CN112351841A - 提供均匀光能的反射器 - Google Patents

Abstract

公开了用于向加工表面上的物品提供紫外线(UV)能量的系统。所述系统包括置于加工表面上方以向加工表面提供UV能量的灯，和设置成使从所述灯沿远离所述加工表面的方向发射的UV能量被反射向所述加工表面的反射器单元。所述系统包括具有置于所述灯上方的反射帽和从所述反射帽向下朝着传送带延伸的护罩的反射器单元，其中所述护罩具有垂直尺寸、纵向尺寸和沿着传送带的方向的水平尺寸，使得所述水平尺寸和纵向尺寸在传送带上限定处理区域。所述灯被配置成将能量传递到所述处理区域，使得传递到所述加工表面的能量在所述处理区域内基本均匀。

Description

提供均匀光能的反射器

相关申请的引用

本申请要求2018年5月4日提交的题为“Reflector for Providing UniformLight Energy”的美国临时申请No.62/667,136的优先权，该申请的内容整体并入本文中。

技术领域

本公开一般涉及光系统，尤其涉及用于向表面区域提供均匀UV光的系统和方法。

背景技术

在一些用于向目标物品提供UV光的系统中，UV灯被容纳在外壳中并发射UV光，所述UV光被提供给待处理的物品，在一些情况下通过UV透明熔融石英窗口(通常称为石英)被提供给待处理的物品。在一种类型的系统中，传送带将待辐射的物品带到氙气闪光灯系统，一个或多个闪光灯将宽带光的一个或多个闪光提供给待处理的物品。UV处理可以用于不同的目的，比如固化粘合剂、退火或灭活微生物。

发明内容

本公开包括一种用于向加工表面上的物品提供紫外线(UV)能量的系统，所述系统包括置于加工表面上方以向加工表面提供UV能量的灯，和设置成使从所述灯沿远离所述加工表面的方向发射的UV能量被反射向所述加工表面的反射器单元。在一些实施例中，所述反射器单元包括置于所述灯上方的反射帽，和从所述反射帽向下朝着传送带延伸的护罩。在一些实施例中，所述护罩具有垂直尺寸、纵向尺寸和沿着传送带的方向的水平尺寸，从而所述水平尺寸和纵向尺寸在传送带上限定处理区域。在一些实施例中，所述灯被配置成将能量传递到所述处理区域和反射帽，所述护罩被配置成使得传递到所述加工表面的能量在所述处理区域内基本均匀。

在一些实施例中，所述系统的灯包括至少一个闪光灯，并且所述处理区域中的能量基本均匀，相差不超过5％。在所述系统的一些实施例中，所述加工表面由传送带限定。在一些实施例中，所述反射帽和护罩限定并包围处理体积。在一些实施例中，所述反射帽和护罩沿着它们各自的面向处理区域的内表面具有反射材料。在一些实施例中，所述反射帽包括第一面板和第二面板，并且第一面板和第二面板分别相对于所述加工表面成大约+45°角和-45°角，远离所述加工表面地向上延伸。在一些实施例中，第一面板和第二面板在所述灯上方相交，使得第一面板和第二面板之间的角度约为90度。在一些实施例中，所述灯包括间隔开的第一灯和第二灯，其中第一面板和第二面板在第一灯上方延伸。在一些实施例中，所述系统还包括第三面板和第四面板，从而第三面板和第四面板分别相对于所述加工表面成大约+45°角和-45°角，远离所述加工表面地向上延伸。在一些实施例中，第三面板和第四面板在所述第二灯上方相交，使得第三面板和第四面板之间的角度约为90度。

在所述系统的一些实施例中，所述反射帽包括第一椭圆形形状，第一椭圆形形状限定长轴沿着平行于所述加工表面的第一直线的第一椭圆形的一部分并且垂直于从所述灯到所述加工表面的第二直线。在一些实施例中，所述灯位于所述椭圆的第一焦点，并且所述椭圆的第二焦点沿着所述第一直线与第一焦点间隔开。在一些实施例中，所述反射帽包括第二椭圆形形状，第二椭圆形形状限定长轴沿着所述第一直线的第二椭圆形的一部分，从而所述第二椭圆形具有与所述第一椭圆形的第一焦点共位的第一焦点，并且该椭圆的第二焦点沿着所述第一直线与第一焦点和所述第一椭圆的第二焦点间隔开。在一些实施例中，所述反射帽包括限定长轴垂直于所述加工表面的椭圆的椭圆形部分。在一些实施例中，所述灯位于所述椭圆的第一焦点，并且所述系统包括在所述第一焦点下方的第二焦点，使得所述护罩具有焦点与所述反射帽的第二焦点共位的抛物线形状。在一些实施例中，所述系统还包括位于所述灯和所述加工表面之间的UV透射窗口。

