UV{0}}LED texnologiyasini o'rganishdan oldin, bir xil mavzuni muhokama qilish uchun bir nechta asosiy tushunchalarni aniqlab olishimiz kerak. Bu noto'g'ri talqin qilish va o'zaro{2}}maqsadli muloqotning oldini oladi. Bu yerga,UVUV{0}}qoplamalar, UV siyohlar va UV yopishtiruvchi moddalar kabi UV nurlari bilan davolash mumkin bo'lgan materiallarga ishora qiladi;LEDayniqsa, ultrabinafsha LED yorug'lik manbalarini bildiradi; vaUV-LED sifatida belgilanadi"Nurlanish manbai sifatida ultrabinafsha LED yorug'lik manbalaridan foydalangan holda UV materiallarini davolash".
Hammamizga ma'lumki, UV qoplamalar uchun an'anaviy qattiqlashtiruvchi yorug'lik manbai o'rta{0}}bosim va yuqori{1}}simob chiroqdir. So'nggi yillarda energiyani tejash va atrof-muhitni muhofaza qilish siyosati, UVLED (ultrabinafsha LED) texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan birgalikda sanoat{3}}miqyosidagi ilovalar uchun zamin yaratgan bozor UV-LEDni qabul qilishning keskin o'sishiga guvoh bo'ldi. Rivojlanayotgan texnologiyalar har doim keng e'tibor va ishtiyoqni o'ziga tortadi. Biroq, soha mutaxassislari sifatida UV-LEDni aniq tushunish juda zarur. Bu yerda so‘nggi ikki yil davomida UV-LED sohasida olib borgan tadqiqot tajribamiz bilan o‘rtoqlashmoqchimiz.
Yorug'lik manbalarining o'zgarishi (diodlar va simob lampalar o'rtasidagi farqlar keyinroq batafsilroq muhokama qilinadi) UV qoplamasini shakllantirish tizimlarining o'zgarishiga, shuningdek, butun qoplama va quritish jarayonlarida inqilobga olib keldi. UV-LED tizimi uchun biz texnik va bozor o'lchovlarini qamrab oluvchi beshta asosiy tadqiqot yo'nalishini aniqlaymiz.
UV-LED fotokursiyasi bo'yicha tadqiqotlar
Yuqorida ta'riflanganidek, UV-LED fotosertifikatsiyasiga asoslanadiultrabinafsha LED yorug'likUV materiallarini davolash uchun manbalar. Shuning uchun samarali davolashga erishish barcha tadqiqot harakatlarining asosiy maqsadi hisoblanadi. Fotokursiya ikkita ajralmas komponentni talab qiladi: yorug'lik (energiya manbai) va UV materiallari (retseptor). Yorug'lik manbasining o'zgarishi muqarrar ravishda butun tizimning muvozanatini buzadi, yadro UV qoplamalarini LED yorug'lik manbalari bilan moslashtirish uchun fanlararo AR-GEda yotadi.
Qisqa LED to'lqin uzunliklari yuqori energiya darajalariga va yuqori xarajatlarga mos kelishi keng tan olingan. Aksincha, kamroq qo'zg'alish energiyasini talab qiluvchi fotoinitiatorlar uzoqroq assimilyatsiya to'lqin uzunligiga ega va yuqori narxlarni talab qiladi. Bu yorug'lik manbalari va tashabbuskorlar o'rtasida -takroriy munosabat hosil qiladi. Shunday qilib, ikkalasining ishlash chegaralarini kengaytirish va LED yorug'lik manbalari va UV materiallari o'rtasidagi optimal muvozanatni aniqlash UV-LED AR-GE tashabbuslarining diqqat markaziga aylandi.
LED yorug'lik manbalari tizimlari bo'yicha tadqiqotlar
Merkuriy chiroq texnologiyasi ishlab chiqish va qo'llash nuqtai nazaridan juda etuk bo'lib, uzoq vaqtdan beri standart yorug'lik manbai sifatida qabul qilingan. Bundan farqli o'laroq, ultrabinafsha LED texnologiyasi hali o'zining boshlang'ich bosqichida bo'lib, kelajakda o'sish uchun ulkan salohiyatga ega. Bundan tashqari, LED sanoat zanjiri juda keng bo'lib, kristall o'sishi, chiplarni kesish, chiplarni qadoqlash, yorug'lik manbai moduli integratsiyasi, shuningdek, elektr ta'minotini boshqarish va issiqlik tarqalish tizimini loyihalashni o'z ichiga oladi. Har bir bosqich yakuniy mahsulot sifatiga-UVLED yorug'lik manbaiga jiddiy ta'sir ko'rsatadi. Shu sababli, LEDlarning ishlash chegaralarini tushunish va kengaytirish butun UV-LED ekotizimini rivojlantirish uchun zarurdir.
