UV油墨和光源的匹配是LED-UV固化系统设计的主要问题。LED-UV对固化材料的固化效果是由光引发剂材料的UV吸收率决定的,因此,LED-UV的发光光谱与光引发剂的吸收光谱的匹配程度对体系固化起着直接的、决定性的作用。由于传统的UV固化是采用汞灯或金属卤素灯,它们的光谱分布广泛,可以满足印刷固化要求,而且UV油墨的光谱吸收曲线也不是只有单一的峰值,用于实际生产的UV油墨,其光谱吸收曲线在360~420nm的范围内具有多个吸收峰。不同的 LED-UV芯片,其发光光源波长范围和能量分布也是完全不相同的,芯片厂商提供的LED-UV芯片的光谱分布分别为365nm、375nm、385nm、395nm、405nm。因此,要求LED-UV光源要尽可能多地匹配油墨的光谱吸收峰。另外,还要通过实验确定 LED-UV排列方式,这样才能使固化光源有很好的固化效果。
经查阅大量实验数据可知,在紫外辐照度达到6000mW/cm2以上时,就能使胶版印刷方式中的大多数承印物上的UV油墨完全固化。对于特殊材料或墨层厚度很大的印刷方式,应该通过实验确定紫外辐照度。因此, LED-UV印刷固化系统的紫外辐照度至少应达到6000mW/cm2。
大的固化幅宽为540mm的固化系统,达到6000mW/cm2的紫外辐照度,本次测试中使用了840颗LED芯片,这些芯片需要进行合理的排布方式设计和串并联电路设计才能使其可靠工作。进行排布方式设计时,需要考虑芯片的可更换性,当其中一个芯片损坏时,要做到尽可能减少其余芯片的更换,使其维护方便并降低维修成本。进行电路设计时,需要考虑任意芯片短路或者断路时,系统仍可在较长时间内稳定工作,减小对其相连电路的影响,使系统具有较高的可靠性。
光源的驱动电路设计也是 LED-UV印刷固化系统需要解决的一个难题,因为固化系统的稳定性和使用性能都和光源驱动有很大的关系。驱动电路中电流的大小,影响着LED的使用寿命和系统的输出功率。
所设计的固化系统光源,其LED-UV芯片一般以阵列形式排列,芯片间距一般小于1.5mm,靠自然冷却散热的方式无法维持芯片结温在50℃以下,因此散热系统的设计就是必不可少的。设计散热系统时,应分析热量从PN结产生,然后传递到外部环境的全部影响因素,从而确保散热系统的可靠工作。
为了提高印刷固化系统的可控制程度,要求控制系统可经控制器开启(关闭)印刷固化系统,能够采集固化系统的电压、电流、印品幅宽、印刷速度和散热器的温度,并可通过上位机实时显示电压、电流、功率、幅宽和速度;温度过高时提示报警信息;能够根据承印物幅宽变化,经控制器控制自动调节固化幅宽;能够根据印刷速度的变化,调节印刷固化系统的输出光功率。
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