在一些实施例中，所述系统包括置于加工表面上方的至少一个紫外线(UV)能量灯，其中所述加工表面的平面限定第一方向，并且从所述灯到传送带的方向是垂直于第一方向的第二方向。在一些实施例中，所述系统包括设置成使从所述灯沿远离所述加工表面的方向发射的UV能量被反射向所述加工表面的反射器单元。在一些实施例中，所述反射器单元包括位于闪光灯上方并且远离所述加工表面的反射帽，其中所述反射帽具有第一和第二平面面板，第一和第二平面面板相对于所述第二方向成一定角度地远离所述加工表面延伸，并且在所述灯上方的位置会合，从而形成V形横截面。在一些实施例中，所述系统包括护罩，所述护罩至少具有从第一面板向下朝着传送带延伸的第三面板，和朝着所述加工表面延伸并且平行于第三侧面的第四面板，使得所述灯向在第一和第二侧面下方，并由第三和第四面板限界的处理区域中的加工表面提供能量。

在一些实施例中，所述灯包括闪光灯。在一些实施例中，所述反射帽和护罩限定处理体积，并且反射帽和护罩包括沿着面向处理体积的内表面的反射材料。在一些实施例中，所述第一和第二面板相交，使得所述V形大约为90度。在一些实施例中，所述加工表面包括传送带，所述系统还包括位于所述灯和所述传送带之间的UV透射窗口。在一些实施例中，所述系统包括第二灯和第二反射帽，所述第二反射帽具有第五和第六平面面板，第五和第六平面面板相对于第二方向成一定角度地远离所述加工表面延伸，并且在所述灯上方的位置会合，从而形成第二V形横截面。在一些实施例中，第四面板从第二面板向下延伸，使得第一、第二，第三和第四面板在横截面上限定本垒板形状。

在一些实施例中，所述系统包括位于平面加工表面上方的至少一个紫外线(UV)能量灯，其中从所述灯到所述加工表面的方向是垂直于所述加工表面的第一方向。在一些实施例中，所述系统包括设置成使从所述灯沿远离所述加工表面的方向发射的UV能量被反射向所述加工表面的反射器单元。在其他实施例中，所述反射器单元包括位于闪光灯上方并且远离所述加工表面的反射帽，其中所述反射帽包括第一椭圆形部分，第一椭圆形部分限定长轴平行于所述加工表面并且垂直于第一方向的第一椭圆形形状。在一些实施例中，所述灯位于第一椭圆形形状的一个焦点，并且第一椭圆形形状的第二焦点沿着第二方向与第一焦点间隔开。在一些实施例中，所述系统包括从所述反射帽朝向所述加工表面延伸的护罩。

在一些实施例中，所述系统包括第二椭圆形部分，第二椭圆形部分限定长轴与第一椭圆形形状的长轴共线的第二椭圆形形状。在一些实施例中，所述灯位于第二椭圆形形状的第一焦点，并且第二椭圆形形状的第二焦点与第一椭圆形形状的两个焦点间隔开。在一些实施例中，所述护罩包括间隔开并且从所述反射帽朝向所述加工表面延伸的第一和第二面板。在一些实施例中，第一和第二面板的间距限定UV能量的处理区域的尺寸。

在审阅下面的附图、具体实施方式和权利要求书之后，将更充分地理解所公开主题的这些和其他能力。应当理解的是，本文中采用的短语和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。

附图说明

图1是按照本公开的一些实施例，使用具有UV透射窗口的闪光灯系统来处理物品的系统的系统图。

图2是按照本公开的一些实施例，使用单单元闪光灯系统来处理电路组件的系统的平面图。

图3A是按照本公开的一些实施例，使用具有闪光灯反射器单元的闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯反射器单元具有椭圆形反射帽。

图3B是按照本公开的一些实施例，使用具有闪光灯反射器单元的闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯反射器单元由多个椭圆形部分构成。

图4是按照本公开的一些实施例，使用闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯系统具有单个角形闪光灯反射器单元。

图5是按照本公开的一些实施例，使用闪光灯系统来处理物品的系统的顶视图，所述闪光灯系统具有单个闪光灯角形反射器单元。

图6是按照本公开的一些实施例，使用闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯系统具有多个角形闪光灯反射器单元。

图7是按照本公开的一些实施例，使用闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯系统具有多个重叠的圆形段反射器单元。

具体实施方式

在UV能量的一些应用，比如烧结具有纳米粒子的导电线的迹线的应用中，有益的是具有大的覆盖区域，同时传递已知的均匀能量。本文中描述的系统和方法用于在大面积范围内提供基本均匀的UV能量的反射器系统。如本文中所使用的，“UV能量”和“光”用于在本公开的不同实施例中描述灯系统的输出。

本文中在UV闪光灯系统，比如由马萨诸塞州威明顿市Xenon公司提供的系统的上下文中描述了该系统，不过该系统可以用于具有一个或多个汞灯的连续光UV系统，或者用于其他类型的光系统。

这种系统通常具有反射器，所述反射器被设置成使得光源在反射器和待处理的物品之间。反射器将UV光能量导向待处理的物品。已知一些反射器构型，比如圆形；梯形罩；抛物线，灯位于抛物线的焦点处；椭圆取向，其中灯位于一个焦点处，而目标区域在另一个焦点处(即，长轴是垂直的)；和在灯正后方具有脊的反射器。例如，在美国专利No.4,264,947和6,030,086中表示了现有反射器的例子。