LED yorug'lik manbalari va simob lampalar o'rtasidagi farqlar (afzalliklar, kamchiliklar va LEDlar haqida keng tarqalgan noto'g'ri tushunchalar)
Bozor raqobatida g'alaba qozonish uchun o'zining kuchli tomonlarini ham, raqobatchilarning zaif tomonlarini ham chuqur tushunish zarur. Biz an'anaviy simob lampalarini UVLED bilan almashtirishni maqsad qilganimiz sababli, birinchi navbatda ikkita texnologiyani solishtirish va ularning afzalliklari, kamchiliklari va cheklovlarini tahlil qilish juda muhimdir.
UV qoplamalari shifo beradi, chunki ularning formulalarida fotoinitiatorlar ma'lum to'lqin uzunliklarining ultrabinafsha nurlarini o'zlashtiradi va monomer polimerizatsiyasini boshlaydigan erkin radikallarni (yoki kationlar / anionlarni) hosil qiladi. Ushbu tamoyilni ko'rsatish uchun biz birinchi navbatda simob lampalar va ultrabinafsha LEDlarning emissiya spektrlarini ko'rib chiqamiz.
Ushbu jadval UV LED va simob lampalarining emissiya spektrlarini klassik va keng tarqalgan taqqoslashdir. Diagrammadan ko'rinib turibdiki, simob chiroqining emissiya spektri ultrabinafshadan infraqizil diapazongacha bo'lgan uzluksizdir. Xususan, yorug'lik intensivligi UVB va qisqa to'lqinli UVA diapazoni-da to'plangan. Aksincha, LEDning emissiya spektri nisbatan tor bo'lib, ikkita eng keng tarqalgan to'lqin diapazoni 365 nm va 395 nm (shu jumladan 385 nm, 395 nm va 405 nm) to'lqin uzunliklariga ega.
Hozirda asosiyUV nurisanoatda qo'llanilishi UVA diapazoniga, xususan, 1-rasmda ko'rsatilganidek, to'lqin uzunligi 365 nm va 395 nm bo'lgan LED yorug'lik manbalariga to'g'ri keladi. Ushbu to'lqin uzunligi oralig'ida ko'pchilik fotoboshlovchilar nisbatan past molyar so'nish koeffitsientlarini namoyish etadilar. Binobarin, UV-LED tizimlari odatda past ishga tushirish samaradorligi va kislorodning qattiq inhibisyonidan aziyat chekadi, bu esa sirtni tozalashga zarar keltiradi.
Eslatma: Ko'pgina UVLED ishlab chiqaruvchilari yoki LED UV qoplamalarini etkazib beruvchilar tomonidan "LED UV qoplamalarining mukammal silliqlash qobiliyati" haqida tez-tez aytiladigan da'vo, to'g'ridan-to'g'ri sirtni etarli darajada quritmaslik natijasidir. Haqiqiy qiyinchilik yaxshi silliqlash qobiliyatiga erishishda emas, balki boshqariladigan silliqlash qobiliyatiga-ayishga chidamlilik va silliqlash qulayligi o'rtasidagi muvozanatni saqlashdadir. Bundan tashqari, ba'zi ishlab chiqaruvchilar aldamchi usullarga murojaat qilishadi: simob chiroqni LED qatorining orqasiga o'rnatish, bu erda simob chiroq haqiqatda asosiy davolash rolini o'ynaydi.
Shuni ham ta'kidlaymizki, 365 nm va 395 nm to'lqin diapazonlarida LEDlar simob lampalarga qaraganda sezilarli darajada yuqori yorug'lik intensivligini ta'minlaydi, bu UV materiallarini chuqur qatlam-qo'yishni osonlashtiradi.
(Maʼlumot uchun, koʻpgina anʼanaviy UV nurlanish tizimlarida chuqur qatlamni qoʻllash samaradorligini oshirish uchun simob lampalar bilan bir qatorda galyum chiroq (415 nm dominant emissiya toʻlqin uzunligi bilan) mavjud.)
