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LED阵列型紫外固化光源的关键技术研究
作 者: 赵欢
导 师: 许文海
学 校: 大连海事大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 紫外光固化 UV LED 多路可控恒流源 光学系统
分类号: TN23
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 380次
引 用: 5次
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内容摘要
紫外光固化技术是目前应用最为广泛的一种辐射固化技术。该技术一直是世界各国表面处理技术的研究重点之一,品种丰富、性能优良的UV新材料层出不穷;然而,同样影响固化效果的紫外固化光源发展相对缓慢,几种常用紫外光源在工业生产中日益暴露出缺点:高压汞灯需要高压驱动和冷却设备,耗电量高,辐照不均匀,可调性差,固化效率低,存在重金属污染:微波无电极紫外光源价格昂贵,与汞灯同样的灯管结构使得该光源应用也存在局限等;基于UV LED的点光源利用LED作为发光元件,具有许多良好的性能特点,但辐照面积等指标受到限制。本文对现有UV固化光源的应用情况进行了较为深入地调研,针对高压汞灯等光源使用中存在的问题,充分利用UV LED的优点,探索性地设计出一种辐照均匀稳定并且灵活可调的LED阵列型紫外固化光源系统,并实现一套3*3LED阵列的光源系统验证了系统方案的可行性。在驱动单元设计方面,系统采用了以AT89S52为控制核心的多路可控恒流源系统,使各路LED的驱动电流通过外部按键独立可调,兼顾多种UV材料和不同固化对象形态的要求,调节方式分为粗调、细调两种;光学系统设计采用了单管准直系统与LED空间阵列结构相结合的光学处理方案。LED排布在弧面基板上组成空间阵列,沿同一弧线的LED发光经大数值孔径准直系统会聚于弧面轴线,得到一条光带用于固化,控制LED数量及工作电流可调节辐照面积及光源辐照度。本系统摒弃了传统光源“一刀切”的辐照现状,可灵活调节辐照面上光功率密度分布,使得三维物体的高效固化成为现实。在完成设计和功能调试的基础上,用3*3LED阵列的实验系统对本文方案进行了一系列的实验验证,包括驱动单元的精度、稳定性以及光源辐照度可控性、均匀性等,实验数据分析表明驱动单元和光学系统均符合设计要求,光源工作时表现出良好的稳定性、均匀性和可调控性,验证了系统方案的性能指标。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第1章 绪论 10-20 1.1 辐射固化技术的介绍 10-11 1.2 UV固化技术的发展 11-18 1.2.1 UV固化技术的现状 11-12 1.2.2 UV固化技术的应用 12-14 1.2.3 UV固化技术发展存在的问题 14-18 1.3 本课题的主要研究内容 18-20 第2章 LED型UV固化光源特性分析及总体设计 20-31 2.1 LED的原理与特点 20-26 2.1.1 LED的发光机理 20 2.1.2 LED的特性参数 20-24 2.1.3 LED驱动技术 24-26 2.2 UV固化光源的关键参数 26-27 2.3 系统总体设计 27-31 2.3.1 系统设计要求 27-28 2.3.2 系统框图与功能模块划分 28-31 第3章 UV光源驱动单元设计 31-50 3.1 恒流源原理与实现 31-35 3.1.1 恒流源原理与分类 31-33 3.1.2 恒流源设计与实现 33-35 3.2 单片机系统硬件设计 35-44 3.2.1 单片机系统介绍 35-36 3.2.2 系统的单片机部分 36-37 3.2.3 系统的数模转换部分 37-41 3.2.4 系统的键盘部分 41-42 3.2.5 系统的显示部分 42-44 3.3 单片机系统软件设计 44-50 3.3.1 主程序设计 45-46 3.3.2 键盘中断程序设计 46-48 3.3.3 D/A转换程序设计 48-49 3.3.4 液晶显示程序设计 49-50 第4章 UV光源光学系统设计 50-61 4.1 光学系统设计方案 50-52 4.2 光学系统设计与相关计算 52-61 4.2.1 单管准直系统 52-53 4.2.2 LED空间阵列光学系统 53-56 4.2.3 光学系统设计 56-61 第5章 实验测试与结果分析 61-69 5.1 UV光源驱动电路调试与实验 61-65 5.1.1 UV光源驱动电路的调试 61-62 5.1.2 实验测试与结果分析 62-65 5.2 UV光源光学系统实验测试 65-69 结论及展望 69-71 参考文献 71-74 攻读学位期间公开发表论文 74-75 致谢 75-76 研究生履历 76
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 紫外技术及仪器
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