UV-LED線光源及其應(yīng)用

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1、?2012第十三屆中國輻射固化年會論文集?UV-LED線光源及應(yīng)用劉思?。ū本r田博遠(yuǎn)科技股份有限公司）摘要：在IT電子制造業(yè)繼UV-LED點(diǎn)光源之后，線狀發(fā)光UV-LED紫外固化光源嶄露頭角。本文介紹UV-LED線光源的原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及應(yīng)用情況。UV-LED線光源不同于汞燈發(fā)出的散射光線，UV-LED線光源發(fā)出的紫外光線是近于平行光的狹窄線狀光線，能量集中、照射強(qiáng)度高、固化效率高；可避免工作區(qū)以外受到紫外傷害；還可以組成曲線光源；開始應(yīng)用于液晶面板、手機(jī)觸摸屏以及印刷等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：紫外固化，UV-LED，UV-LED線光源，UV-LED固化應(yīng)用1.紫外固化簡介在特殊配方

2、的樹脂中加入光引發(fā)劑，吸收紫外線（UV）光固化設(shè)備中的高強(qiáng)度紫外光，產(chǎn)生活性自由基或離子基，從而引發(fā)聚合、交聯(lián)和接枝反應(yīng)，使樹脂(UV涂料、油墨、粘合劑等)在數(shù)秒內(nèi)（不等）由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。此變化過程稱之為“UV固化”。UV固化廣泛應(yīng)用于膠粘劑、油漆、油墨、涂料等等領(lǐng)域。2.UV-LED特點(diǎn)UV-LED（即UVLightEmittingDiode、紫外發(fā)光二極管）是一種能夠直接將電能轉(zhuǎn)化為紫外光線的固態(tài)的半導(dǎo)體器件。UV-LED光源工作溫度通常在100℃以下，具有使用壽命長、可靠性高、發(fā)光效率高、耗電量少、無熱輻射、有利于環(huán)保等特性，近幾年來在UV固化中逐漸得到了應(yīng)用。圖1UV

3、-LED紫外固化設(shè)備圖2UV-LED紫外固化設(shè)備分類104?UV-LED線光源及應(yīng)用劉思健?UV-LED特點(diǎn)：?使用壽命長：超過20000小時(shí)；?節(jié)能效果顯著，可達(dá)90%；?無紅外熱輻射：不會引起工件熱應(yīng)力及熱變形；?體積小巧，配置靈活：體積僅為0.1cm3；?能量集中：98%以上的光輸出都在紫外波段；?主波峰狹窄單一：90%以上光輸出集中在主波峰附近±10nm范圍內(nèi)；?直流低壓驅(qū)動：適合便攜UV設(shè)備；?輸出功率穩(wěn)定、連續(xù)可調(diào)；?瞬間出光：不需要預(yù)熱時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間為微秒級；?開閉次數(shù)不影響使用壽命，不需要快門；?環(huán)保：符合RoHS、不含汞。3.UV-LED固化應(yīng)用情況UV-LE

4、D固化機(jī)和汞燈一樣可以提供紫外光線，還具有壽命長、無熱輻射、耗電少、使用成本低、功率精確可調(diào)、體積小巧、光源形狀可以定制等汞燈不具備的特性，已在許多工業(yè)裝配領(lǐng)域成功應(yīng)用：LCD制造業(yè)、照相機(jī)等光學(xué)產(chǎn)品制造業(yè)、光盤制造業(yè)、手表制造業(yè)、蜂鳴器、手機(jī)按鍵的裝配、電子線路板的制造、偏光部件的制造、微電機(jī)的裝配等電子部件制造；UV-LED紫外固化機(jī)在民用方面的應(yīng)用也在逐步的發(fā)展中：日用品領(lǐng)域，主要應(yīng)用在家庭用品的制造、家具生產(chǎn)、玩具生產(chǎn)等；玻璃工藝領(lǐng)域，玻璃工藝品的組裝；珠寶等裝飾品的組裝、鑲嵌、定位以及印刷領(lǐng)域等。4.UV-LED線光源結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)UV-LED具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但是仍有許多

5、制約UV-LED普及的地方，目前的UV-LED線光源存在著成本高、單顆功率小、光路系統(tǒng)復(fù)雜、波峰狹窄與光引發(fā)劑匹配性差等問題。UV-LED首先得到接受和普及的應(yīng)用是點(diǎn)光源。UV-LED發(fā)光單元外尺寸只有幾毫米，發(fā)光體多為邊長1mm的正方體，發(fā)光點(diǎn)小，非常適合通過光路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良好聚光效果，實(shí)現(xiàn)小光斑高強(qiáng)度紫外照射。圖3工作原理點(diǎn)光源適用于固化面積只有幾個(gè)毫米，同時(shí)要求紫外照射強(qiáng)度很高的點(diǎn)狀固化場合，例如：激光頭、光纖連接器、光纖耦合器、LCD、OLED、硬盤、智能卡、傳感器、微型馬達(dá)、編碼器制造、焊點(diǎn)補(bǔ)強(qiáng)等。105?2012第十三屆中國輻射固化年會論文集?圖4數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)透鏡

6、、圖5微型馬達(dá)裝配導(dǎo)線、線圈固定，鏡組粘接，電路板加固元件粘接,保護(hù)變壓器磁芯5.UV-LED線光源應(yīng)用UV-LED線光源發(fā)出的光線多是狹窄細(xì)長的直線光線。需要設(shè)計(jì)專用光路系統(tǒng)將一排UV-LED發(fā)出的多個(gè)光斑匯聚成狹窄、均勻、高強(qiáng)度的線狀光線。目前線光源種類主要有以下幾種：1.如右圖所示，該種線光源適用于細(xì)長工件進(jìn)行固化的照射場合，能量高，固化效率高，但另一方面工作距離敏感，對照射距離有嚴(yán)格要求，一般只有幾毫米到十幾毫米的工作距離。圖62.如右圖所示，該種線光源照射均勻，對工作距離不敏感，一般光線寬度在十毫米左右，但能量稍弱。圖73.如右圖所示，該種線光源照射范圍較大，工作距離

7、不敏感，但相較于前兩種來說，照射強(qiáng)度最弱。圖84.如右圖所示，該種曲線線光源由多個(gè)線光源拼接而成，可組成特殊的形狀，滿足特殊工位的需求。圖9106?UV-LED線光源及應(yīng)用劉思健?成本和發(fā)光強(qiáng)度是制約UV-LED普及應(yīng)用的主要方面，線光源的開發(fā)設(shè)計(jì)思路應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：光路系統(tǒng)是關(guān)鍵，好的光路系統(tǒng)應(yīng)該是能量集中、均勻的，從而減小被固化工件變形和減小固化應(yīng)力，提高固化精度；照射強(qiáng)度高、使固化更效率；特殊形狀線光源，更具適應(yīng)性，滿足更多工位需求，使其應(yīng)用更加普及；更加節(jié)能環(huán)保和更加低成本。a)UV