DE10001146A1 - UV irradiation equipment for various data media comprises high-pressure vapor discharge lamp, high efficiency reflector and cylindrical reflector - Google Patents
UV irradiation equipment for various data media comprises high-pressure vapor discharge lamp, high efficiency reflector and cylindrical reflectorInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von kreisförmigen Objekten mit ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung).The present invention relates to an irradiation device for irradiating circular objects with ultraviolet radiation (UV radiation).
Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung ist dabei insbesondere zur Bestrahlung von Speichermedien aus Kunststoff, wie zum Beispiel ausschließlich lesbare oder sowohl lesbare als auch wiederbeschreibbare Compact-Discs (CDs), Digital Video Discs (DVDs) und dergleichen geeignet, um durch die von der UV-Strahlung ausgelösten fotochemischen Reaktionen abhängig von der Ausstrahlungsenergie, beispielsweise Klebstoffe, Lacke und Kunststoffe, zu trocknen oder auszuhärten.The radiation device according to the invention is in particular for radiation of storage media made of plastic, such as exclusively readable or both readable and rewritable compact discs (CDs), digital video Discs (DVDs) and the like are suitable for being exposed to UV radiation triggered photochemical reactions depending on the radiation energy, for example adhesives, paints and plastics, to dry or harden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist dabei, eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von kreisförmigen Objekten mit UV-Strahlung bereitzustellen, mit der die Bestrahlung des Objektes auf möglichst einfache und effektive Weise insbesondere hinsichtlich der notwendigen Leistung und der Erhitzung des Objektes durchgeführt werden kann.The object of the present invention is to provide an irradiation device To irradiate circular objects with UV radiation, with which the Irradiation of the object in particular as simple and effective as possible with regard to the necessary performance and the heating of the object can be.
Die obige Aufgabe wird durch eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von kreisförmigen Objekten mit UV-Strahlung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung umfaßt dabei eine längliche Hochdruck-Entladungslampe zum Ausstrahlen von UV-Strahlung, einen länglichen Reflektor aus hochreflektierendem Material, zum Beispiel Aluminium, der sich längs der Hochdruck-Entladungslampe erstreckt und diese teilweise umschließt, um die ausgestrahlte UV-Strahlung auf ein zu bestrahlendes Objekt zu reflektieren, und einem nach innen reflektierenden zylindrischen Reflektor aus hoch reflektierendem Material, zum Beispiel Aluminium, der zwischen der Hochdruck-Entladungslampe und dem zu bestrahlenden Objekt dergestalt angeordnet ist, daß die von der Hochdruck-Entladungslampe, dem länglichen Reflektor und dem zylindrischen Reflektor kommende UV-Strahlung in einer weitgehend homogenen Intensitätsverteilung auf das Objekt fällt.The above object is achieved by an irradiation device for irradiating circular objects with UV radiation according to claim 1 solved. The Irradiation device according to the invention comprises an elongated High-pressure discharge lamp for emitting UV radiation, an elongated one Reflector made of highly reflective material, for example aluminum, which extends lengthways the high-pressure discharge lamp extends and partially surrounds the emitted UV radiation to reflect an object to be irradiated, and one inward reflecting cylindrical reflector made of highly reflective material, for example aluminum, which is between the high pressure discharge lamp and the irradiating object is arranged such that the of the High-pressure discharge lamp, the elongated reflector and the cylindrical UV radiation coming in a largely homogeneous reflector Intensity distribution falls on the object.
Der erfindungsgemäße nach innen reflektierende zylindrische Reflektor hat dabei insbesondere die Funktion, die von der eine längliche Form aufweisenden Hochdruck-Entladungslampe und deren länglichen Reflektor kommende UV-Strahlung mit einer homogenen Intensitätsverteilung auf die Oberfläche eines kreisförmigen Objektes zu lenken. Dabei müssen die Abmessungen der verschiedenen Elemente, insbesondere die Länge der Hochdruck-Entladungslampe (Bogenlänge) und des länglichen Reflektors sowie die Höhe und der Durchmesser des zylindrischen Reflektors entsprechend auf den Durchmesser der Oberfläche des kreisförmigen, zu bestrahlenden Objektes abgestimmt sein. Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung ermöglicht dabei insbesondere, die auf das zu bestrahlende Objekt auftreffende UV-Strahlung mit einer einigermaßen gleichmäßigen Intensitätsverteilung über die Objektoberfläche zu verteilen, so daß der Bestrahlungszweck (zum Beispiel Trocknen oder Härten) auch an Stellen mit niedrigerer Strahlungsintensität erreicht werden kann, ohne daß andere Stellen, an denen eine höhere Strahlungsintensität auftritt, zu stark erhitzt werden oder auf irgend eine andere Weise durch die höhere Strahlungsintensität beschädigt werden. Weiterhin wird durch die verbesserte und homogenere Intensitätsverteilung der UV-Strahlung auf dem Objekt insgesamt eine Energieeinsparung ermöglicht, die Spitzentemperatur auf dem Objekt gesenkt und die Belichtungszeit bzw. Bestrahlungszeit verkürzt, so daß eine effiziente und wirtschaftliche Bestrahlung realisiert werden kann. Die homogene Intensitätsverteilung hat insbesondere auch den weiteren Vorteil, daß ein Drehen des Objektes während dem Bestrahlungsvorgang, wie es teilweise bei bekannten Apparaten üblich ist, entfallen kann, wodurch eine weitere Kostenverringerung erreicht wird.The inward reflecting cylindrical reflector according to the invention has in particular the function of that having an elongated shape High-pressure discharge lamp and its elongated reflector coming UV radiation with a homogeneous intensity distribution on the surface of a circular To steer the object. The dimensions of the different elements, in particular the length of the high-pressure discharge lamp (arc length) and the elongated reflector and the height and diameter of the cylindrical reflector according to the diameter of the surface of the circular, to be irradiated Object. The radiation device according to the invention enables in particular, the UV radiation impinging on the object to be irradiated a reasonably uniform intensity distribution over the object surface distribute so that the radiation purpose (for example drying or hardening) also on Locations with lower radiation intensity can be reached without others Places where a higher radiation intensity occurs are heated too much or damaged in any other way by the higher radiation intensity. Furthermore, the improved and more homogeneous intensity distribution of the UV radiation on the object as a whole enables energy savings that Peak temperature on the object is reduced and the exposure time or Irradiation time is shortened, so that efficient and economical irradiation can be realized. The homogeneous intensity distribution also has that further advantage that rotating the object during the irradiation process, such as it is sometimes common in known apparatus, can be omitted, which means another Cost reduction is achieved.