图1是按照本公开的一些实施例，使用具有UV透射窗口的闪光灯系统来处理物品的系统的系统图。图1表示了UV系统10，UV系统10具有耦接到控制系统16的UV闪光灯12、反射器18、UV透射窗口20、物品22和传送带23。控制系统16例如控制UV闪光灯12的操作，包括UV闪光灯12单位时间脉冲的频率，和UV闪光灯12脉冲的强度。在一些实施例中，反射器18围绕UV闪光灯12的一部分，以帮助引导来自UV闪光灯12的光输出沿着期望的方向通过UV透射窗口20，UV透射窗口20的主要部分由熔融石英制成。来自UV闪光灯12的光输出通过UV透射窗口20到达由所述光输出处理的物品22。物品22可以设置在传送带23上，传送带23可在处理期间周期性地停止，或者可以连续移动。

在一些实施例中，物品22可以是具有需要固化的粘合剂的光存储盘，或者具有需要固化或退火的表面处理的物品。物品22也可以是要被消毒的食品(因为已知波长在UV-C范围内的UV会破坏病原体的DNA)，或者是带有导电油墨的迹线的衬底，所述导电油墨具有要被烧结以产生电路的纳米粒子。最后的烧结带有导电油墨的衬底的例子将用于说明。这种情况下，衬底可以由塑料薄膜、或纸、或某种其他非导电材料制成。在衬底上形成导电油墨线的图案，以创建电路路径。衬底可以是多个单独的部件，如图1中的物品22所示，或者可以是连续的一卷，使得电路形成在连续的衬底中，并且通过使用随后的处理来分离。

图2是按照本公开的一些实施例，使用单单元闪光灯系统来处理电路组件的系统的平面图。图2表示了一种灯系统，包括细长圆柱形闪光灯30和具有导电电子迹线34和36的衬底32。正如下文所述，反射器通常可以与图2的灯系统一起使用，不过这里未图示。衬底32被表示成沿着从图2的左侧到右侧的方向移动，并且可以通过传送带(未图示)沿该方向移动。衬底32的位置占据系统的处理区域，并且可以由操作者人工地、由传送带自动地、或者通过其他处理手段移入和移出所述处理区域。导电电子迹线34和36可由具有纳米粒子的导电油墨制成。当以停停走走或者连续的方式从左向右移动衬底32时，闪光灯30可以按由操作者或者控制系统(未图示)所确定的设定频率(例如，每秒3次闪光)和设定的脉冲持续时间(例如，微秒到毫秒的数量级)来闪光输出UV能量。在一些实施例中，闪光灯30具有直径“d”和长度“l”。在与图2中所示类似的系统的实施例中，UV能量输出可能存在不均匀性，于是传递给衬底32的能量可以包括在整个处理区域内的强度较高和较低的区域。闪光灯30可在衬底32上产生UV能量输出的特定覆盖区(footprint)，该覆盖区由宽度略大于距离“d”的区域构成。由于从单一光源产生的光的散射性质，在表面处的光强度将在闪光灯的覆盖区内具有峰值强度，而在覆盖区以外更远的位置，光强度将迅速趋零下降。来自灯30的UV能量输出能量烧结用于创建电子迹线34和36的油墨，并熔化粒子。烧结导致电子迹线34和36的预烧结电导率增加，如在美国专利申请公开No.2003/148024中所述。代替所示的电路元件，图2中的系统还可以用于照相处理、固化应用或者其中在较大的处理区域内对物品施加UV能量的其他应用。

在图2所示的系统的一些重复中，系统可以具有排列成行或者排列成二维阵列的多个灯。每个灯可以是圆形、细长形、螺旋形或某种其他期望的形状。使灯以期望的脉冲频率闪光期望的持续时间的过程通常是公知的。然而，当移离在离灯最小距离处照射平面上的点时，来自裸灯的UV能量迅速下降，所述点在上面被描述为灯的覆盖区。在使用多个灯的系统中存在小的均匀区域，但是均匀UV能量输出的区域并不占据比灯本身的表面积大得多的面积(例如，在覆盖区之外)。例如，在直径为“d”和长度为“l”的圆柱形细长线性灯泡的情况下，灯泡的二维面积将表示为l×d。在下面说明的系统的实施例中，均匀UV能量输出的区域远远大于l×d，至少是该面积的10倍，或者10×l×w，或者它可以大于闪光灯30的面积的15倍、20倍或25倍。在直径为8mm的圆柱形灯的情况下，覆盖面积将至少是灯的长度l×80mm，对于10×覆盖面积来说；或者l×160mm，对于20×覆盖面积来说。通过使用适当的UV能量重定向设计，如在本文中公开和关于图3-6更详细所述的，可以使更大的限定区域内的照射均匀。在一些实施例中，这是通过只使用反射表面来实现的。仅仅使用反射表面可以最大程度地减少来自闪光灯的输出由于所使用的任何折射介质的吸收或菲涅耳反射而损失的量，并且归因于随波长改变折射率，对颜色的色散不敏感。

