[紫外光均匀度监测装置测量软件的开发和应用]电能监测装置

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【关键词】紫外光均匀度快速监测测量软

件

在PCB 行业中，用于图形转移的曝光机

灯源均是紫外光光源，光源根据照射平行角度

分为平行光和散射光，光源辐照强度在平面上

的均匀性越好，印制电路板（PCB 板）的良

品率就越高，光线平行角度越小做出来的电路

线条越精细。传统光源采用反射罩或者反射镜

的方式将紫外光反射到曝光面，均匀度的测量

需要在曝光面上测量许多个点（一般9 点或者

25 点）进行计算得出；UV-LED 具__________有长寿命，

低能耗，UV 光强高的优点，但要达到与传统

灯源同样的照射面积就需要大量的LED 灯珠

排列组合而成，即面阵LED 光源。LED 灯珠

间发光强度存在着部分差异，排列组合出来的

照射强度也存在不确定性，因此面阵LED 灯

源的均匀度用传统的多点（25 点或9 点）测

试方法不能很好地反应出整面光均匀性。

四川聚能核技术工程有限公司研制的紫

外光均匀度监测装置，可以同时多路监测紫外

光辐照强度，通过开发和应用均匀度测量软件

对曝光面均匀度进行分析，从而得到光源在曝

光面上的均匀度，为传统光源、UV LED 光源

的均匀度的快速测量以及UV LED 光源的均匀

度调节提供依据。

1 紫外光均匀度监测装置测量原理

紫外光均匀度监测装置测量的原理是基

于硅光二极管接受的照射强度，把光信号转换

成电信号的光电传感器件，通过外接光电放大

电路将电流信号转换成电压信号，通过检测电

压信号的大小就能分析出原始光信号的强度大

小。曝光机光源的紫外光光谱属于UVA波段，

即波长320 ～ 420nm，硅光二极管能够对200-

800nm 波长范围内的光进行检测，通过放大电

路和模拟- 数字转换模块（AD 转换模块）获

得不同光辐照强度下的数值关系，如图1 所示。

监测装置分为三个部分：硅光二极管及放大电

文/李松凌李炬佘瑞峰肖丽

紫外光均匀度监测装置测量

软件是基于紫外光测量装置开发

的软件能够迅速地、直观地监测

出紫外光照射面的均匀度和辐照

强度，对紫外光均匀度的监测和

紫外光源的均匀度调节发挥了重

要作用。

摘要

路、AD 转换模块（阿尔泰USB2851 数据采

集卡）、总线式步进电机。最开始，我们需要

将每路光探头在固定一个点测量出辐照强度与

采集数据值大小的曲线关系图。根据关系曲线

得出线性关系公式，测量时由步进电机匀速地

带动14 路探头同时运动进行扫描，如图2 所

示，连续地采集出运动轨迹中的各点辐照能量

数据，再根据线性公式换算得到实际的辐照能

量数值，单位mw/cm2，从而计算出每路的均

匀度数值，结合14 路数据，得出整个平面的

均匀度数据。

2 紫外光均匀度监测装置测量软件

通过紫外光均匀度测量软件的开发和应

用，实现了对紫外光均匀度的快速测量的功能。

该软件还能对通过曲线显示出每路轨迹上的紫

外光辐照强度值。该软件可以记录每路探头在

扫描轨迹中测量出的辐照强度值，还能形成能

量强度分布图，方便找出均匀度低的发光部位，

特别是对于UV LED 面阵光源调节均匀度有很

大的帮助，其结构框架如图3 所示。

紫外光均匀度测量软件主要功能：该软

件通过对紫外光均匀度监测装置的连续数据扫

描采集，实现对曝光面均匀度的快速测量，共

有三项基本功能，包括实时数据显示、历史数

据查询和均匀度分布图导出。

2.1 实时数据显示

图3 为实时数据显示，其位于均匀度显示

区域。点击测量软件实时数据显示界面中的“测

量”按钮，步进电机会自动带动采集探头直线

运动，连续地采集数据。在均匀度显示中，横

坐标代表探头运动轨迹位置，纵坐标表示1-14

路采集探头，当鼠标在均匀度显示区域移动时，

鼠标位置处显示出的坐标表示的是第N 路采

集探头位于第M*25mm位置处的辐照强度值，

其中25mm是分格区域的行宽；显示数据(6,10)

中6 代表第6 分格处（位置d=6*25mm），10

代表第10 路采集探头，56.04 代表该处的辐照

强度值，单位mw/cm2。

显示出的两列数据左边第一列表示各路

采集探头运行轨迹下的测量的辐照强度平均值

（单位mw/cm2），第二列表示每路采集探头

测量出的均匀度数值。

2.2 历史数据查询

软件可提供历史数据查询，方便整理以

往的数据以便进行分析判定。其中横坐标表

示探头所处位置，纵坐标表示1-14 路采集探

头。在鼠标移动位置会显示出的(x,y) 坐标中，

x 表示探头所处位置(x*25mm)，y 表示采集探

头编号。每行测量轨迹上的平均辐照能量强度

的计算公式为

（1）

每行的均匀度的计算公式

（2）

将每个数据点折算成某蓝色的0 ～ 255 级

图1：辐照强度与装置读数

Software Development • 软件开发

Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 61

色差，就得到曝光平面辐照强度分布图。

式中

Ei——某路采集探头在轨迹某个点处测量

得出的辐照强度值；

E——某路采集探头测量得出的该条轨迹

下的平均辐照强度值；

n——某路采集探头在该条轨迹下采集的

次数；

Emin——某路采集探头测量得出的该条轨

迹下的最小辐照强度值；

Emax——某路采集探头测量得出的该条轨

迹下的最大辐照强度值；

U——某路采集探头测量得出的该条轨迹

下的光均匀度数值；

2.3 均匀度分布图导出

均匀度分布图导出是指将均匀度分布图

以BMP 位图的方式导出，可供外部进行直观

的查看和分析，并为均匀度调节做为参考依据。

3 在四川聚能UV LED灯源装配中的应用

（1）在UV LED 灯源装配中，LED 灯

珠阵列式排布达到了336 颗，曝光面积达

650×533mm, 虽然LED 灯珠间距相同，但由于

LED 芯片封装的差异造成光线经二次透镜聚

集后形成的光斑中心间距各不相同，因此彼此

间叠加处辐照能量强度也不同。应用紫外光均

匀度测量软件，对不同位置的LED 拼接处进

行辐照能量强度测定和对比，通过调节LED

灯珠间距距离，使各叠加部位辐照能量基本达

到一致，得到高均匀度（≥ 90%）的面阵光源。

（2）本次开发的软件，根据辐照强度数

值大小，形成连续的数据曲线，直观地显示每

路轨迹上的紫外辐照强度，实现了均匀度的快

速测量；通过对曲线的分析，进一步得到差异

比较大的叠加点，方便安装调试。

4 结束语

（1）连续、快速测量的紫外光均匀度监

测装置测量软件，能够快速地测量出光源的均

匀度，操作简单，数据显示直观。

（