Bu noto'g'ri tushuncha, odatda, degan fikrdan kelib chiqadiSimob lampalar chiqaradigan yorug'likning atigi 30% ultrabinafsha (UV), UVLEDlar esa 100% UV nurlarini chiqaradi.. Biroq, tizim{1}}darajadagi energiya sarfini aniq belgilovchi omillar fotoelektrik konversiya samaradorligi va yorug‘likning samarali samaradorligi hisoblanadi. Merkuriy lampalar haqiqatda yuqori fotoelektrik konversiya samaradorligi bilan maqtana oladi-ularning kamchiligi shundaki, chiqarilgan yorug'likning katta qismi ko'rinadigan va infraqizil nurlardan iborat bo'lib, UV nurlari (UV materiallarini davolash uchun foydali bo'lgan yagona komponent) atigi 30% ni tashkil qiladi. Bundan farqli o'laroq, UVLEDlar fotoelektrik konversiya samaradorligini sezilarli darajada kamaytiradi, hozirda UVA to'lqin uzunliklari uchun taxminan 30% ni tashkil qiladi (bu simob lampalarining UV nurining samaradorligiga taxminan teng).
Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra, qolgan 70% elektr energiyasi issiqlikka aylanadi. Bu ikkita texnologiya o'rtasidagi ikkita asosiy farqni tushuntiradi:
LEDlar "sovuq yorug'lik manbalari" sifatida obro'ga ega, chunki hosil bo'lgan issiqlik chiroq panelining orqa qismidan tarqalib, yorug'lik chiqaradigan sirtni teginish uchun-sovuq qiladi. Aksincha, simob lampalar o'zlarining reflektorlari va infraqizil emissiyalari orqali issiqlikni oldinga chiqaradi.
Aynan shuning uchun UVLED yorug'lik manbalari odatda havo-sovutish tizimlarini talab qiladi va yuqori{1}}kuchli UVLEDlar hatto chiroq boshi issiqlik tarqalishi uchun yorug'lik manbai elektr quvvatining 70% ini ishlatadigan suv-sovutish moslamalarini ham talab qiladi.
LEDlarning haqiqiy energiya tejash afzalliklari ikki noyob xususiyatdan kelib chiqadi: bir zumda yoqish/o‘chirish qobiliyati va yorug‘likning samarali samaradorligini oshiradigan optik dizayn orqali aniq nurlanish. Biroq, bu imtiyozlardan foydalanish infraqizil aniqlash va aqlli boshqaruv tizimlari- bilan integratsiyani talab qiladi, chunki bozordagi aksariyat UV LED uskunalari ishlab chiqaruvchilari hozirda rivojlantirish uchun ilmiy-tadqiqot salohiyatiga ega emaslar.
Ozon hosil bo'lishi: Ularning emissiya spektri 200 nm dan past bo'lgan uzoq-ultrabinafsha nurlarni o'z ichiga oladi, bu esa katta miqdorda ozon hosil qiladi. (Bu simob lampalar tizimlarini boshqaradigan zavod ishchilari tomonidan bildirilgan o'tkir hidning asosiy sababidir.)
Utilizatsiyadan simob ifloslanishi: simob lampalarning qisqa xizmat muddati bor-yo'g'i 800–1000 soat. Ishlatilgan lampalarni noto'g'ri yo'q qilish simobning ikkilamchi ifloslanishiga olib keladi, bu muammo bugungi kungacha hal qilib bo'lmaydi.
Hisobotlar shuni ko'rsatadiki, har yili simob chiqindilarini tozalash uchun zarur bo'lgan energiya ikkita Uch Gorges to'g'onining umumiy ishlab chiqarish quvvatiga teng. Eng yomoni, hozirda chiqindi oqimlaridan simobni to'liq yo'q qilish uchun munosib texnologiya yo'q.
UV LEDlar bu muammolardan butunlay xoli. 2017-yil 16-avgustda Xitoyda simob bo‘yicha Minamata konventsiyasi rasman kuchga kirganidan beri simob lampalarini bekor qilish bosqichi- rasmiy kun tartibiga kiritilgan. Konventsiyada muqobil variantlar mavjud bo'lmagan sanoat simobli lyuminestsent lampalar uchun imtiyozlar mavjud bo'lsa-da, shuningdek, imzolagan tomonlar hayotiy o'rnini bosuvchi vositalar mavjud bo'lganda bunday mahsulotlarni cheklangan ro'yxatga qo'shishni taklif qilishlari mumkinligini ham nazarda tutadi. Shunday qilib, simob lampalarini ultrabinafsha nurlanishi bilan davolashda{6}}to'liq fazani tugatish vaqti butunlay UV LED yechimlarining texnologik rivojlanishi va sanoatlashtirishga bog'liq.
U 3D bosib chiqarish kabi ilovalar uchun mahalliylashtirilgan aniq ishlov berishni qo'llab-quvvatlaydi.
LEDlarni turli xil fotoinitiatorlar bilan bog'lash orqali u qattiqlashuv darajalari va chuqurliklarini aniq nazorat qilish imkonini beradi.
