CN209631554U - 用于线缆固化的紫外照射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于线缆固化的紫外照射装置，其包括环绕一指定区域设置的复数个紫外光源组件和复数个反射镜组件，所述紫外光源组件与反射镜组件依次交替设置，所述紫外光源组件的出光端与反射镜组件的反光面均朝向该指定区域；当被照射物被置于该指定区域内时，任一所述紫外光源组件发出的部分紫外光线能够直接射入所述被照射物的第一区域，另一部分紫外光线能够被至少一反射组件反射至被照射物内除第一区域之外的区域。本实用新型提供的用于线缆固化的紫外照射装置，能够提高UV LED照射光线的使用效率和照射均匀性，可以有效提高光纤线缆涂覆着色的生产速度，达到3000米/分钟及以上，并可以保证高速生产过程中的产品质量稳定性。

Description

用于线缆固化的紫外照射装置

技术领域

本实用新型特别涉及一种用于线缆固化的紫外照射装置，属于光固化技术领域。

背景技术

UV固化涂料由于其优良的性能，且符合人们不断增强的环保需求，从而在各个领域得到越来越广泛的应用，如在纸张、木器、塑料、金属、光盘、光纤等基材上获得了优良的使用效果。UV固化涂料需要使用UV光照射才能固化，一般使用的是UV汞灯。但UV汞灯灯管存在着诸多缺点：工作功率大、使用寿命短(800小时到1500小时)、污染性强(工作时产生臭氧影响人体健康，热效应会使固化涂料产生挥发性有机物，报废后的灯管会造成汞污染)、使用不方便(启动需要预热，关闭需要散热)等。与传统的UV汞灯相比，UV LED固化装置的优势在于：效率高，能耗低，耗电量仅为传统汞灯固化机的30％左右；寿命长，UV LED光源寿命是汞灯灯管的10倍以上，且使用寿命不受开关次数的影响；绿色环保，不含汞，不会产生臭氧；使用方便，不需要提前预热。UV LED光源已经成为替代传统UV汞灯光源的一种更安全、更环保的选择，随着UV LED固化技术的不断进步，相应的UV固化涂料技术(胶水和油墨)也得到相应的发展，UV LED的应用普及正向工业装配领域和日用品生产领域不断深入，而UV LED光源的优势也将越来越明显。

光纤线缆涂覆行业目前仍以UV汞灯固化为主，只有极小部分采用了UV LED固化。应用于光纤线缆涂覆的UV LED固化装置主要有以下两种设计：一种设计为采用一侧的平面光源照射，再进行反射汇聚。例如CN207088709U中描述了一个用于光纤着色的UV LED固化系统，其固化工作时，UV LED光源模组和光学平行汇聚系统分别位于被固化物品两侧，进行照射固化。该设计方式存在光纤涂覆表面照射不均匀的缺点，光纤正对UV LED光源的直接照射面受到的辐射强度大，而不正对的其它位置受到的辐射强度小，在高速固化过程中，光纤表面涂覆材料会出现部分过固化和部分不完全固化的情况。另一种设计为两个UV LED光源对向照射，在旁边再加反射汇聚。例如CN206838449U中公开了一种用于线缆固化的UVLED固化机，其固化工作时，两个UV LED光源模组对称放置在被固化线缆两侧进行照射。由于UV LED发射光线呈朗伯分布，越靠近中心光线越密集，采用对称放置的方式，最密集的那部分光线会直接照射到对面的UV LED光源模组上，无法利用旁边的反射器进行反射，造成光照射的利用效率低，同时也存在固化不均匀的情况。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种用于线缆固化的紫外照射装置，以克服现有技术中的不足。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种用于线缆固化的紫外照射装置，其包括环绕一指定区域设置的复数个紫外光源组件和复数个反射镜组件，所述紫外光源组件与反射镜组件依次交替设置，所述紫外光源组件的出光端与反射镜组件的反光面均朝向该指定区域；当被照射物被置于该指定区域内时，任一所述紫外光源组件发出的部分紫外光线能够直接射入所述被照射物的第一区域，另一部分紫外光线能够被至少一反射组件反射至被照射物内除第一区域之外的区域，其中第一区域是指被照射物内朝向该紫外光源组件的区域。

