Меркуриевите лампи са разработени и използвани много добре, така че традиционно се разглеждат живачните лампи като стандартни източници на светлина. Въпреки това, развитието на ултравиолетовия светодиод току-що започна, а бъдещото пространство за развитие все още е огромно. В допълнение, веригата на ултравиолетовите LED светлини е много дълга, от растежа на кристалите, рязането на чип, до опаковането на чиповете, до интегрирането на модулите на UV светлината, но също така включва контрол на захранването и проектирането на охладителната система, и т.н., всяка стъпка върху крайния продукт - UV LED качеството на светлината има много важно въздействие. Ето защо е много важно за изследването и разработването на UV LED система да се разбере границата на способността на UV LED и да се разшири границата на способността на UV LED.

A. Разлика между Висока мощност UV LED източник на светлина и живачна лампа (предимства и недостатъци, публично неразбиране на UV LED)

Ако искаме да заменим традиционната живачна лампа с UV LED, първо трябва да знаем разликата между живачната лампа и UV LED светлината, какви са техните предимства и недостатъци и така нататък. UV покритията могат да се втвърдят, тъй като формулирането на светлинния инициатор абсорбира определена дължина на вълната на ултравиолетова светлина и произвежда свободни радикали (или катиони, аниони) и след това инициира мономерна полимеризация.

Спектърът на излъчване на живачна лампа е непрекъснат, от ултравиолетово до инфрачервено, особено в UVB до UVA с къса вълна, интензивността е концентрирана, докато емисионният спектър на UV LED е тесен. Общият пик е 365nm и 395nm (включително 385, 395, 406nm) тези две ленти.

Основното промишлено приложение е UVA лентата близо до ултравиолетовата светлина. В обхвата на дължината на вълната от 365nm и 395nm UV LED светлинни източници , моларният коефициент на екстинкция за повечето инициатори е относително нисък. Следователно, Висока мощност на UV светлина излъчващ диод за UV втвърдяване обикновено причинява ниска ефективност на иницииране и сериозни проблеми на полимеризацията на кислородна устойчивост, която не води до сушене на повърхността.

Забележка: в момента много Ултравиолетови LED светлини за производители на UV фенерчета или LED UV покритие производители твърдят, че LED UV е добър при смилане. Строго погледнато, това е резултат от лошото втвърдяване на повърхността. Това, което е трудно, не е добро при смилане, но как да се постигне регулируемо смилане, което е едновременно износоустойчиво и добро при смилане. Има дори някои производители, висящи овце главата черупка куче месо. В задната част на UV LED лампата е добавена живачна лампа, действителният ефект е все още живачната лампа.

Въпреки това, можем да видим, че интензитета на светлината на Запояващи ултравиолетови LED светлини за UV покритие е много по-силна от тази на живачната лампа при 395nm и 395nm, което благоприятства дълбокото втвърдяване на UV материала. Много конвенционални UV-лечими устройства използват галиева лампа зад живачна лампа (415nm основна дължина на вълната), за да усилят дълбокото втвърдяване.

Вторият въпрос, за който искаме да говорим, е енергоспестяването на LED. Като цяло всички мислят така Високомощна ултравиолетова светлина за UV фенерче е по-енергоспестяваща тази живачна лампа. Дори и много производители са предложили пропагандния лозунг, че UV LED може да намали консумацията на енергия със 70%. всъщност, има голямо недоразумение, има две причини: първо, някои предприятия сензационно, преувеличена пропаганда; второ, много хора изобщо не разбират UV LED, като объркват двете понятия.

Това обикновено се основава на факта, че живачните лампи излъчват само 30% ултравиолетова светлина, докато UV LED излъчва цялата ултравиолетова светлина. Това, което наистина влияе на енергийната консумация на системата, е ефективността на фотоелектричното преобразуване и ефективната ефективност на светлината. Фотоелектричната ефективност на преобразуване на живачната лампа е много висока, но по-голямата част от светлината, излъчвана от живачната лампа, е видима светлина и инфрачервена светлина, а UV материалът изисква само 30% ултравиолетова светлина.

