DE10145648A1

DE10145648A1 - Irradiation device with variable spectrum

Info

Publication number: DE10145648A1
Application number: DE2001145648
Authority: DE
Inventors: Michael Bisges; Knut Kisters
Original assignee: Arccure Technologies GmbH
Current assignee: DR. HOENLE AG, 82166 GRAEFELFING, DE
Priority date: 2001-09-15
Filing date: 2001-09-15
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2021-09-16
Also published as: EP1293740A3; EP1293740A2; DE10145648B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Objekten mit insbesondere ultravioletter elektromagnetischer Strahlung, mit einem Gehäuse, das eine auf das zu bestrahlende Objekt ausgerichtete Austrittsöffnung für die elektromagnetische Strahlung aufweist, sowie mindestens zwei in dem Gehäuse angeordneten langgestreckten Strahlungsquellen für die elektromagnetische Strahlung mit einem bei einer vorgeschriebenen Betriebstemperatur definierten Spektrum. DOLLAR A Um das Spektrum im laufenden Betrieb verändern zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass wenigstens eine Strahlungsquelle ein von den übrigen Strahlungsquellen zumindest teilweise abweichendes Spektrum aufweist und dass die Leistung wenigstens einer Strahlungsquelle veränderlich ist. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung ist ohne Wartezeiten für verschiedene Anwendungen einsetzbar und ermöglicht einen wirksamen Ausgleich alterungs- und herstellungsbedingter Änderungen und/oder Abweichungen des Spektrums.The invention relates to an irradiation device for irradiating objects with, in particular, ultraviolet electromagnetic radiation, having a housing which has an outlet opening for the electromagnetic radiation which is aligned with the object to be irradiated, and at least two elongate radiation sources for the electromagnetic radiation, which are arranged in the housing, with a a prescribed operating temperature defined spectrum. DOLLAR A In order to be able to change the spectrum during operation, it is proposed according to the invention that at least one radiation source has a spectrum which is at least partially different from the other radiation sources and that the power of at least one radiation source is variable. DOLLAR A The radiation device according to the invention can be used for various applications without waiting times and enables effective compensation for changes and / or deviations in the spectrum due to aging and production.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Objekten mit insbesondere ultravioletter elektromagnetischer Strahlung, mit einem Gehäuse, das eine auf das zu bestrahlende Objekt ausgerichtete Austrittsöffnung für die elektromagnetische Strahlung aufweist sowie mindestens zwei in dem Gehäuse angeordneten langgestreckten Strahlungsquellen für die elektromagnetische Strahlung mit einem bei einer vorgeschriebenen Betriebstemperatur definierten Spektrum. The invention relates to an irradiation device for Irradiation of objects with in particular ultraviolet electromagnetic radiation, with a housing that is on the outlet to be irradiated aligned for which has electromagnetic radiation and at least two elongated arranged in the housing Radiation sources for electromagnetic radiation with a a prescribed operating temperature Spectrum.

Bestrahlungsvorrichtungen, insbesondere für Ultraviolett (Abk.: UV)-Licht kommen in der photochemischen Beeinflussung von Bestrahlungsobjekten zur Anwendung. Wichtige Anwendungen sind die Aushärtung von Druckfarben, Klebstoffen und Beschichtungen sowie die Sterilisation und die medizinische Bestrahlung. Abhängig von der Anwendung sind verschiedene Anteile aus dem UV-Spektrum von Bedeutung. Grundsätzlich lässt sich das UV-Spektrum in die Bereiche UV-C (100-280 nm), UV-B (280-315 nm), UV-A (315-380 nm) und UV-VIS (380-450 nm) unterteilen. Irradiation devices, in particular for ultraviolet (Abbr .: UV) light come in the photochemical influence of radiation objects for use. Important applications are the curing of printing inks, adhesives and Coatings as well as sterilization and medical Irradiation. Depending on the application are different Shares from the UV spectrum of importance. Basically leaves the UV spectrum is in the ranges UV-C (100-280 nm), UV-B (280-315 nm), UV-A (315-380 nm) and UV-VIS (380-450 nm) divide.

