目前,很多的工業(yè)領域都在使用UV固化設備,但很多使用傳統(tǒng)汞燈的企業(yè),面對UV固化的價格卻止步不前了,那么UV從誕生到今天還需要哪些需要解決的問題呢?
其實除了UV LED的封裝技術性難題,但要想把UV做到親民價格,科研人員面對UV LED的熱管理同樣是一個嚴肅的問題。
UV LED的熱管理,尤其是UVC LED的外量子效率(EQE)特別低,它們只將大約2~3%的功率輸入轉(zhuǎn)換成光。剩余97%的功率被轉(zhuǎn)換成熱量,熱量必須要快速去除,所以導熱基板必須要有非常高的導熱系數(shù),過去的PCB,陶瓷與鋁基板都很難達到這樣的要求,除非加入主動散熱的技術。最主流的封裝基板氮化鋁(AIN)具有優(yōu)異的導熱性(140W/mK-170W/ mK),但是很昂貴,另外3D成型DPC陶瓷基板,以在陶瓷基板表面一體成型獲得金屬密封腔,形成陶瓷-金屬3D密封結(jié)構(gòu)也可以滿足現(xiàn)有UV封裝技術的發(fā)展需要,圖十是目前UV封裝所用的主要材料示意圖,我認為UVC封裝的成本高企,除了貴得離譜的芯片,主要還是需要更好的材料來維持它的可靠度。
UV封裝結(jié)構(gòu)與封裝材料的示意圖
名家入局,UV LED取代汞燈指日可待
現(xiàn)在的UVC-LED玩家,技術領先以日美企業(yè)為主,其中包括美國Crystal IS、日本的日機裝(NIKKISO)等國際公司,第二梯隊為以LG Innotek為代表的韓國企業(yè)和以光鋐科技為代表的臺灣企業(yè),當然除了青島杰森有UVC消毒殺菌的產(chǎn)品之外,內(nèi)地的公司大部分還是處于研發(fā)階段,現(xiàn)在我?guī)痛蠹医榻B各家企業(yè)的UVC-LED技術水平,我們一般使用電光轉(zhuǎn)換效率來評價。
日機裝NIKKISO最近宣布的280nm波長UVC-LED的輸出功率為140mW,使用電流為350mA,最終折算的電光轉(zhuǎn)換效率約為2.5%左右,為國際領先水平。Crystal IS 的275nm波長LED,其輸出功率為67mW,其光電轉(zhuǎn)換效率為1.3%。LG Innotek的278nm LED,350mA下最大輸出功率為60mW,其效率約在1.6%。臺灣代表企業(yè)有光鋐科技,其280nm LED 40mA時輸出功率為6mW左右,其效率約為1.5%。國內(nèi)廠商青島杰生的官網(wǎng)顯示,其275-285nm LED,40mA下輸出功率為1.5-4.0mW,光電轉(zhuǎn)換效率為0.3-0.8%。
目前所有的紫外光源總產(chǎn)值中,汞燈還是占據(jù)主導地位,但是紫外LED目前也正在奮起直追,預計在三年后,所有紫外光源的總產(chǎn)值占比將會超越汞燈。
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