KR102092932B1

KR102092932B1 - Control method of led array for uv curing apparatus

Info

Publication number: KR102092932B1
Application number: KR1020190016639A
Authority: KR
Inventors: 여인식
Original assignee: 주식회사 유비테크
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-03-24

Abstract

The present invention relates to a method of controlling an LED array of a UV curing apparatus, capable of measuring the photoconversion power of an LED array periodically in a state in which the LED array is installed in a UV curing apparatus without using a separate luminous flux measurement instrument and separating the LED array from the UV curing apparatus; predicting a moment for replacing the LED array based on the photoconversion power of the LED array; and adjusting the amount of power taken into the LED array in response to a deterioration in the photoconversion power of the LED array before replacement, thereby maintaining the intensity of ultraviolet rays within a predetermined range. The method includes the following steps of: reading an inflow water temperature out from an inflow water temperature sensor while injecting cooling water into a heat sink by operating a pump; reading a discharge water temperature out from a discharge water temperature sensor at a moment when an inflow flow rate reaches a preset flow path volume of the heat sink by measuring the flow rate of cooling water injected into the heat sink since the moment for measuring the inflow water temperature; calculating a temperature difference (ΔT) between the discharge water temperature and the inflow water temperature based on the discharge water temperature and the inflow water temperature, which have been read out from the discharge water temperature sensor and the inflow water temperature sensor; calculating photoconversion power consumed as heat based on the flow rate of the cooling water and the temperature difference (ΔT); calculating UV photoconversion power consumed for UV generation based on a difference between input power and the photoconversion power; and increasing the UV photoconversion power to no less than a preset reference photoconversion power by increasing the supply power of the LED array if the calculated UV photoconversion power is no more than the reference photoconversion power.

Description

UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법{CONTROL METHOD OF LED ARRAY FOR UV CURING APPARATUS}CONTROL METHOD OF LED ARRAY FOR UV CURING APPARATUS}

본 발명은 UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 자외선 경화장치에서 LED 어레이를 분리하지 않고, 별도의 전광속 측정계 없이, 자외선 경화장치에 LED 어레이가 설치된 상태에서 주기적으로 LED 어레이의 광변환 전력을 측정하고, LED 어레이의 광변화 전력에 의하여 LED 어레이의 교체 시기를 예측하며, 교체전에는 LED 어레이의 광변화 전력의 저하에 대응하여 LED 어레이에 투입되는 전력량을 조정하여 자외선 세기를 일정 범위내로 유지시켜 줄 수 있는 UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for controlling an LED array of a UV curing device, and more specifically, without separating the LED array from the UV curing device, and without a separate total luminous flux meter, the LED is periodically installed while the LED array is installed on the UV curing device. Measure the light conversion power of the array, predict the replacement time of the LED array by the light change power of the LED array, and adjust the amount of power input to the LED array in response to a decrease in the light change power of the LED array before replacement to measure the UV intensity It relates to a method of controlling the LED array of the UV curing device that can keep within a certain range.

UV 광개시제(자외선 광개시제)를 포함하는 잉크, 코팅제 또는 접착제(이하, 이들을 UV 수지라고 함)의 UV 경화를 위하여 UV 경화장치가 사용된다. UV 경화성 잉크, 코팅제 또는 접착제 등은 모노머, 올리고머 및 UV 광개시제를 포함하고, UV가 조사되면 광개시제의 광개시에 의하여 모노머 및 올리고머의 중합 및 가교 반응이 시작되어 폴리머로 전환되면서 경화된다. UV 수지의 광개시를 위해서는 280nm - 420nm(UV-A나 UV- B)의 파장이 주로 사용된다.
UV curing devices are used for UV curing of inks, coatings or adhesives (hereinafter referred to as UV resins) containing UV photoinitiators (ultraviolet photoinitiators). UV curable inks, coatings, or adhesives include monomers, oligomers, and UV photoinitiators, and when UV is irradiated, polymerization and crosslinking reactions of monomers and oligomers are initiated by photoinitiation of photoinitiators to be cured while being converted to polymers. The wavelength of 280nm-420nm (UV-A or UV-B) is mainly used for photoinitiation of UV resin.

근래에는 UV 광원으로 LED가 많이 사용된다. 근래 LED는 이러한 280nm - 420nm 내의 광개시에 필요한 특정 파장대의 자외선(특정 주파수에서 피크인 자외선)을 고효율 고출력으로 발생할 수 있게 제조되고 있고, 그 수명이 매우 길기 때문이다. 그 예가 한국 등록특허공보 제10-1623299호, 한국 등록특허공보 제10-1649931호 등에 개시되어 있다.
In recent years, LED is widely used as a UV light source. In recent years, LEDs are manufactured to generate high-efficiency and high-power ultraviolet rays (peaks peaking at a specific frequency) in a specific wavelength range required for the light initiation within 280 nm to 420 nm, because their lifetime is very long. Examples thereof are disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1623299, Korean Patent Registration No. 10-1649931, and the like.

UV 수지의 광개시가 원활하게 이루어지기 위해서는 적정한 정도의 광속(光束, radiant flux)이 필요하다. UV 경화장치에 사용되는 LED칩은 하나의 경화장치에 수백개에서 수만개가 사용되고 있고, 이들의 전체 출력(전광속)은 1 - 50KW(현재 UV LED 출력은 칩당 100mW~1,200mW, 9 LED칩 COB타입은 1 보드당 12,000mW 내외)에 이른다. 이때 광속은 피조사체에 도포된 UV수지의 광개시제의 몰수(number of moles)에 비례하는 전광속(全光束)이다.
In order for the UV resin to start lightly, an appropriate amount of light flux is required. There are hundreds to tens of thousands of LED chips used in the UV curing device, and their total output (all luminous flux) is 1 to 50KW (current UV LED output is 100mW to 1200mW per chip, 9 LED chips COB The type reaches 12,000mW per board). At this time, the luminous flux is the total luminous flux proportional to the number of moles of the photoinitiator of the UV resin applied to the irradiated body.

한편, LED는 수명은 길지만, 사용 기간이 길어지면 LED칩의 열화가 발생하고, 이에 따라 LED 어레이 전체의 광변환 전력이 떨어진다. LED 어레이 전체의 광변환 전력이 떨어지면 광개시가 적정한 정도로 이루어 질 수 없고, 그 결과 수지의 UV 경화가 불충분하거나 불균일하게 이루어진다. 따라서, LED를 이용한 UV 경화장치는, LED의 광변환 전력이 떨어져 자외선 세기가 약해지면, 입력 전력(전압 또는 전류)를 상승시켜, 자외선 세기를 적절한 광개시가 이루어질 수 있는 수준으로 보상해 주어야 하고, 입력 전력을 상승시켜도 자외선 세기의 증가가 안되는 임계수명에 도달할 경우, UV 경화장치로부터 LED 어레이 전체를 교체하여 주어야한다.
On the other hand, the LED has a long life, but when the period of use is long, deterioration of the LED chip occurs, and accordingly, the photoelectric conversion power of the entire LED array decreases. If the photoconversion power of the entire LED array is low, photoinitiation cannot be achieved to an appropriate degree, and as a result, UV curing of the resin is insufficient or non-uniform. Therefore, in the UV curing device using LED, when the photoelectric conversion power of the LED falls and the UV intensity is weakened, the input power (voltage or current) is increased, and the UV intensity must be compensated to a level capable of proper light initiation. When the critical life is not increased by increasing the input power, the intensity of UV light reaches the critical life, the entire LED array must be replaced from the UV curing device.