Vorteilhafterweise weist der längliche Reflektor zwei längliche Reflektorelemente auf, die jeweils einen zumindest teilweise parabelförmigen Querschnitt haben. Die Aufteilung des Reflektors in zwei längliche Reflektorelemente und der zumindest teilweise parabelförmige Querschnitt der beiden Reflektorelemente ermöglicht eine beispielsweise im Vergleich zu elliptischen Querschnitten homogenere Abstrahlung der UV-Strahlung durch den länglichen Reflektor.The elongated reflector advantageously has two elongated reflector elements, which each have an at least partially parabolic cross section. The Division of the reflector into two elongated reflector elements and at least a partially parabolic cross-section of the two reflector elements enables one for example, compared to elliptical cross sections, more homogeneous radiation of the UV radiation through the elongated reflector.
Vorteilhafterweise kann auf der Längsachse in dem zylindrischen Reflektor ein nach außen reflektierender Reflektor zur weiteren Homogenisierung der Verteilung der UV-Strahlung auf dem Objekt angeordnet sein. Hierdurch wird eine sogenannte Schattenbildung im Bereich des Mittelpunktes des kreisförmigen Objektes erreicht, die die Strahlungsintensität in diesem Bereich weiter verringert und gleichzeitig diese Strahlung in die Randbereiche des Objektes reflektiert, so daß hierdurch die Intensitätsverteilung auf dem Objekt noch homogener gestaltet werden kann. Dabei kann der nach außen reflektierende Reflektor im wesentlichen kegelförmig sein, wobei die Basis zum Objekt gerichtet ist, oder der nach außen reflektierende Reflektor kann im wesentlichen zylindrisch sein.Advantageously, an after on the longitudinal axis in the cylindrical reflector outside reflecting reflector for further homogenization of the distribution of the UV radiation can be arranged on the object. This creates a so-called Shadow formation in the area of the center of the circular object is achieved the radiation intensity in this area is further reduced and at the same time this Radiation reflected in the edge areas of the object, so that the Intensity distribution on the object can be made even more homogeneous. there the outward reflecting reflector can be substantially conical, wherein the base is directed towards the object, or the reflector reflecting to the outside can be substantially cylindrical.
Der nach außen reflektierende Reflektor besteht ebenfalls vorteilhafterweise aus hochreflektierendem Material, zum Beispiel Aluminium. The outward reflecting reflector also advantageously consists of highly reflective material, for example aluminum.
In einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung sind die Abmessungen und Abstrahlungsparameter zum Bestrahlen eines Speichermediums aus Kunststoff ausgelegt, das einen Durchmesser von etwa 120 mm aufweist. Hierbei kann es sich insbesondere um standardisierte Compact-Discs oder DVDs handeln. Bei Compact-Discs wird die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung beispielsweise zum Trocknen einer Lackschicht auf der Oberfläche verwendet, während eine DVD aus zwei miteinander verklebten Discs besteht, wobei der Klebstoff zwischen den beiden Discs durch die von der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung ausgesendete UV-Strahlung ausgehärtet wird. In diesem Fall hat der zylindrische Reflektor vorteilhafterweise einen Innendurchmesser von 130 bis 160 mm, das heißt der Innendurchmesser des zylindrischen Reflektors ist größer als der des Speichermediums, so daß auch dessen Randbereiche von der homogenen Intensitätsverteilung der UV-Strahlung erfaßt werden. Vorteilhafterweise hat der zylindrische Reflektor weiterhin eine Länge von 80 bis 200 mm. Insbesondere ist hier eine Länge von etwa 100 bis 120 mm besonders vorteilhaft. Je größer die Länge des zylindrischen Reflektors ist, desto besser ist die Homogenität der Intensitätsverteilung der UV-Strahlung. Mit zunehmender Länge sinkt die Temperatur in dem bestrahlten Objekt. Die benötigte Energie für die Bestrahlung nimmt mit zunehmender Länge des zylindrischen Reflektors nur sehr langsam ab.In a special embodiment of the radiation device according to the invention the dimensions and radiation parameters for irradiating a storage medium made of plastic, which has a diameter of about 120 mm. Here can be standardized compact discs or DVDs in particular. At The radiation device according to the invention is used, for example, as compact discs Drying a layer of paint on the surface used while a DVD consists of two stuck together discs, with the adhesive between the two discs by the radiation emitted by the radiation device according to the invention UV radiation is cured. In this case the cylindrical reflector advantageously an inner diameter of 130 to 160 mm, that is Inner diameter of the cylindrical reflector is larger than that of the storage medium, so that its edge areas from the homogeneous intensity distribution of the UV radiation can be detected. The cylindrical reflector advantageously has still a length of 80 to 200 mm. In particular, here is a length of about 100 to 120 mm is particularly advantageous. The greater the length of the cylindrical Is reflector, the better the homogeneity of the intensity distribution of the UV radiation. With increasing length, the temperature in the irradiated drops Object. The energy required for the radiation increases with increasing length of the cylindrical reflector only very slowly.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Hochdruck-Entladungslampe eine Gallium-Dotierung aufweist. Dies ist insbesondere bei der Bestrahlung von DVDs zur Aushärtung des Klebstoffes von Vorteil, da das bei DVDs verwendete Polycarbonat erst ab 350 nm durchlässiger wird. Eine Gallium-Dotierung der Hochdruck-Entladungslampe verschiebt das Abstrahlungsspektrum der UV-Strahlung in den längerwelligen Bereich von ≧ 350 nm. Für andere Bestrahlungszwecke können andere Dotierungen vorteilhaft sein, wie zum Beispiel Eisen-Dotierungen oder Quecksilber-Dotierungen. Hochdruck-Entladungslampen mit einer Quecksilber-Dotierung sind in der Regel billiger, einfacher aufgebaut und robuster, haben aber weniger UV-Strahlungen im längerwelligen Bereich. Sie sind beispielsweise bei der Härtung von Oberflächenlacken auf CDs vorteilhaft einzusetzen. Hochdruck-Entladungslampen, die eine Eisen-Dotierung aufweisen, wie zum Beispiel Metall-Halogenid-Strahler, sind auch für das Aushärten des Klebstoffes bei der Fertigung von DVDs geeignet, aber nicht so gut wie Hochdruck-Entladungslampen mit einer Gallium-Dotierung.Furthermore, it is advantageous if the high-pressure discharge lamp has a Has gallium doping. This is especially true when irradiating DVDs Curing of the adhesive is an advantage, since the polycarbonate used in DVDs is the first becomes more permeable from 350 nm. A gallium doping of the High-pressure discharge lamp shifts the radiation spectrum of the UV radiation into the longer wavelength range of ≧ 350 nm. For other radiation purposes other doping may be advantageous, such as iron doping or Mercury doping. High pressure discharge lamps with one Mercury doping is usually cheaper, simpler and more robust, but have less UV radiation in the longer-wave range. For example, you are can be used to advantage when curing surface coatings on CDs. High-pressure discharge lamps that have an iron doping, for example Metal halide emitters are also used for curing the adhesive Production of DVDs suitable, but not as good as using high-pressure discharge lamps a gallium doping.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Belichtungszeit, während der das Objekt mit UV-Strahlung bestrahlt wird, zwischen 0,5 und 2 sec liegt und die Anschlußleistung, mit der die Hochdruck-Entladungslampe betrieben wird, zwischen 1,5 bis 3 kW beträgt. Diese Werte sind beispielsweise bei der Aushärtung des Klebstoffes bei der DVD-Fertigung und der Aushärtung des Oberflächenlackes bei der CD-Fertigung von Vorteil.It is also advantageous if the exposure time during which the object is UV radiation is irradiated, is between 0.5 and 2 sec and the connected load, with which the high-pressure discharge lamp is operated, is between 1.5 and 3 kW. These values are, for example, for the curing of the adhesive in the DVD production and the curing of the surface lacquer in the CD production of Advantage.
In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:In the following description, embodiments of the present Invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Bestrahlungs vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 is a schematic side view of an irradiation device according to the present invention,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen Teil eines ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung, Fig. 2 is a schematic representation of a longitudinal section through part of a first embodiment of an irradiation device according to the invention
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung, Fig. 3 is a schematic representation of a cross section through the first embodiment of the irradiation device according to the invention,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung, Fig. 4 is a schematic representation of a longitudinal section through part of a second embodiment of an irradiation device according to the invention,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung, und Fig. 5 is a schematic representation of a cross section through the second embodiment of the irradiation device according to the invention, and
Fig. 6 und 7 Meßdiagramme, die die Intensitätsverteilung der UV- Strahlung und die Temperatur auf einer mit einer Bestrahlungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel bestrahlten DVD darstellen. FIGS. 6 and 7 measuring diagrams that represent the intensity distribution of the UV radiation and the temperature to one with an irradiation device according to the second execution example irradiated DVD.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Bestrahlungsvorrichtung 1 zum Bestrahlen von kreisförmigen Objekten, wie zum Beispiel CDs und DVDs gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 is a schematic side view showing an irradiation device 1 for irradiating circular objects, such as CDs and DVDs in accordance with the present invention.