Ултравиолетовият диод за UV печат, от друга страна, е много по-малко ефективен, при около 30%. Той е почти толкова ефективен, колкото и живачната лампа. Според принципа на запазване на енергията, останалите 70% от електричеството се превръща в топлина. Единствената разлика е, че топлината на UV LED се разпръсква от задната част на лампата през панела на лампата и няма топлина в лъскавата повърхност, откъдето идва и името „студен светлинен източник“ на UV LED. Меркурийните пари идват отпред през рефлектора и инфрачервения лъч. Ето защо UV LED светлините обикновено се нуждаят от въздушно охлаждане, за да се разсее топлината. Високомощните UV LED източници на светлина също трябва да бъдат снабдени с вода, която да разсейва топлината според 70% от електрическата мощност на светлинния източник.

Това, което наистина може да постигне икономия на енергия, е това Ултравиолетов светодиод за UV втвърдяване може да се използва веднага, може да се постигне точно облъчване чрез оптичен дизайн, подобряване на ефективността на ефективността на светлината, и те трябва да се съдействат на инфрачервеното откриване, интелигентен контрол и т.н. не е достатъчно сила да се осъществи този аспект на изследванията и развитието.

Третата и най-важна точка е опазването на околната среда. Замърсяването на околната среда с живачна лампа има основно две точки:

1. Емисионният спектър на живачна лампа има далечната ултравиолетова светлина под 200 nm, ще произвежда много озон (много работници от цеха са съобщили, че живачната лампа ще се чувства миризлива, това е основната причина).

2. Животът на живачните лампи е сравнително кратък, само 800-1000 часа. Вторичното замърсяване (замърсяване с живак), причинено от изоставени живачни лампи, винаги е било труден за решаване проблем.

Съобщава се, че са необходими две хидроцентрали, за да се изхвърлят всяка година отпадъците от живак, и още по-лошо, няма добър начин за пълно обезвреждане на отпадъците от живак. UV светодиодите нямат такъв проблем. Тъй като конвенцията за живака minamata влезе в сила в Китай на 16 август 2017 г., де-живакът е включен в дневния ред.

Въпреки че в конвенцията е отбелязано, че живачните флуоресцентни лампи за промишлено производство, за които понастоящем няма алтернатива, не са включени в списъка на ограниченията, се отбелязва също така, че страните могат да поискат съответните продукти да бъдат добавени към списъка с ограничения, ако съществуват алтернативи. Ето защо, UV светлината на продуктите, съдържащи живачни лампи, когато цялостното елиминиране зависи от разработването на UV LED в областта на UV-лекуваните ,

Други предимства на LED включват: LED е тясна дължина на вълната, която може да постигне точно втвърдяване (от една страна, може да се постигне точно локално втвърдяване, като 3D печат. От друга страна, различни инициатори могат да бъдат избрани, за да се постигне по-добре различни степени на втвърдяване). UV LED източник на светлина е лампа структура зърно, може да се регулира в съответствие с необходимостта от дължина, ширина, ъгъл на облъчване и т.н., да го спот източник на светлина, линия източник на светлина, повърхностен източник на светлина, за да отговарят на изискванията на различни облъчване процес.

Сравнен UV LED с традиционна живачна лампа:

Б. Устойчив на UV светлинен източник за UV материали за параметрите

Дължина на вълната 365nm, интензивност на осветлението 395nm (интензитет на светлината, плътност на светлинната мощност): mw / cm ^ 2 обща мощност: mj / cm ^ 2.

В процеса на втвърдяване на светлината, не може да остави следните три основни параметри: дължина на вълната, интензивност и обща мощност, дължина на вълната определя дали инициатор на светлината може да бъде вдъхновен, интензитет на светлината определя ефективността на ултравиолетова светлина, задейства директно върху масата (окислителна полимеризация) и дълбок ефект на втвърдяване, докато общата мощност определя дали може да се излекува напълно.

Най-голямото предимство на LED в сравнение с живачната лампа е, че LED е формулиран и регулируем. В рамките на капацитета на самия LED, той може да регулира формулировката в най-голяма степен в съответствие с изискванията за втвърдяване. В оборудването за втвърдяване на UV LED светлините непрекъснато разширяват способността им да намират точката на баланс. Само на светодиода, се основава на формулата на боята, за да се намери най-доброто втвърдяване изисква LED светлинен източник параметри.

