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Primeliteが「高出力」な理由

Primelite(プライムライト)社は、弊社取扱のUV-LED照射器の製造メーカーです。
ドイツミュンヘンに拠点を置き、半導体等高度なアプリケーションにも対応できるUV-LED照射器を設計・製造しています。

Primeliteロゴマーク

Primelite製造のUV-LED照射器「ALE/1」は、紫外線ランプからの置き換えを始め、半導体関連装置への組み込み、UV硬化用途における光源等、幅広い分野や用途でご活用いただいています。

UV-LED照射器 ALE/1

「ALE/1」が多くのお客様に選ばれているのは「高出力」という強みがあるからです。

今回はお問い合わせの多い「Primelite」と「高出力」の関係について、次の2点に言及しながら、紹介していきたいと思います。

Primeliteと高出力

  • 高出力の理由は?
  • 数値でわかる「高出力」

まずは「高出力の理由」から見ていきましょう。

高出力の理由は?

Primelite(プライムライト)が何故高出力か。それは「構造が違うから」です。
PrimeliteのUV-LED照射器は、通常の製品とは構造が異なっています。

UV-LED照射器(通常製品とPrimelite)構造の違い比較画像

大きな違いは、大出力のLEDを搭載できる点です。

通常の製品

こちらは、UV-LED照射器の構造を説明のために簡略化したイメージ図です。
そもそも「通常のUV-LED照射器」は、その構造上、大出力のLEDを搭載できません。

通常のUV-LED照射器の構造 通常のUV-LED照射器の構造図

「電源」と「LED」がそれぞれ独立しています。
電源によって、電気エネルギーが送り込まれ、これがLEDに入力されることで「光」として出力されるという構造です。

LEDは半導体によって光を発生させているため、LEDで高い出力を実現する場合、光に伴い、熱も生じます。

【補足】LEDと熱

電気を熱に変換し発光させる白熱電球に対し、LEDは電気を直接光に変えます。ただしLEDの発光部、LED素子では、電気を全て光に変換している訳ではなく、一部「損失」が発生します。光に変換されない損失分の電気が「熱」になります。また発光部だけでなく、電流を制御する上では抵抗も生じます。

一般的に他の照明に比べ「長寿命」という印象のあるLEDですが、一方でLED素子は熱に弱いという特徴があります。高温状態になると、急速に劣化し寿命が短くなります。
そのためLEDには適切な熱対策が欠かせませんが、この構造の場合、LEDの冷却が十分にできません。

冷却部がないということは、LEDの出力も「熱による問題が生じない範囲」に抑制されます。

Primeliteは「冷却装置」の組み込みで高出力を実現

通常の製品は、LEDの熱問題に対応出来ておらず「高出力化が難しい」という問題を抱えていましたが、PrimeliteのUV-LED照射器は電源装置とLED、冷却装置を一体化することによって、この問題を解消しました。

PrimeliteのUV-LED照射器の構造図 PrimeliteのUV-LED照射器の構造図

冷却装置の設置によって、搭載されるLEDの出力も大きくなります。

Primeliteは「冷却できないため大出力のLEDを搭載できない」という問題を「構造を変える」ことによって、解決しました。
そのため、高出力化が実現したのです。

UV硬化ページ

数値でわかる「高出力」

出力の高さ・低さは比較によって生じるものです。
つまり「高出力」ということは「他の光源に比べて出力が高い」という意味合いですが、問題は比べる対象です。

例えば「当社比」という場合「当社取り扱いの別の製品に比べて高出力である」という意味合いになりますが、Primelite(プライムライト)の場合は「当社比」ではありません。
誤解を恐れずに言うならば、世の中にある光源、つまり他の製品と比べても「高出力」であるという点がPrimeliteの強みです。

このように自信を持って記述するのは、Primeliteの製品が高出力であることが「数値」で裏付けられているからです。

そもそも「高出力」とは

入力に対し出力(output)は、機器等から排出される信号やエネルギーを指します。
光源の場合は「光」です。
つまり「高出力」は「光のエネルギーが大きい」ことを意味します。

Primeleteの出力は「30W」。

W(ワット)は「電力」の単位です。
よって光の強さではなく消費電力の単位であり、ワット(W)数が「光のエネルギーの大きさ」を表していると言われても、ピンと来ないかもしれません。

実は「出力される光のエネルギー量」は「消費電力」とイコールで表すことができます。
ですので、消費電力の単位であるW(ワット)を用いることで、出力される光のエネルギー量がわかります。

つまりワット(W)数を見ることで光源の「出力」を判断できます。

何を測っているか?

ここからはワット(W)数が「出力」を表す理由となる「出力される光のエネルギー量=消費電力」という点について解説します。

高出力は「出力されるエネルギー量が大きい」ことを意味します。

そもそも「出力される光のエネルギー量」とは何か?どこをどう測って出る値なのか?という点が気になります。
これについては図の通りです。

放射束解説図

この「ある面を単位時間あたりに通過する放射エネルギー」が今まで「出力」や「出力される光のエネルギー量」と表現してきた内容です。

そして、これは「放射束」と呼ばれます。

放射束(ほうしゃそく、英語: radiant flux)とは、ある面を時間あたりに通過する放射エネルギーを表す物理量である。SI単位はワット(記号: W)が用いられる。 放射源を囲う面を通り抜ける全放射束は放射源の仕事率(power)に等しい。

Wikipedia「放射束」(最終閲覧日:2020/05/20)

放射束は単位時間あたりに放出・伝搬されるエネルギーであり、放射パワーです。

放射束の単位はワット(W)で表記されます。
これ引用した解説にある通り「放射源を囲う面を通り抜ける全放射束は放射源の仕事率に等しい」からです。
平たく言うと「放射束=電力」を意味します。

