[发明专利]智能UV辐射系统

说明书

本公开涉及智能UV辐射系统。公开了一种“智能”紫外线固化组件。“智能”组件允许自动监控内部零件的性能参数、零件寿命和盘存控制。“智能”组件包括灯上微处理器。灯上微处理器可以被配置成识别内部零件、记录每个零件的累积工作时间，以及采样并处理来自多个“智能”传感器的数据。

本申请是中国专利申请号为201380059988.2、申请日为2013年11月9日的PCT申请PCT/US2013/070782、发明名称为“智能UV辐射系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及紫外线(UV)固化灯组件，并且更具体地涉及包括用于内部零件的自动盘存和监控的板上智能(on-board intelligence)的UV固化灯组件。

背景技术

辐射能量被用在多种制造工艺中，以处理施加到广泛范围的材料上的表面、薄膜和涂层。具体工艺包括但不局限于固化(例如，固定、聚合)、氧化、提纯和消毒。应用辐射能量以便进行聚合或实现预期的化学变化的工艺是快速的，并且与热处理相比，经常是便宜的。还可以定位化辐射以控制表面处理并允许仅在辐射施加的地方优先固化。固化还可以定位在界面区域的涂层或薄膜内或在涂层或薄膜的大部分。固化工艺的控制通过选择辐射源类型、物理特性(例如，光谱特性)、辐射的空间和时间的变化以及固化化学组成(例如，涂层成分)而实现。

多种辐射源被用于固化、固定、聚合、氧化、提纯或消毒应用。这些源的实例包括但不局限于光子、电子或离子束源。典型的光子源包括但不局限于弧光灯、白炽灯、无极灯和多种电子和固态源(即，激光器)。传统电弧型UV灯系统和微波驱动的UV灯系统使用由熔融的石英玻璃或熔融的硅制成的管状灯泡玻壳。

图1是示出现有技术中的辐射器和遮光组件的微波驱动的UV固化灯组件的透视图。图2是图1的灯组件的部分横截面图，示出了半椭圆形的初级反射器和具有圆形横截面的光源。图3是图1的遮光组件的部分横截面内部视图，示出了与次级反射器和末端反射器匹配的半椭圆初级反射器和具有圆形横截面的光源。

现在参照图1-3，设备10包括辐射器12和遮光组件14。辐射器12包括初级反射器16，初级反射器16具有大致平滑的半椭圆形状，并具有用于接收微波辐射以激发光源20(将在下文讨论)的开口18以及用于接收气流以冷却光源20的多个开口22。光源20包括灯(例如模块灯，诸如无电极或具有玻璃-金属密封的微波驱动的灯泡(例如，具有大致为圆形的横截面的管状灯泡)的微波驱动灯)。光源20被放置在由初级反射器16形成的半椭圆的内部焦点处。光源20和初级反射器16沿移出页面方向的轴(未示出)线性延伸。一对末端反射器24(示出一个)终止初级反射器16的相对侧，以形成基本半椭圆的反射圆柱体。图1-3的遮光组件14包括具有基本平滑的椭圆形状的次级反射器25。第二对末端反射器26(示出一个)终止次级反射器25的相对侧，以形成基本半椭圆的反射圆柱体。

在末端反射器26中的圆形开口28内接纳具有圆形横截面的工件管30。开口28的中心和工件管30的轴典型地位于由初级反射器16形成的半椭圆的外部焦点处(即，由次级反射器25形成的半椭圆的焦点处)。工件管28和次级反射器25沿移出页面方向的轴(未示出)线性延伸。

在操作中，光源20中的气体通过射频(RF)辐射源(诸如位于辐射器12中的磁控管29)激发为等离子态。光源20中的激发气体的原子返回到低能态，由此发射紫外光(UV)。紫外光射线38从光源20沿所有方向辐射，撞击初级反射器16、次级反射器25以及末端反射器24、26的内表面。大部分紫外光射线38朝工件管30的中心轴反射。优化光源20和反射器设计，以便在放置于工件管30内部的加工产品的表面处(同样线性传播出页面外)产生最大峰值光强(灯辐照度)。