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          東莞市鴻景電子材料有限公司

          UV LED技術及應用

          UV LED技術及應用


          什么UV?

          在化工高分子領域里,UV也被作為輻射固化的簡稱,輻射固化包含UV固化,EB固化,UV固化所占的份額超95%,因此同上UV來作為輻射固化的簡稱

          UV,也就UV紫外光固化,是利UV紫外光的中、短波300-800納米)UV輻射下,液UV材料中的光引發劑受刺激變為自由基或陽離子,從而引發含活性官能團的高分子材料(樹脂)聚合成不溶不熔的固體涂膜的過程,是一種上世60年代興起的、環保的、VOC排放的新技術,上世80年以后在我國得以迅速發展。

          什么LED?

          發光二極管簡稱LED。由含鎵Ga)、砷As)、磷P)、氮N)等的化合物制成。

          當電子與空穴復合時能輻射出可見光,因而可以用來制成發光二極管。在電路及儀器中作為指示燈,或者組成文字或數字顯示。砷化鎵二極管發紅光,磷化鎵二極管發綠光,碳化硅二極管發黃光,氮化鎵二極管發藍光。因化學性質又分有機發光二極OLED和無機發光二極LED。

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          什么UV LED?

          UV-LEDUV Light Emitting Diode、紫外發光二極管)是一種能夠直接將電能轉化為紫外光線的固態的半導體器件。LED的一種,波長范圍為10-400nm,是單波長的不可見光,一般400nm以下。固化用主要365nm395nm。UV膠固化一般使365nm波長。

          UV-LED光源工作溫度通常100以下,具有使用壽命長、可靠性高、發光效率高、耗電量少、無熱輻射、有利于環保等特性,近幾年來UV固化中逐漸得到了應用。

          UV LED特點

          使用壽命長:超20000小時;

          節能效果顯著,可90%;

          無紅外熱輻射:不會引起工件熱應力及熱變形;

          體積小巧,配置靈活:體積僅0.1cm3 ;

          能量集中98%以上的光輸出都在紫外波段;

          主波峰狹窄單一 90%以上光輸出集中在主波峰附±10nm范圍內;

          直流低壓驅動:適合便UV設備;

          輸出功率穩定、連續可調;

          瞬間出光:不需要預熱時間,響應時間為微秒級;

          開閉次數不影響使用壽命,不需要快門;

          環保:符RoHS、不含汞。


          UV LED固化機分類


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          UV LED點光源結構、特點

          UV LED點光源:分UV LED風扇式點光源UV LED筆式點光源,光斑直徑可分3mm 4mm 6mm 8mm12mm。

          UV-LED具有眾多的優點,但是仍有許多制UV-LED普及的地方,目前UV-LED線光源存在著成本高、單顆功率小、光路系統復雜、波峰狹窄與光引發劑匹配性差等問題。

          UV-LED首先得到接受和普及的應用是點光源。

          UV-LED發光單元外尺寸只有幾毫米,發光體多為邊1mm的正方體,發光點小,非常適合通過光路系統實現良好聚光效果,實現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線光源結構、特點

          UV-LED線光源發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將一UV-LED發出的多個光斑匯聚成狹窄、均勻、高強度的線狀光線。光源形狀為線形,線形長度可定制。

          目前線光源種類主要有以下幾種:

          該種線光源適用于細長工件進行固化的照射場合,能量高,固化效率高,但另一方面工作距離敏感,對照射距離有嚴格要求,一般只有幾毫米到十幾毫米的工作距離。

          該種線光源照射均勻,對工作距離不敏感,一般光線寬度在十毫米左右,但能量稍弱。

          該種線光源照射范圍較大,工作距離不敏感,但相較于前兩種來說,照射強度最弱。

          該種曲線線光源由多個線光源拼接而成,可組成特殊的形狀,滿足特殊工位的需求。

          UV LED面光源結構、特點

          UV-LED面光源同樣沒有熱輻射,固化爐內溫度可以控制在室溫;眾LED發光點均勻分布,多組為紫外照射優化設計的專業鏡頭組,照射均勻性好,邊緣和中心的照射強度一致性極佳。并且可以根據用戶需求定制發光區域形狀和大小。光源為平面,光源面積可定制,應用較為普遍。

          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。

          UV-LED面光源應用及普及主要突破口在小型面光源上,現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,因此它的散熱系統和整個照射系統都趨于小型化,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展。

          UV LED光源UV汞燈管的區別

          使用壽命

          UV汞燈

          UV LED

          UV固化設備,其汞燈使用壽命只800-3000小時,而傳統汞燈方式固化設備在工作時,由于汞燈啟動慢,開閉影響燈泡壽命,必須一直點亮,不僅造成不必要的電力消耗而且縮短了汞燈工作壽命。

          UV LED紫外固化系統的使用壽命達20000-30000小時,LED方式可以僅在需要紫外線時瞬間點亮,LED方式的使用壽命相當于汞燈方式30-40倍。減少了更換燈泡的時間,提高了生產效率,同時也非常節能。

