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UVLED光源难题剖析:从成本到性能的突破之路

UVLED光源是一个复杂的系统,然而目前却面临着各种各样棘手的问题,这些问题严重制约了它的发展和应用。 首先,价格高昂是UVLED成套光源的一大问题。其中,灯珠价格高得令人咋舌,特别是无机封装和高光强灯珠,它们在成套设备成本中的占比高达40%。这使得整个UVLED成套光源的价格居高不下,在市场竞争中处于不利地位。

当下,市场对于灯珠有着迫切的需求,那就是需要一种封装工艺可靠且出光效率更高的灯珠。这种灯珠对于 UVLED光源来说意义重大,它不仅是降低成本的关键所在,更是提升整个设备性能的核心要素。如果能够研发出这样的灯珠,无疑将为UVLED成套光源产业带来新的生机。 在冷却系统方面,它占据了成套光源成本的 20%。

目前,UVA波段的出光效率仅仅约为 50%,这一较低的出光效率意味着灯珠在发光过程中,大量的能量没有转化为光能,而是以热能的形式散发出来。由于灯珠发光效率低下,发热问题变得极为严重,这就使得冷却系统需要具备更高的散热能力,从而导致冷却系统的成本一直降不下来。可以想象,如果能够提高灯珠的发光效率,减少热量的产生,那么冷却系统的负担就会大大减轻,其成本也必然会随之降低,这对于整个 UVLED成套光源的成本控制有着重要意义。

夹具同样是 UVLED光源面临的一个难题。它在成套光源成本中占比为10%,但存在诸多问题。非标夹具的制作成本很高,而且制作周期漫长,这使得大规模量产几乎成为不可能。更为严重的是,夹具表面处理过程中,如氧化和发黑等工艺,会对环境造成污染。这种污染不仅对周边生态环境产生负面影响,也不符合现代工业对环保的要求。因此,寻找一种低污染且能够实现量产化的环保材料来替代现有的夹具材料,已经成为当务之急。

UVLED驱动电源也是一个不容忽视的问题。其价格不菲,约占成套光源成本的30%。当前市场上,UVLED 驱动电源的品种稀少,生产厂家也不多。而且,现有的驱动电源特别缺乏对灯珠工作状态的监测和反馈功能。这与普通的白光照明用电源有着本质的区别,因为 UVLED主要应用于工业生产领域,对设备的可靠性有着极高的要求。

在客户的生产设备中,UVLED灯具一旦出现故障,可能会导致整个生产流程的中断,造成巨大的经济损失。所以,一种更加可靠且具备灯珠状态反馈功能的智能型驱动电源就显得至关重要。然而,目前从事智能电源开发的公司数量有限,相关企业需要进一步深入研讨,共同探索出适合UVLED的驱动电源解决方案。

UVLED的照射距离问题严重限制了它的应用范围。其有效照射距离非常短,仅在 10mm – 50mm 之间。当照射距离达到 8-10cm 时,UVLED所发出的能量根本无法满足现今固化市场的需求。这一距离限制就像一道枷锁,将UVLED的应用紧紧束缚在一个狭小的范围内。

由于照射距离的影响,光的衰减现象十分明显,在过去的一段时间里,人们甚至一度认为UVLED只适合用于平面固化的产品。对于那些不规则和异形的产品,比如一体成型的家具、汽车内视镜等,由于存在产品高度差或者表面高低不平的问题,UVLED无法同时对这些产品进行有效的固化。

要解决这一问题,急需研发一次光学及二次光学透镜。这些透镜可以有效地提升紫外线的照射强度和距离,其作用不仅仅是提高出光效率这么简单,还能够对LED的出光角度进行优化,同时改善光强的分布和均匀度。一般来说,UVLED需要经过一次或两次精心的光学设计,才能更好地满足不同场景下的固化需求。

目前,常用的 UV-LED光源波长为405nm、395nm、385nm、365nm 等长波段紫外光。这些紫外光存在一个问题,就是其发射的紫外光波峰比较窄,这种特性使得它们与现有的光引发剂不太匹配,进而影响了光引发效果。不过,值得庆幸的是,现在已经发现了一些与UV-LED光源比较匹配的光引发剂,例如 TPO、TEPO、819、ITX、DETX 等。

但这还远远不够,目前仍然急需专门针对UVLED 敏感的配套引发剂,以进一步优化光固化过程。除此之外,UV-LED还存在输出功率较小的问题,这导致其克服氧阻聚的能力较差,从而影响了表面固化效果,这在实际应用中是一个相当大的问题。现阶段,可以通过缩短光照距离(最低可至 5mm),以及在配方中使用具有抗氧阻聚、有利于表面固化的光引发剂或助剂等方法来缓解这一问题,但要从根本上解决,还需要更多的研究和创新。

UVLED光源与散热性能的研究
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UVLED光源相对传统UV光源的优势
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