Enne UV{0}}LED-tehnoloogiasse süvenemist peame esmalt selgeks tegema mitu põhikontseptsiooni, et tagada samateemaline arutelu. See hoiab ära väärtõlgendused ja -eesmärgiülese suhtluse. SiinUVviitab UV{0}}kõvastuvatele materjalidele, nagu UV-katted, UV-värvid ja UV-liimid;LEDtähistab konkreetselt ultraviolett-LED-valgusallikaid; jaUV-LED on määratletud kui"UV-materjalide kõvenemine, kasutades kiirgusallikana ultraviolett-LED-valgusallikaid".
Nagu me kõik teame, on UV-katete tavapärane kõvenev valgusallikas kesk{0}}surve- ja kõrgrõhu{1}}elavhõbedalamp. Viimastel aastatel on energiasäästu- ja keskkonnakaitsepoliitika ning UVLED-tehnoloogia (ultraviolett-LED) kiire edenemine, mis on pannud aluse tööstuslikele-rakendustele, turul toimunud UV-LED-i kasutuselevõtu järsule kasvule. Uued tehnoloogiad äratavad alati laialdast tähelepanu ja entusiasmi. Kuid tööstusharu praktikutena on UV{7}}LED-i selge mõistmine hädavajalik. Siinkohal soovime jagada oma viimase kahe aasta UV-LED-valdkonna uurimiskogemust.
Valgusallikate nihe (erinevusi LED-ide ja elavhõbedalampide vahel selgitatakse hiljem) on toonud kaasa muutuse UV-katte koostissüsteemides ning revolutsiooni kogu katmis- ja kõvendusprotsessis. UV-LED-süsteemi jaoks määrame kindlaks viis peamist uurimissuunda, mis hõlmavad nii tehnilisi kui ka turumõõtmeid.
UV{0}}LED-fotokuumenemise uuringud
Nagu varem määratletud, tugineb UV{0}}LED-valgustöötlusultraviolett LED valgusUV-materjalide kõvendamise allikad. Seetõttu on kõigi uurimistööde esmane eesmärk tõhusa kõvenemise saavutamine. Fotokuumendamiseks on vaja kahte asendamatut komponenti: valgust (energiaallikas) ja UV-materjale (retseptor). Valgusallika muutus rikub paratamatult kogu süsteemi tasakaalu, kusjuures tuum on interdistsiplinaarses teadus- ja arendustegevuses, et viia UV-katted vastavusse LED-valgusallikatega.
Laialdaselt tunnustatakse, et lühemad LED-lainepikkused vastavad kõrgemale energiatasemele ja suurematele kuludele. Vastupidi, madalamat ergastusenergiat nõudvatel fotoinitsiaatoritel on pikem neeldumislainepikkus ja neil on ka kõrgem hind. See loob kiikutaolise suhte valgusallikate ja initsiaatorite vahel. Seega on UV-LED-i uurimis- ja arendustegevuse algatuste keskmes olnud mõlema jõudluse piiride laiendamine ning LED-valgusallikate ja UV-materjalide vahelise optimaalse tasakaalu leidmine.
LED-valgusallikasüsteemide uurimine
Elavhõbedalampide tehnoloogia on arendamise ja rakenduse poolest väga küps ning seda on pikka aega peetud standardseks valgusallikaks. Seevastu ultraviolett-LED-tehnoloogia on alles lapsekingades, millel on tohutu potentsiaal tulevaseks kasvuks. Lisaks on LED-tööstuse kett väga ulatuslik, hõlmates kristallide kasvatamist, kiipide lõikamist, kiipide pakkimist, valgusallika moodulite integreerimist, samuti toiteallika juhtimist ja soojuse hajutamise süsteemi disaini. Iga etapp avaldab lõpptoote -UVLED-valgusallika kvaliteedile kriitilist mõju. Seetõttu on LED-ide jõudluspiiride mõistmine ja laiendamine kogu UV-LED-ökosüsteemi edendamiseks hädavajalik.
