UV LED 경화기 서언

UV 경화 기술은 산업체에 도입된지 40년 밖에 지나지 않았지만 일반 열경화나 열건조에 비해 품질 향상과 생산성 향상이라는 측면에서 일반 열경화에 비해 이익이 매우 많으므로 정밀 전자 산업은 물론 반도체, 인쇄, 휴대폰, LCD 등 현대 산업에 매우 중요하게 사용되고 있다

본 UV LED 경화기 기술 자료는 현재 UV 램프타입 UV경화기를 사용하는 사람과 새로이 UV경화기를 도입하려는 사람들을 위한 기술 자료이다. 특히 품질을 높이고, 생산 코스트를 낮추기 위해서는 반드시 UV LED 경화 시스템을 도입해야 하는데도 현재의 UV 램프타입 UV경화기가 열이 많이 발생하는 데서 오는 여러가지 문제 때문에 제품의 품질을 높이고, 생산성을 획기적으로 개선하기 위해 고민하는 사람들을 위해 만들어졌다.

UV경화 방법은 품질 향상과 생산성 향상이라는 측면에서 일반 열경화 방법에 비해 획기적이라고할 만큼 메리트가 커서 여러 산업 분야에서 사용되지만, 사용자들의 가장 큰 고민은 UV경화 기에서 열이 매우 많이 발생하여 제품의 품질을 결정적으로 떨어트리거나 생산성 향상을 더 이상 이루지 못한다는 점이다.

UV경화기를 개발하고 설계하는 엔지니어는 어떻게 하면 제품의 온도를 단 1 ℃라도 더 떨어트리느냐에 거의 목숨을 걸고 있고, 열을 1도라도 더 낮추는 것은 세계 모든 UV경화기 메이커의 한결 같은 고민이었다. UV경화기에서 열이 많이 발생하는 근본 이유는 UV램프가 켜져 있는 경우에는 램프 내부의 온도가 4500-4800 ℃이므로 램프의 높은 온도가 경화할 제품에 전달되기 때문이다.

LED 산업이 발달하면서 UV LED가 개발되어 점차적으로 산업에 활용할 수 있는 UV Output이 나오는 수준까지 이르렀다. UV 방사 효율(UV Output Efficiency)가 아직 입력 전력 대비 3-8%로 매우 낮으므로 일반 UV LED 설계자가 UV 경화기를 설계하기에는 매우 낮고, 칩에서 방사되는 열이 칩의 성능에 결정적인 영향을 미쳐 방열 설계가 부실할 경우 칩이 순식간에 망가지는 문제가 있기는 하지만, 열제거 기술, 광할 기술을 활용하면 충분히 산업용 UV경화기를 만들수 있는 수준에 이르렀다. (물론 아직 UV Efficiency가 매우 낮고, 가격이 칩 1개가 100-수백달러인 점이 UV LED 경화기의 가격이 램프타입 UV 경화기에 비해 매우 고가인 이유이고, 램프타입 UV 경화기를 대체하기에는 힘든 측면이 크다.)

1962년 최초로 Holonyak와 Bevaqua에 의해 GaAsP를 이용한 LED(Light Emitting Diode)가 발명된 이래 초기에는 0.1 lm/w 에서 2000년 대를 지나면서 10여년간 발광 효율을 획기적으로 개선하여 100lm/w를 실현할 수 있게 되었다. LED의 발광 파장 역시 R,G, B는 물론 백색광이 구현되고, 효율도 최초 대비 1000매로 발광하는 수준에 이르렀다. GaN를 이용한 UV LED도 UV효율이 0.1% 수준에서 근래에는 1-8%에 이르러 이를 UV경화에 활용하는 수준에 까지 이르렀다.

이에 맞추어 UV경화기를 사용하는 산업계 중에서 PP, PE, PVC, PET등 열변형 온도가 낮은 소재를 사용하는 광학용 필름 제조 공정은 단 1 ℃라도 더 떨어트리는 것이 제품 품질과 생산성에 결정적으로 중요하다. 열변형 온도가 낮은 광학 필름은 UV LED와 같이 제품에 열이 전혀 전달되지 않는 UV경화기가 필요하게 되었고, 현재는 LCD산업과 광학 필름 생산에 도입되고 있다.

본 UV LED 기술 자료는 UV LED 경화기를 설계한 엔지니어 입장이 아니라, UV경화기를 사용하는 엔지니어의 입장에서 UV LED의 UV효율, led의냉각시스템, UV LED 경화기의 품질, UV LED 경화기를 사용하는 경우의 장점 등에 대하여 언급해 두었다. 1. UV LED의 원리와 개요, 2. UV LED의 UV효율, 3. led의 냉각시스템, 4. UV LED 경화기 품질 포인트, 5. UV LED 경화기를 사용함으로써 사용자가 얻는 이익

** UV경화나 경화기 부분에 대해서는 “UV경화”와 “uv 경화기”부분을 참고하시기 바라며, 여기서는 UV LED 메카니즘, UV램프의 개략적인 구조, UV LED 경화기의 품질 저하 원인, 우수한 UV LED 경화기 선택시의 중요 포인트 등을 언급해 두었다.