UV-LED teknolojisine dalmadan önce, aynı konuyu tartıştığımızdan emin olmak için öncelikle birkaç temel kavramı açıklığa kavuşturmamız gerekiyor. Bu, yanlış yorumlamaları ve amaçlar arası iletişimi önleyecektir.{2}} Burada,UVUV kaplamalar, UV mürekkepleri ve UV yapıştırıcılar gibi UV- ile iyileştirilebilen malzemeleri ifade eder;NEDEN OLMUŞözellikle ultraviyole LED ışık kaynaklarını belirtir; VeUV-LED şu şekilde tanımlanır:"ışınlama kaynağı olarak ultraviyole LED ışık kaynakları kullanılarak UV malzemelerin kürlenmesi".
Hepimizin bildiği gibi, UV kaplamalar için geleneksel kürleme ışık kaynağı orta-basınçlı ve yüksek-basınçlı cıva lambasıdır. Son yıllarda, enerji tasarrufu ve çevre koruma politikaları ve endüstriyel-ölçekli uygulamaların temelini oluşturan UVLED (ultraviyole LED) teknolojisindeki hızlı ilerlemenin etkisiyle, pazar, UV-LED'in benimsenmesinde büyük bir artışa tanık oldu. Gelişen teknolojiler her zaman geniş kitlelerin ilgisini ve heyecanını çekmektedir. Ancak endüstri uygulayıcıları olarak UV-LED'in net bir şekilde anlaşılması zorunludur. Burada UV-LED alanında son iki yılda edindiğimiz araştırma tecrübemizi paylaşmak istiyoruz.
Işık kaynaklarındaki değişim (LED'ler ve cıvalı lambalar arasındaki farklar daha sonra detaylandırılacaktır), UV kaplama formülasyon sistemlerinde bir dönüşümün yanı sıra tüm kaplama ve kürleme süreçlerinde bir devrime yol açmıştır. UV-LED sistemi için hem teknik hem de pazar boyutlarını kapsayan beş temel araştırma yönünü belirliyoruz.
UV-LED Işıkla Sertleştirme Üzerine Araştırma
Daha önce tanımlandığı gibi, UV-LED ışıkla sertleştirme aşağıdakilere dayanır:ultraviyole LED ışıkUV malzemelerini iyileştirmek için kaynaklar. Bu nedenle etkili kürlemenin sağlanması tüm araştırma çabalarının temel amacıdır. Işıkla sertleştirme iki vazgeçilmez bileşen gerektirir: ışık (enerji kaynağı) ve UV malzemeleri (alıcı). Işık kaynağındaki bir değişiklik kaçınılmaz olarak tüm sistemin dengesini bozar; işin özü, UV kaplamaları LED ışık kaynaklarıyla hizalamak için disiplinler arası Ar-Ge'de yatmaktadır.
Daha kısa LED dalga boylarının daha yüksek enerji seviyelerine ve daha yüksek maliyetlere karşılık geldiği yaygın olarak kabul edilmektedir. Tersine, daha düşük uyarım enerjisi gerektiren fotobaşlatıcılar daha uzun soğurma dalga boylarına sahiptir ve aynı zamanda daha yüksek fiyatlara sahiptir. Bu, ışık kaynakları ve başlatıcılar arasında tahterevalli-benzeri bir ilişki yaratır. Böylece her ikisinin de performans sınırlarını genişletmek ve LED ışık kaynakları ile UV malzemeleri arasındaki optimum dengeyi belirlemek, UV-LED Ar-Ge girişimlerinin odak noktası haline geldi.
LED Işık Kaynağı Sistemleri Araştırması
Cıvalı lamba teknolojisi, geliştirme ve uygulama açısından oldukça olgundur ve uzun süredir standart ışık kaynağı olarak kabul edilmektedir. Buna karşılık, ultraviyole LED teknolojisi henüz başlangıç aşamasındadır ve gelecekteki büyüme için muazzam bir potansiyele sahiptir. Ek olarak, LED endüstri zinciri oldukça kapsamlıdır ve kristal büyütme, çip dilimleme, çip paketleme, ışık kaynağı modülü entegrasyonunun yanı sıra güç kaynağı kontrolü ve ısı dağıtma sistemi tasarımını da kapsar. Her aşama, nihai ürünün (UVLED ışık kaynağı) kalitesi üzerinde kritik bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, LED'lerin performans sınırlarını anlamak ve genişletmek, UV-LED ekosisteminin tamamını geliştirmek için çok önemlidir.
