技术领域
[0001] 本
发明涉及一种紫外光LED发生装置及加工方法和一种可开合的LED 紫外光辐照装置。
背景技术
[0002] 在紫外光辐照电线
电缆交联行业中，目前紫外光辐照电缆交联设备中 采用中压汞灯作为紫外线
辐射源。
[0003] 中压汞灯的寿命大约在500～1000小时，在使用过程中紫外光光强衰 减较快，中压汞灯的发光
光谱峰值
波长范围较宽，能够用于辐照交联的特 定波长的紫外光部分占总功率的2～3％，效率特别低，同时所产生的红外 光部分发热量特别大，故需要配备大功率冷却设备，而达到匹配高速生产 所需的辐照剂量，设备所需的装机容量大，现有70KW(中压汞灯功率 54KW)、110KW(中压汞灯功率81KW)两种配置。
[0004] 有一种紫外LED所发出的特定波长为峰值的紫外光中，能够用于紫外 交联的紫外光所占用的功率能达到输入功率的30％以上，且紫外LED在使 用40000小时后的辐照强度仍能达到其初始强度的70％；同时，LED点亮 方式仅需要瞬时点亮(中压汞灯从点灯到稳定状态需要数十秒)，提高了 生产效率，且非常节能；紫外LED没有红外线发出，因此没有更高的环 境温升，仅需针对LED芯片进行冷却即可；紫外LED采用
半导体发光，对 环境无污染；因此，相对中压汞灯而言，紫外LED在应用中不仅提升有效 光功率、降低能耗、增加使用寿命、而且减少了臭
氧的排放，在紫外交联
固化领域有很大优势。
[0005] 另外，在电线电缆交联行业中，随着生产工艺的改进，紫外光辐照交 联技术越来越得到行业的认可，第一代紫外光辐照电缆交联设备中采用中 压汞灯作为紫外线辐射源，针对中压汞灯的寿命短、效率低、产生热量大、 有效紫外波少、工作时产生臭氧对环境造成污染等缺点，提出了一种寿命 长、效率高、产生热量少且波长单一紫外光的LED发光方式，同时提供了 一种用于电缆紫外光交联的LED紫外光辐照装置。由于电线电缆紫外光辐 照交联是一种在线交联方法，要求交联速度匹配电缆的生产速度，故需交 联速度高，从而要求足够数量的
LED灯珠产生紫外光，为了提高安装效率 及设计灵活性，提出了模
块化结构，即将LED灯珠多个集成为一体的组件， 成为LED发光
光源。LED紫外发光光源中，为提高紫外光利用效率，LED 灯珠发出的紫外光经
准直透镜折射后以接近平行或聚光的光路传播，而电 缆绝缘层是圆周分布的，并且要求在圆周截面上要交联均匀，显然单一方 向传播来的紫外光不能使电缆绝缘层均匀交联，甚至没有朝向发光光源的 背面，由于没有紫外光照射而不发生交联反应，故对电缆的交联辐照需要 多个LED紫外发光光源，共同完成对电缆的圆周辐照，同时紫外辐照的强 度要均匀，这就对发光组件的
位置精度要求较高，且便于维修，更换效率 高。另外，在紫外交联过程中，会产生交联衍
生物，该衍生物会附着在准 直透镜表面上，结合表面附着的灰尘，使紫外光穿过透镜时产生严重衰减， 因此需对LED发光光源中的光学元件要定期清洁表面，发光光源的组合结 构要便于清洁和保养。
[0006] 针对高压汞灯寿命短，效率低的问题，本发明提出了一种交联用紫外 光的LED发光装置。同时为满足上述要求，本发明提出了一种可开合的 LED紫外光辐照装置，满足了LED发光光源周向均匀布置、固
定位置准确、 便于维护和维修且更换效率高的要求。
发明内容
[0007] 本发明的目的之一是提供一种辐照交联用紫外光LED发生装置及加 工方法，解决了传统汞灯的紫外
能量低、寿命短、发热量大、能效低的问 题。
[0008] 本发明的另一目的是提供一种可开合的LED紫外辐照的装置。
[0009] 上述的目的通过以下的技术方案实现：
[0010] 一种紫外光LED发生装置，包括电源模块、
基板、集成
电路和LED 灯珠，所述的集成电路连接的一组所述的LED灯珠，构成一个LED紫外 光发光单元，所述的基板上沿长度方向集成一组所述的LED紫外发光单 元，所述的基板的另一面紧贴且固定在冷却座的b面上，每个所述的LED 紫外发光单元连接一个所述的电源模块，一组所述的电源模块以并联的 方式组成一个电源模块组。
[0011] 所述的电源模块组由一条电源
信号电缆供电与控制，所述的电源模 块组固定在由盒体和盒盖组成的电源盒中，在所述的电源盒上，开设有 与所述的冷却座上的横向走线槽相对应的接线过孔，所述的电源盒的盒 端板开设有一个插孔，所述的电源盒固定在所述的冷却座的U型底外表 面上，
准直透镜通过两个透镜端板与所述的冷却座的U型口两内侧面被 固定在所述的冷却座的U形口上。
[0012] 每一个所述的LED灯珠由透镜和LED
芯片组合而成，所述的冷却座 的长度根据所需的LED灯珠的排列长度而定，所述的冷却座的侧面开设 有相应的横向走线槽和冷却孔，所述的冷却孔的两端用密封堵密封，分 别将两个
