一种智能控制的紫外led光化学反应系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体照明技术领域，具体涉及一种智能控制的紫外LED光化学反应系统。
【背景技术】
[0002]光化学反应又称为光化作用，是指物质的分子在可见光或紫外线的照射下吸收光子后所引发的化学反应。光化学反应可引起化合、分解、电离、氧化还原等过程。
[0003]目前，光聚合技术在工业生产中获得了广泛的关注。光聚合是通过光化学反应使单体聚合，即单体分子在紫外光的照射下直接受光激发或由光敏剂、光引发剂受光激发，活化成自由基或生成离子并进行连锁聚合反应。多种单体在紫外光照射下能迅速聚合。光聚合方法具有聚合温度低、能耗小、反应选择性高和易控制等特点，可以发生一般分子不能进行的反应，扩大了获得高分子的手段。
[0004]随着科学技术的不断发展及对环保的日益重视，光聚合技术被越来越多地运用于各种工业生产中，并开发了各种光聚合反应设备。目前光聚合设备所用的光源主要是中高压汞灯或氙灯等气体放电光源。但是气体放电光源的表面温度高达400-1000 °C，容易造成热量蓄积，会造成多种负面影响:1)长时间持续反应过程中，灯的热量影响物料温度，从而影响反应效果；2)在反应釜内，气体放电光源的石英管壁易高温碳化，导致灯的使用寿命缩短；3)气体放电光源工作时的高温状态也容易造成安全事故，反应过程中产生的气体可能会在高温下引起爆炸。
[0005]除了热量的影响外，气体放电光源的辐射光谱成分比较复杂且不可调节，也会给反应过程带来影响。气体放电光源发出的光包含多种波长，短波辐射会造成分子断链，引起光降解反应，降低生产率；而多余的波长则会导致多种副产物的生成，降低产物的纯度。而光源的光谱不可调节，则光聚合反应的可控性就会相对较差，随着光照时间的增加，反应的转化效率降低。
[0006]专利US20120032575中提到的光聚合设备采用了 LED光源，但是该专利背景是针对牙科领域的应用，设备中包含一个聚合空间，LED光源发出的光透过透明或半透明的腔壁进入聚合空间，使反应物聚合固化。该专利中，LED光源发出的热量被引入到聚合空间内，配合附带的加热设备对整个聚合空间进行加热，使其满足光聚合反应的温度要求。因此，该发明只能是小型密闭的设备，难以满足大规模工业持续生产的要求。而且，在实际大规模应用中，利用LED产生的热量来加热也是很难实现的:要利用LED的热量，则需要引入气体流动，该情况下会产生散热效果，气体温度会大幅度下降；如果保证气体温度较高，则LED光源的散热效果很差，会严重影响光源的出光性能，降低效率。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种高效、可智能控制的紫外LED光化学反应系统，以解决现有设备在生产规模、安全性、能耗以及应用灵活性等方面的问题。
[0008]本发明的可智能控制的紫外LED光化学反应系统(生产线)，包括控制设备(即控制模块)、紫外LED灯具系统、加热设备、传输带、料斗等，其结构如图1所示。紫外LED灯具系统位于传输带上方，加热设备设置于传输带下方；料斗用于盛放待加热物料，料斗通过传输带送至加热设备处，给物料加热，并通过紫外LED灯具系统，进行紫外光辐照，实现光化学反应，生成光聚合、光固化或光接枝产物；控制设备用于控制紫外LED灯具系统、加热设备、传输带的工作状态，以满足不同反应物的生产需求。
[0009]本发明采用可控性好、效率高的紫外LED灯具作为紫外光源来实现光引发聚合，并通过控制设备实现多种功能的智能调控，确保生产过程的安全性，并大幅度降低光聚合生产过程的能耗，提高生产速率，增加经济效益。
[0010]本发明中，所述的控制设备，包括灯具控制系统、加热设备控制系统、传输带控制系统等，各个部分分别控制；各个部分的各项功能的开关、调节和切换都可以单独进行，也可以设定成多个工作模式；控制操作可以采用在线方式，也可以通过联网方式远程进行调
