大功率紫外面平行光源的设计开题报告

全文总字数：1297字

1. 研究目的与意义

PCB生产过程中，必需要有的一道工序是曝光。传统的PCB曝光机采用的是高压汞灯光源进行曝光，由于高压汞灯耗能大、寿命短等不利因素，随着大功率紫外LED的出现，在PCB曝光机中用UV-LED光源取代高压汞灯光源是一种趋势。UV-LED的高效性能，大幅度降低了曝光机的用电量，同时也减少了热效应，节省运行成本。虽然传统的汞UV光看上去亮度很高，但热量很高，对操作者的眼睛损伤严重并且容易使加工工件热变形。使用UV-LED面光源的曝光机具有省电、光线自然、照射面积广、光斑均匀、寿命更长，光照更强等优点，比传统的PCB曝光机更节能、更环保，并且有效地提高了印制电路板的精度。

2. 国内外研究现状分析

虽然目前绝大多数的PCB生产依然采用的传统曝光机，但是从目前的市场来看，UV-LED曝光机的前景是非常不错的，正在以极快的速度取代传统的汞灯曝光机。台制设备或国外先进设备商均已开发出平行光系统,并为大型PCB生产厂家所接受^[4]。但是目前国内曝光机生产厂家为数不少, UV-LED面平行光源的研究并不完善，成果并未投入大量生产中。

为了寻求发展，很多厂家都投身于研制UV-LED曝光机。曝光机的起源很早，主要应用于PCB制造，对环境污染严重，耗电量非常大。UV-LED光源应用于曝光机上后消耗的电量只有传统汞灯曝光机的十分之一左右，三年左右就能从电费节省出一台新的UV-LED曝光机。但是作为新产品，UV-LED曝光机还需市场检验。目前，国外UV-LED曝光机相对国内较为先进，但是对于一般的企业来讲，进口设备价格昂贵，还要考虑到后期的设备维护等费用，这是很难承受的。从企业的发展来看，没有先进设备会成为发展的瓶颈。所以，国产UV-LED曝光机是目前中小企业摆脱困境的最好选择。新一代的LED平行光曝光机配置了精密的双非球面石英透镜，使光的平行半角小于2，普通水冷机大于45；线路解晰度可达50μm/μm一下，普通机为100μm/μm。UV-LED光源没有热辐射，避免了菲林胀缩，保证了影像转移的品质；几乎没有光能衰减，增强了制造的稳定性，提升产品的合格率；不产生污染性的物质，绿色环保^[5]。是目前代替普通汞灯曝光机理想产品产品。

3. 研究的基本内容与计划

光的平行度和光照的均匀度是UV-LED光源用于PCB曝光机需要关注的两个光源指标。采用UV-LED面平行光源作为曝光机光源，需要有数个紫外LED光源组成LED阵列，但是每个LED的发光效率不同，而且虽然通常我们将LED看作点光源，但是每个LED的光都是发散的，当它们排放在一起时就会有重叠的部分会影响均匀度，而紫外光线的均匀性影响PCB的曝光质量继而影响PCB板品质。本课题拟通过透镜的组合使每个LED的光都是近似平行的，隔开每个LED光源，设计出大功率紫外面平行光源，使每个UV-LED灯的利用率大幅提高，光照均匀，改善曝光机光源系统。由于实验使用大量LED光源，要考虑散热问题，并且考虑成本设计出LED的最佳排列方式。

4. 研究创新点

优化UV-LED点光源,通过使用透镜的组合实现UV-LED面平行光源。