进一步的，任一紫外光源组件至少与一个反射镜组件相对设置在该指定区域的两侧，该指定区域为由复数个紫外光源组件和复数个反射镜组件围合形成的开口区域。

在一些较为具体的实施方案中，所述紫外光源组件包括UV LED光源以及与所述UVLED光源导热连接的第一散热体，所述第一散热体包括第一导热金属板。

进一步的，所述第一导热金属板内部具有中空腔体，所述中空腔体内容置有冷却介质。

进一步的，所述中空腔体还与冷却介质循环机构连接。

进一步的，所述第一散热体设置在UV LED光源背向所述指定区域的一侧。

进一步的，所述第一散热体具有鳍片结构。

进一步的，所述紫外光源组件还包括设置在所述UV LED光源前方的汇聚透镜。

进一步的，所述汇聚透镜的形状包括半圆柱状和椭圆状中的任意一种，但不限于此。

进一步的，所述UV LED光源包括至少一个LED灯珠。

进一步的，所述LED灯珠的发光角度小于等于90°。

在一些较为具体的实施方案中，所述反射镜组件包括反光片，所述反光片的反光面为沿远离所述指定区域凹陷形成的连续曲面。

进一步的，所述反光面为圆弧面、椭圆面和抛物面中的任意一种，但不限于此。

进一步的，所述圆弧面的半径长度大于开口结构的中心与该圆弧面间的最短距离。

进一步的，所述反射镜组件还包括与反光片导热连接的第二散热体，所述第二散热体包括第二导热金属板。

进一步的，所述第二散热体朝向所述指定区域的一侧具有一安装凹槽，所述反光片设置在所述安装凹槽内。

进一步的，所述第二散热体具有鳍片结构。

进一步的，所述反光片与所述第二散热体一体设置。

进一步的，所述紫外照射装置包括奇数个所述紫外光源组件和奇数个所述反射镜组件。

进一步的，所述紫外光源组件和所述反射镜组件的个数均为大于等于3的奇数。

进一步的，任意相邻的紫外光源组件与反射镜组件固定连接形成一中间具有开口区域的环形装置。

进一步的，所述用于线缆固化的紫外照射装置还包括：设置于该指定区域内的透光管，被照射物能够被置于所述透光管内，并且所述被照射物能够以预定速度穿过所述透光管。

进一步的，所述透光管包括石英管。

进一步的，所述透光管与该指定区域同心设置。

进一步的，所述被照射物包括采用UV固化涂料制作形成的线缆。

进一步的，所述用于线缆固化的紫外照射装置还包括：气体保护组件，所述气体保护组件设置在所述透光管的一端，并至少用于向所述透光管的管腔内通入惰性气体，进而在所述透光管的管腔内形成惰性气氛。

进一步的，所述惰性气体包括氮气。

进一步的，所述用于线缆固化的紫外照射装置还包括：轴心调节组件，其至少用于调节该指定区域中心的空间位置。

与现有技术相比，本实用新型提供的用于线缆固化的紫外照射装置，结构简单，使用方便，其能够提高UV LED照射光线的使用效率和照射均匀性，可以有效提高光纤线缆涂覆着色的生产速度，达到3000米/分钟及以上，并可以保证高速生产过程中的产品质量稳定性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中一种用于线缆固化的紫外照射装置的结构示意图；

图2是图1所示紫外照射装置沿A轴线的截面结构示意图；

图3是本实用新型实施例2中一种用于线缆固化的紫外照射装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例3中一种用于线缆固化的紫外照射装置的结构示意图；