LED Işık Kaynakları ve Cıvalı Lambalar Arasındaki Farklar (LED'ler Hakkında Avantajları, Dezavantajları ve Yaygın Yanılgılar)
Pazar rekabetinde galip gelmek için hem kendi güçlü yönlerini hem de rakiplerinin zayıf yönlerini tam olarak anlamak esastır. Geleneksel cıva lambalarını UVLED'lerle değiştirmeyi hedeflediğimiz için öncelikle iki teknolojiyi karşılaştırmak ve bunların avantajlarını, dezavantajlarını ve sınırlamalarını analiz etmek çok önemlidir.
UV kaplamalar kürlenir çünkü formülasyonlarındaki fotobaşlatıcılar belirli dalga boylarındaki ultraviyole ışığı emer ve monomer polimerizasyonunu başlatan serbest radikaller (veya katyonlar/anyonlar) üretir. Bu prensibi açıklamak için öncelikle cıvalı lambaların ve ultraviyole LED'lerin emisyon spektrumlarını inceleyeceğiz.
Bu grafik, UV LED'lerin ve cıvalı lambaların emisyon spektrumlarının klasik ve yaygın olarak görülen bir karşılaştırmasıdır. Diyagramdan da görülebileceği gibi, bir cıva lambasının emisyon spektrumu süreklidir ve ultraviyoleden kızılötesi aralığa kadar uzanır. Özellikle, ışık yoğunluğu UVB'de kısa-dalga UVA bandına yoğunlaşmıştır. Buna karşılık, bir LED'in emisyon spektrumu nispeten dardır; en yaygın iki dalga bandı 365 nm ve 395 nm'de (385 nm, 395 nm ve 405 nm dahil) tepe dalga boylarına sahiptir.
Şu anda birincilUV ışığıEndüstriyel uygulanabilirliği olan LED ışık kaynakları, özellikle Şekil 1'de gösterildiği gibi 365 nm ve 395 nm dalga boylarına sahip LED ışık kaynakları UVA bandına girer. Bu dalga boyu aralığında çoğu fotobaşlatıcı nispeten düşük molar sönme katsayıları sergiler. Sonuç olarak, UV-LED sistemleri genellikle düşük başlatma verimliliğinden ve şiddetli oksijen inhibisyonundan muzdariptir ve bunlar yüzey kürlenmesine zarar verir.
Not: Birçok UVLED üreticisi veya LED UV kaplama tedarikçisi tarafından sıklıkla öne sürülen "LED UV kaplamaların mükemmel zımparalanabilirliği" iddiası, tam anlamıyla, yetersiz yüzey kürlemesinin doğrudan bir sonucudur. Asıl zorluk iyi zımparalanabilirlik elde etmek değil, kontrol edilebilir zımparalanabilirlik sağlamak-ve aşınma direnci ile zımparalama kolaylığı arasında bir denge kurmaktır. Dahası, bazı üreticiler yanıltıcı uygulamalara başvuruyor: LED dizisinin arkasına bir cıva lambası yerleştirmek, burada cıvalı lamba aslında baskın kürleme rolünü oynuyor.
Bununla birlikte, 365 nm ve 395 nm dalga bantlarında LED'lerin cıvalı lambalardan önemli ölçüde daha yüksek ışık yoğunluğu sağladığını ve bunun da UV malzemelerinin derin-katman kürlenmesini kolaylaştırdığını da not ediyoruz.
(Referans olarak, birçok geleneksel UV kürleme sistemi, tam olarak derin-katman kürleme etkinliğini artırmak için cıva lambaların yanında bir galyum lambası (415 nm baskın emisyon dalga boyuna sahip) içerir.)
