CN110978773A - 带故障检测的uv-led固化光源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带故障检测的UV‑LED固化光源系统，包括：多组UV‑LED灯组；多个电源模块，每个电源模块均向至少两组UV‑LED灯组供电；故障检测电路，包括分别与多组UV‑LED灯组对应设置的多组电流检测电路和多组电压检测电路；每一组电流检测电路包括连接至一组UV‑LED灯组低压端的电流检测电阻，电流放大器的两个输入端分别连接至电流检测电阻的两端，电流放大器向电流比较器件输出放大后的电流信号；每一组电压检测电路包括连接至一组UV‑LED灯组高压端的电压检测电阻，电压检测电阻的一端连接至电压比较器件。本发明能够对UV‑LED灯组是否出现故障的情况进行检测，并确定故障灯组的位置。

Description

带故障检测的UV-LED固化光源系统

技术领域

本发明涉及UV(紫外光)固化设备领域，具体地说，是涉及一种带故障检测的UV-LED固化光源系统。

背景技术

UV固化设备利用紫外光照射紫外光固化材料(例如胶水或油墨)，使材料产生聚合反应而固化，在印刷、涂装等行业具有非常广泛的应用。传统的UV光固化设备利用UV汞灯作为光源，不仅电耗大，并且因UV汞灯产生臭氧而需要配置排气装置，导致设备总体运行成本高。由于LED(发光二极管)具有低电耗、长寿命、小型化、轻量化和不含水银成分等优点，近年来UV-LED光源已越来越多地替代UV汞灯使用在UV光固化设备上。

基于印刷幅面的需求，用于印刷设备的UV-LED固化光源通常具有条状/线性延伸的照射区域。为了实现该照明区域，UV-LED固化光源通常使用呈线性排列分布的多组UV-LED灯组，通常多组UV-LED灯组是相互并联，且多组UV-LED灯组由同一个电源模块供电，电源模块以及多组UV-LED灯组构成了UV-LED固化光源系统。通常，每组UV-LED灯组又会包括多个UV-LED发光器件(例如灯珠或芯片)，即同一个电源模块需要向大量的UV-LED发光器件供电，即使这些UV-LED发光器件中只有一个产生故障，其也会影响所在灯组的工作。为此，需要及时发现并更换损坏的UV-LED发光器件。

但是，UV-LED固化光源通常安装在印刷设备内部，即使某一组UV-LED灯组损坏不发光，操作人员也难以从印刷设备外部观察到有故障的产生，更难以快速判断损坏灯组的具体位置。因此，有必要设计一种能够自动对UV-LED灯组是否出现故障的情况及故障位置进行检测的UV-LED固化光源系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种UV-LED固化光源系统，其能够自动检测UV-LED灯组中是否有UV-LED发光器件损坏。

为了实现上述的主要目的，本发明提供了一种带故障检测的UV-LED固化光源系统，包括多组UV-LED灯组和多个电源模块，每个电源模块均向至少两组UV-LED灯组供电；该UV-LED固化光源系统还包括故障检测电路，故障检测电路包括多组电流检测电路和多组电压检测电路，多组电流检测电路和多组电压检测电路分别与多组UV-LED灯组对应设置；其中，每一组电流检测电路包括连接至一组UV-LED灯组低压端的电流检测电阻，电流放大器的两个输入端分别连接至电流检测电阻的两端，电流放大器向电流比较器件输出放大后的电流信号；每一组电压检测电路包括连接至一组UV-LED灯组高压端的电压检测电阻，电压检测电阻的一端连接至电压比较器件。

上述技术方案中，UV-LED固化光源系统具有故障检测电路，且故障检测电路包括电流检测电路以及电压检测电路，通过电流检测电路对每一组UV-LED灯组的电流进行检测，并且通过电压检测电路对每一组UV-LED灯组的电压进行检测，可以判断该组UV-LED灯组中是否存在损坏的UV-LED发光器件，从而及时发现有UV-LED发光器件损坏的灯组，并快速确定损坏灯组的位置，以便对损坏的灯组进行更换。

优选的，电流比较器件包括模数转换器以及控制器，模数转换器接收电流放大器输出的电流信号，模数转换器向控制器输出转换后的数字信号。

使用控制器作为电流比较器件，可以将转换后的数字信号与预先设定的基准电流值进行比较，从而判断出该组UV-LED灯组的电流是否出现异常，如果异常即可以确认该组UV-LED灯组存在损坏的UV-LED发光器件，使用控制器可以准确的判断出UV-LED发光器件损坏情况。