图5是图4所示紫外照射装置沿A轴线的截面结构示意图；

图6是本实用新型实施例4中一种用于线缆固化的紫外照射装置的结构示意图；

图7是本实用新型实施例5中一种用于线缆固化的紫外照射装置的结构示意图；

图8是本实用新型实施例6中一种用于线缆固化的紫外照射装置的结构示意图；

图9是图8所示紫外照射装置沿A轴线的截面结构示意图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本实用新型提供的用于线缆固化的紫外照射装置采用奇数个UVLED光源模块和奇数个反射镜模块(UVLED光源模块和反射镜模块的数量大于等于3)依次交替排列成环形结构，可以使各个光源模块发出的大部分光线直接会聚照射到位于环形结构中间开口区域中心位置的线缆上，其它未直接照射到线缆上的光线会被设置在该光源模块对面的反射镜(每个光源模块与至少一个反射模块相对设置在开口区域的两侧)反射到线缆上，光线在环形内部能被多次反射并叠加照射到线缆上，从而提高了光线的利用效率，更加合理的光源模块和反射镜模块排布方式也提高了照射的均匀性和涂覆材料固化的均匀性。

实施例1

请参阅图1和图2，图1为本实施例用于线缆固化的紫外照射装置的组装结构图，图2为沿图1中A轴线的截面图，同时图1也是沿图2中B轴线的截面图。一种用于线缆固化的紫外照射装置包括3个反射镜模块101和3个UV LED光源模块201，反射镜模块101和UV LED光源模块201依次交替排列设置形成一个中间具有开口结构(即前述开口区域，下同)的环形装置，被照射物体301位于该开口结构的中心。

其中，反射镜模块101的材质为铝合金，其背向中间开口结构的一侧为利于散热的鳍片结构，其面向开口结构一侧的表面为经过打磨抛光的圆弧面，该圆弧面作为反光面，该圆弧面的半径长度大于开口结构的中心与该圆弧面间的最短距离。

其中，UV LED光源模块201由散热体202、基板203、芯片204和透镜205组成，散热体202的材质为铝合金，其正面面向开口结构的中心，背部为利于散热的鳍片结构，基板203为带安装凹槽的陶瓷基电路板，其被固定在散热体202的正面，芯片204为紫外LED芯片，其被固定在基板203的安装凹槽中并与基板203上的电路连接，透镜205为半圆柱状的石英玻璃透镜，其安装在基板203的正面并覆盖住安装凹槽及安装凹槽中的芯片204，基板203的安装凹槽、芯片204的出光面和透镜205的弧面均朝向位于开口结构中的被照射物301，每个UVLED光源模块201上含有四块基板203，每块基板203安装三颗芯片204组成COB形态的UV LED灯珠，即每个UV LED光源模块201上含有四个COB形态的UV LED灯珠。

沿着A轴线观察，可看出反射镜模块101与UV LED模块201分别位于被照射物体301的两侧呈对向排布，UV LED模块201发出的光线经过透镜205汇聚后，大部分将照射到被照射物体301的一侧表面上，剩余部分光线将照射到对面反射镜模块101的光滑弧形表面上，然后被反射照到被照射物体301的另一侧表面上。采用这样的环形结构，一方面能最大化地将光线照射到线缆状被照射物体上，另一方面可使被照射物体表面的光分布更均匀，从而提升紫外固化的强度、速度和均匀度。

实施例2

如图3所示，一种用于线缆固化的紫外照射装置，其主体结构与实施例1相同，其不同在于：本实施例为了提高产品的集成度和安装简便性，每个UV LED光源模块201上只含有一块基板203，十一颗芯片204将安装在同一块基板203上形成一个COB形态的UV LED灯珠，每个UV LED光源模块201上只含有一个COB形态的UV LED灯珠。

实施例3

请参阅图4和图5，本实施例公开了紫外照射装置的另一种实施方式，图4为本实施例的组装结构图，图5为沿图4中A轴线的截面图，同时图4也是沿图5中B轴线的截面图。

具体的，一种用于线缆固化的紫外照射装置包括3个反射镜模块111和3个UV LED光源模块211，反射镜模块111和UV LED光源模块211依次交替排列设置形成一个中间具有开口结构的环形装置，被照射物体301位于该开口结构的中心。

其中，反射镜模块111的材质为不锈钢，其背向开口结构一侧为利于散热的鳍片结构，其面向开口结构一侧为长条槽型，反光片112固定在长条槽内，其材质为镜面铝，其反光面为圆弧面且朝向开口结构，该圆弧面的半径长度大于开口结构的中心与该圆弧面间的最短距离。

