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關(guān)于UVLED光固化還有哪些你不知道的？

2022-06-07

[UVLED]的性能如此強(qiáng)大，優(yōu)點(diǎn)眾多讓各個(gè)領(lǐng)域如此青睞，隨著科學(xué)研究的不斷進(jìn)步，不久的將來會代替汞燈實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的深海，今天柯依努UV固化的小編就為和大家學(xué)習(xí)一下關(guān)于UVLED光固化的相關(guān)知識。

UV光的誕生

首先可能要幫大家復(fù)習(xí)一下以前課堂上講過的紫外線UV，如圖一所示是電磁波的光譜，從最短的伽馬射線到最長的無線電波都屬于電磁波，而光是電磁波的一種，紫外線UV是介于200納米到410納米波段的電磁波，根據(jù)光量子論，波長越短的光，能量越強(qiáng)，對生物的破壞性越大，紫外線UV就是這樣的光，本來我們的太陽射到地球的光譜里是有這個(gè)波段的，但是由于地球大氣層的保護(hù)，尤其是大氣的臭氧層吸收太陽光譜的紫外線（UV），所以破壞力如此巨大的電磁波才沒有進(jìn)入我們的生活環(huán)境，萬物才得以在地球繁衍，生生不息。

圖一各種波段的電磁波與應(yīng)用

根據(jù)UV能量的大小不同，其實(shí)就是波長的不同，我們又把UV分成三種，它們分別是：

UVA（320~410nm）

UVB（280nm~320nm）

UVC（200nm~280nm）

那么問題來了，除了太陽光譜里面的UV光，我們?nèi)祟愐绾蔚玫経V光呢？

第一種方法就是尋找一種原子。他的電子激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差剛好在紫外線的范圍，我們知道電子在原子軌道的躍遷會以電磁波的形式做能量的轉(zhuǎn)換，很幸運(yùn)的是我們的周期表內(nèi)有這樣的元素剛好符合這樣的要求。

但是很不幸的是，這個(gè)元素是對人類或地球環(huán)境有害的汞，俗稱水銀，汞燈或俗稱水銀燈是目前紫外線消毒,固化與曝光最主流的產(chǎn)品，甚至日光燈管與節(jié)能燈也是汞燈最大的應(yīng)用之一，這種燈的原理很簡單，陰極射線管打出的高能電子激發(fā)汞蒸汽的原子呈激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)電子回到基態(tài)放出紫外光，如果外面涂上紅綠藍(lán)RGB的熒光粉，就是日光燈或節(jié)能燈。

如下圖二所示，就是汞燈的原理圖（看不懂沒關(guān)系，跳過不影響對本文的理解），由于價(jià)格便宜，過去的照明與現(xiàn)在的消毒殺菌，它都是最主流的產(chǎn)品，以前我們讀武俠小說所謂的以毒攻毒，我想用汞燈來消毒就是最好的比喻吧！

圖二原子能級躍遷與汞燈的原理示意圖

第二種方法就是利用半導(dǎo)體發(fā)光原理來制造UV波段的光源，大家都知道氮化鋁到氮化鎵或銦鎵氮（InGaN）系列的三五族半導(dǎo)體材料的禁帶寬度（band gap）剛好落在藍(lán)光到紫外光波段之間，但是如何生長這樣的材料始終無法解決，所以這樣的想法一直持續(xù)到上個(gè)世紀(jì)九零年代初，直到后來得了諾貝爾獎的日亞化學(xué)的中村修二博士與名古屋大學(xué)的赤崎勇和田野浩教授團(tuán)隊(duì)的一系列突破才開始了氮化鎵時(shí)代，如圖三所示，利用鋁銦鎵氮材料的配比變化，我們可以做出各種不同波段的紫外線與可見光。（此處看不懂也沒關(guān)系，只要記住我們?nèi)祟惪梢酝ㄟ^一些材料的配比，造出比肩紫外線的光即可）