위 등록특허공보 제10-1623299호는 자외선 경화형 수지로 코팅된 대면적의 제품을 UV LED로 경화하는 장치에 있어서, 하우징에 히트싱크를 개재하여 다수의 LED모듈을 구비하는 광조사헤드, 상기 다수의 LED모듈에 연결되어 전원을 인가하는 전원공급기, 상기 LED모듈의 히트싱크를 수냉자켓으로 감싸고, 방열기측으로 냉각수 순환경로를 구성하는 냉각수단 및 상기 LED모듈의 발열 온도와 광출력을 설정 범위로 유지하는 제어수단을 포함하여 이루어지되, 상기 전원공급기는 다수의 LED모듈을 직병렬 회로로 연결하여 전원을 인가하도록 분배기를 구비하고, 상기 냉각수단은 각각의 LED모듈에 대하여 병렬적 회로로 냉각수 순환경로를 구성하며, 상기 제어수단은 광조사헤드의 냉각수 온도를 검출하는 온도센서, 각각의 LED모듈에 대한 광출력을 검출하는 광센서, LED모듈의 온도와 광출력에 대응하여 전원공급기와 냉각수단의 출력을 변동하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 대면적 코팅용 UV LED 경화장치를 개시하고 있다.
In the above registered patent publication No. 10-1623299 is a device for curing a large-area product coated with UV-curable resin with UV LED, a light irradiation head having a plurality of LED modules via a heat sink in the housing, the plurality of It is connected to the LED module of the power supply to apply power, the heat sink of the LED module is wrapped with a water cooling jacket, and the cooling means constituting the cooling water circulation path toward the radiator and the heating temperature and light output of the LED module are maintained within a set range. It comprises a control means, but the power supply is provided with a divider to apply power by connecting a plurality of LED modules in a series-parallel circuit, the cooling means is a circulation circuit for cooling water in a parallel circuit for each LED module Comprising, the control means is a temperature sensor for detecting the coolant temperature of the light irradiation head, an optical sensor for detecting the light output for each LED module , In response to the temperature and light output of the LED module discloses a UV LED curing device for a large area coating, characterized in that it comprises a controller for changing the output of the power supply and cooling means.

등록특허공보 제10-1649931호는 케이스와, 상기 케이스에 설치된 글래스와, 상기 글래스와 인접하도록 상기 케이스 내부에 설치되며, 자외선을 방출하는 LED 모듈과, 상기 LED 모듈에서 방출된 자외선 중, 상기 글래스에서 반사된 자외선을 감지하는 자외선 감지부와, 상기 자외선 감지부와 연결되며, 상기 자외선 감지부에서 감지한 자외선 양을 기초로, 상기 LED 모듈로 인가되는 전류를 조절하여, 상기 LED 모듈에서 방출되는 자외선의 양을 제어하는 제어부를 포함하는 UV 경화장치 및 이의 조도 조절방법을 개시하고 있다.
Patent registration No. 10-1649931 is provided in a case, a glass installed in the case, an LED module that is installed inside the case so as to be adjacent to the glass, and an ultraviolet ray emitted from the LED module, and the glass. The ultraviolet detection unit for sensing the reflected ultraviolet light, and connected to the ultraviolet detection unit, based on the amount of ultraviolet light detected by the ultraviolet detection unit, by adjusting the current applied to the LED module, emitted from the LED module Disclosed is a UV curing apparatus including a control unit for controlling the amount of ultraviolet rays, and a method for adjusting the illuminance thereof.

그러나, LED모듈에 광출력을 검출하는 광센서를 부착하여 자외선 세기를 측정하고 그에 따라 전원공급기의 출력을 변동하는 방법이나, LED 모듈 전면에 글래스를 설치하고 그래스에서 반사된 자외선을 감지하여 그 자외선 양에 기초하여 입력 전류를 제어하는 자외선 조도 조절방법은 다음과 같은 이유로, UV 경화장치의 자외선 세기 조절 또는 광속 조절을 매우 부정확하게 하는 원인이 된다.
However, by attaching a light sensor that detects the light output to the LED module, the method measures the intensity of ultraviolet rays and fluctuates the output of the power supply accordingly, or installs glass on the front of the LED module and detects the ultraviolet rays reflected from the grass to detect the ultraviolet rays. The ultraviolet illuminance control method for controlling the input current based on the amount is the cause of very inaccurate adjustment of the ultraviolet intensity or the luminous flux of the UV curing device for the following reasons.

UV 수지의 광개시가 원활하게 이루어지기 위해서는 적정한 정도의 광속(光束, radiant flux)이 필요하고, 이때 광속은 피조사체에 도포된 UV수지의 광개시제의 몰수(number of moles)에 비례하는 전광속(全光束)이고, 전광속은 입력 전력에 대한 LED 어레이 전체의 광변환 전력에 의하여 결정되기 때문이다.
In order for the photoinitiation of the UV resin to be smoothly performed, an appropriate degree of light flux is required, and the light flux is a total luminous flux proportional to the number of moles of the photoinitiator of the UV resin applied to the irradiated object ( This is because the total luminous flux is determined by the light conversion power of the entire LED array with respect to the input power.

특히, LED칩이나 LED 칩온보드(COB)는 모두 방사각(radiant angle)에 대한 상대방사강도(relative rad intensity)가 중심에서 가장 큰 포물선 형태인 점광원으로 되어 있기 때문에 광센서 등으로 조도를 측정하여도 측정 지점마다 차이가 크다. 광원과 그 피조사물간의 거리는 자외선의 세기에 영향을 미친다. 또한, 광원과 조도센서 또는 광센서간의 거리도 측정 결과에 영향을 미친다. 점광원들의 집합인 LED 어레이에 근접할수록 균일한 복사 패턴을 얻을 수 없기 때문에, 피조사물이나 광센서 등이 광원에 가까울수록 균일한 자외선을 수광하기 어렵다. 따라서, 몇개 지점에서 측정한 조도나 광속을 기준으로 투입전력을 제어하는 것은 UV수지의 적정한 광개시를 달성하기 어렵다. 전광속 또는 입력 전력에 대한 LED 어레이 전체의 광변환 전력에 의하여 투입전력제어를 하지 않고 특정 지점 조도를 기준으로 투입전력제어를 할 경우 부분 미경화 문제가 수시로 발생한다.
In particular, since both the LED chip and the LED chip-on-board (COB) are made of a point light source having the largest parabolic shape at the center, relative illuminance relative to the radiant angle is measured by an optical sensor or the like. However, the difference is large for each measurement point. The distance between the light source and the irradiated object affects the intensity of ultraviolet rays. In addition, the distance between the light source and the illuminance sensor or light sensor also affects the measurement result. Since the closer to the LED array, which is a set of point light sources, a uniform radiation pattern cannot be obtained, it is difficult to receive uniform ultraviolet light as the object to be irradiated or the light sensor is closer to the light source. Therefore, it is difficult to achieve proper light initiation of UV resin by controlling the input power based on the illuminance or luminous flux measured at several points. Partially uncured problems often occur when the input power control is performed based on the illuminance of a specific point, rather than the input power control by the photoconversion power of the entire LED array for the total luminous flux or input power.

