一種智能控制的紫外led光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能控制的紫外LED光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光化學(xué)反應(yīng)又稱(chēng)為光化作用，是指物質(zhì)的分子在可見(jiàn)光或紫外線的照射下吸收光子后所引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)反應(yīng)可引起化合、分解、電離、氧化還原等過(guò)程。
[0003]目前，光聚合技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的關(guān)注。光聚合是通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)使單體聚合，即單體分子在紫外光的照射下直接受光激發(fā)或由光敏劑、光引發(fā)劑受光激發(fā)，活化成自由基或生成離子并進(jìn)行連鎖聚合反應(yīng)。多種單體在紫外光照射下能迅速聚合。光聚合方法具有聚合溫度低、能耗小、反應(yīng)選擇性高和易控制等特點(diǎn)，可以發(fā)生一般分子不能進(jìn)行的反應(yīng)，擴(kuò)大了獲得高分子的手段。
[0004]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及對(duì)環(huán)保的日益重視，光聚合技術(shù)被越來(lái)越多地運(yùn)用于各種工業(yè)生產(chǎn)中，并開(kāi)發(fā)了各種光聚合反應(yīng)設(shè)備。目前光聚合設(shè)備所用的光源主要是中高壓汞燈或氙燈等氣體放電光源。但是氣體放電光源的表面溫度高達(dá)400-1000 °C，容易造成熱量蓄積，會(huì)造成多種負(fù)面影響:1)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)反應(yīng)過(guò)程中，燈的熱量影響物料溫度，從而影響反應(yīng)效果；2)在反應(yīng)釜內(nèi)，氣體放電光源的石英管壁易高溫碳化，導(dǎo)致燈的使用壽命縮短；3)氣體放電光源工作時(shí)的高溫狀態(tài)也容易造成安全事故，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體可能會(huì)在高溫下引起爆炸。
[0005]除了熱量的影響外，氣體放電光源的輻射光譜成分比較復(fù)雜且不可調(diào)節(jié)，也會(huì)給反應(yīng)過(guò)程帶來(lái)影響。氣體放電光源發(fā)出的光包含多種波長(zhǎng)，短波輻射會(huì)造成分子斷鏈，引起光降解反應(yīng)，降低生產(chǎn)率；而多余的波長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致多種副產(chǎn)物的生成，降低產(chǎn)物的純度。而光源的光譜不可調(diào)節(jié)，則光聚合反應(yīng)的可控性就會(huì)相對(duì)較差，隨著光照時(shí)間的增加，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率降低。
[0006]專(zhuān)利US20120032575中提到的光聚合設(shè)備采用了 LED光源，但是該專(zhuān)利背景是針對(duì)牙科領(lǐng)域的應(yīng)用，設(shè)備中包含一個(gè)聚合空間，LED光源發(fā)出的光透過(guò)透明或半透明的腔壁進(jìn)入聚合空間，使反應(yīng)物聚合固化。該專(zhuān)利中，LED光源發(fā)出的熱量被引入到聚合空間內(nèi)，配合附帶的加熱設(shè)備對(duì)整個(gè)聚合空間進(jìn)行加熱，使其滿足光聚合反應(yīng)的溫度要求。因此，該發(fā)明只能是小型密閉的設(shè)備，難以滿足大規(guī)模工業(yè)持續(xù)生產(chǎn)的要求。而且，在實(shí)際大規(guī)模應(yīng)用中，利用LED產(chǎn)生的熱量來(lái)加熱也是很難實(shí)現(xiàn)的:要利用LED的熱量，則需要引入氣體流動(dòng)，該情況下會(huì)產(chǎn)生散熱效果，氣體溫度會(huì)大幅度下降；如果保證氣體溫度較高，則LED光源的散熱效果很差，會(huì)嚴(yán)重影響光源的出光性能，降低效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效、可智能控制的紫外LED光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有設(shè)備在生產(chǎn)規(guī)模、安全性、能耗以及應(yīng)用靈活性等方面的問(wèn)題。
[0008]本實(shí)用新型的可智能控制的紫外LED光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)(生產(chǎn)線)，包括控制設(shè)備(SP控制模塊)、紫外LED燈具系統(tǒng)、加熱設(shè)備、傳輸帶、料斗等，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。紫外LED燈具系統(tǒng)位于傳輸帶上方，加熱設(shè)備設(shè)置于傳輸帶下方；料斗用于盛放待加熱物料，料斗通過(guò)傳輸帶送至加熱設(shè)備處，給物料加熱，并通過(guò)紫外LED燈具系統(tǒng)，進(jìn)行紫外光輻照，實(shí)現(xiàn)光化學(xué)反應(yīng)，生成光聚合、光固化或光接枝產(chǎn)物；控制設(shè)備用于控制紫外LED燈具系統(tǒng)、加熱設(shè)備、傳輸帶的工作狀態(tài)，以滿足不同反應(yīng)物的生產(chǎn)需求。
[0009]本實(shí)用新型采用可控性好、效率高的紫外LED燈具作為紫外光源來(lái)實(shí)現(xiàn)光引發(fā)聚合，并通過(guò)控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)多種功能的智能調(diào)控，確保生產(chǎn)過(guò)程的安全性，并大幅度降低光聚合生產(chǎn)過(guò)程的能耗，提高生產(chǎn)速率，增加經(jīng)濟(jì)效益。
