UV-LED表面消毒辐射场的数学模拟体系的建立及试验验证

为了实现紫外发光二极管(Ultraviolet Light-Emitting Diodes,UV-LED)表面消毒器设计的优化、高效、智能化目的,研究建立了UV-LED表面消毒辐射场的数学模型,并进行了试验验证。根据该数学模型,编写了VBA(Visual Basic for Applications)程序,对辐射场进行了模拟和分析。结果显示,辐射模型的计算值与实测值接近,试验验证了辐射模型的可行性。试验进行了应用举例,当照射距离与灯间距的比值为0.4时,选择最大发光角90°的UV-LED可使辐射场最优化;当照射距离与灯间距的比值为0.8和1.6时,对应的最优选择分别是45°和30°的UV-LED。数学模型和相关计算方法为优化设计紫外线表面消毒设施提供了模拟、优化的有效工具。

UV-LED耐黄变木器辊涂面漆的制备及性能研究

本研究围绕UV-LED固化光源的应用,探究了一种耐黄变涂料的制备工艺,以优化UV涂料的耐黄性为重点,探讨多官能团单体、光引发剂、二苯甲酮等助剂对涂料性能的影响。对比不同组分对涂层的附着力、硬度和耐黄变性能的影响。结果表明,适量的多官能团单体对涂层的硬度、附着力有增强作用,但过量则会产生负作用;氧磷类光引发剂有利于提高抗黄性;使用二苯甲酮需要在抗黄性和成本之间平衡。添加紫外光吸收剂、阻胺光稳定剂,可使涂层耐黄变性保持长期稳定。

蓖麻油基光敏树脂的合成及其UV-LED固化无影胶的性能

以蓖麻油、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯为原料,通过无溶剂法合成的一种蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯(CO-PUA)作为光敏单体。将自制的CO-PUA、活性稀释剂、硅烷偶联剂、附着力促进剂、光引发剂以及四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯(PETMP)按比例混合制得一系列UV-LED固化无影胶,并考察了PETMP的添加量对无影胶性能的影响。结果表明:引入PETMP的UV-LED固化无影胶具有巯基-烯“点击化学”的反应特性,消除了氧阻的危害,无影胶固化完全。当PETMP的添加量为0.5 g时,具有最佳黏结性能,以有机玻璃-有机玻璃、有机玻璃-不锈钢、玻璃-不锈钢为搭接基材测得黏结拉伸剪切强度分别为2.44 MPa、5.06 MPa和5.70 MPa。

UV-LED病毒消杀灯结构设计与优化

UV-LED因其体积小、波长可调、环保等优点,被认为是理想光源可以应用于杀菌领域;但UV-LED的光电转换效率比较低,能量大部分以热量的形式存在,如果热量没有及时扩散,那么积累的热量会导致UV-LED出现可靠性降低、波长发生偏移等问题,因此针对病毒消杀灯的应用散热问题,提出一种新型有槽式UV-LED病毒消杀灯设计结构。该结构由芯片、芯片粘结层、铜基板、散热器底座和翅片组成;芯片位于铜基板四周,芯片与铜基板之间通过导热银浆连接,铜基板与散热器铝底座散热器相连,芯片为碳化硅。通过对其结构参数铜基板厚度、铝底座厚度、翅片数量、翅片厚度和翅片长度5个变量进行正交优化设计,得到优化后的UV-LED病毒消杀灯中心芯片最高结温为61.031℃,相较于优化前的结构其散热效率提高16.86%。通过分析得到影响有槽结构的散热性能程度的因素从高到低分别为:翅片数量、翅片厚度、散热器铝底座厚度、翅片长度、铜基板厚度;当翅片数量为11、翅片厚度为2.4 mm、散热器铝底座厚度为6 mm、翅片长度为30 mm、铜基板厚度为2 mm时有槽结构模型结构的散热性能最佳。该仿真结果为UV-LED在提高病毒消杀可靠性方面提供理论依据。

生产过程中应用UV-LED光源在线检测迷迭香酸含量的研究

本研究采用275~285 nm波段的UV-LED灯替代氘灯作为迷迭香酸含量检测的单波长光源,优化电路设计,自制UV-LED光源。经验证,光源的性能参数:20 min内280 nm波长下的基线最大漂移量为0.005;波长日内波动绝对差值≤0.414 nm,日间波动绝对差值≤0.827 nm;吸光度日内波动绝对差值≤0.023,波长日间波动绝对差值≤0.039;3天内280 nm波长下的光强波动幅度在2%以内,吸光度波动幅度低于0.008。针对迷迭香酸溶液,经验证UV-LED光源检测结果与氘灯光源检测结果线性相关系数0.99以上,并将UV-LED光源成功应用于在线判定迷迭香酸生产最佳吸附饱和点检测,解决了氘灯光源寿命短、在线检测运行成本高等难题。且自制UV-LED光源光强可调,扩大了光纤光谱仪应用范围,这有助于推动企业实现自动化、数字化的进程。