Bu yanılgı genellikle şu önermeden kaynaklanmaktadır:Cıva lambalarının yaydığı ışığın yalnızca %30'u ultraviyole (UV) iken UVLED'ler %100 UV ışık yayar. Ancak sistem-düzeyinde enerji tüketiminin gerçek belirleyicileri fotoelektrik dönüşüm verimliliği ve etkili ışık verimliliğidir. Cıva lambaları aslında yüksek fotoelektrik dönüşüm verimliliğine sahiptir-eksiklikleri, yayılan ışığın büyük bir kısmının görünür ve kızılötesi ışınlardan oluşması ve UV ışığının (UV malzemeleri iyileştirmek için yararlı tek bileşen) yalnızca %30'a karşılık gelmesi gerçeğinde yatmaktadır. Buna karşılık, UVLED'ler önemli ölçüde daha düşük fotoelektrik dönüşüm verimliliğine sahiptir ve şu anda UVA dalga boyları için %30 civarındadır (bu, kabaca cıva lambalarının UV ışık verimliliğine eşdeğerdir).
Enerjinin korunumu kanununa göre elektrik enerjisinin geri kalan %70'i ısıya dönüşür. Bu, iki teknoloji arasındaki iki temel farkı açıklamaktadır:
LED'ler "soğuk ışık kaynakları" olarak ün kazanırlar çünkü üretilen ısı lamba panelinin arkasından dağılır ve ışık-yayan yüzey dokunulabilecek kadar soğuk kalır. Tersine, cıva lambaları ısıyı reflektörleri ve kızılötesi emisyonları yoluyla ileri doğru yayar.
UVLED ışık kaynaklarının genellikle hava-soğutma sistemlerine ihtiyaç duymasının nedeni tam olarak budur ve yüksek-güçlü UVLED'ler, lamba başlığı ısı dağıtımı için ışık kaynağının elektrik gücünün %70'ini karşılayacak boyutta su-soğutma ünitelerini bile zorunlu kılar.
LED'lerin gerçek enerji-tasarrufu avantajları iki benzersiz özellikten kaynaklanır: anında açma/kapama özelliği ve etkili ışık verimliliğini artıran optik tasarım aracılığıyla hassas ışınlama. Ancak bu avantajlardan yararlanmak, kızılötesi algılama ve akıllı kontrol sistemleri-teknolojileriyle entegrasyonu gerektirir; piyasadaki çoğu UV LED ekipman üreticisinin şu anda geliştirecek Ar-Ge kapasitesi yoktur.
Ozon Üretimi: Emisyon spektrumları, önemli miktarda ozon üreten,-200 nm'nin altındaki ultraviyole ışığı içerir. (Cıvalı lamba sistemlerini çalıştıran fabrika işçilerinin bildirdiği keskin kokunun temel nedeni budur.)
Bertaraftan Kaynaklanan Cıva Kirliliği: Cıva lambalarının kullanım ömrü yalnızca 800-1000 saattir. Tükenmiş lambaların uygun olmayan şekilde imha edilmesi, ikincil cıva kirliliğine yol açmaktadır ve bu sorun, bugüne kadar çözümlenemeyen bir sorundur.
Raporlar, cıva atıklarını arıtmak için yıllık olarak gereken enerjinin, iki Three Gorges Barajı'nın toplam üretim kapasitesine eşdeğer olduğunu göstermektedir. Daha da kötüsü, atık akışlarından cıvanın tamamen ortadan kaldırılmasını sağlayacak geçerli bir teknoloji şu anda mevcut değil.
UV LED'ler bu sorunlardan tamamen arınmıştır. Cıvaya ilişkin Minamata Sözleşmesi'nin Çin'de 16 Ağustos 2017'de resmen yürürlüğe girmesinden bu yana, cıvalı lambaların-aşamalı olarak kullanımdan kaldırılması resmi gündeme alındı. Sözleşme, hiçbir alternatifin bulunmadığı endüstriyel cıvalı floresan lambalar için bir muafiyet içerirken, aynı zamanda imzacı tarafların, uygun ikameler mevcut olduğunda bu tür ürünleri kısıtlı listeye eklemeyi önerebileceklerini de şart koşuyor. Bu nedenle, UV kürleme uygulamalarında cıvalı lambaların-tamamen kullanımdan kaldırılmasına ilişkin zaman çizelgesi tamamen UV LED çözümlerinin teknolojik ilerlemesine ve sanayileşmesine bağlıdır.
3D yazdırma gibi uygulamalar için yerelleştirilmiş hassas kürlemeyi destekler.
