低能耗人工气候老化装置
阅读说明：本技术 低能耗人工气候老化装置 (Low-energy-consumption artificial climate aging device ) 是由 周红燕 宁雪莲 洪芝芳 张磊 陈璐 金琦 张�杰 唐登斌 于 2021-05-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种低能耗人工气候老化装置,包括同轴设置的样品放置架和辐射源,样品放置架和辐射源呈倒置的半圆锥状,样品放置架和辐射源之间具有间隙,辐射源可转动的设于样品放置架内；所述辐射源包括转轴、支撑座和灯板,支撑座固定在转轴上,灯板设置在支撑座外侧面上；所述灯板包括基板和安装在基板上的LED光源；所述LED光源至少包括多个紫外LED灯,紫外LED灯包括具有不同波长的若干种,多个紫外LED灯形成近似于太阳辐射中的紫外线光谱成分；本发明的低能耗人工气候老化装置,结构简单,能耗低,使用寿命长,还可同时模拟多种试验环境,可有效降低检测成本。(The invention relates to a low-energy-consumption artificial weathering device, which comprises a sample placing rack and a radiation source which are coaxially arranged, wherein the sample placing rack and the radiation source are in inverted semi-conical shapes, a gap is formed between the sample placing rack and the radiation source, and the radiation source is rotatably arranged in the sample placing rack; the radiation source comprises a rotating shaft, a supporting seat and a lamp panel, the supporting seat is fixed on the rotating shaft, and the lamp panel is arranged on the outer side surface of the supporting seat; the lamp panel comprises a substrate and an LED light source arranged on the substrate; the LED light source at least comprises a plurality of ultraviolet LED lamps, the ultraviolet LED lamps comprise a plurality of types with different wavelengths, and the plurality of ultraviolet LED lamps form ultraviolet spectrum components similar to solar radiation; the low-energy-consumption artificial climate aging device has the advantages of simple structure, low energy consumption and long service life, and can simulate various test environments simultaneously and effectively reduce the detection cost.)
技术领域
本发明属于人工气候老化设备
技术领域
，具体涉及一种低能耗人工气候老化装置。背景技术
光、热、水和氧化是造成材料老化的几个重要因素，为了评估材料性能，通常采用人工气候老化试验来评估材料的寿命。人工气候老化试验是在一个封闭环境（如试验箱）中同时模拟并加强大气环境中的光、热、湿度和降雨等因素的一种人工加速老化试验方法。
