LED紫外光源与汞灯光源的性能区别

LED紫外光源与汞灯光源的光谱线的区别

现在市场上越来越多的UV LED紫外光源来取代传统的汞灯光源，那就必须要先了解汞灯和LED紫外线1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。

这张图是大家经常见到的很经典的一张UV LED紫外线灯和汞灯光源的发射光谱的对比图，从图上我们可以看到，汞灯光源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。）

LED紫外光源与汞灯光源能耗的差别

一般意义上，大家都认为UV LED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高压汞灯发出来的光只有30%是紫外光，而UV LED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UV LED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（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UV LED光源一般都需要风冷散热，大功率的UV LED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。

汞灯光源的环保问题

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紫外线灯和传统高压汞灯对比：