紫外发光二极管(UV-LED)技术对食品微生物灭活应用的研究进展

紫外辐照是一种非热杀菌技术,汞蒸气紫外灯是现阶段用于食品卫生处理的主要设备,但受某些因素影响,汞灯的生产使用将逐渐变少,被环保节能的紫外发光二极管(UV-LED)取代是一种不可避免的趋势。本文根据UV-LED发光原理和多波长耦合应用的特点,综述了对微生物灭活的机理、探究了影响灭活效果的因素(波长、紫外剂量和物料特性)、处理食品的灭菌效果以及对部分食品品质的影响,为UV-LED在食品领域的杀菌处理工艺和设备参数优化提供参考。

UV-LED固化技术在木器涂料上的应用

UV-LED固化已成为众多UV涂料固化方式的发展方向,但用于开发低VOC的环境友好型UV-LED固化涂料,并将它运用在木器家具涂装上,其本身仍存在不少难点。为此,本研究通过优选复配光敏剂、活性稀释剂、自制树脂,进行配方设计,开发出一种木器涂料,该涂料经过测试,不仅具有良好涂膜性能和施工性能,而且具有低气味等环保效果。

基于热管风冷的大功率UV-LED固化灯散热研究

应用于油墨固化领域的UV固化灯常采用密集阵列排布的UV-LED模组作为高辐射高能量的光源,而高能量的UV固化灯对其散热器的结构设计提出很高的要求。本文结合数值模拟与实验,提出一种基于强制风冷的热管式散热器,通过理论计算证明该散热器结构的可行性,研究了300~1500 W功率下基板温度变化情况,对比分析了不同抽风量与散热片数量下热源基板温度变化情况,得出抽风量7 m^3/min、散热片数量为35片时散热效果最佳。实验所测结果与仿真结果误差为4%,证实了仿真结果的准确性,对大功率UV固化灯风冷散热器设计具有参考价值。

UV-LED油墨在软包装凹版印刷中的应用研究

通过制备一种UV-LED环保油墨和适配的UV-LED固化光源,并对凹版印刷机进行改进设计,构建一套采用UV-LED冷光源固化色墨的凹版印刷系统,进行软包装材料的印刷试验。在印速200 m/min、UV-LED波长385 nm、单个色组最低光功率6 kW等工艺条件下,UV-LED油墨在PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、OPP(邻苯基苯酚)、CPP(流延聚丙烯)、PE(聚乙烯)等基材上只需0.1 s即可固化,印刷质量达到批量生产要求。无溶剂软包装凹版印刷工艺先进,环保节能,可以取代传统溶剂型印刷,从源头上解决软包装凹印企业的VOCs治理难题,促进产业转型升级。

UV-LED固化聚丙烯酸酯压敏胶的制备研究

以丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)和丙烯酸异冰片酯为共聚单体,BPO(过氧化二苯甲酰)为引发剂,NDM(正十二烷基硫醇)为链转移剂,采用本体聚合、两步法合成工艺(自由基聚合+逐步聚合)制备常温下低黏度、无溶剂的聚丙烯酸酯压敏胶,分别探讨了链转移剂正十二烷基硫醇含量、催化剂选择、功能单体ACMO(丙烯酰吗啉)加入量、胶层厚度和光引发剂配比对压敏胶性能的影响,以及压敏胶的耐高温性能。研究结果表明:当w(NDM)=1%、w(ACMO)=8%(相对预聚物总量而言)、催化剂选择对甲苯磺酸、胶层厚度为50μm时,压敏胶的环形初粘力达到30 N·(25 mm)-1,180°剥离强度为32 N·(25 mm)-1,持粘时间>72 h。而且压敏胶有较好耐高温性,经历150℃、12 h的放置后,压敏胶180°剥离强度和持粘时间没有下降。

UV-LED水性网印油墨的制备与性能研究

采用单因素分析法,分析了UV-LED水性网印油墨材料组分和用量对油墨性能的影响,并通过正交试验分析,最终得出UV-LED水性网印油墨的配方为:预聚物为80%、光引发剂TPO为5.5%、染料为9%、光活化剂为3%、消泡剂为0.9%、表面活性剂为0.8%以及流平剂为0.8%。研究结果表明:制得的UV-LED水性网印油墨固化速率高,黏度符合标准,固含量和附着力优异,各项性能指标能满足网印的要求。

UV-LED油墨光引发剂和光源的研究

UV-LED油墨因节能、环保、高效等优势备受关注。为提高UV-LED油墨的固化速率,选用不同光引发剂分别制备油墨,在不同波长及辐射能量的UV-LED光源下固化,研究了光引发剂和光源对油墨固化速率的影响。改变光引发剂质量分数制备油墨,测试油墨的固化速率,从而确定能使油墨获得较高固化速率的光引发剂质量分数。研究结果表明,光引发剂的种类、质量分数和光源的性能参数对UV-LED油墨的固化速率都有很大影响,所研制的油墨在颜料的透光窗口、光引发剂的光谱吸收峰、光源的光谱辐射峰三者相互匹配时有较高的固化速率。

