綠色、智能、環保、高效的UV LED固化技術

深圳市維海立信科技發展有限公司

綠色、智能、環保、高效的UV LED固化技術

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UV LED固化已經越來越被市場所采納，也成為了資本市場的新寵兒。但是仍有少部分人對這個新型的固化技術知之甚少，本文結合目前的市場應用，深入淺出的為讀者講解這項技術。

概念及名稱介紹

1.UV，是英文Ultraviolet的縮寫，即紫外線。紫外線(UV)是肉眼看不見的，是可見紫色光以外的一段電磁輻射，在10～400nm的范圍。

2.LED，是英文Light Emitting Diode的縮寫，即發光二極管。它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能。

3.UV LED，就是發射UV光的發光二極管。通過LED自身晶元的材質，通電后發射紫外光譜范圍內的電磁輻射。

4.UV LED的范圍可分為UVA、UVB、UVC、UVD和UVV。

UVA波長在320-390nm，又稱為長波黑斑效應紫外線。它有很強的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的長波紫外線有超過98%能穿透臭氧層和云層到達地球表面，UVA可以直達肌膚的真皮層，破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維，將我們的皮膚曬黑。360nm波長的UVA紫外線符合昆蟲類的趨光性反應曲線，可制作誘蟲燈。300-420nm波長的UVA紫外線可透過完全截止可見光的特殊著色玻璃燈管，僅輻射出以365nm為中心的近紫外光，可用于礦石鑒定、舞臺裝飾、驗鈔等場所。

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UVB波長在280-320nm，又稱為中波紅斑效應紫外線 。中等穿透力，它的波長較短的部分會被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外線大部分被臭氧層所吸收，只有不足2%能到達地球表面，在夏天和午后會特別強烈。UVB紫外線對人體具有紅斑作用，能促進體內礦物質代謝和維生素D的形成，但長期或過量照射會令皮膚曬黑，并引起紅腫脫皮。紫外線保健燈、植物生長燈發出的就是使用特殊透紫玻璃（不透過254nm以下的光）和峰值在300nm附近的熒光粉制成。

UV固化箱

UVC波長在280nm以下，又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力最弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外線幾乎被臭氧層完全吸收。短波紫外線對人體的傷害很大，短時間照射即可灼傷皮膚，長期或高強度照射還會造成皮膚癌。紫外線殺菌燈發出的就是UVC短波紫外線。

UVD波段，波長100-200nm，又被稱為真空紫外線。

UVV波長在390nm以上。

5.光譜（Spectrum） ：是復色光經過色散系統（如棱鏡、光柵）分光后，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，全稱為光學頻譜。光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個波長范圍內的電磁輻射被稱作可見光。光譜并沒有包含人類大腦視覺所能區別的所有顏色，譬如褐色和粉紅色。

光波是由原子內部運動的電子產生的。各種物質的原子內部電子的運動情況不同，所以它們發射的光波也不同。研究不同物質的發光和吸收光的情況，有重要的理論和實際意義，已成為一門專門的學科——光譜學。

應用原理

1．UV LED發光機理

PN結的端電壓構成一定勢壘，當加正向偏置電壓時勢壘下降，P區和N區的多數載流子向對方擴散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多，所以會出現大量電子向P區擴散，構成對P區少數載流子的注入。這些電子與價帶上的空穴復合，復合時得到的能量以光能的形式釋放出去。這就是PN結發光的原理。

UV LED線光源固化設備

2．UV LED發光效率

一般稱為組件的外部量子效率，其為組件的內部量子效率與組件的取出效率的乘積。所謂組件的內部量子效率，其實就是組件本身的電光轉換效率，主要與組件本身的特性（如組件材料的能帶、缺陷、雜質）、組件的壘晶組成及結構等相關。而組件的取出效率則指的是組件內部產生的光子，在經過組件本身的吸收、折射、反射后，實際在組件外部可測量到的光子數目。因此，關于取出效率的因素包括了組件材料本身的吸收、組件的幾何結構、組件及封裝材料的折射率差及組件結構的散射特性等。而組件的內部量子效率與組件的取出效率的乘積，就是整個組件的發光效果，也就是組件的外部量子效率。早期組件發展集中在提高其內部量子效率，主要方法是通過提高壘晶的質量及改變壘晶的結構，使電能不易轉換成熱能，進而間接提高UV LED的發光效率，從而可獲得70%左右的理論內部量子效率，但是這樣的內部量子效率幾乎已經接近理論上的極限。在這樣的狀況下，光靠提高組件的內部量子效率是不可能提高組件的總光量的，因此提高組件的取出效率便成為重要的研究課題?，F在的方法主要是：晶粒外型的改變——TIP結構，表面粗化技術。

3．UV LED電氣特性

電流控制型器件，負載特性類似PN結的UI曲線，正向導通電壓的極小變化會引起正向電流的很大變化（指數級別），反向漏電流很小，有反向擊穿電壓。在實際使用中，應選擇。UV LED正向電壓隨溫度升高而變小，具有負溫度系數。UV LED消耗功率，一部分轉化為光能，這是我們需要的。剩下的就轉化為熱能，使結溫升高。

4．UV LED光學特性

UV LED提供的是半寬度很大的單色光，由于半導體的能隙隨溫度的上升而減小，因此它所發射的峰值波長隨溫度的上升而增長，即光譜紅移，溫度系數為+2～3A/ 。UV LED發光亮度與正向電流成正比關系。電流增大，發光亮度也近似增大。另外發光亮度也與環境溫度有關，環境溫度高時，復合效率下降，發光強度減小。