Als Strahlungsquellen in UV-Bestrahlungsvorrichtungen kommen vor allem Gasentladungslampen zum Einsatz, in denen durch das Verdampfen von metallischen Zusätzen ein Plasma erzeugt wird. Die Lampen bestehen dabei im wesentlichen aus einem röhrenförmigen Glaskörper, zwei Elektroden, zwei metallischen Folieneinschmelzungen sowie zwei Sockeln. In der UV-Bestrahlungstechnik haben sich drei Strahlungsquellen als Standard etabliert, die durch den Zusatz von Quecksilber (Hg) oder Eisen (Fe) oder Gallium (Ga) unterschiedliche Spektren aufweisen. Abhängig von dem Zusatz unterscheiden sich daher die Energieanteile im UV-A, -B, -C und -VIS Bereich der Strahlungsquellen. Coming as radiation sources in UV radiation devices especially gas discharge lamps used in which by the Evaporation of metallic additives creates a plasma. The lamps consist essentially of one tubular glass body, two electrodes, two metallic Melting of the foil and two bases. In the UV radiation technology has three radiation sources as standard established by the addition of mercury (Hg) or Iron (Fe) or Gallium (Ga) different spectra exhibit. Depending on the addition, the therefore differ Energy shares in the UV-A, -B, -C and -VIS range of Radiation sources.

Eine UV-Bestrahlungsvorrichtung kann somit immer nur das durch die verwendete Strahlungsquelle festgelegte Spektrum abstrahlen. Über eine Änderung der Leistungszufuhr kann nur die gesamt zugeführte Energiemenge erhöht oder reduziert werden, während die Verteilung der Energie über die Wellenlänge sich nur geringfügig ändert. A UV irradiation device can only do that spectrum determined by the radiation source used radiate. A change in the power supply can only the total amount of energy supplied increases or decreases be while distributing the energy over the wavelength changes only slightly.

In der Praxis werden UV-Bestrahlungsvorrichtungen mit Quecksilber (Hg)-Strahlungsquellen hauptsächlich zur Härtung von Druckfarben eingesetzt. Die sehr energiereiche Strahlung um 254 nm wird gut in dünnen Farbschichten absorbiert und härtet daher effektiv den Farbauftrag. Zur Aushärtung von dickeren Schichten, wie beispielsweise Klebstoffschichten, benötigt man die UV-A Strahlung um 365 nm oder sogar den Anteil des sichtbaren Lichts, der mit Gallium (GA)-Strahlungsquellen erzeugt wird. In practice, UV radiation devices are used Mercury (Hg) radiation sources mainly used to harden Printing inks used. The very high energy radiation around 254 nm is well absorbed and hardened in thin layers of paint therefore effectively apply the paint. For curing thicker ones Layers such as adhesive layers are required the UV-A radiation around 365 nm or even the proportion of visible light using gallium (GA) radiation sources is produced.

Um eine UV-Bestrahlungsvorrichtung für verschiedene Anwendungen einsetzen zu können, ist es nach dem Stand der Technik erforderlich, eine Abkühlzeit von einigen Minuten einzuhalten, um sodann die Strahlungsquelle auszuwechseln. Während dieser Zeit muss der Produktionsprozess angehalten werden. To a UV irradiation device for various It is state of the art to be able to use applications required a cooling time of a few minutes to be followed in order to then replace the radiation source. While the production process must be stopped during this time.

Hinzu kommt, dass sich das Spektrum der Strahlungsquellen im Betrieb, insbesondere alterungsbedingt schon während der ersten 100 Betriebsstunden um bis zu 30% verändern kann. Die Veränderung des Spektrums äußert sich jedoch nicht als gleichmäßige Abnahme der Intensität über die Wellenlänge, sondern als vermehrte Abnahme einzelner Wellenlängenbereiche. Insbesondere bei Eisen als verdampfenden Zusatz ist diese ungleichmäßige Abnahme besonders deutlich zu beobachten, da das Eisen in die Wand des Glaskörpers eindringt und somit dem Verdampfungsprozess im Plasma entzogen wird. Außerdem werden während des Betriebs andere Elemente, beispielsweise Elektrodenmaterial, freigesetzt, die ebenfalls das Spektrum verändern können. Zur Kompensation des sich ändernden Spektrums wurde bisher die zugeführte Leistung angehoben, was jedoch aufgrund der ungleichmäßigen Änderungen keine zufriedenstellenden Ergebnisse mit sich bringt. In addition, the spectrum of radiation sources in the Operation, especially due to aging, already during the can change the first 100 hours of operation by up to 30%. The However, changing the spectrum does not manifest itself as uniform decrease in intensity over the wavelength, but as an increased decrease in individual wavelength ranges. This is particularly the case with iron as a vaporising additive uneven decrease can be observed particularly clearly since the Iron penetrates into the wall of the vitreous body and thus the Evaporation process in the plasma is withdrawn. Also be other elements during operation, for example Electrode material, which also released the spectrum can change. To compensate for the changing spectrum So far, the power supplied has been increased, but what due to the uneven changes none brings satisfactory results.