在一些实施例中，入射到被处理物品，比如电路组件34、36上的UV能量的均匀性应使得在整个覆盖区域内，能量的变化不超过大约5％。在其他实施例中，取决于预期的应用或用途，操作者的期望变化可以在约2％和10％之间变化。例如，覆盖区域内的变化可被测量为整个处理区域内的平均照度与在处理区域的离散子单元测量的平均照度之间的比较。例如，这种均匀性可以用响应UV闪光而变成蓝色色调的蓝图纸来测量。可以扫描片材以确定均匀性的水平。也可使用其他试纸产品或使用区域检测器来确定处理区域上的入射UV光的强度，测量来自灯系统的均匀性。

图3A是按照本公开的一些实施例，使用具有闪光灯反射器单元的闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯反射器单元具有椭圆形反射帽。图3A表示了位于传送带49上方的闪光灯39和反射器单元41。反射器单元41包括椭圆形反射帽43和护罩壁45、47(这里也称为反射器单元41的“组件”)。传送带49具有沿着传送带49的平面延伸到图3A中的宽度(未图示)，使得护罩壁45和47之间的距离51限定被量化为传送带49的宽度乘以距离51的覆盖区域。传送带49可被配置成输送物品，并且可以用其他处理手段代替，例如包括由操作者手动移动。反射器单元41还可以包括附加的护罩壁，比如在距离51内完全包围传送带49的覆盖区域的垂直于壁45和47的壁(未图示)。反射器单元41可包括具有在与距离51相同的方向上测量的水平尺寸，在传送带49和闪光灯39之间测量的垂直尺寸，以及沿着闪光灯39的同一纵轴(例如，如图3A中所示进入页面中)测量的纵向尺寸的护罩壁。在一些实施例中，反射器单元41的纵向尺寸可以与传送带49的宽度相同。护罩壁45和47在覆盖区域的两侧，并向下延伸且基本垂直于传送带49。护罩壁45和47可以快要延伸到传送带49，使得在护罩壁45和47与传送带49之间存在最小的空间。这种构成的至少一个优点是来自环境的极少的光可以进入反射器单元41的内部空间，允许将来自闪光灯39的UV能量输出精确地传递到传送带49的表面或在其上处理的物品。在一些实施例中，反射器单元41可包括与上面关于图1所述类似的在闪光灯39和传送带49之间的窗口(未图示)。

图3A中，椭圆形反射帽43是在闪光灯39上方，从护罩壁45延伸到护罩壁47的椭圆的一部分，对应于椭圆形反射帽43的椭圆具有两个焦点：f1，它是闪光灯38可被放置在的位置而不是实物，以及第二焦点f2。由这两个焦点的位置创建的长轴垂直于从闪光灯39到被处理物品的直线，例如在所示的取向中是水平的。闪光灯39放置在焦点f1，使得来自闪光灯39的UV能量输出从椭圆形反射帽43反射，并出现在传送带49，好像除了从闪光灯39本身物理发出的光输出之外，UV能量输出还从位于真实光源上方的不同平面的两个虚拟光源之一发出一样。第一虚拟光源51将由闪光灯39在椭圆形反射帽43中在足够靠近第一焦点f1上方的位置处的反射产生。第二虚拟光源53将由闪光灯39在椭圆形反射帽43中在足够靠近第二焦点f2上方的位置处的反射产生。其效果是使每个单独的UV能量源，例如闪光灯39，表现得如同三个独立的UV能量源，尽管两个虚拟光源位于离照射平面稍微更远的一个平面中，而第三个确实的光源位于第一焦点f1。闪光灯39也可以放置在焦点f2，其中上面说明的虚像将在它们在第一和第二焦点f1和f2上方的位置之间反转取向。

图3B是按照本公开的一些实施例，使用具有闪光灯反射器单元的闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯反射器单元由多个椭圆形部分构成。图3B表示位于传送带50上方的闪光灯38和反射器单元40。反射器单元40包括护罩壁42和44，以及椭圆形反射帽46和48(这里也称为反射器单元40的“组件”)。传送带50具有沿着平面延伸到图3B中的宽度(未图示)，使得护罩壁42和44之间的距离52限定被量化为传送带50的宽度乘以距离52的覆盖区域。传送带50被配置成输送物品(未图示)。代替传送带50，可以使用其他处理装置，包括由操作者手动移动物品，或者通过其他处理装置移动物品。反射器单元40还可以包括在距离52内完全包围传送带50的覆盖区域的附加的护罩壁(未图示)。反射器单元40可包括具有在与距离52相同的方向上测量的水平尺寸，在传送带50和闪光灯38之间测量的垂直尺寸，以及沿着闪光灯38的同一纵轴(例如，如图3B中所示进入页面中)测量的纵向尺寸的护罩壁。在一些实施例中，反射器单元40的纵向尺寸可以与传送带50的宽度相同。护罩壁42和46在覆盖区域的两侧，并向下延伸且基本垂直于传送带50。护罩壁42和46可以快要延伸到传送带50，使得在护罩壁42、46与传送带50之间存在最小的空间。这种构成的优点之一是来自环境的极少的光可以进入反射器单元40的内部空间，允许将来自闪光灯38的UV能量输出精确地传递到传送带50的表面或在其上处理的物品。

