Зашто је ЛЕД сушење важно за вашу штампарију

Као део наше серије „Криву учења“, Сајмон Еклс истражује све већу употребу ЛЕД светлосних низова за ултраљубичасто очвршћавање фотополимерних мастила у инкџет штампачима великог формата.

ЛЕД диоде су атрактивна технологија која генерише интензивну светлост уз минималну потрошњу енергије, уз емитовање врло мало топлоте и обично дуг век трајања. Оне почињу да замењују енергетски захтевне, вруће и краткотрајне живине лампе (познате и као метал-халогенидне) на модерним УВ инкџет штампачима.

Мала потрошња енергије, хладан рад, велика флексибилност у употреби, дуг век трајања и мало проблема са одлагањем значе да су ЛЕД диоде веома атрактивна технологија, како у практичном смислу штампања, тако и као много еколошки прихватљивија алтернатива живиним сијалицама.

Колика је тачна уштеда варира у зависности од система, а однос цене и перформанси ЛЕД диода и излазна снага се стално мењају. Међутим, као оквирна смерница, Мимаки каже да типична УВ-ЛЕД јединица за штампач великог формата, која емитује 10 W УВ енергије, троши око 60 W електричне енергије за лампе плус око 20 W за вентилатор за хлађење и коло за контролу излаза. Дакле, укупно 80 W, мало мање од старе генерације кућне сијалице са волфрамовим влакном од 100 W.

Поређења ради, укупна потрошња енергије традиционалне метал-халидне лампе је око 1,2 kW, што је знатно више од потрошње једног електричног грејача. Ове лампе се веома загревају – између 600 и 800 степени Целзијуса изнутра – и генеришу топлотно зрачење које се преноси на остале компоненте штампача, укључујући главе, мастило и, што је најважније, медијум.

У поређењу са тим, метал-халидна лампа користи око 15 пута више електричне енергије од УВ-ЛЕД система за сушење. Међутим, пошто се УВ-ЛЕД диоде могу укључити или искључити готово тренутно, штампачи их требају укључити само током самог циклуса штампања. Када се метал-халидна лампа искључи, не може се поново укључити док се не охлади.

Стога се генерално стално оставља укљученим док се штампач користи. Са радним циклусом од 50%, UV-LED низ троши само 1/30 мање електричне енергије од метал-халогених сијалица. То не значи да је цео штампач 30 пута ефикаснији са LED диодама.

Сви штампачи имају заједничке елементе као што су мотори, контролна електроника, довод мастила и вакуум пумпе. Тако да би стварна разлика у потрошњи енергије штампача у целини била мања. Упркос томе, штампач са метал-халидном лампом троши три до десет пута више електричне енергије од оног са УВ-ЛЕД диодама, каже Мимаки.

Коришћење УВ-ЛЕД диода не прави велику разлику у куповној цени штампача, тако да временом ЛЕД диоде само штеде све више и више новца, као комбинација мање потрошње електричне енергије, мањег одржавања и практично никаквих трошкова замене. Поред очигледног смањења рачуна за струју, ово може бити важан фактор за компаније које покушавају да смање свој угљенични отисак или да добију сертификат за угљенично неутралност, и може имати одређену важност за угљеничне кредите.

Хладне компоненте

ЛЕД диоде (светлеће диоде) су чврсте електричне компоненте које се широко користе у модерним применама осветљења, са сталним појављивањем нових употреба. УВ диоде (генерално назване УВ-ЛЕД) су само специјализованије и скупље. За потребе сушења мастила, уграђују се у низове од више ЛЕД диода.

Они производе релативно узак опсег таласних дужина УВ зрачења, у поређењу са ширим опсегом лампи са живином паром. Најбоље је користити мастила која су формулисана за максималну осетљивост на тим таласним дужинама. Произвођачи штампача моћи ће да испоручују сопствене мастила за ЛЕД употребу на својим штампачима, али то је фактор који треба имати на уму ако користите мастила трећих страна.

За разлику од живиних лампи, УВ-ЛЕД диоде не емитују инфрацрвено светло нити топлотно зрачење. То значи да се медијум за штампање не загрева значајно током штампања, па се могу користити материјали осетљиви на топлоту.

Алтернативно, можете користити тање пластике попут винила него што бисте то урадили са живиним сијалицама, јер се неће савијати под ЛЕД диодама. Тањи медијум значи уштеду на материјалима и лакше ролне, са предностима у целом ланцу снабдевања, од камиона за доставу до одлагања отпада. Електроника управљачког програма до ЛЕД диода се загрева, тако да кућишта сијалица са великим низом и даље захтевају хлађење водом или вентилатором, али као што смо видели, ово захтева много мање енергије него живине.

Ниже температуре лампе могу такође значити мање загревања околине у штампарији. Обично је то добра ствар, мада у неким хладним климатским условима то може значити да морате мало појачати грејање фабрике зими да бисте надокнадили то, па губите део трошкова.