旋转接头的一端旋入所述的冷却座的两端与所述的冷却孔联 通的
螺纹孔，另一端分别与冷却介质进孔和出孔连接，构成冷却回路。
[0013] 所述的冷却座的两端分别安装一个
固定板，通过所述的固定板上的
螺纹孔固定透镜端板，固定板上的U形面为LED紫外发光装置的定位面， 通过定位面上的螺纹孔进行固定整个装置。
[0014] 所述的基板为导热良好的长条薄板形结构，所述的LED灯珠为能够 发出特定波长范围紫外光的LED灯珠，所述的冷却座是一种厚底U型座， 其U型厚底中开有所述的冷却孔。
[0015] 一种紫外光LED发生装置的加工方法，包括如下步骤：
[0016] 透镜与LED芯片组合在一起构成能够发出特定波长紫外光的LED灯 珠，LED灯珠
焊接于集成电路上，根据需要，一个集成电路上焊接3-20 个LED灯珠，构成一个LED紫外光发光单元，该LED紫外光发光单元通 过两根电源线与集成电源模块连接供电，LED紫外光发光单元集成在导 热良好的长条薄板形的基板的一面，根据辐照功率需要，在基板上，沿 长度方向集成若干LED紫外发光单元；基板的另一面紧贴在冷却座的b 面且固定在b面上，冷却座是一种厚底U型座，其U型厚底中设有冷却 孔，与基板上集成的LED紫外光发光单元相同数目的电源模块以并联的 方式组成一个电源模块组，由一条电源信号电缆供电与控制，
电池模块 组安装在由盒体和盒盖组成的电源盒中，电源盒上开有与冷却座上的横 向走线槽相对应的接线过孔，相应顺序的LED紫外光发光单元和电源模 块的连接电源线通过横向走线槽和接线过孔，电源盒的一个电源端板设 有一个插孔，集成电源模块组与总电源连接的电源信号线通过该插孔， 该电源盒固定于冷却座的U型底外表面上，激发LED灯珠，能够发出特 定波长范围的紫外光，该紫外光能够激发被照对象中的光引发剂，使材 料发生交联反应，完成紫外交联与固化。
[0017] 一种可开合的LED紫外光辐照装置，其组成包括：紫外LED辐照腔、 传动构件和
机架；所述的紫外LED辐照腔由多个发光部件组成，所述的 发光部件是由固定件和多个LED发光光源装配而成，所述的LED发光光 源由LED灯珠、LED基板、驱动电源、光学元件和冷却座组成，由两端 固定件联接实现LED发光光源的定位与固定，使LED发光光源相互轴向 平行，横向有夹
角，且发出的光束均照射向同一轴线。
[0018] 多个LED发光部件组合成紫外LED辐照腔的方式为，所有部件中LED 发光光源发出的紫外光束均在轴线上
叠加，所有部件中LED发光光源所 发出的紫外光束均照向共同的轴线，且所有部件两侧的固定件均分别处 于垂直轴线的两个平行平面内，两端对齐，LED发光光源中，在垂直于 轴线的横截面内，LED灯珠发出特定波长范围的紫外光，经过光学元件 进行准直或聚焦，所有发光部件组合成辐照腔后，其中所有LED发光光 源发出的紫外光束均汇交于共同的轴线，在垂直于轴线的截面内，以各 LED发光光源发出的紫外光束边缘为边界，做出包络圆，以该包络圆为 截面，以共同的轴线为轴线的圆柱，称为光斑柱，只要被辐照对象处于 该光斑柱中，就会接受来自于LED发光光源发出的紫外光对表面的均匀 照射。
[0019] 所有发光部件两端对齐，合拢在一起但不直接连接固定，组成完整 的闭合辐照腔，其中一个发光部件直接固定于机架，其余的发光部件均 通过传动构件与机架连接，驱动传动构件，能够使与传动构件连接的发 光部件实现与固定于机架上的发光部件的相对运动，实现相对打开和合 拢的目的。
[0020] 组成辐照腔的发光部件在传动构件的驱动下合拢后，形成完整的辐 照腔，通过传动构件的
支撑，能够实现各组成部件间的相对定位与固定， 沿轴向各发光部件两端对齐，各发光部件的轴线重合，所有LED发光光 源绕重合的轴线周向分布，且发出的紫外光束照向重合的轴线，各发光 部件合拢后，相互
接触但不直接连接固定，其接触面位于过重合的轴线 的轴向截面中，各发光部件中，两侧固定件与其相邻部件的固定件的接 触面均通过辐照腔中紫外光汇聚的轴线。
[0021] 发光部件间相对运动的方式是相对移动或做曲线轨迹的相对运动， 驱动
力由电动、液压、
气动或人工手动提供。
[0022] 完整的紫外LED辐照腔由两个发光部件组成，其中一个发光部件直 接固定于机架上，另一个发光部件不直接与固定的发光部件连接，而是 通过传动构件与机架间接连接，能够做与固定的发光部件开合的相对运 动，
气缸体的端部以转动副与机架铰接，传动构件为摆杆，摆杆与机架 铰接，能够相对机架转动，其一端与气缸的
活塞杆铰接，另一端与紫外 LED辐照腔的活动发光部件刚性连接，汽缸
活塞杆伸出，驱动摆杆相对 于机架顺