LED'leri farklı foto başlatıcılarla eşleştirerek kürleme dereceleri ve derinlikleri üzerinde hassas kontrol sağlar.
Özelleştirilebilir Işık Kaynağı Yapılandırması LED'ler, uzunluk, genişlik ve ışınlama açısının esnek şekilde ayarlanmasına olanak tanıyan modüler bir lamba boncuk tasarımına sahiptir. Bu çok yönlülük, çeşitli kürleme işlemlerinin özel gereksinimlerini karşılamak üzere uyarlanmış nokta ışık kaynaklarının, çizgi ışık kaynaklarının ve alan ışık kaynaklarının oluşturulmasına olanak tanır.
UV Malzeme Kürleme için Işık Kaynağı Parametresi Gereksinimleri
Dalga boyu:365 nm, 395 nm
Işınım (Işık Yoğunluğu, Optik Güç Yoğunluğu): mW/cm²
Toplam Enerji Dozu: mJ/cm²
Işıkla sertleştirme işlemi yukarıda belirtilen üç temel parametre olmadan ilerleyemez: dalga boyu, ışık yoğunluğu ve toplam enerji dozu. Dalga boyu, fotobaşlatıcıların etkinleştirilip etkinleştirilemeyeceğini belirler; ışık yoğunluğu UV başlatma verimliliğini belirler ve yüzey kürlemeyi (oksijen engelleme direnci) ve derin kürleme performansını doğrudan etkiler; Toplam enerji dozu ise malzemenin tamamen kürlenmesini sağlar.
Cıvalı lambalarla karşılaştırıldığında LED'lerin en belirgin avantajı formüle edilebilir ve ayarlanabilir özelliklerinde yatmaktadır. LED'in performans sınırları dahilinde, parametreleri özel kürleme gereksinimlerini karşılamak için büyük ölçüde optimize edilebilir. UV-LED ışıkla sertleştirme deneylerinde temel amaç, hem ışık kaynağının hem de UV malzemelerinin performans sınırlarını sürekli olarak genişletmek ve aralarındaki optimum dengeyi belirlemektir. Özellikle LED'ler için bu, optimum kürleme sonuçlarına ulaşmak amacıyla kaplama formülasyonuna dayalı olarak ideal LED ışık kaynağı parametrelerinin belirlenmesi anlamına gelir.
LED Lüminesans Prensibi ve UVLED Çiplerinin Güncel Gelişim Durumu
Elektron geçişi ilkesine dayanarak (ayrıntılar atlanmıştır; ilgilenen okuyucular daha fazla bilgi için çevrimiçi kaynaklara başvurabilir), bir atomdaki elektronlar uyarılmış bir durumdan temel duruma geri döndüğünde, farklı dalga boylarında radyasyon formunda enerji açığa çıkarırlar (yani, değişen dalga boylarında elektromanyetik dalgalar yayarlar).
Bu nedenle, UV-yayan ışık kaynaklarının imalatına yönelik iki temel yaklaşım vardır:
İlk yaklaşım, uyarılmış durum ile temel durum arasındaki elektron enerjisi farkı tam olarak ultraviyole spektrumuna giren bir atomu tanımlamaktır. Geleneksel cıva lambaları bu prensibe dayalı olarak en yaygın kullanılan UV ışık kaynaklarıdır.
İkinci yaklaşım, yarı iletken lüminesans ilkesinden yararlanır (ayrıntılar atlanmıştır; ilgilenen okuyucular daha fazla bilgi için çevrimiçi kaynaklara başvurabilir). Kısaca, ışık-yayan bir yarı iletkene ileri voltaj uygulandığında, P-bölgesinden N-bölgesine enjekte edilen delikler ve N-bölgesinden P{-bölgesine enjekte edilen elektronlar, sırasıyla N-bölgesindeki elektronlarla ve P-bölgesindeki deliklerle, PN bağlantısı yakınında birkaç mikrometre içinde yeniden birleşerek kendiliğinden oluşur. floresan radyasyon.
Yaygın olarak bilindiği gibi, alüminyum nitrürden galyum nitrüre veya indiyum galyum nitrüre (InGaN) kadar değişen grup III-V yarı iletken malzemelerin bant aralığı, tam olarak mavi ışıktan ultraviyole ışığa kadar olan spektrumun içine düşer. Alüminyum indiyum galyum nitrürün malzeme oranını ayarlayarak geniş bir dalga boyu aralığında ultraviyole ve görünür ışık kaynakları üretebiliriz.
