang hou, so hulle word gewoonlik deur die hele skof aangeskakel, krag gebruik en hitte opwek, of jy nou druk of nie.

Drukkersnelhede wissel, so die energievereistes van die UV-uitharding wissel ook. Daar is slegs beperkte ruimte vir die variasie van die kwiklamp se uitsetintensiteit deur die kragtoevoer te verander, so hulle is heeltyd op volle krag in werking en meganiese sluiters word gebruik om die hoeveelheid lig wat die media bereik, te beheer, of om dit heeltemal af te skakel.

In teenstelling hiermee kan LED’s so vinnig geskakel word dat dit gebruik kan word om die liguitset te verander, hoewel dit ook moontlik is om die helderheid te verander deur die insetkragvlakke te verander. Aangesien die LED’s slegs aangeskakel word wanneer nodig en gepulseer kan word om hul kraguitset te verminder, kan hul leeftyd tot jare verleng word, moontlik meer as die leeftyd van die drukker.

Hoër liguitlatings word voortdurend ontwikkel, het Chad Taggart, visepresident van bemarking en ontwikkeling by Phoseon, ‘n Amerikaanse ontwikkelaar van LED-uithardingslamp-skikkings, uitgewys. “Die krag van LED’s in terme van straling en energiedigtheid of dosis neem dramaties toe,” het hy gesê. “Elke twee tot drie jaar verdubbel ons die uitsetvermoë. Ons het byvoorbeeld van 4 watt per cm2 in 2008 tot 8 in 2010, tot 16 in 2012, gegaan. Daar is geen rede waarom dit nie in die toekoms 24 of meer kan bereik nie.”

“Ons glo dat die persepsie van lae kragtoevoer afkomstig is van mense wat nie op hoogte bly van ons tegnologie nie. Ons het vandag baie kliënte in grootformaat wat LED’s gebruik vir die hoogste beskikbare snelhede. Sommige drukkers is lugverkoel, sommige is waterverkoel. Tipies is ons produkte met die hoogste kragtoevoer waterverkoel. As jy hulle koel hou, sal hulle 20 000 of 30 000 uur hou.”

Alhoewel die elektronika, firmware en ander probleme beteken dat dit onwaarskynlik is dat eindgebruikers ‘n bestaande UV-kwiklampdrukker kan wysig om LED’s te gebruik, word dit vir vervaardigers makliker om hulle sonder groot wysigings in te bou.

Byvoorbeeld, Integration Technology Ltd (ITL) in die VK het MZero LED-lampe by FESPA 2012 bekendgestel. Dit is ‘n reguit komponentruiling vir hul MZero-kwiklampeenhede, wat reeds op kopwaens in grootformaatdrukkers gebruik word.

Drukkers wat van die begin af vir UV-LED’s ontwerp is, kan kleiner wees, aangesien daar minder ruimte vir verkoeling- en afzuigwaaiers ingebou hoef te word.

Watter drukkers gebruik LED’s?

Inkspuitvervaardigers pas toenemend LED’s toe op nuwe UV-drukkers soos hulle bekendgestel word.
Mimaki beweer dat hulle die eerste was om LED’s vir wye formaat bekend te stel, op die UJV-160 in 2008, nadat hulle in 2003 met ontwikkeling begin het.

By FESPA Digital in Londen verlede jaar het dieselfde maatskappy ‘n paar vinnige LED-uithardende drukkers bekendgestel, die platbed JFX500-2131 en die rolgevoerde UJV500-160. Fujifilm se rolgevoerde Acuity 1600 LED en Roland se rolgevoerde VersaUV 640 LEJ en platbed 640 LJF is ook onder die drukkers wat LED’s gebruik.

EFI VUTEk gebruik UV-LED’s terwyl hulle nuwe variasies van hul HS- en GS-drukkerreekse bekendstel. Vir hul vinnigste platbeddrukker, die HS 100 Pro, is LED’s alleen egter nie kragtig genoeg nie. In plaas daarvan word hulle in ‘n hibriede uithardingstelsel gebruik, waar die LED’s op die kopwa gemonteer word en die ink onmiddellik na druk vaspen om die kolletjies skerp te hou, terwyl kragtiger kwiklampe die volle uitharding uitvoer.

Deur die relatiewe tydsberekening van die twee lampstelle te varieer, kan EFI die adhesie en glansvlakke van die ink varieer.

By FESPA Digital in München vanjaar het Mutoh drie nuwe drukkers met UV-LED-lampe bekendgestel.

Dit is die kompakte 24-duim ValueJet 628, die meer konvensionele ValueJet 1626UH vir stewige en rolmateriaal. Die derde is ‘n nuwe “lessenaar” A3-formaat platbed, die ValueJet 426UF, om mee te ding met Mimaki se UJF-3042/6042-familie en Roland se LEF-12 en LEF-20 klein platbeds, wat ook LED-lampe gebruik.

