CN107791676A - 一种可变波长uv‑led光固化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变波长UV‑LED光固化装置，包括控制柜、传送带和可变波长UV‑LED光源，可变波长UV‑LED光源位于传送带上方，控制柜用于控制传送带传动和可变波长UV‑LED光源波长变化，控制柜内设置有电源开关、液晶显示器和制冷***；可变波长UV‑LED光源波长变化波段为365nm、385nm、395nm、365nm‑385nm、385nm‑395nm、365nm‑395nm。本发明一种可变波长UV‑LED光固化装置，解决了传统UV固化设备中高压汞灯高能耗、预热时间长、产生臭氧等问题，解除了单一波长的UV‑LED光固化装置只能适用LED专用油墨的局限性。
Description
技术领域
本发明属于印刷设备技术领域，涉及一种可变波长UV-LED光固化装置。
背景技术
紫外光固化技术是指在紫外光的照射下，油墨体系中的高分子不饱和键在光敏剂作用下使不饱和键被打开，引发体系中活性单体或齐聚物的聚合、交联，从而使体系由液态变成固态，形成大分子网状结构而发生固化。油墨体系中不同光敏剂对不同波长的紫外光，具有不同的吸收效应。所以在保证油墨体系中光敏剂相同的前提下，影响其固化速度的主要原因是光源光照强度和波长。
高压汞灯和金属卤素灯是使用较早的也是目前市场上的光固化设备中使用较多的UV光源。现有技术可参阅：发明名称《一种高速轮转凹印机UV干燥***》(申请日2015.01.21，公开号CN204398512U，公开日2015.06.17)，发明名称《一种UV干燥机》(申请日2015.01.16，公开号CN204503502U，公开日2015.07.29)。上述专利中UV光源均采用高压汞灯，其光谱是全光谱，不但包括200nm-400nm的紫外光成分，还包括400nm-700nm的可见光成分和广泛的红外光成分，所以其有效能量利用率不足25％，能耗浪费严重。在使用过程中，也会产生臭氧，污染工作环境。随着技术的发展，UV-LED灯以其节能、启动速度快、使用寿命长等优点也逐渐用于光固化设备。现有技术可参阅：发明名称《一种UV-LED光固化装置》(申请日2016.08.31，公开号CN206124034U，公开日2017.04.26)，发明名称《一种大功率倒装结构紫外LED固化光源》(申请日2016.03.25，公开号CN205452355U，公开日2016.08.10)。以上专利中UV光源均采用LED灯。相比高压汞灯，UV-LED灯具有很大的优势，但是也有非常明显的不足。比如LED灯是单一光谱光源，用于UV固化的光源在波长为365nm、385nm、395nm的情况下能量较强。而传统UV油墨多采用组合式光敏剂，可以对不同波长紫外光充分吸收，加快油墨的固化速度。因此传统UV油墨在UV-LED光源下不能很好固化。
发明内容
本发明的目的是提供一种可变波长UV-LED光固化装置，解决了现有光固化设备波长单一、只能适用于LED专用油墨的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种可变波长UV-LED光固化装置，包括控制柜、传送带和可变波长UV-LED光源，可变波长UV-LED光源位于传送带上方，控制柜用于控制传送带传动和可变波长UV-LED光源波长变化，控制柜内设置有电源开关、液晶显示器和制冷***；可变波长UV-LED光源波长变化波段为365nm、385nm、395nm、365nm-385nm、385nm-395nm、365nm-395nm。
本发明的特点还在于，
可变波长UV-LED光源包括外壳、散热板、可变波长UV-LED灯板和透光板，外壳内部开设有凹槽，外壳凹槽内壁侧面分别设置有上端槽和下端槽，上端槽用于安装散热板，下端槽用于安装透光板，可变波长UV-LED灯板安装在散热板下表面。
散热板下表面设置有铝基板，可变波长UV-LED灯板安装在铝基板上。
散热板靠近外壳凹槽两侧设置有挡板，散热板上表面、挡板与外壳顶面形成一个密封的冷却腔，一侧的挡板上设置有两个通孔，制冷***生成的冷气分别通过两个通孔进入、排出。