С друге стране, у топлим климатским условима оператери ће ценити хладнију просторију за штампање, а неће вам бити потребна толико снага климатизације ако је имате уграђену. Век трајања MH лампе се обично сматра око 1000 сати (до времена смањења светлости од 30%). Ако лампа ради 8 сати дневно, мораће се заменити за 125 дана (око 6 месеци са 20 радних дана/месец).

Дужи век трајања

Век трајања једног чипа са УВ-ЛЕД диодом је око 10.000–15.000 сати, у зависности од одвођења топлоте. Ако УВ-ЛЕД диода ради 8 сати дневно, са веком трајања од 10.000 сати, траје 1.250 дана (око 5 година под претпоставком 250 радних дана годишње).

Пошто су УВ-ЛЕД диоде искључене када се не штампају, стварни век трајања би био дужи. Већину УВ-ЛЕД диода никада не би било потребно мењати током века трајања штампача. Старе лампе са високом живом под високим притиском стварале су озонски гас, који је опасан за оператере и потребно га је уклонити вентилацијом.

Међутим, ово се у великој мери превазилази употребом стакла које филтрира специфичну таласну дужину која ствара озон. ЛЕД диоде такође не стварају озон. Жива је отровна, па се лампе морају одлагати у складу са прописима о заштити животне средине. ЛЕД диоде не садрже значајне опасне материјале, а пошто дуже трају, ионако има мање отпада.

Брзо пребацивање

Још једна велика предност је то што се ЛЕД диоде могу брзо палити и гасити или мењати интензитет, без оштећења. Живине лампе раде тако што у ствари изазивају кратки спој кроз живу у лампама. Потребна је специјализована електроника да би се оне палиле, а када се једном пале, желите да остану у раду, па се обично остављају укључене током целе смене, трошећи енергију и стварајући топлоту, без обзира да ли штампате или не.

Брзине штампача варирају, па се разликују и енергетске потребе за УВ сушењем. Постоји само ограничен простор за промену интензитета излазне снаге живине лампе променом улазне снаге, тако да су оне све време укључене на пуној снази, а механички затварачи се користе за контролу количине светлости која допире до медија или за његово потпуно искључивање.

Насупрот томе, ЛЕД диоде се могу мењати тако брзо да се то може користити за промену светлосног излаза, мада је такође могуће мењати осветљеност променом нивоа улазне снаге. Пошто се ЛЕД диоде укључују само када је потребно и могу се импулсно палити да би се смањила њихова излазна снага, њихов век трајања може се продужити на године, потенцијално дуже од века трајања штампача.

Веће емисије светлости се стално развијају, истакао је Чед Тагарт, потпредседник маркетинга и развоја у компанији Phoseon, америчкој компанији која развија низове ЛЕД лампи за сушење. „Снага ЛЕД диода у смислу зрачења и густине енергије или дозе драматично се повећава“, рекао је он. „Сваке две до три године удвостручујемо излазни капацитет. На пример, прешли смо са 4 вата по цм² у 2008. на 8 у 2010. години, на 16 у 2012. години. Нема разлога да у будућности не достигне 24 или више.“

„Верујемо да перцепција мале потрошње енергије потиче од људи који не прате нашу технологију. Данас имамо много купаца у великом формату који користе ЛЕД диоде за највеће доступне брзине. Неки штампачи се хладе ваздухом, неки водом. Типично, наши производи са највећом потрошњом енергије се хладе водом. Ако их држите хладним, трајаће 20.000 или 30.000 сати.“

Иако електроника, фирмвер и други проблеми значе да је мало вероватно да би крајњи корисници могли да модификују постојећи штампач са УВ живином лампом да користи ЛЕД диоде, произвођачима је све лакше да их уграде без већих модификација.

На пример, компанија Integration Technology Ltd (ITL) у Великој Британији представила је MZero LED лампе на сајму FESPA 2012. Оне представљају директну замену компоненти за њихове MZero јединице са живиним лампама, које се већ користе на главама штампача широког формата.

Штампачи који су од почетка дизајнирани за УВ-ЛЕД диоде могу бити мањи, јер је потребно мање простора за уградњу вентилатора за хлађење и усисавање.

Који штампачи користе ЛЕД диоде?

Произвођачи инкџет штампача све више уграђују ЛЕД диоде у нове УВ штампаче како се они лансирају.
Мимаки тврди да је први представио ЛЕД диоде за широки формат, на UJV-160 2008. године, након што је први пут започео развој 2003. године.

На сајму FESPA Digital у Лондону прошле године, иста компанија је представила два брза ЛЕД штампача са сушењем, равни JFX500-2131 и UJV500-160 са ролном. Фуџифилмов Acuity 1600 LED са ролном и Роландов VersaUV 640 LEJ и равни 640 LJF са ролном су такође међу штампачима који користе ЛЕД диоде.