在一些实施例中，护罩壁42和46是由基本上接近完美的镜面反射镜制成的平面壁，具有非常高的反射率并且具有基本上平面且机械稳定的壁。由于闪光灯38和传送带50之间的距离，UV能量输出强度在它从闪光灯38传播时将减小，并且还受到增加的反射次数的影响。然而，到那时，UV能量输出好像来自于更远的虚拟灯，表现为入射到处理区域上的均匀的一片光输出。在一些实施例中，反射器单元40的组件可以使用一块材料来构成。在其他实施例中，反射器单元40的组件可以使用夹子、卡扣、支架，螺钉或其他紧固件来连接。在一些实施例中，反射器单元40可包括与上面关于图1所述类似的在闪光灯38和传送带50之间的窗口(未图示)。

椭圆形反射帽46和48分别是不同椭圆的一部分。椭圆形反射帽46是从在闪光灯38正上方的点54延伸到它与护罩壁42相遇的点56的椭圆的一部分。对应于椭圆形反射帽46的椭圆具有两个焦点：f1，它是位置，而不是实物，以及闪光灯38可被放置在的第二焦点f2。由这两个焦点的位置创建的长轴垂直于从闪光灯38到被处理物品的直线。椭圆形反射帽48是从在闪光灯38正上方的点54延伸到椭圆形反射帽48与护罩壁44耦接的点58的椭圆的一部分。对应于椭圆形反射帽48的椭圆具有两个焦点，其中的第一焦点位于与由闪光灯38和椭圆形反射帽46焦点f2形成的位置共位的位置f2。椭圆形反射帽48的第二个焦点在f3，这是另一个非物理位置。f1与f2之间的距离等于f2与f3之间的距离，并且如图所示，焦点f1、f2和f3是垂直于从灯38到待处理物品的方向取向的。

在一些实施例中，椭圆形反射帽46、48重定向从闪光灯38发出的UV能量输出，在UV能量输出照射传送带50上由距离52限定的处理区域之前，UV能量输出需要一次或多次反射。这样，UV能量输出“填补”来自闪光灯30的紫外线能量输出的照射低于处理物品的必需阈值的地方。另外，反射器单元40的各个组件照射传送带50，而不使已被来自闪光灯38的直接照射充分覆盖的地方实质饱和，并以精确地补偿照射的变化的方式这样做。处理表面的均匀照射由这样的理解所支持，即从足够远的距离，来自单一光源的UV能量输出可表现为在足够远的位置处的UV能量检测的均匀分布。沿着与光源纵轴垂直的方向的照射可能存在较小的变化，但是随着距离的增加，UV能量分布的异常迅速减小，直到它们足够小并且不影响对处理区域的应用为止，这在下面详细说明。在一些实施例中，反射器单元的功能使得单个或有限数量的灯出现在照射平面上，就好像由等间距、无限长的UV能量源的无限宽阵列提供的一样。

在一些实施例中，反射器单元40产生至少10倍大于闪光灯的表面积的处理区域，如上所述。另外，反射器单元40所覆盖的处理区域基本上均匀。系统中的反射产生数量无限的UV能量源的表象。可以结合使用多个反射器单元40来处理总宽度等于各个单独反射器单元40的宽度之和的区域。

在一些实施例中，反射器可以用多种方式之一来制造，例如，用高反射金属片制造，或者可以通过从一块材料中去除材料以形成轮廓，从所述一块材料开始形成反射器，或者可以使用3D打印技术。

图4是按照一些实施例，使用闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯系统具有闪光灯角形反射器单元。图4表示包括闪光灯70、角形反射帽82、护罩壁72和74、以及加工表面88的角形反射器单元60。加工表面88可包括传送带，如上在图1-3中所述。角形反射帽82包括相对于垂直方向以一定角度向上延伸，并在闪光灯70上方成一定角度84会合的上部倾斜件76和78。这形成V形横截面。在一些实施例中，上部倾斜件76和78之间的V形的角度84为直角。反射帽和护罩连同传送带一起通常在截面描绘出“本垒板”形状。闪光灯70具有在护罩壁72、74的顶部之间的直线80上方的垂直位置86。在一些实施例中，类似于上面关于图1所述，可以沿着直线80放置窗口(未图示)。在一些实施例中，角形反射器单元60可包括附加的护罩部件(未图示)，使得在角形反射器单元60内存在在五个侧面封闭、在加工表面88上方具有开口的区域。在一些实施例中，角形反射器单元可包括与上面关于图1所述类似的窗口(未图示)。

