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UV LED경화기의 UV 강도, 열과 제품 품질

SUV2010-F 면광원 UV LED 경화기는 열에 취약한 PP, PE, PVC, PET등 광학용 필름의 UV인쇄나 코팅하는데 사용된다.

1) UV 강도와 광학 필름의 품질
SUV2010-F 면광원 UV LED 경화기는 열이 전혀 발생하지 않고, 365nm단파장 혹은 380nm, 390nm, 400nm등의 단파장이 4000mw/cm2의 초고강도로 UV가 나온다. UV를 초고강도로 방사하므로 인쇄와 코팅은 물론, LCD용 확산필름, 액정 경화, 다층 PCB등 소재에 많은 열이 전달되면 제품의 품질에 결정적인 영향을 받는 제품에 적용하면 품질 향상과 생산성 향상을 기할수 있다.
UV LED 경화기는 열이 전혀 발생되지 않으므로 필름의 열변형이 전혀 없으므로 열과 관련된 많은 문제가 획기적으로 개선된다. 그 뿐만 아니라 일반 램프 타입의 UV 경화기에서 나오는 200mw/cm2의 uv강도에 비해 UV LED 경화기는 4000mw/cm2의 초고강도 uv가 조사되므로 경화 후 경화도, 황변 방지, 열로 인한 수지의 열화, 경화 중합도, 접착력 등의 품질 측면에서 품질은 엄청난 차이를 보인다.
더구나 UV 경화도는 대체로 누적 uv에너지에 비례하므로 UV LED 경화기의 4000mw/cm2 강도의 uv는 1초만 조사해도 4000mw/cm2 X 1 sec= 4000mJ/cm2의 uv에너지가 조사되므로 대부분의 UV 인쇄나 코팅 고품질로 경화되므로 택 타임이 절반 혹은 십분의 1로 줄어드므로 생산 코스트를 획기적으로 절감할 수 있다.

LCD 액정 경화, LCD용 프리즘 시트, MLF, 복합시트 등의 광학필름을 생산하는 경우에는 국내는 물론 세계적으로 열 발생이 전혀 없으며 수천 mw/cm2의 고강도 uv가 나오는 UV경화기가 개발되지 않아서 LCD 용 광할필름을 개발하거나 생산하는 담당자의 애로 사항이 많았다. UV 강도를 높이기 위해서 램프와 필름의 거리를 가까이 하면 가까이 할수록 램프의 열이 필름에 직접 전달되어 필름이 열변형이 더 심해진다. 열을 제거하기 위해 콜드미러, 핫미러 등의 필터를 사용해도 열을 획기적으로 줄이지 못하고 겨우 5-10% 정도만 줄이는 게 고작이어서 1000 mJ/cm2의 uv에너지를 조사하면 제품의 온도가 70-80도를 넘는 경우가 많았다.
UV LED 경화기는 열이 전혀 발생하지 않으므로 이러한 열 문제를 완전히 해결했다.

2) 광학 필름에서 열이 uv경화된 수지에 미치는 광학적 특성
많은 uv경화 담당자는 광학 필름에 미치는 열은 외형적으로는 필름의 열변형만 가져오는 것으로 알고 있지만, 경화된 uv수지의 투과율, 확산도 등 광학 특성이 변화되는 영향은 매우 크다. 경화된 uv수지는 R, G, B, W 등 일정한 파장을 일정한 비율로 투과, 혹은 확산 시켜야 하는 광학 매질로서 작용한다. PP, PE, PVC, PET등의 소재는 Tg가 높은 유리와 달리 Tg가 매우 낮으므로 경화된 uv수지에 고온의 열이 가해질 경우 일정 파장에 대한 투과율, 확산 계수 등이 변하게 되고, 이렇게 변한 정도는 필름의 광학 특성에 결정적인 영향을 미친다.
이러한 이유로 LCD용 프리즘 시트, MLF, 복합시트 등의 광학필름 담당자에게는 수천 mw/cm2의 고강도 uv로 조사하면서 경화될 UV수지에는 열이 미치지 않는 UV경화기가 필요했지만, 국내외를 막론하고 개발되지 않아서 담당자의 애로 사항이 많았다.
일본 P사에서는A라는 브랜드로 5mm X750mm의 UV LED 경화기가 개발되어 2500만엔 정도에 100대 이상 팔리고 있다. 이 UV LED 경화기는 385nm의 uv가 4000mw/cm2의 고강도로 조사되면서 제품에 미치는 열은 +5℃이내로 열변형 온도가 낮은 LCD용 광학필름 생산이나, PE, PP등 특수 매체 인쇄 등에 사용되면서 품질을 높이 인정 받는다.

3) SMT의 UV LED 경화기의 특징
UV LED 경화기는 수천 mw/cm2의 고강도 UV가 조사되면서 제품 온도 상승은 최대 +5℃이내로 된다는 점은 많은 엔지니어들에게 알려져 있으나 국내에서는 아직 국산화가 되지 않았고, 가격도 수억원대로 도입하기가 만만치 않아서 극히 소수의 광학필름 업체를 제외하면 도입은 극히 미미하다.
SMT에서는 2년간의 연구 개발 끝에 UV강도는 4000mw/cm2이면서 제품 온도 상승은 최대 +5℃이내인 면광원 UV LED 경화기를 개발했다.
UV LED 경화기는 칩에서 발생하는 열을 얼마나 잘 제거하여 LED칩 온도를 50℃이하로 잘 유지하느냐가 경화기 수명을 좌우하는 가장 핵심 기술이다.
SMT의 UV LED 경화기는 세계 최초로 Heat Spread 개념을 도입하여 LED칩에서 발생하는 열을 50℃이하로 유지하므로 40,000시간의 수명을 달성하였다. 더구나 SMT의 UV LED 경화기는 “UV조사시간/대기시간”이 100%인 경우 연속 사용에 비해 수명이 12만 시간으로 3배 이상 획기적으로 길어진다.

SMT의 SUV2010-F UV LED 경화기는 10X800mm까지의 소형 모델은 공냉으로 냉각되며, 20 x2400mm의 광학 필름용은 특수 냉매와 칠러에 의해 냉각된다.
SMT의 SUV2010-F UV LED 경화기는 폭이16mm로 매우 작으므로 LCD용 광학필름 생산시 경화되어야 할 부분 이외에는 uv가 거의 조사되지 않는다. 프리즘 시트, MLF, 복합시트, 확산시트 등 광학필름 생산시 uv램프 방식에서는 조사 폭이 100mm로 넓어 uv확산이 많이 일어나므로 uv코팅 롤러 바로 뒤에서 uv조사하는 경우 롤러의 uv액이 경화되므로 이를 막기 위해 많은 투자가 따라야 하는 것은 물론 생산성과 품질에 많은 문제가 있어 왔다. 폭이 16mm인 SUV2010-F UV LED 경화기는 이러한 uv확산 문제를 근원적으로 해결했다.