EFI VUTEk користи UV-LED диоде приликом увођења нових варијација својих HS и GS серија штампача. Међутим, за свој најбржи равни штампач, HS 100 Pro, саме LED диоде нису довољно снажне. Уместо тога, користе се у хибридном систему за сушење, где су LED диоде монтиране на носач главе штампача и одмах након штампања закаче мастило како би тачке остале оштре, док снажније живине лампе обављају потпуно сушење.

Променом релативног времена рада два сета лампи, EFI може да мења нивое адхезије и сјаја мастила.

На сајму FESPA Digital у Минхену ове године, Мутох је представио три нова штампача са UV-LED лампама.

То су компактни ValueJet 628 од 24 инча, конвенционалнији ValueJet 1626UH за круте и ролне материјале. Трећи је нови „десктоп“ равни штампач А3 формата, ValueJet 426UF, који ће се супротставити Mimakiјевој породици UJF-3042/6042 и Roland-овим малим равним штампачима LEF-12 и LEF-20, који такође користе LED лампе.

За шта не раде

Почетни трошкови израде веома великих, високо ефикасних ЛЕД низова значе да они још увек нису погодни за најбрже УВ равне штампарске машине као што су највеће ХП ФБ машине или Инка Онсетс, или за низове пуне ширине на хибридним штампарским машинама са растварачем и УВ мастилом.

Међутим, с обзиром на све већу излазну снагу и пад цена УВ-ЛЕД диода последњих година, чини се неизбежним да ће се овај тренд наставити до тачке у којој ће бити приступачно заменити живене паре на свим новим штампачима у року од неколико година.

За сада ЛЕД диоде нису исплативе ни за низове пуне ширине. То их спречава да се користе у хибридним штампачима са растварачем и УВ мастилом које тренутно испоручују Mimaki (JV400SUV), Fujifilm (Vybrant F1600) и Colorific (који продаје комплете за конверзију за еко-солвентне штампаче Roland, Mimaki и Mutoh).

У овом случају, у мастилу се користи мала количина растварача, која се испарава на подлози штампача како би се мастило залепило, а затим се суши помоћу низа УВ лампи пуне ширине око 60 цм низводно од носача штампача. Низ ЛЕД диода од 40 до 60 инча коштао би богатство.

Међутим, потребан је нижи излаз УВ светлости него код лампи које се користе на скенирајућим ваљцима за штампање (које треба да преносе више енергије јер осветљавају само малу површину док ваљци прелазе преко ње), тако да се могу користити УВ цеви ниског притиска. Оне троше мање енергије од живиних лампи и генеришу мање топлоте без озона.

Видљива и бежична будућност

Иако нису директно повезане са УВ штампарским машинама, ЛЕД диоде видљиве таласне дужине се све више користе за опште осветљење, укључујући и штампарије. Вероватно је да ће током наредне деценије постепено заменити конвенционалне сијалице са жарном нити и флуоресцентне сијалице за осветљење просторија и спољашњости.

Не само да имају предности уштеде енергије, хладног рада и дугог века трајања о којима је горе било речи, већ је њиховом уградњом у RGB кластере боја могуће мењати излаз боја. На крају крајева, ЛЕД диоде се могу уградити у светлећи зидни и плафонски панели тако да конвенционалне сијалице или тракасте лампе могу потпуно нестати.

Данашње ЛЕД лампе се уклапају у стандардна грла за сијалице. Тренутно су много скупље од флуоресцентних сијалица које штеде енергију и које су постале уобичајене широм Европе у последњих неколико година. Међутим, цене ће падати како стопа усвајања буде расла, док ће их њихова мања потрошња енергије и дужи век трајања учинити популарним међу корисницима. За разлику од штедљивих „CFR“ (компактних флуоресцентних рефлекторских) сијалица, које садрже живу, код ЛЕД сијалица постоји и мањи проблем са одлагањем на крају животног века.

Светло беле ЛЕД диоде су све познатији призор као светла за вожњу на аутомобилима, а тек почињу да се нуде и као главни фарови, иако данас коштају више чак и од фарова са гасом.

Постоји и рачунарски аспект. ЛЕД диоде се тренутно развијају у облик бежичног система за пренос података, названог Li-Fi. Ово би у будућности могло бити уграђено у ЛЕД лампе и функционише тако што укључује и искључује ЛЕД диоде хиљада пута у секунди, тако да око то не примећује. Има потенцијал за много већи пропусни опсег од данашњег радио-фреквентног Wi-Fi-ја.

Резиме

Дакле, ЛЕД диоде се лепо налазе на раскрсници. Оне постају све исплативије на неким штампачима, док веће платформе још увек нису ту.

И даље постоје трошкови које треба сносити приликом конверзије ваших система за сушење, али уштеде које можете остварити само у веку трајања сијалице брзо ће исплатити инвестицију, а ви побољшавате своје еколошке перформансе уз уштеду новца на струју.

Ако желите да инвестирате у профитабилнију будућност, вага се нагиње ка ЛЕД сушењу – а уз уштеде које помажу и профиту и животној средини, то га чини очигледним избором за сваког штампача.