Sozlanishi mumkin bo'lgan yorug'lik manbasi konfiguratsiyasi LED-lar uzunlik, kenglik va nurlanish burchagini moslashuvchan sozlash imkonini beruvchi modulli chiroq bo'lagi dizayniga ega. Ushbu ko'p qirralilik nuqta yorug'lik manbalarini, chiziqli yorug'lik manbalarini va hududiy yorug'lik manbalarini yaratishga imkon beradi, ular turli xil quritish jarayonlarining o'ziga xos talablariga javob beradi.
UV materialining qattiqlashishi uchun yorug'lik manbai parametrlariga qo'yiladigan talablar
To'lqin uzunligi:365 nm, 395 nm
Nurlanish (yorug'lik intensivligi, optik quvvat zichligi): mVt/sm²
Umumiy energiya dozasi: mJ/sm²
Fotoqo'riqlash jarayoni yuqorida aytib o'tilgan uchta asosiy parametrlarsiz davom eta olmaydi: to'lqin uzunligi, yorug'lik intensivligi va umumiy energiya dozasi. To'lqin uzunligi fotoinitiatorlarni faollashtirish mumkinligini aniqlaydi; yorug'lik intensivligi ultrabinafsha nurlanishining samaradorligini belgilaydi va to'g'ridan-to'g'ri sirtning qattiqlashishiga (kislorodni inhibe qilish qarshiligi) va chuqur qattiqlashuvga ta'sir qiladi; umumiy energiya dozasi esa materialning to'liq qotib qolishini ta'minlaydi.
Simob lampalar bilan solishtirganda, LEDlarning eng muhim afzalligi ularning formulali va sozlanishi xususiyatlaridadir. LEDning o'zi ishlash chegaralari ichida, uning parametrlari maxsus davolash talablariga javob beradigan darajada optimallashtirilishi mumkin. UV-LED fotokursilash tajribalarida asosiy maqsad yorug‘lik manbai va UV materiallarining ishlash chegaralarini doimiy ravishda kengaytirish va ular orasidagi optimal muvozanatni aniqlashdan iborat. Xususan, LEDlar uchun bu optimal davolash natijalariga erishish uchun qoplama formulasiga asoslangan ideal LED yorug'lik manbasining parametrlarini aniqlashni anglatadi.
LED lyuminesans printsipi va UVLED chiplarining hozirgi rivojlanish holati
Elektronlarning o'tish tamoyiliga asoslanib (tafsilotlar o'tkazib yuborilgan; qiziqqan o'quvchilar qo'shimcha ma'lumot olish uchun onlayn manbalarga murojaat qilishlari mumkin), atomdagi elektronlar qo'zg'aluvchan holatdan asosiy holatga qaytganda, ular turli to'lqin uzunliklarida nurlanish shaklida energiya chiqaradilar (ya'ni, turli to'lqin uzunlikdagi elektromagnit to'lqinlarni chiqaradilar).
Shuning uchun ultrabinafsha nurlar{0}}chiqarish manbalarini ishlab chiqarishda ikkita asosiy yondashuv mavjud:
Birinchi yondashuv qo'zg'atilgan holat va asosiy holat o'rtasidagi elektron energiya farqi ultrabinafsha spektriga to'g'ri keladigan atomni aniqlashdir. An'anaviy simob lampalar - bu printsipga asoslangan eng ko'p ishlatiladigan UV yorug'lik manbalari.
Ikkinchi yondashuv yarimo'tkazgich lyuminesans printsipidan foydalanadi (tafsilotlar o'tkazib yuborilgan; qiziqqan o'quvchilar qo'shimcha ma'lumot olish uchun onlayn manbalarga murojaat qilishlari mumkin). Qisqacha aytganda, yorug'lik chiqaradigan yarimo'tkazgichga to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish qo'llanilganda, P{2}}mintaqadan N-mintaqaga yuborilgan teshiklar va N{4}}mintaqadan P-mintaqaga yuborilgan elektronlar N-mintaqadagi elektronlar bilan qayta birlashadilar va P-mintaqadagi elektronlar mos ravishda bir necha mikrometrda va teshiklar ichida bir necha mikrometrda joylashgan. Spontan lyuminestsent nurlanish hosil qiluvchi PN birikmasi.
Ma'lumki, alyuminiy nitrididan galiy nitridi yoki indiy galliy nitridi (InGaN)gacha bo'lgan III-V guruh yarimo'tkazgich materiallarining tarmoqli oralig'i ko'k nurdan ultrabinafsha nurgacha bo'lgan spektrga to'g'ri keladi. Alyuminiy indiy galyum nitridining material nisbatini sozlash orqali biz keng to'lqin uzunliklarida ultrabinafsha va ko'rinadigan yorug'lik manbalarini ishlab chiqarishimiz mumkin.
