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1、紫外固化控制装置、紫外光光敏传感器及紫外固化灯箱的制作方法专利名称：紫外固化控制装置、紫外光光敏传感器及紫外固化灯箱的制作方法技术领域：本实用新型涉及电力电子、光机电一体化领域，特别涉及印刷、建材、家具、电脑/ 手机外壳喷涂、汽车UV烤漆领域，尤其涉及一种紫外固化控制装置、紫外光光敏传感器及 紫外固化灯箱。背景技术：紫外线固化控制系统是利用紫外光使UV墨在印刷品表面获得即时快速干燥的控 制装置。衡量紫外线固化系统性能优劣的最重要的几个指标就是节能、固化效果、安全性、 可靠性。在节能方面，一台8色柔印机，每年紫外线固化消耗的电能将占到整台机器消耗电 能的60%甚至更高。一台8色柔印机需配置8台紫
2、外线固化控制系统，以9千瓦紫外线固化 系统为例，每台每天工作12小时，8台紫外线固化控制系统一年消耗的电能8X 12X365X9 千瓦=315，360度电。目前，紫外线固化类产品主流技术仍采用传统的变压器方式控制紫 外灯的工作。传统的变压器方式控制紫外灯工作有以下缺点1)变压器采用50Hz的工频变压器，变压器本身转换效率很低，而紫外固化灯功率 一般都很大，范围在4千瓦到30千瓦，通常几千瓦的工频变压器有20到30公斤重，消耗大 量硅钢片(钢材)和电磁线(纯铜)。而生产硅钢片与铜线要消耗大量的能源和排放大量 的C02。由于这些原材料的生产是耗能大户，排放大户产值不高，导致我国单位GDP耗能高，
3、排碳大。2)由于工频变压器的效率很低只有0. 6到0. 7，因此传统的紫外线固化控制系统 能源消耗高。3)自身安全保护措施不到位，易出故障。4)紫外灯光输出无反馈环节，紫外灯光能量输出随电网电压、电流波动很大，紫外 线固化效果不稳定。紫外固化的印刷品稳定性、一致性不好。5)无温度反馈控制环节。紫外固化时，环境温度对紫外灯光输出特性有很大影响， 目前，国内生产企业还无法做到恒温车间，温度的变化势必影响紫外灯的光输出，从而影响 印刷品的固化品质。在国外，紫外线固化控制系统采用了上世纪末先进的电子逆变技术以及模拟电子 学的方法实现大功率紫外线固化的控制，存在以下不足1)光电转换效率有限。2)大量采用
4、模拟电子技术，使得元器件繁多，稳定性、可靠性降低。3)紫外灯光输出采用电反馈方式控制，以达到紫外灯光能量输出的恒定。这种反 馈方式采用间接手段，通过测量紫外灯的工作电流和电压，来计算输出功率，进一步调节紫 外灯光能量输出。由于影响紫外灯的工作电流和电压因素较多，加上电路元器件本身的温 飘等因素，势必造成测量误差比较大。因此采用这种反馈控制方式，紫外灯光输出能量恒功 率控制误差较大，无法做到精细调节。4)温度反馈采用温度开关方式，这种方式限制温度测量仅能在几个有限的温度区域。无法实现温度的连续反馈调节。实用新型内容针对以上不足，本实用新型提供了一种采用了光、温度反馈PID闭环控制方式的 光电转换
5、效率高的紫外固化控制装置和与之相适应的紫外光光敏传感器及应用了上述两 种产品的紫外固化灯箱。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种紫外固化控制系统，包括滤波器、点灯触发电路、电源模块、控制模块、印刷 机接口、风机接口、多台联机总线接口、触摸屏、网络通信接口、电子快门控制电路、紫外灯 控制信号输出电路还包括紫外光光敏传感器、温度传感器控制电路、高频高压电子逆变 器，所述的温度传感器控制电路与所述控制模块连接；所述的紫外光光敏传感器将测量的紫外灯管的光能量信号通过数据线传输到所 述的控制模块所述的控制模块根据紫外光光敏传感器传过来的光能量信号控制紫外灯控 制信号输出电路输出电信号。优选的