Teorik olarak, ışıldayan malzemelerin bileşimi ayarlanarak herhangi bir dalga boyunda ışık üretilebilirken, ticari üretim için mevcut UVLED çiplerinin aralığı, çeşitli kısıtlamalar nedeniyle oldukça sınırlı kalmaktadır. Endüstriyel uygulamalara uygun yüksek-güçlü çipler temel olarak UVA bandında (365–415 nm) yoğunlaşmıştır. Son yıllarda UVB ve UVC teknolojileri de güçlü bir gelişme gösterdi, ancak bunlar temel olarak dezenfeksiyon ve sterilizasyon gibi düşük-güçlü sivil ve tüketici pazarlarıyla sınırlıydı.
Bunun birkaç temel nedeni var:
Kristal Malzeme Yapısı Işık Verimliliğini Belirler (Fotoelektrik Dönüşüm Verimliliği)Galyum Nitrür (GaN) ve yüksek-verimli İndiyum Galyum Nitrür (InGaN), UVA dahilinde 365–405 nm aralığı için hâlâ kullanılabilir. Buna karşılık, UVB ve UVC çipleri, daha yaygın olarak kullanılan GaN ve InGaN yerine tamamen Alüminyum Galyum Nitrür'e (AlGaN)-doğal olarak düşük ışık verimliliğine sahip bir malzemeye- dayanır. Bunun nedeni GaN ve InGaN'nin 365 nm'nin altındaki ultraviyole ışığı absorbe etmesidir. Sonuç olarak UVB ve UVC çiplerinin ışık verimliliği son derece düşüktür. Örneğin, LG'nin 278 nm çipi yalnızca %2'lik bir fotoelektrik dönüşüm verimliliğine sahiptir.
Düşük Verimlilikten Kaynaklanan Isı Yayılımı Zorlukları Enerjinin korunumu yasasına göre %2'lik fotoelektrik dönüşüm verimliliği, elektrik enerjisinin %98'inin ısıya dönüştürülmesi anlamına gelir. Üstelik LED çiplerin ömrü ve ışık verimliliği sıcaklıkla ters orantılıdır. Bu kadar yüksek ısı üretimi, ısı dağıtım sistemlerine son derece sıkı gereksinimler getirmektedir. Mevcut soğutma teknolojileriyle, yüksek-güçlü UVB ve UVC çipleri için etkili ısı dağılımı elde etmek kesinlikle imkansızdır.
Ambalaj ve Lens Malzemelerinin Düşük UV Geçirgenliği LED çiplerini korumak için kapsülleme önemlidir. LED'ler ışığı çok yönlü olarak yaydığından, ışık ışınını yoğunlaştırmak için lenslere ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, kuvars cam dışında çoğu malzeme çok düşük UV geçirgenliğine sahiptir-ve dalga boyu kısaldıkça geçirgenlik keskin bir şekilde düşer. Sonuç olarak, UVB/UVC çiplerinin doğal ışık verimliliği zaten düşük olsa da, ışığın önemli bir kısmı lensler tarafından emiliyor ve bu da endüstriyel uygulamalar için zar zor yeterli olan son derece zayıf kullanılabilir ışık çıkışıyla sonuçlanıyor.
Düşük Kristal Verimi ve Yüksek Üretim Maliyetleri Mevcut UVB ve UVC çipleri, UVA çipleriyle aynı reaktörler kullanılarak üretilmektedir. Doğal malzeme kusurlarına ek olarak, substrat ile kristal arasındaki uyumsuz termal genleşme katsayıları gibi sorunlar, son derece düşük kristal verimlerine yol açar ve bu da üretim maliyetlerini caydırıcı derecede yüksek tutar.
Genel olarak, UVB ve UVC teknolojilerinin düşük ışık verimliliği, yüksek maliyetler ve sıkı ısı dağıtma gereklilikleri nedeniyle, yüksek-güçlü teknolojilerin geliştirilmesiUVB ve UVC ışığıBüyük teknolojik atılımlar elde edilene kadar endüstriyel uygulamalara yönelik kaynaklar bulunması zor kalacaktır.