时针转动，带动活动的发光部件相对于固定于机架的发光部件 分开；气缸活塞杆收回，驱动活动的发光部件与固定的发光部件合拢， 直至两个发光部件的辐照轴线重合，组成完整的紫外LED辐照腔。
[0023] 完整的紫外LED辐照腔由两个结构相同的发光部件组成，发光部件 的两侧固定件结构对称，其一侧固定件上设有以共同的轴线为圆心，周 向分布的一组U形槽，一组所述的U型槽中，垂直于共同的轴线的侧面 处于同一个平面上，其中每一个所述的U形槽靠近底边的侧面上设有两 个联接孔，另一发光部件同侧固定件与该一侧固定件结构对称，同样设 有以共同的轴线为圆心，周向分布的一组尺寸相同的U形槽，两个固定 件以共同的轴线拼合成一个完整
法兰，两个法兰上所有的U形槽，构成 均以共同的轴线为圆心，整周均匀分布的排列方式，且U形槽的底边均 朝向共同的轴线，侧面均处于同一垂直于共同的轴线的平面内，两个发 光部件的另一侧的固定件也能够组合成与该完整法兰结构相同的完整 法兰。
[0024] LED发光光源的两端分别安装有固定板，所述的固定板向外设计成 U形凸起，凸起面为一平面，侧面为U形轮廓，所述的U形轮廓的底面 为一弧形曲面，所述的凸起面上加工有两个螺纹孔，且所述的U形轮廓 的两侧面距离与发光部件的固定件上的所述的U形槽的两内侧边的距离 相等，将LED发光光源一端的固定板的U形轮廓嵌入发光部件的固定件 的U形凹槽中，且固定板的U形轮廓的底面与固定件的U形槽的底边接 触，此时U形槽的侧面上的两个联接孔与光源固定板的凸起面上的两个 螺纹孔同轴，将两个连接螺钉穿过联接孔，旋入光源固定板的螺纹孔中 并拧紧，则完成了LED发光光源与发光部件的固定件间的定位与固定， 此时在两侧的固定件上相对应的两个U形槽及其侧边的限制下，能够使 LED发光光源轴向平行于共同的轴线，相邻两个LED发光光源发出紫外 光的照射方向所夹的角度由U形槽对称轴线所夹的角度确定。
[0025] 用软管将所有LED发光光源的冷却流道的输入旋转接头串并联，并 联通到一起，且接通
冷却液站输出口，将所有冷却流道的所有输出旋转 接头串并联，并联通到一起，且接通冷却液站入口，完成冷却流道的封 闭回流装配；将所有LED发光组件上的电源信号电缆与连通总电源的端 子连接，则完成对LED灯珠驱动电源及电路的供电连接。
[0026] 所述的LED紫外光辐照装置的辐照腔中，辐照区均由多个LED发光 光源发出的紫外光交汇照射组成，根据LED发光光源发出的紫外光照射 重叠次数的不同，紫外光照射区分为核心区、完全照射区和不完全照射 区，所述的核心区位于所有LED发光光源所发的紫外光的交汇区中，是 所有光束边缘光线的包络圆，以核心区为截面的圆柱是光斑柱，待交联 对象处于该核心区中时，待交联对象表面上任一点均有半数LED发光光 源发出的紫外光垂直或倾斜方向上重叠照射，其余半数光源发出的紫外 光被待交联对象挡住，在该核心区中表面接收的紫外光强度和均匀度最 高；所述的完全照射区呈圆环形，完全照射区的内环是核心区边缘圆， 完全照射区的外环为相邻光束边缘首次交叉且距离O点最近的点所在的 圆，当待交联对象的外径大于完全照射区的内环直径但小于该完全照射 区的外环直径，且其轴线与辐照腔轴线重合时，即交联对象表面所有点 均处于完全照射区中，交联对象表面每一点至少有一个LED发光光源发 出的紫外光照射，且所有表面各点接受紫外照射的重叠次数最多相差一 次，随着外径的变小，表面各点接受紫外光照射的重叠次数增加，直至 直径等于核心区外径，其照射的重叠次数达到最大；当交联对象与辐照 腔的轴线不重合时，则表面上处于完全照射区中的各点接受紫外照射的 强度不均匀度增大，且随着偏心距离的增大，其照射不均匀程度增加； 所述的不完全照射区完全位于完全照射区以外，处于该不完全照射区中 的交联对象表面，有些点接收不到任一LED发光组件所发出的紫外光束 的照射。
[0027] 所述的LED发光光源由一列LED灯珠和LED基板、一个准直透镜、 冷却座和电源模块组成，LED灯珠发出的紫外光经准直透镜折射后，实 现准直或聚焦的功能，在各部件合拢后的辐照腔中，所有LED发光光源 发出的紫外光束以共同的轴线为中心相互交叉，在垂直于共同的轴线的 平面内，以与共同的轴线的交点为圆心，在所有LED发光光源发出紫外 光的交叉区域中做所有紫外光束的内包络圆即核心区，以该包络圆为截 面，以共同的轴线为轴线的圆柱为该LED紫外光辐照装置的紫外光斑柱， 位于光斑柱即核心区中的辐照对象，表面接收的紫外辐照强度和均匀度 最高，超出该光斑柱的范围但位于完全照射区内的辐照对象，表面接收 的紫外强度随与共同的轴线的距离变大而降低且不均匀增加，处于不完 全照射区的辐照对象，表面有部分没有紫外光直接照射。
[0028] 所述的LED发光光源由一列LED灯珠、反光曲面、LED基板和冷却 座组成，装有LED灯珠的LED基板固定在冷却座的
