이번 시간엔 UV-LED칩 온도 상승으로 인한 특성 변화에 대해 알아보겠습니다.
UV-LED칩은 특히 온도 상승에 민감한 소재로 점등 시 junction 온도가 최대 130도까지 올라갑니다. 온도가 높은 상태에서 계속 사용하게되면 UV-LED칩은 열데미지(Heat Damage)를 입어 급기야 칩이 파손됩니다. 따라서 자체 방열 설계를 통해 칩의 junction 온도를 얼만큼 낮춰주느냐가 경화기 제조 기술의 핵심입니다.
보통 칩 온도를 45도이하로 유지시켜야 칩의 성능을 100%발휘할 수 있고 안정적으로 사용이 가능하다고 합니다.
상기 이미지와 같이 이론적으로 UV-LED칩은 발열 시 입력 electrical power 대비 UV 출력은 최대 20%정도에 불과하고 나머지는 열이나 컨버터로 손실이 됩니다.
만약, 칩에 대한 방열설계가 부실하다고 가정하면 총 입력 전력 대비 UV출력은 최대 5%에 불과하고 대부분의 에너지는 열로 변환되어 칩의 온도가 계속 올라갑니다. 칩이 열포화점에 이르고 더이상 버티지 못한다면 UV-LED칩은 파손이 됩니다.
열로 인한 UV출력의 손실은 결국 칩이 방사하는 UV에너지(UV 조사강도 : UV Intensity)의 저하를 의미하는데요.
칩 온도가 상승하면 UV 밴드 갭이 작아지기 때문에 방출파장이 길어지고 본래 칩에 설계된 파장보다 장파장 대역 (365nm칩의 경우, 400nm 이후로 변이)으로 변이하면서 발생합니다.
파장 변이의 경우, UV에너지(UV조사강도, UV광량) 손실로 이어져 경화 불량 문제로 직결됩니다.
UV-LED 경화기 구매 후 초기엔 경화가 잘되다가 나중에 잘 안되는 경우가 많은데(UV수지 및 공정 상 변경점이 없다고 가정) UV-LED칩이 차츰차츰 열데미지를 입어 발생한 파장변이로 인해 경화가 되는 파장 대역에서 필요한 UV에너지가 제대로 방사되지 않아 일어나는 문제입니다.
지금까지 UV-LED칩에서 발생한 열이 특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아봤는데요. 좋은 UV-LED경화기는 방열설계가 우수해야한다는 것을 알 수 있습니다.
다음 시간엔 어떻게하면 좋은 UV-LED경화기를 고를 수 있는지와 구입 전 검토사항에 대해 알아보겠습니다.