Nazariy jihatdan, har qanday to'lqin uzunligidagi yorug'lik lyuminestsent materiallarning tarkibini sozlash orqali ishlab chiqarilishi mumkin bo'lsa-da, tijorat ishlab chiqarish uchun mavjud bo'lgan UVLED chiplari diapazoni turli cheklovlar tufayli juda cheklangan bo'lib qolmoqda. Sanoat ilovalari uchun mos keladigan yuqori quvvatli chiplar asosan UVA diapazonida (365–415 nm) jamlangan. So'nggi yillarda UVB va UVC texnologiyalari ham jadal rivojlanmoqda, lekin ular asosan dezinfeksiya va sterilizatsiya kabi kam quvvatli fuqarolik va iste'mol bozorlari bilan chegaralangan.
Buning bir qancha asosiy sabablari bor:
Kristalli material strukturasi yorug'lik samaradorligini (fotoelektrik konversiya samaradorligini) aniqlaydi Galliy nitridi (GaN) va yuqori{0}}samaradorlikdagi indiy galiy nitridi (InGaN) hali ham UVA doirasida 365–405 nm diapazonda ishlatilishi mumkin. Aksincha, UVB va UVC chiplari toʻliq alyuminiy galiy nitridiga (AlGaN){4}}koʻproq ishlatiladigan GaN va InGaN oʻrniga yorugʻlik samaradorligi past boʻlgan materialga- tayanadi. Buning sababi, GaN va InGaN 365 nm ostida ultrabinafsha nurni yutadi. Natijada, UVB va UVC chiplarining yorug'lik samaradorligi juda past. Masalan, LG ning 278 nm chipi fotoelektrik konversiya samaradorligi atigi 2% ni tashkil qiladi.
Past samaradorlikdan kelib chiqadigan issiqlik tarqalishi muammolari Energiyani tejash qonuniga ko'ra, 2% fotoelektrik konversiya samaradorligi elektr energiyasining 98% issiqlikka aylanadi degan ma'noni anglatadi. Bundan tashqari, LED chiplarining xizmat qilish muddati va yorug'lik samaradorligi haroratga teskari proportsionaldir. Bunday yuqori issiqlik ishlab chiqarish issiqlik tarqatish tizimlariga juda qattiq talablarni qo'yadi. Mavjud sovutish texnologiyalari yordamida yuqori quvvatli UVB va UVC chiplari uchun samarali issiqlik tarqalishiga erishib bo'lmaydi.
Qadoqlash va linza materiallarining past UV o'tkazuvchanligi LED chiplarini himoya qilish uchun inkapsulyatsiya juda muhimdir. LEDlar har tomonlama yorug'lik chiqaradiganligi sababli, yorug'lik nurini to'plash uchun linzalar talab qilinadi. Biroq, kvarts oynasidan tashqari, aksariyat materiallar juda past UV o'tkazuvchanligiga ega-va to'lqin uzunligi qisqargan sari o'tkazuvchanlik keskin pasayadi. Shunday qilib, UVB/UVC chiplarining o'ziga xos yorug'lik samaradorligi allaqachon past bo'lsa ham, yorug'likning muhim qismi linzalar tomonidan so'riladi, natijada sanoat ilovalari uchun deyarli etarli bo'lmagan juda zaif foydalanish mumkin bo'lgan yorug'lik chiqishi paydo bo'ladi.
Past kristall rentabelligi va yuqori ishlab chiqarish xarajatlariHozirgi UVB va UVC chiplari UVA chiplari bilan bir xil reaktorlar yordamida ishlab chiqariladi. Materialning o'ziga xos kamchiliklariga qo'shimcha ravishda, substrat va kristall o'rtasidagi mos kelmaydigan termal kengayish koeffitsientlari kabi muammolar juda past kristalli hosildorlikka olib keladi, bu esa o'z navbatida ishlab chiqarish xarajatlarini juda yuqori darajada ushlab turadi.
Umuman olganda, UVB va UVC texnologiyalarining yorug‘lik samaradorligining pastligi, yuqori xarajat va issiqlik tarqalishiga bo‘lgan qat’iy talablari tufayli yuqori -quvvatUVB va UVC nurlariyirik texnologik yutuqlarga erishilgunga qadar sanoat ilovalari uchun manbalar qiyin bo'lib qoladi.