在一些实施例中，角形反射器单元的构成提供好像来自闪光灯70的UV能量输出源于多个UV能量源并且与加工表面88上由来自闪光灯70的UV能量输出处理的物品(未图示)相距数倍距离的虚拟表象。选择闪光灯70与角形反射帽82的各个部分之间的第二距离，以及角形反射帽82的各个部分的宽度，使得来自闪光灯70的UV能量输出从角形反射帽82反射，并出现在加工表面88，好像除了从闪光灯70本身物理发出的光输出之外，UV能量输出还从位于真实光源上方的两个不同平面的三个虚拟光源之一发出一样。第一虚拟光源(未图示)将由闪光灯70在上部倾斜件76的反射产生。第二虚拟光源(未图示)将由闪光灯70在上部倾斜件78的反射产生。最后，第三虚拟光源(未图示)将由闪光灯70在上部倾斜件76、78位于闪光灯70正上方的连接处的反射产生。其效果是使每个单独的UV能量源，例如闪光灯70，表现得如同四个独立的UV能量源，尽管三个虚拟光源位于离被照射平面稍微更远的一个平面中，而第三个虚拟光源位于另一个甚至更远离被照射平面的平面中。

在一些实施例中，角形反射器单元只使用在现有制造技术下，机械上尽可能平坦的表面，所述表面以直角或者为45度的倍数的任何其他角度相交。与例如椭圆形表面相比，这种角形反射器单元覆盖可能更易于构成并且构成成本较低。在一些实施例中，上部倾斜件76、78可以相对于水平面(例如，相对于加工表面或者直线80)成一定角度地取向，其中术语“正”角的使用指示从相对起点逆时针测量的角度。相反地，术语“负”角的使用指示从相对起点顺时针测量的角度。例如，如图4中所示，上部倾斜件76可以按相对于水平线(例如，直线80)测量的45度的正角取向。另外，上部倾斜件78可以按相对于水平线测量的45度的负角取向。

如上关于图3B所述，反射来自与闪光灯70类似的闪光灯的UV能量输出采用有效地倍增闪光灯70输出的过程。这种倍增可以产生于由角形反射帽82和护罩壁72、74的反射表面产生的虚拟光源。从闪光灯70或者从由角形反射罩82产生的虚拟线光源向下发出的UV能量向下传播到由护罩壁72、74之间的距离和加工表面88的宽度限定的处理区域。在到达加工表面88上的处理区域之前，来自闪光灯70的UV能量输出还可以从护罩壁72、74反射一次或多次。护罩组件(未图示)可以垂直于闪光灯70的纵轴设置，使得闪光灯70看起来几乎沿着无限长的直线延伸。放置在加工表面88的任一端的护罩壁72、74产生闪光灯70的虚像，该虚像似乎延伸超出在角形反射器单元的任一近端的护罩壁72、74的位置。护罩壁72、74可以平行于闪光灯70的纵轴，使得数量有效地增至三倍的光源表现得好像它们沿垂直于该轴的两个方向延伸无限远。

图5是按照本公开的一些实施例，使用在图4所示类型的角形反射器单元中具有单个闪光灯的闪光灯系统来处理物品的系统的顶视图。图5表示了闪光灯70、加工表面88、和护罩壁72、73、74、75。在一些实施例中，护罩壁72和74大体相互平行，并且护罩壁73和75大体相互平行。护罩壁72、73、74、75被耦接成使得它们形成限定待均匀照射的加工表面88的处理区域的箱状物。护罩壁72、73、74、75产生“镜子大厅”的效果，使闪光灯70、以及由角形反射帽82形成的虚拟对应物似乎沿着所有方向延伸到无限远，以致它类似于隔开固定的垂直距离平行于传送带表面的无限长和宽的UV能量源，如上所述。在一些实施例中，护罩壁72、74耦接到护罩壁73、75，使得它们的连接之间的角度形成直角。在一些实施例中，每个护罩壁72-75垂直于加工表面88。由于将存在来自在护罩壁72-75的内部上的镜像表面的多次反射，因此护罩壁72-75的内部的反射率可以按闪光灯70发出的UV能量的波长所需，在现有制造技术下尽可能地高。

护罩壁越长，在期望平面处的照射将越均匀。然而，护罩壁越长，反射就越多，每个反射都索取入射UV能量的一小部分。另外，护罩壁越长，整个设备将越大。必须进行折衷分析以平衡均匀性与总的照射和尺寸。在一些实施例中，护罩应至少2-3倍于单元宽度“w”，以达到个位数百分比范围以下的均匀性，如上所述。可以使用较短的护罩，但要丧失这种水平的均匀性。

在一些实施例中，护罩壁72-75可以是高镜面反射器。护罩壁72-75可以是高度反射的或者有纹理的，它们可以由金属制成，比如具有镁涂层的铝，例如被称为Coilzak的产品，或者由其他有覆盖物的材料制成，例如具有膨体PTFE的层压板或覆盖层的材料。在一些实施例中，角形反射帽82的内部可以是有纹理的，从而不会太反射。在一些实施例中，反射器单元82可以是对称的，使得从被照射的加工表面88的角度看，反射器元件的间隔导致闪光灯的彼此等距的虚像。如果这些非限制性实施例中的对称性被破坏(例如，不同大小的组件、相邻组件之间的不适当角度)，那么加工表面88的照射可能不均匀。