한편, 전광속 또는 광변환 전력을 이용하여 투입전력제어를 하기 위해서는 UV 경화장치에 설치되어 있는 LED 어레이의 전광속 또는 광변환 전력을 측정할 수 있어야 하는 데, 일반적으로 광원의 전광속을 측정하기 위해서는 UV 경화장치에 설치되는 LED 어레이를 내부에 수용할 수 있는 대형의 구형 광속계가 필요하다. 이러한 대형의 구형 광속계를 UV 경화장치에 일체로 설치하는 것은 매우 어렵기 때문에, UV 경화장치의 전광속을 측정하기 위해서는 UV 경화장치와 별도로 대형의 구형 광속계를 제작하고, 전광속을 측정할 때마다, UV 경화장치로부터 LED 어레이를 분리하여 구형 광속계 내에서 측정하여야 한다. 그러나, 이러한 UV 경화장치의 LED 어레이에 대한 전광속 측정방법은, 대형의 구형 광속계를 별도로 제작하여야 하기 때문에 비용이 과다하게 소요되고, 전광속 측정시마다 UV 경화장치로부터 LED 어레이를 분리하여야 하기 때문에 작업 능률이 현저히 떨어진다.
On the other hand, in order to control the input power using the total luminous flux or light conversion power, it is necessary to be able to measure the total luminous flux or light conversion power of the LED array installed in the UV curing device. To this end, a large spherical photometer capable of accommodating the LED array installed in the UV curing device is required. Since it is very difficult to integrally install such a large spherical luminometer in a UV curing device, in order to measure the total luminous flux of the UV curing device, a large spherical luminometer is manufactured separately from the UV curing device, and the total luminous flux is measured. Each time, the LED array should be separated from the UV curing device and measured in a spherical oximeter. However, the method of measuring the total luminous flux for the LED array of the UV curing apparatus requires excessive production of a large spherical luminometer, and the LED array must be separated from the UV curing apparatus for every luminous flux measurement. Work efficiency is significantly reduced.

한국 등록특허공보 제10-1623299호 (등록일 : 2016.05.16)Korean Registered Patent Publication No. 10-1623299 (Registration Date: 2016.05.16) 한국 등록특허공보 제10-1649931호 (등록일 : 2016.08.16)Korean Registered Patent Publication No. 10-1649931 (Registration date: 2016.08.16)

본 발명은 상술한 종래 UV 경화장치가 갖는 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 LED 어레이의 전광속을 측정하지 않고도 LED 어레이의 광변환 전력을 산출하여 LED 어레이의 투입 전력을 제어하여 적정한 자외선 세기를 유지할 수 있는 UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법을 제공하는 데 있다.
The present invention was made to solve the problems of the conventional UV curing device described above, and the first task to be solved by the present invention is to calculate the light conversion power of the LED array without measuring the total luminous flux of the LED array. It is to provide a method for controlling an LED array of a UV curing device capable of maintaining an appropriate ultraviolet intensity by controlling input power.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 LED 어레이의 교체 시기를 판단하여 알려 줄 수 있는 UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법을 제공하는 데 있다.
The second problem to be solved by the present invention is to provide a method for controlling an LED array of a UV curing device that can notify by determining when to replace the LED array.

상술한 본 발명의 제1과제는, LED 어레이와 상기 LED 어레이에 부착되어 물이 순환하면서 LED 어레이에서 방출하는 열을 흡수하는 수냉식 히트싱크를 구비한 UV 경화장치에 있어서, 상기 LED 어레이에는 전력을 가변적으로 공급할 수 있는 가변전력공급부를 마련하고, 상기 히트싱크에는 상기 히트싱크의 입수구로 유입되는 물의 온도를 측정할 수 있는 입수온도센서와, 상기 히트싱크의 출수구에서 배출되는 물의 온도를 측정할 수 있는 출수온도센서와, 히트싱크에 투입되는 냉각수 유량을 측정할 수 있는 유량센서를 마련하고, 상기 입수온도센서와 출수온도센서로부터 출력 온도를 입력 받고 상기 유량센서로부터 투입유량을 입력 받아 냉각수가 흡수한 열량을 산출하고 상기 펌프와 냉각장치의 동작을 제어하며 상기 가변전력공급부에서 상기 LED 어레이에 공급되는 전력을 제어할 수 있는 제어부를 마련하여, 상기 제어부는 상기 펌프를 가동하여 히트싱크에 냉각수를 투입하면서 입수온도센서로부터 입수온도를 읽어들이는 단계와, 입수온도측정시점부터 히트싱크에 투입되는 유량을 측정하여 투입유량이 미리 설정된 히트싱크의 유로부피에 도달하는 시점에 출수온도센서로부터 출수온도를 읽어들이는 단계와, 상기 입수온도센서 및 출수온도센서에서 읽어들인 입수온도 및 출수온도에 의하여 입수온도와 출수온도간의 온도차(ΔT)를 구하는 단계와, 상기 온도차(ΔT)와 투입유량에 의하여 열로 소비된 열변환 전력을 산출하는 단계와, 입력전력과 열변환 전력의 차에 의하여 UV 생성에 소비된 UV 광변환 전력을 산출하는 단계와, 산출된 UV 광변환 전력이 미리 설정된 기준 광변환 전력 이하이면 LED 어레이의 공급전력을 증가시켜, UV 광변환 전력을 기준 광변환 전력 이상으로 상승시키는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법에 의하여 해결할 수 있다.
The first task of the present invention described above is attached to the LED array and the LED array, the UV curing apparatus having a water-cooled heat sink that absorbs heat emitted from the LED array while circulating water, the LED array is powered. A variable power supply unit capable of variably supplying is provided, and in the heat sink, an inlet temperature sensor capable of measuring the temperature of water flowing into the inlet of the heat sink and a temperature of water discharged from the outlet of the heat sink can be measured. A water outlet temperature sensor and a flow sensor capable of measuring the flow rate of cooling water input to the heat sink are provided. The output temperature is input from the inlet temperature sensor and the outlet temperature sensor, and the input flow rate is input from the flow sensor to absorb cooling water. Calculate one heat amount, control the operation of the pump and cooling device, and the LED array at the variable power supply A control unit capable of controlling power supplied to the control unit is provided, and the control unit operates the pump to input the cooling water to the heat sink while reading the temperature from the temperature sensor, and from the measurement of the temperature of the temperature to the heat sink. Measuring the flow rate to be input, reading the exit temperature from the exit temperature sensor at the time when the input flow reaches the flow path volume of the preset heat sink, and the intake temperature and exit temperature read from the intake temperature sensor and the exit temperature sensor Calculating the temperature difference (ΔT) between the inlet temperature and the outlet temperature by, and calculating the heat conversion power consumed as heat by the temperature difference (ΔT) and the input flow rate, and UV by the difference between the input power and the heat conversion power Calculating the UV light conversion power consumed in the generation, and if the calculated UV light conversion power is less than or equal to the preset reference light conversion power, the LED By increasing the power supply thereof, it can be solved by the LED array control method for a UV curing device which comprises the steps of increasing the UV light converted electric power by photoelectric conversion power higher.

