過去十年間，UVC LED 技術在效率、使用壽命、生產良率及製造成本方面均取得了顯著進展。這些改進不僅開創了新的應用領域，更大幅降低了成本，使 UVC LED 越來越適合廣泛應用。當 UVC 與 UVA 搭配使用時，能為要求嚴苛的紫外線固化應用提供卓越的固化效果。
依波長範圍劃分的紫外線穿透深度
無論紫外線輸出是如何產生的，波長較長的 UVA（315–400 奈米）和 UVV（400–445 奈米）能深入滲透至油墨、塗層和黏著劑內部，而波長較短的 UVC（200–280 奈米）則會在表面被吸收。 就固化而言，UVA 和 UVV 可實現穿透式固化，而 UVC 則負責活化暴露於大氣中的化學層。若缺乏穿透式固化，可能會導致配方質地過軟，並造成底層薄膜或結構的附著力不足；反之，若 UVC 不足，則可能使配方觸感油膩或黏膩。
改善自由基配方表面固化的常見方法，是提供足夠的 UVC 波長範圍（200 至 280 奈米）能量，以固化配方的頂層表面。短波長 UVC 能量不會穿透配方，而是針對配方表面提供固化能量，以克服氧氣抑制現象。 傳統汞燈屬於寬頻光源（涵蓋 UVC、UVB、UVA、UVV、可見光及紅外線），而 UV LED 則為單色光源，具有特定波長，包括 UVA（385 及 395 奈米）、UVV（405 奈米）及 UVC（275 奈米）。
UVC LED 技術的進展
以十年前的典型光學性能而言，UVC LED（波長介於 260 奈米至 280 奈米之間）的壁插效率極低，不到 1%，且大部分的電能輸入皆以熱能形式損耗，因此需要進行大規模的熱管理（散熱片與散熱風扇）。 然而，近年來在外延生長技術、基板材料及晶片架構方面的改進，已使效率大幅提升，現今商用 UVC LED 的壁插效率已可達到 4% 至 5%。早期世代的 UVC LED 通常連續使用壽命較短，不到 1,000 小時，部分原因在於材料劣化、熱穩定性不佳以及晶片封裝效率低下。 這些問題限制了其在許多應用領域的適用性，其中使用壽命短加上高昂的更換成本，成為阻礙其普及的障礙。近期 LED 技術的進步，包括採用 AlN 基板的製造製程、能優化外延層結構的晶片設計，以及更堅固的封裝解決方案，已使使用壽命大幅延長。
目前，典型的 UVC LED 使用壽命可超過 10,000 小時，且在光輸出降至初始值的 70% 時
的初始光輸出（L70）。這十倍的提升，使得 UVC LED 能以具成本效益的方式應用於需要持續運作的領域，例如汽車、醫療設備、光纖著色以及消毒系統。儘管 UVC LED 的輸出功率低於 UVA LED，但某些應用仍需將 UVC 作為 UVA 的輔助能源，以達到最佳的表面固化效果。 我們材料實驗室的測試顯示，UVA 與 UVC 能量的比例為 12:1 時，可提供理想的整體固化特性，並獲得卓越的表面固化效果。採用 0-5 分的固化評分標準，UVC + UVA 的組合可使表面達到 5 分的「無黏性」評分，而僅使用 UVA 固化則會導致表面極度黏膩，評分為 0 分。
摘要
研究顯示，隨著 UVC LED 技術的進步，表面固化方面的挑戰正逐步被克服。當與 UVA LED 系統搭配使用時，僅需在後固化階段施加少量 UVC 輻射，不僅能使表面達到不黏手狀態，還能降低總輻射劑量需求。採用 UVC + UVA 組合方案時，可避免對既有配方進行修改。
了解推動 UVC 技術普及的關鍵發展——以及這些發展對您的生產流程有何影響。
原文已刊載於《Converter Magazine》2025年10月號，並 可於 Excelitas 網站此處查閱。
