UV 膠固化要量兩個數字:輻照度(英文 irradiance,單位 mW/cm²,業界常說 UV 照度或 UV 強度),是當下照到工件表面有多強;累積能量(英文 energy density 或 dose,單位 mJ/cm²),是一段時間照到的總量。1 mW/cm² 照 1 秒=1 mJ/cm²。量這兩個數字的儀器叫 UV 能量計或 UV 照度計(英文 UV radiometer);一般量燈光亮度的照度計(lux)不能拿來量 UV。
出處:Incure〈What Is a UV Radiometer and Do You Need One?〉;Quantum Design Europe〈UV-curing applications: Understanding the specifications of light measurement devices – Part 2〉;GoPhotonics〈UV Radiometer〉。
本文分成 5 個階段:①分清單位 ②一般照度計為什麼不能量 UV ③選波長 ④怎麼量 ⑤記錄與管制。此為一般情況,固化條件請以膠材的技術資料(TDS)為準。
階段①:先分清輻照度與能量
| 量什麼 | 英文 | 常用單位 | 意思 |
|---|---|---|---|
| 輻照度(UV 照度、UV 強度) | irradiance | mW/cm²、W/cm² | 當下照到工件表面每平方公分的 UV 功率 |
| 累積能量 | energy density、dose | mJ/cm²、J/cm² | 輻照度乘上照射時間,照到的總量 |
能量=輻照度×時間。例如 100 mW/cm² 照 3 秒,累積能量是 300 mJ/cm²(數字為示意)。膠材 TDS 若寫的是能量,量到的能量要對得上;寫的是輻照度,就看輻照度。
出處:Quantum Design Europe〈UV-curing applications: Understanding the specifications of light measurement devices – Part 2〉(dose=W/cm²×秒);Incure〈What Is a UV Radiometer and Do You Need One?〉(輻照度 mW/cm²,積分後得到 mJ/cm²)。
階段②:一般照度計為什麼不能量 UV
一般照度計(lux 計)是量可見光的儀器,讀值照人眼對各波長的感光程度(CIE 視覺曲線)加權;UV 不在人眼可見的範圍,所以照度計量不到、或量得不準。量 UV 要用輻射量的儀器,也就是標示 UV 波段的 UV 能量計或 UV 照度計。
出處:Konica Minolta Sensing〈Radiometers and Photometers〉(照度計量可見光,光譜響應要照 CIE 視覺曲線;工業上用輻射計量 UV 與紅外線);Wikipedia〈Photometry (optics)〉(光度量照人眼感光程度加權,輻射量不限可見光、含 UV)。
階段③:選波長,感測頭要對到燈
UV 燈有寬頻的汞燈,也有 365、385、395、405 nm 等單一波長的 UV LED。寬頻用的能量計拿去量窄波長的 LED,讀值可能偏高或偏低;量 LED 時,要用針對該波長校正的能量計或感測頭。
| 燈的種類 | 波長 | 選能量計時看 |
|---|---|---|
| 汞燈(寬頻) | UVA、UVB、UVC、UVV 多個波段 | 能量計標示的波段要涵蓋膠材要的波段 |
| UV LED | 365、385、395、405 nm 等單一波長 | 選針對該波長校正的款 |
出處:Incure〈What Is a UV Radiometer and Do You Need One?〉(寬頻探頭涵蓋約 250~400 nm;LED 要用對應波長校正);Ophir(MKS)〈Measuring Broadband UVA And Violet Led Light Sources〉(感測器光譜響應未針對 LED 波長校正時,讀值會偏離);Quantum Design Europe〈UV-curing applications: Understanding the specifications of light measurement devices – Part 2〉。
階段④:怎麼量
量的時候,把能量計放在工件實際會在的位置,用和工件相同的方式進入製程,不要在工作台上隨手量一下。治具有更動,工作距離可能跟著變;換了燈或導光,也要重量。輸送帶線可用能記錄數據的能量計,讓它跟著產品過線,顯示輻照度隨時間的變化與累積能量。
出處:Incure〈What Is a UV Radiometer and Do You Need One?〉(生產工作距離量輻照度、治具修改可能改變工作距離、換燈或更換導光後要驗證、輸送帶上用記錄型能量計);EIT〈UV PowerMAP Plus〉規格書(能量計放進靜止或輸送帶式 UV 製程取得數據,數據對應實際工件受到的能量與輻照度,並列出總能量密度 J/cm²);Quantum Design〈UV-CureRight Radiometer〉產品頁(能量計隨輸送帶過線、顯示輻照度曲線與積分劑量 J/cm²)。
階段⑤:記錄與管制
燈管或 LED 用久了輸出會下降,看起來有亮,實際照到的量可能已經不夠。照固定的時程量輻照度,才能在固化品質出問題之前發現燈已衰減。讀值掉到多少要換燈,請依燈具與膠材廠商的規格,本文不給固定的百分比或天數。
出處:Incure〈What Is a UV Radiometer and Do You Need One?〉(照固定時程量輻照度,偵測燈衰減);Quantum Design Europe〈UV-curing applications: Understanding the specifications of light measurement devices – Part 2〉(燈的強度隨使用時間下降)。
常見問題
UV 能量計和 UV 照度計是同一種嗎?
都是 UV radiometer,各家叫法不一(能量計、照度計、輻射計)。購買前看規格是否同時有輻照度與能量兩種讀值。
出處:Incure〈What Is a UV Radiometer and Do You Need One?〉;GoPhotonics〈UV Radiometer〉。
可以用一般照度計量 UV 嗎?
不行。一般照度計照人眼視覺曲線加權,量的是可見光,UV 量不到或量不準;請用標示 UV 波段的能量計。
出處:Konica Minolta Sensing〈Radiometers and Photometers〉;Wikipedia〈Photometry (optics)〉。
UV 膠要照多少才夠?
依膠材 TDS。不同 UV 膠的固化條件不同,請以膠材廠商提供的輻照度、能量與波長為準,再用能量計確認產線照到的量。
出處:Quantum Design Europe〈UV-curing applications: Understanding the specifications of light measurement devices – Part 2〉;Incure〈What Is a UV Radiometer and Do You Need One?〉。
延伸閱讀與相關商品
塗佈後要 UV 固化的三防漆,見〈三防漆怎麼選、怎麼塗、怎麼檢查〉;覆晶底膠的固化與放行,見〈覆晶底膠量產實務〉。
要挑 UV 能量計,商品頁依汞燈、UV LED 的波長,以及要量照度還是能量分組,款式與價格見〈UV 能量計(紫外線能量計・UV 照度計)〉。
備註:範圍與例外
本文談的是 UV 膠固化時怎麼量輻照度與能量、怎麼選能量計;各家能量計的量測範圍、精度與校正方式,以各款規格書為準。此為一般情況,仍需視個案而定。