[0010]本實(shí)用新型中，所述的控制設(shè)備，包括燈具控制系統(tǒng)、加熱設(shè)備控制系統(tǒng)、傳輸帶控制系統(tǒng)等，各個(gè)部分分別控制；各個(gè)部分的各項(xiàng)功能的開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)和切換都可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以設(shè)定成多個(gè)工作模式；控制操作可以采用在線方式，也可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)方式遠(yuǎn)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0011]本實(shí)用新型中，所述的燈具控制系統(tǒng)，包括燈具控制器、LED驅(qū)動(dòng)器、紫外探測(cè)器，并構(gòu)成反饋回路；燈具控制器控制LED驅(qū)動(dòng)器，LED驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)紫外LED燈具系統(tǒng)(包括若干LED模組)發(fā)出紫外光，紫外探測(cè)器用于探測(cè)紫外LED燈具系統(tǒng)(包括若干LED模組)的輻射強(qiáng)度、不同波長(zhǎng)紫外LED的輻射強(qiáng)度比值等，并將信息反饋給燈具控制器。燈具控制系統(tǒng)通過(guò)燈具控制器，控制紫外LED燈具的開(kāi)關(guān)和定時(shí)、燈具的功率調(diào)節(jié)、多波長(zhǎng)紫外LED燈具的光譜變換、燈具工作模式的切換；監(jiān)測(cè)LED燈具系統(tǒng)(光源)的輻射強(qiáng)度并反饋給控制器，確保紫外光照的均勻性和一致性，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并報(bào)警。燈具控制系統(tǒng)設(shè)定LED驅(qū)動(dòng)器各個(gè)回路的輸出電流，調(diào)節(jié)各回路中紫外LED燈的功率，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)燈具的開(kāi)關(guān)、功率調(diào)節(jié)以及光譜變換，并可以切換不同的工作模式。燈具控制系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)或多個(gè)紫外探測(cè)器，可以測(cè)得燈具的總輻射強(qiáng)度、不同波長(zhǎng)紫外LED的輻射強(qiáng)度比值等，并將信息反饋給燈具控制系統(tǒng)，見(jiàn)圖3所示。
[0012]本實(shí)用新型中，所述的加熱設(shè)備控制系統(tǒng)，其功能包括:控制加熱設(shè)備的開(kāi)關(guān)和功率調(diào)節(jié)，從而控制料斗內(nèi)物料的溫度；設(shè)定、測(cè)量料斗內(nèi)物料的溫度等。加熱設(shè)備控制系統(tǒng)包括加熱控制器和測(cè)溫設(shè)備等；加熱控制器通過(guò)溫度開(kāi)關(guān)等控制加熱設(shè)備的開(kāi)閉及功率調(diào)節(jié)，同時(shí)設(shè)有溫控儀，通過(guò)熱電偶或熱敏電阻等測(cè)溫設(shè)備，測(cè)得料斗內(nèi)物料溫度并反饋給加熱控制器，確保物料溫度精確地保持在所設(shè)定的溫度。
[0013]本實(shí)用新型中，所述的傳輸帶控制系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)傳輸帶的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)速等；物料可以在燈具下靜止照射，光化學(xué)反應(yīng)完成后被傳輸帶轉(zhuǎn)移，也可以通過(guò)傳輸帶勻速通過(guò)燈具來(lái)完成光化學(xué)反應(yīng)。所述傳輸帶控制系統(tǒng)通常采用調(diào)速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等，控制傳輸帶運(yùn)動(dòng)。
[0014]本實(shí)用新型中，所述的紫外LED燈具系統(tǒng)包括:一個(gè)或若干個(gè)紫外LED光源，光源波長(zhǎng)范圍為200~420 nm，燈具的長(zhǎng)度和寬度可根據(jù)需要設(shè)計(jì)。所述的紫外LED光源可以采用單一波長(zhǎng)的LED封裝器件，也可以采用多個(gè)波長(zhǎng)混合的LED封裝器件。所述的紫外LED燈具系統(tǒng)采用水冷或風(fēng)冷方式，燈具系統(tǒng)上方裝有排風(fēng)口，提高紫外LED的散熱，保證光源的正常穩(wěn)定工作。
[0015]本實(shí)用新型中，所述的加熱設(shè)備利用傳導(dǎo)、輻射或?qū)α鞯确绞?，采用水浴、油浴、歐姆加熱、紅外輻射、脈沖加熱、微波電磁加熱等手段；所述加熱設(shè)備還可包括測(cè)溫設(shè)備，用于檢測(cè)物料的溫度并反饋給控制器，確保物料在合理的溫度范圍下進(jìn)行紫外光聚合反應(yīng)。
[0016]本實(shí)用新型中，所述的傳輸帶采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，材料選用鋁、鐵等金屬材料或其合金，便于加熱設(shè)備對(duì)料斗進(jìn)行加溫，并耐紫外老化；所述傳輸帶的傳輸模式根據(jù)聚合反應(yīng)的需要來(lái)設(shè)定。
[0017]本實(shí)用新型中，所述的料斗采用不銹鋼、玻璃等材料制成，既要能耐紫外老化，又能夠傳導(dǎo)熱量。
[0018]本實(shí)用新型的智能控制的紫外LED光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的最終產(chǎn)物可以是固態(tài)的光聚合、光固化反應(yīng)產(chǎn)物，也可以是液態(tài)的光接枝反應(yīng)產(chǎn)物。
[0019]本實(shí)用新型的智能控制的紫外LED光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本實(shí)用新型能夠建成大型的生產(chǎn)流水線，在確保規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)的情況下，采用效率高、安全性好的紫外LED光源或燈具，既能提高生產(chǎn)效率、降低能耗，又不會(huì)造成環(huán)境、物料污染等，并能減少因燈具發(fā)熱導(dǎo)致的安全隱患。
[0021]本實(shí)用新型的生產(chǎn)線設(shè)備可控性好，可以即開(kāi)即用，減少光源穩(wěn)定時(shí)間所造成的能源浪費(fèi)?？梢愿鶕?jù)實(shí)際產(chǎn)品的生產(chǎn)需求分別調(diào)節(jié)生產(chǎn)線上