图6是按照一些实施例，使用闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯系统具有多个闪光灯角形反射器单元。图6在许多方面与图4和5中所示的单单元系统基本相似，但不同之处在于将多个单单元组合成所实现的系统。图6表示多个角形反射器单元85，每个包括由上部倾斜件76、78构成的角形反射帽82和在加工表面88上方的多个闪光灯70，加工表面88具有宽度为“W”的处理区域87。通过使用在图6中确定的尺寸，例如，多个闪光灯角形反射器单元85可以覆盖N个区域，待照射的处理区域87的总宽度为宽度“W”。如图所示，每个角形反射器单元85具有宽度89(记为w)，宽度89被计算为处理区域87除以所需单元的数目W/N。

在一些实施例中，如图4中所示，每个角形反射器单元85可包括角形反射帽82。角形反射帽82包括耦接形成一定角度的上部倾斜件76、78，通过具有长度q的每个上部倾斜件76、78使之成为可能。计算长度q，使得每个上部倾斜件76、78具有由下式给出的长度：

在一些实施例中，上部倾斜件76、78是以相对于待照射平面的角度测量的45度角度放置的。每个上部倾斜件76、78的底边可以对齐，使得两个件底边之间相遇的平面应当平行于加工表面88，并且角形反射帽82的顶点应当与闪光灯70相隔距离“d”。在一些实施例中，两个上部倾斜件76、78的长度q相同。在一些实施例中，距离“d”可被计算为宽度89的1/4，使得d＝w/4。距离“d”可以沿与处理区域87相反的方向，在闪光灯70上方。在一些实施例中，每个闪光灯70可具有在其上方的对应角形反射帽82。在一些实施例中，多个角形反射帽82可以使用一块材料来构成。

图7是按照本公开的一些实施例，使用闪光灯系统来处理物品的系统的侧视图，所述闪光灯系统具有多个重叠的圆形段反射器单元。图7表示了包括椭圆形部分92和抛物线部分94的椭圆形反射器单元90。椭圆形部分92具有由第一焦点f1和第二焦点f2的虚拟连接创建的垂直取向的长轴。闪光灯96位于第一焦点，第一焦点在第二焦点上方。椭圆形部分92耦接到抛物线部分94。抛物线部分94具有与椭圆形部分92的第二椭圆焦点f2在相同位置的焦点。在一些实施例中，与关于图1所述类似的窗口(未图示)可以沿着直线98放置在抛物线部分94的底部。在一些实施例中，椭圆形反射器单元90内的闪光灯96的UV能量输出在与闪光灯96的表面积相比10倍或更大的覆盖区域内是均匀的，尽管沿着较宽覆盖区域的外边缘可能存在一些增加。

在上面的讨论中，通常假定灯是单个圆柱形灯，不过也可以使用盘旋形、螺旋形或U形灯。与圆柱形构成一样，期望与灯的轮廓区域相比，具有最少10×的覆盖区域，或者甚至15×、20×或25×的覆盖区域。用语“在…上面”和“在…下面”，以及“在…上方”和“在…下方”用于指示相对定位。灯可以相对于重力方向设置在传送带上面或下面，不过对这里来说，灯被认为在传送带上方或上面。

本文中说明的发明从而包括反射器，具有反射器的UV能量系统，制造反射器的方法，以及在UV能量系统中使用反射器的方法。应当理解的是所公开的主题在其应用方面并不限于在以下说明中陈述的，或者在附图中图解说明的结构的细节以及组件的布置。所公开的主题可以具有其他实施例，并且能够以各种方式实践和实现。另外，应当理解的是本文中采用的短语和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。

因而，本领域的技术人员将意识到，本公开所基于的概念可以容易地用作用于实现所公开主题的几个目的的其他结构、方法和系统的设计基础。于是，重要的是，权利要求书应被认为包括这样的等同结构，只要它们不脱离所公开主题的精神和范围。

尽管在上述例证实施例中说明和例示了所公开的主题，不过应当理解的是，只是通过举例进行了本公开，可以对所公开主题的实现的细节进行许多改变，而不脱离仅由下面的权利要求书限定的所公开主题的精神和范围。

Claims (19)

1.一种用于向加工表面上的物品提供紫外线(UV)能量的系统，所述系统包括：

被置于加工表面上方以向加工表面提供UV能量的灯；和

被设置成使从所述灯沿远离所述加工表面的方向发射的UV能量被反射向所述加工表面的反射器单元，所述反射器单元包括：

被置于所述灯上方的反射帽，和

从所述反射帽向下朝着传送带延伸的护罩，所述护罩具有垂直尺寸、纵向尺寸和沿着传送带的方向的水平尺寸，所述水平尺寸和纵向尺寸在传送带上限定处理区域，

所述灯被配置成将能量传递到所述处理区域，其中所述反射帽和护罩被配置成使得传递到所述加工表面的能量在所述处理区域内基本均匀。

2.按照权利要求1所述的系统，其中所述灯包括至少一个闪光灯，并且所述处理区域中的能量基本均匀，相差不超过5％。

3.按照权利要求2所述的系统，其中所述加工表面由传送带限定。

4.按照权利要求1所述的系统，其中所述反射帽和护罩限定并包围处理体积，所述反射帽和护罩沿着它们各自的面向处理区域的内表面具有反射材料。

5.按照权利要求1所述的系统，其中所述反射帽包括第一面板和第二面板，第一面板和第二面板分别相对于所述加工表面成大约+45°角和-45°角远离所述加工表面地向上延伸，第一面板和第二面板在所述灯上方相交，使得第一面板和第二面板之间的角度约为90度。

