如何甄选符合要求的UV LED设备

2021-07-21 17:18 大彬
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如何甄选符合需求的UV LED设备

   


首先我们确定下UVLED固化系统设备的组成:

  1. 封装形式

  2. 光学设计

  3. 散热设计


  1. 封装形式:COB   OR   灯珠直接封装


    a)灯珠有机封装:环氧树脂  

    应用于400nm 左右的近紫外LED,长期受紫外线照射易老化,耐温性差、稳定性差;

    b)灯珠无机封装:金属与玻璃透镜封装


    应用于波长<380nm 的紫外LED;软化熔点1600℃,不适用于来密封LED芯片;透光率较高,紫外透光接近95%;耐温性好、稳定性好;

              cCOB封装:将LED芯片直接贴在高反光率的镜面金属基板上,形成结构紧凑、大功率的LED器件;


  2. 光学设计:LED UV 固化系统的光学因素

    1.能量密度:也是通常讲的照射剂量。是特定时间内,辐照度的集合,单位J/ cm²,通常根据传送带的速度来设计,是确定紫外固化能力的重要参数,照射剂量的确定与照射距离、面积、厚度均有关系;


    2.均匀性:指的是特定照射距离和照射区域上能量分布的变化,是通过指定区域中最高和最低辐照度的比率来表征的,并以百分比来表示;


    3.峰值波长:LED UV发射窄光谱,且有一个峰值,带宽通常介于9-15nm之间,需要光谱仪来描述固化系统的波长参数;


    4.峰值辐照度:LED UV光到达特定场景表面,所辐射能量的一个测量,单位W/cm²或者mW/cm²。强度随着距离增大而指数级下降,所以峰值辐照度是固化系统中的一个关键参数;


  3. 散热设计:散热作为UV LED系统中不可或缺的一部分,其重要性不言而喻,如果散热设计不好,将直接对芯片的寿命和输光的强度造成致命的影响。这里就浅谈一下目前主流的2种散热方式:风冷、水冷。

  • 风冷,即通过加装风扇的方式来降低基板的温度;此种设计用在工业生产将大大降低维护成本,但散热效果相对水冷散热会差一些;

  • 水冷,通过内循环的冷却水,运用热对流将灯珠基板上的温度带走,从而达到冷却的效果,这种散热方式通常比风冷占据更大的空间,需要工业水冷机,车间环境差一点的工厂,需要定期频繁维护,但制冷效果比较好,能够延缓光衰;


另外UV材料与UV LED光源的匹配性非常重要,要根据不同材料所添加光敏剂的差异来定性选择UVLED设备波长。因此在投入市场前,光固化实验分析还是很有必要的,能够给研发提供方向。下面给出不同UV料(油墨、胶水、涂料)所需波长的大概区间选择,供参考。


  • 工业固化类的应用:

1、UV油墨:油墨一般匹配380-390nm波段、墨水的话一般匹配395-405nm波段;

2、UV胶水:胶、光油等一般匹配360-370nm波段,部分特殊的 UV胶也可以使用390-405nm波段;

3、UV涂料:漆、涂料、树脂等一般匹配390-405nm波段;

  • 其它行业的应用:

4、消毒\灭菌: 240-280nm,目前主流比较具有性价比的是275nm;

5、生物照明:根据不同植物与动物的区别,一般选择365-460nm波段;

6、光疗医美:目前主流300-440nm波段;

7、探伤/防伪: 360-370nm波段;


应用远不止于此,更多应用拓展,需要我们一起发掘。


在当前“碳中和”、“碳达峰”全球形式之下,随着UVLED的技术日臻成熟,本着节能、环保、高效、寿命长的固有优势。得益于其环境友好和安全性的特点,LED UV固化系统的市场份额未来也将实现逐年攀升,全球UV LED市场估摸预计将从2018年的2.711亿美元,以17.3%的复合年均增长率增加到2026年的12亿美元。而紫外光固市场,包括油墨、涂料、粘合剂将占据UVLED市场规模的近60%,且50%以上用户在亚洲地区。



最后我们来谈谈紫外线安全防护问题:


A、对眼睛的影响,主要与白内障和视网膜退化有关。角膜和晶状体是眼睛吸收紫外线辐射的重要组织,其中角膜吸收的UVB最多(波长低于300nm),晶状体则吸收UVA(波长低于370nm);因此实际应用中,如果与紫外光直接接触,要佩戴专业防护眼镜。同时相关的设备也需要进行遮光技术处理。

B、对皮肤的影响,分为急性与慢性2种影响。急性影响可能使皮肤发红:红斑或晒伤;慢性影响则包括皮肤加速老化和皮肤癌。如果操作人员需要暴露在紫外线下作业的话,最好也配备专业的防护服,从而确保安全。