ブルーライトの波長は400～500nm帯にあり、この帯の光の最も重要な特徴の1つは、銅などの反金属性の高い物質に吸収されやすいことです。 銅などの反射率の高い金属による青色光の吸収率は、一般的な赤外線レーザーの吸収率の 5-10 倍です。 この特性により、高反射金属の品質と加工効率の向上が可能となり、青色光レーザーの市場需要が急増しています。
ブルーライトの需要増加の主な要因
ブルーライト需要の成長の最大の原動力は、疑いもなく、リチウム電池製造分野によるものです。
省エネ、環境保護、持続可能な開発という一般的な傾向の下、電気自動車を中心とした新エネルギー自動車が徐々に燃料自動車に取って代わりつつあります。 新エネルギー車はすでに市場で止められない新勢力となっている。年初に工業情報化省が発表した2023年のデータによると、中国の新エネルギー車は2022年も爆発的な成長を続け、8年連続で世界ナンバーワンの座を維持した。年を経て、市場普及率は過去最高を記録しました。 今年の7月初め、中国で生産された2,000万台目の新エネルギー車が広州の生産ラインから出てきました。 中国は、新エネルギー車の年間販売台数1,000万台時代に向けて、世界で最初に一線を越える国になると予想されている。
リチウム電池市場の急速な成長により、電気自動車の生産と販売は引き続き成長。 中国の動力電池産業は引き続き世界をリードしており、動力電池の70パーセントは中国で製造されています。
リチウム電池の製造では、ポールラグ溶接、角形バッテリーシェル溶接など、銅、アルミニウム、その他の耐金属性の高い材料の溶接に多くのリンクが関与します。 角型電池で最も一般的に使用される方法は、ほとんどの種類の電池の部品をレーザー溶接することです。 一般的な赤外線と比較して、青色光溶接はスパッタがなく、気孔が発生せず、良好な溶接結果の溶接一貫性を達成できるため、青色光に対する市場の需要は前例のないものとなっています。
青色光レーザーは、産業用途の大きな原動力に加えて、医療、水中探知、照明、ディスプレイなどの分野でも使用でき、これらの分野での需要が明らかになり、青色光レーザー技術の開発も促進されています。ある程度。
青色レーザーのコア技術
青色光レーザーの中核技術は青色光単管チップです。
青色光半導体チップは通常、InGaN/AlGaN/GaNなどの材料をベースにしており、エピタキシャル成長、ウェーハフロープロセス、キャビティ表面処理、パッケージングなどのプロセスを経て、使用可能な単管製品に形成されます。
現在、市販されている青色光単管の出力レベルは 5W ですが、実験室では約 10W を達成できます。 青色光単管チップを提供できるメーカーは多くありません。この分野に特化した国内メーカーはいくつかありますが、現在支配的な地位を占めているのはドイツと日本の数社であり、ドイツams OSRAMもそのうちの1社です。
2023 年ミュンヘン上海光学博覧会で、Laser World Magazine は、ams OSRAM システム ソリューション エンジニアリング部門のシニア マネージャーである Jie Xia 氏にインタビューする機会をいただきました。 現在、ams OSRAMにはレーザーチップの製造からパッケージングまでの完全な生産ラインがあり、現在提供されている商用青色光単管の最高出力は5Wであると彼女は述べた。 ams OSRAMは、安定した性能を備えた青色光単管製品を生産するための優れたプロセス能力を備えており、これは青色光レーザーチップの分野で優位に立つことができるams OSRAMの主要な利点の1つです。
ブルーライトの用途は拡大し続ける
Xia Jie氏は青色光の応用について、青色光単管5Wの出力レベルでは工業処理用のより高出力の需要を満たすには不十分であるため、光ビームの結合と光ビームの結合を経て、より多くの単管製品が結合されるだろうと述べた。他の処理では、より高い出力を達成するために、青色光源の工業処理に使用できます。
