UV LED 조명 경화에 대해 알아야 할 핵심 개념

우리 중 많은 사람들이 장시간 햇빛에 노출되어 햇볕에 타고 불편함을 겪는 불행을 겪었습니다. 그 결과, 태양이 방출하는 빛은 UV 경화 시스템에서 생성되는 에너지와 부정적으로 동일시되어 사람들이 불안과 두려움을 표현하게 되었습니다. UV 광선에 노출되는 것은 산업 환경에서 이러한 시스템을 사용하는 작업자와 살롱이나 DIY 홈 키트에서 UV 램프를 사용하여 네일 젤과 코팅을 경화하는 개인에게 우려 사항이 되었습니다.

일반적인 오해 중 하나는 광 경화 UV 램프와 LED(Light Emitting Diode) 램프가 다르고 LED 램프가 더 안전하다는 것입니다. 그러나 두 시스템 모두 320-405nm 스펙트럼에서 자외선을 방출하기 때문에 반드시 그런 것은 아닙니다. 기존의 UV 램프는 증발을 통해 경화하기 위해 광범위 스펙트럼 전구를 사용하는 반면, LED는 전류가 흐를 때 빛을 생성하는 반도체입니다. LED 램프는 경화 빛을 생성하기 위해 발광 다이오드 배열을 사용합니다.

UV/가시광선 전자기 스펙트럼을 올바르게 이해하고 다양한 용량으로 사용되는 다양한 램프와 파장, 구현할 적절한 보호 프로토콜을 통해 작업자는 광경화 공정을 사용하는 동안 안전하고 확신을 가지고 작업할 수 있도록 경화 램프를 가장 잘 사용하는 방법을 결정할 수 있습니다.

모든 것이 시작된 방법

UV/가시광선 경화 기술은 60년 이상 많은 이점을 제공해 왔으며, 특히 조립 속도와 처리량을 높이고, 재료 비용을 절감하고, 친환경 조립 공정을 고안하는 제조업체에게 유용했습니다. 역사적으로 많은 구성 요소, 부품 및 하위 조립품은 리벳, 나사 및 기타 기계적 패스너를 사용하여 결합했습니다. 광경화 접착제와 이후 광경화 램프가 개발되면서 이 기술을 통해 엔지니어는 더 강한 결합을 만들고, 훨씬 빠른 조립(수초 이내)을 가능하게 하고, 무게와 응력을 보다 고르게 분산시키고, 사용자와 친환경 공정을 구현하면서 서로 다른 기판을 결합할 수 있는 제조 방법을 고안할 수 있었습니다.

광 경화가 제조 분야에서 널리 받아들여지면서 이 기술은 기존의 광범위 스펙트럼 수은 아크 및 할로겐 전구에서 LED로 진화했습니다. LED는 원래 광활성 수복 재료를 경화하기 위해 치과 램프에 통합되었습니다. 오늘날에는 산업용 경화 응용 분야와 가정용 조명에서 UV LED 네일 젤 경화에 이르기까지 다양한 용도로 사용됩니다.

하지만 이 빛 에너지는 무엇이고, 어디서 오는 것일까요? 전자기 스펙트럼과 다양한 종류의 빛에 대한 기본 지식은 이 기술이 어떻게 작동하는지 이해하는 데 중요합니다.

전자기 스펙트럼과 UVA, UVB, UVC 자외선의 차이점

전자기 스펙트럼은 알려진 모든 주파수와 알려진 광자(전자기 복사)의 연결된 파장을 총칭하는 용어입니다. 스펙트럼은 빛의 속도로 이동하는 광범위한 복사선이며 전파(~1m - 11km)에서 가시광선 및 자외선(~300-800nm)을 거쳐 감마선(~0.001nm)까지 이어지는 파장을 기준으로 여러 영역으로 나뉩니다. 이러한 영역의 파장은 일반적으로 나노미터(nm)로 측정되며, 이는 10억 분의 1미터 또는 1천 분의 1미크론에 해당합니다.

모든 UV파장이 동일한 것은 아닙니다.

자외선은 X선과 가시광선 사이의 전자기 스펙트럼의 작은 부분을 차지하는 에너지 형태입니다. UV는 자연적으로 햇빛에서 발생하지만 많은 제조 시스템에도 존재합니다. UV는 약 200-400nm 범위이며 UVA, UVB, UVC의 세 영역으로 나뉩니다. UVA 범위는 일반적으로 세 가지 중 가장 안전한 것으로 간주됩니다.

그림 1. 전자기 스펙트럼

다양한 자외선 파장과 그 장단점에 대한 개요는 다음과 같습니다.

자외선 A

• 400~320nm 장파장
• 일반적으로 UV 범위 중 가장 안전한 것으로 간주됩니다.
• 지구상 자외선 복사량의 90~95%를 차지
• 일반적으로 UV 접착제를 중합하는 데 사용되며 형광 검사 공정에도 사용됩니다.

자외선B

• 320~280nm 중간파장
• 일광 화상과 피부암의 주요 원인
• 지구 자외선 복사량의 5-10%를 차지한다
• UVB는 표면 끈적거림을 제거하는 데 도움이 되므로 UV 잉크와 래커를 경화하는 데 자주 사용됩니다.

자외선

• 280~200nm 단파장
• 가장 유해한 자외선이지만 대기가 걸러내기 때문에 지구에 도달하지 않습니다.
• 용접 토치 및 일부 수은 전구와 같은 인공적인 출처에서 발견됨
• 일반적으로 살균 및 살균 응용 분야에 사용됩니다.