LED Işık Kaynağı Sistemlerinin Temel Ar-Ge Odakları
Bir LED çipi, bir LED ışık kaynağının yalnızca bir kritik bileşenidir. LED ışık kaynakları üzerinde Ar-Ge yaparken,sistematik,bütünsel yaklaşım. Ar-Ge kapsamı, LED dalga boyu ayarının ötesinde, paketleme teknolojisi, optik tasarım, ısı dağıtma sistemleri, güç kaynağı sistemleri ve akıllı kontrol sistemleri dahil olmak üzere bir dizi alt süreci kapsar.
Şu anda LED çipleri için dört ana ambalaj yapısı bulunmaktadır:
Dikey Montaj Yapısı
-Çip Yapısını Çevir
Dikey Yapı
3D Dikey Yapı
Geleneksel LED çipleri tipik olarak safir alt tabakaya sahip dikey bir montaj yapısını benimser. Bu yapı, basit bir tasarıma ve olgun üretim süreçlerine sahiptir. Bununla birlikte safirin termal iletkenliği zayıftır, bu da çip tarafından üretilen ısının ısı emiciye aktarılmasını zorlaştırır-, yüksek-güçlü LED sistemlerinde uygulanmasını kısıtlayan bir sınırlamadır.
Flip{0}}çip paketleme mevcut geliştirme trendlerinden birini temsil etmektedir. Dikey montajlı yapıların aksine, flip-çip tasarımlarındaki ısının çipin safir alt katmanından geçmesine gerek yoktur. Bunun yerine doğrudan daha yüksek termal iletkenliğe sahip alt katmanlara (silikon veya seramik gibi) aktarılır ve daha sonra metal bir taban aracılığıyla dış ortama dağıtılır. Ek olarak, flip-çip yapıları harici altın kablolara olan ihtiyacı ortadan kaldırdığından, daha yüksek çip entegrasyonu yoğunluğuna ve birim alan başına gelişmiş optik güce olanak tanır. Bununla birlikte, hem dikey montaj hem de flip-çip yapılarının ortak bir kusuru vardır: LED'in P ve N elektrotları çipin aynı tarafında bulunur. Bu, akımın n-GaN katmanı boyunca yatay olarak akmasını zorlar, bu da akım yığılmasına, lokal aşırı ısınmaya yol açar ve sonuçta sürücü akımının üst eşiğini sınırlandırır.
Dikey-yapılı mavi-ışık çipleri, dikey montaj teknolojisinden geliştirildi. Bu tasarımda, geleneksel bir safir-alt tabaka çipi ters çevrilir ve yüksek derecede termal iletkenliğe sahip bir alt tabakaya bağlanır, ardından safir alt tabaka lazerle kaldırılarak-çıkarılır. Bu yapı, ısı dağıtımı darboğazını etkili bir şekilde ele alır, ancak karmaşık üretim süreçlerini (-, özellikle de düşük üretim verimiyle sonuçlanan zorlu alt tabaka transfer adımını- içerir. Ancak gelişen teknolojiyle birlikte UV LED'lere yönelik dikey ambalajlama giderek olgunlaştı.
Yakın zamanda yeni bir 3 boyutlu dikey yapı önerildi. Geleneksel dikey-yapılı LED çipleriyle karşılaştırıldığında, başlıca avantajları arasında altın tel bağlantısının ortadan kaldırılması, daha ince paket profillerine olanak sağlanması, gelişmiş ısı dağıtma performansı ve yüksek sürücü akımlarının daha kolay entegrasyonu yer alır. Ancak 3 boyutlu dikey yapıların ticarileşebilmesi için çok sayıda teknik engelin aşılması gerekiyor.
UVLED'lerin genel aydınlatma LED'lerine kıyasla genellikle daha düşük ışık verimliliği sergiledikleri göz önüne alındığında, ışık çıkarma verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için dikey yapı ambalajı tercih edilen seçimdir.
LED'ler ışığı çok yönlü olarak yaydığından ve doğal ışık verimleri zaten nispeten düşük olduğundan, etkili ışık verimliliğini (yani önden ışınlamanın ışık verimliliğini) artırmak için bilimsel ve rasyonel optik tasarım gereklidir. Yaygın optik bileşenler arasında reflektörler, birincil mercekler ve ikincil mercekler bulunur.
