信息摘要:
未來(lái)大功率的 UVLED 燈珠的導(dǎo)熱,連接,封裝技術(shù),使用的電源系統(tǒng)等絕對(duì)是UV燈質(zhì)量,使用壽命與未來(lái)應(yīng)用發(fā)展的重要關(guān)鍵。 UVLED基本上是單一燈珠結(jié)構(gòu), 也可集合多個(gè)燈珠成為一個(gè)組
未來(lái)大功率的UVLED燈珠的導(dǎo)熱,連接,封裝技術(shù),使用的電源系統(tǒng)等絕對(duì)是UV燈質(zhì)量,使用壽命與未來(lái)應(yīng)用發(fā)展的重要關(guān)鍵。
UVLED基本上是單一燈珠結(jié)構(gòu), 也可集合多個(gè)燈珠成為一個(gè)組模塊, 在印刷機(jī)應(yīng)用上要比傳統(tǒng)UV燈管具有更大的寬度與長(zhǎng)度匹配彈性;特別是需要改變照射寬度時(shí),UVLED可輕易通過(guò)遙控來(lái)改變。
UVLED能量峰值要比傳統(tǒng)UV燈高很多, 由于UV-LED光源產(chǎn)生的有效光功率 (在特定F波段上) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)UV光源, 所以在物料充分配合的條件下, 效率可以提高20%以上,干燥固化可以更快, 印刷速度可以更高。
目前UVLED行業(yè)內(nèi)有兩種電源供電方案: 一種是低電壓(48V)高電流方案,一種是高電壓(200V)低電流方案。實(shí)驗(yàn)顯示高電壓低電流方式, 存在發(fā)熱量更小, 控制更穩(wěn)定, 芯片壽命更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
UVLED溫度穩(wěn)定, 決定UV輸出功率的穩(wěn)定;如何維持每一顆燈珠在不同功率下溫度始終維持穩(wěn)定, 散熱設(shè)計(jì)是UVLED燈輸出功率能否一致/均勻/穩(wěn)定最重要的關(guān)鍵。
UVLED現(xiàn)階段的能量波段集中在365, 385, 395, 405nm, 都是UV-A/UV-B波段, 較有利于油墨的深層干燥固化;也有廠家將不同波段燈珠組合成模塊, 達(dá)到印刷需要的固化效果。但混合波段這方面的技術(shù)目前還存在不同優(yōu)缺點(diǎn), 未來(lái)的發(fā)展與應(yīng)用仍有爭(zhēng)議。
傳統(tǒng)UV燈管壽命, 通??捎?500-3000小時(shí);而UVLED燈在正常條件下,可以有高達(dá)15000~20000小時(shí)的壽命, 而且基本上不受開(kāi)啟次數(shù)的影響;但這些都是在特定條件下的評(píng)估, 實(shí)際上仍有許多變數(shù)會(huì)影響燈的壽命。例如一盞UVLED燈,其中一個(gè)模組中的一個(gè)燈珠不到三個(gè)月就被擊穿損壞,必須更換整個(gè)模組;這種情形下如何評(píng)估一盞燈的壽命呢?另外UV燈的透鏡材質(zhì)不良,不到半年就發(fā)黃, UV能量大幅衰減, 也會(huì)直接影響UV燈的使用壽命!
不同波段的UVLED 燈珠價(jià)格非常受技術(shù)門檻的影響。波長(zhǎng)越短的技術(shù)要求越高,現(xiàn)階段:一顆UV-C LED燈珠價(jià)格約是UV-A價(jià)格的10倍;而以UV-A, 365nm波段為主的UVLED燈珠價(jià)格是385-405nm波段燈珠的2-3倍。當(dāng)然, 未來(lái)技術(shù)突破后, 也許會(huì)有完全不同的成本結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)階段的了解, UV-A LED的實(shí)際電光轉(zhuǎn)換效率已能達(dá)到63%, 但UV-C LED的外量子效率(EQE) 特別低, 電光轉(zhuǎn)換效率只有大約2~3%, 其余97%的功率被轉(zhuǎn)換成熱量, 所以導(dǎo)熱技術(shù)與光電轉(zhuǎn)換效率提升, 是UV-C LED今后能否發(fā)展突破的重要關(guān)鍵。
目前的技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài);UV-B LED和UV-C LED的發(fā)光效率是UV-A的10%-20%,而365nm波段UVLED的發(fā)光效率是385-405nm UVLED的50-70%;隨著技術(shù)研發(fā)與進(jìn)步, 未來(lái)這種差異, 很可能會(huì)有所改變!
現(xiàn)階段UV-C LED芯片研發(fā)與應(yīng)用, 主要集中在265nm, 275nm, 280nm波段, 大部分應(yīng)用在消毒與殺菌功能產(chǎn)品上;目前已有45x45mil, 55mW@350mA的大功率產(chǎn)品問(wèn)世。雖然是UV-C波段能量, 但由于是在低壓下產(chǎn)生, 沒(méi)有生成臭氧的問(wèn)題。
傳統(tǒng)UV汞燈,主要是UV-C波段能量, 用于光油和油墨的最終表層干燥。UV-C波段的UVLED正在大力開(kāi)發(fā)中, 雖然目前成本非常高且光電轉(zhuǎn)換效率低, 但可以期待未來(lái)技術(shù)突破后, 在不必改變傳統(tǒng)光油的情形下, 依然可以獲得與傳統(tǒng)UV一樣的干燥固化效果;一舉解決現(xiàn)階段UVLED光油/底油不干與黃變問(wèn)題。
近幾年來(lái), UVLED燈的功率不斷提升, 以385nm波長(zhǎng)的燈為例,單位面積的UV能量密度已能達(dá)到35w/cm2, 燈的長(zhǎng)度已能做到250cm, 單位長(zhǎng)度的UV功率密度也達(dá)135W/cm!最大照射距離已能達(dá)到20cm;支援一臺(tái)對(duì)開(kāi)膠印機(jī)的印刷速度可達(dá)15000張/小時(shí)以上;支援一臺(tái)連續(xù)式輪轉(zhuǎn)柔印機(jī)速度甚至可達(dá)到500m/分。(以上速度是基于特定功率與距離下的測(cè)量)
在選擇UVLED光源時(shí), 應(yīng)將光源平均度列入重要考量。由于UVLED燈通常是由數(shù)百到數(shù)千個(gè)燈珠組合排列而成, 在組裝過(guò)程中很可能因技術(shù),材料質(zhì)量,連接,散熱等原因,會(huì)有每一燈珠模塊能量放射不一致的問(wèn)題, 必然造成使用上干燥局部不均勻現(xiàn)象。