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    浅谈UV LED固化
    来源:科健仪器 时间:2022-02-28 17:11:07

        大家好,本文将简单讨论一下UVLED固化技术(以下简称LED),希望能起到抛砖引玉的作用,欢迎大家共同探讨。

        目前常用的固化方式可以分为两大类,一类是热固化,一类是光固化。热固化顾名思义则是靠温度,通过加热升温的方式实现固化。光固化则是通过紫外线照射激发光引发剂来完成固化。


        随着目前环保以及国家“碳中和”等政策的落实,在未来一段时间光固化的占比将逐渐提升。


        光固化现阶段应用较广的行业有电子行业,智能制造以及自动化制造,印刷,医疗,涂布等,与大家息息相关的则比如手机,电视机,电脑,家具,身份证等产品的制造工艺均有应用。


        针对光固化本身再次进行细分可以分为两类:一类是汞灯的固化工艺,另外一类则是LED的光固化。


        汞灯通俗来讲包括以下这些:低压汞灯(飞利浦灯管),中压汞灯,高压汞灯,金属卤素灯,无极灯(又分为H和D型)。LED则是按照波段来进行划分,目前有的比如:265nm,320nm,340nm,365nm,385nm,395nm,405nm等。


        汞灯的优点有:

    制造工艺成熟,波段覆盖较广,从200-450nm,或者200-7--nm均有覆盖,胶水适应性较好。

        汞灯的缺点有:

    1光电效率较低,普遍在10%-15%。需要消耗较多电能。2体积相对来说较大,安装需要占用较大空间,尤其是需要进出风道的产品。3灯管寿命较短,普通的在1000-3000小时,无极灯寿命在6000小时。需要经常更换,影响生产节奏且长期使用耗材费用较高。4工作时会产生VOC气体,不利于产线工人身体健康,排放也不符合环保要求。


        LED的优点有:

    1光电转换效率高普遍在30%-50%。非常节能,符合“碳中和”政策。2系统体积小,安装占用空间小。3寿命较久,以常用的365nm为例,目前寿命L70基本能达到20000小时,395nm与405nm则能达到40000小时。且使用过程中无耗材,不影响生产节奏。4工作时不产生有害气体,对产线工人相对来说友好(仍需做防护).5生产效率较高,可以明星提升产线运转速度。

        LED的缺点有:

        波段波峰值较窄,对胶水有适应性要求,电子行业目前适应性均可以,但在少数行业比如涂布,硬化等对胶水适配性要求较高,有些时候需要胶水进行针对性调整才可以达到理想效果。


        回到LED光源本身,目前市面上常见的LED驱动有两种方式,一种是恒流源驱动,一种是恒压源驱动,在这里推荐大家选用恒流源驱动的方式,这样对LED的寿命有保证。


        LED光源分为控制系统部分+灯头照射系统两部分组成。

        控制系统:

    主要负责电流,电压还有控制信号,反馈信号的收集与处理。是整个LED光源的核心,它的好坏直接决定LED光源工作时的稳定性,均匀性,以及使用寿命。


        照射系统:

    包含灯珠,灯板,散热(散热又分为风冷与水冷散热)数据以及供电接口。灯珠是核心工作部件,整个LED光源的所有配件包括控制部分都是为灯珠进行服务的。灯珠的好坏也会直接影响稳定性,均匀性,以及寿命。


        散热:

    LED目前分为风冷,水冷,被动散热,气冷散热等几种散热方式。当照射面积较小且光功率非常低时方可使用被动散热。常见的主要有风冷及水冷散热两种。


        风冷散热:

    适用于光功率不高,且灯头与外面气流交换较好,环境温度能稳定保持在25°时可以使用,优点是不需要配套水冷机进行使用,方便移动作业。


        水冷散热:

    适用面非常广,对光功率没有限制,尤其是涂布烘箱等密闭空间,散热效果好。缺点是需要配套水冷机使用。


        LED针对不同行业也有一些特定方案相对应。比如印刷行业,一般选用COB灯珠方案,由于本身对光功率要求较高,而对精密度,均匀性,寿命等要求相对宽松,使用COB方案可以把光功率堆叠到比较高,比如20-30W/cm2等。COB方案目前常采用进口芯片国内封装(原装进口COB灯珠成本较高),或者直接国内甚至台湾芯片然后封装,然后通过PLC调节电压的方式来工作。这种方案的优点是成本可以控制在较低水平,有价格优势。缺点是稳定性稍差,对灯珠性能压榨很极限,寿命缩短。


        在自动化行业由于是24小时机台不停运转,且产品产值相对较高,一般要求LED光源的稳定性,精密度,可编程性较高。


        在涂布行业由于一般产品宽幅较大,在1200-1700mm比较常见,且涂布生产过程中不允许停机,因此对产品的横向均匀性,稳定性,控制精密度,寿命等都要求较高。客户试错成本较高,一旦光源出现问题造成的生产产品损失很可能超过设备本身的价值。


        LED的控制精密度现在已经有少数厂家可以做到千分之一精度。比如光功率最大为1000mw/cm2时,可以实现最小1mw/cm2的光照强度且以1mw为单位进行线性调节和输出。目前针对绝大部分应用而言百分之一精度其实已经可以满足要求,只有极少数特殊要求应用会使用到千分之一精度。


        另外LED的驱动除了使用恒流源驱动外还最好是有单独的电源管理系统,并且在面积较大光源时尽量使用小模块控制,这样一致性会比较好,整体横向均匀性也比较好。


        市面上常见的LED不良引起的原因有:1材料不良,比如选用不好的灯珠,稳定差的电源等。2设计问题,比如采用恒压源驱动,过分压榨灯珠性能,电压电流不稳定损坏灯珠。3散热问题,散热设计不合理或者环境温度过高,导致灯珠芯片受损。


        以上是一点小的分享,如有不对的地方请大家指正,也欢迎大家交流。谢谢!





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