UV-led-vlakuitharding

Vlakuitharding bestraalt een heel oppervlak tegelijk. In plaats van afzonderlijke lijmpunten te volgen, bestrijkt een vlaklichtbron een compleet onderdeel, een tray met onderdelen of een gecoat paneel, en hardt alles binnen het veld in één belichting uit. Het is de aangewezen techniek voor batches, grotere verlijmingen en coatings op stilstaande onderdelen, en de basis van UV-uithardingsovens en veel transportbandsystemen.

Hoe het werkt

Een vlaklichtbron is een array van UV-leds achter een beschermvenster, gekoeld door ventilatoren of met water. Een controller stelt de output en de belichtingstijd in en start de belichting via een knop, een voetschakelaar, een sensor of een PLC.

Het onderdeel wordt op een gedefinieerde afstand onder de bron geplaatst, meestal in een mal of op een transportband. Elk punt binnen het veld krijgt tegelijkertijd licht, zodat het hele onderdeel in één keer uithardt. Veel bronnen kunnen worden gedimd en in secties worden geschakeld, zodat de belichting op verschillende onderdelen kan worden afgestemd.

Bestralingssterkte, homogeniteit en werkafstand

Een vlakbron moet zijn output over een groot veld verdelen. De piekbestralingssterkte is daardoor lager dan die van een gefocuste spotkop, en neemt af naarmate het stralingsvlak groter wordt. Kleine, compacte koppen halen de hoogste waarden; grote ventilatorgekoelde panelen leveren minder per vierkante centimeter; waterkoeling maakt veel meer vermogen op hetzelfde oppervlak mogelijk.

Bij vlakuitharding is homogeniteit even belangrijk als piekbestralingssterkte. Dicht bij het venster kunnen de afzonderlijke leds een patroon van lichtere en donkerdere vlekken geven. Iets verder weg overlappen de lichtbundels van naburige leds en wordt het veld gelijkmatiger, maar daalt de bestralingssterkte. Vlakbronnen worden meestal gespecificeerd bij een werkafstand van ongeveer 10 mm.

De bestralingssterkte neemt ook af naar de randen van het veld. Kies een stralingsvlak dat groter is dan het onderdeel, zodat ook de hoeken en randen voldoende licht krijgen.

Bestralingssterkte en dosis

• Bestralingssterkte (mW/cm²) is het UV-vermogen dat per oppervlakte-eenheid op het oppervlak aankomt.
• Dosis (mJ/cm²) is bestralingssterkte vermenigvuldigd met belichtingstijd. Zo geeft 1.500 mW/cm² gedurende 2 s een dosis van 3.000 mJ/cm².

Het datablad van het materiaal geeft de dosis en meestal een minimale bestralingssterkte. Bij een stilstaande vlakbelichting is de dosis eenvoudig te regelen: stel de tijd in op de controller. Is de bestralingssterkte te laag, dan kan ook een langere belichting een kleverig oppervlak achterlaten, omdat zuurstof de uitharding aan het oppervlak remt. In dat geval helpt een krachtigere bron, een kortere werkafstand of een led-geoptimaliseerde formulering.

Meet bij het instellen van het proces de bestralingssterkte over het hele veld, niet alleen in het midden, met een UV Radiometer.

Golflengte

Vlakbronnen zijn leverbaar op 365, 385, 395 en 405 nm. Gebruik de golflengte waarvoor uw lijm of coating is geformuleerd. Langere golflengten dringen dieper door in dikke, gevulde of gepigmenteerde lagen, terwijl 365 nm geschikt is voor veel algemene lijmen en formuleringen die zijn afgeleid van kwiklampchemie.

Typische toepassingen

• Het uitharden van trays met kleine onderdelen, zoals verlijmde elektronische componenten en subassemblages van medische hulpmiddelen
• Coatings en lijmen op panelen, behuizingen, glas en hout in Coatings en lijmen
• Gekitte lenzen en kleine optische assemblages in Optica
• Conformal coatings op printplaten in Elektronica
• Inkten en vernissen op vellen en brede banen in Druk
• Laboratoriummonsters en nauitharding in een UV Curing Oven

Beperkingen

• Lagere piekbestralingssterkte dan bij spotuitharding. Als slechts enkele kleine punten moeten uitharden, levert een spotsysteem meer bestralingssterkte met minder vermogen.
• Zichtlijn. Hoge of complexe onderdelen werpen schaduwen. Draai het onderdeel, voeg bronnen vanuit andere richtingen toe of gebruik een dual-cure-materiaal.
• Warmte van grote arrays. De leds stralen geen infrarood uit, maar een grote array met hoog vermogen produceert warmte die door ventilatoren of waterkoeling moet worden afgevoerd, en geabsorbeerd UV-licht verwarmt het onderdeel.
• Bescherming van de operator. Een open vlakbron belicht een groot veld. Scherm de uithardingszone af of gebruik een gesloten oven of transportband.
• Bewegende producten. Voor producten die continu langs de lamp bewegen, is een smalle lijnbron of een transportband meestal efficiënter.

Zo specificeert u een vlaksysteem

1. Grootte van het onderdeel of de tray, plus een marge, om het stralingsvlak te bepalen.
2. Vereiste dosis en minimale bestralingssterkte, uit het datablad van het materiaal, die de belichtingstijd en de vermogensklasse bepalen.
3. Golflengte, uit het datablad van het materiaal.
4. Werkafstand en homogeniteit die over het onderdeel vereist zijn.
5. Koeling: ventilatorkoeling voor de meeste formaten, waterkoeling voor de hoogste bestralingssterkte.
6. Uitvoering: een open bron voor integratie in een machine, een oven voor batches en laboratoriumwerk, of een transportband voor continue productie.
7. Aansturing: externe triggering, PLC- en RS232-interfaces, status- en alarmuitgangen, en belichtingsmodi.

Vlakuithardingssystemen van Awellcure

De UV LED Area-bronnen van Awellcure variëren van 20 × 20 mm, met een piekbestralingssterkte van 5.000 mW/cm², tot ventilatorgekoelde panelen van 400 × 400 mm en 250 × 600 mm. Watergekoelde bronnen halen 6 tot 25 W/cm². De controllers starten de belichting via externe signalen, een voetschakelaar of een sensor, bieden statusuitgangen voor start, stop, bedrijf en alarm, en zijn programmeerbaar via RS232. Dezelfde technologie is ingebouwd in gesloten ovens uit de UV Curing Oven-reeks en in UV Conveyor-systemen.