Die Bestrahlungsvorrichtung 1 umfaßt eine im Betriebszustand vertikal aufragende Halteeinrichtung 2 nach Art eines Ständers, an der in horizontaler Erstreckung die eigentlichen Bestrahlungs- und Reflektorelemente sowie die notwendigen Anschlüsse befestigt sind. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist eine Befestigungseinrichtung 3, beispielsweise in Form einer Befestigungsschiene oder dergleichen, im rechten Winkel an der Halteeinrichtung 2 befestigt. Unterhalb an der Befestigungseinrichtung 3 ist ein Gehäuse 6 leicht auswechselbar angeordnet, in dem sich eine Hochdruck-Entladungslampe sowie entsprechende Reflektoren befinden. In der in Fig. 1 gezeigten Ansicht erstreckt sich die Hochdruck-Entladungslampe in horizontaler Richtung im Gehäuse 6. Unterhalb des Gehäuses ist mittels einer Abstandsplatte 19 eine zylindrische Reflektoreinheit 7 angebracht, unterhalb der ein Teller 8 zur Aufnahme eines zu bestrahlenden kreisförmigen Objektes angeordnet wird. Die auf das Objekt einzustrahlende ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) wird von der Hochdruck-Entladungslampe und dem zugeordneten Reflektor kommend mittels der zylindrischen Reflektoreinheit 7 zu dem Objekt geleitet, das auf dem Teller 8 liegt. Es wird darauf hingewiesen, daß der Teller nicht Teil der Bestrahlungsvorrichtung ist. Optional kann der zylindrische Reflektor an seiner Unterseite einen schrägen Reflektionsring umfassen, der zur Trocknung des Rundbereiches des Objektes beiträgt.The irradiation device 1 comprises a holding device 2, which rises vertically in the operating state, in the manner of a stand, to which the actual irradiation and reflector elements and the necessary connections are fastened in a horizontal extension. As can be seen in FIG. 1, a fastening device 3 , for example in the form of a fastening rail or the like, is fastened to the holding device 2 at a right angle. A housing 6 , in which there is a high-pressure discharge lamp and corresponding reflectors, is arranged in an easily replaceable manner below the fastening device 3 . In the view shown in FIG. 1, the high-pressure discharge lamp extends in the horizontal direction in the housing 6 . A cylindrical reflector unit 7 is attached below the housing by means of a spacer plate 19 , below which a plate 8 is arranged for receiving a circular object to be irradiated. The ultraviolet radiation (UV radiation) to be irradiated onto the object is directed from the high-pressure discharge lamp and the assigned reflector by means of the cylindrical reflector unit 7 to the object that lies on the plate 8 . It should be noted that the plate is not part of the radiation device. Optionally, the cylindrical reflector can comprise an oblique reflection ring on its underside, which contributes to the drying of the round area of the object.
Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung 1 umfaßt weiterhin einen Stromanschluß 4, eine Temperaturanzeige 5 sowie weitere notwendige Einrichtungen wie Luftkühlungsschlitze und Abluftstutzen. Die erfindungsgemäße Bestrahlungs vorrichtung wird beispielsweise beim Härten oder Trocknen von CDs bzw. DVDs mit Taktzyklen im Sekundenbereich betrieben. Beispielsweise liegt die Belichtungszeit, während der das Objekt mit UV-Strahlung bestrahlt wird, zwischen 0,5 und 2 sec., vorzugsweise 1 sec., während die Anschlußleistung, mit der die Hochdruck-Entladungslampe betrieben wird, zwischen 1,5 und 3 kW, vorzugsweise 2 kW, beträgt. Die Leistung der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 1 ist stufenlos regelbar. Als Hochdruck-Entladungslampen werden vorteilhafterweise Standardlampen mit einer Bogenlänge, das heißt einem Abstand zwischen den beiden Elektronen zwischen 150 mm und 200 mm verwendet, die spezifische Leistungen zwischen 60 W/cm und 240 W/cm aufweisen. Die Bogenlänge, die gewählte Leistung sowie die Belichtungszeit sind jeweils auf die Größe des zu bestrahlenden Objektes sowie auf den Zweck der Bestrahlung entsprechend abzustimmen. Bei der Bestrahlung von DVDs zum Aushärten des Klebstoffes zwischen den beiden aufeinanderliegenden Discs wird vorzugsweise eine Hochdruck-Entladungslampe mit einer Bogenlänge von 175 mm verwendet, die Anschlußleistung beträgt vorzugsweise 2 kW und die Belichtungszeit beträgt