상술한 본 발명의 제2과제는, UV 경화장치에 LED램프 어레이 사용종료 알람장치를 더 마련하고, 상기 UV 광변환 전력이 기준 광변환 전력 이하에서, LED 어레이의 공급전력을 미리 설정된 한계전력까지 증가시켜도 UV 광변환 전력이 상기 기준 광변환 전력 이상으로 상승하지 않을 경우 상기 제어부가 상기 LED램프 어레이 사용종료 알람장치를 구동하여 LED 어레이 교체 시기를 사용자에게 알려 줌으로써 해결할 수 있다.
The second subject of the present invention described above is further provided with a LED lamp array termination alarm device in the UV curing device, the UV light conversion power is below the reference light conversion power, the supply power of the LED array to a preset limit power If the UV light conversion power does not rise above the reference light conversion power even if it is increased, the control unit may solve the problem by informing the user of the LED array replacement time by driving the LED lamp array termination alarm device.

상술한 본 발명의 제2과제는, UV 경화장치에 LED램프 어레이 사용종료 알람장치를 더 마련하고, 상기 온도차(ΔT)가 미리 설정된 한계온도차 이상이면 상기 제어부가 상기 LED램프 어레이 사용종료 알람장치를 구동하여 LED 어레이 교체 시기를 사용자에게 알려 줌으로써 해결할 수도 있다.
The second subject of the present invention described above is further provided with an LED lamp array termination alarm device in the UV curing device, and when the temperature difference (ΔT) is greater than or equal to a preset threshold temperature difference, the control unit activates the LED lamp array termination alarm device. It can also be solved by driving and notifying the user when to replace the LED array.

본 발명에 의하면, 수냉식 히트싱크가 수용하는 냉각수 유량과, 수냉식 히트 싱크에 입수되는 냉각수 온도 및 수냉식 히트 싱크로부터 출수되는 냉각수 온도의 차에 의하여 냉각수가 흡수한 총열량을 계산할 수 있고, 이 총열량으로부터 LED 어레이에 투입된 전력 가운데 열로 변환된 전력을 산출할 수 있으며, 전체 투입 전력과 열로 변환된 전환된 전력의 차에 의하여 UV로 변환된 전력을 산출할 수 있으므로, 별도의 전광속 측정장치 없이 LED 어레이에서 방출되는 자외선의 전광속 또는 전체 광변환전력 데이터를 얻을 수 있고, 이를 이용하여 UV 수지의 광개시에 필요한 자외선 광량을 적정한 수준으로 조정하여 유지할 수 있다.
According to the present invention, the total amount of heat absorbed by the cooling water can be calculated by the difference between the flow rate of the cooling water accommodated by the water-cooled heat sink, the temperature of the coolant received in the water-cooled heat sink, and the temperature of the coolant discharged from the water-cooled heat sink, It is possible to calculate the power converted to heat among the power input to the LED array, and the power converted to UV can be calculated by the difference between the total input power and the converted power converted to heat. The total luminous flux or total light conversion power data of the ultraviolet rays emitted from the array can be obtained, and by using this, the amount of ultraviolet light required for photoinitiation of the UV resin can be adjusted and maintained to an appropriate level.

도 1은 본 발명에 따른 자외선 경화장치의 본체에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자외선 경화장치의 종단면도에 냉각장치 등을 더 결합하여 도시한 자외선 경화장치 구성도이다.
도 3은 LED 어레이에 대한 제어 수단을 보여주는 구성도이다.
도 4는 LED 어레이에 대한 제어 순서도이다. 1 is a perspective view of a main body of an ultraviolet curing device according to the present invention.
2 is a block diagram of an ultraviolet curing device illustrated by further combining a cooling device or the like in a longitudinal cross-sectional view of the ultraviolet curing device according to the present invention.
3 is a configuration diagram showing a control means for the LED array.
4 is a control flow chart for the LED array.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, specific embodiments of a method for controlling an LED array of a UV curing device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 자외선 경화장치의 본체는 하우징(1)과 하우징(1)의 내부에 장치되는 LED 어레이(9)를 포함한다. 하우징(1)의 하부에는 자외선이 외부로 통과할 수 있는 개구(3)가 형성되어 하우징(1) 내의 LED 어레이(9)에 발산된 자외선이 UV 수지 등에 도달한다. 하우징(1)에는 열배출을 위한 공기 순환 장치 등이 연결된다.
1 and 2, the main body of the ultraviolet curing device includes a housing 1 and an LED array 9 mounted inside the housing 1. In the lower portion of the housing 1, an opening 3 through which ultraviolet rays can pass through is formed, and ultraviolet rays emitted from the LED array 9 in the housing 1 reach UV resin or the like. The housing 1 is connected to an air circulation device for heat dissipation.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED 어레이(9)는 다수의 LED(LED 패키지(칩) 또는 모듈(COB))를 일정한 행과 열로 PCB 기판에 실장한 것이다.
2 and 3, the LED array 9 of the present invention is a plurality of LEDs (LED package (chip) or module (COB)) mounted on a PCB substrate in a constant row and column.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 UV 경화장치는 수냉식 히트싱크(5)를 필수적으로 포함한다. 상기 수냉식 히트싱크(5)의 하면은, 상기 LED 어레이(9)의 기판(13) 상면에 부착되어 물이 순환하면서 LED 어레이(9)에서 방출하는 열을 흡수한다.
2, the UV curing apparatus according to the present invention essentially includes a water-cooled heat sink (5). The lower surface of the water-cooled heat sink 5 is attached to the upper surface of the substrate 13 of the LED array 9 to absorb heat emitted from the LED array 9 while the water circulates.

종래 UV 경화장치의 히트싱크는 LED 어레이(9)에 부착되는 히트싱크와, 히트싱크에 전달된 열을 냉각수에 의하여 열교환하기 위한 수냉자켓이 분리되어 있다. 그러나, 본 발명에서는 투입전력의 열변화 전력 또는 광변환 전력을 정확히 측정하기 위하여, 수냉식 히트싱크(5)를 알루미늄 등의 금속으로 압출 성형하고, 이때 히트싱크 몸체 내부에 히트싱크의 일부로 냉각수 유로를 형성하여, 히트싱크(5)와 수냉자켓을 일체화한다. 이렇게 할 경우, LED 어레이(9)에서 발생하는 열의 대부분을 냉각수가 흡수할 수 있게 된다.
In the heat sink of the conventional UV curing device, a heat sink attached to the LED array 9 and a water cooling jacket for exchanging heat transferred to the heat sink by cooling water are separated. However, in the present invention, in order to accurately measure the heat change power or light conversion power of the input power, the water-cooled heat sink 5 is extruded from a metal such as aluminum, and at this time, the cooling water flow path is used as part of the heat sink inside the heat sink body. By forming, the heat sink 5 and the water cooling jacket are integrated. In this case, the cooling water can absorb most of the heat generated in the LED array 9.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수냉식 히트싱크(5)에는 냉각수 탱크(31)와 냉각수를 공기 또는 물과 열교환하여 냉각하는 냉각장치(29)와 냉각장치(29)에서 냉각된 냉각수를 수냉식 히트싱크(5)에 순환시키는 펌프(29)가 순차적으로 연결된다.
As shown in FIG. 2, the water-cooled heat sink 5 has water-cooled heat from the cooling device 29 and the cooling device 29 for cooling the heat by exchanging heat with the air or water for cooling water tank 31 and cooling water. A pump 29 circulating in the sink 5 is sequentially connected.

