UVLED光源的开发思路_上海润铸电子科技有限公司
作者： 上海润铸
<
发布日期： 2020-04-14 08:59
信息摘要：
经常听到做UVLED设备的同行在宣传自家产品的时候，会说我的设备（光源）怎么怎么好，甚至比国外的产品都要好。但是纵观整个UVLED行业，也没有几家能真正说得清楚怎么才算好这个问
经常听到做UVLED设备的同行在宣传自家产品的时候，会说我的设备（光源）怎么怎么好，甚至比国外的产品都要好。但是纵观整个UVLED行业，也没有几家能真正说得清楚“怎么才算好”这个问题。作为一个UVLED的从业者，我也从我的角度给大家做一个解读，权作抛砖引玉之用。
我们常说，没有比较就没有伤害。我们在谈论一个光源或者设备的好坏的时候，一定得先有一个评判的标准，两个东西对比的时候，必须要基于同样的条件，否则，这种对比没有什么实际的意义。
我们经常会听到这样的声音，譬如说我的LED光源的光强可以做到每平方厘米几万毫瓦，或者说我的LED光源可以固化距离一米远的UV胶水，又或者说我的LED光源的功率有多高等等，根据这样的数据去评判LED光源的好坏，对还是不对呢？严格说来，这种说法是不全面的。
单从技术的角度去考量，能不能做到和怎么做到，是评价技术高低的一个简单的标准。就像我们说半导体芯片，美国已经可以量产7nm的芯片了，我们国家目前还只能做到28nm的芯片，所以可以说我们在半导体芯片领域不如美国。关于怎么做到的问题，举一个简单的小学生的数学题例子，父亲56岁，女儿16岁，请问多少年前父亲的年龄是女儿的5倍？因为题目简单，所以用穷举法也是可以算出正确的答案的，但是我们也可以有另外一个办法，父亲比女儿大56-16=40岁，这个是不会变的，问题就变成了父亲比女儿大40岁，女儿多少岁的时候，父亲的年龄是女儿的5倍？题目就变成是40+A=5A的问题了，A=10,16-A=6，六年前父亲的年龄是女儿的5倍（必须要考虑到小学生，还不会用方程，只能用简单的加减乘除）。虽然都能做出来，但是谁的方法更好，这也是显而易见的。
回到前面的问题，就是关于LED光源的好坏问题，当我们在宣传“我们的产品好”的时候，其实潜台词都是“我们的产品比别人的好”，那么我们首先就要问一个问题，我们能实现的这些指标，高光强也好、远照射距离也好，大功率也好，是否别人都做不到？我想答案应该是否定的。说实话，以我们目前的UVLED技术水平，还达不到去比较这个能不能做到的问题，别的不说，我们现在用的都还是LG的芯片呢。
那就自动进入第二个问题，怎么做到？或许这才是我们目前真正能比较的技术能力范畴。关于怎么做出需要的LED光源，里面涉及到的专业内容比较多，在之前的文章《UVLED光源技术的最新进展及其对产品性能的影响》中有过详细的介绍，这里就不重复。这里重点讲一下我们评价LED光源和设备的时候，重点要关注些什么东西。
第一，我想光电转换效率是必须要关心的，我们天天说LED节能，那么我们评价一个LED光源的时候，我们首先要看它的额定电功率和输出的有效光功率，光电转换效率高的，自然就更好；
第二，我们要看光斑分布的均匀性，均匀性越好，说明光源的制造水平越高；
第三，要看散热的效率和散热的均匀性，因为散热的好坏直接影响到光电转换效率还是芯片的使用寿命；
第四，要看电源控制系统的稳定性，除了芯片核心驱动电流的稳定性以外，还要注意电控系统自身的可靠性，之前市场上就曾经有因为电源控制系统温度过高导致起火的事故发生。
以上是评价LED光源或者设备好坏的最基本的几个指标。（必须声明一点，这是从用户也就是设备使用方的角度可以很直观的进行考察的指标，具体到光源的设计和生产，不在讨论范围之内。）可能大家会说光源的光衰和使用寿命更重要，但是这个需要时间去验证，并不能直观的去评判，而前面提到的几点，正是决定光源光衰的大小和使用寿命长短的核心因素。其他的譬如智能控制系统，设备制造的精密程度等等，就不展开讨论了。
其次，我们所探讨的UVLED光源和设备是辐射固化的一个工具，脱离了应用的需求去谈论一个工具的好坏也无有是处。就像你开辆法拉利，在眉飞色舞的说它的流线型如何如何的漂亮，0-100km的加速时间只需要3秒多的时候，旁边一位开牧马人的跟你说“兄弟，咱们去越个野？”所以我们在探讨各项性能指标的时候，更加重要的是我们需要搞清楚，我们需要什么样的指标参数，然后怎么去实现。