Erinevused LED-valgusallikate ja elavhõbedalampide vahel (eelised, puudused ja levinud väärarusaamad LED-ide kohta)
Turukonkurentsis domineerimiseks on oluline nii enda tugevuste kui ka konkurentide nõrkade külgede põhjalik mõistmine. Kuna meie eesmärk on asendada traditsioonilised elavhõbedalambid UVLED-lampidega, on ülioluline esmalt võrrelda neid kahte tehnoloogiat ning analüüsida nende eeliseid, puudusi ja piiranguid.
UV-katted kõvenevad, kuna nende koostises olevad fotoinitsiaatorid neelavad teatud lainepikkusega ultraviolettvalgust, tekitades vabu radikaale (või katioone/anione), mis käivitavad monomeeri polümerisatsiooni. Selle põhimõtte illustreerimiseks uurime esmalt elavhõbedalampide ja ultraviolett-LED-de emissioonispektreid.
See diagramm on klassikaline ja sageli nähtav võrdlus UV-LED-de ja elavhõbedalampide emissioonispektrite kohta. Nagu diagrammil näha, on elavhõbedalambi emissioonispekter pidev, ulatudes ultraviolettkiirgusest infrapuna vahemikku. Eelkõige on valguse intensiivsus koondunud UVB kuni lühilaine -UVA sagedusalasse. Seevastu LED-i emissioonispekter on suhteliselt kitsas, kahel kõige levinumal lainealal on tipplainepikkused 365 nm ja 395 nm (sealhulgas 385 nm, 395 nm ja 405 nm).
Praegu esmaneUV-valgusTööstusliku kasutatavusega UVA-riba, täpsemalt LED-valgusallikad lainepikkustega 365 nm ja 395 nm, nagu on näidatud joonisel 1. Selles lainepikkuste vahemikus on enamikul fotoinitsiaatoritel suhteliselt madalad molaarsed ekstinktsioonikoefitsiendid. Seetõttu kannatavad UV-LED-süsteemid üldiselt madala initsiatsioonitõhususe ja tugeva hapniku pärssimise all, mis kahjustab pinna kõvenemist.
Märkus. Paljud UVLED-tootjad või LED-UV-katte tarnijad esitavad sageli väiteid "LED-UV-katete suurepärase lihvitavuse kohta" rangelt võttes otsese pinna ebapiisava kõvenemise tagajärg. Tõeline väljakutse ei seisne hea lihvitavuse saavutamises, vaid kontrollitava lihvitavuse võimaldamises,{1}}tasakaalu leidmine kulumiskindluse ja lihvimise lihtsuse vahel. Lisaks kasutavad mõned tootjad petlikke tavasid: elavhõbedalambi paigaldamine LED-massiivi taha, kus elavhõbedalambil on tegelikult domineeriv kõvendamise roll.
Sellegipoolest märgime ka, et 365 nm ja 395 nm lainealadel pakuvad LED-id oluliselt suuremat valguse intensiivsust kui elavhõbedalambid, mis hõlbustab UV-materjalide sügavkõvastumist{2}}.
(Viide, paljud traditsioonilised UV-kõvastumissüsteemid sisaldavad elavhõbedalampide kõrval galliumlampi (domineeriva emissiooni lainepikkusega 415 nm), et suurendada süvakihi kõvenemise efektiivsust.)
See eksiarvamus tuleneb tavaliselt eeldusest, etainult 30% elavhõbedalampide kiirgavast valgusest on ultraviolett (UV), samas kui UVLED-id kiirgavad 100% UV-valgust. Süsteemse{1}}energiatarbimise tegelikud määrajad on aga fotoelektrilise muundamise tõhusus ja efektiivne valgusefektiivsus. Elavhõbelampidel on tegelikult kõrge fotoelektrilise muundamise efektiivsus-nende puudus seisneb selles, et suur osa kiiratavast valgusest koosneb nähtavast ja infrapunakiirgusest, kusjuures UV-valgus (ainus UV-materjalide kõvendamiseks kasulik komponent) moodustab vaid 30%. Seevastu UVLED-idel on oluliselt madalam fotoelektrilise muundamise efektiivsus, mis praegu on UVA lainepikkuste puhul umbes 30% (mis on ligikaudu samaväärne elavhõbedalampide UV-valguse efektiivsusega).
