Tecnología innovadora

Resumen

Desde 2002, Phoseon Technology ha sido pionera en el uso de LEDs para aplicaciones de curado UV con un enfoque 100% en la tecnología de curado LED UV. La tecnología Semiconductor Light Matrix (SLM)™ patentada por Phoseon encapsula los LED, las matrices, la óptica y la refrigeración para maximizar el rendimiento del curado LED UV. Cada uno de estos cuatro componentes está estrictamente diseñado en un sistema que proporciona la máxima energía UV y un rendimiento superior, a la vez que aumenta la robustez a largo plazo para aplicaciones exigentes.

Fundamentos de los LEDs UV: Una breve introducción a los sistemas LED UV
Diodo emisor de luz (LED)

Diodos emisores de luz (LED)

Los diodos emisores de luz (LED) son dispositivos de estado sólido que producen luz cuando una corriente eléctrica fluye desde el lado positivo (ánodo) del circuito hacia el lado negativo (cátodo). Phoseon construye motores de luz completos a partir de diodos individuales en lugar de utilizar LEDs preempaquetados. Esto permite a Phoseon combinar las características individuales de los LED con otros componentes para maximizar la energía UV total.

Como bloque de construcción base, ésta es la primera elección que tiene que hacer un proveedor de lámparas LED UV. Es una elección crítica que afecta al resto de la arquitectura y el diseño de los sistemas. En pocas palabras, un LED es un dispositivo de estado sólido que produce luz cuando se permite que una corriente eléctrica fluya desde el lado positivo (ánodo) del circuito hacia el lado negativo (cátodo).

No todos los LED se construyen igual ni presentan las mismas características. Los proveedores de lámparas LED UV tienen que tomar decisiones críticas en cuanto a la calidad, el tipo, el material y la forma del LED para sus sistemas. Las características clave de los LED que tiene en cuenta cada proveedor de lámparas LED UV son la longitud de onda y la potencia UV.

Longitud de onda: La longitud de onda emitida por un LED se controla utilizando diferentes cantidades de dopantes como los derivados del aluminio, el galio o el indio durante la fabricación del LED. La regla general es que cuanto más corta sea la longitud de onda, menor será el pico de salida UV disponible en la matriz.

El proveedor de LEDs UV debe sopesar las compensaciones entre la longitud de onda y la energía total asociada con la velocidad de curado. La química desempeña un papel importante en este debate. Algunas aplicaciones, debido a su química específica, requieren una determinada longitud de onda. Sin embargo, para muchas aplicaciones, un pequeño cambio en la longitud de onda del pico no tendrá ningún impacto, ya que la absorción del UV por el fotoiniciador que inicia la reacción tiene un amplio rango de absorción.

La potencia de un solo LED UV se mide en milivatios (mW) a una tensión y corriente de entrada nominales. La potencia de los LEDs UV ha mejorado considerablemente en los últimos años, ya que las especificaciones de los LEDs de varios proveedores han mejorado significativamente. Esta mejora demuestra que los proveedores de LEDs han mejorado y seguirán mejorando la salida de los LEDs UV, lo que sólo proporciona una mejor base para las lámparas de curado LED UV que los utilizan.

Arreglo de LEDs

Arrays

Las matrices son una agrupación de LEDs individuales. El número, el tipo y el tamaño de los LED, la forma de la matriz y el método de conexión eléctrica de los LED influyen en la matriz. La arquitectura de las matrices de Phoseon está orientada tanto al producto, ya sea refrigerado por aire o por agua, como a la aplicación a la que se destina, con el fin de garantizar un rendimiento y una fiabilidad óptimos para el fabricante del sistema.

Las matrices son el segundo ámbito en el que los proveedores pueden empezar a diferenciar sus ofertas de productos. La forma en que se combinan los LED, el número y el tipo de LED elegidos, la forma de la matriz, el método de conexión eléctrica de los LED e incluso el tamaño de los LED tienen un impacto significativo en el rendimiento del sistema. Si se construye correctamente, puede ser un conjunto de LEDs UV de alta potencia.