侧壁上，发出特定波 长范围的紫外光经过特殊形状的反光曲面反射后，实现准直或聚焦，采 用玻璃板实现灯源与辐照腔的隔离。
[0029] 所述的LED发光光源由一列LED灯珠和LED基板、两个准直透镜及 一个冷却座组成，LED灯珠发出的紫外光经过两个准直透镜折射后完成 准直或聚焦，将该LED发光光源装配入各部件且组成LED紫外光辐照装 置后，所有LED发光光源发出的紫外光同样在共同的轴线处交汇，在交 汇处作出的包络圆柱即为紫外光斑柱，在辐照腔中，根据紫外光束交叉 情况不同，分为核心区、完全辐照区和不完全辐照区。
[0030] 与
现有技术相比，本发明有益效果包括：
[0031] 1.本发明应用LED作为发出紫外交联所需紫外光的方式，能够有效 的提升辐照效率与生产速度，大幅度降低设备的用
电能耗，增加光源的 使用寿命，降低了设备维护成本，同时无臭氧排放，环境保护性好；
[0032] 2.本发明将电源，发光电路，LED灯珠和冷却座集成为一体，结构 紧凑、
密封性好、便于组合应用；
[0033] 3.本发明通过若干LED灯珠与电路集成为一体，构成一个发光单元， 若干发光单元与一块基板集成为一体，相应电源模块集成为一个电源模 块组的方式，使装配独立发光组件时更加方便；
[0034] 4.本发明集成后装配的方式，可根据紫外光的功率确定发光单元的 数目，从而确定该发光装置的长度，可扩展性好；
[0035] 5.本发明中的电源模块经组合后，电源线最后汇集为一根电源信号 电缆，然后与总电源接通，完成对本装置中所有LED灯珠的供电，结构 简化，维修方便。
[0036] 6.本发明所提出的紫外交联辐照装置中，辐照腔由多个发光部件组 成，其中每个部件结构相同，在每个部件中，所装配的LED发光光源发 出的紫外光均在OO轴线处交汇，组合成辐照腔后，所有部件的OO轴线 重合，且两端对齐，但每个相邻的部件间不直接连接，即各部件分别由 机架及其它能活动的构件支撑，当需要对LED发光光源中光学元件表面 进行清洁时，可快速分开辐照腔的组成部件，使各部件间具有足够的操 作空间，便于快速清洁和维修保养。
[0037] 7.本发明针对电缆绝缘层圆周方向交联均匀的要求，提出的一种所 有LED紫外发光组件绕交联对象轴线周向分布，且所有LED组件发出紫 外光束均指向其轴线，在辐照腔中，以轴线为中心，产生一个光照强度 最强且最均匀的光斑柱，交联对象处于紫外辐照装置光斑柱内的布置方 式，能够实现对交联对象周向表面紫外光辐照强度较均匀的要求，提高 产品
质量。
[0038] 8.本发明所提出的LED紫外光辐照装置的辐照腔中，LED发光光源 与部件两端固定件间可采用凹面、平面或专用定位件定位，结合螺钉连 接实现固定，定位与固定简单可靠，在更换单个LED发光组件时，重复 定位准确，便于日常维修。
[0039] 9.本发明提出的LED紫外光辐照装置的辐照腔，各组成部件间采用 可开合的组合结构，便于初始布置引缆线。
[0040] 10.本发明提出的LED紫外光辐照装置中，将LED灯珠、发光电路、 冷却座、光学元件和电源模块集成一个LED发光光源的方式，且光源与 总电源和冷却源均采用接
插件方式连接，便于快速对失效发光光源进行 更换。
[0041] 11.本发明提出的LED紫外光辐照装置中，每个LED发光光源均采 用单独控制供电的供电方式，在进行辐照工作时，如功率过大，可通过 控制不同数量LED发光光源发光的方式调整该装置功率输出，用以调整 实际输出功率。
[0042] 12.本发明提出的LED紫外光辐照装置中，将LED发光灯源集成为 单独组件，然后将其装配入辐照装置的组成部件中，再将部件合拢成为 完整辐照腔的结构方式，采用相同的LED发光光源，便于快速完成不同LED发光光源数量组成辐照腔体的设计与装配，快速实现产品系列化， 提高设计效率，灵活性好。
附图说明
[0043] 图1是本发明的紫外光LED发生装置的结构示意图。
[0044] 图2是图1的俯视剖视图。
[0045] 图3是本发明的紫外光LED发生装置的拓展图。
[0046] 图4是LED紫外发光单元的立体图。
[0047] 图5是固定座结构立体图。
[0048] 图6是LED发出的紫外光光路图。
[0049] 图7是本发明的LED紫外光辐照装置的截面组成工作图。
[0050] 图8是本发明的LED紫外光辐照装置的辐照腔气动分开位置图。
[0051] 图9是辐照腔合拢LED发光光源分布截面图。
[0052] 图10是图9的AA剖视展开图
[0053] 图11是一个
实施例的紫外LED发光光源立体外观图。
[0054] 图12是两个发光部件的固定件组成的辐照腔完整法兰立体图。
[0055] 图13是与机架固接发光部件的固定件示意图。