Vastavalt energia jäävuse seadusele muudetakse ülejäänud 70% elektrienergiast soojuseks. See selgitab kahte peamist erinevust kahe tehnoloogia vahel:
LED-id teenivad oma maine "külma valgusallikana", kuna tekkiv soojus hajub lambipaneeli tagaküljelt, jättes valgust kiirgava pinna katsudes jahedaks{0}. Ja vastupidi, elavhõbedalambid kiirgavad soojust edasi oma reflektorite ja infrapunakiirguse kaudu.
Just seepärast vajavad UVLED-valgusallikad üldiselt õhkjahutus-jahutussüsteeme ja suure-võimsusega UVLED-id nõuavad isegi vesi-jahutusseadmeid, mille suurus talub lambipea soojuse hajutamiseks 70% valgusallika elektrienergiast.
LED-ide tõelised energiasäästueelised{0} tulenevad kahest ainulaadsest omadusest: kohene sisse-/väljalülitusvõime ning täppiskiirgus optilise disaini kaudu, mis suurendab tõhusat valgustõhusust. Nende eeliste ärakasutamiseks on aga vaja integreerida infrapunatuvastus- ja intelligentsete juhtimissüsteemide-tehnoloogiatega, mille arendamiseks enamikul turul olevatel UV-LED-seadmete tootjatel puudub praegu teadus- ja arendustegevuse suutlikkus.
Osooni teke: nende emissioonispekter hõlmab kaug-ultraviolettvalgust alla 200 nm, mis toodab märkimisväärses koguses osooni. (See on terava lõhna algpõhjus, millest teatasid elavhõbedalampide süsteeme kasutavate tehasetöötajate töötajad.)
Kõrvaldamisest tulenev elavhõbedareostus: elavhõbedalampide kasutusiga on lühike, vaid 800–1000 tundi. Kasutatud lampide ebaõige kõrvaldamine põhjustab sekundaarset elavhõbedareostust, mis on tänapäevani lahendamatu.
Aruanded näitavad, et elavhõbedajäätmete töötlemiseks igal aastal kuluv energia on võrdne kahe Three Gorges'i tammi koostootmisvõimsusega. Mis veelgi hullem, praegu puudub elujõuline tehnoloogia elavhõbeda täielikuks kõrvaldamiseks jäätmevoogudest.
UV-LED-id on nendest probleemidest täiesti vabad. Kuna Minamata elavhõbedakonventsioon jõustus Hiinas ametlikult 16. augustil 2017, on elavhõbedalampide järkjärguline -kasutamine võetud ametlikku päevakorda. Kuigi konventsioon sisaldab erandit tööstuslike elavhõbedaluminofoorlampide jaoks, kui alternatiive ei ole, sätestatakse selles ka, et allakirjutanud osapooled võivad teha ettepaneku lisada sellised tooted piiratud loetelusse, kui elujõulised asendajad muutuvad kättesaadavaks. Seega sõltub elavhõbedalampide täieliku faasi{6}}aeg UV-kõvastumise rakendustes täielikult UV-LED-lahenduste tehnoloogilisest arengust ja industrialiseerimisest.
See toetab lokaliseeritud täppiskõvastumist selliste rakenduste jaoks nagu 3D-printimine.
LED-ide sidumine erinevate fotoinitsiaatoritega võimaldab täpselt kontrollida kõvenemisastet ja -sügavust.
