光固化，一个陌生的名词。简单来说，就是在工业生产中通过光照，加速将涂层由液态转化为固态的过程，这在光纤产业中尤为重要。不久前，上海专家全新研发的紫外光LED“中国方案”，在与国外产品PK中，以优良性能胜出。据悉，这一创新突破不仅将使光纤行业制造实现飞跃发展，也有望推动其他产业变革。在即将召开的第18届中国国际工业博览会高校展区中，它将一展真容。

以1/5能耗实现2倍辐射照度

一秒30米，一分钟1800米，这是一般光纤制造过程中，原料石英棒高温熔化后快速拉丝的速度，此后涂覆的一层涂料，急需通过紫外光照来快速固化，形成保护性质的涂层，从液态变成固态，生动地说，就是“晒干”。在这一速度要求下，光的亮度，以及设备使用持久性，成为全球相关领域学者攻关的目标。过去，微波中压汞灯是常用于光纤拉丝塔的固化装置。

然而这一传统光源存在诸多弊端，不仅耗能很高，其发生微波的磁控管在工作时会散发大量的热。同时，其所能达到的辐射效率也很低。根据光谱测试，中压汞灯发出的光线中对固化有用的紫外光仅有10%左右，可见光20%，发热量达到70%。显然，微波中压汞灯的固化效率难以满足光纤行业日益增长的生产需求，也与时下倡导经济环保的理念相悖。

针对传统工艺中的各类问题，复旦大学电光源研究所副所长、信息科学与工程学院教授张善端及其团队，采用紫外LED光源，研发出更为高效的紫外光固化系统，以1/5能耗实现2倍辐射照度、1.6倍的拉丝速度。除了降低能耗的特点外，传统设备只有6000小时的寿命，而这套系统则将使用寿命延长到了3万小时。经过一年多持续运行，几乎没有光衰，光电参数依然保持出厂状态。此外，根据光谱显示，紫外LED在针对光纤涂料固化的365至385纳米波段上，能量非常集中，相比于中压汞灯对固化更为有利。

二赴工博会，稳固全球第一地位

解放日报·上观新闻记者获悉，原来张教授的这一成果雏形，在3年前的工博会上早早亮过相。当时的紫外LED光源能实现每平方厘米200瓦的功率密度，已经达到了全球领先水准。然而那只是一次初步尝试，经过几年来的持续探索，他们不断将LED技术推向新的高峰。今年工博会，这套针对光纤拉丝塔的紫外LED光固化系统，已将最高封装功率密度提升至每平方厘米700瓦，稳固了全球第一的技术地位。对此，张善端挺骄傲的，他说：“我们掌握了光纤拉丝塔核心技术之一的光纤固化炉技术，这是中国的解决方案。”

据了解，小小一个光固化系统，凝聚6项专利创新，封装功率密度的提升仅是其中之一。原来，行业常见的紫外LED芯片最高只能经受每平方毫米1安培的电流密度，而由上海专家特别设计定制的LED芯片，则能将这个承受上限提高到每平方毫米4.5安培。通常情况下，电流不断提高时，发出的热量占比更高，导致辐射效率下降的同时还会使得器件快速老化。而团队创新的封装方法能够有效散热，将光源的芯片控制在合理的温度范围内，改善辐射效率，保持安全高效的工作状态，进一步提高了功率密度。

从光纤生产，到千家万户

当前测算表明，在这项技术的助力下，保持同等的系统输入功率，光纤拉丝塔的拉丝速度能够增加近67%，达到每分钟3000米的惊人速度。如今，只需两个拉丝塔就可以获得原本3个拉丝塔的产量。

数据显示，几家国际光纤巨头企业在小规模使用该系统后，近三年共新增产值18.4亿元，新增利润达3亿元，并且节电402万千瓦时，节电效益折算443万元，还减排二氧化碳0.4万吨。在业界看来，这套光纤拉丝塔用紫外LED光固化系统对于光纤行业的生产制造是一项重大突破，将有力推动光固化设备的革新。

虽然“光固化”对大部分人而言有些陌生，但每个人的日常生活都与油墨、涂料、油漆等息息相关，都存在光固化需求。在张善端看来，紫外LED光固化系统在光纤行业的应用只是它形成的第一次行业突破，凭借其高质高效、节能环保、安全长久的优势，这套技术以后将无所不在。“我们喜欢难题，难题意味着有门槛，不可能被快速复制。现在要做到推出一代、研发一代、预研一代，不断为光固化行业提供新的技术和装备。”张善端这样描述研发理念。