散热板上表面沿长向设置有隔板，隔板将冷却腔分为进气腔和出气腔，挡板上的两个通孔分别位于隔板两侧，隔板远离通孔的另一端设置有开槽。
散热板上表面安装有导流片，导流片与散热板上表面呈倾角，且倾斜方向与冷气流动方向相反，导流片位于隔板两侧且逆向排列，导流片迎向冷空气的表面设置有若干凹槽。
外壳两端设置有端盖，其中一个端盖开有两个通孔，分别用于通入和排出制冷***生成的冷气流；端盖内侧设置有埋线管。
该端盖与开有通孔的挡板在外壳同侧，且端盖与挡板的通孔分别相通。
外壳内设置有温度传感器。
可变波长UV-LED灯板采用发光波长为365nmLED灯珠、385nmLED灯珠和395nmLED灯珠集成而成，集成比例为2:1:1。
本发明的有益效果是，一种可变波长UV-LED光固化装置，解决了传统UV固化设备中高压汞灯高能耗、预热时间长、产生臭氧等问题，解除了单一波长的UV-LED光固化装置只能适用LED专用油墨的局限性从而使得光固化过程可以根据使用油墨的种类自主选择光源的波长和波段，增加了设备的灵活性。
附图说明
图1是本发明可变波长UV-LED光固化装置的整体结构主视图；
图2是可变波长UV-LED光源结构的***视图；
图3是可变波长UV-LED光源结构的剖视图；
图4是可变波长UV-LED光源结构的仰视图；
图5是可变波长UV-LED光源结构的外壳的剖视图；
图6是可变波长UV-LED光固化装置的散热板主视图；
图7是可变波长UV-LED光固化装置的端盖主视图；
图8是可变波长UV-LED光固化装置的端盖后视图；
图9是可变波长UV-LED光固化装置的端盖右视图；
图10是可变波长UV-LED光固化装置电源电路图；
图11是可变波长UV-LED光固化装置控制器电路图；
图12是可变波长UV-LED光固化装置LED灯电路图；
图13是可变波长UV-LED光固化装置功能选择逻辑电路图；
图14是可变波长UV-LED光固化装置液晶显示器电路图。
图中，1.可变波长UV-LED光源，101.外壳，10101.螺钉孔a，10102.上端槽，10103.下端槽，102.散热板，10201.铝基板，10202.隔板，1020201.开槽，10203.导流片，1020301.凹槽，10204.壁孔，10205.右挡板，10206.温度传感器，103.可变波长UV-LED灯板，10301.365nmLED灯珠，10302.385nmLED灯珠，10303.395nmLED灯珠，10304.螺钉孔b，104.透光板，105.左端盖，106.右端盖，10601.进气孔，10602.出气孔，10603.埋线管，10604.槽口，10605.螺纹孔，2.传送带，3.控制柜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种可变波长UV-LED光固化装置的结构，如图1所示，由可变波长UV-LED光源1、传送带2、控制柜3组成。可变波长UV-LED光源1位于传送带2上方，控制柜3用于控制传送带2传动和可变波长UV-LED光源1波长变化。
可变波长UV-LED光源1的结构如图2-4所示，包括外壳101、散热板102、可变波长UV-LED灯板103、透光板104、左端盖105、右端盖106。
如图5所示，外壳101为槽型结构，即包括顶面和两个侧面。侧面内壁分别安装两条插槽，上端槽10102为散热板102安装槽，下端槽10203为透光板104安装槽。外壳101两端分别有四个螺钉孔a10101，用型号为M2.5的螺钉穿过螺钉孔a10101旋入端盖螺纹孔10605，将端盖紧固在外壳101两端。
如图6所示，散热板102下表面为铝板基10201，用于固定安装可变波长UV-LED灯板103。下表面两端留有壁孔10204，将可变波长UV-LED灯板103的驱动电路引出。散热板102上表面和左右两侧的挡板10205与外壳101顶面形成一个密封的空间为冷却腔。右挡板10205有两个通孔与右端盖通孔10601和10602相连，由制冷***生成的冷气经孔10601流进腔内，由孔10602流出腔外。散热板102上表面中间设置有一个隔板10202将冷却腔分为进气腔和出气腔。