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LED光源與汞燈的區別(優點、缺點,大眾對LED的理解誤區)

返回列表 來源:東莞市藍盾機電設備科技有限公司 人閱讀 發布日期:2019-04-20

   所謂知自知彼百戰不殆,既然我們要用UVLED來取代傳統的汞燈,那就必須要先了解汞燈和LED燈的區別,各自有什么優缺點等等。因為UV涂料能夠固化,是因為配方里面的光引發劑吸收了某個波長的紫外光而產生自由基(或者陽離子、陰離子)進而引發單體的聚合,所以我們首先看一下汞燈和紫外LED的發射光譜圖。

圖片1.jpg

這張圖是大家經常見到的很經典的一張UV LED和汞燈的發射光譜的對比圖,從圖上我們可以看到,汞燈的發射光譜是連續的,從紫外到紅外都有,特別是在UVB到短波的UVA這一段的光強比較集中,而LED的發射光譜比較窄,常見的是峰值為365nm和395nm(包括385、395、405nm)的這兩個波段。

當前能工業化應用的主要是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,大部分引發劑的摩爾消光系數都比較低,所以UV-LED普遍存在引發效率低,氧阻聚嚴重的問題,不利于表干(備注:當前很多UVLED廠家或者做LEDUV涂料的廠家所宣稱的LEDUV打磨性好,嚴格說來就是表面固化不好的結果,難的不是打磨性好,而是如何實現打磨性的可調控,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(很多傳統的UV固化設備,會在汞燈后面加一個鎵燈(主發射波長為415nm),目的就是為了加強深層固化。)

圖片2.png

圖片3.png 

     第二個我們要談的是LED的節能問題,一般意義上,大家都認為UVLED比汞燈要節能,甚至很多廠家打出了用LED以后能夠降低70%的能耗的宣傳口號。

     其實這里面有很大的誤區,有兩方面的原因:一是有些企業嘩眾取寵,夸大宣傳;二是很多人根本就不了解LED,把兩個概念搞混了。

     持這種觀點的一般是基于“汞燈發出來的光只有30%是紫外光,而UVLED發出來的光全部都是紫外光”這個基礎得出來的結論,而真正影響系統能耗的是光電轉換效率和有效光效率,汞燈的光電轉換效率是很高的,只是汞燈發出來的光很大部分是可見光和紅外光,UV材料固化需要的紫外光只占30%。

     而UVLED的光電轉換效率要低得多,目前UVA的光電轉換效率只有大概30%(其實跟汞燈的紫外光效率差不多),而根據能量守恒原理,剩下70%的電就轉換成了熱(唯一的區別是LED的熱通過燈板從背面散出去了,出光面是沒有熱量的,LED“冷光源”的稱號由此而來;而汞燈的熱則通過反射罩和紅外線從正面發出來。),這就是為什么UVLED光源一般都需要風冷散熱,大功率的UVLED光源還需要要按光源的電功率的70%配備一個水冷機來給燈頭散熱的原因。

    真正能夠實現節能的是LED可以即開即用,能夠通過光學設計實現精準照射,提高有效光效率的特點,而這些需要紅外探測,智能控制等等的配合,對目前市場上大部分UVLED的設備廠商而言,都沒有足夠的實力去進行這方面的研發。

     第三點也是最重要的一點,就是環保問題。汞燈的環境污染主要有兩點:一是汞燈的發射光譜有200nm以下的遠紫外光,會產生大量的臭氧(很多車間工人反映的用汞燈會覺得有臭味,這就是根本原因);二是汞燈的使用壽命比較短,只有800-1000小時,而廢棄的汞燈帶來的二次污染(汞污染),一直是個難以解決的問題。

     據報道,每年處理汞廢棄物的能耗,需要兩個三峽水電站的發電量,而更要命的是,目前還沒有徹底處理廢棄汞的好辦法。LED則沒有這樣的問題。隨著《關于汞的水俁公約》自2017年8月16日在我國正式生效,去汞燈化就提上了日程。

     雖然公約里面有備注,暫時沒有可替代產品的工業生產用的汞熒光燈不在限制的名單之內,但是也注明了,如果締約方有可替代方案的情況下,可以提請把相關的產品加入到限制名單。所以說,UV固化用的汞燈產品什么時候能夠全面淘汰,取決于UVLED在UV固化領域的發展情況。

    其它的關于LED的優點還有:LED是窄波長,可以實現精準固化(一方面是可以實現局部精準固化,譬如3D打??;另一方面可以通過不同引發劑的選擇,更好的實現不同程度的固化);LED光源是燈珠結構,可以根據需要進行調節長度、寬度、照射角度等等,做成點光源、線光源、面光源,滿足不同的照射工藝要求。

LED和傳統汞燈對比:

比較項目

UVLED

汞燈

光譜分布

調光范圍

0-100%

20-100%

有效光效率

使用壽命

長>20000h

短800-1000h

啟停速度

即開即用

需預熱

燈的形狀

可調(點、線、面)

不可調

設備尺寸

輕便

笨重

腔體溫度

能耗

臭氧

不產生

產生

二次污染(汞廢棄物)

不產生

產生



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