LED紫外光源與汞燈光源的性能區(qū)別

LED紫外光源與汞燈光源的光譜線的區(qū)別

現(xiàn)在市場上越來越多的UV LED紫外光源來取代傳統(tǒng)的汞燈光源，那就必須要先了解汞燈和LED紫外線1燈的區(qū)別，各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)等等。因?yàn)閁V涂料能夠固化，是因?yàn)榕浞嚼锩娴墓庖l(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(jìn)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。

這張圖是大家經(jīng)常見到的很經(jīng)典的一張UV LED紫外線燈和汞燈光源的發(fā)射光譜的對比圖，從圖上我們可以看到，汞燈光源的發(fā)射光譜是連續(xù)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(qiáng)比較集中，而LED的發(fā)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(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(shí)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(shí)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(qiáng)比汞燈要強(qiáng)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(qiáng)深層固化。）

LED紫外光源與汞燈光源能耗的差別

一般意義上，大家都認(rèn)為UV LED比汞燈要節(jié)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(shí)這里面有很大的誤區(qū)，有兩方面的原因：一是有些企業(yè)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(diǎn)的一般是基于高壓汞燈發(fā)出來的光只有30%是紫外光，而UV LED發(fā)出來的光全部都是紫外光這個基礎(chǔ)得出來的結(jié)論，而真正影響系統(tǒng)能耗的是光電轉(zhuǎn)換效率和有效光效率，汞燈的光電轉(zhuǎn)換效率是很高的，只是汞燈發(fā)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UV LED的光電轉(zhuǎn)換效率要低得多，目前UVA的光電轉(zhuǎn)換效率只有大概30%（其實(shí)跟汞燈的紫外光效率差不多），而根據(jù)能量守恒原理，剩下70%的電就轉(zhuǎn)換成了熱（的區(qū)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(fā)出來。），這就是為什么UV LED光源一般都需要風(fēng)冷散熱，大功率的UV LED光源還需要要按光源的電功率的70%配備一個水冷機(jī)來給燈頭散熱的原因。

    真正能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的是LED可以即開即用，能夠通過光學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)照射，提高有效光效率的特點(diǎn)，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(shè)備廠商而言，都沒有足夠的實(shí)力去進(jìn)行這方面的研發(fā)。

汞燈光源的環(huán)保問題

汞燈的環(huán)境污染主要有兩點(diǎn)：一是汞燈的發(fā)射光譜有200nm以下的遠(yuǎn)紫外光，會產(chǎn)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(jù)報(bào)道，每年處理汞廢棄物的能耗，需要兩個三峽水電站的發(fā)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(guān)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(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)用的汞熒光燈不在限制的名單之內(nèi)，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(guān)的產(chǎn)品加入到限制名單。所以說，UV固化用的汞燈產(chǎn)品什么時候能夠全面淘汰，取決于UVLED在UV固化領(lǐng)域的發(fā)展情況。

    其它的關(guān)于LED的優(yōu)點(diǎn)還有：LED是窄波長，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)固化（一方面是可以實(shí)現(xiàn)局部精準(zhǔn)固化，譬如3D打印；另一方面可以通過不同引發(fā)劑的選擇，更好的實(shí)現(xiàn)不同程度的固化）；LED光源是燈珠結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)長度、寬度、照射角度等等，做成點(diǎn)光源、線光源、面光源，滿足不同的照射工藝要求。

LED紫外線燈和傳統(tǒng)高壓汞燈對比：