在2005-2015年間，全球能源使用總量增加了40%，而相關的二氧化碳排放量增加了30%。（Eia.gov）預計截至2040年，我們仍需要增加40%的能源；相當於大約800萬億熱量單位。但其中77%將來源於不可再生的化石能源。正如我們在2014年提出的，下一個25年的能源需求將呈指數級增加。因此，現在所有部門都應提高能源效率，以緩解未來的問題。
許多國家的政府越來越意識到更好利用全球能源的迫切性。提高能效是保障能源安全、減少溫室氣體排放最經濟且成熟可行的方法。舉例而言，歐盟提出了在2020年之前能耗減少20%的目標，中國最新經濟發展規劃為當地政府和工業企業提供財政激勵政策，鼓勵他們探索廣泛的節能項目。目標就是保護相當於約2億5千萬噸的煤炭，防止6億多噸二氧化碳的排放。
為此，我們從2012年起，重點研究UV-LED可固化塗料的發展，它能帶來高性能光纖特性並利用最佳能源條件實現固化；使用目前光纖行業採用的微波燈，預計能減少80%的能耗。在本文中，我們圍繞不同燈製造商和功率條件下的UV-LED固化塗料展開論述。
我們已經與多個UV-LED燈供應商一起在公司內部拉絲塔模擬器（DTS）中進行了大量實驗，並在真實的拉絲塔中完成了多次拉絲。我們繼續進行了之前的研究，評估了各種光纖/塗料特性，例如固化度、粘附性、剝離力（SF）、機械性能、動態疲勞參數（nd 值）、拉伸強度和微彎衰減性。
關鍵詞：UV-LED、能源、光纖、微曲、動態疲勞參數（Nd）
1. 概述
CRU 2016年市場報告數據表明，去年生產了大約3.68億光纖公裡（fkm），詳情參見圖1。至於2016年，有的預計非常樂觀--全球需求量約為 4億至4.1億fkm，詳情參見[1]。為了製造這些光纖，需要消耗大量能源熔化預製棒。 使用氦氣冷卻玻璃裸纖（約125微米），最後固化塗料以保護光纖並高速卷繞光纖成品。作為[2]的延續，我們在本論文中只關注固化塗層材料以及未來為增強光纖特性和提高運營效果所需要的能源。
圖1：過往光纖電纜安裝和全球預測（來源：CRU2014市場報告）
1990至2012年期間，全球能源消耗增加了54%，而相應的二氧化碳排放量增加了48%，詳見[3]和圖2。每個領域都應嘗試採取替代和預防機制，以防止將來出現更多的排放。我們在此希望為光纖行業指出一條替代道路，它能從環境和財務兩個方面對光纖製造商產生重大影響。
圖2：1990-2040年全球能源消耗 [3]
微波中壓汞基VU燈系統一直是以往促進光纖塗料固化的主要辦法。但是，這種系統存在一些根本性的局限性；例如耗電量大、使用時間相對較短，以及使用了汞這種現在被視為對環境有害的物質，詳見[4]。
這些燈根據紫外線（25-30%）、可見光（5010%）和紅外線（60-65%）之比釋放出光能特徵波長，詳見圖3和[5]。絕大多數固化能量來自於長波紫外線（UVA）波長。而且，這些燈需要推拉式排氣系統來吸走紅外線輻射（IR）產生的所有熱量，詳見圖3、4 和 [6].
目前，固化每千米光纖塗料需要1至2千瓦時電能。這樣，每年全球固化光纖塗料共需要消耗4億至8億千瓦時電能，而且會產生5.32億至10.64億磅二氧化碳，詳見[7]。從財務上說，每年需要向全球公用事業公司支付5300萬至1.06億美元（10美分=1千瓦時）。如果在該部門中使用UV-LED燈，則這筆費用可以節約高達80%。
UV-LED技術能帶來實質利益，因為它具有基本的半導體特性和結構，例如瞬間開關、無需汞、使用時間較長、耗電量極低，從而降低了經營成本。UV-LED技術的另一個好處是不含短波紫外線（UVC）射線，而UVC通常會產生臭氧。但是，現在，UV-LED固化系統遇到一個主要挑戰，缺乏適合產生的單色光波長專用的化學過程。
在過去的40年中，絕大多數紫外線化學過程已經公式化為與寬頻汞光譜發生反應，並依賴較短波長進行表面固化，較長波長進行徹底固化。我們已經研發出用於大功率395納米（+/- 10納米）UV-LED燈的具體化學過程。 低揮發性配方，加上在高速固化工藝中消除無需紅外線輻射，可得到牢固穩定的光纖屬性。
光纖生產中已經採用了大量預製棒（8至15000千米）。成功生產要求塗料具有低揮發性，在整個運轉過程中保持石英管幹淨，利用高效運作，實現低光纖斷裂和恆定的光纖性能，例如高nd值、低微曲性和高固化轉化率。
我們已經進行了大量實驗和試驗，將在下一部分予以討論。