Tecnologia Light Matrix™ a semiconduttore

Panoramica

Dal 2002, Phoseon Technology è stata pioniera nell'uso dei LED per le applicazioni di polimerizzazione UV con un focus sulla tecnologia di polimerizzazione UV LED 100%. La tecnologia brevettata Semiconductor Light Matrix (SLM)™ di Phoseon incapsula LED, array, ottica e raffreddamento per massimizzare le prestazioni di polimerizzazione UV LED. Ognuno di questi quattro componenti è rigorosamente ingegnerizzato in un sistema che fornisce la massima energia UV e prestazioni superiori, aumentando anche la robustezza a lungo termine per le applicazioni più esigenti.

Diodi ad emissione di luce (LED)

I diodi ad emissione di luce (LED) sono dispositivi allo stato solido che producono luce quando una corrente elettrica scorre dal lato positivo (anodo) del circuito al lato negativo (catodo). Phoseon costruisce motori di luce completi da diodi individuali invece di usare LED preconfezionati. Questo permette a Phoseon di abbinare le caratteristiche dei singoli LED con altri componenti per massimizzare l'energia UV totale.

Come blocco di base, questa è la prima scelta che un fornitore di lampade UV LED deve fare. Si tratta di una scelta critica che ha un impatto sul resto dell'architettura e del design dei sistemi. In parole povere, un LED è un dispositivo a stato solido che produce luce quando una corrente elettrica viene fatta passare dal lato positivo (anodo) del circuito al lato negativo (catodo).

Non tutti i LED sono costruiti allo stesso modo e non presentano le stesse caratteristiche. I fornitori di lampade UV LED hanno scelte critiche da fare per quanto riguarda la qualità, il tipo, il materiale e la forma del LED per i loro sistemi. Le caratteristiche chiave dei LED considerate da ogni fornitore di lampade UV LED includono la lunghezza d'onda e l'uscita UV.

Lunghezza d'onda: La lunghezza d'onda emessa da un LED è controllata utilizzando diverse quantità di droganti come alluminio, gallio o derivati dell'indio durante la fabbricazione del LED. La regola generale è che più corta è la lunghezza d'onda, più basso è il picco di uscita UV disponibile dalla matrice.

Il fornitore di LED UV deve soppesare i compromessi tra la lunghezza d'onda e l'energia totale associata con la velocità di polimerizzazione. La chimica gioca un ruolo significativo in questa discussione. Alcune applicazioni, a causa della loro chimica specifica, richiedono una determinata lunghezza d'onda. Tuttavia, per molte applicazioni un piccolo spostamento nella lunghezza d'onda di picco non avrà alcun impatto, poiché l'assorbimento degli UV da parte del fotoiniziatore che dà il via alla reazione ha un ampio intervallo di assorbimento.

L'uscita di un singolo LED UV è misurata in milliwatt (mW) ad una tensione e corrente d'ingresso nominale. L'uscita dei LED UV ha mostrato un notevole miglioramento negli ultimi anni, dove le specifiche dei LED di vari fornitori sono migliorate in modo significativo. Questo miglioramento dimostra che i fornitori di LED hanno e continueranno a migliorare l'output dei LED UV, che fornisce solo una base migliore per le lampade di polimerizzazione UV LED che li utilizzano.

Array

Gli array sono un raggruppamento o clustering di singoli LED. Il numero, il tipo e la dimensione dei LED, la forma dell'array e il metodo di connessione elettrica dei LED hanno tutti un impatto sull'array. L'architettura dell'array di Phoseon è mirata sia al prodotto, raffreddato ad aria o ad acqua, sia all'applicazione di destinazione per assicurare la prestazione e l'affidabilità ottimali per il produttore del sistema.

Gli array sono la seconda area in cui i fornitori possono iniziare a differenziare le loro offerte di prodotti. Il modo in cui i LED sono combinati, il numero e il tipo di LED scelti, la forma dell'array, il metodo di collegamento elettrico dei LED e persino le dimensioni dei LED hanno tutti un impatto significativo sulle prestazioni del sistema. Se costruito correttamente, può essere un array di LED UV ad alta potenza.