Kohandatavatel valgusallika konfiguratsiooni LED-idel on modulaarne lambiriba disain, mis võimaldab paindlikult reguleerida pikkust, laiust ja kiirgusnurka. See mitmekülgsus võimaldab luua punktvalgusallikaid, joonvalgusallikaid ja alavalgusallikaid, mis on kohandatud vastama erinevate kõvenemisprotsesside spetsiifilistele nõuetele.
Valgusallika parameetrite nõuded UV-materjali kõvenemiseks
Lainepikkus:365 nm, 395 nm
Kiirgusaste (valguse intensiivsus, optilise võimsuse tihedus): mW/cm²
Koguenergiadoos: mJ/cm²
Fotokõvastumisprotsess ei saa toimuda ilma kolme ülalmainitud põhiparameetrita: lainepikkus, valguse intensiivsus ja koguenergia annus. Lainepikkus määrab, kas fotoinitsiaatoreid saab aktiveerida; valguse intensiivsus määrab UV initsiatsiooni efektiivsuse ja mõjutab otseselt pinna kõvenemist (hapniku inhibeerimise vastupidavus) ja sügavkõvastumist; samas kogu energiadoos tagab materjali põhjaliku kõvenemise.
Võrreldes elavhõbedalampidega, seisneb LED-ide kõige silmatorkavam eelis nende formuleeritavates ja häälestatavates omadustes. LED-i enda jõudluse piires saab selle parameetreid maksimaalselt optimeerida, et need vastaksid konkreetsetele kõvenemisnõuetele. UV-LED-valgustöötluskatsete põhieesmärk on pidevalt laiendada nii valgusallika kui ka UV-materjalide jõudluspiire ning leida nende vahel optimaalne tasakaal. Spetsiaalselt LED-ide puhul tähendab see ideaalsete LED-valgusallika parameetrite määramist katte koostise põhjal, et saavutada optimaalsed kõvenemistulemused.
LED-luminestsentsi põhimõte ja UVLED-kiipide praegune arengustaatus
Lähtudes elektronide ülemineku põhimõttest (üksikasjad on välja jäetud; huvitatud lugejad võivad lisateabe saamiseks vaadata Interneti-ressursse), kui aatomis olevad elektronid naasevad ergastatud olekust põhiolekusse, vabastavad nad energiat kiirguse kujul erinevatel lainepikkustel (st kiirgavad erineva lainepikkusega elektromagnetlaineid).
Seetõttu on UV{0}}kiirgavate valgusallikate tootmisel kaks peamist lähenemisviisi:
Esimene lähenemisviis on tuvastada aatom, mille elektronenergia erinevus ergastatud oleku ja põhioleku vahel jääb täpselt ultraviolettspektri piiridesse. Traditsioonilised elavhõbedalambid on sellel põhimõttel enim kasutatavad UV-valgusallikad.
Teine lähenemisviis kasutab pooljuhtide luminestsentsi põhimõtet (üksikasjad on välja jäetud; huvitatud lugejad võivad lisateabe saamiseks vaadata veebiressursse). Lühidalt, kui valgust kiirgavale-pooljuhile rakendatakse päripinge, siis P-piirkonnast N-piirkonda süstitud augud ja N-piirkonnast P-piirkonda süstitud elektronid rekombineerivad regioonis N-} vastavas N-} piirkonnas asuvate elektronidega. mikromeetrites PN-ristmiku lähedal, tekitades spontaanset fluorestseeruvat kiirgust.
Nagu on laialt teada, jääb III-V rühma pooljuhtmaterjalide ribavahemik alumiiniumnitriidist galliumnitriidini või indiumgalliumnitriidini (InGaN) täpselt sinise valguse ja ultraviolettvalguse spektrisse. Reguleerides alumiinium-indiumgalliumnitriidi materjali suhet, saame toota ultraviolett- ja nähtava valguse allikaid laia lainepikkuste vahemikus.