研究表明，光是导致材料老化的最重要的一个因素；在人工气候老化试验的研究对象多为高分子材料，这些材料的性能劣化主要就是由太阳辐射中的紫外线引发的光化学反应导致的，并且，由于材料中其他化学反应等受温度影响较大，因此，温度也是影响材料老化的一个重要因素。
由于阳光中引起高分子材料破环的波长主要集中在紫外线及部分可见光。目前人工气候老化试验中使用的人工光源都力图使在该波长区间内的能谱分布与太阳光谱接近。目前我国的人工气候老化试验主要使用氙弧灯光源、荧光紫外灯光源两种人工光源，简单来说，氙弧灯光源光谱（300-800nm）与太阳光光谱接近，其光能量和黑板温度容易控制，是目前国际标准化委员会和我国标准化委员会推荐使用的实验室光源之一，目前我国高端的氙弧灯多从欧美进口，其缺点在于，需要设置冷却系统来对氙弧灯进行冷却，且氙弧灯寿命较短，成本相对较高。荧光紫外灯光源光源（250-400nm），只能较好的模拟太阳光光谱的紫外部分，因此被认为在模拟性上不如氙弧灯光源，但是，相对于氙弧灯光源，荧光紫外灯光源光源在能耗和发热上更少，寿命也更长，因此，在人工气候老化试验上也有较多的应用。随着技术的发展，目前通过采用多种波长的LED紫外灯和部分普通LED，可以组成光谱分布更为接近太阳光，模拟性更佳的辐射源，另外如果对不同波长LED灯的开关和照度分别控制，则可实现更多的辐照模式。
另外，人工气候老化箱还需要配备较复杂的通风、温度调节、湿度调节等系统，这也导致人工气候老化箱的成本居高不下，体积大等不足；并且，人工气候老化试验动辄需要几百甚至上千个小时，需要消耗大量的能源。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，能耗低，使用寿命长的人工气候老化装置。
本发明的另一个目的是提供一种可同时提供多种试验环境的人工气候老化装置。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种低能耗人工气候老化装置，包括同轴设置的样品放置架和辐射源，样品放置架和辐射源呈倒置的半圆锥状， 样品放置架和辐射源之间具有间隙，辐射源可转动的设于样品放置架内；
所述辐射源包括转轴、支撑座和灯板，支撑座固定在转轴上，灯板设置在支撑座外侧面上；
所述灯板包括基板和安装在基板上的LED光源；所述LED光源至少包括多个紫外LED灯，紫外LED灯包括具有不同波长的若干种，多个紫外LED灯形成近似于太阳辐射中的紫外线光谱成分。
优选的是，所述基板外侧表面上呈放射状均匀设置有若干散热翅片。
优选的是，所述散热翅片凸出于基板的高度不低于样品放置架和辐射源之间最小间隙距离的1/20。
优选的是，所述LED光源还包括非紫外型发光二极管，多个紫外LED灯和非紫外型发光二极管形成更加近似于太阳辐射的光谱成分。
优选的是，所述样品放置架内侧为台阶状，且当样品放置架内侧具有个多个台阶时，台阶由上到下逐步向转轴靠近；每个台阶的斜面与灯板平行，台阶的斜面形成用于放置和固定样品的放置部。
优选的是，所述样品放置架每层放置部上均设有独立控制的电加热温度补偿装置。
优选的是，所述样品放置架每层放置部上均设有温度检测装置。
优选的是，所述样品放置架外侧设有保温材料。
优选的是，所述样品放置架上还至少设有喷淋装置。
优选的是，所述基板为经过防水处理的铝基板或柔性电路板。
本发明的低能耗人工气候老化装置，至少具有以下几个优点：
1.结构简单，简化了普通人工气候老化装置中的加热系统、鼓风系统以及冷却系统，转动的辐射源以及散热翅片解决了光源的散热问题；散热翅片还起到一定的风叶作用，需要模拟大风时只需加快辐射源的转速即可；散热翅片、LED光源所散发出的热量又能为样品提供较为稳定的局部环境温度。
2.采用低能耗的LED光源，寿命更长，并且，由于样品放置架和辐射源靠近设置，使得LED光源采用功率较小的灯珠即可实现所需的UV照度，节约能源。
3.将样品放在不同的放置部上，随着放置部与辐射源之间距离的改变，样品受到的UV照度和温度也随之改变；多个放置部，再加上电加热温度补偿装置的加热补温，可同时提供多种UV照度和温度模式；使得一次试验可对多个样品进行多种环境的对照测试，试验结果更为可靠。
4.使用中，辐射源保持转动，能起到较好的模拟太阳光移动照射的效果。
附图说明
图1为一种低能耗人工气候老化装置的结构示意图；
图2为图1中辐射源的立体结构示意图。