C.The излъчващ принцип на UV LED и развитието статус на UV LED чип

Според принципа на електронния преход, електроните на един атом се връщат от възбуденото състояние в основното състояние, освобождавайки енергия при различни дължини на вълната на излъчване (излъчващи електромагнитни вълни с различна дължина на вълната).

Така че първият начин да се направи нещо, което излъчва ултравиолетова светлина, е да се търси атом, който има състояние на електронно възбуждане, което е малко под основното състояние в ултравиолетовия обхват, а нашата конвенционална живачна лампа е най-широко използваният UV източник.

Вторият метод е да се използва принцип на полупроводниковите излъчватели на светлина (по-просто казано за светлоизлъчващ полупроводник и предно напрежение, от P зона в N дупки и по N зона в P област електронно, съответно в близост до PN прехода, няколко микрометра, и дупка рекомбинация на електрони и PN площ, произвеждат флуоресцентни флуоресцентни лъчи), за да се направи UV лентата на светлинния източник.

Добре известно е, че ширината на лентата от три до пет полупроводникови материала в серия от галиев нитрид или индиев галиев нитрид (InGaN) пада между сините и ултравиолетовите дължини на вълните.

На теория, обаче, всяка дължина на вълната на светлината може да се постигне чрез съотношението на светлинните материали. Ограничена от различни условия, видовете UV LED чипове които могат да бъдат произведени в търговската мрежа, все още са много ограничени в момента, а високомощните чипове, които могат да се използват в търговската мрежа, са основно концентрирани в UVA лентата от 365 nm - 415 nm. През последните две години UVB и UVC също показаха бурна тенденция, но те са ограничени основно до гражданския пазар на дезинфекция, стерилизация и други приложения с ниска мощност.

Има няколко причини за това:

1.Структурата на кристалния материал определя светлинната ефективност (фотоелектрична ефективност на преобразуване). Тъй като 365 - 405nm в UVA може да се използва галиев нитрид (GaN) и високо светлинен индиев галиев азот (InGaN). UVB и UVC структурите се основават на ниско излъчващи AlGaN материали, а не на познатия в момента галиев нитрид и индиев галиев нитрид, които абсорбират ултравиолетова светлина под 365 nm. В резултат на това, светлинната ефективност на UVB и UVC е изключително ниска. Като пример за LG 278nm чип, ефективността на цялата фотоелектрическа конверсия е само 2%.

2. Според принципа на енергоспестяване, 2% ефективност на фотоелектронното преобразуване означава, че 98% от електричеството се превръща в топлина, а експлоатационният живот и светлинната ефективност на LED чиповете са обратно пропорционални на температурата. Такава висока топлинна мощност изисква високо изискване за разсейване на топлината. Съгласно съществуващия метод на разсейване на топлината, не е възможно да се постигне ефективно разсейване на топлина от UVB и UVC чипове с висока мощност.

3.За да се защити LED чип, чипът трябва да бъде капсулиран, LED светлината е всестранна, трябва да се добави обектив, за да фокусира светлината. В допълнение към кварцовото стъкло, повечето материали имат много ниска пропускливост на ултравиолетова светлина. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-ниска е пропускливостта. По този начин, когато светлинната ефективност е вече ниска, голяма част от светлината ще се абсорбира от обектива.

4. Съществуващите UVB и UVC чипове са също кристални кристали за реакционната пещ на базата на UVA. Освен дефектите на самите материали, съществуват и проблеми като несъответствие на субстрата и коефициент на термично разширение на кристалите, което води до изключително нисък добив на кристалите и висока цена.

Като цяло, тъй като UBV и UVC имат ниска светлинна ефективност, високи разходи и по-високи изисквания за разсейване на топлината в системата, трудно е да се постигне промишлено високоенергийни UVB и UVC светлинни източници преди по-значителен пробив в технологиите.