도 2 및 도 3을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 특징 중 하나는, 상기 LED 어레이(9)에 전력을 가변적으로 공급할 수 있는 가변전력공급부(23)를 마련하고, 상기 히트싱크(5)에는 상기 히트싱크(5)의 입수구(7a)로 유입되는 물의 온도를 측정할 수 있는 입수온도센서(17)와, 상기 히트싱크(5)의 출수구(7b)에서 배출되는 물의 온도를 측정할 수 있는 출수온도센서(19)와, 히트싱크(5)에 투입되는 냉각수 유량을 측정할 수 있는 유량센서(21)를 마련하며, 상기 입수온도센서(17)와 출수온도센서(19)로부터 출력 온도를 입력 받고 상기 유량센서(21)로부터 투입유량을 입력 받아 냉각수가 흡수한 열량을 산출하고 상기 펌프(29)와 냉각장치(27)의 동작을 제어하며 상기 가변전력공급부(23)에서 상기 LED 어레이(9)에 공급되는 전력을 제어할 수 있는 제어부(15)를 마련한 데 있다.
As can be seen with reference to FIGS. 2 and 3, one of the features of the present invention is to provide a variable power supply 23 capable of variably supplying power to the LED array 9, and to provide the heat sink ( In 5), an inlet temperature sensor 17 capable of measuring the temperature of the water flowing into the inlet 7a of the heat sink 5 and the temperature of the water discharged from the outlet 7b of the heat sink 5 A discharge water temperature sensor (19) and a flow rate sensor (21) capable of measuring the flow rate of cooling water input to the heat sink (5) are provided, and the water temperature sensor (17) and the water temperature sensor (19) are provided. Receive the output temperature and receive the input flow rate from the flow sensor 21 to calculate the amount of heat absorbed by the cooling water, control the operation of the pump 29 and the cooling device 27, and the variable power supply 23 A control unit 15 capable of controlling power supplied to the LED array 9 is provided. There used.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 특징은, 상기 제어부(15)가, 상기 펌프(29)를 가동하여 히트싱크(5)에 냉각수를 투입하면서 입수온도센서(17)로부터 입수온도를 읽어들이는 단계(101)와, 입수온도측정시점부터 히트싱크(5)에 투입되는 유량을 측정하여 투입유량이 미리 설정된 히트싱크(5)의 유로부피에 도달하는 시점에 출수온도센서(19)로부터 출수온도를 읽어들이는 단계(102,103)와, 상기 입수온도센서(17) 및 출수온도센서(19)에서 읽어들인 입수온도 및 출수온도에 의하여 입수온도와 출수온도간의 온도차(ΔT)를 구하는 단계(104)와, 상기 온도차(ΔT)와 투입유량에 의하여 냉각수가 흡수한 단위 시간당 총열량을 산출한 후 단위 시간당 총열량을 이용하여 열로 소비된 열변환 전력을 산출하는 단계(105, 106)와, 입력전력과 열변환 전력의 차에 의하여 UV 생성에 소비된 UV 광변환 전력을 산출하는 단계(107)와, 산출된 UV 광변환 전력이 미리 설정된 기준 광변환 전력 이하이면 LED 어레이(9)의 공급전력을 증가시켜, UV 광변환 전력을 기준 광변환 전력 이상으로 상승시키는 단계(108)를 수행하는 데 있다. 이렇게 함으로써, 특정 국지 지점(local point)의 조도값이 아닌, LED 어레이에서 방출되는 전광속 또는 전광량을 파라미터로 사용하여 LED 어레이에의 투입 전력을 제어할 수 있고, 이에 따라 UV 수지의 광개시제 총량에 적합한 정도의 자외선 총량을 조사할 수 있게 된다.
As shown in FIG. 4, another feature of the present invention is that the control unit 15 operates the pump 29 to input cooling water to the heat sink 5, and obtains the temperature from the temperature sensor 17. The step (101) of loading and measuring the flow rate input to the heat sink (5) from the time of measuring the inlet temperature, the outlet temperature sensor (19) at the time when the flow rate reaches the flow path volume of the preset heat sink (5). ) To obtain the temperature difference (ΔT) between the inlet temperature and the outlet temperature by reading the outlet temperature (102,103) and the inlet temperature and the outlet temperature read by the inlet temperature sensor 17 and the outlet temperature sensor 19 Step 104, calculating the total amount of heat per unit time absorbed by the cooling water by the temperature difference ΔT and the input flow rate, and then calculating the heat conversion power consumed as heat using the total amount of heat per unit time (105, 106) Wow, by the difference between the input power and the heat conversion power Step 107 for calculating the UV light conversion power consumed for UV generation, and if the calculated UV light conversion power is less than or equal to a preset reference light conversion power, increase the supply power of the LED array 9 to increase the UV light conversion power. It is to perform the step 108 of raising the reference photoelectric conversion power or more. By doing so, it is possible to control the input power to the LED array by using the total luminous flux or the total amount of light emitted from the LED array as a parameter, not the illuminance value of a specific local point, and accordingly, the total amount of the UV resin photoinitiator. It is possible to irradiate the total amount of ultraviolet light suitable for.

광원인 LED 어레이에서 소비된 전기에너지 중 일부만 자외선으로 변환되고 나머지는 열로 소산된다. 광효율(η)은 방사된 전광속(Φ)과 사용된 전기에너지(P)의 비를 말한다. UV 수지에 조사되는 광량이 적정한지 국지 지점에서의 조도나 광속이 아닌 모든 LED 어레이(9)에서 방출되는 자외선의 전광속 또는 광변환 전력에 의하여 판단하는 것이 가장 정확하다.
Only a portion of the electrical energy consumed by the LED array, the light source, is converted to ultraviolet light and the rest is dissipated as heat. The light efficiency (η) refers to the ratio of the total luminous flux (Φ) emitted and the electrical energy (P) used. It is most accurate to judge whether the amount of light irradiated onto the UV resin is appropriate, based on the total luminous flux or the photoelectric conversion power of the ultraviolet rays emitted from all the LED arrays 9, not the illuminance or luminous flux at a local point.