Kuigi teoreetiliselt saab luminestsentsmaterjalide koostise reguleerimisega toota mis tahes lainepikkusega valgust, on kommertstootmiseks saadaolevate UVLED-kiipide valik mitmesuguste piirangute tõttu üsna piiratud. Tööstuslikeks rakendusteks sobivad suure võimsusega{1}}kiibid on põhiliselt koondunud UVA-ribale (365–415 nm). Viimastel aastatel on jõudsalt arenenud ka UVB- ja UVC-tehnoloogiad, kuid need piirduvad põhimõtteliselt vähese võimsusega tsiviil- ja tarbijaturgudega, nagu desinfitseerimine ja steriliseerimine.
Sellel on mitu peamist põhjust:
Kristallmaterjali struktuur määrab valgusefektiivsuse (fotoelektrilise muundamise efektiivsuse) Galliumnitriidi (GaN) ja kõrge{0}}efektiivsusega indiumgalliumnitriidi (InGaN) saab UVA-kiirguse vahemikus 365–405 nm siiski kasutada. Seevastu UVB- ja UVC-kiibid toetuvad enamkasutatavate GaN-i ja InGaN-i asemel täielikult alumiinium-galliumnitriidile (AlGaN)-materjalile, millel on oma olemuselt madal valgusefektiivsus-. Seda seetõttu, et GaN ja InGaN neelavad ultraviolettvalgust alla 365 nm. Selle tulemusena on UVB- ja UVC-kiipide valgusefektiivsus äärmiselt madal. Näiteks LG 278 nm kiibil on fotoelektrilise muundamise efektiivsus vaid 2%.
Madalast kasutegurist tulenevad väljakutsed soojuse hajutamisel Vastavalt energia jäävuse seadusele tähendab 2% fotoelektrilise muundamise efektiivsus seda, et 98% elektrienergiast muundatakse soojuseks. Lisaks on LED-kiipide kasutusiga ja valgusefektiivsus pöördvõrdelised temperatuuriga. Selline kõrge soojuse tootmine seab soojuse hajutamise süsteemidele äärmiselt ranged nõuded. Olemasolevate jahutustehnoloogiate abil on suure võimsusega UVB- ja UVC-kiipide jaoks lihtsalt võimatu saavutada tõhusat soojuse hajumist.
Pakendi- ja läätsematerjalide madal UV-läbilaskvus LED-kiipide kaitsmiseks on kapseldamine hädavajalik. Kuna LED-id kiirgavad valgust igasuunaliselt, on valguskiire koondamiseks vaja läätsi. Kuid peale kvartsklaasi on enamikul materjalidel väga madal UV-läbivus{2}}ja läbilaskvus langeb lainepikkuse lühenemisel järsult. Järelikult, kuigi UVB/UVC kiipide omane valgusefektiivsus on niigi madal, neelavad läätsed märkimisväärse osa valgusest, mille tulemuseks on äärmiselt nõrk kasutatav valgusväljund, mis on tööstuslikeks rakendusteks vaevu piisav.
Madal kristallisaagis ja kõrged tootmiskulud.Praeguseid UVB- ja UVC-kiipe toodetakse samade reaktorite abil nagu UVA-kiipe. Lisaks olemuslikele materjalidefektidele põhjustavad sellised probleemid nagu substraadi ja kristalli vahelised sobimatud soojuspaisumistegurid äärmiselt madalat kristallisaagist, mis omakorda hoiab tootmiskulud ülemäära kõrgel.
Üldiselt on UVB- ja UVC-tehnoloogiate madala valgustõhususe, kõrgete kulude ja rangete soojuse hajumise nõuete tõttu suure{0}}võimsuse arendamineUVB ja UVC valgustööstuslike rakenduste allikad jäävad raskesti kättesaadavaks, kuni saavutatakse suured tehnoloogilised läbimurded.
