新能源 新技术 广发光电UV-LED固化光源优势显著

LED光源具有能耗低、使用寿命长、绿色环保等优点，是国家重点关注的一项绿色产业。其中，UV-LED固化光源是LED光源发展中的一个重要应用，是指发射光光谱波峰在410nm以下的LED发光器件，不仅具有LED光源的特点，而且属于一种紫外光光源，是国家重点攻关的新一代紫外光固化技术，目前已在印刷、包装、广告、建材、装潢、家电、电子、通讯、计算机、汽车、航空、航天、仪器仪表、消毒净化、防伪、医疗等行业，以及UV油墨、UV胶黏剂等材料相关行业广泛应用。

紫外光固化技术是一种光化学反应，其与传统的干燥过程相似，但原理不同，传统的干燥过程一般是涂覆材料因溶剂挥发而硬化的过程；紫外光固化技术则是利用电磁辐射产生辐射聚合、辐射交联等反应，迅速将低分子量物质转化成高分子物质的化学过程。UV固化体系中不含溶剂或含有极少量的溶剂，经紫外光辐照后，液膜几乎可以100%固化，因此UV-LED固化光源被认为是一种低碳、环保的新科技产品。

传统的UV固化设备以汞灯光源为主，汞灯光源可将电压激发灯管内的汞变为汞蒸气，从而发出紫外线、可见光及红外线。不过汞灯光源存在光衰快、寿命短、耗电高、使用成本高、升温高、体积大、含汞等缺陷，对此，业界人士一直致力于改进以上缺陷，但因原始硬件的局限性一直难以突破。

现有技术中的UV-LED固化光源通常采用风冷却或水冷却两种方式，其中，水冷却方式对UV-LED固化光源的散热效果更佳，是目前的主流趋势。

江苏广发光电科技有限公司（以下简称“广发光电”）的水冷型UVLED固化光源主要由内置水冷循环装置的金属腔体和LED基板组成，腔体剖视图如图1所示。腔体的端部分别设有一个进水孔和出水孔，通过水冷循环装置将导热液从进水孔输送到腔体内部。UV-LED固化光源产生的热量则从LED基板向导热液传递，并从出水孔流出，从而实现降低LED基板温度的目的。LED基板位置温度分布如图2所示。

水冷型UV-LED固化光源的腔体内部设置了斜坡导流件，可对从进水孔流入的导热液起到提升流速并引导流向的作用，以此将LED基板上由UV-LED固化光源发出的热量带走，并有效降低基板表面平均温度与各个位置的温差，以确保UV-LED固化光源在工作时保持功率的一致性，并有效提高UV-LED固化光源的使用寿命；同时，通过在腔体及LED基板的表面涂覆耐腐蚀合金涂层，可以有效防止导热液对腔体及LED基板的腐蚀作用，提高腔体和LED基板的使用寿命，从而整体提高UV-LED固化光源的使用寿命。

传统高压汞灯发射光源的光谱中不但包括波长低于300nm的深紫外光成分和300nm～400nm的紫外成分，还包括400nm～700nm的可见光成分和广泛的红外光成分（如图3所示）。传统高压汞灯所发射光中仅仅只有不足25%的紫外光会对光固化胶黏剂有效（如图4所示），其他部分的发光则会白白浪费，由此造成能量损失。

由UV-LED固化光源的光谱分布图（图5）可知，UV-LED固化光源的光谱半宽非常窄，能量高度集中，这样的光源作用于光敏材料时，其能量利用率会非常高，相应地，能耗就会大大降低。对于具有特定吸收性的紫外油墨、紫外胶材料来说，可采用波长为390nm的紫外光固化，这样只需阵列式集成390nm的UV-LED固化光源就可以达到快速有效的固化效果。此时，光源能量高度集中在390nm附近，光源利用率非常高。此外，采用不同的设计形式，还可将UV-LED芯片方便地集成为不同峰值波长的芯片，形成多峰值波长的UV-LED面光源，以满足不同产品的生产需求。

目前，广发光电研制的紫外光固化技术核心是用UV-LED固化光源替代传统高压汞灯，制造新型紫外光固化设备，并应用于印刷固化、电子行业固化等领域，以实现良好的经济效益和社会效益。在纸包装凸印、柔印、胶印等过程的紫外固化阶段，与传统的汞灯、卤素灯等固化光源相比较，广发光电UV-LED固化光源在实现同等固化效果下，在效率、能耗、环保、寿命等方面具有巨大的优势。