放射束の測定

放射束と電力がイコールになると解説しましたが、実際に放射束を測定する際は、電力(W)との比較によって決定されます。

これについては、こちらに次の通り詳しく解説されています。

当該放射計は、内部に設けられた光吸収体に、外部から放射束と電力を交互に入力することが可能な構造で、入射放射束Φ、及び、入力電力Pはこの光吸収体で吸収され、その際の温度上昇が温度計で測定される。温度上昇後の平均温度が吸収熱量の指標となるため、放射束入射の際の光吸収体平衡温度を測定後、外部からの放射束入力を絶ち、代わりに外部電力を入力・調節して、光吸収体平衡温度を放射束入射の際の平衡温度に等しくなるように調節すれば、射放射束Φと入力電力Pは等価となるため、当該電力を電気標準を元に決定すれば、入射放射束Φの校正値が得られる。

座間達也「測光量(cd)および測光・放射標準についての基礎解説と最近の話題」(最終閲覧日:2020/05/20)

こちらの内容を簡易な概念図に置き換えて解説します。

Step.1放射束を入射

放射束を入射
  1. 放射測定装置に放射束を入射する
  2. 放射束が光吸収体に吸収される
  3. 光吸収体の温度が上昇する
  4. 温度を測定する

ポイントは「温度」です。
放射束を放射測定装置に入射し、「光吸収体」の温度がどの程度上昇したかを測定します。

Step.2電力を入力 上昇温度を揃える

電力を入力 上昇温度を揃える

同じように「電力」を放射測定装置に入力します。
すると、放射束を入力した場合と同様に「光吸収体」の温度が上昇します。

「ステップ1」と同じ上昇温度になるように、電力を調整します。

「放射束入射の時の温度」=「電力入力時の温度」となるようにワット数を調整します。
すると「同じ測定装置で同様の結果になった」=「インプットされたエネルギーは同じ」という状態になります。

そのため電力のワット数から、放射束のワット数が割り出せます。
このように放射束は電力との比較によって決定できます。

  1. 「放射束=電力」を説明するには、放射束と電力の「エネルギーがイコール」という状態を作り出せばいい。
  2. 放射束と消費電力を「熱」に置き換える。光吸収体に入射・入力し温度上昇を測定する。
  3. 温度がイコールの状態になればエネルギーが同じだから「放射束=電力」となる。

非常に簡易化すると、この通りです。

Primeliteは30W!

Primelite(プライムライト)のUV-LED照射器は「30W」。
同様のUV-LED照射器に比べても高い数値です。

また「ワット(W)で放射束を示している」点も、Primeliteの強みでもあります。

ルーメン(lm)とは

同じように「光源から出力される光」を示す値として「ルーメン(lm)」が用いられているケースもあります。
しかしルーメン(lm)は「光束」の単位です。

光束(こうそく、英: luminous flux)とは、ある面を通過する光の明るさを表す物理量である。SI単位はルーメン(記号: lm)、またはカンデラステラジアン (記号: cd sr)が用いられる。光束は人間の感じる量を表す心理物理量のひとつである。

Wikipedia「光束」(最終閲覧日:2020/05/20)

光束は「明るさ」の物理量であり、光の「エネルギー」の物理量ではありません。

ルーメン(lm)とワット(W)の違い

  • ルーメン(lm):面を通過する光の明るさを表す物理量、光束の単位。
  • ワット(W):面を単位時間あたりに通過する放射エネルギーの物理量、放射束の単位。

ルーメン等の表記では「明るさ」はわかりますが、実際の出力、つまり光の「エネルギー」はわかりません。

Primeliteの「高出力」を正しくお客様に伝えられるよう、弊社では「ワット(W)」で放射束を表記しています。

「放射照度」も強い

放射照度は「面積あたりの放射エネルギー」を指します。
Primeliteは「広い範囲で出力が強い」点も強みの一つです。

  放射照度
他社 3mm 11W/cm2
Primelite 8mm 35W/cm2

「高出力」ならではのアプリケーション

Primelite(プライムライト)のUV-LED照射器は高出力を活かし、様々な用途で活用されています。

UV-LEDの硬化と露光

UV-LEDの硬化と露光

Primeliteは自動車、エレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、製薬業界でのスポット硬化アプリケーションに用いられています。

特に「ランプからの置き換え」のニーズが高いです。
紫外線ランプからUV-LED照射器に置き換えられていますが「出力が弱いため硬化しない」等のケースでPrimeliteが適合します。

半導体製造

マスクアライナ、ステッパー、その他のリソグラフィ機器で紫外線ランプからの置き換えに対応しています。

「高出力」ならPrimelite

Primelite(プライムライト)のUV-LED照射器は高出力を活かし、様々な用途で活用されています。

まとめ

  • ワット(W)数という「エネルギー(放射束)」を示す単位で表記されている。
  • 放射束(30W)だけでなく、広い面積で出力が強い。

「高出力」UV-LED照射器をお求めの方はPrimeliteをご検討ください。

UV-LED照射器 ALE/1

UV-LED照射器 ALE/1

UV-LEDとして業界最強水準の高出力のUV-LED照射器です。紫外線ランプよりも高出力を誇ります。

また「複数LED搭載可能」。
UV硬化剤に合わせた波長スペクトルを選択可能など、柔軟なニーズにも対応できます。

詳細
UV-LED照射器 ALE/1C

UV-LED照射器 ALE/1C

最大50W 超高出力のUV-LED照射装置。

従来の放電ランプ(水銀ランプ)に代わる、超高出力のLED照射システムです。

詳細
UV硬化ページ