UV固化系統(tǒng)散熱之析：風(fēng)冷與水冷的利弊權(quán)衡

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，UV 固化系統(tǒng)扮演著至關(guān)重要的角色。它通常由光源系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大主要部分構(gòu)成。當(dāng)設(shè)備接通電源后，UV LED 燈珠便開始進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，進(jìn)而發(fā)出紫外光線。然而，受限于當(dāng)下半導(dǎo)體發(fā)光二極管晶片技術(shù)的發(fā)展水平，UV LED 的光電轉(zhuǎn)換率仍有待進(jìn)一步提高。

尤其是大功率的 LED 燈珠，在進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的過程中，會有超過 60%的電能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來。而且，大功率系統(tǒng)是通過密集排列的 LED 陣列來實(shí)現(xiàn)的，這使得封裝密度顯著增大，從而導(dǎo)致熱密度和功耗處理的難度進(jìn)一步加大。

熱能無疑是引起 UV LED 基板溫度上升的主要因素。一旦基板溫度過高，就會出現(xiàn)波長漂移、死燈以及輻射強(qiáng)度下降等問題，嚴(yán)重影響整個系統(tǒng)的核心部件——LED 燈珠的輸出穩(wěn)定性和使用壽命。因此，在使用大功率 UV LED 光源進(jìn)行產(chǎn)品固化時，散熱系統(tǒng)的選擇至關(guān)重要。

目前市場上針對 UV 固化機(jī)的散熱方式主要有風(fēng)冷和水冷兩種。風(fēng)冷散熱裝置相對較為簡單，它是通過安裝在 UV 面光源照射頭背部的風(fēng)扇來進(jìn)行散熱的。其優(yōu)點(diǎn)是易于集成，成本也比較低。但是，風(fēng)冷散熱的效果有限。一般來說，當(dāng)常規(guī) UV 固化照射頭的輻照度小于 10W/cm2（部分為 16W/cm2）時，通常會采用風(fēng)冷模式。

而水冷散熱則是通過外接水冷機(jī)，利用水冷機(jī)內(nèi)部的水循環(huán)來降低 LED 燈的溫度。水冷散熱系統(tǒng)主要由水泵、散熱器和水箱等部件組成。這種散熱方式能夠快速有效地將芯片板上的熱量傳遞出去，所以高輸出功率的 uv 固化機(jī)往往會選擇水冷散熱方式。此外，由于水冷省去了風(fēng)冷燈上的風(fēng)扇以及燈泡內(nèi)部的散熱管、散熱片等部件，使得 UV LED 照射頭的結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時還能將光束的散射角度擴(kuò)大到 360 度，從而大大提高了固化效率。不過，目前市面上的水冷系統(tǒng)大多采用銅管鋁翅換熱器，在長期的水循環(huán)過程中，必然會對管路造成不同程度的電化學(xué)腐蝕，進(jìn)而對 UV 光源造成損傷。而且，傳統(tǒng)換熱器結(jié)構(gòu)還存在換熱性能偏低、體積較大等缺陷，這也導(dǎo)致了水冷系統(tǒng)的空間利用率低和功率損耗大等問題。