LED-valgusallikasüsteemide uurimis- ja arendustegevuse peamised fookused
LED-kiip on vaid üks LED-valgusallika kriitiline komponent. LED-valgusallikate uurimis- ja arendustegevuse läbiviimisel peame vastu võtma asüstemaatiline,terviklik lähenemine. Lisaks LED-i lainepikkuse häälestamisele hõlmab teadus- ja arendustegevus ka mitmeid järgnevaid protsesse, sealhulgas pakendamistehnoloogiat, optilist disaini, soojuse hajutamise süsteeme, toitesüsteeme ja intelligentseid juhtimissüsteeme.
Praegu on LED-kiipide jaoks neli peamist pakendistruktuuri:
Vertikaalne kinnitusstruktuur
Pöörake{0}}kiibi struktuur
Vertikaalne struktuur
3D vertikaalne struktuur
Tavalised LED-kiibid kasutavad tavaliselt vertikaalset kinnitusstruktuuri safiirsubstraadiga. Sellel struktuuril on lihtne disain ja küpsed tootmisprotsessid. Kuid safiiril on halb soojusjuhtivus, mis muudab kiibi tekitatud soojuse jahutusradiaatorisse ülekandumise keeruliseks-, mis piirab selle kasutamist suure-võimsusega LED-süsteemides.
Flip{0}}kiibipakend esindab üht praegust arengusuunda. Erinevalt vertikaalsetest kinnituskonstruktsioonidest ei pea flip{2}}kiibi konstruktsioonide kuumus läbima kiibi safiirsubstraati. Selle asemel kantakse see otse kõrgema soojusjuhtivusega aluspindadele (nagu räni või keraamika) ja seejärel hajub metallaluse kaudu väliskeskkonda. Lisaks, kuna flip{5}}kiibistruktuurid välistavad vajaduse väliste kuldjuhtmete järele, võimaldavad need suuremat kiibi integreerimise tihedust ja paremat optilist võimsust pindalaühiku kohta. Sellegipoolest on nii vertikaalse kinnituse kui ka{7}}kiibi ümberpööramisel ühine viga: LED-i P- ja N-elektroodid asuvad kiibi samal küljel. See sunnib voolu liikuma horisontaalselt läbi n-GaN kihi, mis põhjustab voolu ummistumist, lokaalset ülekuumenemist ja lõppkokkuvõttes ajami voolu ülemise läve piiramist.
Vertikaalne-struktuur sinine-heledad kiibid arenesid välja vertikaalse paigalduse tehnoloogiast. Selle konstruktsiooni puhul pööratakse tavalist safiir-substraadi kiip ümber ja seotakse kõrgelt soojust juhtiva substraadiga, millele järgneb safiirsubstraadilt eemaldamine laseriga-. See struktuur lahendab tõhusalt soojuse hajumise kitsaskoha, kuid hõlmab keerulisi tootmisprotsesse-, eriti keerukat substraadi ülekandeetappi-, mille tulemuseks on madal tootmissaagis. Sellegipoolest on tehnoloogia arenedes UV-LED-ide vertikaalpakendamine muutunud üha küpsemaks.
Hiljuti pakuti välja uudne 3D vertikaalne struktuur. Võrreldes traditsiooniliste vertikaalse-struktuuriga LED-kiipidega, on selle peamiste eeliste hulgas kuldtraadiga sidemete kõrvaldamine, õhemate pakendiprofiilide võimaldamine, tõhustatud soojuse hajutamise jõudlus ja suurte ajamivoolude lihtsam integreerimine. Kuid enne 3D vertikaalsete struktuuride turustamist tuleb ületada arvukalt tehnilisi tõkkeid.
Arvestades, et UVLED-de valgustõhusus on üldiselt madalam kui üldvalgustuse LED-idel, on vertikaalse struktuuriga pakend eelistatud valik valguse eraldamise efektiivsuse maksimeerimiseks.
Kuna LED-id kiirgavad valgust mitmesuunaliselt ja nende omane valgusefektiivsus on juba suhteliselt madal, on efektiivse valgusefektiivsuse (st eesmise kiirituse valgusefektiivsuse) suurendamiseks vaja teaduslikku ja ratsionaalset optilist disaini. Levinud optiliste komponentide hulka kuuluvad reflektorid, primaarsed läätsed ja sekundaarläätsed.
