复旦开发紫外LED光源 功率密度赶超世界

近日,复旦大学在第16届中国国际工业博览会展出了2台紫外LED光固化系统,其中一台的功率密度高达200瓦每平方厘米,由该光源模组扩展的各种定制系统已投入使用。该系列系列大功率紫外LED光固化系统由复旦大学电光源研究所副所长、信息学院光源与照明工程系副系主任张善端副教授近年来带领自己的学术团队研制的。复旦开发的紫外LED芯片已经申请两项专利,其功率密度在全球目前能够成功应用于市场的产品中是最高的。

紫外LED光固化系统与人们的生活密切相关:在印刷行业,紫外LED可取代中压汞灯和紫外金卤灯,其方便开机、关机和调光的特性可实现大幅节能,同时LED的冷光源特性还可避免纸张过热燃烧;在家具行业,紫外LED光固化可使油漆工艺由十几道简化为一到两道,加工时间由半个月缩短到半天,节能、节钱、省工、环保;在复合木地板行业,紫外LED光固化可成功地将添加了纳米碳化硅、纳米陶瓷粉等材料的涂层固化到复合地板的饰面中,生产出高硬度、高耐磨性的复合地板,其耐磨性甚至优于钢铁,实现产品品质升级,为行业注入新的活力……

张善端团队利用氮化铝导热率高和绝缘的特性,创造性地提出三明治结构的氮化铝和铜板集成封装工艺,电流密度比陶瓷印刷电路板高10倍以上,封装后紫外LED光源模组的功率密度高达每平方厘米20−200瓦,达到国际先进水平。该紫外线LED光的波长仅365−395纳米,目前团队正与合作企业定制波长更短的LED光源,还将开发全波长范围的LED光固化系统,以全面替代传统紫外光源。

在固化过程中,紫外LED光源比中压汞灯和紫外金卤灯有明显的优势。它具有比传统紫外光源高1−2倍的辐射效率,10倍以上的寿命,和低温度。传统光源表面温度可达600−800度,在固化过程中易造成燃爆,紫外LED光源的表面温度仅为90度,在光固化过程中更加安全。

与国内外同类产品相比,张善端团队研制的紫外LED光源的封装功率密度大,可以实现许多传统光源实现不了的功能。例如木地板生产中需要贴木纹纸,传统光源功率密度小,光线强度不够,因此如木纹纸这类透过率低的材料无法使用光固化。而大功率紫外LED光源利用强光使粘合剂快干,甚至可以运用在黑色木纹、黑色大理石纹等的黏贴上,全面解决了木地板生产中的光固化运用问题。

复旦张善端团队开发成功的大功率紫外LED光固化系统正在产业化,在紫外光固化行业有广泛的应用前景。据悉,今年前9个月,该固化系统销售额已经达到6000多万元,系统应用于彩色印刷、家具、木地板、光化学合成、光纤拉制等行业。在家具行业,紫外LED光固化可使油漆工艺由十几道简化为一到两道,加工时间由半个月缩短到半天,节能、节钱、省工、环保。而在木地板、木塑板及复合地板等高耗电行业中,与使用传统的中压汞灯相比,使用大功率紫外LED光固化系统可以节能90%以上。在光化学合成行业,大功率紫外线LED光源将用在医药和石油化工合成中,替代传统光源。

该光固化系统将在装备的油漆固化方面进行深层应用开发。如配合车、船等使用的防锈、水性涂料的光固化系统,可以实现涂料快干,未来将重新定义紫外光固化行业。(责编:Flora)


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