UV-LED线光源及其应用

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1、・2012第十三届中国辐射固化年会论文集・UV-LED线光源及应用刘思健（北京岩田博远科技股份有限公司）摘要：在IT电子制造业继UV-LED点光源之后，线状发光UV-LED紫外固化光源崭露头角。本文介绍UV-LED线光源的原理、结构、特点以及应用情况。UV-LED线光源不同于汞灯发出的散射光线，UV-LED线光源发出的紫外光线是近于平行光的狭窄线状光线，能量集中、照射强度高、固化效率高；可避免工作区以外受到紫外伤害；还可以组成曲线光源；开始应用于液晶面板、手机触摸屏以及印刷等领域。关键词：紫外固化，UV-LED，UV-LED线光源，UV-LED固化应用1.紫外固化简介在特殊配方

2、的树脂中加入光引发剂，吸收紫外线（UV）光固化设备中的高强度紫外光，产生活性自由基或离子基，从而引发聚合、交联和接枝反应，使树脂(UV涂料、油墨、粘合剂等)在数秒内（不等）由液态转化为固态。此变化过程称之为“UV固化”。UV固化广泛应用于胶粘剂、油漆、油墨、涂料等等领域。2.UV-LED特点UV-LED（即UVLightEmittingDiode、紫外发光二极管）是一种能够直接将电能转化为紫外光线的固态的半导体器件。UV-LED光源工作温度通常在100℃以下，具有使用寿命长、可靠性高、发光效率高、耗电量少、无热辐射、有利于环保等特性，近几年来在UV固化中逐渐得到了应用。图1UV

3、-LED紫外固化设备图2UV-LED紫外固化设备分类104・UV-LED线光源及应用刘思健・UV-LED特点：•使用寿命长：超过20000小时；•节能效果显著，可达90%；•无红外热辐射：不会引起工件热应力及热变形；•体积小巧，配置灵活：体积仅为0.1cm3；•能量集中：98%以上的光输出都在紫外波段；•主波峰狭窄单一：90%以上光输出集中在主波峰附近±10nm范围内；•直流低压驱动：适合便携UV设备；•输出功率稳定、连续可调；•瞬间出光：不需要预热时间，响应时间为微秒级；•开闭次数不影响使用寿命，不需要快门；•环保：符合RoHS、不含汞。3.UV-LED固化应用情况UV-LE

4、D固化机和汞灯一样可以提供紫外光线，还具有寿命长、无热辐射、耗电少、使用成本低、功率精确可调、体积小巧、光源形状可以定制等汞灯不具备的特性，已在许多工业装配领域成功应用：LCD制造业、照相机等光学产品制造业、光盘制造业、手表制造业、蜂鸣器、手机按键的装配、电子线路板的制造、偏光部件的制造、微电机的装配等电子部件制造；UV-LED紫外固化机在民用方面的应用也在逐步的发展中：日用品领域，主要应用在家庭用品的制造、家具生产、玩具生产等；玻璃工艺领域，玻璃工艺品的组装；珠宝等装饰品的组装、镶嵌、定位以及印刷领域等。4.UV-LED线光源结构、特点UV-LED具有众多的优点，但是仍有许多

5、制约UV-LED普及的地方，目前的UV-LED线光源存在着成本高、单颗功率小、光路系统复杂、波峰狭窄与光引发剂匹配性差等问题。UV-LED首先得到接受和普及的应用是点光源。UV-LED发光单元外尺寸只有几毫米，发光体多为边长1mm的正方体，发光点小，非常适合通过光路系统实现良好聚光效果，实现小光斑高强度紫外照射。图3工作原理点光源适用于固化面积只有几个毫米，同时要求紫外照射强度很高的点状固化场合，例如：激光头、光纤连接器、光纤耦合器、LCD、OLED、硬盘、智能卡、传感器、微型马达、编码器制造、焊点补强等。105・2012第十三届中国辐射固化年会论文集・图4数码相机、摄像机透镜

6、、图5微型马达装配导线、线圈固定，镜组粘接，电路板加固元件粘接,保护变压器磁芯5.UV-LED线光源应用UV-LED线光源发出的光线多是狭窄细长的直线光线。需要设计专用光路系统将一排UV-LED发出的多个光斑汇聚成狭窄、均匀、高强度的线状光线。目前线光源种类主要有以下几种：1.如右图所示，该种线光源适用于细长工件进行固化的照射场合，能量高，固化效率高，但另一方面工作距离敏感，对照射距离有严格要求，一般只有几毫米到十几毫米的工作距离。图62.如右图所示，该种线光源照射均匀，对工作距离不敏感，一般光线宽度在十毫米左右，但能量稍弱。图73.如右图所示，该种线光源照射范围较大，工作距离

7、不敏感，但相较于前两种来说，照射强度最弱。图84.如右图所示，该种曲线线光源由多个线光源拼接而成，可组成特殊的形状，满足特殊工位的需求。图9106・UV-LED线光源及应用刘思健・成本和发光强度是制约UV-LED普及应用的主要方面，线光源的开发设计思路应遵循以下几点：光路系统是关键，好的光路系统应该是能量集中、均匀的，从而减小被固化工件变形和减小固化应力，提高固化精度；照射强度高、使固化更效率；特殊形状线光源，更具适应性，满足更多工位需求，使其应用更加普及；更加节能环保和更加低成本。a)UV