隔板10202末端设有一个上窄下宽的开槽1020201(即开槽1020201靠近外壳101顶部的宽度小于靠近散热板102上表面的宽度)，由制冷***生成的冷气流到隔板10202末端时经开槽1020201由进气腔流进出气腔。隔板10202两侧为导流片10203。导流片10203以一定角度倾斜，倾斜方向与冷气流动方向相反，在隔板10202两侧逆向排列。导流片10203表面经切除和凹压处理形成凹槽1020301，背面局部凹陷引导冷气始终向下流动。从而增加冷气与散热板102的接触面积和接触时间，提高散热效率。导流片10203使用点焊的方式与铝板基10201结合。在散热板上端面隔板10202两侧各装有一个温度传感器10206，感应UV-LED灯板温度，对装置的冷却***实施智能控制。
可变波长UV-LED灯板103选用发光波长为365nmLED灯珠10301、385nmLED灯珠10302、395nmLED灯珠10303集成，集成比例为2:1:1，使可变波长UV-LED灯可选波段为365nm、385nm、395nm、365nm-385nm、385nm-395nm、365nm-395nm。经验证该集成比例能有效模拟高压汞灯的发光光谱，对365nm-395nm这一波段所对应的光敏剂均能有效吸收。该灯板用型号为M2.5的螺钉旋入螺钉孔10304，将UV-LED灯板103固定在铝板基10201上。
可变波长UV-LED灯板103下方为透光板104。透光板104将UV-LED灯板103与外界隔离，阻挡水汽和灰尘进入设备，同时要求透光板104有很高的光通量，减少光能损耗，其材质选用石英玻璃。
左端盖105和右端盖106分别安装在外壳101两侧。如图7-9所示，右端盖106留有两个通孔为进气孔10601和出气孔10602。右端盖106内侧有埋线管10603，用于将从壁孔10204引出的温度传感器10206和UV-LED灯板103驱动电路引至出气孔10602随后引出腔外。右端盖106内侧下端有两个槽口10604，在固定在外壳101两端时，外壳101内壁插槽10102刚好嵌入，可以初步固定端盖。右端盖106内侧四周有四个螺纹孔10605，用型号为M2.5的螺钉穿过外壳101四周的螺钉孔10101，旋入螺纹孔10605将端盖固定。
传送带2由伺服电机作为动力装置，其传送速度在在0-30m/min区间内可调。
控制柜3包括电源开关301、液晶显示器302、制冷***303。液晶显示器302显示当前UV-LED灯板温度、设备功率、电压、电流、波长及波段等参数。
本发明可变波长UV-LED光固化装置的电路图，如图10-14所示，分别为电源电路、控制器电路、LED灯电路、功能选择逻辑电路、液晶显示屏电路。
电源选择220V交流电，经变压线圈T1将电压转换为12V，再经整流桥Bridge1变为直流电，经VCC接口接入控制器电路，支持控制器工作。
控制器选用AT89C52芯片，工作电压为12V。工作接口为P00、P01、P02、P03、P04、P05、P36、P37。P00-P03接口与LED灯驱动电路连接，驱动LED工作。P04和P05口与功能选择逻辑电路连接，当功能选择键K1、K2被按下，则触发电路，由控制器做出选择接口P00-P03接口是否发出电信号，控制LED灯驱动电路工作。
LED灯珠十串联四并联，由于篇幅限制图12中LED灯珠简化成三串联四并联，工作电压为220V。每次按下功能选择键K1或K2则该电路形成通路，控制器会检测到按键指令。根据检测到的按键次数由预先设定程序决定P00、P01、P02、P03口是否发出高电平触发由光耦继电器组成的驱动电路工作，进而决定LED灯组是否被打开工作。
液晶显示屏电路由接口RS与LCDEN与控制器接口P36、P37连接，完成实时显示装置工作状态的任务。
LED灯电路与LED灯驱动电路Opto TRIAC连接，当控制器接口发出电信号时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，驱动电路形成通路，从而驱动LED灯电路工作。
本发明可变波长UV-LED光固化装置，提供六种可供选择的波长或波段，无论是UV-LED专用油墨还是传统UV油墨都有很好的适用性。解决了普通UV-LED固化装置光源波长单一，适用性差的问题。灵活的选择方式，使设备更加节能，降低了企业生产成本。
