УФ-светодиоды общий обзор Для полимеризации красок и покрытий уже много лет используется УФ-излучение. Наиболее часто применяемые для этой цели источники – это лампы среднего давления. Спектр ламп подбирается к характеристикам используемых фотоинициаторов красок и покрытий.
Однако во время работы создается гораздо больше ИК-излучения, чем хотелось бы. Для того, чтобы отфильтровать часть ИК-лучей, используются интерференционные зеркала или стекла с дихроичным покрытием. Проводимые в течение нескольких лет исследования альтернативных источников излучения были нацелены на выработку «холодного УФ-света», позволяющего быстро включаться и выключаться, при этом быстро разогреваться и охлаждаться. Ограничения, связанные с относительно низкой общей мощностью и недостатком коротковолнового УФ-излучения, привели к тому, что светодиоды стали использоваться в небольших узкоспециализированных сегментах рынка. Среди них — полимеризация отдельных небольших участков, отверждение клеящих веществ, полимеризация герметизирующих или уплотняющих материалов, применение в стоматологии, флуоресцентные исследования (например, в судебной медицине). Для того,чтобынайти правильное УФ-светодиодное решение, необходимо выполнить несколько условий. Химический состав должен соответствовать длине волны, а УФ-интенсивность должна быть достаточной для этого применения. В связи с этим между поставщиком светодиодных систем, клиентами и их поставщиками должно быть тесное взаимодействие (см. рис. 3). Эффективность УФ-светодиодов Некоторые публикации хвалят высокую эффективность УФ-светодиодов. Это может быть связано с тем, что они все больше используются для освещения, а их эффективность в сравнении с газоразрядными лампами неоспорима. Однако для УФ-полимеризации УФ-светодиоды показывают относительно низкую эффективность, которая в настоящий момент немного ниже, чем у ламп среднего давления. Аргумент, который часто приводят в пользу УФ-светодиодов, — это холодное УФ-излучение. Действительно, в сторону материала, который необходимо полимеризовать, ИК-излучение не выделяется, но теплый воздух, выделяемый с обратной стороны светодиодов, должен удаляться, чтобы не повредить структуру полупроводников. Нели измерить излучение УФ-светодиодов высокой мощности точным спектрометром, то можно обнаружить, что интенсивность излучения на специфической длине волны, например 395 нм, может быть выше, чем у УФ-ламп среднего давления на той же длине волны.
Чтобы найти наилучшее решение для клиента, необходимо объединить усилия производителей светодиодных систем, красок и оборудования. Однако светодиоды с более короткой длиной волны показывают низкую интенсивность. Хотя УФ-светодиоды имеют более высокий пик на специфической длине волны, их спектральный диапазон гораздо уже. По этой причине специально разработанные и активизированные под длинноволновое излучение краски и покрытия обычно используются с высоким содержанием фотоинициатора УФ-светодиодные краски). Различные фотоинициаторы имеют специфическую кривую чувствительности в соответствии с длиной волны, поэтому используемые фотоинициаторы должны точно соответствовать источнику излучения. Требуемая интенсивность излучения Интенсивность, необходимая для полимеризации, это излучение, достигающее поверхности материала. Интенсивность излучения обычно измеряется в мВт/см2 пли в Вт/см2. Пользователю оборудования относительно сложно установить, насколько мощным является УФ-светодиодный модуль, так как в данном случае важно расстояние от него до материала. Спецификации производителей главным образом ссылаются на расчетные значения относительно поверхности светодиода. Требуемая доза УФ-излучения обычно определяется эмпирическим путем, экспериментальным способом — точно так же, как и с УФ-лампами среднего давления. Целью является размещение УФ-светодиодного модуля максимально близко к запечатанному полотну, с котодым будут работать.
Рис. 4. Сравнение спектра УФ-светодиодных ламп и ртутных УФ-ламп среднего давления
Рис. 5. Три различные длины волн и их пропорциональная мощность излучения. Кривые чувствительности фотоинициаторов № 1 и 2 не имеют хорошего сочетания с длиной волны. Однако фотоинициатор № 3 совместим с длиной волны 385 нм УФ-светодиодов
Для измерения интенсивности излучения УФ-светодиодного модуля требуется соответствующее измерительное оборудование. Радиометр, специально адаптированный для измерения излучения УФ-светодиодов, является подходящим ттибором для большинства практических применений.
Заключение Для многих сфер применения и отраслей промышленности светодиодные УФ-системы имеют значительные преимущества, например, в размерах, скорости включения и в низком выделении тепла. Однако недостаток энергии и эффективности в коротковолновом диапазоне, а также требования использования специализированных покрытий, сопряженные с затратами на покупку, без сомнения, ограничивают кратко- и среднесрочный потенциал окупаемости. Но все-таки можно отметить, что в большом числе случаев УФ-светодиодные системы создают новые возможности, а не замещают уже имеющиеся.
Как и со всеми другими технологиями, лидирующие производители УФ-ламп и систем стараются развивать новые направления, исследуют новые уровни мощности, чтобы соответствовать требованиям растущего УФ-рынка.
|
НАШИ СПЕЦИАЛИСТЫ ПРОКОНСУЛЬТИРУЮТ ВАС