进一步的，电压比较器件包括模数转换器和控制器，模数转换器接收电压放大器输出的电压信号。模数转换器不但接收电流信号，还接收电压信号，因此只需要使用一套模数转换器以及控制器，即可以实现电流信号、电压信号对比的功能，UV-LED固化光源系统的生产成本低。

更进一步的，控制器具有可调节的电流阈值和电压阈值。控制器所存储的电流阈值、电压阈值可以根据实际情况调整，满足不同UV-LED固化光源系统的使用需要。

作为本发明的一种具体实施方式，电流比较器件包括第一比较器，第一比较器的一个输入端连接至电流放大器的输出端。由于比较器的生产成本低，且体积小，可以满足系统低成本、小型化的需求。

作为本发明的一种具体实施方式，电压比较器件包括第二比较器，第二比较器的一个输入端连接至电压检测电阻的一端。使用比较器作为电压比较器件，可以降低UV-LED固化光源系统的生产成本，也有利于系统的小型化。

作为本发明的一种具体实施方式，连接至同一电源模块的UV-LED灯组之间相互并联，优选的，至少一组UV-LED灯组连接至两个电源模块。

设置多个电源模块，且每一个电源模块向多组相互并联的UV-LED灯组供电，例如使用大功率的电源模块向多组UV-LED灯组供电，满足多组UV-LED灯组工作的需求。

作为本发明的一种具体实施方式，该UV-LED固化光源系统还包括故障提示模块，故障检测电路向故障提示模块输出故障信号。一旦故障检测电路检测到某一组UV-LED灯组存在损坏的UV-LED发光器件，故障检测电路可以向故障提示模块输出故障信号，以便维修人员及时了解UV-LED发光器件的损坏情况，并及时更换损坏的UV-LED灯组。

更进一步的，故障提示模块包括上位机，上位机具有显示屏。故障提示模块可以使用PC机等终端设备，也可以是蜂鸣器、指示灯等器件，可以根据实际使用需要设置，都可以及时发出提示信息。

需说明的是，虽然本发明的UV-LED固化光源系统特别适用于紫外固化型的印刷设备，但本发明并不以此为限。

附图说明

图1是本发明第一实施例的结构框图；

图2是本发明第一实施例中多个电源模块与UV-LED灯组的结构示意图；

图3是本发明第一实施例中一个电源模块与UV-LED灯组的电原理图；

图4是本发明第一实施例中UV-LED灯组与故障检测电路的电原理图；

图5是本发明第二实施例中UV-LED灯组与故障检测电路的电原理图；

图6是本发明第三实施例中多个电源模块与UV-LED灯组的结构示意图。

以下，结合附图及优选实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

带故障检测的UV-LED固化光源系统第一实施例

参见图1，本实施例的UV-LED固化光源系统包括交流开关K，交流开关K的一端连接交流电源，例如接收220V的市电，交流开关K的另一端连接至多个电源模块，例如连接至电源模块11、12、13，每一个电源模块11、12和13均可以接收交流电并将交流电转换成低压直流电，并向多组UV-LED灯组供电。当然，每一个电源模块11、12、13还可以对转换后的直流电进行滤波、稳压等。

每一个电源模块均向至少两组UV-LED灯组供电。如图2所示，电源模块11向UV-LED灯组21、22、23、24供电，连接至同一电源模块11的多组UV-LED灯组21、22、23、24之间相互并联。电源模块12向UV-LED灯组24、25、26、27供电，其中UV-LED灯组24同时接收电源模块11以及电源模块12输出的电流。其他的电源模块13、14、15、16也向多组UV-LED灯组供电。

参见图3，每一组UV-LED灯组包括有多个UV-LED发光器件，例如UV-LED灯组21包括两条并联的LED支路，第一条LED支路包括多个串联连接的UV-LED发光器件，例如LED11、LED12、LED13等UV-LED发光器件相互串联连接形成第一LED支路；第二LED支路包括多个串联连接的UV-LED发光器件，例如LED21、LED22、LED23等UV-LED发光器件相互串联连接形成第二LED支路。可选的，第一LED支路中UV-LED发光器件的数量与第二LED支路中UV-LED发光器件的数量相等，每一条LED支路都包含24个串联的UV-LED发光器件。其中，UV-LED灯组21、22、23、24的正极端均连接至电源模块11的正极端41，UV-LED灯组21、22、23、24的负极端均连接至电源模块11的负极端42。