La maggior parte delle applicazioni richiede sistemi di polimerizzazione a LED UV che consistono in più di un LED o array di LED per ottenere non solo la produttività desiderata, ma anche per soddisfare le richieste di applicazioni di polimerizzazione in cui i supporti possono essere larghi 1-2m. Pertanto, una domanda chiave è se l'array di LED può essere uniformemente scalato. Le lampade di polimerizzazione UV LED possono avere un array continuo scalabile che fornisce una migliore uniformità o un pacchetto di array discreto che può essere scalato, ma non fornisce la stessa uniformità di uscita.

Alcuni produttori di LED vendono solo i loro LED preconfezionati in matrici o gruppi che ritengono massimizzare l'uscita UV. UV fornitori di sistemi di lampade a LED che acquistano array preconfezionati hanno in genere fatto un compromesso tra più veloce time-to-market e meno differenziato lampade contro un po 'più lungo time-to-market e massimizzare la potenza UV. Questa è un'area in cui i fornitori di lampade UV LED possono differenziarsi in base all'architettura dei fornitori e la capacità di ingegneria in cui due fornitori possono prendere lo stesso lotto di LED e ottenere prestazioni molto diverse nel prodotto finale.

Ottica

Dopo aver scelto i singoli diodi e aver implementato gli array specifici per l'applicazione, Phoseon stratifica le tecnologie ottiche per dirigere l'energia verso il substrato o il materiale da polimerizzare. Questo uso dell'ottica ha tre vantaggi: 1) massimizza la quantità di energia UV applicata al materiale, 2) riduce il calore generato dall'array e 3) fornisce un'energia focalizzata specifica per l'applicazione.

L'ottica dei LED UV è uno dei più importanti elementi di differenziazione nelle lampade. La scienza di migliorare otticamente i LED per massimizzare la loro uscita UV è la chiave per la capacità finale della lampada. Sulla base dell'applicazione finale l'ingegnere ottico deve decidere quale forma, forma e materiale utilizza al meglio le caratteristiche uniche del LED. Poi devono bilanciare il fatto che i LED sono un tipo di luce 'flood', a differenza di una lampada al mercurio focalizzata dove la luce viene catturata da un riflettore e diretta a un punto specifico, la lunghezza focale.

L'ingegnere ottico è sfidato a usare metodi per assicurare la massima quantità di luce che "sfugge" all'irraggiamento desiderato attraverso la finestra/vetro verso il materiale. I fornitori di lampade a LED hanno utilizzato vari metodi riservati per massimizzare la luce UV LED.

Mentre un utente finale o un OEM non dovrebbe necessariamente preoccuparsi di come l'ottica è fornita nella lampada UV LED, dovrebbero capire se il fornitore ha la capacità di migliorare il loro design per le loro specifiche esigenze applicative.

Raffreddamento

I LED UV durano oltre 20.000 ore se mantengono le temperature di funzionamento adeguate. Poiché i LED emettono più energia, generano anche più calore, che deve essere gestito. Phoseon utilizza tecniche brevettate di gestione termica che rimuovono il calore in eccesso dal sistema, fornendo al contempo una temperatura di funzionamento costante affinché i diodi funzionino al massimo delle prestazioni durante la loro vita operativa.

Il raffreddamento dei LED è molto importante per le fonti di luce UV. Come qualsiasi lettore sa dopo aver usato un PC notebook sulle ginocchia per un lungo periodo di tempo, il sottoprodotto dei dispositivi a stato solido è il calore. I LED UV trasferiscono circa 15-25% dell'energia elettrica ricevuta in luce. Il restante 75-85% viene trasferito come calore; quindi, la necessità di raffreddare gli array di LED.

Attualmente, gli array di LED UV sono raffreddati ad aria o a liquido. È importante notare che man mano che i LED emettono una maggiore potenza di uscita, viene generato più calore. Così, nella corsa alla costruzione di prodotti a irraggiamento sempre più elevato, la capacità dei fornitori di controllare e rimuovere il calore è diventata più cruciale per costruire sistemi affidabili. Man mano che la qualità dei LED migliora e l'irraggiamento aumenta, aumenta anche la necessità di rimuovere il calore. Gli OEM e gli utenti finali non vogliono spendere di più per il raffreddamento a LED delle sorgenti luminose.