[0056] 图14是与机架通过传动构件连接发光部件的固定件示意图。
[0057] 图15是辐照腔组合的立体外观图。
[0058] 图16是紫外LED发光光源结构方案一截面图。
[0059] 图17是紫外LED发光光源结构方案二单列LED灯珠截面图。
[0060] 图18是紫外LED发光光源结构方案二双列LED灯珠组合截面图。
[0061] 图19是紫外LED发光光源结构方案三截面图。
[0062] 图20是方案一的14个LED发光光源组成的辐照腔截面图。
[0063] 图21是方案二双灯组合的7个LED发光光源组成的辐照腔截面图。
[0064] 图22是方案三的14个LED发光光源组成的辐照腔截面图。
[0065] 图23是方案二的单灯LED发光光源光路仿真图。
[0066] 图24是方案二的双灯LED发光光源光路仿真图。
[0067] 图25是方案三的LED发光光源光路仿真图。
[0068] 图26是方案一的10个LED发光光源组成的辐照腔截面图。
[0069] 图中：1、电源模块，2、电源信号电缆，3、旋转接头，4、冷却孔， 5、密封堵，6、冷却座，7、基板，8、集成电路，9、LED芯片，10、 透镜，11、准直透镜，12、盒体，13、盒盖，14、电源盒端板，15、固 定板，16、固定端板，17、横向走线槽，18、接线过孔，71、辐照腔， 72、摆杆，73、机架，74、
气缸体，75、活塞杆，76、待交联对象，77、 活动发光部件的固定件，78、紫外LED发光光源，79、固定发光部件固 定件，710、准直透镜，711、固定板，712、冷却旋转接头，713、电源 信号电缆，714、冷却座，715、LED灯珠，716、LED基板，717、电源， 718、玻璃挡尘板，719、反光曲面，aa、联接孔，bb、U形槽，cc、U 形槽侧面，dd、U形槽底边，ee、U形轮廓，ff、U形轮廓底面，gg、螺 纹孔，mm、固定板凸平面。
具体实施方式
[0070] 在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。
[0071] 第一实施例：
[0072] 如图1至图6所示，一种辐照交联用紫外光LED发生装置，其组成 包括：电源模块1、冷却座6、基板7、集成电路8、准直透镜11和LED 灯珠，所述的集成电路上根据不同需要焊接有3—20个所述的LED灯珠， 构成一个LED紫外光发光单元，所述的LED紫外光发光单元与所述的基 板集成为一体，通过电源线与所述的电源模块连接供电，每一个所述的 LED灯珠由透镜10和LED芯片9组合而成，根据辐照功率需要，所述的 基板上沿长度方向可集成多组所述的LED紫外发光单元，所述的基板的 另一面紧贴且固定在所述的冷却座的b面上，且所述的LED紫外发光单 元的数目与所述的电源模块数目相同，使一组所述的电源模块以并联的 方式组成一个电源模块组，由一条电源信号电缆2供电与控制，所述的 电源模块组固定在由盒体12和盒盖13组成的电源盒中，在所述的电源 盒上，开设有与所述的冷却座上的横向走线槽17相对应的接线过孔18， 所述的电源盒的盒端板14开设有一个插孔，所述的电源盒固定在所述 的冷却座U型底外表面a上。
[0073] 电源模块并非必不可少的部件，在其他实施例中，可以取消电源模 块，由LED紫外辐照装置的配电箱统一供电。
[0074] 当使用配电箱统一供电时，将前述的电源盒改为
接线盒，接线盒与 紫外发光单元、配电箱的关系为：每个紫外LED发光单元的供电电源线 并入接线盒，接线盒通过电源信号电缆与配电箱快插连接，实现对LED 发光光源的供电与控制。
[0075] 根据上述的辐照交联用紫外光LED发生装置，所述的冷却座的长度 根据对所需的LED灯珠的排列长度而定，所述的冷却座的侧面开设有相 应的横向走线槽和冷却孔4，所述冷却孔的两端用密封堵5密封，分别 将两个旋转接头3的一端旋入所述的冷却座两端与所述的冷却孔联通的 螺纹孔，另一端分别与冷却介质进孔和出孔连接，构成冷却回路。
[0076] 根据上述的辐照交联用紫外光LED发生装置，所述的冷却座的两端 分别安装一个固定板15，通过所述的固定板上的螺纹孔f固定所述的固 定端板16，其上的U形面e为LED紫外发光装置的定位面，通过其上螺 纹孔c进行固定整个装置。
[0077] 根据上述的辐照交联用紫外光LED发生装置，所述的基板为导热良 好的长条薄板形结构，所述的LED灯珠为能够发出特定波长范围紫外光 的LED灯珠，所述的冷却座是一种厚底U型座，其U型厚底中开有所述 的冷却孔。