6、，所述的紫外光光敏传感器耐温至少120摄氏度。优选的，所述的高频高压电子逆变器频率至少为20K赫兹。一种用于以上所述的紫外固化控制系统的紫外光光敏传感器，包括一壳体(2)，和 壳体内部的紫外光光敏传感器模块，所述的紫外光光敏传感器模块包括紫外光敏管(6)、信 号处理电路(7)，电路信号引出线(8)、传感器电缆线(5)，壳体(2)顶部为一反红外，透紫 外镀膜的石英玻璃，壳体底部为一密封堵头(4)，所述的电路信号引出线(8)穿过密封堵头 与所述的传感器电缆线(5)连接。优选的，所述的壳体(2)为由耐高温隔热材料制成的管体。优选的，所述的耐高温隔热材料为耐高温隔热陶瓷。优选的，所述的紫外光光敏传感器
7、模块包有隔热材质(3)。优选的，所述的隔热材质为隔热陶瓷纤维棉。一种紫外固化灯箱，包括以上所述的紫外固化控制系统及一温度传感器，所述的 温度传感器将采集的温度信号通过所述的紫外固化控制系统的温度传感器控制电路传给 所述的控制模块，所述的控制模块根据接收的温度信号控制通过风机接口连接的外接风冷装置。优选的所述的紫外固化控制系统中的紫外光光敏传感器为以上所述的紫外光光 敏传感器。本实用新型的有益效果通过采用高频高压电子逆变技术废弃了传统的工频变压器，节约了大量的有色金 属(这些有色金属的生产高耗能，高排污。同时有色金属也是国家的重要的战略资源)。每 台紫外线固化控制系统可节约大概20到30公斤的钢
8、和纯铜。全国每年紫外线固化控制系 统30000台用量计算，一年可以节约600吨到900吨有色金属。通过采用高频高压电子逆变技术，光电转换效率大幅提高，与传统变压器相比，降 低能耗30 % -40 %，与国外电子逆变器式紫外线固化控制系统相比，降低能耗5 % -10 %。全 国在用紫外线固化控制系统有30000台(保守估计)，一年紫外线固化消耗的电能高达95亿度电。标准发电燃煤95亿/3000 = 316. 6万吨，大气排放950万吨二氧化碳。采用高频 高压电子逆变技术每年最多可以节约95亿X 0. 4 = 38亿度电，工业用电按1. 2元/度计 算，每年可以为生产企业节约45. 6亿元成本。减
9、少大气排放380万吨。温度闭环控制系统，使紫外固化灯输出更稳定，寿命更长。无温度反馈系统的紫外 固化灯寿命大约800小时(采用原装进口灯以贺力士 9千瓦紫外灯为例)。采用温度开关 方式的温度反馈系统，紫外固化灯寿命大约900-1100小时(采用原装进口灯以贺力士 9千 瓦紫外灯为例)。采用温度传感器的闭环控制系统，紫外固化灯寿命大约1200-1400小时 (采用原装进口灯以贺力士 9千瓦紫外灯为例)。每根进口灯管价格在1000-2000元人民 币。按一台印刷机装8台紫外固化控制系统，需要8根紫外灯，每年可以为生产厂家节约很 多成本。图1为本实用新型紫外固化控制系统一实施例原理框图；图2为本实用
10、新型紫外光光敏传感器一实施例结构示意图；图3为采用高压高频电子逆变器与传统变压控制方式灯管能量输出比较示意图。具体实施方式参见附图1，一种紫外固化控制装置，包括滤波器、点灯触发电路、电源系统、控 制模块即CPU主板、印刷机接口、风机接口、多台联机总线接口、触摸屏、网络通信接口、电 子快门控制电路、紫外灯控制信号输出电路，还包括紫外光光敏传感器、温度传感器控制 电路、高频高压电子逆变器，所述的温度传感器控制电路与所述控制模块连接；所述的紫外 光光敏传感器将测量的紫外灯管的光能量信号通过数据线传输到所述的控制模块所述的 控制模块根据紫外光光敏传感器传过来的光能量信号控制紫外灯控制信号输出电路输出
11、电信号。所述的紫外光光敏传感器耐温120摄氏度以上，为提高紫外灯的光电转换效率紫 外固化控制装置采用了频率至少为20K赫兹的高频高压电子逆变器。图3为变压器控制方式与高频电子逆变器控制方式灯管能量输出比较示意图，图 中阴影区域是在消耗同样电能情况下，高频电子逆变器控制方式比变压器控制方式紫外线 灯管多发出的光能量。本实用新型在具体应用时，采用光反馈及PID闭环控制技术，实现紫外固化灯光 输出的稳定。具体技术措施通过在紫外固化灯箱内加装紫外光光敏传感器，直接测量紫外 灯管的光输出能量，再通过数据线传输到紫外固化控制系统，控制系统接收到传感器测量 的光能量后，分析处理，再通过软件PID算法调节紫外