vorzugsweise 1 sec. Weiterhin weist die Hochdruck-Entladungslampe in diesem Fall vorzugsweise eine Gallium-Dotierung auf, wobei jedoch auch ein Metall-Halogenid-Strahler verwendet werden kann. Für andere Anwendungen, zum Beispiel zur Härtung von Lack auf der Oberfläche von CDs werden vorteilhafterweise mit Quecksilber dotierte Hochdruck-Entladungslampen verwendet. The irradiation device 1 according to the invention further comprises a power connection 4 , a temperature display 5 and other necessary devices such as air cooling slots and exhaust ports. The radiation device according to the invention is operated, for example, during the curing or drying of CDs or DVDs with clock cycles in the range of seconds. For example, the exposure time during which the object is irradiated with UV radiation is between 0.5 and 2 sec., Preferably 1 sec., While the connected load with which the high-pressure discharge lamp is operated is between 1.5 and 3 kW , preferably 2 kW. The power of the irradiation device 1 according to the invention is infinitely variable. Standard lamps with an arc length, that is to say a distance between the two electrons between 150 mm and 200 mm, which have specific powers between 60 W / cm and 240 W / cm, are advantageously used as high-pressure discharge lamps. The arc length, the selected power and the exposure time are to be matched to the size of the object to be irradiated and the purpose of the irradiation. When irradiating DVDs to cure the adhesive between the two discs lying on top of one another, a high-pressure discharge lamp with an arc length of 175 mm is preferably used, the connected load is preferably 2 kW and the exposure time is preferably 1 sec. Furthermore, the high-pressure discharge lamp in it If gallium doping is preferred, a metal halide emitter can also be used. High-pressure discharge lamps doped with mercury are advantageously used for other applications, for example for curing lacquer on the surface of CDs.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Längsschnittes durch das Gehäuse 6 und die zylindrische Reflektoreinheit 7 der in Fig. 1 gezeigten Bestrahlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung sowie des Tellers 8. Die Hochdruck-Entladungslampe 9 ist innerhalb des Gehäuses 6 an zwei Halterungen 10 befestigt, in denen die Stromanschlüsse für die beiden Elektroden 11 der Hochdruck-Entladungslampe 9 geführt sind. Die Bogenlänge der Hochdruck-Entladungslampe 9 wird durch den Abstand der beiden Elektroden 11 bestimmt, die jeweils in dem konisch zulaufenden Endabschnitt der Entladungslampe 9 angeordnet sind. Hinter der Hochdruck-Entladungslampe 9 bzw. im Betriebszustand oberhalb der Hochdruck-Entladungslampe 9 ist ein länglicher Reflektor 12 angeordnet, der sich längs der Hochdruck-Entladungslampe 9 erstreckt und diese teilweise umschließt, so daß die von der Hochdruck-Entladungslampe 9 ausgestrahlte UV-Strahlung nach unten auf ein zu bestrahlendes Objekt 14 reflektiert wird. Der Reflektor 12 weist eine hoch reflektierende Schicht aus Reinst-Aluminium (99,99% Aluminium) auf, die die UV-Strahlung praktisch ohne Verlust auf das Objekt 14 reflektiert. FIG. 2 shows a schematic view of a longitudinal section through the housing 6 and the cylindrical reflector unit 7 of the irradiation device 1 shown in FIG. 1 according to the present invention and of the plate 8 . The high-pressure discharge lamp 9 is fastened within the housing 6 to two brackets 10 in which the power connections for the two electrodes 11 of the high-pressure discharge lamp 9 are guided. The arc length of the high-pressure discharge lamp 9 is determined by the distance between the two electrodes 11 , which are each arranged in the tapered end section of the discharge lamp 9 . Downstream of the high pressure discharge lamp 9 or in the operating state above the high-pressure discharge lamp 9, an elongated reflector 12 is arranged, which extends along the high-pressure discharge lamp 9 and encloses partly so that the high-pressure discharge lamp 9 emitted UV radiation is reflected down onto an object 14 to be irradiated. The reflector 12 has a highly reflective layer made of high-purity aluminum (99.99% aluminum), which reflects the UV radiation onto the object 14 practically without loss.
