僅需原本五分之一的能耗，就能實現高一半的光纖生產速度——由復旦大學電光源研究所副所長、信息科學與工程學院教授張善端及其團隊研發的光纖拉絲塔用高效紫外LED光固化系統完成了技術上的創新突破。絕大部分的光固化油墨經該系統的照射，短短幾秒就能固化。如此高功率密度、低能耗的創新技術將使光纖行業的生產制造實現飛躍發展。

超越傳統 以五分之一的能耗實現高出一半的輻射照度

紫外LED光固化系統最突出的優勢是耗能低。較之于傳統的微波中壓汞燈動輒6000多瓦的高耗能，由紫外LED組成的線光源僅需消耗1200瓦，節省了80%能耗。

微波中壓汞燈是過去通常用于光纖拉絲塔的固化裝置。在制造光纖過程中，當光纖被拉成細絲后，需要在其表面涂覆一層保護性質的油墨材料并進行固化，通俗地說就是使涂料由液態變成固態。印刷、汽車、電子、家具等行業的生產，都少不了這一環節。紫外光固化是最常見的快速固化工藝，對紫外光波段敏感的涂料經相應光源照射后就能夠實現固化。

然而微波中壓汞燈這一傳統光源存在著諸多弊端，不僅耗能很高，發生微波的磁控管在工作時會散發大量的熱，輻射效率也很低。據光譜顯示，中壓汞燈發出的光線中對固化有用的紫外光僅有10%左右，可見光20%，發熱量達到70%。其固化效率難以滿足光纖行業日益增長的生產需求，也與時下倡導經濟環保的理念相悖。

張善端團隊為此采用紫外LED光源研發出更為高效的紫外光固化系統，除降低能耗外，傳統設備只有6000小時的壽命，這套系統則將使用壽命延長到了30000小時。經過一年多持續運行，幾乎沒有光衰，光電參數依然保持出廠狀態。根據光譜顯示，紫外LED在針對光纖油墨固化的365至385納米波段上，能量非常集中，相比于中壓汞燈，對固化更為有利。張善端表示：“新型的紫外LED光固化系統僅需傳統五分之一的能耗，就能實現比傳統高出一倍的輻射照度，拉絲速度提高一半，且工作得更加長久。”

領先國際 LED功率密度全球第一

據介紹，這套紫外LED光固化系統不僅能完全取代傳統的微波中壓汞燈，與現有的同類產品相比，在多方面實現了技術上的突破與創新。

該系統由光纖固化爐、驅動電源和冷卻系統三個部分組合而成，光纖固化爐是技術的核心所在，而這其中的LED光源又是整套系統最為關鍵的部分。三年前的工博會上，張善端團隊研制的紫外LED光固化系統初次亮相，當時的紫外LED光源能實現200瓦每平方厘米的功率密度，已經達到了全球領先的水準。今年這套針對光纖拉絲塔的紫外LED光固化系統已經將最高封裝功率密度提升至700瓦每平方厘米，穩固了全球第一的技術地位。

行業常見的紫外LED芯片最高只能經受1安培每平方毫米的電流密度，由張善端特別設計定制的LED芯片則能將這個承受上限提高到4.5安培每平方毫米，這主要得益于其創新的封裝技術。

另一大技術創新亮點則是高效的紫外光折射和反射系統。這套光學系統包含了精心設計的透鏡和反射器，能夠將光源發出的紫外光匯聚到圓柱軸心，增強軸心的輻射照度，降低光學損耗，從而提高拉絲固化的速度。

助力生產 未來有望推動更多行業變革

目前，該系統已經申報6項發明專利，卓越的技術性能也產生了顯著的經濟和社會效益。

在該系統的助力之下，保持同等的系統輸入功率，光纖拉絲塔的拉絲速度能夠增加近50%，達到每分鐘3000米的驚人速度。如今，只需兩個拉絲塔就可以獲得原本三個拉絲塔的產量，既節省了投資，又增加了產量，同時還可以降低能耗。

數據顯示，幾家國際光纖巨頭企業在小規模使用該系統后，近三年共新增產值18.4億元，新增利潤達3億元，并且節電402萬千瓦時，節電效益折算443萬元，減排二氧化碳0.4萬噸。因此，這套光纖拉絲塔用紫外LED光固化系統對于光纖行業的生產制造是一項重大突破，將有力推動光固化設備的革新。張善端有把握在三年內實現國內企業光纖固化爐技術的升級換代。而將來，該技術還有望應用于更多與光固化相關的領域，例如印刷、木地板、家居、地坪等行業。對于油漆、木器、印刷等類型的光固化，該技術還能夠將節能幅度推升至90%。