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紫外光固化技术的新突破:多波段UV-LED固化装置

发表日期:2024-06-24

紫外光固化,即Ultra violet Light Curing,指的是在紫外线有效照射下,光引发剂受紫外光激发,从而引发被照射物体发生交联固化反应,使被固化物体从液态或半液体状态转变为固态的过程和工艺。当下,紫外光固化技术已在 3D 打印、印刷、电路板涂漆、标牌标示制作、光盘制造、平板显示、半导体照明、电子元件、医疗等众多行业得到广泛运用,展现出巨大的市场潜力和广阔的应用前景。


在紫外固化技术中,紫外固化光源的质量至关重要。它不仅是影响固化设备工作效率的关键因素之一,还决定着固化设备的制造成本和维护成本的高低。传统的紫外固化光源存在诸多缺陷,比如能耗高、热辐射强烈(容易导致固化对象变形)、寿命短等,这在很大程度上限制了其应用范围。而紫外光LED作为随LED兴起的新型技术,与传统的固化源如高压汞灯、金属卤素灯等相比,具有节能、环保、寿命长、随时开启或关闭等显著优点,能够提供更迅速、更一致、更可靠的固化效果,这是传统固化光源难以企及的。尽管行业内传统汞灯仍有一定的使用,但越来越多的固化设备正在向UV-LED 技术转变。


目前,由于技术的不断发展以及生产的实际需要,紫外固化光源不仅要满足粘合强度的高质量标准,还需在大批量和具有挑战性的周期时间的生产条件下保证稳定性与功率要求,这给固化行业的UV-LED 光源提出了较高的技术指标。


为了应对固化行业对UV-LED 光源的高功率、高稳定性、高固化质量以及适合工业场景等诸多要求,基于专业的高稳定度光源驱动技术与多光谱定制能力,成功开发出了一套多波段输出的UV-LED 固化装置。该装置在确保高稳定度与高输出功率等光学指标的同时,还采用了柔性光导耦合的设置,搭配匀光接头能够产生特定的照射区域,适用于不同领域的固化需求,能够轻松集成于现代工业生产线之中。


该装置具有三大特色:

其一,通常的UV-LED系统往往是单色输出,只有狭窄的输出光谱,仅适用于单一特定的固化材料。而这套UV-LED 曝光装置却同时具备 365/385/405/435nm 的四个波段光谱输出,可以根据材料种类和应用场景进行多波长的设置,尤其适用于具有厚感光材料层的固化应用。在厚材料固化应用中,较高光谱范围(约 405nm 或 435nm)的 UV 辐射能够进入粘合剂,而较短波长(约 365nm)的UV 辐射则能到达固化表面层。通过虹科的灵活多光谱UV-LED 光源,可以更好地适应不同行业的多种光固化胶粘剂和涂层。因此,邦沃UV-LED 的宽频带输出能够提供更高强度、更快速、更可靠的固化应用。


其二,UV-LED光源能够提供高达30W 的点光源输出,并且每小时的稳定光谱输出小于 1‰。如此出色的特性得益于独特的光源驱动技术,该技术加入了双闭环设计(模拟与数字)、温度控制模块以及 LED 光源光功率控制模块,通过专有的反馈算法,大幅提升了激励光源输出辐照度的稳定性。与市场上的其他解决方案相比,这种全自动、快速、稳定的系统能够同时或分别控制不同波长的 LED 光源,功率范围广泛,可通过PWM方法实现 10%-100%的稳态调光,光强度响应速度小于 500ns(变化 90%时),使用过程中无需预热与校准,节省了大量的时间。


其三,UV-LED光源如此突出的输出功率与稳定性特征能够满足工业中大批量、长时间的生产需求。稳定均匀的光输出能够降低固化流程中的不良率,优化质量控制流程,同时大大减少光源维护所需的时间与成本。在固化应用中,对于大辐射面积的要求,通常会采用 LED 阵列的方式来实现。然而,当涉及到固化大区域,同时又对设计包络线有严格限制时,与高度柔性光导耦合的高灵活性光源则成为这种应用环境的首选工具。


采用光纤耦合的UV-LED点光源通过结合相关的高性能光学器件,在 30×30mm 区域(工作距离:120mm)的强度约为 1500mW/cm²,从而实现曝光平面上出色的光强度和极佳的光均匀性。UV-LED点光源并非采用复杂的光学器件导致可能的光损耗,而是采用液体光导的输出方式,能够将产生的辐射高效传输到应用点,可以根据客户的制造设备灵活选择合适的应用点,易于集成使用。此外,照射区域的选择也是固化技术的重要参数。传统的 UV-LED 光源固定了出光形状,只能应用于单一的固化应用场景,无法满足多种材料、照射区域、均匀度等变化场景的固化应用需求。 


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