图中标号为：1-样品放置架，11-台阶，111-放置部，12-电加热温度补偿装置，13-保温材料，14-喷淋装置,2-辐射源，21-转轴，22-支撑座，23-灯板，231-基板，232-LED光源，24-散热翅片，3-间隙。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-2所示，一种低能耗人工气候老化装置，包括同轴设置的样品放置架1和辐射源2，样品放置架和辐射源呈倒置的半圆锥状，样品放置架和辐射源之间具有间隙3，辐射源可转动的设于样品放置架内；样品放置架和辐射源呈倒置的半圆锥状设置，方便在喷淋时水从样品上顺利流下，并且使散热翅片散发的热量能较多的沿基板表面向上散出，避免对不同放置部的温度产生较大影响。
样品放置架和辐射源之间具有间隙，间隙的设置根据辐射源功率、样品大小等进行设置，但总体来说，间隙宽度要比普通人工气候老化装置的灯管与样品距离小得多，较小的间隙宽度使得LED光源采用功率较小的灯珠即可实现所需的UV照度，节约能源，另外，由于功率较小的灯珠价格相对较低，也能在一定程度上节约成本。
所述辐射源包括转轴21、支撑座22和灯板23，支撑座固定在转轴上，灯板设置在支撑座外侧面上；所述基板为经过防水处理的铝基板或柔性电路板。
所述灯板包括基板231和安装在基板上的LED光源232；所述LED光源至少包括多个紫外LED灯，紫外LED灯包括具有不同波长的若干种，多个紫外LED灯形成近似于太阳辐射中的紫外线光谱成分。
所述基板外侧表面上呈放射状均匀设置有若干散热翅片24。散热翅片解决了光源的散热问题；并且，与普通散热器不同的是，散热翅片将热量引导至灯珠所在一侧，使散热翅片所散发的热量能构成样品所需试验环境的一部分，节约能源。还起到一定的风叶作用，需要模拟大风或者加快辐射源散热时只需加快辐射源的转速即可，因此，可不再对辐射源设置单独的冷却系统。
所述散热翅片凸出于基板的高度不低于样品放置架和辐射源之间最小间隙距离的1/20，以保证散热翅片的散热和带动周围空气的能力，当散热翅片高度和辐射源转速确定时，散热翅片局部所对应的放置部上的风速也具有更好的确定性（相对于鼓风机）。
所述LED光源还包括非紫外型发光二极管，多个紫外LED灯和非紫外型发光二极管形成更加近似于太阳辐射的光谱成分。
所述样品放置架内侧为台阶状，且当样品放置架内侧具有个多个台阶11时，台阶由上到下逐步向转轴靠近；每个台阶的斜面与灯板平行，以保证同一放置部上各部分受到的UV照度均匀，台阶的斜面形成用于放置和固定样品的放置部111。所述样品放置架每层放置部上均设有独立控制的电加热温度补偿装置12。每个台阶的斜面与灯板平行，可以保证同一放置部上各部分受到的UV照度均匀；将样品放在不同的放置部上，随着放置部与辐射源之间距离的改变，样品受到的UV照度和温度也随之改变；多个放置部，再加上电加热温度补偿装置的加热补温，可同时提供多种UV照度和温度模式；使得一次试验可对多个样品进行多种环境的对照测试，试验结果更为可靠。
进一步的，LED光源也可根据放置部所对应的区域不同，将LED灯分区域设置，每个区域的光谱组成、照度等可分别控制，以营造更多的试验环境。
所述样品放置架每层放置部上均设有温度检测装置（如黑板或黑标等），温度检测（控制）装置根据目标温度，控制电加热温度补偿装置进行加热补偿，使放置部的温度达到要求。另外，诸如加湿器、湿度检测装置等可另行设置。
所述样品放置架外侧设有保温材料13；保温材料可防止热量的过多散失，节约能源。
所述样品放置架上还至少设有喷淋装置14。喷淋装置可设于最上一层的放置部上，直接喷淋最上层放置部，使水从上往下流道每一个样品上，当然，如果样品放置架和辐射源之间的间隙宽度够的话，也可在间隙内设置喷淋管，喷淋管从侧面对样品进行喷淋，避免喷淋管对样品造成遮挡。
每个放置部均应标明稳定工作状态下的基本温度（无加热补偿）和UV照度。使用时，根据需要选择相应的放置部，设置所需温度，将样品贴放置部固定，并使辐射源保持转动，这样不仅有利于光照均布和散热，还能较好的模拟光照的移动效果。完成一个阶段的测试后，还可通过人工或机械手将样品移动至另一放置部以完成其他测试；可同时防止多个样品。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
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