一种uv固化光源辐射能量衰减率的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种UV(Ultravi〇let-UV，紫外线）固化光源辐射能量衰减率的检测 方法，适用于印刷生产环境中，对固化用UV光源辐射能量衰减程度的评估，可指示生产管 理人员明晰UV光源的可用度，属于印刷技术领域。
【背景技术】
[0002] UV固化是指材料经紫外光照射后，吸收一定波段的紫外光发生交联聚合反应，瞬 间由液态变为固态的过程，在印刷、电路板印制等行业中广为应用。
[0003] 印刷油墨固化用UV光源分为传统的汞灯类光源和LED类UV光源，分别称为传统 UV光源和LEDUV光源。常用的传统UV光源包括中压汞灯（国际标准）和金属卤素灯，LED UV光源包括中心波长分别为365nm、375nm、385nm、395nm和405nm的窄波带LED灯。
[0004] 无论使用哪类UV光源，都需有一定的辐射能量，能量不够则不能使油墨彻底固 化。
[0005] UV光源在使用中会老化，辐射能量会逐渐衰减。生产中，UV光源的使用寿命以辐 射能量衰减率为标准。如，印刷业中常是辐射峰值波长的能量降至灯管设计辐射峰值波长 能量的80%时，便认为达到其寿命期限而不再使用。
[0006] 同时，配以使用的UV辐射能量测试手段大多为测试条或专业的测试仪器。使用测 试条的方法如一款德国的变色油墨测试条。使用时，需将该测试条粘贴到运动的生产产品 上，由UV光照后的变色程度与标样进行比对，由与标样上相同的颜色和代表的光强衰减度 来判定UV光的辐射程度。但应用中发现，测试条上的检测样颜色与标样上的颜色在色相上 都不同，很难判定出符合哪个标样色。此外，该方法的使用也较麻烦。使用专业测试仪器的 情况，则需将具有一定体积的仪器与印品放置在一起一同运动受UV光照来测试。实用中发 现，仪器具有的厚度使其不易与印品固定在仪器；同时，高能量的UV光直射也容易损坏仪 器。
[0007] 鉴于上述UV光辐射度测试存在的问题，期待着新的检测技术。开发方便、快捷、低 成本的UV光源辐射衰减度的检测技术，成为印刷生产中的实际需求。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种UV固化光源辐射能量衰减率的检测方法，使之能够 方便地用于印刷生产中。
[0009] 本发明提供的一种UV固化光源辐射能量衰减率的检测方法，包括如下步骤：
[0010] (1)针对使用的UV固化光源，确定欲检测UV固化光源光谱辐射能中有代表性的波 段作为检测光；即筛选出能够代表起固化作用波段辐射能衰减程度的波段。如筛选出的波 段为λ肩λ2的波长范围，福射能分布为SJλ)。
[0011] (2)由中灰色透光材料制备检测片，检测片包含两个相邻的但透光率不同的区域； 由中灰色透光材料制备含有两个相邻的面积相同、透光率不同的正方形或圆形区域的透射 片，称为检测片。该检测片两部分区域的光谱透光率分别记为τ^λ) = "^和τ2(λ)= T 2°
[0012] (3)制备两个检测片V。和Vn，V。两个区域的透光率分别为τ挪τ2，且τ2 = (1+n!)T1;VjSf个区域的透光率分别为τ'挪τ' 2，且τ'2= (1+η2) 丁'冲"叱分别为检 测片的两个区域的光源视觉亮度刚可辨差与亮度的比值ΔΥ/Υ、ΔΥ' /Υ'，Υ和Υ' 分别为h、η2值对应的亮度，ηρη2选取为光源视觉亮度刚可辨差与亮度比值△Υ/Υ随亮度 Υ变化曲线中部、曲率变化较快范围内不同的AΥ/Υ值。
[0013] 制备出步骤（2)所描述的两个τρτ2不同的检测片，分别记为V。和Vn。￥。和Vn 设计为分别用于表征光源使用初始和辐射能量衰减为初始值的m倍（m用于表示光源辐射 能量的衰减率-使用后光源辐射能量与使用初始光源辐射能量的比值，有〇〈m〈l)时的光源 辐射能量。V。两部分透光区域的透光率分别为τ τ2，V"两部分透光区域的透光率分别 为匕和τ'2。要求τ2=(1+ηι)τ# τ'2= (1+η2) 数值均在该光源视觉亮 度刚可辨差与亮度比值ΑΥ/Υ随亮度Υ变化曲线中部、曲率变化较快范围内的ΑΥ/Υ值，有η2>ηι，ηι、n2值对应的亮度分别为Y和t。