Waarvoor hulle nie werk nie

Die aanvanklike boukoste van baie groot, hoë-uitset LED-skikkings beteken dat hulle nog nie geskik is vir die vinnigste UV-platbedperse soos die grootste HP FB-masjiene of Inca Onsets, of vir volwydte-skikkings op oplosmiddel-UV-hibriede inkperse nie.

Gegewe die toenemende kraglewering en dalende pryse van UV-LED oor die afgelope paar jaar, lyk dit egter onvermydelik dat hierdie tendens sal voortduur tot die punt waar dit bekostigbaar is om kwikdamp op alle nuwe drukkers binne ‘n paar jaar te vervang.

Tot dusver is LED’s ook nie koste-effektief vir volwydte-skikkings nie. Dit verhoed dat hulle gebruik word in die oplosmiddel-UV-hibriede inkdrukkers wat tans deur Mimaki (die JV400SUV), Fujifilm (Vybrant F1600) en Colorific (wat omskakelingstelle vir Roland-, Mimaki- en Mutoh-eko-oplosmiddeldrukkers verkoop) verskeep word.

In hierdie geval word ‘n klein hoeveelheid oplosmiddel in die ink gebruik, wat op die drukkerbed afflit om die ink vas te pen, wat dan deur ‘n UV-lampreeks van volle breedte ongeveer 60 cm stroomaf van die drukkarreeks uitgehard word. ‘n LED-reeks van 40 tot 60 duim sou ‘n fortuin kos.

‘n Laer UV-liguitset is egter nodig as vir die lampe wat op skanderende drukwaens gebruik word (wat meer energie moet oordra aangesien hulle slegs ‘n klein area verlig soos die wa daaroor beweeg), dus kan ligte druk UV-buise gebruik word. Hierdie gebruik minder krag as kwiklampe en genereer minder hitte sonder osoon.

Sigbare en draadlose toekoms

Alhoewel dit nie direk relevant is vir UV-perse nie, word sigbare golflengte-LED’s al hoe meer gebruik vir algemene beligting, insluitend drukkersfabrieke. Dit is waarskynlik dat hulle geleidelik konvensionele gloeilampe en fluoresserende lampe vir kamer- en buitebeligting oor die volgende dekade sal vervang.

Hulle het nie net die kragbesparing, koel loop en langlewendheidvoordele wat hierbo bespreek is nie, maar deur hulle in RGB-kleurgroepe te bou, is dit moontlik om die kleuruitset te varieer. Uiteindelik kan LED’s in gloeiende muur- en plafonpanele ingebou word sodat konvensionele gloeilampe of strooklampe heeltemal kan verdwyn.

Vandag se LED-lampe pas in standaard gloeilamp-sokke. Tans is hulle baie duurder as die energiebesparende fluoresserende lampe wat die afgelope paar jaar algemeen in Europa geword het. Pryse sal egter daal namate die aanvaardingsyfers styg, terwyl hul laer kragverbruik en langer lewensduur hulle gewild onder gebruikers sal maak. Anders as energiebesparende ‘CFR’ (Compact Fluorescent Reflector) lampe, wat kwik bevat, is daar ook minder van ‘n einde-van-lewensduur weggooiprobleem met LED’s.

Helderwit LED’s is ‘n toenemend bekende gesig as ryligte op motors, en begin ook nou as hoofkopligte aangebied word, hoewel hulle vandag meer kos as selfs gasontladingskopligte.

Daar is ook ‘n rekenaaraspek. LED’s word tans ontwikkel in ‘n vorm van draadlose data-oordragstelsel, genaamd Li-Fi. Dit kan in die toekoms in LED-lampeenhede ingebou word en werk deur die LED’s duisende kere per sekonde aan en af te skakel, sodat die oog dit nie agterkom nie. Dit het die potensiaal vir baie hoër bandwydtes as vandag se radiofrekwensie-Wi-Fi.

Opsomming

So, LED’s sit netjies by ‘n kruispad. Hulle word al hoe meer koste-effektief op sommige drukkers, terwyl groter platforms nie heeltemal daar is nie.

Daar is steeds kostes verbonde aan die omskakeling van jou uithardingstelsels, maar die besparings wat jy in gloeilampleeftyd alleen kan maak, sal die belegging vinnig afbetaal en jy verbeter jou omgewingsprestasie terwyl jy geld op elektrisiteit bespaar.

As jy in ‘n meer winsgewende toekoms wil belê, neig die weegskaal na LED-uitharding – en ondersteun deur besparings wat die winsgrens sowel as die omgewing help, maak dit dit ‘n voor die hand liggende keuse vir enige drukker.