УФ-светодиоды общий обзор

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.