UV固化系统散热之析:风冷与水冷的利弊权衡
在现代工业领域中,UV 固化系统扮演着至关重要的角色。它通常由光源系统、散热系统和控制系统三大主要部分构成。当设备接通电源后,UV LED 灯珠便开始进行光电转换,进而发出紫外光线。然而,受限于当下半导体发光二极管晶片技术的发展水平,UV LED 的光电转换率仍有待进一步提高。
尤其是大功率的 LED 灯珠,在进行光电转换的过程中,会有超过 60%的电能转化为热能释放出来。而且,大功率系统是通过密集排列的 LED 阵列来实现的,这使得封装密度显著增大,从而导致热密度和功耗处理的难度进一步加大。
热能无疑是引起 UV LED 基板温度上升的主要因素。一旦基板温度过高,就会出现波长漂移、死灯以及辐射强度下降等问题,严重影响整个系统的核心部件——LED 灯珠的输出稳定性和使用寿命。因此,在使用大功率 UV LED 光源进行产品固化时,散热系统的选择至关重要。
目前市场上针对 UV 固化机的散热方式主要有风冷和水冷两种。风冷散热装置相对较为简单,它是通过安装在 UV 面光源照射头背部的风扇来进行散热的。其优点是易于集成,成本也比较低。但是,风冷散热的效果有限。一般来说,当常规 UV 固化照射头的辐照度小于 10W/cm²(部分为 16W/cm²)时,通常会采用风冷模式。
而水冷散热则是通过外接水冷机,利用水冷机内部的水循环来降低 LED 灯的温度。水冷散热系统主要由水泵、散热器和水箱等部件组成。这种散热方式能够快速有效地将芯片板上的热量传递出去,所以高输出功率的 uv 固化机往往会选择水冷散热方式。此外,由于水冷省去了风冷灯上的风扇以及灯泡内部的散热管、散热片等部件,使得 UV LED 照射头的结构更加紧凑,同时还能将光束的散射角度扩大到 360 度,从而大大提高了固化效率。不过,目前市面上的水冷系统大多采用铜管铝翅换热器,在长期的水循环过程中,必然会对管路造成不同程度的电化学腐蚀,进而对 UV 光源造成损伤。而且,传统换热器结构还存在换热性能偏低、体积较大等缺陷,这也导致了水冷系统的空间利用率低和功率损耗大等问题。