Claims (10)
1.一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，包括控制柜(3)、传送带(2)和可变波长UV-LED光源(1)，可变波长UV-LED光源(1)位于传送带(2)上方，控制柜(3)用于控制传送带(2)传动和可变波长UV-LED光源(1)波长变化，控制柜(3)内设置有电源开关、液晶显示器和制冷***；可变波长UV-LED光源(1)波长变化波段为365nm、385nm、395nm、365nm-385nm、385nm-395nm、365nm-395nm。
2.根据权利要求1所述的一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，所述可变波长UV-LED光源(1)包括外壳(101)、散热板(102)、可变波长UV-LED灯板(103)和透光板(104)，外壳(101)内部开设有凹槽，外壳(101)凹槽内壁侧面分别设置有上端槽(10102)和下端槽(10203)，上端槽(10102)用于安装散热板(102)，下端槽(10203)用于安装透光板(104)，可变波长UV-LED灯板(103)安装在散热板(102)下表面。
3.根据权利要求2所述的一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，所述散热板(102)下表面设置有铝基板(12001)，可变波长UV-LED灯板(103)安装在铝基板(12001)上。
4.根据权利要求2所述的一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，所述散热板(102)靠近外壳(101)凹槽两侧设置有挡板(10205)，散热板(102)上表面、挡板(10205)与外壳(101)顶面形成一个密封的冷却腔，一侧的挡板(10205)上设置有两个通孔，制冷***生成的冷气分别通过两个通孔进入、排出。
5.根据权利要求4所述的一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，所述散热板(102)上表面沿长向设置有隔板(10202)，隔板(10202)将冷却腔分为进气腔和出气腔，挡板(10205)上的两个通孔分别位于隔板(10202)两侧，隔板(10202)远离所述通孔的另一端设置有开槽(1020201)。
6.根据权利要求5所述的一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，所述散热板(102)上表面安装有导流片(10203)，导流片(10203)与散热板(102)上表面呈倾角，且倾斜方向与冷气流动方向相反，导流片(10203)位于隔板(10202)两侧且逆向排列，导流片(10203)迎向冷空气的表面设置有若干凹槽(1020301)。
7.根据权利要求4所述的一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，所述该端盖与开有通孔的挡板(10205)在外壳(101)同侧，且端盖与挡板(10205)的通孔分别相通。
8.根据权利要求2所述的一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，所述外壳(101)两端设置有端盖，其中一个端盖开有两个通孔，分别用于通入和排出制冷***生成的冷气流；端盖内侧设置有埋线管(10603)。
9.根据权利要求2所述的一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，所述外壳(101)内设置有温度传感器(10206)。
10.根据权利要求2-9任一项所述的一种可变波长UV-LED光固化装置，其特征在于，所述可变波长UV-LED灯板(103)采用发光波长为365nmLED灯珠(10301)、385nmLED灯珠(10302)和395nmLED灯珠(10303)集成而成，集成比例为2:1:1。
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