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未来大功率的 UVLED 灯珠的导热,连接,封装技术,使用的电源系统等绝对是UV灯质量,使用寿命与未来应用发展的重要关键。 UVLED基本上是单一灯珠结构, 也可集合多个灯珠成为一个组
未来大功率的UVLED灯珠的导热,连接,封装技术,使用的电源系统等绝对是UV灯质量,使用寿命与未来应用发展的重要关键。
UVLED基本上是单一灯珠结构, 也可集合多个灯珠成为一个组模块, 在印刷机应用上要比传统UV灯管具有更大的宽度与长度匹配弹性;特别是需要改变照射宽度时,UVLED可轻易通过遥控来改变。
UVLED能量峰值要比传统UV灯高很多, 由于UV-LED光源产生的有效光功率 (在特定F波段上) 远远超过传统UV光源, 所以在物料充分配合的条件下, 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行业内有两种电源供电方案: 一种是低电压(48V)高电流方案,一种是高电压(200V)低电流方案。实验显示高电压低电流方式, 存在发热量更小, 控制更稳定, 芯片寿命更长等优点。
UVLED温度稳定, 决定UV输出功率的稳定;如何维持每一颗灯珠在不同功率下温度始终维持稳定, 散热设计是UVLED灯输出功率能否一致/均匀/稳定最重要的关键。
UVLED现阶段的能量波段集中在365, 385, 395, 405nm, 都是UV-A/UV-B波段, 较有利于油墨的深层干燥固化;也有厂家将不同波段灯珠组合成模块, 达到印刷需要的固化效果。但混合波段这方面的技术目前还存在不同优缺点, 未来的发展与应用仍有争议。
传统UV灯管寿命, 通常可有1500-3000小时;而UVLED灯在正常条件下,可以有高达15000~20000小时的寿命, 而且基本上不受开启次数的影响;但这些都是在特定条件下的评估, 实际上仍有许多变数会影响灯的寿命。例如一盏UVLED灯,其中一个模组中的一个灯珠不到三个月就被击穿损坏,必须更换整个模组;这种情形下如何评估一盏灯的寿命呢?另外UV灯的透镜材质不良,不到半年就发黄, UV能量大幅衰减, 也会直接影响UV灯的使用寿命!
不同波段的UVLED 灯珠价格非常受技术门槛的影响。波长越短的技术要求越高,现阶段:一颗UV-C LED灯珠价格约是UV-A价格的10倍;而以UV-A, 365nm波段为主的UVLED灯珠价格是385-405nm波段灯珠的2-3倍。当然, 未来技术突破后, 也许会有完全不同的成本结构。
现阶段的了解, UV-A LED的实际电光转换效率已能达到63%, 但UV-C LED的外量子效率(EQE) 特别低, 电光转换效率只有大约2~3%, 其余97%的功率被转换成热量, 所以导热技术与光电转换效率提升, 是UV-C LED今后能否发展突破的重要关键。
目前的技术发展状态;UV-B LED和UV-C LED的发光效率是UV-A的10%-20%,而365nm波段UVLED的发光效率是385-405nm UVLED的50-70%;随着技术研发与进步, 未来这种差异, 很可能会有所改变!
现阶段UV-C LED芯片研发与应用, 主要集中在265nm, 275nm, 280nm波段, 大部分应用在消毒与杀菌功能产品上;目前已有45x45mil, 55mW@350mA的大功率产品问世。虽然是UV-C波段能量, 但由于是在低压下产生, 没有生成臭氧的问题。
传统UV汞灯,主要是UV-C波段能量, 用于光油和油墨的最终表层干燥。UV-C波段的UVLED正在大力开发中, 虽然目前成本非常高且光电转换效率低, 但可以期待未来技术突破后, 在不必改变传统光油的情形下, 依然可以获得与传统UV一样的干燥固化效果;一举解决现阶段UVLED光油/底油不干与黄变问题。
近几年来, UVLED灯的功率不断提升, 以385nm波长的灯为例,单位面积的UV能量密度已能达到35w/cm2, 灯的长度已能做到250cm, 单位长度的UV功率密度也达135W/cm!最大照射距离已能达到20cm;支援一台对开胶印机的印刷速度可达15000张/小时以上;支援一台连续式轮转柔印机速度甚至可达到500m/分。(以上速度是基于特定功率与距离下的测量)
在选择UVLED光源时, 应将光源平均度列入重要考量。由于UVLED灯通常是由数百到数千个灯珠组合排列而成, 在组装过程中很可能因技术,材料质量,连接,散热等原因,会有每一灯珠模块能量放射不一致的问题, 必然造成使用上干燥局部不均匀现象。