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知识:UV LED光源与UV汞灯管的区别

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UV LED点光源、线光源、面光源已开始应用于各个行业。


下面来学习下UV LED的相关知识:


定义:


UV LED即紫外发光二极管,是LED的一种,波长范围为:10-400nm,是单波长的不可见光,一般在400nm以下。固化用主要有365nm和395nm。UV胶固化一般使用365nm波长。


通过专门设计使UV LED能发出一个完整连续紫外光带,满足封边,印刷等领域的生产需要。线光源有超长的寿命、冷光源、无热辐射、寿命不受开闭次数影响、能量高、照射均匀提高生产效率,不含有毒物物质比传统的光源更安全、更环保。


组成


UV LED(紫外LED)由夹在较薄GaN三明治结构中给一个或多个InGaN量子阱组成,形成的有源区为覆层。通过改变InGaN量子阱中InN-GaN的相对比例,发射波长可由紫光变到其他光。AlGaN通过改变AlN比例能用于制作UVLED中的覆层和量子阱层,但这些器件的效率和成熟度较差。如果有源量子阱层是GaN,与之相对是InGaN或AlGaN合金,则器件发射的光谱范围为350~370nm。



当蓝色InGaN发光二极管泵处短的电子脉冲时,则产生紫外线辐射。含铝的氮化物,特别是AlGaN和AlGaInN可以制作更短波长的器件,获得系列波长的UVLED。波长可达247nm的二极管已经商业化,基于氮化铝、可发射210nm紫外线辐射的LED已研制成功,250~270nm波段的UVLED也在大力研制中。


III-V族金属氮化物基的半导体非常适合于制作紫外辐射源。以AlGaInN为例,在室温下,随着各组分比例的变化,电子和空穴在复合时所辐射的能量在1.89~6.2eV。如果LED的活性层单纯由GaN或AlGaN构成,则其紫外辐射效率很低,因为电子和空穴之间的复合为非辐射复合。如果在该层当中掺杂少量的金属In,活性层局部的能级就会发生变化,此时,电子和空穴就会发生辐射复合。因此,当在活性层中掺杂了金属铟之后,380nm处的辐射效率要比不掺杂的高大约19倍。


分类


不同的应用领域需要不同尺寸的UV LED光源,一般可分为UV LED点光源、UV LED线光源和UV LED面光源,就光强度而言,三者依次递减。


1.UV LED点光源:分为UV LED风扇式点光源和UV LED笔式点光源,光斑直径可分为3mm 4mm 6mm 8mm和12mm。


2.UV LED线光源:光源形状为线形,线形长度可定制。


3.UV LED面光源:光源为平面,光源面积可定制,应用较为普遍。


应用领域


按行业:电子领域,如光学、手机、触摸屏、硬盘、编码器等部件的粘接等


印刷领域,如电子部件的印字、平板印刷等


工艺品领域,如水晶、玻璃等透明制品的粘结等


医疗领域,注射针头等粘接等


按用途:UV胶水 UV油墨 UV树脂的硬化等


相对于传统UV汞灯,UV LED光源都有哪些优势?


使用寿命


相对于传统UV固化设备,其汞灯使用寿命只有800-3000小时,采用UV LED紫外固化系统的使用寿命达到20000-30000小时。LED方式可以仅在需要紫外线时瞬间点亮,按DUIY=1/5(准备时间=5照射时间=1)时,LED方式的使用寿命相当于汞灯方式的30-40倍。减少了更换灯泡的时间:提高了生产效率,同时也非常节能。而传统汞灯方式固化设备在工作时,由于汞灯启动慢、开闭影响灯泡寿命,必须一直点亮,不仅造成不必要的电力消耗而且缩短了汞灯工作寿命。


无热辐射


高功率发光二极管没有红外线发出。被照射的产品表面温升5°C以下,而传统汞灯方式的紫外线固化机一般都会使被照射的产品表面升高60-90°C,使产品的定位发生位移,造成产品不良。UV LED固化方式最适宜塑料基材、透镜粘接及电子产品、光纤光缆等热敏感、高精度的粘接工艺要求。


环保无污染


传统的汞灯方式固化机采用汞灯发光方式,灯泡内有水银,废品处理、运输非常麻烦,处理不当会对环境产生严重污染。而LED式固化机采用半导体放光,没有对环境造成污染的因素。因此使用LED式固化机更加环保。


超强照度


采用大功率LED芯片和特殊的光学设计,使得紫外光达到高精度、高强度照射;紫外光输出达到8600mW/m²的照射强度。采用最新的光学技术和制造工艺,实现了比传统汞灯照射方式更加优化的高强度输出与均匀性,几乎是传统汞灯方式照射光度的2倍,使UV粘合剂更快固化,缩短了生产时间,大幅度提高了生产效率。


传统的汞灯方式点光源固化机在增加照射通道时,通道的增加会造成单个照射通道的输出能量减少。而采用LED式的照射,各个照射头独立发光,照射能量不受通道增加的影响,始终保持在最大值。


因其超强集中的光照度,与汞灯相比,UV LED缩短了作业的照射时间,提高了生产效率。


能耗低


UV LED方式较汞灯方式有效发光效率高10倍以上。


同时,汞灯方式无论是否进行有效照射,汞灯都需要连续点灯工作,电力一直处于消耗状态。而UV LED方式只在照射时才消耗电力,而在待机时电力消耗几乎为零。可以做一个简单的计算,每台点光源固化机节省的电能:


270(瓦特)*8(小时)*365(天)=800(千瓦时)


由此可见,每台每年仅耗电费用就可以省千元。不仅如此,通过节省电能,每台每年可间接减少二氧化碳的排放量1.4吨,相当于一辆轿车一年的排气量。


维护成本


维护成本几乎为零,采用UV LED固化设备每年至少节约10000元/台的耗材费。


UV LED存在的问题


UV LED光源作为一种新技术就目前而言也存在一些问题: 


(1)由于UV LED的关键技术为国外所控制,所以目前国内的UV LED灯的价格相对较高; 


(2)由于技术特点的限制,目前的UV LED灯的光强度不高,以至于在一定程度上影响固化速度等。


来源:网络公开资料

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