其中，UV LED光源模块211由散热体212、基板213和灯珠214组成；散热体212的材质为铝合金，其正面面向开口结构，其内部为中空结构(即前述中空腔体)，该中空结构可连接冷却用的气路或水路以加快导热散热；基板213为铜基电路板，其被固定在散热体212的正面，灯珠214为分立的紫外LED灯珠，多颗灯珠214被固定在基板213正面并与基板213上的电路连接，灯珠214的发光面朝向位于开口结构中心的被照射物301，且灯珠214的发光角度为45°。

其中，用于线缆固化的紫外照射装置还包括透明管302，其至少用于防止被照射物301上的涂料挥发对设备内部造成污染，透明管302的材质为石英玻璃，其位于反射镜模块111和UV LED光源模块211所形成的开口结构内，其轴心与开口结构的轴心重合，被照射物301从透明管内部穿过。

其中，用于线缆固化的紫外照射装置还包括气体保护模块303，其至少用于向该装置或向透明管302内部充入惰性气体以提供固化保护气氛，气体保护模块303位于装置的一端。

实施例4

如图6所示，一种用于线缆固化的紫外照射装置，其主体结构与实施例3相同，其不同在于：本实施例在整个装置的一侧增加安装了轴心调节模块304，轴心调节模块304可以调节反射镜模块111和UV LED光源模块211所构成环形的中心位置，使开口结构与被照射物301的中心重合。

实施例5

如图7所示，一种用于线缆固化的紫外照射装置，其主体结构与实施例3相同，其不同在于：本实施例将紫外照射装置安装在外壳305中，在外壳305上安装了轴心调节模块304，轴心调节模块304可以调节反射镜模块111和UV LED光源模块211所围合形成的开口结构的中心位置，使开口结构与被照射物301的中心重合。

实施例6

图8为本实施例的组装结构图，图9为沿图8中A轴线的截面图，同时图8也是沿图9中B轴线的截面图。请参阅图8和图9，一种用于线缆固化的紫外照射装置包括5个反射镜模块121和5个UV LED光源模块221，反射镜模块121和UV LED光源模块221依次交替排列设置形成一个中间具有开口结构的环形装置，被照射物体301位于该开口结构的中心。

其中，反射镜模块121的材质为铝合金，其背向开口结构一侧为利于散热的鳍片结构，其面向开口结构一侧为长条槽，反光片122固定在长条槽内，其材质为表面镀银的金属片，其反光面为圆弧面且朝向开口结构，该圆弧面的半径长度大于开口结构的中心与该圆弧面间的最短距离。

其中，UV LED光源模块221由散热体222、基板223、芯片224和透镜225组成；散热体222的材质为铝合金，其正面面向开口结构，其内部为中空结构，该中空结构可连接冷却用的气路或水路以加快导热散热，基板223为带凹槽的陶瓷基电路板，其被固定在散热体222的正面，芯片224为紫外LED芯片，其被固定在基板223的凹槽中并与基板223上的电路连接，透镜225为半圆柱状的石英玻璃透镜，其安装在基板223的正面并覆盖住凹槽及凹槽中的芯片224，基板223的凹槽、芯片224的出光面和透镜225的弧面均朝向位于开口结构的被照射物301，本实施例中的每个UV LED光源模块均含有多块基板223与多片透镜225，每三颗芯片224与一块基板223组成一个COB形态的UV LED灯珠，每两个UV LED灯珠使用一片透镜225进行覆盖。

其中，用于线缆固化的紫外照射装置还包括透明管302，其至少用于防止被照射物301上的涂料挥发对设备内部造成污染，透明管302的材质为石英玻璃，其位于反射镜模块111和UV LED光源模块211所形成的开口结构内，其轴心与开口结构的轴心重合，被照射物301从透明管内部穿过。

其中，用于线缆固化的紫外照射装置还包括气体保护模块303，其至少用于向该装置或向透明管302内部充入惰性气体以提供固化保护气氛，气体保护模块303位于装置的一端。

