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在IT電子制造業繼UV-LED點光源之后，線狀發光UV-LED紫外固化光源嶄露頭角。本文介紹UVLED線光源的原理、結構、特點以及應用情況。UV-LED線光源不同于汞燈發出的散射光線，UVLED線光源發出的紫外光線是近于平行光的狹窄線狀光線，能量集中、照射強度高、固化效率高；可避免工作區以外受到紫外傷害；還可以組成曲線光源；開始應用于液晶面板、手機觸摸屏以及印刷等領域。


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1. 紫外固化簡介

在特殊配方的樹脂中加入光引發劑，吸收紫外線（UV）光固化設備中的高強度紫外光，產生活性自由基或離子基，從而引發聚合、交聯和接枝反應，使樹脂(UV涂料、油墨、粘合劑等)在數秒內（不等）由液態轉化為固態。此變化過程稱之為“UV固化"。UV固化廣泛應用于膠粘劑、油漆、油墨、涂料等等領域。


2. UV-LED特點

UV-LED（即UV Light Emitting Diode、紫外發光二極管）是一種能夠直接將電能轉化為紫外光線的固態的半導體器件。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、發光效率高、耗電量少、無熱輻射、有利于環保等特性，近幾年來在UV固化中逐漸得到了應用。

UV-LED特點：

· 使用壽命長：超過20000小時；

· 節能，可達90%；

· 無紅外熱輻射：不會引起工件熱應力及熱變形；

· 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；

· 直流低壓驅動：適合便攜UV設備；

· 輸出功率穩定、連續可調；

· 瞬間出光：不需要預熱時間，響應時間為微秒級；

· 開閉次數不影響使用壽命，不需要快門；

· 環保：符合RoHS、不含汞。

3. UV-LED固化應用情況

UV-LED固化機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、體積小巧、光源形狀可以定制等汞燈不具備的特性，已在許多工業裝配領域成功應用：

LCD制造業、照相機等光學產品制造業、光盤制造業、手表制造業、蜂鳴器、手機按鍵的裝配、電子線路板的制造、偏光部件的制造、微電機的裝配等電子部件制造；

UV-LED紫外固化機在民用方面的應用也在逐步的發展中：

日用品領域，主要應用在家庭用品的制造、家具生產、玩具生產等；玻璃工藝領域，玻璃工藝品的組裝；珠寶等裝飾品的組裝、鑲嵌、定位以及印刷領域等。

4. UV-LED線光源結構、特點

UV-LED具有眾多的優點，但是仍有許多制約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、光路系統復雜、波峰狹窄與光引發劑匹配性差等問題。

UV-LED首先得到接受和普及的應用是點光源。

UV-LED發光單元外尺寸只有幾毫米，發光體多為邊長1mm的正方體，發光點小，非常適合通過光路系統實現良好聚光效果，實現小光斑高強度紫外照射。

點光源適用于固化面積只有幾個毫米，同時要求紫外照射強度很高的點狀固化場合，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、編碼器制造、焊點補強等。

5. UV-LED線光源應用

UV-LED線光源發出的光線多是狹窄細長的直線光線。需要設計專用光路系統將一排UV-LED發出的多個光斑匯聚成狹窄、均勻、高強度的線狀光線。

目前線光源種類主要有以下幾種：

1. 適用于細長工件進行固化的照射場合，能量高，固化效率高，但另一方面工作距離敏感，對照射距離有嚴格要求，一般只有幾毫米到十幾毫米的工作距離。

2. 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。

3. 該種線光源照射范圍較大，工作距離不敏感，但相較于前兩種來說，照射強度最弱。

4. 該種曲線線光源由多個線光源拼接而成，可組成特殊的形狀，滿足特殊工位的需求。

成本和發光強度是制約UV-LED普及應用的主要方面，線光源的開發設計思路應遵循以下幾點：

光路系統是關鍵，好的光路系統應該是能量集中、均勻的，從而減小被固化工件變形和減小固化應力，提高固化精度；照射強度高、使固化更效率；特殊形狀線光源，更具適應性，滿足更多工位需求，使其應用更加普及；更加節能環保和更加低成本。

a) UV-LED線光源與點膠機配合實現芯片的快速密封和流水作業，由于UV-LED能量高、光輸出穩定、照射均勻，使得生產更加快捷高效。

b) 由于UV-LED是冷光源，無熱輻射，溫升小，滿足液晶顯示器生產的條件需求，液晶顯示器制造過程中，通過UV-LED線光源進行液晶封邊，并對FPC和液晶屏連接進行線纜補強，簡單快速高效。

c) UV-LED線光源配合UV油墨的使用可以應用在印刷領域中。

d) 注射器針頭制造。

e) 耳機、麥克制造。

f) 傳感器封裝。

6. UV-LED面光源

UV-LED面光源同樣沒有熱輻射，固化爐內溫度可以控制在室溫；眾多LED發光點均勻分布，多組為紫外照射優化設計的專業鏡頭組，照射均勻性好，邊緣和中心的照射強度一致性。并且可以根據用戶需求定制發光區域形狀和大小。

UV-LED面光源在相同輸入功率的情況下，相比汞燈，照射成本要貴；按輸出功率計算，成本要貴于汞燈。

目前UV-LED面光源應用及普及主要突破口在小型面光源上，現在小型面光源的照射強度可以達到幾百到一千毫瓦每平方厘米以上，高照射強度帶來更高的生產效率；另一方面，小型面光源能量集中且沒有熱輻射，因此它的散熱系統和整個照射系統都趨于小型化，應用更加方便。

相較點光源和線光源，面光源成本高，制約了面光源的應用和發展。

7. 小結

隨著UV-LED成本的不斷降低，UV-LED的普及應用程度正從點光源向線光源過渡（面光源的普及還需要一段時間），在工業裝配領域和日用品領域中，線光源都將獲得更多的應以。線光源的發展趨勢是細化，即根據使用場合的不同（波長、照射區域形狀、照射強度等）出現各種分類，滿足不同工況的需求。

與此同時，隨著光引發劑對UV-LED的適應性開發，UV-LED的應用會更加廣泛，優勢也會越來越明顯。

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