LED 어레이(9)의 냉각수 온도에 대한 데이터는 온도센서에 의하여 얻을 수 있고, 이 온도 데이터는 냉각장치를 제어하는 데 사용할 수 있다. LED 어레이(9)의 국지 지점(local point)에서의 광출력에 대한 데이터는 광센서에 의하여 얻을 수 있고, 이 광출력 데이터는 전원공급기의 출력을 변동하는 데 사용할 수 있다. 그러나, 전체 LED 어레이(9)의 광변환량에 대한 데이터는 냉각수 온도 데이터 또는 광출력 데이터만으로는 얻을 수 없다. 그러나, LED 어레이(9)의 광변환량에 대한 데이터는 LED 어레이(9)의 교체 시기를 예측하고, 투입전력을 정확히 산출하여, 자외선 경화에 최적의 광조사량을 유지하는 데 필수적이다.
Data about the coolant temperature of the LED array 9 can be obtained by a temperature sensor, and this temperature data can be used to control the cooling device. Data about the light output at the local point of the LED array 9 can be obtained by an optical sensor, and this light output data can be used to change the output of the power supply. However, data on the amount of light conversion of the entire LED array 9 cannot be obtained only by cooling water temperature data or light output data. However, data on the amount of light conversion of the LED array 9 is essential for predicting the replacement time of the LED array 9 and accurately calculating the input power to maintain the optimal light irradiation amount for ultraviolet curing.

UV 경화장치에서, 적정량의 자외선 광조사를 위하여 LED 어레이(9)의 광변환 전력은 1개월 단위, 3개월 단위, 6개월 단위 등의 적당한 주기로 모니터할 필요가 있다. UV 수지에 포함된 전체 광개시제가 원활히 광개시를 할 수 있는 적절한 양의 자외선이 조사되어야 정해진 조사시간 내에 UV 경화가 균일하고 적정한 경도로 이루어질 수 있기 때문이다.
In the UV curing apparatus, it is necessary to monitor the light conversion power of the LED array 9 at an appropriate period, such as 1 month unit, 3 month unit, 6 month unit, etc. in order to irradiate an appropriate amount of ultraviolet light. This is because the entire photoinitiator contained in the UV resin should be irradiated with an appropriate amount of ultraviolet light to smoothly initiate photo-initiation, so that UV curing can be achieved with uniform and appropriate hardness within a predetermined irradiation time.

UV LED에서 방출되는 자외선의 세기는 UV LED에서 방출되는 열과 반비례한다. UV LED에서 방출되는 열이 많을 경우, 그 만큼 반비례해서 방출되는 자외선의 세기(광속)도 작아진다.
The intensity of ultraviolet light emitted from the UV LED is inversely proportional to the heat emitted from the UV LED. When there is a large amount of heat emitted from the UV LED, the intensity (luminous flux) of the emitted ultraviolet rays is inversely reduced.

한편 일반적으로, UV LED에서 방출되는 자외선의 세기(광속)는 일정 범위의 구간에서 전류에 대략 리니어하게 비례하고, UV LED의 전류는 일정 범위의 구간에서 UV LED에 인가되는 전압에 대략 리니어하게 변화한다. 따라서, 열 방출량이 많아 자외선의 세기가 약해지면, 전압을 조정하여 전류를 증가시킴으로써 자외선의 세기도 증가시킬 수 있다. 즉, UV LED는 입력 전력의 조정으로 일정 범위 내에서 그 방출 자외선 세기(광속)을 제어할 수 있는 것이다.
On the other hand, in general, the intensity (luminous flux) of the ultraviolet light emitted from the UV LED is approximately linearly proportional to the current in a certain range of sections, and the current of the UV LED changes approximately linearly to the voltage applied to the UV LED in a section of the predetermined range. do. Therefore, when the intensity of ultraviolet light is weakened due to the large amount of heat emission, the intensity of ultraviolet light can be increased by increasing the current by adjusting the voltage. That is, the UV LED is capable of controlling its emitted ultraviolet intensity (luminous flux) within a certain range by adjusting the input power.

단위시간당 총열량(cal)은, 히트싱크의 입수구부터 출수구까지의 연속되는 유로로 부피로부터 냉각수의 g단위 질량을 구하고, 이 g단위 질량에 입수온도와 출수온도간의 온도차(ΔT)를 곱한 후, 입수후 출수까지 걸리는 시간(second)으로 나누어 구한다. 열변환 전력은 이렇게 구한 단위시간당 총열량(cal)을 주울단위(1cal=4.18J)로 환산한 값이다. 광변환 전력값은 LED 어레이에 투입된 전력에서 열변환 전력값을 뺀 값이다.
The total amount of heat per unit time (cal) is the continuous flow path from the inlet to the outlet of the heat sink, and the g unit mass of the cooling water is obtained from the volume, and the g unit mass is multiplied by the temperature difference (ΔT) between the inlet temperature and the outlet temperature. It is calculated by dividing it by the time (second) from the acquisition to the exit. The heat conversion power is a value obtained by converting the total heat per unit time (cal) into Joule units (1cal = 4.18J). The light conversion power value is a value obtained by subtracting the heat conversion power value from the power input to the LED array.

UV 경화장치에 LED램프 어레이 사용종료 알람장치(25)를 더 마련하고, 상기 UV 광변환 전력이 기준 광변환 전력 이하에서, LED 어레이(9)의 공급전력을 미리 설정된 한계전력까지 증가시켜도 UV 광변환 전력이 상기 기준 광변환 전력 이상으로 상승하지 않을 경우 상기 제어부(15)가 상기 LED램프 어레이 사용종료 알람장치(25)를 구동하여 LED 어레이 교체 시기를 사용자에게 알려 주는 것이 바람직하다.
LED lamp array end-of-use alarm device 25 is further provided in the UV curing device, and UV light is generated even if the UV light conversion power is less than or equal to the reference light conversion power and the supply power of the LED array 9 is increased to a preset threshold power. When the conversion power does not rise above the reference light conversion power, it is preferable that the control unit 15 drives the LED lamp array end-of-use alarm device 25 to inform the user of the LED array replacement time.

또한, 상기 제어부는 상기 온도차(ΔT)가 미리 설정된 한계온도차 이상이면 상기 LED램프 어레이 사용종료 알람장치(25)를 구동하여 LED 어레이 교체 시기를 사용자에게 알려 주는 것이 바람직하다.
In addition, when the temperature difference (ΔT) is greater than or equal to a preset threshold temperature difference, the controller preferably drives the LED lamp array end-of-use alarm device 25 to inform the user of the LED array replacement time.