Lisaks läbib ultraviolettvalgus kandja läbimisel tugevat sumbumist. Seetõttu tuleb läätsede materjalide,{1}}nagu kvartsklaas, borosilikaatklaas ja karastatud klaas-valimisel arvestada mitmete teguritega, eelistades materjale, millel on kõrge UV-läbilaskvus. See mitte ainult ei maksimeeri valgusvõimsust, vaid hoiab ära ka liigse temperatuuri tõusu, mis on põhjustatud materjali valguse neeldumisest pikaajalise UV-kiirguse käes.
Nagu eelnevalt mainitud, muundatakse energia jäävuse seaduse kohaselt ainult osa elektrienergiast valgusenergiaks, samas kui suur osa hajub soojusena. UVA-riba puhul on tüüpiline energia muundamise suhe vastavalt 10:3:7 elektri, valguse ja soojuse jaoks. LED-kiipide tõhus kasutusiga on tihedalt seotud nende ristmiku temperatuuriga. Fotokõvastumisprotsessis nõuab kõrge optilise võimsuse tihedus sageli LED-kiipide suure{6}tihedusega integreerimist, mis seab soojuse hajutamise süsteemidele ranged nõuded.
Seega on tõhusa soojuse hajutamise saavutamiseks ja kõigi LED-kiipide ühendustemperatuuri mõistliku ja tasakaalustatud vahemiku tagamiseks vaja ranget teaduslikku kavandamist, arvutisimulatsiooni ja praktilist testimist.
UV-katte koostiste uurimine
Fotoinitsiaatorite ja vaigu- ja monomeerireaktiivsuse süsteemi{0}}tasandi lähenemisviisi piirangud Nagu on näidatud eelmises LED-tehnoloogia sissejuhatuses, on tööstuslikeks rakendusteks sobivad suure võimsusega LED-valgusallikad praegu piiratud UVA-ribaga, täpsemalt lainepikkustega üle 365 nm. Olles määratlenud LED-valgusallikate jõudluspiirid, näeme nüüd, et ühilduvate fotoinitsiaatorite valik on üsna piiratud, kuna enamikul fotoinitsiaatoritel on lainepikkustel üle 365 nm madalad molaarsed ekstinktsioonikoefitsiendid.
LED{0}}ühilduvate fotoinitsiaatorite vähese initsiatsioonitõhususe probleemi lahendamiseks ei tohiks teadus- ja arendustegevused piirduda fotoinitsiaatorite endiga. Selle asemel peame kasutusele võtma süsteemi{2}}tasandi vaatenurga, mis integreerib vaigud, monomeerid, fotoinitsiaatorid ja isegi lisalisandid terviklikku uurimisraamistikku, suurendades sellega LED-UV-süsteemide kõvenemise tõhusust.
Valgusti disain ja katteprotsesside arendamine LED-kõvastumiseks (fotoinitsiaatorite, vaikude, monomeeride mõju, temperatuur, pinnakuivus, läbikuivus, pigmendid ja täiteained) Pika{0}}lainepikkuse UV-valguse neeldumise parandamiseks fotoinitsiaatorite poolt on sageli vaja lisada muid benseenirõngaid (,) () aatomid oma molekulaarstruktuuridesse. Kuigi see modifikatsioon suurendab pika-lainepikkuse UV-kiirguse neeldumist, suurendab see ka fotoinitsiaatorite värvumist.
Lisaks tuleb nende initsiaatorite vähese valguse neeldumise efektiivsuse tõttu lisada kattesüsteemi üldise reaktsioonikiiruse kiirendamiseks suures koguses väga reaktsioonivõimelisi vaiku ja monomeere, -tavaliselt kõrge{1}}funktsionaalsusega akrüülvaikusid ja monomeere-. Kuid see lähenemisviis kipub tootma kõrge kõvadusega, kuid vähese painduvusega katteid, mis piirab nende kasutusala.
