UV油墨和光源的匹配是LED-UV固化系統(tǒng)設(shè)計的主要問題。LED-UV對固化材料的固化效果是由光引發(fā)劑材料的UV吸收率決定的,因此,LED-UV的發(fā)光光譜與光引發(fā)劑的吸收光譜的匹配程度對體系固化起著直接的、決定性的作用。由于傳統(tǒng)的UV固化是采用汞燈或金屬鹵素?zé)?它們的光譜分布廣泛,可以滿足印刷固化要求,而且UV油墨的光譜吸收曲線也不是只有單一的峰值,用于實際生產(chǎn)的UV油墨,其光譜吸收曲線在360~420nm的范圍內(nèi)具有多個吸收峰。不同的 LED-UV芯片,其發(fā)光光源波長范圍和能量分布也是完全不相同的,芯片廠商提供的LED-UV芯片的光譜分布分別為365nm、375nm、385nm、395nm、405nm。因此,要求LED-UV光源要盡可能多地匹配油墨的光譜吸收峰。另外,還要通過實驗確定 LED-UV排列方式,這樣才能使固化光源有很好的固化效果。 經(jīng)查閱大量實驗數(shù)據(jù)可知,在紫外輻照度達(dá)到6000mW/cm2以上時,就能使膠版印刷方式中的大多數(shù)承印物上的UV油墨完全固化。對于特殊材料或墨層厚度很大的印刷方式,應(yīng)該通過實驗確定紫外輻照度。因此, LED-UV印刷固化系統(tǒng)的紫外輻照度至少應(yīng)達(dá)到6000mW/cm2。
大的固化幅寬為540mm的固化系統(tǒng),達(dá)到6000mW/cm2的紫外輻照度,本次測試中使用了840顆LED芯片,這些芯片需要進(jìn)行合理的排布方式設(shè)計和串并聯(lián)電路設(shè)計才能使其可靠工作。進(jìn)行排布方式設(shè)計時,需要考慮芯片的可更換性,當(dāng)其中一個芯片損壞時,要做到盡可能減少其余芯片的更換,使其維護(hù)方便并降低維修成本。進(jìn)行電路設(shè)計時,需要考慮任意芯片短路或者斷路時,系統(tǒng)仍可在較長時間內(nèi)穩(wěn)定工作,減小對其相連電路的影響,使系統(tǒng)具有較高的可靠性。
光源的驅(qū)動電路設(shè)計也是 LED-UV印刷固化系統(tǒng)需要解決的一個難題,因為固化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用性能都和光源驅(qū)動有很大的關(guān)系。驅(qū)動電路中電流的大小,影響著LED的使用壽命和系統(tǒng)的輸出功率。 所設(shè)計的固化系統(tǒng)光源,其LED-UV芯片一般以陣列形式排列,芯片間距一般小于1.5mm,靠自然冷卻散熱的方式無法維持芯片結(jié)溫在50℃以下,因此散熱系統(tǒng)的設(shè)計就是必不可少的。設(shè)計散熱系統(tǒng)時,應(yīng)分析熱量從PN結(jié)產(chǎn)生,然后傳遞到外部環(huán)境的全部影響因素,從而確保散熱系統(tǒng)的可靠工作。
為了提高印刷固化系統(tǒng)的可控制程度,要求控制系統(tǒng)可經(jīng)控制器開啟(關(guān)閉)印刷固化系統(tǒng),能夠采集固化系統(tǒng)的電壓、電流、印品幅寬、印刷速度和散熱器的溫度,并可通過上位機(jī)實時顯示電壓、電流、功率、幅寬和速度;溫度過高時提示報警信息;能夠根據(jù)承印物幅寬變化,經(jīng)控制器控制自動調(diào)節(jié)固化幅寬;能夠根據(jù)印刷速度的變化,調(diào)節(jié)印刷固化系統(tǒng)的輸出光功率。
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