따라서, 본 발명에 따른 LED 어레이 제어 방법을 이용한 UV 경화장치는, LED 어레이(9)와, 상기 LED 어레이(9)에 부착되어 물이 순환하면서 LED 어레이(9)에서 방출하는 열을 흡수하는 수냉식 히트싱크(5)와, 상기 LED 어레이(9)에 전기적으로 연결되어 전력을 가변적으로 공급할 수 있는 가변전력공급부(23)와, 상기 히트싱크(5)에 마련되고 상기 히트싱크(5)의 입수구(7a)로 유입되는 물의 온도를 측정할 수 있는 입수온도센서(17)와, 상기 히트싱크(5)에 마련되고 상기 히트싱크(5)의 출수구(7b)에서 배출되는 물의 온도를 측정할 수 있는 출수온도센서(19)와, 상기 히트싱크(5)에 마련되고 히트싱크(5)에 투입되는 냉각수 유량을 측정할 수 있는 유량센서(21)와, 상기 입수온도센서(17)와 출수온도센서(19)로부터 출력 온도를 입력 받고 상기 유량센서(21)로부터 투입유량을 입력 받아 냉각수가 흡수한 열량을 산출하고 상기 펌프(29)와 냉각장치의 동작을 제어하며 상기 가변전력공급부(23)에서 상기 LED 어레이(9)에 공급되는 전력을 제어할 수 있는 제어부(15)를 포함하여 구성할 수 있다. 상기 제어부(15)는 상기 펌프(29)를 가동하여 히트싱크(5)에 냉각수를 투입하면서 입수온도센서(17)로부터 입수온도를 읽어들이고, 입수온도측정시점부터 히트싱크(5)에 투입되는 유량을 측정하여 투입유량이 미리 설정된 히트싱크(5)의 유로부피에 도달하는 시점에 출수온도센서(19)로부터 출수온도를 읽어들이고, 상기 입수온도센서(17) 및 출수온도센서(19)에서 읽어들인 입수온도 및 출수온도에 의하여 입수온도와 출수온도간의 온도차(ΔT)를 구하고, 상기 온도차(ΔT)와 투입유량에 의하여 냉각수가 흡수한 단위 시간당 총열량을 산출한 후 단위 시간당 총열량을 이용하여 열로 소비된 열변환 전력을 산출하고, 입력전력과 열변환 전력의 차에 의하여 UV 생성에 소비된 UV 광변환 전력을 산출하고, 산출된 UV 광변환 전력이 미리 설정된 기준 광변환 전력 이하이면 LED 어레이(9)의 공급전력을 증가시켜 UV 광변환 전력을 기준 광변환 전력 이상으로 상승시킨다.
Therefore, the UV curing apparatus using the LED array control method according to the present invention is attached to the LED array 9 and the LED array 9, and water-cooled to absorb heat emitted from the LED array 9 while circulating water. A heat sink (5), a variable power supply unit (23) that is electrically connected to the LED array (9) to variably supply power, and is provided on the heat sink (5) and is provided with an inlet of the heat sink (5). Inlet temperature sensor 17 capable of measuring the temperature of the water flowing into (7a) and the temperature of the water provided in the heat sink 5 and discharged from the outlet 7b of the heat sink 5 can be measured Exhaust temperature sensor (19), a flow sensor (21) provided in the heat sink (5) and capable of measuring the flow rate of cooling water input to the heat sink (5), the intake temperature sensor (17) and the outgoing temperature Input the output temperature from the sensor 19 and input the input flow rate from the flow sensor 21 Control unit 15 that can calculate the amount of heat absorbed by the cooling water by receiving the power, control the operation of the pump 29 and the cooling device, and control the power supplied to the LED array 9 from the variable power supply unit 23 It can be configured to include. The control unit 15 operates the pump 29 to read the inlet temperature from the inlet temperature sensor 17 while inputting cooling water to the heat sink 5, and is input to the heat sink 5 from the time of measuring the inlet temperature. By measuring the flow rate, the inlet temperature is read from the outlet temperature sensor 19 at the time when the input flow rate reaches the flow path volume of the preset heat sink 5, and the inlet temperature sensor 17 and the outlet temperature sensor 19 The temperature difference (ΔT) between the inlet temperature and the outlet temperature is obtained by reading the inlet temperature and the outlet temperature, and the total heat amount per unit time is calculated after calculating the total heat amount per unit time absorbed by the cooling water by the temperature difference (ΔT) and the input flow rate. To calculate the heat conversion power consumed as heat, calculate the UV light conversion power consumed for UV generation by the difference between the input power and the heat conversion power, and calculate the calculated UV light conversion power in advance. If the increase in the power supply of the LED array 9 is raised by the UV light conversion power based on the optical power conversion or higher.

본 발명은, LED 어레이에서 방출되는 열량에 대한 전력을 산출하여 이를 LED 어레이(9)의 광변환 전력 측정에 사용하고, 이렇게 얻어진 광변환 전력을 LED 어레이의 투입전력 제어에 사용한다.
The present invention calculates the power for the amount of heat emitted from the LED array and uses it for measuring the light conversion power of the LED array 9, and uses the obtained light conversion power to control the input power of the LED array.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 어레이(9) 광변환 전력 측정 방법은, LED 어레이(9)(LED array)를 물이 순환할 수 있는 유로가 형성된 수냉식 히트싱크(5)에 부착하고, 상기 히트싱크(5)에는 상기 히트싱크(5)의 입수구(7a)로 유입되는 물의 온도를 측정할 수 있는 입수온도센서(17)와, 상기 히트싱크(5)의 출수구(7b)에서 배출되는 물의 온도를 측정할 수 있는 출수온도센서(19)와, 히트싱크(5)에 투입되는 냉각수 유량을 측정할 수 있는 유량센서(21)를 마련하고, 히트싱크(5)의 입수구(7a)와 출수구(7b)에는 냉각수를 순환시키 수 있는 펌프(29)와 냉각수를 냉각시킬 수 있는 냉각장치를 연결하고, 상기 입수온도센서(17)와 출수온도센서(19)로부터 출력 온도를 입력 받고 상기 유량센서(21)로부터 투입유량을 입력 받아 냉각수가 흡수한 열량을 산출을 할 수 있고 상기 펌프(29) 및 냉각장치를 제어할 수 있는 제어부(15)를 마련하고, 상기 제어부(15)가, 상기 펌프(29)를 가동하여 히트싱크(5)에 냉각수를 투입하면서 입수온도센서(17)로부터 입수온도를 읽어들이는 단계(101)와, 입수온도측정시점부터 히트싱크(5)에 투입되는 유량을 측정하여 투입유량이 미리 설정된 히트싱크(5)의 유로부피에 도달하는 시점에 출수온도센서(19)로부터 출수온도를 읽어들이는 단계(102,103)와, 상기 입수온도센서(17) 및 출수온도센서(19)에서 읽어들인 입수온도 및 출수온도에 의하여 입수온도와 출수온도간의 온도차(ΔT)를 구하는 단계(104)와, 상기 온도차(ΔT)와 투입유량에 의하여 냉각수가 흡수한 총열량을 산출한 후 총열량을 이용하여 열로 소비된 열변환 전력을 산출하는 단계(105, 106)와, 입력전력과 열변환 전력의 차에 의하여 UV 생성에 소비된 UV 광변환 전력을 산출하는 단계(107)를 수행한다.
As shown in Figure 4, the LED array 9 light conversion power measurement method according to the present invention, the LED array 9 (LED array) to the water-cooled heat sink 5 is formed with a flow path through which water can circulate. Attached to the heat sink 5, the inlet temperature sensor 17 capable of measuring the temperature of the water flowing into the inlet 7a of the heat sink 5, and the outlet 7b of the heat sink 5 An outlet temperature sensor 19 capable of measuring the temperature of the water discharged from the outlet, and a flow sensor 21 capable of measuring the flow rate of cooling water input to the heat sink 5 are provided, and the inlet port of the heat sink 5 is provided. A pump 29 capable of circulating cooling water and a cooling device capable of cooling the cooling water are connected to 7a) and the outlet 7b, and the output temperature is input from the inlet temperature sensor 17 and the outlet temperature sensor 19. Receiving and receiving the input flow rate from the flow sensor 21 can calculate the amount of heat absorbed by the cooling water, A control unit 15 capable of controlling the pump 29 and the cooling device is provided, and the control unit 15 operates the pump 29 to input cooling water to the heat sink 5 while receiving water temperature sensor ( 17) reading the inlet temperature from step (101), and measuring the flow rate to be input to the heat sink (5) from the point of time when the inlet temperature is measured, when the flow rate reaches the flow path volume of the preset heat sink (5). The temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature according to steps 102 and 103 of reading the outlet temperature from the outlet temperature sensor 19 and the inlet temperature and outlet temperature read by the inlet temperature sensor 17 and the outlet temperature sensor 19 Calculating (ΔT) (104); calculating the total amount of heat absorbed by the cooling water by the temperature difference (ΔT) and the input flow rate, and then calculating the heat conversion power consumed as heat using the total amount of heat (105, 106) ) And the difference between input power and heat conversion power Step 107 of calculating the consumed UV light conversion power is performed.