Die in Fig. 2 angedeuteten Strahlungswege deuten die verschiedenen Möglichkeiten an, wie die UV-Strahlung zum Objekt 14 gelangt. Durch die zylindrische Reflektoreinheit 7, die an der Innenseite eine Schicht aus hoch reflektierendem Reinst-Aluminium 13 aufweist, wird der nach außen gerichtete Teil der UV-Strahlung, der das Objekt 14 eigentlich nicht mehr treffen würde, in die Randbereiche des kreisförmigen Objektes 14 reflektiert. Hierdurch wird eine weitgehend homogene Intensitätsverteilung der UV-Strahlung auf dem Objekt 14 erreicht. Wie in Fig. 2 gut zu erkennen ist, ist der Innendurchmesser der zylindrischen Reflektoreinheit 7 etwas größer als der Durchmesser des kreisförmigen Objektes 14, so daß auch die äußersten Randbereiche des Objektes 14 eine ausreichend hohe Intensität an UV-Strahlung erhalten. Falls das kreisförmige Objekt 14 eine CD oder eine DVD ist, die einen Standarddurchmesser von etwa 120 mm aufweisen, beträgt der Innendurchmesser der zylindrischen Reflektoreinheit 7 vorzugsweise etwa 140 bis 150 mm. Die Bogenlänge der Hochdruck-Entladungslampe 9 beträgt in diesem Fall vorzugsweise etwa 175 mm und die Höhe der zylindrischen Reflektoreinheit 7 etwa 100 mm. In Fig. 2 ist die Abstandsplatte 19 (vergleiche Fig. 1) nicht dargestellt. Sie weist jedoch nur eine Höhe von einigen mm auf, wie in Fig. 3 zu erkennen ist.The radiation paths indicated in FIG. 2 indicate the different ways in which the UV radiation reaches object 14 . The cylindrical reflector unit 7 , which has a layer of highly reflective high-purity aluminum 13 on the inside, reflects the outward-pointing part of the UV radiation, which would actually no longer hit the object 14 , into the edge regions of the circular object 14 . As a result, a largely homogeneous intensity distribution of the UV radiation on the object 14 is achieved. As can be clearly seen in FIG. 2, the inner diameter of the cylindrical reflector unit 7 is somewhat larger than the diameter of the circular object 14 , so that even the outermost edge regions of the object 14 receive a sufficiently high intensity of UV radiation. If the circular object 14 is a CD or a DVD which has a standard diameter of approximately 120 mm, the inner diameter of the cylindrical reflector unit 7 is preferably approximately 140 to 150 mm. In this case, the arc length of the high-pressure discharge lamp 9 is preferably approximately 175 mm and the height of the cylindrical reflector unit 7 approximately 100 mm. In Fig. 2, the spacer plate 19 (see Fig. 1) is not shown. However, it only has a height of a few mm, as can be seen in FIG. 3.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Längsschnittes durch das Gehäuse 6 und die zylindrische Reflektoreinheit 7 der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung, sowie den Teller 8. Im Gehäuse 6 erstreckt sich die Hochdruck-Entladungslampe 9, die oberhalb und seitlich von dem länglichen Reflektor 12 umgeben ist, der sich aus zwei länglichen Reflektorelementen 15 und 16 zusammensetzt, die auf ihrer Innenseite jeweils eine hochreflektierende Aluminiumschicht 17 bzw. 18 mit einem zumindest teilweise parabelförmigen Querschnitt umfassen. Die zumindest teilweise parabolische Form der Reflektorschichten 17 und 18 bewirkt, daß die von der Hochdruck-Entladungslampe 9 ausgestrahlte und von den Reflektorschichten 17 und 18 reflektierte UV-Strahlung bereits mit einer relativ homogenen Intensitätverteilung das Gehäuse 6 nach unten verläßt. FIG. 3 shows a schematic view of a longitudinal section through the housing 6 and the cylindrical reflector unit 7 of the irradiation device according to the invention shown in FIG. 1, as well as the plate 8 . In the housing 6 , the high-pressure discharge lamp 9 extends, which is surrounded above and to the side by the elongated reflector 12 , which is composed of two elongated reflector elements 15 and 16 , which on the inside each have a highly reflective aluminum layer 17 or 18 with an at least partially include parabolic cross-section. The at least partially parabolic shape of the reflector layers 17 and 18 causes the UV radiation emitted by the high-pressure discharge lamp 9 and reflected by the reflector layers 17 and 18 to leave the housing 6 downwards with a relatively homogeneous intensity distribution.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, sind die beiden länglichen Reflektorelemente 15 und 16 dergestalt schwenkbar im Gehäuse 6 befestigt, daß sie in eine Position verschwenkt werden können, in der keine UV-Strahlung nach unten aus dem Gehäuse 6 austreten kann (Shuttersystem). Bei einem Dauerbetrieb mit Taktzyklen im Sekundenbereich öffnen sich die länglichen Reflektorelemente 15 und 16 jeweils nur während der vorbestimmten Belichtungszeit, beispielsweise für eine Sekunde.As can be seen in Fig. 3, the two elongated reflector elements 15 and 16 are pivotally mounted in the housing 6 in such a way that they can be pivoted into a position in which no UV radiation can emerge from the housing 6 downwards (shutter system) . In continuous operation with clock cycles in the range of seconds, the elongated reflector elements 15 and 16 each only open during the predetermined exposure time, for example for one second.
In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 1 dargestellt, bei der sich innerhalb der zylindrischen Reflektoreinheit 7 auf deren Längsachse ein im wesentlichen kegelförmiger weiterer Reflektor 20 befindet. Fig. 4 entspricht dabei der in Fig. 2 gezeigten Darstellung eines Längsschnittes und Fig. 5 entspricht der in Fig. 3 gezeigten Darstellung eines Querschnittes.In Figs. 4 and 5, a further preferred embodiment of the irradiation apparatus 1 according to the invention is illustrated, a substantially cone-shaped further reflector 20 is located at the inside of the cylindrical reflector unit 7 on the longitudinal axis thereof. Fig. 4 the representation shown in Fig. 2 corresponds to a longitudinal section and Fig. 5 of the illustration shown in Fig. 3 corresponds to a cross section.