[0014] (4)由中灰色透光材料制备减光片组，包括多个透光率逐渐变化的减光片，每个减 光片的形状和面积均与检测片相同，同一减光片的透光率一致。减光片组要求有足够多的 片数、足够小的最小透光率、较大的透光率变化范围，以及较小的透光率差异。如，在λjlj λ2波段内的透光率最大在〇. 4左右，最小在0. 05左右，减光片透光率顺序排列时，相邻减 光片间的透光率差异在0. 007左右。
[0015] 将减光片组按透光率由大到小排序，分别标记为?\、Τ2、…、?\、…、TN，i= 1，2, "·，Ν，记为，透光率亦记为1\。 trY;
[0016] (5)制备两个减光片T。和T"，透光率1"与T。符合：Tm二T?，式中的m、τi、 mx, \ ^pYJ'含义同步骤（3)。T。和中，T。透光率较高（优选为0. 3以上），大小在?\~?\。间；该两个减光片分别用于表征光源使用初始和辐射能量衰减为初始值m倍时的光源辐 射能量。
[0017] (6)将光源筛选部件（如滤光片）、检测片和减光片（1片或多片）重叠在一起，放 在一个诸如镜筒形状的装置中，构成可视觉观测透光状态的器件，称为检测器。其中，减光 片和检测片可方便更换。
[0018] (7)在UV光源使用初始，在检测器中放置检测片V。和减光片T。，在一个有UV光源 光散射到的位置处，对着UV光源观测，添加合适的减光片?\，使检测器中观察到的两部分光 场的亮度差刚可辨。
[0019] (8)UV光源使用一段时间后，在检测器中放置检测片V"和减光片I，在步骤（7)中 相同的位置处，对着UV光源观测，减光片?\不变，由检测器中观察到的两部分光场是否达 到亮度差刚可辨来确定光源辐射能量的衰减率是否达到设计的m倍。
[0020] 步骤（1)中，能够代表起固化作用波段辐射能衰减程度波段的选取可使用带通滤 光片。此时，检测用光谱辐射能\(λ)为SU) ·?(λ)。SU)和LU)分别为UV光源 和带通滤光片的光谱辐射能和光谱透光率。L(λ)的带通波长范围λλ2需针对固化 作用有代表性的光波段。滤光片形状为正方形或圆形，边长或直径在40mm~50mm之间。
[0021] 在印刷业中，对于金属卤素UV固化光源，可采用380nm~400nm的波段作为检测 光；对于LEDUV固化光源，可采用光源本身的波长范围作为检测光。
[0022] 步骤（2)中，检测片为中灰色透射片，即有透光率不随波长变化的特性，透光率 τ(入）=τ。实用中，要求在欲检测的入广λ2波段满足τ(λ) =τ即可。所述检测 片的形状和大小与带通滤光片相同，即形状为正方形或圆形，边长或直径在40mm~50mm之 间。
[0023] 步骤⑶中，所述检测片V。，当被检测光\(λ)照射时，检测片中两部分光场的光 强Υ和Υ+ΔΥ可表述为：
[0024] (1 )
[0025] (2)
[0026] 式中，V(λ)为人眼视觉的光谱光效率函数，k"为常数，单位为流明/瓦（lm/W)，在 明视觉条件下为6831m/W。Y和Y+ΔY为检测片V。两个区域透射光的光强，单位为cd/m2。 ^和τ2分别为检测片V。两个透光区域的透光率。
[0027]由（1)、⑵式及τ2= (1+ηι) τι，有：
[0028]
(3)
[0029] 类似地，所述检测片V"，当被检测光S。（λ)照射时，检测片中两部分光场的光强 Y'和t+ΔΥ'可表述为：
[0030] (4)
[0031] (5) ''1
[0032]由（4)、（5)式及τ ' 2= (1+η 2) τ '丨，有：
[0033]
(6)
[0034] (3)式、（6)式表明，当检测片两区域的透光率满足条件τ2= (1+η)τJn为某一 数值）时，AY/Y值仅与n值有关，而与UV检测光的辐射能量和检测片的透光率等因素大 小无关。
[0035] 所述视亮度刚可辨差与亮度比值ΔΥ/Υ随亮度