[0078] 与集成在所述的基板上的紫外发光单元相同数目的电源模块以并 联的方式组成一个电源模块组，由一条电源信号电缆做成的供电线供 电，电池模块组固定在由所述的盒体和所述的盒盖组成的所述的电源盒 中，所述的电源盒上开有与所述的冷却座上横向走线槽相对应的接线过 孔，连接相应顺序的所述的紫外发光单元和所述的电源模块的电源线容 纳在横向走线槽通过该接线过孔，所述的电源盒的一个盒端板开有一个 插孔，电源模块组与总电源连接的电源信号电缆通过该插孔，所述的电 源盒固定于所述的冷却座U型底外表面a上。激发LED灯珠，能够发出 特定波长范围的紫外光，该紫外光可以激发被照对象中的光引发剂，使 材料发生交联反应，完成紫外交联。
[0079] 具有弧形表面的所述的准直透镜，位于所述的LED灯珠组前面的特 定位置，通过所述的准直透镜，可改变所述的LED灯珠发出紫外光的传 播路线，使大部分四周辐射的紫外光经过折射后，使其传播方向限定在 一定的范围内，所述的准直透镜通过两个透镜端板与所述的冷却座U型 口两内侧面被固定在所述的冷却座的U形口上。
[0080] 所述的冷却座的长度根据对所需的LED灯珠的排列长度而定，如果 所需长度过大，为便于加工和装配，可将所需的所有所述的紫外发光单 元分成若干组，分别集成在几块所述的基板上，所述的几块基板沿长度 方向依次固定在一根所述的冷却座的b面上，相应的若干组所述的电源 模块组固定在一个所述的电源盒中，并固定于相应的所述的冷却座a面 上，所述的冷却座的侧面开有相应的横向走线槽，且电源模块盒对应位 置开有接线过孔，用以通过所述的集成电路和所述的电源模块的连接电 线。
[0081] U型冷却座中，所述的冷却孔的两端用所述的密封堵密封，分别将 两个所述的旋转接头的一端旋入所述的冷却座两端与所述的冷却孔联 通的螺纹孔，另一端分别与冷却介质进孔和出孔连接，构成冷却回路， 从而实现一个冷却回路同时对该长度方向上所有LED发光单元的冷却。
[0082] 第二实施例：
[0083] 如图7和图8所示，一种可开合的LED紫外光辐照装置，其组成包 括：紫外LED辐照腔71、传动构件72和机架73；所述的紫外LED辐照 腔由多个发光部件组成，所述的发光部件是由固定件和多个LED发光光 源78装配而成，所述的LED发光光源主要由LED灯珠715、LED基板716、 驱动电源717、光学元件、冷却座714组成，由两端固定件联接实现LED 发光光源的定位与固定，使LED发光光源相互轴向平行，横向有夹角， 且发出的光束均照射向同一轴线，将该轴线定义为OO，多个LED发光部 件组合成紫外LED辐照腔的方式为，所有部件中LED发光光源发出的紫 外光束均在轴线OO上叠加，即所有部件中LED发光光源所发出的紫外 光束均照向共同的轴线OO，且所有部件两侧的固定件均分别处于垂直轴 线OO的两个平行平面内，即两端对齐，LED发光光源中，在垂直于OO 的横截面内，LED灯珠发出特定波长范围的紫外光，经过光学元件进行 准直或聚焦，所有发光部件组合成辐照腔后，其中所有LED发光光源发 出的紫外光束均汇交于共同的轴线OO，在垂直于OO轴线的截面内，以 各LED发光光源发出的紫外光束边缘为边界，做出包络圆，如图20、21 和22所示，以该包络圆为截面，以OO为轴线的圆柱，称为光斑柱，只 要被辐照对象处于该光斑柱中，就会接受来自于LED发光光源发出的紫 外光对表面的均匀照射。
[0084] 所有发光部件两端对齐，合拢在一起但不直接连接固定，组成完整 的闭合辐照腔，其中一个发光部件直接固定于机架，其余的发光部件均 通过传动构件与机架连接，驱动传动构件，能够使与传动构件连接的发 光部件实现与固定于机架上的发光部件的相对运动，实现相对打开和合 拢的目的。
[0085] 组成辐照腔的发光部件打开后，使各发光部件间有足够的空间，便 于进行维修、保养和清洁的操作，发光部件在传动构件的驱动下合拢后， 形成完整的辐照腔，通过传动构件的支撑，能够实现各组成部件间的相 对定位与固定，沿轴向各发光部件两端对齐，各发光部件的轴线OO重 合，所有LED发光光源绕OO轴周向分布，且发出的紫外光束照向OO轴， 即各发光部件合拢后，相互接触但不直接连接固定，其接触面位于过OO 轴的轴向截面中，即各部件中，两侧固定件与其相邻部件的固定件的接 触面均通过辐照腔中紫外光汇聚的OO轴线。
[0086] 发光部件间相对运动的方式可以是相对移动或做曲线轨迹的相对 运动，驱动力可以由电动、液压、气动或人工手动提供。
[0087] 如采用气动驱动的驱动方式，如图7和图8所示，完整的紫外LED 辐照腔由两个发光部件组成，其中一个发光部件直接固定于机架上，另 一个发光部件不直接与固定的发光部件连接，而是通过传动构件即摆杆 72与机架73间接连接，可做与固定发光部件开合的相对运动，气缸体 74的端部以转动副与机架73铰接，摆杆72与机架铰接，可相对机架转 动，其一端与气缸的活塞杆75铰接，另一端与辐照腔的活动发光部件 刚性连接，汽缸活塞杆伸出，驱动摆杆相对于机架顺时针转动，带动活 动的发光部件相对于固定于机架的发光部件分开，在两个部件间提供足 够的引线、维修和清洁等的操作空间，如图8所示，气缸活塞杆收回， 驱动活动的发光部件与固定的发光部件合拢，直至两个发光部件的辐照 轴线OO重合，组成完整的紫外LED辐照腔。
