Schlüsselfaktoren für eine effektive Lichthärtung

Bei der Auswahl von UV- Aushärtungssysteme verlassen sich Ingenieure häufig auf Produktdatenblätter, um verschiedene Spezifikationen wie Intensität, Härtungsbereich und Lebensdauer zu vergleichen. Ein übersehenes, aber entscheidendes Element ist jedoch der „Arbeitsabstand“ – der Abstand zwischen dem UV-Strahler und dem zu härtenden Substrat.

Intensität und Gesamtdosis

Normalerweise berechnet sich die zur Aushärtung erforderliche Gesamtdosis UV-Licht aus der Multiplikation der Lichtintensität mit der Belichtungsdauer.

Gesamtdosis = Intensität × Zeit

Datenblätter enthalten normalerweise Intensitätsmessungen, die Ingenieuren dabei helfen, die für den Aushärtungsprozess erforderliche Zeit abzuschätzen. Ein häufiges Versäumnis ist jedoch der Abstand, in dem diese Intensität gemessen wird.

Warum der Arbeitsabstand wichtig ist

Der Arbeitsabstand ist entscheidend, da die Lichtintensität, die auf das Substrat abgegeben wird, selbst bei ähnlich aussehenden Emittern erheblich variieren kann. Auch Fokus und Divergenz des Emitters verändern die Leistung, wenn sich der Arbeitsabstand ändert. Beim Hochgeschwindigkeitsdruck beispielsweise befindet sich das Substrat oft sehr nahe am Emitter, wodurch der Fokusabstand weniger relevant wird. Im Gegensatz dazu ist eine nicht fokussierte Lampe zum Aushärtung von Klebstoffen auf einer Leiterplatte (PCB) mit unterschiedlichen Höhen möglicherweise nicht effektiv.

Fallbeispiel: Emitter A vs. Emitter B
Betrachten Sie zwei Emitter mit ähnlicher LED-Leistung, aber unterschiedlichem Fokus:

- Emitter A: 16 W/cm^2, gemessen am Glas (unfokussiert)
- Emitter B: 4 W/cm^2, gemessen bei 25 mm (fokussiert)

Emitter A verliert seine Intensität schnell, wenn sich das Substrat entfernt, was ihn für Substrate mit unterschiedlichen Geometrien ungeeignet macht. Emitter B hingegen behält seine Wirksamkeit, selbst wenn das Substrat 2 oder 3 Zoll entfernt ist.

Abbildung 3. Intensität vs. Arbeitsabstand

Gleichmäßigkeit und Abdeckungsbereich

Gleichmäßigkeit ist ein weiterer kritischer Faktor. Datenblätter geben häufig einen einzigen Spitzenintensitätswert an, normalerweise in der Mitte des Aushärtungsbereichs. Die tatsächliche Leistungsverteilung ist jedoch nie völlig gleichmäßig über den Aushärtungsbereich verteilt. Diese Abweichung beeinträchtigt die Aushärtungseffektivität, insbesondere bei Teilen, die nicht zentral unter dem Emitter platziert sind.

Die Bedeutung von Tests

Letztendlich können Datenblätter Ihnen nur einen Teil des Bildes vermitteln. Prozessingenieure sollten Tests durchführen, um zu verstehen, wie das UV-Härtungssystem mit den verwendeten spezifischen Teilen und Formulierungen funktioniert. Dies ermöglicht genaue Berechnungen der Belichtungszeit und gewährleistet einen zuverlässigen und robusten Härtungsprozess.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich Ingenieure bei der Auswahl von UV-Härtungssystemen nicht allein auf die Angaben im Datenblatt verlassen sollten. Arbeitsabstand, Fokus und Gleichmäßigkeit des Emitters sind Schlüsselfaktoren, die ein umfassendes Verständnis und Tests erfordern, um eine effektive Härtung zu gewährleisten.

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