Ayrıca ultraviyole ışık ortamdan geçerken yüksek oranda zayıflamaya uğrar. Bu nedenle, yüksek UV geçirgenliğine sahip malzemelere öncelik verilerek-kuvars cam, borosilikat cam ve temperli cam- gibi lens malzemeleri seçilirken birden fazla faktör değerlendirilmelidir. Bu sadece ışık çıkışını maksimuma çıkarmakla kalmaz, aynı zamanda uzun süreli UV'ye maruz kalma altında malzemenin ışık emiliminden kaynaklanan aşırı sıcaklık artışını da önler.
Daha önce de belirtildiği gibi, enerjinin korunumu yasasına göre, elektrik enerjisinin yalnızca bir kısmı ışık enerjisine dönüştürülür, büyük bir kısmı ise ısı olarak dağılır. UVA bandı için tipik enerji dönüşüm oranı elektrik, ışık ve ısı için sırasıyla 10:3:7'dir. LED çiplerinin etkili hizmet ömrü, bağlantı sıcaklıklarıyla yakından ilişkilidir. Işıkla sertleştirme sürecinde, yüksek optik güç yoğunluğu genellikle LED çiplerinin yüksek-yoğunlukta entegrasyonunu gerektirir, bu da ısı dağıtım sistemlerine sıkı gereksinimler getirir.
Bu nedenle, verimli ısı dağılımının sağlanması ve tüm LED çiplerinin bağlantı sıcaklığının makul ve dengeli bir aralıkta kalmasının sağlanması, sıkı bilimsel tasarım, bilgisayar simülasyonu ve pratik testler gerektirir.
UV Kaplama Formülasyonları Araştırması
Foto Başlatıcıların Sınırlamaları ve Reçine ve Monomer Reaktivitesine Sistem- Düzeyinde Bir Yaklaşım LED teknolojisine ilişkin önceki girişte gösterildiği gibi, endüstriyel uygulamalara uygun yüksek-güçlü LED ışık kaynakları şu anda UVA bandıyla, özellikle de 365 nm'nin üzerindeki dalga boylarıyla sınırlıdır. LED ışık kaynaklarının performans sınırlarını tanımladıktan sonra artık uyumlu foto başlatıcıların seçiminin oldukça sınırlı olduğunu görebiliyoruz çünkü çoğu foto başlatıcı 365 nm'nin üzerindeki dalga boylarında düşük molar sönüm katsayıları sergiliyor.
LED-uyumlu foto başlatıcıların düşük başlatma verimliliği sorununu çözmek için Ar-Ge çalışmaları foto başlatıcılarla sınırlı olmamalıdır. Bunun yerine, reçineleri, monomerleri, fotobaşlatıcıları ve hatta yardımcı katkı maddelerini bütünsel bir araştırma çerçevesine entegre eden, böylece LED UV sistemlerinin kürleme verimliliğini artıran, sistem-düzeyinde bir bakış açısı benimsememiz gerekiyor.
LED Kürleme için Formülasyon Tasarımı ve Kaplama Prosesi Geliştirme (Fotobaşlatıcıların, Reçinelerin, Monomerlerin, Sıcaklık, Yüzey Kuruluğunun, Tamamen Kuruluk, Pigmentlerin ve Dolguların Etkileri)Uzun-dalga boylu UV ışığının fotobaşlatıcılar tarafından emilimini geliştirmek için, genellikle benzen halkalarını, nitrojeni (N), fosforu (P) ve diğer atomları moleküler yapılarına dahil etmek gerekir. Bu değişiklik, uzun-dalga boylu UV emilimini artırırken, aynı zamanda foto başlatıcıların renklenmesinin artmasına da yol açar.
Ayrıca, bu başlatıcıların düşük ışık emme verimliliği nedeniyle, kaplama sisteminin genel reaksiyon hızını hızlandırmak için büyük miktarlarda yüksek derecede reaktif reçineler ve monomerler-tipik olarak yüksek-fonksiyonel akrilik reçineler ve monomerler-eklenmelidir. Ancak bu yaklaşım, yüksek sertliğe sahip fakat zayıf esnekliğe sahip kaplamalar üretme eğilimindedir ve bu da uygulama alanlarını kısıtlar.