LED yorug'lik manbalari tizimlarining asosiy ilmiy-tadqiqot yo'nalishlari
LED chipi LED yorug'lik manbasining faqat bitta muhim komponentidir. LED yorug'lik manbalarida ilmiy-tadqiqot ishlarini olib borishda biz atizimli,yaxlit yondashuv. LED to'lqin uzunligini sozlashdan tashqari, ilmiy-tadqiqot sohasi qadoqlash texnologiyasi, optik dizayn, issiqlik tarqalish tizimlari, elektr ta'minoti tizimlari va aqlli boshqaruv tizimlarini o'z ichiga olgan bir qator quyi oqim jarayonlarini o'z ichiga oladi.
Hozirgi vaqtda LED chiplari uchun to'rtta asosiy qadoqlash tuzilmasi mavjud:
Vertikal o'rnatish tuzilishi
Flip{0}}Chip tuzilishi
Vertikal tuzilma
3D vertikal tuzilma
An'anaviy LED chiplari odatda safir substratli vertikal o'rnatish strukturasini qabul qiladi. Ushbu tuzilma oddiy dizayn va etuk ishlab chiqarish jarayonlariga ega. Biroq, safir past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, bu esa chip tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikni issiqlik qabul qiluvchiga o'tkazishni qiyinlashtiradi-, bu cheklov uning yuqori quvvatli LED tizimlarida qo'llanilishini cheklaydi.
Flip{0}}chipli qadoqlash hozirgi rivojlanish tendentsiyalaridan birini ifodalaydi. Vertikal o'rnatish tuzilmalaridan farqli o'laroq, burilish{2}}chip dizaynidagi issiqlik chipning sapfir substratidan o'tishi shart emas. Buning o'rniga, u to'g'ridan-to'g'ri issiqlik o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan substratlarga (masalan, kremniy yoki keramika) o'tkaziladi va keyin metall asos orqali tashqi muhitga tarqaladi. Bundan tashqari, burilish{5}}chip tuzilmalari tashqi oltin simlarga bo'lgan ehtiyojni bartaraf qilganligi sababli, ular yuqori mikrosxemalar integratsiyasi zichligini va birlik maydoni uchun yaxshilangan optik quvvatni ta'minlaydi. Ya'ni, vertikal o'rnatish va burilish{7}}chip tuzilmalarida umumiy kamchilik mavjud: LEDning P va N elektrodlari chipning bir tomonida joylashgan. Bu oqimning n-GaN qatlami bo'ylab gorizontal ravishda o'tishiga majbur qiladi, bu esa oqimning to'planishiga, mahalliy qizib ketishga olib keladi va oxir-oqibat haydovchi oqimining yuqori chegarasini cheklaydi.
Vertikal{0}}tuzilmali koʻk{1}}yorugʻlik chiplari vertikal oʻrnatish texnologiyasidan kelib chiqqan. Ushbu dizaynda an'anaviy sapfir{3}}substrat chipi aylantiriladi va yuqori issiqlik o'tkazuvchan substratga yopishtiriladi, so'ngra safir substratdan lazer bilan ko'tariladi-. Ushbu tuzilma issiqlik tarqalishidagi muammoni samarali hal qiladi, lekin murakkab ishlab chiqarish jarayonlarini-, xususan, substratni o'tkazishning qiyin bosqichini- o'z ichiga oladi, bu esa past hosildorlikka olib keladi. Shunga qaramay, ilg'or texnologiya bilan UV LEDlar uchun vertikal qadoqlash tobora etuklashdi.
Yaqinda yangi 3D vertikal tuzilma taklif qilindi. An'anaviy vertikal{2}}tuzilishli LED chiplari bilan solishtirganda, uning asosiy afzalliklari oltin simli bog'lanishni yo'q qilish, ingichka paket profillarini yaratish, yaxshilangan issiqlik tarqalish ko'rsatkichlari va yuqori qo'zg'alish oqimlarining oson integratsiyasini o'z ichiga oladi. Biroq, 3D vertikal tuzilmalarni tijoratlashtirishdan oldin ko'plab texnik to'siqlarni engib o'tish kerak.
UVLEDlar umumiy yorug'lik LEDlariga nisbatan odatda kamroq yorug'lik samaradorligini namoyish etishini hisobga olsak, vertikal tuzilmali qadoqlash yorug'likni olish samaradorligini oshirish uchun afzal qilingan tanlovdir.
LEDlar yorug'likni har tomonlama chiqaradiganligi va ularning o'ziga xos yorug'lik samaradorligi nisbatan past bo'lganligi sababli, samarali yorug'lik samaradorligini (ya'ni, frontal nurlanishning yorug'lik samaradorligini) oshirish uchun ilmiy va oqilona optik dizayn talab qilinadi. Umumiy optik komponentlarga reflektorlar, asosiy linzalar va ikkilamchi linzalar kiradi.