5．UV LED熱學特性

小電流下，LED溫升不明顯。若環境溫度較高，UV LED的主波長就會紅移，亮度會下降，發光均勻性、一致性變差。尤其點陣、大顯示屏的溫升對LED的可靠性、穩定性影響更為顯著。所以散熱設計很關鍵。

6．UV LED壽命

UV LED的長時間工作會光衰引起老化，尤其對大功率UV LED來說，光衰問題更加嚴重。在衡量UV LED的壽命時，僅僅以燈的損壞來作為UV LED壽命的終點是遠遠不夠的，應該以UV LED的光衰減百分比來規定LED的壽命，比如35%，這樣更有意義。

7．大功率UV LED封裝

主要考慮散熱和出光。散熱方面，用銅基熱襯，再連接到鋁基散熱器上，晶粒與熱襯之間以錫片焊作為連接，這種散熱方式效果較好，性價比較高。出光方面，采用芯片倒裝技術，并在底面和側面增加反射面反射出浪費的光能，這樣可以獲得更多的有效出光。

8．UV LED光譜

UV LED光源發出的光譜比較單一，這是基于LED晶元材質所決定的，目前市場上比較主流的有365nm、395nm，他們的光譜分別是

365nm光源光譜圖

395nm、405nm、415nm光源光譜圖

而傳統汞燈的光譜圖與UV LED光源光譜圖對比如下：

主要應用

不同波長的紫外UV LED的應用領域都不太一樣，大致可以分為工業應用、醫療應用、民用、軍工等幾個方面。

工業應用是目前比較成熟的一塊，主要是膠水固化和油墨固化。其中膠水固化涉及的面非常廣，幾乎涵蓋了我們日常生活所接觸到的所有電子物品。例如：手機、電腦、手表、音響、智能手環等。油墨固化覆蓋了我們日常生活常見物品，例如：衣物、飲料外包裝、圖冊、廣告牌、家居裝潢等。

民用、醫療以及軍工是正在快速發展的領域。主要是依靠深紫外能破壞細胞分子結構的原理進行殺菌消毒。這個也是未來健康產業的主題。

UV LED相對于傳統汞燈區別

UV LED相對于傳統汞燈來講，省電、環保、低壓安全、小體積、即開即滅、壽命長 、低溫；缺點就是前期投入成本相對較高。

其優點主要表現為：

1.UV LED超長壽命：使用壽命是傳統汞燈式固化機的10倍以上，約25000-30000小時。

2.UV LED冷光源、無熱輻射，被照品表面溫升低，解決光通訊、液晶生產中長期存在的熱傷害問題。特別適合液晶封邊、薄膜印刷等要求溫升小的場合適用。

3.UV LED發熱量小，可解決汞燈噴繪設備發熱量大、工作人員難以忍受的問題。

4.UV LED瞬間點亮，不需要預熱即刻達到100%功率紫外輸出。

5.UV LED使用壽命不受開閉次數影響。

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6.UV LED能量高，光輸出穩定，照射均勻效果好，提高生產效率。

7.UV LED可定制有效照射區域，長度從20mm到1000mm。

8. UV LED不含汞，也不會產生臭氧，是替代傳統光源技術的一種更安全、更環保的選擇。

9.UV LED能耗低，耗電量僅為傳統汞燈式固化機的10%，能節約90%電量。

10.UV LED維護成本幾乎為零，采用UV-LED固化設備每年至少節約10000元/臺的耗材費。

目前UV LED正在飛速發展，特別是一些大的上市公司以及資本市場的風投的介入，觸發該行業的迅猛爆發。一些之前存在的成本高、配套資源緊缺等影響UV LED發展步伐的因素正在快速淡化，相信UV LED的全面普及指日可待。甚至一些權威的國外媒體報道，在未來的3-5年內，會引來UV LED井噴式的發展，預計能創造上百億美金的市場空間。

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深圳市維海立信科技發展有限公司專業從事于UV LED、UV LED線光源、UV LED面光源、UV LED點光源、UV點光源、UV LED光源、UV LED固化機、紫外線固化機、UV LED烤箱的開發、生產、銷售及技術服務，是一家專業的UV點光源廠家，UV LED廠家，UV LED生產廠家。公司自2008年成立以來，擁有優秀員工的維海立信科技，非常重視對技術研發的投入，為客戶量身訂做優質、高效、節能的特種UV-LED光源，現以LED紫外線光固化，LED-UV噴墨打印，生物、醫學、警用檢測分析光源、植物生長燈、科研多波段光源、紫外殺菌、LED光子醫療、紫外線水處理、蔬菜處理、空氣處理等為主要產品線。在軍事、科研、生物、刑偵、光電、美容、醫療、水處理、蔬菜處理等眾多領域已取得了廣泛的應用。公司產品和解決方案擁有多項自主知識產權，不僅滿足于國內市場，而且業務拓展到全球領域，目前產品與服務已出口到日本、韓國、美國、新加坡、歐洲等國家和地區，并得到眾多國際知名公司的一致認可。

公司定位：專業、新型、環保、節能的特種光源及周邊產品、方案提供商。

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未來的UV固化一定也是圍繞著綠色、節能、環保、高效的主題來開展的，UV LED相對于傳統的UV固化技術有著得天獨厚的優勢，珠三角地區和華東地區在UV固化工藝上已經開始更新換代，華北地區也緊跟其后。市場如戰場，誰能得到先機，誰就能掌握主動，誰能緊跟市場步伐，誰就能屹立不倒。深圳市維海立信的UV LED固化解決方案愿助您的企業更上一層樓，緊跟市場步伐，掌控先機，戰無不勝！