Bununla birlikte, LED UV fotobaşlatıcıların genel olarak düşük molar sönüm katsayıları da benzersiz bir avantaj sunar: kaplama katmanı boyunca daha yüksek UV ışık geçirgenliğine izin verirler, bu da kalın filmlerin derinlemesine kürlenmesine olanak sağlar.
Farklı Depolama, Taşıma, Yapım Koşulları ve Uygulama Süreçleri için Kaplama Performansı Gereksinimleri Kaplama endüstrisinde, rulo kaplama, sprey kaplama ve perde kaplama gibi çeşitli uygulama teknikleri, kaplamalara farklı viskozite gereksinimleri getirmektedir. Bu arada, farklı yüzeyler ıslanabilirlik ve yapışma açısından özel kaplama özellikleri gerektirir. Ek olarak, değişen taşıma ve depolama koşulları, kaplamalar için karşılık gelen depolama stabilitesi seviyelerini gerektirir. Bu nedenle kaplama formülasyonu tasarımı sırasında tüm bu faktörlerin tam olarak dikkate alınması gerekir.
Çeşitli Uygulamalar için Kaplama Filmi Performans Gereksinimleri Farklı uygulama alanları, kaplama filmlerine parlaklık, kolorimetrik özellikler, sertlik, esneklik, aşınma direnci ve darbe direnci dahil olmak üzere değişen performans gereksinimleri getirir. Sonuç olarak, kaplama geliştirmenin kürleme etkinliği ile film performansı arasında bir denge kurması gerekir.
Kaplama Prosesleri Araştırması
Kaplama sistematik bir mühendislik sürecidir. Kaplama işlemlerinin optimize edilmesi UV-LED teknolojisinin uygulama sınırlarını daha da genişletebilir. Bir endüstri deyiminin dediği gibi,"Üç parça kaplamaya bağlıdır; yedi parça ise uygulama sürecine bağlıdır". Sonuçta hem kaplamalar hem de ışık kaynakları amaçlanan performansa ancak doğru uygulamayla ulaşır.
Ayrıca, UV kaplamalar ve LED ışık kaynaklarıyla birlikte kaplama işlemlerinin optimize edilmesi, hem malzemelerin hem de ışık kaynaklarının sınırlamalarını önemli ölçüde telafi edebilir. Örneğin ısıtma, oda sıcaklığında aşırı viskoz olan yüksek-reçine- içerikli kaplamaların viskozitesini azaltabilir ve bu da onları farklı uygulama yöntemleri için uygun hale getirebilir. Ek olarak ısıtma, kaplama sisteminin akışkanlığını iyileştirebilir, moleküler aktiviteyi artırabilir, daha eksiksiz bir başlangıç kürleme reaksiyonu sağlayabilir ve daha pürüzsüz film yüzeyleri sağlayabilir.
Yukarı ve Aşağı Sanayi Zincirleri Araştırması
Geçtiğimiz iki yılda, çevre koruma kampanyalarının tetiklediği fotobaşlatıcıların kıtlığı ve hızla artan fiyatları, alt sektördeki işletmelerde somut kayıplara neden oldu ve LED UV teknolojisinin gelişimini ciddi şekilde engelledi. Bu, yukarı ve aşağı sanayi zincirlerinin bağlantılılığının ve tedarik zinciri sistemlerinin düzgünlüğünün, bir sanayinin sağlıklı gelişimi ve ürün ve teknolojilerinin pazar başarısının temel garantisi olduğunun altını çiziyor.
Pek çok sektör, teknolojik yenilik, endüstriyel gelişme ve talep artışının birbirini güçlendiren dinamikleri sayesinde sıfırdan gelişirken, bu faktörlerin piyasalaşma sürecinde kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi gerekiyor.
Ayrıca, yatırım perspektifinden bakıldığında, yukarı ve aşağı yöndeki endüstri zincirleri üzerinde araştırma yapmak ve bunları dağıtmak, yalnızca ürünler pazara girdiğinde istikrarlı tedarik sağlamakla kalmaz, aynı zamanda işletmelerin endüstri büyümesinden elde edilen kar paylarından pay almasını da sağlar.
http://www.benweilight.com/professional-aydınlatma/uv-aydınlatma/uv-açık-siyah-açık-için-