UV 광범위 스펙트럼 및 LED 광 경화 램프

광범위 스펙트럼과 LED는 UVA 빛을 활용하는 두 가지 주요 경화 시스템 유형입니다. LED 광원의 상대 강도 차이는 기존의 광범위 스펙트럼 아크 램프와 비교하여 매우 불연속적인 에너지 파장을 갖습니다.

최초의 UV 경화 시스템은 접착제와 코팅을 경화하기 위해 광범위 스펙트럼 램프를 사용했습니다. 이러한 기존 수은 아크 램프는 단파 UV, 장파 가시광선, 심지어 장파 적외선을 포함한 광범위한 파장에 걸쳐 빛을 방출하기 때문에 광대역 광원이며, 여러 에너지 피크를 생성합니다. 광범위 스펙트럼 경화 시스템은 300~450nm 범위에서 광 에너지를 생성하고 경화 표면에 50~1,000mW/cm2의 UVA 빛을 제공하는 고압 금속 할로겐 전구를 사용합니다.

LED 램프는 기존의 금속 할로겐화물 또는 수은 전구 대신 표면 장착 LED 배열을 사용하여 경화 에너지를 생성합니다. 이는 매우 불연속적인 광 에너지 파장을 방출하는 반도체 에너지원으로, 단일의 좁은 종 모양의 방출 스펙트럼을 생성합니다. LED 광원의 파장 분포는 일반적으로 LED 선택에 따라 365, 385 또는 405nm에서 UV 또는 가시광선 범위에서 피크를 이룰 수 있습니다.

그림 2. 아크 램프와 LED 광원의 파장 분포 차이

광범위 경화 기술에서 LED 기술로 전환하는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 전구를 교체할 필요가 없고 수명이 더 길기 때문에(시간이 지남에 따라 비용이 절감됨), 예열이 필요 없고(램프를 즉시 사용할 수 있음), 아크 전구처럼 수은을 포함하지 않기 때문에(사용 및 폐기 시 위험성이 낮음) 등이 있습니다.

두 가지 유형의 시스템을 모두 사용하는 데는 고유한 이점이 있지만 UV LED 램프는 더 차가운 경화를 생성하여 일부 작업자가 더 안전하다고 가정할 가능성이 높습니다. 어떤 면에서 LED 램프는 네일 코팅과 같은 표면을 훨씬 더 빨리 경화시켜 피부와 손톱에 노출되는 UV 광선의 양을 줄일 수 있기 때문입니다. 기존의 UV 및 LED 램프는 폴리시와 네일 젤 코팅을 경화할 수 있으며 네일 젤을 설정하고 일반 매니큐어를 빠르게 하는 데 필요합니다. UV 램프는 네일 젤을 경화할 때 코팅 층을 경화하는 데 최대 2분이 걸리는 반면 LED 램프는 몇 초 만에 코팅을 경화할 수 있습니다. 경화 시간이 단축된 것은 손이 UV 광선에 노출되는 것을 제한하기 때문에 뚜렷한 이점입니다.

자외선 노출 제한

최근, UV 경화 네일 램프에 반복적으로 노출된 인간 세포의 효과와 잠재적으로 DNA 구조를 변화시키는 것과의 관련성에 대한 연구가 다시 통합되었습니다. 그러나 FDA 웹사이트 , "...FDA는 지시에 따라 사용하면 네일 큐어링 램프를 위험성이 낮은 것으로 보고 있습니다... 지금까지 FDA는 이 램프로 인한 화상이나 피부암에 대한 보고를 접수하지 않았습니다." UV 또는 LED 네일 큐어링은 적절한 안전 절차를 따르면 비교적 무해하며, 산업 현장에서 구성 요소를 결합하는 데 사용하든 살롱에서 적용된 네일 코팅을 건조 경화하는 데 사용하든 상관없습니다.

제조 환경에서 UV 노출은 종종 오해받지만, 제조업체가 근로자의 건강과 안전을 가장 잘 통제할 수 있는 것은 바로 이러한 환경에서입니다. 산업용 UV 경화 시스템에는 종종 안전 또는 엔지니어링 제어가 내장되어 있습니다. 차폐, 안전 인터록, 직관적인 디자인, 광 흡수 플라스틱과 같은 이러한 제어를 통해 작업자는 유해한 자외선에 노출되지 않고도 사용할 수 있습니다.

모든 자외선은 부주의하게 사용하면 사람에게 해를 끼칠 가능성이 있지만, 단파 자외선 에너지(UV-C)는 이러한 광원을 사용하는 사람에게 가장 큰 위험을 초래합니다. 광경화성 소재와 소비자 시장에서 판매되는 대부분의 자외선 광원은 더 안전한 UVA 에너지를 통합합니다. 그래도 개인 보호 장비를 사용하고 자외선 광원을 위해 설계된 안전 제어 장치를 비활성화하지 않는 것이 필수적입니다. 사용자에게 자외선 노출로부터 자신을 보호하는 방법을 가르치고 이러한 자외선 시스템 주변에서 안전하게 작업하도록 훈련하면 잠재적인 해를 입을 위험을 최소화할 수 있습니다. 작업자는 사용하기 전에 자외선 광원의 사양을 확인해야 합니다.

적절한 환경에서 올바르게 사용하고 개인 보호 장비와 훈련을 병행할 경우, UV 광범위 스펙트럼 및 LED 경화 램프는 다양한 응용 분야에 안전하게 사용할 수 있습니다.

UV/가시광선 및 LED 광경화 시스템 사용에 대한 자세한 지침은 당사의 애플리케이션 엔지니어링 팀에 문의하세요.