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材料深一度|紫外LED在固化领域中的市场进展分析

材料深一度 · 2019-04-11
紫外固化应用仍然是UVA段最活跃的市场,经过十年发展,紫外LED芯片外部量子效率提高了5-6倍,紫外固化市场(芯片和封装)由高速发展转为稳步向上。近年来环保压力日渐增大,加之《水俣公约》进入倒计时,我国固化应用端对紫外LED的需求更加强烈,市场需求和实际供给仍存在较大差距,紫外LED技术仍有待提升。

紫外固化应用仍然是UVA段最活跃的市场,经过十年发展,紫外LED芯片外部量子效率提高了5-6倍,紫外固化市场(芯片和封装)由高速发展转为稳步向上。近年来环保压力日渐增大,加之《水俣公约》进入倒计时,我国固化应用端对紫外LED的需求更加强烈,市场需求和实际供给仍存在较大差距,紫外LED技术仍有待提升。

一、紫外LED概述

按照波长,紫外(Ultra Violet,UV)光通常分为UVA(315nm-400nm)、UVB(280nm-315nm)、UVC(200nm-280nm)。目前,紫外LED大多数应用于UVA市场,而UVB / UV方面的应用仍在起步阶段。其中,UVA应用包括固化、防伪、光催化净化等领域,紫外固化领域应用最为广泛。

二、紫外LED在固化应用中的特点

紫外固化是利用紫外光的能量,引发具有化学活性的液体配方,在基体表面实现快速反应的固化过程,是辐射固化的一种主要方式。

其主要特点如下:

即时干燥

紫外固化最大的特点就是固化速率快,可达到毫秒级。高固化速度更好地满足了大规模现代化流水线的生产要求,极大提高了生产效率。

适用性广

紫外固化可以应用于多种基材,如纸张、塑料、陶瓷、石材、电子材料等。

紫外固化材料在常温下可以快速固化,与传统热固化不同,不需要加热基材和溶剂。因此不存在环境污染。

环保

紫外固化材料在常温下可以快速固化,与传统热固化不同,不需要加热基材和溶剂。因此不存在环境污染。

节能

紫外固化材料在固化时只需要配合使用光引发剂来激发辐射能量,在常温下可以快速固化。与传统热固化相比,其能耗是热固化的1/5或1/10,对能量利用效率较高。

经济

虽然紫外固化光源以进口为主,成本较高,但紫外固化能够提高高科技制造企业的生产效率,容易实现流水线生产;对空间场地占用少,具有显著的节能环保优势。因此紫外固化的综合成本较低。

三、紫外LED在固化领域的技术指标

紫外固化应用领域不同,对紫外LED技术要求也各不相同,北京化工大学材料科学与工程学院光聚合技术应用中心朱晓群博士认为,传统的便宜的光引发剂的最佳吸收波长大多处于300-330纳米,而且引发效率高,无颜色。而目前为配合长波长LED开发的引发剂往往有颜色,价格高。以涂料为例,对于清漆领域,传统引发剂是非常好的选择;对于色漆领域,由于光的透过深度问题,对长波长引发剂有需求。

在印刷行业中,目前固化光源波长以365nm、385 nm、395 nm、405 nm为主,该阶段波长对印刷品质量具有一定的影响。洲辐射固化协会主席、北京化工大学聂俊教授表示,目前业界迫切希望有300-350nm波长光源,以满足印刷领域更高的要求。

四、紫外LED在固化市场稳步提升

紫外固化应用仍然是UVA段最活跃的市场,经过十年发展,紫外LED芯片外部量子效率提高了5-6倍,目前已达到50%-60%。但工业竞争日趋激烈对价格和利润带来很大的影响。这种价格下降的主要好处是加速了技术渗透;但另一方面,UV LED市场的规模将受到较大影响,经过几年的两位数增长后,紫外固化市场趋于稳定。据Yole统计,2018年紫外LED在固化领域市场容量为1.18亿美元。预计到2023年紫外LED固化市场为1.51亿美元。

五、紫外固化应用中存在的问题

价格问题

固化光源上游芯片材料主要依赖进口,成本较高,对外依赖度大。

波长问题

固化领域理想波长与实际波长存在一定差距。固化光源波长多为365nm、385nm、395nm、405nm等。目前固化领域对365nm以下,如300-350nm,或者280-330nm等波长需求迫切,但该波段发光效率相对较低。

散热问题

单颗UVLED产生的热量较少,但一般固化设备多采用UV LED阵列,单位面积产生的热量较大,因此降低热量散耗显得尤为重要。

可靠性问题

固化设备光源多为进口,部分因为其在可靠性、稳定性方面深得企业信任。此外,为满足工业化生产,终端用户对产品稳定性、一致性和寿命方面也具有较高要求。

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首发于微信公众号:材料深一度

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