[0088] 所有组成紫外LED辐照腔71的发光部件中，两侧的发光部件通过 固定件77与固定件79实现本发光部件中LED发光光源的定位与固定功 能，其定位与固定功能由连接结构实现，实现发光部件中所有LED发光 组件的相互之间的轴向平行且照射方向有夹角的定位与固定，使所有 LED发光光源发出的紫外光准确地照射向轴线OO，两侧固定件实现LED 发光光源定位的结构可以是一种凹轮廓的特殊形状的表面、或采用平 面、或者采用辅助定位的零件实现定位与固定。如采用U型凹槽结合螺 钉连接实现对LED组件的定位与固定，如图11和图12所示。
[0089] 完整辐照腔由两个结构相同的发光部件组成，发光部件的两侧固定 件结构对称，其一侧固定件77如图12或图14所示，固定件上设有以 共同的轴线OO为圆心，周向分布的一组U形槽bb，一组所述的U型槽 中，垂直于共同的轴线OO的侧面cc处于同一个平面上，其中每一个所 述的U形槽靠近底边dd的侧面上设有两个联接孔aa，另一发光部件同 侧固定件79与该固定件结构对称，如图13所示，同样设有以共同的轴 线OO为圆心，周向分布的一组尺寸相同的U形槽，可将两个固定件77 与79以共同的轴线OO拼合成一个完整法兰，如图12所示，则两个法 兰上所有的U形槽，构成均以共同的轴线OO为圆心，整周均匀分布的 排列方式，且U形槽的底边dd均朝向共同的轴线OO，侧面均处于同一 垂直于共同的轴线OO的平面内，两个发光部件的另一侧的固定件也可 组合成与该完整法兰结构相同的完整法兰。
[0090] 如图11所示，LED发光光源78的两端分别安装有固定板711，所 述的固定板向外设计成U形凸起，凸起面为一平面mm，侧面为U形轮廓 ee，所述的U形轮廓的底面为一弧形曲面ff，所述的凸起面上加工有两 个螺纹孔gg，且所述的U形轮廓的两侧面距离与发光部件的固定件77 或79上的所述的U形槽的两内侧边的距离相等，将LED发光光源一端 的固定板的U形轮廓嵌入发光部件的固定件的U形凹槽中，且固定板的 U形轮廓ee的底面ff与固定件的U形槽的底边dd接触，此时U形槽的 侧面cc上的两个联接孔aa与光源固定板的凸起面mm上的两个螺纹孔 gg同轴，将两个连接螺钉穿过联接孔aa，旋入光源固定板的螺纹孔gg 中并拧紧，则完成了LED发光光源与发光部件的固定件间的定位与固定， 此时在两侧的固定件上相对应的两个U形槽及其侧边的限制下，能够使 LED发光光源轴向平行于共同的轴线O，相邻两个LED发光光源发出紫 外光的照射方向所夹的角度由U形槽对称轴线所夹的角度确定。将与完 整法兰U形槽数目相同的LED发光光源、两个完整法兰全部组装好后， 其立体接图如图15所示。
[0091] 用软管将所有LED发光光源的冷却流道的输入旋转接头712串并 联，并联通到一起，且接通冷却液站输出口，将所有冷却流道的所有输 出旋转接头串并联，并联通到一起，且接通冷却液站入口，完成冷却流 道的封闭回流装配。将所有LED发光组件上的电源信号电缆13与连通 总电源的
端子连接，则完成对LED灯珠驱动电源及电路的供电连接。
[0092] 所述的LED紫外光辐照装置的辐照腔中，辐照区均由多个LED发光 光源发出的紫外光交汇照射组成，根据LED发光光源发出的紫外光照射 重叠次数的不同，可将紫外光照射区分为几个不同的区域，如图20或 图21或图22所示，区域Ⅰ：称为核心区，位于所有LED发光光源所发 的紫外光的交汇区中，是所有光束边缘光线的包络圆，以核心区为截面 的圆柱是光斑柱，待交联对象76处于该区域中时，其表面上任一点均 有半数LED发光光源发出的紫外光垂直或倾斜方向上重叠照射，其余半 数光源发出的紫外光被待交联对象挡住，在该区域中表面接收的紫外光 强度和均匀度最高；区域Ⅱ：该区域称为完全照射区，呈圆环形，其内 环是核心区边缘圆，其外环为相邻光束边缘首次交叉且距离O点最近的 点所在的圆，当待交联对象的外径大于区域Ⅱ的内环直径但小于该区域 外环直径，且其轴线与辐照腔轴线重合时，即交联对象表面所有点均处 于完全照射区中，理论上，交联对象表面每一点至少有一个LED发光光 源发出的紫外光照射，且所有表面各点接受紫外照射的重叠次数最多相 差一次，随着外径的变小，表面各点接受紫外光照射的重叠次数增加， 直至直径等于核心区外径，其照射的重叠次数达到最大。当交联对象与 辐照腔轴线O不重合时，则表面上处于完全照射区中各点接受紫外照射 的强度不均匀度增大，且随着偏心距离的增大，其照射不均匀程度增加； 区域Ⅲ：该区域称为不完全照射区，该区域完全位于完全照射区以外， 处于该区域中的交联对象表面，有些点接收不到任一LED发光组件所发 出的紫外光束的照射。