相同的，UV-LED灯组22、23、24也是分别包括两条相互并联的LED支路，且每一条LED支路都包括多个相互串联的UV-LED发光器件。优选的，由同一个电源模块供电的多个UV-LED发光器件规格相同，即具有相同的额定功率，这样，同一组UV-LED灯组中，每一个UV-LED发光器件两端的电压差相等，且流经每一个UV-LED发光器件的电流也相同，每一个UV-LED发光器件的发光亮度也就相同，可以确保同一组UV-LED灯组中各处发光亮度均衡。

参见图1，UV-LED固化光源系统具有控制器30、急停控制模块31、电源使能继电器控制模块32、电流调节模块33、电流输出监控模块34以及触摸屏35，为了检测每一组UV-LED灯组中是否有损坏的UV-LED发光器件，本实施例还设置故障检测电路19，用于对每一组UV-LED灯组的电压、电流进行检测。

控制器30作为UV-LED固化光源系统的工作核心部件，与急停控制模块31、电源使能继电器控制模块32、电流调节模块33、电流输出监控模块34以及触摸屏35电连接，接收电流输出监控模块34、触摸屏35的信号，并且可以向急停控制模块31、电源使能继电器控制模块32、电流调节模块33输出控制信号。

急停控制模块31与交流开关K电连接，并且可以向交流开关K输出控制信号，一旦UV-LED固化光源系统出现工作异常的情况，如UV-LED固化光源发热量过大存在起火的安全隐患，需要马上停止光源系统的工作时，急停控制模块31接收控制器30输出的信号后驱动交流开关K断开，切断UV-LED固化光源的电源。

电源使能继电器控制模块32用于控制各个电源模块的工作，例如控制某一个电源模块的通断，在需要更换某一组UV-LED灯组时，可以通过电源使能继电器控制模块32来控制该组UV-LED灯组对应的电源模块断开。电流调节模块33接收控制器30的信号后，对各个电源模块的输出电流进行调节，从而调节各组UV-LED灯组的发光亮度。电流输出监控模块34接收故障检测电路19输出的信号，并判断流经各组UV-LED灯组的电流是否出现异常，在出现异常情况时向控制器30输出信号。触摸屏35可以接收控制器30的信号并显示各种信息，例如各组UV-LED灯组的电压值、电流值等，同时可以接收用户的触摸信号并将用户的触摸信号发送至控制器30。

由于急停控制模块31、电源使能继电器控制模块32、电流调节模块33、电流输出监控模块34以及触摸屏35是已知的技术，在此不再赘述。

参见图4，故障检测电路19包括多个电压检测电路以及多个电流检测电路，具体的，每一组UV-LED灯组均对应设置有一个电压检测电路，且每一组UV-LED灯组均对应设置有一个电流检测电路。以连接至UV-LED灯组21的电压检测电路为例，该电压检测电路包括连接至UV-LED灯组21高压端的电压检测电阻R1、R2，电阻R1、R2构成分压回路，在电阻R1与电阻R2之间形成电压检测点V1。UV-LED灯组21的高压端即UV-LED灯组21的正极端，如图4的LED1+。

电压检测电路还包括电压比较器件，本实施例的电压比较器件包括模数转换器45以及控制器46，模数转换器45的一个引脚连接至电压检测点V1，并且将接收的电压信号转换成数字信号，将数字信号传输至控制器46；控制器46将所接收的数字信号与预先设定的基准电压值进行比较，从而判断UV-LED灯组21的电压是否异常，例如电压过高或者电压过低。

电流检测电路包括连接至UV-LED灯组21低压端的电流检测电阻R3，UV-LED灯组21低压端为UV-LED灯组的负极端，如图4的LED1-。电流检测电路还包括一个电流放大器INA1，优选的，电流放大器INA1采用仪表放大器，电流放大器INA1的两个输入端分别连接至电流检测电阻R3的两端，电流放大器INA1的输出端形成电流检测点I1，电流检测点I1连接至数模转换器45，并且将所接收到的电流信号转换成数字信号后输出至控制器46。