Der im wesentlichen kegelförmige Reflektor 20 wird zum Objekt hin breiter, das heißt die Basis 21 des Kegels weist zum Objekt 14 hin. Die nach außen weisenden Flächen des kegelförmigen Reflektors 20 sind mit einer hochreflektierenden Aluminiumschicht 22 versehen, die auftreffende UV-Strahlung praktisch ohne Verluste reflektiert. Der Durchmesser des kegelförmigen Reflektors 20 an der Basis beträgt vorzugsweise etwa 1/5 des Innendurchmessers der zylindrischen Reflektoreinheit 7, so daß lediglich der Mittelbereich des zu bestrahlenden Objektes 14 im Schatten des Reflektors 20 liegt. Der kegelförmige Reflektor 20 reduziert die UV-Strahlung im Mittelpunkt des Objektes 14 mittels der Schattenbildung weiter und reflektiert die entsprechende Strahlung in die Randbereiche des Objektes 14. Hierdurch wird beispielsweise bei CDs und DVDs eine weitere Steigerung der Bestrahlungseffizienz und Homogenisierung der Intensität auf den zu bestrahlenden Flächen des Objektes 14 ermöglicht, da CDs und DVDs in der Mitte eine Öffnung aufweisen, mit der sie in entsprechende Aufzeichnungs- oder Abspielgeräte eingespannt werden. Der Mittelbereich muß bei dieser Art von Objekten somit nicht mit UV-Strahlung bestrahlt werden, da hier weder zu verklebende noch mit Lack zu versehende Flächen vorhanden sind. Die Bohrung bzw. Öffnung in der Mitte einer CD bzw. DVD hat einen Durchmesser von etwa 18 mm und der die Öffnung umgebende transparente Rand hat eine Breite von ebenfalls etwa 18 mm, so daß ein Mittelbereich mit etwa 36 mm Durchmesser nicht mit UV-Strahlung bestrahlt werden muß. Es ist beispielsweise vorteilhaft, wenn der durch den kegelförmigen Reflektor 20 erzeugte Schattenbereich einen Durchmesser von etwa 30 mm aufweist, wodurch eine gleichmäßige Bestrahlung der übrigen Flächen des Objektes mit homogener Intensität erreicht wird. Da die normalerweise in den Mittelbereich des Objektes gestrahlte UV-Strahlung somit in die Randbereiche reflektiert wird, kann die insgesamt benötigte Strahlungsleistung weiter verringert werden.The essentially conical reflector 20 widens towards the object, that is to say the base 21 of the cone points towards the object 14 . The outwardly facing surfaces of the conical reflector 20 are provided with a highly reflective aluminum layer 22 , which reflects incident UV radiation with practically no losses. The diameter of the conical reflector 20 at the base is preferably approximately 1/5 of the inner diameter of the cylindrical reflector unit 7 , so that only the central region of the object 14 to be irradiated is in the shadow of the reflector 20 . The conical reflector 20 further reduces the UV radiation in the center of the object 14 by means of the shadow formation and reflects the corresponding radiation into the edge regions of the object 14 . This enables a further increase in the radiation efficiency and homogenization of the intensity on the surfaces of the object 14 to be irradiated, for example in the case of CDs and DVDs, since CDs and DVDs have an opening in the middle with which they are clamped in corresponding recording or playback devices. With this type of object, the central area therefore does not have to be irradiated with UV radiation, since there are neither surfaces to be glued nor to be lacquered. The hole or opening in the middle of a CD or DVD has a diameter of approximately 18 mm and the transparent edge surrounding the opening also has a width of approximately 18 mm, so that a central region with a diameter of approximately 36 mm is not exposed to UV radiation must be irradiated. It is advantageous, for example, if the shadow region produced by the conical reflector 20 has a diameter of approximately 30 mm, as a result of which a uniform irradiation of the other surfaces of the object is achieved with a homogeneous intensity. Since the UV radiation normally emitted in the central area of the object is thus reflected in the edge areas, the total radiation power required can be further reduced.
Alternativ kann der Reflektor 20 im Inneren der zylindrischen Reflektoreinheit 7 auch im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein, da auch diese Form eine Schattenbildung im Mittelbereich des zu bestrahlenden Objektes 14 und eine Abstrahlung der auf den Mittelbereich gerichteten UV-Strahlung in die Randbereiche des Objektes 14 ermöglicht.Alternatively, the reflector 20 in the interior of the cylindrical reflector unit 7 can also be essentially cylindrical, since this shape also enables shadows to be formed in the central region of the object 14 to be irradiated and the UV radiation directed towards the central region to be radiated into the peripheral regions of the object 14 .
Die Befestigung des Reflektors 20 kann beispielsweise mittels dünnen Drähten, Stangen oder Schnüren in der zylindrischen Reflektoreinheit 7 oder am Gehäuse 6, das heißt im Übergangsbereich zwischen dem Gehäuse 6 und der Abstandsplatte 19 erfolgen. Alternativ kann der Reflektor 20 auch in entsprechender Weise an der Abstandsplatte 19 befestigt sein. Hinsichtlich der Befestigung des Reflektors 20 ist zu beachten, daß die Befestigungselemente möglichst dünn aber trotzdem stabil sein müssen, um den Strahlengang der UV-Strahlung nicht zu beeinträchtigen.The reflector 20 can be fastened, for example, by means of thin wires, rods or cords in the cylindrical reflector unit 7 or on the housing 6 , that is to say in the transition region between the housing 6 and the spacer plate 19 . Alternatively, the reflector 20 can also be fastened to the spacer plate 19 in a corresponding manner. With regard to the fastening of the reflector 20 , it should be noted that the fastening elements must be as thin as possible but nevertheless stable in order not to impair the beam path of the UV radiation.
