[发明专利]红外线辐射器和发射红外线辐射的部件

说明书

本发明涉及已知的红外线辐射器，该红外线辐射器具有模制体，该模制体具有辐射表面，该辐射表面发射具有第一峰值发射波长的短波或中波红外线辐射。由此出发，为了提供一种红外线辐射器，该红外线辐射器具有与最大大约2750nm的吸收特性良好匹配的发射光谱，并且此外可以以高电功率密度操作，并且利用该红外线辐射器可以缩短在工业应用(诸如，例如油墨干燥、塑料接合或玻璃弯曲)中的预热时间，根据本发明，辐射转换器材料施加到该辐射表面的至少一部分，并且由于该第一峰值发射波长的该红外线辐射的加热而发射具有第二峰值发射波长的红外线辐射，该第二峰值发射波长为比该第一峰值发射波长更长的波长。

背景技术

本发明涉及一种红外线辐射器，该红外线辐射器具有模制体，该模制体具有辐射表面，该辐射表面发射具有第一峰值发射波长的短波或中波红外线辐射。

本发明还涉及一种发射红外线辐射的部件，该部件具有由基体材料制成的基体，该基体具有用于吸收具有第一峰值发射波长的短波或中波初级红外线辐射的吸收表面，以及用于发射具有第二峰值发射波长的次级红外线辐射的辐射表面，该第二峰值发射波长为比第一峰值发射波长更长的波长。

现有技术

短波、中波和长波红外线辐射器用于在多种工业制造工艺中加热加热材料。根据IEC 62798:2014(第11页，表1)，在波长范围IR-A＝780nm-1,400nm(对应于1,800℃与3,450℃之间的温度)、IR-B＝1,400nm-3,000nm(对应于690℃与1,800℃之间的温度)、IR-C＝3,000nm至1mm(对应于低于690℃的温度)之间进行区分。

长波红外线辐射器的工作辐射通常被加热材料特别好且快速地吸收，使得高效地进行加热。然而，加热和冷却行为缓慢，使得不能实现快速的温度变化。

中波红外线辐射器(简称：MWIR辐射器)示出在约1,400nm至3,000nm的波长范围内的宽带红外光谱，并且通常在高达1,100℃的温度范围内操作。中波辐射已经在加热材料的上层中被吸收，并且主要加热其表面。中波红外线辐射器通常具有由温度稳定的玻璃、金属或陶瓷制成的开口覆盖层管，该开口覆盖层管围绕由氧化稳定的电阻材料制成的加热长丝。中波辐射器的一个缺点在于其大约15W/cm的有限电功率密度和其热惯性以及相关联的慢反应。

发射波长在780nm与1,400nm之间的短波辐射深深地穿透到固体材料中并确保均匀的加热。对于短波红外线辐射器(简称：SWIR辐射器)，由碳或钨制成的加热长丝以螺旋或带形式嵌入填充有惰性气体的辐射器管中，该管通常由石英玻璃制成。加热长丝连接到经由辐射器管的一端或两端插入的电连接件。加热长丝本身具有低热质量，因此具有在1秒至2秒范围内的快速反应时间。SWIR辐射器的一个特性在于其高达每厘米加热长丝120瓦(以下简称为：W/cm)的高光功率密度。SWIR辐射器特别用于加热粉末涂料、粘合剂粘结件或用于快速预热。

例如，US 10 2013 104 577 B3公开了短波红外线辐射器用于干燥和烧结含金属油墨的用途。

DE 299 05 385U1描述了一种借助于红外线辐射均匀加热半透明和/或透明玻璃和/或玻璃陶瓷的装置。短波初级红外线辐射的超过50％的未被色温大于1,500°K的加热材料吸收的部分通过反射器或扩散器反射或散射并有助于间接加热。

DE 42 02 944 C2描述了一种表面辐射器，该表面辐射器由几个红外线辐射器组成，用于快速加热在2,500nm以上显示出高吸收的加热材料。由陶瓷纤维构成的所谓辐射转换器被布置在由表面辐射器发射的初级辐射的主传播方向上。辐射转换器用作次级辐射器，该辐射转换器由表面辐射器的中波或短波IR辐射激发，在更长波长范围内发射次级辐射，该更长波长范围与加热材料的光学吸收更强地重叠。这高效地实现快速温度变化。

DE 10 2015 119 763 A1公开了片状红外线表面辐射器，其中基底与由电阻材料制成的导体带接触。基底材料优选地为石英玻璃，该石英玻璃中以精细分布的形式嵌入吸收红外线辐射的附加组分。附加组分优选地为元素硅。