近年來,UV-LED異軍突起,近幾年的市場和應用快速發(fā)展,UV固化技術更是受到全**的高度注意,相比傳統(tǒng)的UV汞燈,UV-LED能將電能直接轉換成UV光,且發(fā)出的是單波段紫外光,光線能量高度集中在特定紫外光波段。目前已廣泛應用于膠粘劑、油漆、油墨、涂料等等領域,業(yè)內(nèi)人士認為,UV-LED**、環(huán)保且真正做到耗能低,是真正的綠色工業(yè)技術,不少LED企業(yè)積極布局,轉型做UV-LED細分領域,推出相關應用產(chǎn)品,UV-LED將成為照明行業(yè)的下一個風口已是大勢所趨。
LED的出現(xiàn),為社會產(chǎn)生巨大的能源效益,讓人類生活更加便利和環(huán)保,為人類作出了巨大貢獻。近幾年來,LED照明因節(jié)能環(huán)保、**、壽命長、低功耗等特點受到青睞,被稱為是21世紀*有發(fā)展前景的綠色照明光源。
1、為何UV-LED如此受歡迎?
UV-LED受歡迎的國際背景追溯到2013年,《關于汞的水俁公約》正式簽署通過,在這份公約中,有專門的條款明文限制汞的排放,包括禁止生產(chǎn)和進出口含汞類產(chǎn)品,在這些產(chǎn)品清單中,電池、開關、繼電器、肥皂和化妝品等等都是人們生活常用品。雖然LED在照明領域很快取代了高耗能的白熾燈,但在照明領域的其他地方,如印刷、固化、醫(yī)療等還未實現(xiàn)禁用水銀。
UV-LED的出現(xiàn)無疑是希望的曙光,它不僅能取代含汞類的紫外光源,還能將其經(jīng)濟效益和社會效益進一步提升。
UV-LED(即UV Light Emitting Diode、紫外發(fā)光二極管)是一種能夠直接將電能轉化為紫外光線的固態(tài)的半導體器件。UV-LED光源工作溫度通常在100℃以下,具有使用壽命長、可靠性高、發(fā)光效率高、耗電量少、無熱輻射、有利于環(huán)保等特性,近幾年來在UV固化中逐漸得到了應用。
2、UV-LED固化應用廣闊,各大領域均有涉及
據(jù)行業(yè)調(diào)研,UV-LED在近七八年保持著爆發(fā)式的增長,復合年均增長率高達28.5%,尤其在2016年,光固化、**、凈化市場等各項應用技術逐漸成熟,UV-LED市場已成為LED行業(yè)新藍海。那么,UV-LED將在哪些應用領域大顯身手呢?
首先我們需要了解紫外光譜的范圍劃分,因為每個波段的光源都有獨特的屬性,能經(jīng)過生產(chǎn),制作成不同的LED封裝產(chǎn)品。
UVA波段,波長320-420nm,稱為長波黑斑效應紫外線,它有很強的穿透率。
UVB 波段,波長275~320nm,稱為中波紅斑效應紫外線,中等穿透力。
UVC波段,波長200~275nm,稱為短波**紫外線,它的穿透能力*弱。
UVD波段,波長100~200nm,又稱為真空紫外線。
以上兩款產(chǎn)品有如下優(yōu)異特點:
1.全部采用鍍金陶瓷基板,產(chǎn)品抗老化性能強,無需擔心產(chǎn)品硫化發(fā)黑。
2.產(chǎn)品發(fā)光角度可提供120°/60°兩種選擇。
3.雙向Zener Diodes提供*好的靜電防能力。
4.高輻射通量:700mA可提供1000mW以上的紫外輻射通量。
5.波長:提供365/385/395/405nm各種標準波長。
6.應用范圍廣泛:UV印刷、UV曝光、UV固化、UV防偽、UV滅蚊燈美甲燈等。
從上面兩款產(chǎn)品,我們能窺見UV-LED巨大的產(chǎn)業(yè)價值和應用價值,它在印刷、曝光、防偽、固化等領域都有不俗的表現(xiàn),未來,我們將見證UV-LED應用到更廣闊的領域。
當然,UV-LED固化機和汞燈一樣可以提供紫外光線,還具有壽命長、無熱輻射、耗電少、使用成本低、功率**可調(diào)、體積小巧、光源形狀可以定制等汞燈不具備的特性,已在許多工業(yè)裝配領域成功應用:
LCD制造業(yè)、照相機等光學產(chǎn)品制造業(yè)、光盤制造業(yè)、手表制造業(yè)、蜂鳴器、手機按鍵的裝配、電子線路板的制造、偏光部件的制造、微電機的裝配等電子部件制造;此外,UV-LED紫外固化機在民用方面的應用也在逐步的發(fā)展中:
在日用品領域,主要應用在家庭用品的制造、家具生產(chǎn)、玩具生產(chǎn)等;玻璃工藝領域,玻璃工藝品的組裝;珠寶等裝飾品的組裝、鑲嵌、定位以及印刷領域等。
3、UV-LED點光源和線光源普及面臨挑戰(zhàn)且前景光明
UV-LED首先得到接受和普及的應用是點光源。
UV-LED發(fā)光單元外尺寸只有幾毫米,發(fā)光體多為邊長1mm的正方體,發(fā)光點小,非常適合通過光路系統(tǒng)實現(xiàn)良好聚光效果,實現(xiàn)小光斑高強度紫外照射。
點光源適用于固化面積只有幾個毫米,同時要求紫外照射強度很高的點狀固化場合,例如:激光頭、光纖連接器、光纖耦合器、LCD、OLED、硬盤、智能卡、傳感器、微型馬達、編碼器制造、焊點補強等。
UV-LED線光源發(fā)出的光線多是狹窄細長的直線光線。需要設計專用光路系統(tǒng)將一排UV-LED發(fā)出的多個光斑匯聚成狹窄、均勻、高強度的線狀光線。
UV-LED具有眾多的優(yōu)點,但是仍有許多制約UV-LED普及的地方,目前的 UV-LED線光源存在著成本高、單顆功率小、光路系統(tǒng)復雜、波峰狹窄與光引發(fā)劑匹配性差等問題。
成本和發(fā)光強度是制約UV-LED普及應用的主要方面,線光源的開發(fā)設計思路應遵循以下幾點:
光路系統(tǒng)是關鍵,好的光路系統(tǒng)應該是能量集中、均勻的,從而減小被固化工件變形和減小固化應力,提高固化精度;照射強度高、使固化更效率;特殊形狀線光源,更具適應性,滿足更多工位需求,使其應用更加普及;更加節(jié)能環(huán)保和更加低成本。
a)UV-LED線光源與點膠機配合實現(xiàn)芯片的快速密封和流水作業(yè),由于UV-LED能量高、光輸出穩(wěn)定、照射均勻,使得生產(chǎn)更加快捷**。
b)由于UV-LED是冷光源,無熱輻射,溫升小,滿足液晶顯示器生產(chǎn)的條件需求,液晶顯示器制造過程中,通過UV-LED線光源進行液晶封邊,并對FPC和液晶屏連接進行線纜補強,簡單快速**。
c)UV-LED線光源配合UV油墨的使用可以應用在印刷領域中。
d)注射器針頭制造。
e)耳機、麥克制造。
f)傳感器封裝。
4、面光源成本頗高發(fā)展受限
UV-LED面光源同樣沒有熱輻射,固化爐內(nèi)溫度可以控制在室溫;眾多LED發(fā)光點均勻分布,多組為紫外照射優(yōu)化設計的**鏡頭組,照射均勻性好,邊緣和中心的照射強度一致性**。并且可以根據(jù)用戶需求定制發(fā)光區(qū)域形狀和大小。
UV-LED面光源在相同輸入功率的情況下,相比汞燈,照射成本要貴;按輸出功率計算,成本要貴于汞燈。
目前UV-LED面光源應用及普及主要突破口在小型面光源上,現(xiàn)在小型面光源的照射強度可以達到幾百到一千毫瓦每平方厘米以上,高照射強度帶來更高的生產(chǎn)效率;另一方面,小型面光源能量集中且沒有熱輻射,因此它的散熱系統(tǒng)和整個照射系統(tǒng)都趨于小型化,應用更加方便。
相較點光源和線光源,面光源成本高,制約了面光源的應用和發(fā)展。
5、UV-LED的廣泛應用將滿足社會各領域需求
隨著UV-LED成本的不斷降低,UV-LED的普及應用程度正從點光源向線光源過渡(面光源的普及還需要一段時間),在工業(yè)裝配領域和日用品領域中,線光源都將獲得更多的應用。線光源的發(fā)展趨勢是細化,即根據(jù)使用場合的不同(波長、照射區(qū)域形狀、照射強度等)出現(xiàn)各種分類,滿足不同工況的需求。
與此同時,一方面,隨著光引發(fā)劑對UV-LED的適應性開發(fā),UV-LED的應用會更加廣泛,優(yōu)勢也會越來越明顯,企業(yè)對該細分領域的布局將勢在必行。另一方面,國家一直倡導節(jié)能環(huán)保,為新能源相關行業(yè)提供各種利好,鼓勵高科技企業(yè)大膽創(chuàng)新。UV-LED日趨成熟,企業(yè)有責任和義務挑起UV-LED發(fā)展的重任,努力為社會創(chuàng)造價值。
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