Bundan tashqari, ultrabinafsha nurlar ommaviy axborot vositalaridan o'tayotganda yuqori darajada zaiflashadi. Shuning uchun linzalar uchun materiallarni tanlashda{1}}kvarts shishasi, borosilikat oynasi va temperli shisha-gibi yuqori UV o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan materiallarga ustunlik berilgan holda bir nechta omillarni hisobga olish kerak. Bu nafaqat yorug'lik chiqishini maksimal darajada oshiradi, balki uzoq vaqt ultrabinafsha nurlanish ta'sirida moddiy yorug'likning singishi natijasida yuzaga keladigan haroratning haddan tashqari ko'tarilishini oldini oladi.
Yuqorida aytib o'tilganidek, energiya saqlanish qonuniga ko'ra, elektr energiyasining faqat bir qismi yorug'lik energiyasiga aylanadi, katta qismi esa issiqlik sifatida tarqaladi. UVA diapazoni uchun odatdagi energiya konvertatsiya nisbati mos ravishda elektr, yorug'lik va issiqlik uchun 10:3:7 ni tashkil qiladi. LED chiplarining samarali ishlash muddati ularning ulanish harorati bilan chambarchas bog'liq. Fotosuratlash jarayonida yuqori optik quvvat zichligi ko'pincha LED chiplarining yuqori{6}}zichlikdagi integratsiyasini talab qiladi, bu esa issiqlik tarqalish tizimlariga qattiq talablar qo'yadi.
Shunday qilib, samarali issiqlik tarqalishiga erishish va barcha LED chiplarining ulanish harorati oqilona va muvozanatli diapazonda qolishini ta'minlash qat'iy ilmiy dizayn, kompyuter simulyatsiyasi va amaliy sinovlarni talab qiladi.
UV qoplamali formulalar bo'yicha tadqiqotlar
Fotoinisiatorlarning cheklovlari va qatron va monomer reaktivligiga tizim darajasidagi yondashish LED texnologiyasining oldingi kirish qismida koʻrsatilganidek, sanoat ilovalari uchun mos yuqori quvvatli LED yorugʻlik manbalari hozirda UVA diapazoni, xususan 365 nm dan yuqori toʻlqin uzunliklari bilan chegaralangan. LED yorug'lik manbalarining ishlash chegaralarini aniqlagandan so'ng, biz mos keladigan fotoinitiatorlarni tanlash ancha cheklanganligini ko'rishimiz mumkin, chunki ko'pchilik fotoinitiatorlar 365 nm dan yuqori to'lqin uzunliklarida past molyar so'nish koeffitsientlarini namoyish etadilar.
LED{0}}mos keluvchi fotoboshlovchilarni ishga tushirish samaradorligining pastligi muammosini hal qilish uchun ilmiy-tadqiqot ishlari faqat fotoboshlovchilarning o‘zlari bilan cheklanmasligi kerak. Buning o'rniga, biz qatronlar, monomerlar, fotoinitiatorlar va hatto yordamchi qo'shimchalarni yaxlit tadqiqot tizimiga birlashtiradigan-tizim darajasidagi istiqbolni qabul qilishimiz kerak va shu bilan LED UV tizimlarining davolash samaradorligini oshiradi.
Formulyatsiyani loyihalash va LEDni quritish uchun qoplama jarayonini ishlab chiqish (fotoboshlovchilar, qatronlar, monomerlar, harorat, sirt quruqligi, quruqlik, pigmentlar va plomba moddalar orqali ta'siri) Uzoq{0}}to'lqin uzunlikdagi ultrabinafsha nurlanishini fotoinisiatorlar tomonidan singdirilishini yaxshilash uchun ko'pincha trofik moddalarni (benzerlar) kiritish kerak bo'ladi. (P) va boshqa atomlarni molekulyar tuzilishga aylantiradi. Ushbu modifikatsiya uzoq{2}}to'lqin uzunlikdagi UV yutilishini kuchaytirishi bilan birga, fotoinisiatorlarning ranglanishining oshishiga ham olib keladi.
Bundan tashqari, bu inisiatorlarning yorug‘likni singdirish samaradorligi past bo‘lgani uchun qoplama tizimining umumiy reaksiya tezligini tezlashtirish uchun{0}}odatda yuqori-funktsional akril qatronlar va monomerlar-ko‘p miqdorda yuqori reaktiv qatronlar va monomerlar qo‘shilishi kerak. Biroq, bu yondashuv yuqori qattiqlik, ammo moslashuvchanligi past bo'lgan qoplamalarni ishlab chiqarishga intiladi, bu ularning qo'llanilishini cheklaydi.