          熱輻射

          UV汞燈

          UV LED

          傳統汞燈方式的紫外線固化機一般都會使被照射的產品表面升6090,使產品的定位發生位移,造成產品不良。

          高功率發光二極管沒有紅外線發出。被照射的產品表面溫5,UV-LED固化方式最適宜塑料基材、透鏡粘接及電子產品、光纖光纜等熱敏感、高精度的粘接工藝要求。

          環保污染

          UV汞燈

          UV LED

          傳統的汞燈方式固化機采用汞燈發光方式,燈泡內有水銀,廢品處理、運輸非常麻煩,處理不當會對環境產生嚴重污染。

          LED式固化機采用半導體放光,沒有對環境造成污染的因素。因此使LED式固化機更加環保。

          光源照度

          UV汞燈

          UV LED

          傳統的汞燈方式點光源固化機在增加照射通道時,通道的增加會造成單個照射通道的輸出能量減少。

          采用大功LED芯片和特殊的光學設計,是紫外光達到高精度、高強度照射;紫外光輸出達8600mW/m2的照射強度。采用最新的光學技術和制造工藝,實現了比傳統汞燈照射方式更加優化的高強度輸出與均勻性,幾乎是傳統汞燈方式照射光度2倍,使UV粘合劑更快固化,縮短了生產時間,大幅度提高了生產效率。

          而采LED式的照射,各個照射頭獨立發光,照射能量不受通道增加的影響,始終保持在最大值。

          因其超強集中的光照度,與汞燈相比,UV LED縮短了作業的照射時間,提高了生產效率。

          能耗

          UV汞燈

          UV LED

          UV LED方式較汞燈方式有效發光效率10倍以上。

          UV LED方式只在照射時才消耗電力,而在待機時電力消耗幾乎為零。

          汞燈方式無論是否進行有效照射,汞燈都需要連續點燈工作,電力一直處于消耗狀態。

          同時,而可以做一個簡單的計算,每臺點光源固化機節省的電能:

            270()*8()*365()= 800(千瓦)

            由此可見,每臺每年僅耗電費用就可以省千元。不僅如此,通過節省電能,每臺每年可間接減少二氧化碳的排放1.4噸,相當于一輛轎車一年的排氣量。

          UV LED固化應用領域

          電子領域,如光學、手機、觸摸屏、硬盤、編碼器等部件的粘接等

          印刷領域,如電子部件的印字、平板印刷等

          工藝品領域,如水晶、玻璃等透明制品的粘結等

          醫療領域,注射針頭等粘接等

          按用途UV UV UV樹脂的硬化等

          UV UV UV樹脂的硬化等

          玻璃行業

          UV LED噴墨打印機可以在玻璃表面直接噴印各種圖案,替代手工繪畫,實現無版、高效、低成本、色彩豐富的即時加工過程,操作的便捷性為玻璃行業客戶節省了大量時間,使用該設備已經為生產商帶來可觀的經濟效益。

          裝飾裝修行業

          UV LED噴墨打印機可以在天花板、防火板、鋁塑板、密度板、石材、陶瓷、玻璃等各種裝飾材料表面直接噴印所需圖案,滿足個性化裝修需求,為建筑裝飾公司帶來可觀經濟效益。

          j建材行業

          UV LED噴墨打印機把瓷磚、玻璃、木材、防火門、石材等建材生產成高附加值的產品。

          家具產業

          UV LED噴墨打印機在衣柜、桌椅、沙發、廚房操作臺上印上生動的圖案,滿足消費者的個性需求。

          標牌行業

          UV LED噴墨打印機可以在各種硬質標牌材料表面直接噴印圖案,替代網印、腐蝕、貼膜等傳統標牌工藝,既減少了工序,降低了成本,又增加了牢固程度,是電力標牌、交通標牌、安全指示標牌、反光標牌等廠商的理想設備。

          壁畫、裝飾畫行業

          UV LED噴墨打印機可以在陶瓷、木制品表面直接噴印圖案,替代手工繪畫、網印等工藝,產品經后期處理,耐磨、耐水、耐溫差、耐輻射指標符合要求,并滿足個性化裝飾需求,實現了高效、低成本的即時加工過,噴墨打印機的出現,帶給壁畫、裝飾畫行業更多的活力與藝術表現力。

          展板制作

          UV LED噴墨打印機可以在陶瓷、木制品表面直接噴印圖案,替代手工繪畫、網印等工藝,產品經后期處理,耐磨、耐水、耐溫差、耐輻射指標符合要求,并滿足個性化裝飾需求,實現了高效、低成本的即時加工過,噴墨打印機的出現,帶給壁畫、裝飾畫行業更多的活力與藝術表現力。

          小結

          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),在工業裝配領域和日用品領域中,線光源都將獲得更多的應以。線光源的發展趨勢是細化,即根據使用場合的不同(波長、照射區域形狀、照射強度等)出現各種分類,滿足不同工況的需求。與此同時,隨著光引發劑UV-LED的適應性開發,UV-LED的應用會更加廣泛,優勢也會越來越明顯。


          UV LED技術及應用

          2018-10-22
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