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[0011]本发明中，所述的灯具控制系统，包括灯具控制器、LED驱动器、紫外探测器，并构成反馈回路；灯具控制器控制LED驱动器，LED驱动器用于驱动紫外LED灯具系统(包括若干LED模组)发出紫外光，紫外探测器用于探测紫外LED灯具系统(包括若干LED模组)的辐射强度、不同波长紫外LED的辐射强度比值等，并将信息反馈给灯具控制器。灯具控制系统通过灯具控制器，控制紫外LED灯具的开关和定时、灯具的功率调节、多波长紫外LED灯具的光谱变换、灯具工作模式的切换；监测LED灯具系统(光源)的辐射强度并反馈给控制器，确保紫外光照的均匀性和一致性，并及时发现故障并报警。灯具控制系统设定LED驱动器各个回路的输出电流，调节各回路中紫外LED灯的功率，从而实现整个灯具的开关、功率调节以及光谱变换，并可以切换不同的工作模式。灯具控制系统中设有一个或多个紫外探测器，可以测得灯具的总辐射强度、不同波长紫外LED的辐射强度比值等，并将信息反馈给灯具控制系统，见图3所示。
[0012]本发明中，所述的加热设备控制系统，其功能包括:控制加热设备的开关和功率调节，从而控制料斗内物料的温度；设定、测量料斗内物料的温度等。加热设备控制系统包括加热控制器和测温设备等；加热控制器通过温度开关等控制加热设备的开闭及功率调节，同时设有温控仪，通过热电偶或热敏电阻等测温设备，测得料斗内物料温度并反馈给加热控制器，确保物料温度精确地保持在所设定的温度。
[0013]本发明中，所述的传输带控制系统，用于调节传输带的运动和转速等；物料可以在灯具下静止照射，光化学反应完成后被传输带转移，也可以通过传输带匀速通过灯具来完成光化学反应。所述传输带控制系统通常采用调速电机、步进电机、伺服电机等，控制传输带运动。
[0014]本发明中，所述的紫外LED灯具系统包括:一个或若干个紫外LED光源，光源波长范围为200~420 nm，灯具的长度和宽度可根据需要设计。所述的紫外LED光源可以采用单一波长的LED封装器件，也可以采用多个波长混合的LED封装器件。所述的紫外LED灯具系统采用水冷或风冷方式，灯具系统上方装有排风口，提高紫外LED的散热，保证光源的正常稳定工作。
[0015]本发明中，所述的加热设备利用传导、辐射或对流等方式，采用水浴、油浴、欧姆加热、红外辐射、脉冲加热、微波电磁加热等手段；所述加热设备还可包括测温设备，用于检测物料的温度并反馈给控制器，确保物料在合理的温度范围下进行紫外光聚合反应。
[0016]本发明中，所述的传输带采用网状结构，材料选用铝、铁等金属材料或其合金，便于加热设备对料斗进行加温，并耐紫外老化；所述传输带的传输模式根据聚合反应的需要来设定。
[0017]本发明中，所述的料斗采用不锈钢、玻璃等材料制成，既要能耐紫外老化，又能够传导热量。
[0018]本发明的智能控制的紫外LED光化学反应系统的最终产物可以是固态的光聚合、光固化反应产物，也可以是液态的光接枝反应产物。
[0019]本发明的智能控制的紫外LED光化学反应系统，具有以下优点:
本发明能够建成大型的生产流水线，在确保规模化连续生产的情况下，采用效率高、安全性好的紫外LED光源或灯具，既能提高生产效率、降低能耗，又不会造成环境、物料污染等，并能减少因灯具发热导致的安全隐患。
[0020]本发明的生产线设备可控性好。可以即开即用，减少光源稳定时间所造成的能源浪费。可以根据实际产品的生产需求分别调节生产线上各个模块装置的参数，使光化学反应可控，满足不同产品的生产需求。而且，本发明的生产线还具备联网控制功能，能够提供更加智能的控制手段。
[0021]本发