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在這里,UV指的是UV涂料、UV油墨、UV膠黏劑等等紫外光固化材料;LED特指紫外LED光源;UV-LED則定義為“用紫外LED光源作為輻射源實現(xiàn)UV材料的固化”。
眾所周知,傳統(tǒng)的UV涂料使用的固化光源是中高壓汞燈,這兩年受節(jié)能、環(huán)保等政策因素的影響,也得益于UVLED(紫外LED)的快速發(fā)展,具備了可以工業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ),市場上掀起了一股UV-LED的熱潮。新型的事物總是能夠引起大家的關(guān)注和追捧,但是作為一個從業(yè)者,對UV-LED有一個清晰的了解是必須的,在這里,我把我們這兩年在UV-LED領(lǐng)域研究的一些經(jīng)驗和大家做個分享。
由于光源的改變(LED和汞燈的區(qū)別稍后再細(xì)說),帶來了UV涂料配方體系的改變以及整個涂裝、固化工藝的變革。針對UV-LED這個系統(tǒng),從技術(shù)到市場,我們認(rèn)為有五個需要重點研究的方向。
一、UV-LED光固化的研究
前面已經(jīng)給UV-LED做過定義,就是用紫外LED光源作為輻射源實現(xiàn)UV材料的固化,所以實現(xiàn)固化是所有研究的第一要點,光固化,光(能量源)和UV材料(受體)都是必不可少的,光改變了,必然帶來整個系統(tǒng)平衡的重構(gòu),這里面的核心就是UV涂料和LED光源對接的跨學(xué)科研發(fā)。大家都知道,LED的波長越短,能量級別越高,價格越高;而光引發(fā)劑激發(fā)所需的能量越低,吸收波長越長,價格也越高。光源和引發(fā)劑剛好是一個蹺蹺板關(guān)系,所以拓展各自的能力邊界,尋找LED光源和UV材料的最佳平衡點就成為了UV-LED研發(fā)的重點工作。
二、LED光源系統(tǒng)的研究
汞燈技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)非常成熟,所以傳統(tǒng)上我們都把汞燈看做是標(biāo)準(zhǔn)光源。而紫外LED的發(fā)展才剛剛起步,未來的發(fā)展空間依然巨大;另外LED的產(chǎn)業(yè)鏈非常長,從晶體的生長、芯片的切割、到芯片的封裝,再到光源模組的集成,還涉及到電源的控制和散熱系統(tǒng)的設(shè)計等等,每一步對最終形成的產(chǎn)品——UVLED光源的質(zhì)量都有著非常重要的影響,所以認(rèn)識LED的能力邊界,拓展LED的能力邊界,對UV-LED整個體系的研發(fā)至關(guān)重要。
1、LED光源與汞燈的區(qū)別(優(yōu)點、缺點,大眾對LED的理解誤區(qū))
所謂知自知彼百戰(zhàn)不殆,既然我們要用UVLED來取代傳統(tǒng)的汞燈,那就必須要先了解汞燈和LED燈的區(qū)別,各自有什么優(yōu)缺點等等。因為UV涂料能夠固化,是因為配方里面的光引發(fā)劑吸收了某個波長的紫外光而產(chǎn)生自由基(或者陽離子、陰離子)進而引發(fā)單體的聚合,所以我們首先看一下汞燈和紫外LED的發(fā)射光譜圖。
當(dāng)前能工業(yè)化應(yīng)用的主要是UVA波段的近紫外光,主要就是圖1所示的365nm和395nm兩個波長的LED光源,在這個波長范圍內(nèi),大部分引發(fā)劑的摩爾消光系數(shù)都比較低,所以UV-LED普遍存在引發(fā)效率低,氧阻聚嚴(yán)重的問題,不利于表干(備注:當(dāng)前很多UVLED廠家或者做LEDUV涂料的廠家所宣稱的LEDUV打磨性好,嚴(yán)格說來就是表面固化不好的結(jié)果,難的不是打磨性好,而是如何實現(xiàn)打磨性的可調(diào)控,既能耐磨又能好打磨。甚至還有些廠家掛羊頭賣狗肉,在LED燈的后面加設(shè)一條汞燈,真正起作用的其實還是汞燈。)但是,我們同時也看到,在365nm和395nm這兩個波段,LED的光強比汞燈要強很多,有利于UV材料的深層固化(很多傳統(tǒng)的UV固化設(shè)備,會在汞燈后面加一個鎵燈(主發(fā)射波長為415nm),目的就是為了加強深層固化。)