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LED光源与汞灯的区别(优点、缺点,大众对LED的理解误区)

返回列表 来源:东莞市蓝盾机电设备科技有限公司 人阅读 发布日期:2019-04-20

   所谓知自知彼百战不殆,既然我们要用UVLED来取代传统的汞灯,那就必须要先了解汞灯和LED灯的区别,各自有什么优缺点等等。因为UV涂料能够固化,是因为配方里面的光引发剂吸收了某个波长的紫外光而产生自由基(或者阳离子、阴离子)进而引发单体的聚合,所以我们首先看一下汞灯和紫外LED的发射光谱图。

图片1.jpg

这张图是大家经常见到的很经典的一张UV LED和汞灯的发射光谱的对比图,从图上我们可以看到,汞灯的发射光谱是连续的,从紫外到红外都有,特别是在UVB到短波的UVA这一段的光强比较集中,而LED的发射光谱比较窄,常见的是峰值为365nm和395nm(包括385、395、405nm)的这两个波段。

当前能工业化应用的主要是UVA波段的近紫外光,主要就是图1所示的365nm和395nm两个波长的LED光源,在这个波长范围内,大部分引发剂的摩尔消光系数都比较低,所以UV-LED普遍存在引发效率低,氧阻聚严重的问题,不利于表干(备注:当前很多UVLED厂家或者做LEDUV涂料的厂家所宣称的LEDUV打磨性好,严格说来就是表面固化不好的结果,难的不是打磨性好,而是如何实现打磨性的可调控,既能耐磨又能好打磨。

甚至还有些厂家挂羊头卖狗肉,在LED灯的后面加设一条汞灯,真正起作用的其实还是汞灯。)但是,我们同时也看到,在365nm和395nm这两个波段,LED的光强比汞灯要强很多,有利于UV材料的深层固化(很多传统的UV固化设备,会在汞灯后面加一个镓灯(主发射波长为415nm),目的就是为了加强深层固化。)

图片2.png

图片3.png 

     第二个我们要谈的是LED的节能问题,一般意义上,大家都认为UVLED比汞灯要节能,甚至很多厂家打出了用LED以后能够降低70%的能耗的宣传口号。

     其实这里面有很大的误区,有两方面的原因:一是有些企业哗众取宠,夸大宣传;二是很多人根本就不了解LED,把两个概念搞混了。

     持这种观点的一般是基于“汞灯发出来的光只有30%是紫外光,而UVLED发出来的光全部都是紫外光”这个基础得出来的结论,而真正影响系统能耗的是光电转换效率和有效光效率,汞灯的光电转换效率是很高的,只是汞灯发出来的光很大部分是可见光和红外光,UV材料固化需要的紫外光只占30%。

     而UVLED的光电转换效率要低得多,目前UVA的光电转换效率只有大概30%(其实跟汞灯的紫外光效率差不多),而根据能量守恒原理,剩下70%的电就转换成了热(唯一的区别是LED的热通过灯板从背面散出去了,出光面是没有热量的,LED“冷光源”的称号由此而来;而汞灯的热则通过反射罩和红外线从正面发出来。),这就是为什么UVLED光源一般都需要风冷散热,大功率的UVLED光源还需要要按光源的电功率的70%配备一个水冷机来给灯头散热的原因。

    真正能够实现节能的是LED可以即开即用,能够通过光学设计实现精准照射,提高有效光效率的特点,而这些需要红外探测,智能控制等等的配合,对目前市场上大部分UVLED的设备厂商而言,都没有足够的实力去进行这方面的研发。

     第三点也是最重要的一点,就是环保问题。汞灯的环境污染主要有两点:一是汞灯的发射光谱有200nm以下的远紫外光,会产生大量的臭氧(很多车间工人反映的用汞灯会觉得有臭味,这就是根本原因);二是汞灯的使用寿命比较短,只有800-1000小时,而废弃的汞灯带来的二次污染(汞污染),一直是个难以解决的问题。

     据报道,每年处理汞废弃物的能耗,需要两个三峡水电站的发电量,而更要命的是,目前还没有彻底处理废弃汞的好办法。LED则没有这样的问题。随着《关于汞的水俣公约》自2017年8月16日在我国正式生效,去汞灯化就提上了日程。

     虽然公约里面有备注,暂时没有可替代产品的工业生产用的汞荧光灯不在限制的名单之内,但是也注明了,如果缔约方有可替代方案的情况下,可以提请把相关的产品加入到限制名单。所以说,UV固化用的汞灯产品什么时候能够全面淘汰,取决于UVLED在UV固化领域的发展情况。

    其它的关于LED的优点还有:LED是窄波长,可以实现精准固化(一方面是可以实现局部精准固化,譬如3D打印;另一方面可以通过不同引发剂的选择,更好的实现不同程度的固化);LED光源是灯珠结构,可以根据需要进行调节长度、宽度、照射角度等等,做成点光源、线光源、面光源,满足不同的照射工艺要求。

LED和传统汞灯对比:

比较项目

UVLED

汞灯

光谱分布

调光范围

0-100%

20-100%

有效光效率

使用寿命

长>20000h

短800-1000h

启停速度

即开即用

需预热

灯的形状

可调(点、线、面)

不可调

设备尺寸

轻便

笨重

腔体温度

能耗

臭氧

不产生

产生

二次污染(汞废弃物)

不产生

产生



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