紫外線(UV)照射装置の種類

04 紫外線(UV)照射装置の基礎

弊社の取り扱う UV照射装置は、搭載する発光源で分けた場合、UVランプ照射装置とUV-LED照射装置に分類することができます。
UVランプは、石英ガラス管内に発生させた金属蒸気（弊社で扱うランプは、主に水銀）内で放電することで紫外線を発光するもので放電灯とも呼ばれています。
一般的に絶縁ギャップを保持するように配置された電極間の距離に応じて、ショートアークランプ（10mm以内）とロングアークランプ（数100mm）に分けられます。ランプの電力は、それぞれの用途で要求されるUV量に応じてさまざまな仕様のものが製品化されています。

ショートアークUVランプを搭載した照射装置

ショートアークランプは、電極のギャップ間が狭いのでUV光を密度が高い状態で発光します。光学設計する上では、概ね点光源として利用できることから光学系との組合せに適しています。よって、ショートアークランプを搭載した照射装置は、集光ミラー、レンズなどの光学系の配置やUVライトガイドを利用した光の導光など光学システムを構成した照射装置となります。
用途は、加工精度が要求される半導体や液晶のフォトリソグラフィの工程で、ステッパーの投影露光用照射装置やウェハの周辺露光の照射装置などがあります。また、UV硬化樹脂による精密接着用照射装置として、UVライトガイドを利用したスポット照射装置があります。

ロングアークUVランプを搭載した照射装置

ロングアークランプは、電極のギャップ間が広いためUV光が分散するような発光となります。そのため、UV光を集光させるような用途には不向きですが、反射板を配置して広いエリアにUV光を分布させる場合に利用されます。ベルトコンベア上やバッチ処理用の庫内に配置することで大きなワークや大量のワークを順次または一括して処理することができます。たとえば、印刷機のUVインクの乾燥やワーク表面のUV洗浄・改質用の照射装置として利用されます。

なお、UVランプは、アーク長に関わらず発光原理に放電現象を利用しているため安定的に点灯するには、高電圧を発生するイグナイターと、ランプ電流を一定に制御する定電流電源や、ランプに供給する電力を一定に制御する定電力電源などの専用バラストが必要になります。

UV-LEDを搭載した照射装置

UV-LEDは、小型なUV発光源として利用価値が高いものですが、一般的には素子単体（1個）で使用する用途は少なく、複数個を配置するか素子単体に光学レンズ等を配置して使用します。
実力としては、200W程度のショートアークのUVランプの用途であれば、複数個のUV-LEDとレンズの組合せで同等な性能を引き出すことが可能です。また、ロングアークの用途でも、UV-LEDの使用数は多くなりますが、面配置することで代替手段として使用されるケースもあります。
UV-LEDは、UVランプのような発光部の形態による分類はなく、パッケージ内に配置されている素子自体の発光部の大きさ（容量）と発光波長で分けられます。

また、UV-LEDの配置形態により、様々なUV分布の照射装置とすることができるため、UV-LEDにレンズを配置して集光すればスポット照射となり、帯状に配置すればライン照射、面状に配置すれば、面照射になります。