1 : 하우징
3 : 개구
5 : 수냉식 히트싱크
7a : 입수구
7b : 출수구
9 : LED 어레이
11 : UV LED
13 : 기판
15 : 제어부
17 : 입수온도센서
19 : 출수온도센서
21 : 유량센서
23 : 가변전력공급부
25 : 알람부
27 : 냉각장치
29 : 펌프
31 : 냉각수 탱크1: Housing
3: opening
5: water-cooled heat sink
7a: Inlet
7b: Exit
9: LED array
11: UV LED
13: substrate
15: control unit
17: temperature sensor
19: water temperature sensor
21: flow sensor
23: variable power supply
25: alarm unit
27: cooling device
29: pump
31: coolant tank

Claims

LED 어레이와 상기 LED 어레이에 부착되어 물이 펌프의 작동으로 순환하면서 LED 어레이에서 방출하는 열을 흡수하는 수냉식 히트싱크를 구비한 UV 경화장치에 있어서,
상기 LED 어레이에는 전력을 가변적으로 공급할 수 있는 가변전력공급부를 마련하고, 상기 히트싱크에는 상기 히트싱크의 입수구로 유입되는 물의 온도를 측정할 수 있는 입수온도센서와, 상기 히트싱크의 출수구에서 배출되는 물의 온도를 측정할 수 있는 출수온도센서와, 히트싱크에 투입되는 냉각수 유량을 측정할 수 있는 유량센서를 마련하고, 상기 입수온도센서와 출수온도센서로부터 출력 온도를 입력 받고 상기 유량센서로부터 투입유량을 입력 받아 냉각수가 흡수한 열량을 산출하고 상기 펌프와 냉각장치의 동작을 제어하며 상기 가변전력공급부에서 상기 LED 어레이에 공급되는 전력을 제어할 수 있는 제어부를 마련하여,
상기 제어부는,
상기 펌프를 가동하여 히트싱크에 냉각수를 투입하면서 입수온도센서로부터 입수온도를 읽어들이는 단계;
입수온도측정시점부터 히트싱크에 투입되는 유량을 측정하여 투입유량이 미리 설정된 히트싱크의 유로부피에 도달하는 시점에 출수온도센서로부터 출수온도를 읽어들이는 단계;
상기 입수온도센서 및 출수온도센서에서 읽어들인 입수온도 및 출수온도에 의하여 입수온도와 출수온도간의 온도차(ΔT)를 구하는 단계;
상기 온도차(ΔT)와 투입유량에 의하여 열로 소비된 열변환 전력을 산출하는 단계;
입력전력과 열변환 전력의 차에 의하여 UV 생성에 소비된 UV 광변환 전력을 산출하는 단계;
산출된 UV 광변환 전력이 미리 설정된 기준 광변환 전력 이하이면 LED 어레이의 공급전력을 증가시켜, UV 광변환 전력을 기준 광변환 전력 이상으로 상승시키는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법.
In the UV curing device having an LED array and a water-cooled heat sink attached to the LED array to absorb heat emitted from the LED array while water circulates through the operation of the pump,
The LED array is provided with a variable power supply capable of variably supplying power, and the heat sink is provided with an inlet temperature sensor capable of measuring the temperature of water flowing into the inlet of the heat sink, and discharged from the outlet of the heat sink An outflow temperature sensor capable of measuring the temperature of water and a flow rate sensor capable of measuring the flow rate of cooling water input to the heat sink are provided. Input temperature is output from the inlet temperature sensor and the outflow temperature sensor, and the input flow rate from the flow sensor By receiving the input to calculate the amount of heat absorbed by the cooling water, and controls the operation of the pump and the cooling device, and provided with a control unit that can control the power supplied to the LED array from the variable power supply,
The control unit,
Operating the pump to input cooling water into the heat sink while reading the inlet temperature from the inlet temperature sensor;
Reading the outlet temperature from the outlet temperature sensor at the time when the input flow rate reaches the flow path volume of the preset heat sink by measuring the flow rate input to the heat sink from the time of measuring the inlet temperature;
Obtaining a temperature difference (ΔT) between the inlet temperature and the outlet temperature according to the inlet temperature and the outlet temperature read by the inlet temperature sensor and the outlet temperature sensor;
Calculating heat conversion power consumed as heat by the temperature difference (ΔT) and the input flow rate;
Calculating UV light conversion power consumed in UV generation by a difference between input power and heat conversion power;
If the calculated UV light conversion power is less than or equal to the preset reference light conversion power, increasing the supply power of the LED array to increase the UV light conversion power to more than the reference light conversion power; LED array control method.

제1항에 있어서,
UV 경화장치에 LED램프 어레이 사용종료 알람장치를 더 마련하고, 상기 UV 광변환 전력이 기준 광변환 전력 이하에서, LED 어레이의 공급전력을 미리 설정된 한계전력까지 증가시켜도 UV 광변환 전력이 상기 기준 광변환 전력 이상으로 상승하지 않을 경우 상기 제어부가 상기 LED램프 어레이 사용종료 알람장치를 구동하여 LED 어레이 교체 시기를 사용자에게 알려 주는 것을 특징으로 하는 포함하는 UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법.
According to claim 1,
The LED light array end-of-use alarm device is further provided in the UV curing device, and the UV light conversion power is the reference light even if the UV light conversion power is lower than the reference light conversion power and the supply power of the LED array is increased to a preset limit power. When the power does not rise above the conversion power, the control unit drives the LED lamp array end-of-use alarm device to inform the user when to replace the LED array.

제1항에 있어서,
UV 경화장치에 LED램프 어레이 사용종료 알람장치를 더 마련하고, 상기 온도차(ΔT)가 미리 설정된 한계온도차 이상이면 상기 제어부가 상기 LED램프 어레이 사용종료 알람장치를 구동하여 LED 어레이 교체 시기를 사용자에게 알려 주는 것을 특징으로 하는 포함하는 UV 경화장치의 LED 어레이 제어 방법.According to claim 1,
The UV curing device is further provided with an LED lamp array termination alarm device, and when the temperature difference (ΔT) is greater than or equal to a preset threshold temperature difference, the controller drives the LED lamp array termination alarm device to inform the user of the LED array replacement time. LED array control method of the UV curing device comprising a feature.