Sellegipoolest pakuvad LED-UV-fotoinitsiaatorite üldiselt madalad molaarsed ekstinktsioonikoefitsiendid ainulaadset eelist: need võimaldavad suuremat UV-valguse läbilaskvust läbi kattekihi, mis soodustab paksude kilede sügavkõvastumist.
Katte toimivusnõuded erinevatele ladustamis-, transpordi-, ehitustingimustele ja pealekandmisprotsessidele Kattetööstuses esitavad mitmesugused pealekandmistehnikad, nagu rull-, pihustus- ja kardinakatete katmine, selged viskoossusnõuded. Samal ajal nõuavad erinevad aluspinnad kohandatud katteomadusi märguvuse ja nakkuvuse osas. Lisaks nõuavad erinevad transpordi- ja ladustamistingimused katetele vastavat säilitusstabiilsust. Seetõttu tuleb katte koostise kavandamisel kõiki neid tegureid täielikult arvesse võtta.
Kattekilede jõudlusnõuded erinevate rakenduste jaoks Erinevad kasutusvaldkonnad esitavad kattekiledele erinevad jõudlusnõuded, sealhulgas läige, kolorimeetrilised omadused, kõvadus, painduvus, kulumiskindlus ja löögikindlus. Järelikult peab katte väljatöötamine leidma tasakaalu kõvenemise tõhususe ja kile jõudluse vahel.
Katmisprotsesside uurimine
Katmine on süstemaatiline inseneriprotsess. Katmisprotsesside optimeerimine võib UV{1}}LED-tehnoloogia rakenduspiire veelgi laiendada. Nagu tööstusharu ütleb,"Kolm osa sõltuvad kattekihist; seitse osa sõltuvad pealekandmisprotsessist". Lõppkokkuvõttes saavutavad nii katted kui ka valgusallikad oma kavandatud jõudluse ainult nõuetekohase kasutamise korral.
Peale selle võib katmisprotsesside optimeerimine koos UV-katete ja LED-valgusallikatega oluliselt kompenseerida nii materjalide kui ka valgusallikate piiranguid. Näiteks võib kuumutamine vähendada toatemperatuuril liiga viskoossete suure-vaigu-sisaldusega kattekihtide viskoossust, muutes need sobivaks erinevatele pealekandmismeetoditele. Lisaks võib kuumutamine parandada kattesüsteemi voolavust, suurendada molekulaarset aktiivsust, tagada täielikumad esialgsed kõvenemisreaktsioonid ja anda siledamad kilepinnad.
Uuring üles- ja allavoolu tööstusahelate kohta
Viimase kahe aasta jooksul on keskkonnakaitsekampaaniatest põhjustatud fotoinitsiaatorite nappus ja hüppeliselt tõusvad hinnad toonud alljärgnevatele ettevõtetele käegakatsutavat kahju ja takistanud tõsiselt LED-UV-tehnoloogia arengut. See rõhutab, et tööstuse üles- ja allavooluahelate ühenduvus ning tarneahelasüsteemide sujuvus on tööstuse tervisliku arengu ning selle toodete ja tehnoloogiate turuedu põhitagatised.
Kuigi paljud tööstusharud arenevad nullist läbi tehnoloogilise innovatsiooni, tööstuse arengu ja nõudluse kasvu vastastikku tugevdava dünaamika, tuleb neid tegureid turustamisprotsessi käigus põhjalikult hinnata.
Lisaks ei saa investeeringute seisukohast uuringute läbiviimine ja juurutamine eelnevate ja järgnevate tööstusahelate kohta mitte ainult tagada toodete turuletulekul stabiilse tarnimise, vaid võimaldada ettevõtetel ka osa saada tööstuse kasvu dividendidest.
http://www.benweilight.com/professional-lighting/uv-lighting/uv-light-black-light-for-halloween.html