相同的，对于UV-LED灯组22，同样设置电流检测电路以及电压检测电路，电流检测电路包括电流检测电阻R6以及电流放大器INA2，电流放大器INA2的两个输入端分别连接至电流检测电阻R6的两端，电流放大器INA2的输出端形成电流检测点I2，电流检测点I2连接至数模转换器45，并且将所接收到的电流信号转换成数字信号后输出至控制器46。

UV-LED灯组22对应的电压检测电路包括电压检测电阻R4、R5，电阻R4、R5构成分压回路，在电阻R4与电阻R5之间形成电压检测点V2，电压检测点V2连接至数模转换器45。可见，多组电流检测电路与多组电压检测电路共用数模转换电路45以及控制器46，可以降低UV-LED固化光源系统的生产成本。

此外，由于控制器46所存储的电流阈值、电压阈值可以根据实际情况调整，当UV-LED灯组的UV-LED发光器件数量改变的情况下，可以调节控制器46所存储的电流阈值或者电压阈值，满足不同UV-LED固化光源系统的使用需要。

此外，UV-LED固化光源系统还包括接收故障检测电路输出的故障信号的故障提示模块，例如，故障提示模块可以是一个上位机，优选的，该上位机具有一个显示屏，一旦某一组UV-LED灯组的电流或者电压出现异常，故障检测电路19可以向故障提示模块输出故障信号，故障提示模块可以通过显示屏显示故障信息，维修人员可以马上知晓哪一组UV-LED灯组出现故障，并及时更换出现故障的UV-LED灯组。

当然，故障提示模块可以是蜂鸣器或者指示灯，也可以同时包括蜂鸣器以及指示灯，通过声光报警的方式发出提示信息。

带故障检测的UV-LED固化光源系统第二实施例

本实施例的带故障检测的UV-LED固化光源系统具有多个电源模块，每一个电源模块向多组UV-LED灯组供电，且UV-LED固化光源系统还设置有控制器、急停控制模块、电源使能继电器控制模块、电流调节模块、电流输出监控模块以及触摸屏、故障检测电路，控制器、急停控制模块、电源使能继电器控制模块、电流调节模块、电流输出监控模块以及触摸屏的结构与第一实施例相同，不再赘述。

参见图5，本实施例的故障检测电路包括多个电压检测电路以及多个电流检测电路，每一组UV-LED灯组均对应设置有一个电压检测电路，且每一组UV-LED灯组均对应设置有一个电流检测电路。以连接至UV-LED灯组21的电压检测电路为例，该电压检测电路包括连接至UV-LED灯组21高压端的电压检测电阻R1、R2，其中，UV-LED灯组21的高压端即UV-LED灯组21的正极端，如图5的LED1+。电阻R1、R2构成分压回路，在电阻R1与电阻R2之间的连接点连接至一个比较器U1，比较器U1为电压比较器，其一个输入端连接至电阻R1与电阻R2之间的连接点，另一个输入端接收基准电压VREF1，比较器U1比较所接收的UV-LED灯组的电压与基准电压VREF1的大小，从而输出比较结果，优选的，该比较结果输出至故障提示模块。

故障提示模块可以是一个上位机，该上位机优选具有一个显示屏，一旦某一组UV-LED灯组的电流或者电压出现异常，故障检测电路19可以向故障提示模块输出故障信号，故障提示模块可以通过显示屏显示故障信息，维修人员可以马上知晓哪一组UV-LED灯组出现故障，并及时更换出现故障的UV-LED灯组。

电流检测电路包括连接至UV-LED灯组21低压端的电流检测电阻R3，UV-LED灯组21低压端为UV-LED灯组21的负极端，如图5的LED1-。电流检测电路还包括一个电流放大器INA1，优选的，电流放大器INA1采用仪表放大器，电流放大器INA1的两个输入端分别连接至电流检测电阻R3的两端，电流放大器INA1的输出端连接至比较器U2的一个输入端，比较器U2的另一个输入端接收基准电流信号IREF1，并且输出比较结果至故障提示模块。当然，基准电流信号IREF1实际上是一个电压值，是基准电流值对应的基准电压值。

