浅谈UV LED固化

    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！