12、灯输出功率，使紫外固化灯输出恒定 的光能量。由于光反馈是直接测量光输出，无中间环节，而且是闭环控制系统，使得紫外固 化灯光能量输出控制非常稳定和精细。参见附图2，一种紫外光光敏传感器，包括一耐高温隔热陶瓷管2，和壳体内部的 紫外光光敏传感器模块，所述的紫外光光敏传感器模块包括紫外光敏管6、信号处理电路 7,电路信号引出线8、传感器电缆线5，其特征在于壳体2顶部为一反红外，透紫外镀膜的 石英玻璃1，壳体底部为一密封堵头4，所述的电路信号引出线8穿过密封堵头4与所述的 传感器电缆线5连接。0037所述的紫外光光敏传感器模块包有隔热材质，所述的隔热材质为隔热陶瓷纤维棉 3。具体应用时，由于紫外光光敏
13、传感器安装在灯箱内部，离紫外灯管距离很近，紫外 灯管工作时表面温度可达到600到800摄氏度。这样的高温会损坏紫外光敏传感器，因此， 必须采取防护措施进行热隔离。图2中的镀膜的紫外石英玻璃1，其特点为反红外，透紫外。 由于紫外灯中大部分热量以红外线辐射为主，因此加装镀膜的紫外石英玻璃后，红外部分 被反射，其热量无法到达图2中紫外光敏管6。传感器安装在一个密封的耐高温隔热陶瓷管 中，在传感器模块的外面包有隔热陶瓷纤维棉3，两层防护可以有效地解决紫外光光敏传感 器在高温环境下工作的问题。图2中密封堵头4，耐高温电缆5，直接连接紫外控制系统。权利要求一种紫外固化控制系统，包括滤波器、点灯触发电路、电
14、源模块、控制模块、印刷机接口、风机接口、多台联机总线接口、触摸屏、网络通信接口、电子快门控制电路、紫外灯控制信号输出电路，其特征在于还包括紫外光光敏传感器、温度传感器控制电路、高频高压电子逆变器，所述的温度传感器控制电路与所述控制模块连接；所述的紫外光光敏传感器将测量的紫外灯管的光能量信号通过数据线传输到所述的控制模块所述的控制模块根据紫外光光敏传感器传过来的光能量信号控制紫外灯控制信号输出电路输出电信号。2.根据权利要求1所述的紫外固化控制系统，其特征在于所述的紫外光光敏传感器 耐温至少120摄氏度。3.根据权利要求1所述的紫外固化控制系统，其特征在于所述的高频高压电子逆变 器频率至少为20
15、K赫兹。4.一种用于权利要求1-3任一所述的紫外固化控制系统的紫外光光敏传感器，包括 一壳体(2)，和壳体内部的紫外光光敏传感器模块，所述的紫外光光敏传感器模块包括紫外 光敏管(6)、信号处理电路(7)，电路信号引出线(8)、传感器电缆线(5)，其特征在于壳体 (2)顶部为一反红外，透紫外镀膜的石英玻璃，壳体底部为一密封堵头(4)，所述的电路信 号引出线(8)穿过密封堵头(4)与所述的传感器电缆线(5)连接。5.根据权利要求4所述的紫外光光敏传感器，其特征在于所述的壳体(2)为由耐高 温隔热材料制成的管体。6.根据权利要求5所述的紫外光光敏传感器，其特征在于所述的耐高温隔热材料为 耐高温隔热陶
16、瓷。7.根据权利要求4所述的紫外光光敏传感器，其特征在于所述的紫外光光敏传感器 模块包有隔热材质(3)。8.根据权利要求7所述的紫外光光敏传感器，其特征在于所述的隔热材质为隔热陶 瓷纤维棉。9.一种紫外固化灯箱，其特征在于包括权利要求1-3任一所述的紫外固化控制系统 及一温度传感器，所述的温度传感器将采集的温度信号通过所述的紫外固化控制系统的温 度传感器控制电路传给所述的控制模块，所述的控制模块根据接收的温度信号控制通过风 机接口连接的外接风冷装置。10.根据权利要求9所述的紫外固化灯箱，其特征在于所述的紫外固化控制系统中的 紫外光光敏传感器为权利要求4-8任一所述的紫外光光敏传感器。专利摘要本实用新型公开了一种紫外固化控制系统包括滤波器、点灯触发电路、电源模块、控制模块、印刷机接口、风机接口、多台联机总线接口、触摸屏、网络通信接口、电子快门控制电路、紫外灯控制信号输出电路，紫外光光敏传感器、温度传感器控制电路、高频高压电子逆变器，温度传感器控制电路与所述控制模块连接；本实用新型还公开了一种用于上述系