圖三不同的鋁銦鎵氮AlInGaN材料配比與禁帶寬度和發(fā)射波長示意圖

UV的功能讓你刮目相看

水能載舟亦能覆舟，照射UV雖然對人體有害，但是它卻是危害人類的細(xì)菌與病毒的天敵，尤其是UVC波段的紫外線，如圖四所示，它可以將危害人類的細(xì)菌與病毒在短時(shí)間內(nèi)殺死。

圖四UVC殺菌的應(yīng)用與示意圖

UVCLED應(yīng)用相對廣泛，可以廣泛應(yīng)用在諸如醫(yī)院，空調(diào)系統(tǒng)，消毒柜，水處理設(shè)備，飲水機(jī)，污水處理廠，游泳池，食品飲料加工及包裝設(shè)備上。此外，在離我們老百姓日常生活最近的場景中，最近有不少消毒、殺菌方面的應(yīng)用產(chǎn)品陸續(xù)涌現(xiàn)，如母嬰用品消毒盒、牙刷滅菌器、便攜式消毒器等等。

而UVB處于一個(gè)比較尷尬的角色，目前幾乎沒有什么應(yīng)用，最近聽說開始有醫(yī)療方面應(yīng)用使用UVB波段，293nm的UVB可以產(chǎn)生維生素D3，抑制骨骼疏松癥等代謝性骨病，尤其是缺乏日照的地區(qū)，但是由于市場實(shí)在太小了，幾乎沒人談?wù)揢VB。

而UVA波段因?yàn)槟軌蛘丈涮厥饽z水使膠水產(chǎn)生聚合反應(yīng)從而固化，所以目前是UV市場的主流。

如何固化？我是學(xué)物理的，有機(jī)化學(xué)不是我的專長，所以我就用我懂的知識給大家科普一下吧！UV膠固化原理是UV 固化材料中的光引發(fā)劑（或光敏劑）在紫外線的照射下吸收紫外光后產(chǎn)生活性自由基或陽離子，引發(fā)單體聚合、交聯(lián)和接支化學(xué)反應(yīng)，使粘合劑在數(shù)秒鐘內(nèi)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，因?yàn)楣庖l(fā)劑只有在合適的波長范圍內(nèi)才能最大限度的發(fā)揮它的引發(fā)效率，讓膠水最快速的成膜，所以不同的波長會對應(yīng)不同的UV膠水，我所了解到的是365nm波長光引發(fā)劑的UV膠比較便宜，但是365nm波長的UV LED比較貴，綜合之后365nm與380nm~395nm的UV固化技術(shù)性價(jià)比不相上下，也許未來365nm波長LED性價(jià)比有所突破，主流的固化技術(shù)將會是365nm。

UVA波段的典型應(yīng)用為紫外固化和UV噴墨打印，代表波長為380nm~395nm、365nm~370nm，在顯示屏、電子醫(yī)療、儀表等行業(yè)的UV膠黏劑固化;建材、家具、家電、汽車等行業(yè)的UV涂料固化;印刷、包裝等行業(yè)的UV油墨固化都可以看見UVA的蹤影，以電子業(yè)來說對，PCB版的曝光機(jī)主要波長是365nm，半導(dǎo)體芯片的防潮濕保護(hù)涂層，晶圓掩膜等，都需要UV膠水固化的技術(shù)。除了這些應(yīng)用，在日常生活上，我們也可以時(shí)?？吹経V的身影，例如365nm波長消滅蚊子的滅蚊燈，這個(gè)應(yīng)用是其它波段做不到的；還有使用UVA固化美甲膠水的美甲機(jī)，通常使用365nm與390nm兩個(gè)波段，可以讓涂上膠水的指甲更艷麗！

以上就是小編搜集關(guān)于UVLED的相關(guān)知識，本文章分為兩篇，請大家關(guān)注小編不要錯(cuò)過學(xué)習(xí)機(jī)會。

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