凹版印刷水性UV-LED油墨的制备与性能研究

采用质量百分比为6%~8%的色料、60%~70%的树脂、7%~10%的光引发剂、1%~7%的助剂和1%~10%的稀释剂制备凹版印刷水性UV-LED油墨,通过可变波长的UV-LED光源固化,并进行油墨的印刷性能测试。研究结果表明:凹版印刷水性UV-LED油墨的黏度、着色力、附着牢度和固化速率等性能指标达到国家标准,能够满足凹版印刷批量生产要求,可从源头解决凹版印刷行业的VOCs治理难题。

UV-LED固化技术发展趋势

综述了UV-LED光固化技术相关光源设备和光固化材料现状,指出光强在三维可控、发射波长与光引发剂配套、大功率、结构更简单是光源设备的发展方向;开发新的引发剂、单体、预聚物组成高活性、高能效UV-LED固化材料体系,并与新的光、声、电、磁功能纳米新材料以及3D打印制造有机结合是UV-LED固化材料的发展方向。

适用于UV-LED光源的新型光引发剂的合成及其性能研究

本文从光活性高的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)出发,在其两个活性位点上分别引入了一个乙酰基噻吩基团和一个乙酰基基团,合成了一种结构新颖的、适用于UV-LED光固化体系的光引发剂2-(2-乙酰基噻吩)-5-乙酰基-3,4-乙烯二氧噻吩(S-2)。利用核磁共振氢谱对其结构进行了表征,并测试了其紫外吸收特性和热稳定性,还利用实时红外技术对其光引发活性进行了测试。结果表明,此光引发剂在365~405 nm范围内有较好的吸收,其紫外吸收性能和热稳定性优于异丙基硫杂蒽酮(ITX),光引发活性与ITX相当。

UV-LED及其应用

本文简述了UV-LED的特点、应用及其进展。

UV-LED/NaClO工艺降解尼泊金甲酯:不同活性物种的作用

采用UV-LED/NaClO工艺降解水中尼泊金甲酯(MeP),通过竞争动力学的方法确定了MeP与HO·、CO_(3)^(-)·的二级反应速率常数,考察了不同NaClO投加量、pH和腐殖酸(HA)浓度下不同活性物种对MeP去除的贡献,研究了共存Br^(-)对MeP矿化、消毒副产物(DBPs)生成和急性毒性变化的影响。结果表明,NaClO与UV-LED的协同效果要优于其他氧化剂,UV-LED/NaClO工艺降解MeP的拟一级动力学常数为0.0854 min^(-1)。MeP与HO·、CO_(3)^(-)·的二级反应速率常数分别为4.00×10^(9) L/(mol·s)和5.56×10^(8) L/(mol·s),UV-LED/NaClO工艺降解MeP时各活性物种的贡献率符合活性氯自由基(RCS)>HO·>NaClO>UV-LED的规律。弱酸性和中性条件有利于MeP降解,HA明显抑制了降解,NO_(3)^(-)、HCO_(3)^(-)和Br^(-)均不同程度促进了MeP降解。Br^(-)可以提高MeP的矿化,但会导致更多的DBPs生成,增加反应溶液的急性毒性。

UV-LED风冷散热系统瞬态性能分析与测试

针对一款典型的UV-LED风冷翅片热管散热系统,建立了从LED阵列到散热器末端的热阻网络,应用MATLAB模拟了翅片热管散热器在设计工况和变工况下各点温度的瞬态变化性能,并选取部分点进行了实验测试。结果显示,该风冷翅片热管散热器具有较好的瞬态传热性能,其最大温差在散热器铜板处;瞬态温度响应具有滞后性;LED散热量突然急剧变化时,对芯片部分的影响较大,而环境温度或者外部的对流散热状况在短时间内的波动则对LED几乎没有影响。

多波长UV-LED固化装置的设计与应用

汞灯作为紫外光油墨固化光源,存在很多缺点与不足。单一波长的UV-LED不能实现汞灯的固化效果,多波长UV-LED固化装置的设计方法和装置,能模拟汞灯全光谱的辐照效果,促进UV-LED光源在油墨固化中的应用。

UV-LED光源散热器的研究进展

近年来,随着UV-LED的快速发展以其及系统功率的不断提升,散热问题成为阻碍其发展的重要因素。芯片结温升高引起UV-LED性能下降,为了使UV-LED系统在大功率条件下依然保持良好特性,必须强化对芯片的散热。由于散热器在控温中起主导作用,文章重点分析了UV-LED目前使用的散热器,将其分为传统散热器和新型散热器,传统散热器包括风冷散热器、液冷散热器,新型散热器包括液态金属散热、TEC热电制冷等。最后,对比总结了相关方法的优缺点,以及散热器的优化方法,并探讨其在UV-LED散热上的应用前景。