La mayoría de las aplicaciones requieren sistemas de curado por LEDs UV que constan de más de un LED o matriz de LEDs para conseguir no sólo el rendimiento deseado sino para satisfacer las demandas de las aplicaciones de curado en las que el material puede tener una anchura de 1 a 2 metros. Por lo tanto, una cuestión clave es si el conjunto de LEDs puede escalarse uniformemente. Las lámparas de curado LED UV pueden tener una matriz continua escalable que proporciona una mejor uniformidad o un paquete de matriz discreta que puede escalarse, pero que no proporciona la misma uniformidad de salida.

Algunos fabricantes de LEDs sólo venden sus LEDs preempaquetados en conjuntos o matrices que consideran que maximizan la potencia UV. Los proveedores de sistemas de lámparas LED UV que adquieren conjuntos preempaquetados normalmente han tenido que elegir entre un tiempo de comercialización más rápido y unas lámparas menos diferenciadas frente a un tiempo de comercialización ligeramente más largo y la maximización de la potencia UV. Esta es un área en la que los proveedores de lámparas LED UV pueden diferenciarse en función de la arquitectura y la capacidad de ingeniería de los proveedores, ya que dos proveedores pueden tomar el mismo lote de LED y lograr un rendimiento muy diferente en el producto final.

ÓpticaLuz

Óptica

Después de elegir los diodos individuales e implementar matrices específicas para la aplicación, Phoseon coloca capas de tecnologías ópticas para dirigir la energía hacia el sustrato o el material a curar. Este uso de la óptica tiene tres ventajas: 1) maximiza la cantidad de energía UV aplicada al material y 2) reduce el calor generado por el conjunto, y 3) proporciona energía focalizada específica para la aplicación.

La óptica de los LEDs UV es uno de los diferenciadores más importantes en las lámparas. La ciencia de la mejora óptica de los LED para maximizar su producción de UV es clave para la capacidad final de la lámpara. En función de la aplicación final, el ingeniero óptico tiene que decidir qué forma y material utiliza mejor las características únicas del LED. A continuación, tiene que equilibrar el hecho de que los LED son un tipo de luz "de inundación", a diferencia de una lámpara de mercurio enfocada, en la que la luz es captada por un reflector y dirigida a un punto específico, la distancia focal.

El ingeniero óptico se enfrenta al reto de utilizar métodos que garanticen la máxima cantidad de luz que "escapa" con la irradiación deseada a través de la ventana/vidrio hacia el material. Los proveedores de lámparas LED han utilizado varios métodos confidenciales para maximizar la luz LED UV.

Si bien un usuario final o un OEM no debería preocuparse necesariamente por la forma en que se proporciona la óptica en la lámpara LED UV, debería entender si el proveedor tiene la capacidad de mejorar su diseño para sus necesidades de aplicación específicas.

refrigeración térmica de los LEDs

Refrigeración

Los LEDs UV pueden durar más de 20.000 horas si mantienen una temperatura de funcionamiento adecuada. A medida que los LEDs emiten más energía, también generan más calor, que debe ser gestionado. Phoseon utiliza técnicas de gestión térmica patentadas que eliminan el exceso de calor del sistema y proporcionan una temperatura de funcionamiento constante para que los diodos funcionen con el máximo rendimiento durante su vida útil.

La refrigeración de los LED es muy importante para las fuentes de luz UV. Como cualquier lector sabe después de utilizar un PC portátil en su regazo durante mucho tiempo, el subproducto de los dispositivos de estado sólido es el calor. Los LEDs UV transfieren alrededor de 15-25% de la energía eléctrica recibida en luz. Los 75-85% restantes se transfieren en forma de calor; de ahí la necesidad de refrigerar los conjuntos de LED.

Actualmente, los conjuntos de LEDs UV se refrigeran con aire o con líquido. Es importante señalar que, a medida que los LEDs emiten una mayor potencia de salida, se genera más calor. Por tanto, en la carrera por construir productos con una irradiancia cada vez mayor, la capacidad de los proveedores para controlar y eliminar el calor se ha vuelto más crucial para construir sistemas fiables. A medida que mejora la calidad de los LED y aumenta la irradiación, también lo hace la necesidad de eliminar el calor. Los fabricantes de equipos originales y los usuarios finales no quieren gastar más en la refrigeración de las fuentes de luz LED.