我们必须要认识到一点，没有完美的东西，任何东西都有其特点，有其能力的边界，我们做应用研究，最重要的是把有限的资源发挥最大的作用，认识到每个产品、每种技术的优点缺点，根据我们实际应用的具体需求，找出最合适、最可行的方案。
回到辐射固化上面，我们目前用UVLED固化，从UV材料的角度看，主要涉及到三个大的应用领域的固化，涂料、油墨、胶粘剂（3D打印可以另开专题讨论），UV涂料目前主要是在木器家具的涂装上面应用，UV油墨主要在丝印、胶印、喷绘等印刷行业应用，UV胶粘剂涉及到电子、汽车等诸多领域的应用。每一个行业由于施工条件和应用领域的不同，对施工时的材料性能要求也不同，对固化后的涂层的性能要求也不同，除了对材料配方的设计千变万化以外，对固化用的LED光源的参数也是有所不同的。
在木器家具涂装领域，有腻子、底漆、面漆，有透明涂料，有实色涂料，每道工序对漆膜的性能要求不一样，对LED光源的波长、光强、总做功这三大要素的要求也就不一样。底漆要求的是更好的打磨性，面漆要求的是更高的丰满度和硬度，更好的耐磨、耐刮伤性能，所以底漆我们只需要单波长的光源，对光功率密度的要求也没那么高，而面漆则最好是多波长组合（搭配不同的引发剂，抗氧阻聚，兼顾表干和实干），并且在同样的总做功下需要更高的光功率密度。像透明涂料，可能我们的配方设计只需要365nm或者395nm波长的光源就可以实现固化，但是假如我们做白色涂料（填料为金红石型钛白粉），由于钛白粉在365nm处有强吸收，这样就容易导致厚涂层的深层固化不好，必须要搭配395nm的光源才能很好的固化。
而在油墨印刷行业，跟涂料涂装又有很大的差异。油墨比涂料的色彩更加丰富鲜艳，油墨印刷比涂料涂装的涂层厚度要小得多，油墨印刷比涂料涂装要求的速度更快，油墨固化后的涂层更加注重的是附着力和柔韧性，而涂料固化后的涂层更加注重的是硬度和耐磨耐刮性。因为施工工艺和对漆膜性能要求的巨大差异，必然带来配方设计的多样化，同时也对光源的要求也各有不同。举个简单的例子，为什么在油墨印刷行业，用得最多的是385nm波长的LED光源？这里面的道理，很多做UV油墨研发的前辈都已经用大量的实验数据证明过了，主要是涉及到LED波长、光引发剂和颜料的透光窗口的问题。我记得中科院杨永源杨老师很早以前的一篇报告就已经很系统的讲过这个问题，大家有兴趣的话可以自己去看相关的资料，这里就不细说了。
再谈谈胶粘剂的问题。简单的举个例子，按胶粘剂的使用环境，有分粘接后固化和固化后粘接两种。两种不同的应用，对固化效果的要求各有千秋，倒过来的也就对LED光源有了不同的需求。这方面的差异，胶粘剂行业的研发人员应该也深有体会。
另外，还补充一点，关于LED光源是COB方式更好还是灯珠方式最好的问题，我发现很多LED的同行在介绍自己的产品的优点的时候，都会宣称自己的是COB方式，这可能会给对LED的认识不那么深刻的UV同行带来一些误解，以为COB就是最好的。再次强调，没有最好，只有最合适，这才是LED光源设计的正确思路。COB有COB的优点，也有它的不足之处，灯珠有灯珠的长处，但是也有它的缺陷。前面说过，离开了应用去谈技术的好坏，没有实际意义。在油墨印刷行业，COB可能是比较理想的方案，因为照射距离比较近，COB能够提供近距离高光强高均匀性的光输出，而当照射距离变长，COB方式不好进行二次光学设计的弊端就出来了；而在家具涂装行业，灯珠的方案则更理想，因为家具涂装要求在5-15cm的区间的光输出有足够高的光强和均匀性，但是在2cm距离以内，灯珠方案的光斑均匀性又略有不足。并没有一个方案可以适应所有的应用场合，所以我们更加需要的是方案的设计能力，而不是说有一套多么厉害的光源或者设备。
UVLED光源跟传统的汞灯光源最大的不同是，汞灯的发射光谱和各波长的比例基本是固定的，只有功率大小的区别，而LED是配方型的，可以根据需要自由搭配组合，为精准固化提供了更多的选择。当然，基于目前LED的技术发展情况，我们可以做的选择还很有限，但是我相信在LED和UV的同行们的共同努力之下，前途是光明的，未来是美好的。
上海润铸电子科技有限公司是一家产品研发，销售、服务为一体化的公司。