6.按照权利要求5所述的系统，其中所述灯包括间隔开的第一灯和第二灯，其中第一面板和第二面板在第一灯上方延伸，所述系统还包括第三面板和第四面板，第三面板和第四面板分别相对于所述加工表面成大约+45°角和-45°角远离所述加工表面地向上延伸，第三面板和第四面板在所述第二灯上方相交，使得第三面板和第四面板之间的角度约为90度。

7.按照权利要求1所述的系统，其中所述反射帽包括第一椭圆形形状，第一椭圆形形状限定具有沿着与所述加工表面平行的第一直线并且垂直于从所述灯到所述加工表面的第二直线的长轴的第一椭圆形的一部分，所述灯位于所述椭圆的第一焦点，并且所述椭圆的第二焦点沿着所述第一直线与第一焦点间隔开。

8.按照权利要求7所述的系统，其中所述反射帽包括第二椭圆形形状，第二椭圆形形状限定长轴沿着所述第一直线的第二椭圆形的一部分，所述第二椭圆形具有与所述第一椭圆形的第一焦点共位的第一焦点，并且该椭圆的第二焦点沿着所述第一直线与第一焦点和所述第一椭圆的第二焦点间隔开。

9.按照权利要求1所述的系统，其中所述反射帽包括限定长轴垂直于所述加工表面的椭圆的椭圆形部分，其中所述灯位于所述椭圆的第一焦点，并且具有在所述第一焦点下方的第二焦点，其中所述护罩具有焦点与所述反射帽的第二焦点共位的抛物线形状。

10.按照权利要求1所述的系统，还包括位于所述灯和所述加工表面之间的UV透射窗口。

11.一种系统，包括：

被置于加工表面上方的至少一个紫外线(UV)能量灯，其中所述加工表面的平面限定第一方向，并且从所述灯到传送带的方向是垂直于第一方向的第二方向；和

被设置成使从所述灯沿远离所述加工表面的方向发射的UV能量被反射向所述加工表面的反射器单元，所述反射器单元包括：

位于闪光灯上方并且远离所述加工表面的反射帽，所述反射帽具有第一和第二平面面板，第一和第二平面面板相对于所述第二方向成一定角度地远离所述加工表面延伸，并且在所述灯上方的位置会合且形成V形横截面，和

护罩，所述护罩至少具有从第一面板向下朝着传送带延伸的第三面板，和朝着所述加工表面延伸并且平行于第三侧面的第四面板，所述灯向在第一和第二侧面下方、并由第三和第四面板限界的处理区域中的加工表面提供能量。

12.按照权利要求11所述的系统，其中所述灯包括闪光灯。

13.按照权利要求11所述的系统，其中所述反射帽和所述护罩限定处理体积，所述反射帽和所述护罩包括沿着面向处理体积的内表面的反射材料。

14.按照权利要求11所述的系统，其中所述第一和第二面板相交，使得所述V形大约为90度。

15.按照权利要求11所述的系统，其中所述加工表面包括传送带，所述系统还包括位于所述灯和所述传送带之间的UV透射窗口。按照权利要求10所述的系统，还包括第二灯和第二反射帽，所述第二反射帽具有第五和第六平面面板，第五和第六平面面板相对于第二方向成一定角度地远离所述加工表面延伸，并且在所述灯上方的位置会合且形成第二V形横截面。

16.按照权利要求11所述的系统，其中第四面板从第二面板向下延伸，使得第一、第二、第三和第四面板在横截面上限定本垒板形状。

17.一种系统，包括：

位于平面加工表面上方的至少一个紫外线(UV)能量灯，其中从所述灯到所述加工表面的方向是垂直于所述加工表面的第一方向；和

被设置成使从所述灯沿远离所述加工表面的方向发射的UV能量被反射向所述加工表面的反射器单元，所述反射器单元包括：

位于闪光灯上方并且远离所述加工表面的反射帽，其中所述反射帽包括第一椭圆形部分，第一椭圆形部分限定长轴平行于所述加工表面并且垂直于第一方向的第一椭圆形形状，其中所述灯位于第一椭圆形形状的一个焦点，并且第一椭圆形形状的第二焦点沿着第二方向与第一焦点间隔开，和

从所述反射帽朝向所述加工表面延伸的护罩。

18.按照权利要求17所述的系统，还包括第二椭圆形部分，第二椭圆形部分限定长轴与第一椭圆形形状的长轴共线的第二椭圆形形状，其中所述灯位于第二椭圆形形状的第一焦点，并且第二椭圆形形状的第二焦点与第一椭圆形形状的两个焦点间隔开。

19.按照权利要求17所述的系统，其中所述护罩包括间隔开并且从所述反射帽朝向所述加工表面延伸的第一和第二面板，第一和第二面板的间距限定UV能量的处理区域的尺寸。

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