[0093] 本发明提出了三种LED发光光源的原理和结构方案。
[0094] 第一种LED结构方案其横截面如图16所示，其立体外观如图11所 示：所述的LED发光光源主要由一列LED灯珠715和LED基板716、一 个准直透镜710、冷却座714和电源模块717组成，LED灯珠发出的紫 外光经准直透镜折射后，实现准直或聚焦的功能，在各部件合拢后的辐 照腔中，所有LED发光光源发出的紫外光束以共同的轴线OO为中心相 互交叉，如图20所示，在垂直于共同的轴线OO的平面内，以与共同的 轴线OO的交点为圆心，在所有LED组件发出紫外光的交叉区域中做所 有紫外光束的内包络圆即核心区，以该包络圆为截面，以共同的轴线OO 为轴线的圆柱，即为该装置的紫外光斑柱，位于光斑柱即核心区中的辐 照对象，表面接收的紫外辐照强度和均匀度最高，超出该光斑柱范围但 位于完全照射区内的辐照对象，表面接收的紫外强度随与共同的轴线OO 的距离变大而降低且不均匀增加，处于不完全照射区的辐照对象，表面 有部分没有紫外光直接照射。为使结构紧凑，维修方便，将LED灯珠、 准直透镜、LED基板和冷却座集成为一个组件，为进一步简化装置结构， 也可将LED灯珠和发光电路的驱动电源模块与该组件集成为一体。
[0095] 第二种LED结构方案其截面如图17所示：所述的LED发光光源主 要由一列LED灯珠715、反光曲面719、LED基板716和冷却座714组成， 装有LED灯珠的LED基板固定在冷却座的侧壁上，发出特定波长范围的 紫外光经过特殊形状的反光曲面反射后，实现准直或聚焦，称为反射式 光源结构，为保护LED灯珠和防止灰尘及其他杂质污染LED灯珠及LED 基板，采用玻璃板718实现灯源与辐照腔的隔离，本结构方案可单独作 为LED发光光源主结构使用。
[0096] 为使结构紧凑和降低成本，一个LED发光光源也可采用多列反射式 光源结构组成，采用两列反射式光源结构的LED发光光源如图18所示， 主要由两列LED灯珠和LED基板、对应的两个反光曲面、一个共用冷却 座和电源模块组成，其中第一列LED灯珠发出的紫外光经过同侧反光曲 面反射后，实现准直或聚焦，另一列LED灯珠与同侧反光曲面的位置与 第一列LED灯珠和反光曲面结构对称，且两侧反光曲面反射后的紫外光 束产生交叉或焦点重合，将具有两列反射式光源结构的LED发光光源装 配入各部件且组成LED紫外辐照腔后，所有LED发光光源发出的紫外光 在以共同的轴线OO为中心的区域交叉或均以共同的轴线OO为焦线，在 此交叉区域中的包络圆即为该方案LED紫外光辐照装置的紫外光斑柱， 其横截面如图21所示，同样在辐照腔中，根据紫外光束交叉情况不同， 可分为核心区、完全辐照区和不完全辐照区。
[0097] 第三种LED结构方案其截面如图19所示：所述的LED发光光源主 要由一列LED灯珠715和LED基板716，两个准直透镜710及一个冷却 座714组成，本方案的LED灯珠发出的紫外光经过两个准直透镜折射后 完成准直或聚焦，将该方案的LED发光光源装配入各部件且组成LED紫 外光辐照装置后，所有LED发光光源发出的紫外光同样在共同的轴线OO 处交汇，在交汇处作出的包络圆柱即为紫外光斑柱，如图22所示，同 样在辐照腔中，根据紫外光束交叉情况不同，可分为核心区、完全辐照 区和不完全辐照区。
[0098] 为直观观察LED发光光源三种结构方案的紫外光路效果，分别对 LED发光组件进行了光路仿真，其三种方案的仿真结果分别如图24、图 25和图26所示。
[0099] 具有14个LED发光光源的辐照腔截面如图20所示，具有10个LED 发光光源的辐照腔截面如图26所示。
[0100] 由均采用方案一结构、不同数量的LED发光光源组成的辐照区尺寸 和参数分别如表1所示：
[0101] 表1不同数量LED发光光源的参数
[0102]
[0103] 由表1可以看出，相同LED紫外光源结构，不同数量的辐照效果为， 核心区的截面大小一致，但完全照射区随着光源数量的增多而变大，同 时核心区辐照强度也与数量成比例增加。从成本出发，在满足辐照交联 功能的
基础上，LED紫外光源的数量越少越好。
[0104] 以上描述了本发明的优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领 域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的 改进和变化。