Г. Изследване и разработване на система за излъчване на UV светлина

LED чип е само важна част от светодиодния източник на светлина, ние правим изследвания и разработки на LED светлинен източник, трябва да извършваме систематични изследвания като цяло. В допълнение към дължината на вълната на светодиода, тя включва и серия от технология за опаковане, оптичен дизайн, охладителна система, система за захранване, интелигентна система за управление и т.н.

В момента има четири основни структури за опаковане на LED чипове, а именно формална структура, флип структура, вертикална структура и триизмерна вертикална структура. В момента обикновените LED чипове приемат форма на сапфирен субстрат, която е проста по структура и зряла технология на производство. Въпреки това, поради лошата топлопроводимост на сапфира, топлината, генерирана от чипа, трудно може да бъде прехвърлена към радиатора, което е ограничено при прилагането на UV мощен диод за UV печат.

Опаковката с флип чип е едно от настоящите насоки за развитие. В сравнение с формалната структура, топлината не трябва да преминава през сапфирен субстрат на чипа, а директно към силиконовата или керамичната подложка с по-висока топлопроводимост, а след това към външната среда през металната основа. Освен това, тъй като флип структурата не се нуждае от външен златен проводник, интегрираната плътност на чипа може да бъде много висока, подобрявайки оптичната мощност на единица площ. Въпреки това, двата флип структурата и формалната структура имат един и същ дефект, т.е., светодиодите P и N са на една и съща страна на светодиода и токът трябва да тече през пласта n-GaN странично, което води до претоварване на тока и висока местна калоричност, която ограничава горната граница на шофиращия ток.

Синият светлинен чип с вертикална конструкция се произвежда на базата на формално сглобяване. Този вид чип е свързан с чип с традиционен сапфирен субстрат с главата надолу върху силиконовата подложка или металната подложка с добра топлопроводимост, след което се обелва сапфировия субстрат с лазер. Чипът на този субстрат решава проблема с тесното място на разсейване на топлината, но процесът е сложен, особено процесът на превръщане на субстрата е труден за постигане и добивът е нисък. Въпреки това, с развитието на технологиите, UV LED вертикалната опаковка става все по-зряла.

Сега се предлага нова триизмерна вертикална структура. В сравнение с вертикалната структура LED чип, основното предимство на триизмерната вертикална структура LED чип е, че не е необходима златна жица, което прави пакета по-тънък, по-добър ефект на разсейване на топлината и по-лесен за въвеждане на по-голям ток. Въпреки това, все още има много проблеми, които трябва да бъдат решени при прилагането на 3D вертикална структура.

Тъй като UV LED светлинната ефективност обикновено е по-ниска от LED осветлението, за да се постигне по-висока светлинна ефективност, обикновено се избира вертикална опаковка.

Тъй като светодиодната луминесценция е ненасочена, в случай на ниска ефективност на луминисценцията, научният и разумният оптичен дизайн, като например рефлекторна чаша, основна леща, вторична леща и т.н., също е необходим за постигане на по-висока ефективна ефективност на светлината (ефективността на светлината от положителното осветление). ). Освен това, поради ултравиолетова светлина, скоростта на затихване е по-висока в средата, така че при избора на материал за лещи и многократна оценка (кварцово стъкло, високо боросиликатно стъкло, закалено стъкло и т.н.), опитайте се да изберете материала с високо UV пропускливост ( както и да се избягва всмукване на материала при ултравиолетова светлина за дълго време и температурата да се повиши).

Както беше посочено по-рано, според принципа на запазване на енергията, когато електрическата енергия се преобразува в светлинна енергия, голяма част от нея също се превръща в топлинна енергия (UVA лента, електричество: светлина: топлина = 10: 3: 7). Ефективният експлоатационен живот на LED чипа е тясно свързан с икономията на температура. В процеса на втвърдяване светлина, за да се осигури по - висока плътност на оптичната мощност, често трябва да се постави Мощни UV чипове за UV втвърдяване интегрирана с висока плътност, като охлаждане се поставя високо искане, как да се реализира ефективното разсейване на топлината, и да се гарантира, че всички LED чип в обхвата на разумна и балансирана температура на раздел, също изисква научен дизайн, компютърна симулация и практически тест.