半導体産業に目を向けると、その複雑さは非常に高く、フォトニクス産業が直面する課題と非常によく似ています。 フォトニクス産業と同様に、半導体産業も研究開発に多額の投資を続けています。 実際、2021 年、半導体業界は研究開発に 710 億ドルという膨大な額を費やしており、全産業の研究開発支出においては世界第 2 位となっています。
この展示会で、ams OSRAMは、青色レーザーチップアセンブリに基づく30W、100W青色レーザーのモジュールサンプルを展示しました。つまり、複数の単管チップを組み合わせて、ファイバーカップリングを通じて30W以上の出力を達成します。出力100Wを実現し、高輝度・高電力密度を実現し、精密な加工作業にも対応します。
特定の低侵襲手術用の光源としての青色光は、外科的外傷、傷跡の縮小、患者の痛みの点で新たな革新の先駆けとなります。 報告によると、多くの組織がすでに青色光医療用途に関する詳細な調査と研究を行っており、ams OSRAM が青色光源を提供しているとのことです。
2011年11月、西安交通大学第一付属病院は、膀胱腫瘍の腫瘍摘出術に使用される出力200Wの青色レーザー手術装置を世界で初めて発表したと報告されている。
ams OSRAMはまた、青色レーザーチップアセンブリに基づくレーザー彫刻モジュールをデモしました。このモジュールは、20W、30W、40W、50Wの出力電力、50μm×70μm～80μm×110μmの出力スポットサイズ、20～50mmの焦点距離を提供できます。の間はオプションです。 この青色光モジュールは家庭用 DIY 彫刻機に使用でき、金属、木、紙、革、プラスチック、その他多くの素材の彫刻に適しています。 厚さ5mm以下の木、紙、革なども切断できます。 スポットサイズ50μm×70μm、出力40Wの場合、厚さ1cmの真鍮の表面に高精度な彫刻を実現できます。 焦点距離が50mmの場合、金属の彫刻や木材の切断が可能です。
より高出力の青色レーザーを必要とする工業処理アプリケーションの場合、445nm の出力波長は、銅、金、その他の金属材料の溶接、クラッディング、積層造形アプリケーションに適しています。 また、複数の青色レーザーを積み重ねて組み合わせることで、キロワット以上の出力を達成することも可能であり、最大の応用分野である銅、アルミニウム、その他の耐腐食性の高い材料でのリチウム電池の製造などの青色光モジュール製品を実現することもできます。溶接リンク、同時に加工の品質を確保し、より高い加工効率を達成します。
銅やその他の耐アンチマテリアル性の高い材料の溶接用途に加えて、銅レーザークラッディングや積層造形も青色光の重要な応用分野です。
今後の動向
将来の市場応用需要の観点から見ると、銅やその他の非鉄材料の溶接における新エネルギー車のリチウム電池製造は、依然として青色レーザーの主要な応用分野の 1 つです。 ラグ、バスバー、トップカバー、モジュール、その他多くの溶接リンクにリチウム電池が使用されており、シーリング、美観、溶接効率、その他の指標に対する高い需要により、青色レーザーはより高出力でビーム品質の向上を目指すことになります。 夏杰氏は、ams OSRAMがより高出力の商用青色単管の開発に取り組んでいることを明らかにし、これにより技術レベルでの業界の高出力青色単管製品への取り組みがさらに促進されるだろうと述べた。
青色単管の出力を強化することに加えて、複合ビーム法によって単管アレイを組み合わせることでキロワットの出力を達成でき、業界では最大4kWの青色光製品の出力が報告されており、良好なビーム品質。 したがって、市場の需要に後押しされて、青色光複合ビーム技術はさらに新たなブレークスルーをもたらすでしょう。
高出力、高輝度の青色光源は、処理品質と効率において新たなレベルに達する主流のリチウム製造となるでしょう。 より高性能な青色光源の出現は、より幅広い分野の工業処理の枠外にもなり、青色レーザーと赤色光、緑色光の三色合成、レーザー白色光の形成など、より新たなアプリケーションを開発することになるでしょう。より鮮やかで明るく、よりエネルギー効率の高い表示色を実現するために、テレビ画面で照明を使用できます。
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