电光转换效率超50%!IPG发力低碳环保,践行绿色生产

近年来，“双碳”战略目标为中国经济社会发展带来了新的机遇。在这一战略目标的指导下，中国继续推进新一轮科技革命和产业改革，节能环保和绿色制造逐渐成为产业升级的关键方向之一。
  激光技术作为促进产业升级的关键武器，近年来也在不断进行技术创新。在过去的几年里，激光技术的升级方向更提高功率，提高加工效率。随着“双碳”随着战略目标的确立（2060年碳中和），人们越来越重视节能环保和能效利用。一些大型制造商在选择激光产品时也开始将更高的电光转换效率纳入选择标准。毫无疑问，更高的电光转换效率可以降低功耗、碳足迹、煤炭燃烧和大气层CO2.对环境、激光设备用户和激光制造商实现三赢。
  多年打磨——电光效率超过50% ，IPG技术继续抢位
  在双碳经济成为社会关注的焦点之前，激光制造商已经将追求更高的光效率作为反映其技术优势的方向。光转换效率是反映激光性能的关键指标之一。光转换效率越高，所需的输入功率（功率）越少，不仅可以降低设备的整体能耗，而且可以相应地降低设备的热量，延缓设备的老化速度，延长设备的使用寿命。
  然而，在过去的几年里，中国的激光市场正处于快速扩张阶段，人们更加关注如何提高功率和加工速度。特别是2020年，当万瓦激光爆发期进入时，原本罕见的万瓦技术几乎成为所有企业公开亮相的标准。对于用户来说，功率更高、速度更快的吸引力远远大于节能和节能。
  光纤激光器企业在国内企业聚集万瓦，聚集冲刺更高功率时IPG早期认识到节能环保的总体趋势，在保持传统高功率产品优势的同时，不断致力于提高加工效率和生产成本，为客户提供长期稳定的激光产品。早在2015年，IPG推出了40%以上的电光转化效率激光产品。这个数据在2020年更新到50%(YLS-ECO系列激光器)！
  2022年，IPG将这种节能技术应用于更高功率的产品，并在中国市场正式发布YLS-ECO系列节能光纤激光器。该系列激光器电光转化效率超50%，功率覆盖4000-30000 W。7月15日，IPG召开YLS-ECO激光新产品发布会详细阐述了该创新技术的优势和特点。

据IPG官方披露，其创新技术可以实现如此高的电光转换效率——包层侧泵技术和分布式单发射芯结二极管泵结构。
  包层侧泵技术由多模泵光纤和单模掺杂芯光纤组成，将多模二极管光转化为单模光纤激光，效率高，亮度高。与其他广泛使用端面泵的光纤激光器相比，它具有更高的效率和光束质量（因为端面泵通常需要使用反射镜，可能需要在激光器中保持正压，以避免灰尘和其他污染物）。

分布式单发射芯结二极管泵浦结构是将多个单发射极半导体二极管形成独立的发光元件，任何单发射器泵的故障都不会影响其他泵组件的性能，从而提供可靠的电源。IPG单发射极二极管的耦合效率(90-95%)和能量效率(50-60%)明显高于条形堆叠替代方案。

功耗实测——在率的基础上，能耗再降20%，节能降碳双管齐下
  然而，50%以上的电光转化效率一度引起业界质疑。有人认为，基于光纤激光器的原理和结构，电光转化效率不可能超过50%。为了验证这一点，IPG发布的YLS-ECO实时电能采集工具包附在系列产品中——能实时监测激光输出功率和能耗的功率采集器。
  据报道，功率收集器可以实时监控电压和电流的等比变化，并通过功率和时间的积分算法在动态功率下获得真实的功耗数据。每个采样节点以总线的形式将信息汇总到中央处理软件中。在软件中，参数可以根据客户的实际使用频率预设，包括日加工时间、年工作天数和电费单价。系统将根据这些信息计算年度能耗和电费支出。
  本次测试的主体是20 kW的IPG YLS-ECO激光和常规20 kW 激光器。经计算发现，两台激光器在同一环境下同时满功率出光，YLS-ECO激光器输出20 kW激光功耗约为39.87kW(电光转换效率50.16%)常规版激光输出20 kW功率的激光时消耗的电功率约为49.69kW(40电光转换效率.25%)。这个数据意味着，IPG的YLS-ECO激光器比电光转换效率更高IPG常规版激光器的能耗会降低20%！
  如此高的电光转换效率在实际工业应用中将发挥什么作用？直观的优点是：节能技术覆盖各种功率段，使更多的用户可以通过节能降低单个工件的生产成本，同时提高工作效率，提高产品质量。对于中厚板加工量大、加工环境差、能耗高的行业（如工程机械、矿山机械、钢结构等重工领域），YLS-ECO一系列激光器可以帮助企业实现降低能耗和碳排放的目标，实现更的绿色制造。
  IPG以每天工作16小时，每年工作300天为例，20 kW YLS-ECO激光器每年省电11.87万度。根据目前火电的碳排放量(每度电约0.7-1.0公斤二氧化碳，此处取0.7公斤)，一个ECO 20kW激光器每年可减少84吨二氧化碳排放，相当于178亩森林的碳中和效应（根据森林积累扩展法估计）。
  此外，据《IPG 根据2022年可持续发展报告，与传统激光器相比，2011-2021年使用IPG激光器将二氧化碳排放量减少3400万吨，为客户节省65瓦时的电力。
  超高功率稳定性，预期寿命超过10年
  为了真正发挥节能的优势，产品的稳定性和可靠性至关重要。如果空光效率高，但往往需要停止维护，甚至一两年大修更换，浪费将远高于节能价值。
  幸运的是，IPG产品一直以稳定著称，市场上不乏服役十多年的产品IPG在铝罐厂、矿山机械制造、农机、汽车零部件制造等工厂，激光器不断为客户创造价值。大量用户反馈说，IPG激光投产后故障很少，功率几乎没有衰减，切割速度、亮度和精度保持不变“年轻状态”。这种稳定性和可靠性为产量大、交货密集、高负荷生产的客户提供了强有力的支持。

更重要的是，长期稳定性要充分发挥节能的特点，确保设备不断为用户创造价值。IPG利用50%的电光转换效率，为严格的应用提供长期稳定的激光功率，让设备投资给用户带来长期持续的回报。
  中国努力在2030年和2060年实现碳中和。要实现这一战略目标，与各行各业的共同努力、绿色制造的推广和能源的有效利用密不可分。激光技术本身在产业升级中发挥了巨大的作用，具有、环保等优势，更的光源将使这一优势倍增，成为中国推进双碳战略的关键环节。
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