相同的，对于UV-LED灯组22，电压检测电路包括连接至UV-LED灯组22高压端的电压检测电阻R4、R5，电阻R4、R5构成分压回路，在电阻R4与电阻R5之间的连接点连接至一个比较器U3，比较器U3为电压比较器，其一个输入端连接至电阻R4与电阻R5之间的连接点，另一个输入端接收基准电压VREF2，比较器U3比较UV-LED灯组22的电压与基准电压VREF2的大小，从而输出比较结果，优选的，该比较结果输出至故障提示模块。

电流检测电路包括连接至UV-LED灯组22低压端的电流检测电阻R6以及电流放大器INA2，电流放大器INA2的两个输入端分别连接至电流检测电阻R6的两端，电流放大器INA2的输出端连接至比较器U4的一个输入端，比较器U4的另一个输入端接收基准电流信号IREF2，并且输出比较结果至故障提示模块。

可见，本实施例采用多个比较器实现电压信号与电流信号的比较，可以降低UV-LED固化光源系统的生产成本，减少故障检测电路的体积，并有利于系统的小型化。

带故障检测的UV-LED固化光源系统第三实施例

本实施例的UV-LED固化光源系统具有多个电源模块，每一个电源模块向多组UV-LED灯组供电。UV-LED固化光源系统还具有控制器、急停控制模块、电源使能继电器控制模块、电流调节模块、电流输出监控模块、触摸屏以及故障检测电路；其中，控制器、急停控制模块、电源使能继电器控制模块、电流调节模块、电流输出监控模块以及触摸屏的结构与第一实施例相同，不再赘述。

参见图6，本实施例具有多个电源模块51、52、53、54，每一个电源模块向两组或者三组UV-LED灯组供电，例如电源模块51向UV-LED灯组61和62供电，电源模块52向UV-LED灯组62、63、64供电，电源模块53向UV-LED灯组64、65、66供电，而电源模块54向UV-LED灯组66和67供电。相比起第一实施例，本实施例的每一个电源模块所供电的UV-LED灯组的数量减少。相应的，每一组UV-LED灯组所继承的UV-LED发光器件数量可以增加，或者每一个电源模块的功率可以降低。

虽然以上通过优选实施例描绘了本发明，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本发明的发明范围内，凡依照本发明所作的同等改进，如故障检测电路具体电路结构的改变，或者故障提示电路所使用的器件的改变等变化，应为本发明的保护范围所涵盖。

Claims (10)

1.带故障检测的UV-LED固化光源系统，包括多组UV-LED灯组和多个电源模块，每个所述电源模块均向至少两组所述UV-LED灯组供电；所述UV-LED固化光源系统还包括故障检测电路，所述故障检测电路包括多组电流检测电路和多组电压检测电路，所述多组电流检测电路和所述多组电压检测电路分别与所述多组UV-LED灯组对应设置；其中，每一组所述电流检测电路包括连接至一组所述UV-LED灯组低压端的电流检测电阻，电流放大器的两个输入端分别连接至所述电流检测电阻的两端，所述电流放大器向电流比较器件输出放大后的电流信号；每一组所述电压检测电路包括连接至一组所述UV-LED灯组高压端的电压检测电阻，所述电压检测电阻的一端连接至电压比较器件。

2.根据权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其中，所述电流比较器件包括模数转换器以及控制器，所述模数转换器接收所述电流放大器输出的电流信号，所述模数转换器向所述控制器输出转换后的数字信号。

3.根据权利要求2所述的UV-LED固化光源系统，其中，所述电压比较器件包括所述模数转换器以及所述控制器，所述模数转换器接收所述电压放大器输出的电压信号。

4.根据权利要求3所述的UV-LED固化光源系统，其中，所述控制器具有可调节的电流阈值和电压阈值。

5.根据权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其中，所述电流比较器件包括第一比较器，所述第一比较器的一个输入端连接至所述电流放大器的输出端。

6.根据权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其中，所述电压比较器件包括第二比较器，所述第二比较器的一个输入端连接至所述电压检测电阻的一端。

7.根据权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其中，连接至同一电源模块的UV-LED灯组之间相互并联。

8.根据权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其中，至少一组所述UV-LED灯组连接至两个所述电源模块。

9.根据权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其还包括故障提示模块，所述故障检测电路向所述故障提示模块输出故障信号。

10.根据权利要求9所述的UV-LED固化光源系统，其中，所述故障提示模块包括上位机，所述上位机具有显示屏。

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