[发明专利]一种UV-LED阵列固化光源驱动器及设计方法

说明书

本发明公开了一种UV‑LED阵列固化光源驱动器及设计方法，驱动器包括人机接口、核心控制器、主回路、UV‑LED阵列以及反馈回路，所述人机接口、核心控制器、主回路以及UV‑LED阵列顺序连接，所述UV‑LED阵列还通过反馈回路与核心控制器连接；所述UV‑LED阵列由N×N的LED模块组成，相同波长的N个UV‑LED串联，共有N种波长的UV‑LED，即采用多波长UV‑LED组成光源阵列。本发明的驱动器中UV‑LED阵列为多组不同的波长组合，以微控制器为核心控制器、多路功率可调的BUCK电路为输出主回路，采用基于模型的根轨迹设计方法实现PI型控制器的设计，实现对UV‑LED的恒流控制。实验表明，本发明能够实现多波长输出，电流精度高，能够满足UV‑LED固化系统的工作需求。

技术领域

本发明属于UV-LED固化光源设备技术领域，具体涉及一种UV-LED阵列固化光源驱动器及设计方法。

背景技术

UV固化，是指利用不同波长的紫外光线的作用下使油墨在承印物上成膜并且干燥的过程。UV墨与普通油墨相比，具有耐磨性能好、干燥速度快、节约时间、环保等优点，在印刷行业中得到广泛的应用。到了90年代，随着各国的环保政策日趋严格，印刷、电子行业的迅速发展，UV固化材料的耗用量日益增大，使用范围也越来越广泛。1998年我国用于印刷和电子领域的UV固化油墨达到三千吨以上，年增长率超过25％。与此同时，UV固化技术也在不断发展。起初，UV固化采用高压汞灯作为光源，高压汞灯的光谱很宽，能够一系列产生波长范围很宽的紫外光，能够使得UV油墨固化得更加均匀。但是高压汞灯寿命短，一般工作500个小时亮度就会开始衰减，而且汞灯的成本高。目前，UV-LED正逐渐取代高压汞灯作为UV固化的主要光源。发光二极管虽然它的波长比较集中，但是可以通过利用不同波长的组成的LED阵列来弥补光谱窄的短板。另外，LED作为冷光源，其辐照时产生的热量少，节能并且寿命长，经济实惠。

在使用UV-LED进行固化的过程，由于LED的伏安特性曲线并非线性，且LED工作时器件会发热，温度的改变也会影响其伏安特性，造成LED的工作电流不稳定。当LED发热时，通过LED的电流会增大，电流越大，发热越严重，导致温度越高，电流越大。因此，要使UV-LED固化效果好，系统工作稳定，就必须设计合理的固化光源驱动器，使得电流恒定，保持UV辐照稳定。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种UV-LED阵列固化光源驱动器及设计方法，实现多波长的光照以及对UV-LED的恒流控制。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种UV-LED阵列固化光源驱动器，包括人机接口、核心控制器、主回路、UV-LED阵列以及反馈回路，所述人机接口、核心控制器、主回路以及UV-LED阵列顺序连接，所述UV-LED阵列还通过反馈回路与核心控制器连接；所述UV-LED阵列由N×N的LED模块组成，相同波长的N个UV-LED串联，共有N种波长的UV-LED，即采用多波长UV-LED组成光源阵列。

作为优选的技术方案，所述人机接口用于实时监测UV-LED阵列的电压、电流以及UV-LED灯的亮灭情况，并且按要求设置流过UV-LED灯的电流。

作为优选的技术方案，所述N为3，相同波长的3个UV-LED串联，共有3种波长的UV-LED。

作为优选的技术方案，所述核心控制器由微控制器组成，所述微控制器为单片机、DSP或ARM。

作为优选的技术方案，所述主电路为BUCK电路。

作为优选的技术方案，所述反馈回路中电流信号由精密采样电阻转换为电压信号后，运算放大模块放大后输送给核心控制器的ADC外设进行模数转换。

本发明还提供了一种UV-LED阵列固化光源驱动器的设计方法，包括下述步骤：