Ya'ni, LED UV fotoinitiatorlarining odatda past molyar so'nish koeffitsientlari ham o'ziga xos afzalliklarga ega: ular qoplama qatlami orqali yuqori ultrabinafsha nur o'tkazuvchanligini ta'minlaydi, bu esa qalin plyonkalarni chuqur quritishga yordam beradi.
Turli xil saqlash, tashish, qurilish sharoitlari va qo'llash jarayonlari uchun qoplamaning ishlashiga qo'yiladigan talablar Qoplama sanoatida rulonli qoplama, buzadigan amallar qoplamasi va parda qoplamasi kabi turli xil qo'llash usullari qoplamalarga alohida yopishqoqlik talablarini qo'yadi. Shu bilan birga, turli xil substratlar namlanish va yopishqoqlik nuqtai nazaridan moslashtirilgan qoplama xususiyatlarini talab qiladi. Bundan tashqari, turli xil tashish va saqlash sharoitlari qoplamalar uchun tegishli saqlash barqarorligini talab qiladi. Shuning uchun, qoplama formulasini loyihalashda ushbu omillarning barchasi to'liq hisobga olinishi kerak.
Turli xil ilovalar uchun qoplama plyonkasi ishlashiga qo'yiladigan talablar Turli xil qo'llash sohalari qoplama plyonkalariga turli xil ishlash talablarini qo'yadi, jumladan, porloqlik, kolorimetrik xususiyatlar, qattiqlik, moslashuvchanlik, aşınma qarshilik va zarba qarshiligi. Shunday qilib, qoplamani ishlab chiqishda davolash samaradorligi va plyonka ishlashi o'rtasida muvozanat bo'lishi kerak.
Qoplama jarayonlari bo'yicha tadqiqotlar
Qoplama - bu tizimli muhandislik jarayoni. Qoplash jarayonlarini optimallashtirish UV-LED texnologiyasini qo'llash chegaralarini yanada kengaytirishi mumkin. Sanoatda aytilganidek,"Uch qism qoplamaga tayanadi; etti qism dastur jarayoniga bog'liq". Oxir-oqibat, ikkala qoplama ham, yorug'lik manbalari ham o'zlarining mo'ljallangan ishlashiga faqat to'g'ri qo'llanilishi orqali erishadilar.
Bundan tashqari, UV qoplamalari va LED yorug'lik manbalari bilan birgalikda qoplama jarayonlarini optimallashtirish materiallar va yorug'lik manbalarining cheklovlarini sezilarli darajada qoplashi mumkin. Masalan, isitish xona haroratida haddan tashqari yopishqoq bo'lgan yuqori-qatron-tarkibli qoplamalarning viskozitesini pasaytirib, ularni turli xil qo'llash usullariga moslashtirishi mumkin. Bundan tashqari, isitish qoplama tizimining suyuqligini yaxshilashi, molekulyar faollikni oshirishi, dastlabki qattiqlashuv reaktsiyalarini to'liqroq ta'minlashi va silliq plyonka yuzalarini berishi mumkin.
Yuqori va quyi oqim sanoat zanjirlari bo'yicha tadqiqotlar
Oxirgi ikki yil ichida atrof-muhitni muhofaza qilish kampaniyalari natijasida yuzaga kelgan fotoinitiatorlarning tanqisligi va osmonga ko'tarilgan narxlari quyi oqim korxonalariga sezilarli yo'qotishlarga olib keldi va LED UV texnologiyasini rivojlantirishga jiddiy to'sqinlik qildi. Bu yuqori va quyi oqim sanoat zanjirlarining ulanishi va ta'minot zanjiri tizimlarining silliqligi sanoatning sog'lom rivojlanishi va uning mahsulotlari va texnologiyalarining bozordagi muvaffaqiyatining asosiy kafolati ekanligini ta'kidlaydi.
Ko'pgina tarmoqlar noldan texnologik innovatsiyalar, sanoat rivojlanishi va talabning o'sishining o'zaro mustahkamlovchi dinamikasi orqali rivojlanayotgan bo'lsa-da, bu omillarni bozorga chiqarish jarayonida har tomonlama baholash kerak.
Bundan tashqari, investitsiya nuqtai nazaridan, yuqori va quyi oqim tarmoqlari bo'yicha tadqiqotlar olib borish va ularni joylashtirish nafaqat mahsulotlar bozorga kirganida barqaror ta'minotni ta'minlashi, balki korxonalarga sanoat o'sishi dividendlaridan ulush olish imkonini beradi.