In den Fig. 6 und 7 sind Beispielmessungen für die Intensitätsverteilung der UV-Strahlung und der Temperatur auf dem bestrahlten Objekt 14 für das in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel gezeigt. Das in Fig. 6 gezeigte Diagramm bezieht sich dabei auf die Längsrichtung, das heißt die Richtung parallel zur Erstreckung des Gehäuses 6 bzw. der Hochdruck-Entladungslampe 9 (entsprechend der in Fig. 4 gezeigten Schnittansicht) und das in Fig. 7 gezeigte Diagramm bezieht sich auf die Querrichtung, das heißt die Richtung quer zur Längserstreckung des Gehäuses 6 bzw. der Hochdruck-Entladungslampe 9 (entsprechend der in Fig. 5 gezeigten Schnittansicht). In beiden Diagrammen ist gut zu erkennen, daß die UV-Strahlungsintensität im Mittelbereich durch die Schattenbildung des Reflektors 20 ebenso wie die Temperatur in diesem Bereich deutlich verringert sind. Es ist anzumerken, daß die in den Fig. 6 und 7 gezeigten Beispielmessungen lediglich die Zielrichtung der vorliegenden Erfindung angeben sollen. Beide Beispielmessungen wurden mit einer unten offenen zylindrischen Reflektoreinheit 7, d. h. ohne Teller 8 durchgeführt. Der Teller 8 ist auf seiner Oberseite mit einem hoch reflektierenden Material, wie z. B. Aluminium versehen und kann abgeschrägte Ränder zwischen dem Außenrand des Objektes 14 und dem Innenrand der zylindrischen Reflektoreinheit 7 aufweisen, wodurch die Intensitätsverteilung der UV-Strahlung auf den bestrahlten Flächen des Objektes 14 in der Realität wesentlich homogener wird, als in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist.In Figs. 6 and 7 example measurements for the intensity distribution of UV radiation and of the temperature on the irradiated object 14 for the in Figs. 4 and 5 illustrated embodiment are shown. The diagram shown in FIG. 6 relates to the longitudinal direction, that is, the direction parallel to the extent of the housing 6 or the high-pressure discharge lamp 9 (corresponding to the sectional view shown in FIG. 4) and the diagram shown in FIG. 7 the transverse direction, that is, the direction transverse to the longitudinal extent of the housing 6 or the high-pressure discharge lamp 9 (corresponding to the sectional view shown in FIG. 5). It can be clearly seen in both diagrams that the UV radiation intensity in the central region is significantly reduced by the shadow formation of the reflector 20 , as is the temperature in this region. It should be noted that the example measurements shown in FIGS. 6 and 7 are only intended to indicate the scope of the present invention. Both example measurements were carried out with a cylindrical reflector unit 7 open at the bottom, ie without a plate 8 . The plate 8 is on its top with a highly reflective material, such as. B. aluminum and may have beveled edges between the outer edge of the object 14 and the inner edge of the cylindrical reflector unit 7 , whereby the intensity distribution of UV radiation on the irradiated surfaces of the object 14 is in reality much more homogeneous than in Fig. 6 and 7 is shown.
Claims (10)
einer länglichen Hochdruck-Entladungslampe (9) zum Ausstrahlen von UV-Strahlung,
einem länglichen Reflektor (12) aus hochreflektierendem Material, der sich längs der Hochdruck-Entladungslampe (9) erstreckt und diese teilweise umschließt, um die ausgestrahlte UV-Strahlung auf ein zu bestrahlendes Objekt (14) zu reflektieren, und
einem nach innen reflektierenden zylindrischen Reflektor (13) aus hochreflektierendem Material, der zwischen der Hochdruck-Entladungslampe (9) und dem zu bestrahlenden Objekt (14) dergestalt angeordnet ist, daß die von der Hochdruck-Entladungslampe (9), dem länglichen Reflektor (12) und dem zylindrischen Reflektor (13) kommende UV-Strahlung mit einer weitgehend homogenen Intensitätsverteilung auf das Objekt (14) fällt.1. Irradiation device ( 1 ) for irradiating circular objects ( 14 ) with UV radiation, with
an elongated high-pressure discharge lamp ( 9 ) for emitting UV radiation,
an elongated reflector ( 12 ) made of highly reflective material which extends along and partially encloses the high-pressure discharge lamp ( 9 ) in order to reflect the emitted UV radiation onto an object ( 14 ) to be irradiated, and
an inwardly reflecting cylindrical reflector ( 13 ) made of highly reflective material, which is arranged between the high-pressure discharge lamp ( 9 ) and the object ( 14 ) to be irradiated in such a way that that of the high-pressure discharge lamp ( 9 ), the elongated reflector ( 12 ) and the cylindrical reflector ( 13 ) UV radiation coming with a largely homogeneous intensity distribution on the object ( 14 ).
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