需要说明的是，实施例中的各附图中未示出轴心调节组件，其可以采用本领域技术人员所知的结构和形式，在此不再赘述。以及其中用于组成用于线缆固化的紫外照射装置的各零件和组件均可以采用标准件，均可以通过市购或通过标准制作形成，紫外照射装置的形状和尺寸也可以根据实际使用情况去调节。

本实用新型还对本实用新型提供的用于线缆固化的紫外照射装置与传统汞灯固化装置、现有LED固化装置(例如背景技术中提及的)进行性能对比测试(测试方法采用本领域技术人员已知的方法)，结果显示：在使用同样生产速度的条件下，本实用新型提供的紫外照射装置的能耗仅为传统汞灯固化装置的20％-30％，仅为现有技术LED固化装置的70％-80％。

本实用新型提供的用于线缆固化的紫外照射装置，结构简单，使用方便，其能够提高UVLED照射光线的使用效率和照射均匀性，可以有效提高光纤线缆涂覆着色的生产速度，达到3000米/分钟及以上，并可以保证高速生产过程中的产品质量稳定性。

应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于包括环绕一指定区域设置的复数个紫外光源组件和复数个反射镜组件，所述紫外光源组件与反射镜组件依次交替设置，所述紫外光源组件的出光端与反射镜组件的反光面均朝向该指定区域；当被照射物被置于该指定区域内时，任一所述紫外光源组件发出的部分紫外光线能够直接射入所述被照射物的第一区域，另一部分紫外光线能够被至少一反射组件反射至被照射物内除第一区域之外的区域，其中第一区域是指被照射物内朝向该紫外光源组件的区域。

2.根据权利要求1所述用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于：任一紫外光源组件至少与一个反射镜组件相对设置在该指定区域的两侧，该指定区域为由复数个紫外光源组件和复数个反射镜组件围合形成的开口区域。

3.根据权利要求1或2所述用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于：所述紫外光源组件包括UV LED光源以及与所述UV LED光源导热连接的第一散热体，所述第一散热体包括第一导热金属板；和/或，所述第一导热金属板内部具有中空腔体，所述中空腔体内容置有冷却介质；和/或，所述中空腔体还与冷却介质循环机构连接；和/或，所述第一散热体设置在UV LED光源背向所述指定区域的一侧；和/或，所述第一散热体具有鳍片结构。

4.根据权利要求3所述用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于：所述紫外光源组件还包括设置在所述UV LED光源前方的汇聚透镜；和/或，所述汇聚透镜的形状包括半圆柱状和椭圆状中的任意一种；和/或，所述UV LED光源包括至少一个LED灯珠；和/或，所述LED灯珠的发光角度小于等于90°。

5.根据权利要求1或2所述用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于：所述反射镜组件包括反光片，所述反光片的反光面为沿远离所述指定区域凹陷形成的连续曲面；和/或，所述反光面为圆弧面、椭圆面和抛物面中的任意一种；和/或，所述反射镜组件还包括与反光片导热连接的第二散热体，所述第二散热体包括第二导热金属板。

6.根据权利要求5所述用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于：所述第二散热体朝向所述指定区域的一侧具有一安装凹槽，所述反光片设置在所述安装凹槽内；和/或，所述第二散热体具有鳍片结构；和/或，所述反光片与所述第二散热体一体设置。

7.根据权利要求1所述用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于：所述紫外照射装置包括奇数个所述紫外光源组件和奇数个所述反射镜组件；和/或，任意相邻的紫外光源组件与反射镜组件固定连接形成一中间具有开口区域的环形装置。

8.根据权利要求1所述用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于还包括：设置于该指定区域内的透光管，被照射物能够被置于所述透光管内；和/或，所述透光管包括石英管；和/或，所述透光管与该指定区域同心设置；和/或，所述被照射物包括采用UV固化涂料制作形成的线缆。

9.根据权利要求8所述用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于还包括：气体保护组件，所述气体保护组件设置在所述透光管的一端，并至少用于向所述透光管的管腔内通入惰性气体，进而在所述透光管的管腔内形成惰性气氛；和/或，所述惰性气体包括氮气。

10.根据权利要求8所述用于线缆固化的紫外照射装置，其特征在于还包括：轴心调节组件，其至少用于调节该指定区域中心的空间位置。