Auch produktionsbedingte Toleranzen im Spektrum der Strahlungsquellen lassen sich mit einer Leistungsänderung nicht wirksam ausgleichen. Also production-related tolerances in the spectrum of Radiation sources cannot be changed with a change in output balance effectively.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bestrahlungsvorrichtung zu schaffen, deren Spektrum im laufenden Betrieb veränderlich ist. Insbesondere soll die Bestrahlungsvorrichtung ohne Wartezeiten für verschiedene Anwendungen einsetzbar sein und einen wirksamen Ausgleich alterungs- oder herstellungsbedingter Änderungen und/oder Abweichungen des Spektrums ermöglichen. The invention is based on the object To create radiation device, the spectrum of which is in operation is changeable. In particular, the Irradiation device can be used for different applications without waiting times be and an effective compensation for aging or manufacturing-related changes and / or deviations of the Enable spectrum.

Diese Aufgabe wird bei einer Bestrahlungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass wenigstens eine Strahlungsquelle ein von den übrigen Strahlungsquellen zumindest teilweise abweichendes Spektrum aufweist und dass die Leistung wenigstens einer Strahlungsquelle veränderlich ist. This task is performed in an irradiation device initially mentioned type solved in that at least one Radiation source one of the other radiation sources has at least partially different spectrum and that the Power of at least one radiation source is variable.

In dem wenigstens eine Strahlungsquelle ein von den übrigen Strahlungsquellen zumindest teilweise abweichendes Spektrum aufweist, wird ein Mischspektrum aus den sich überlagernden Spektren der einzelnen Strahlungsquellen geschaffen. Für Bestrahlungsanwendungen, die vorwiegend einen speziellen Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung, insbesondere der UV-Strahlung, benötigen, gleichzeitig aber auch geringe Anteile aus einem anderen Wellenlängenbereich erfordern, ist es zweckmäßig, dass beispielsweise zwei Strahlungsquellen ein übereinstimmendes Spektrum in dem speziellen Wellenlängenbereich aufweisen und eine weitere Strahlungsquelle das Spektrum aus dem anderen Wellenlängenbereich. In which at least one radiation source is one of the others Radiation sources at least partially deviating spectrum has a mixed spectrum of the overlapping Spectra of the individual radiation sources created. For Radiation applications that are predominantly a special one Wavelength range of electromagnetic radiation, especially UV radiation, but at the same time also small portions from a different wavelength range require, it is appropriate that, for example, two Radiation sources have a matching spectrum in the particular Have wavelength range and another Radiation source the spectrum from the other wavelength range.

Die Einstellmöglichkeit für die Leistung wenigstens einer Strahlungsquelle bewirkt, dass sich das Spektrum der mit veränderter Leistung betriebenen Strahlungsquelle, wenn auch in recht geringem Umfang, ändert; gleichzeitig ändert sich in stärkerem Maße aber auch das von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlte Mischspektrum, da sich die Intensität zumindest eines der sich überlagernden Spektren ändert. The setting option for the performance of at least one Radiation source causes the spectrum of the with changed power operated radiation source, albeit in quite small, changes; at the same time changes to but also to a greater extent that of the radiation device radiated mixed spectrum, since the intensity at least one of the overlapping spectra changes.

Der Grund für die geringe Spektrumsänderung durch Verändern der der Strahlungsquelle zugeführten Leistung besteht darin, dass beim Betrieb mit geringerer Leistung, z. B. 40% der maximalen Leistung, die verdampfenden metallische Zusätze, z. B. Eisen, in der Gasentladungslampe kondensieren. Da von den Zusätzen das abgestrahlte Spektrum maßgeblich beeinflusst wird, bewirkt die Kondensation von Zusätzen eine Spektrumsänderung. The reason for the small spectrum change due to change the power supplied to the radiation source is that when operating with lower power, e.g. B. 40% of maximum power, the evaporating metallic additives, z. B. iron, condense in the gas discharge lamp. From that the additives significantly influences the radiated spectrum condensation of additives causes a Range change.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind sämtliche Strahlungsquellen unabhängig voneinander mit unterschiedlicher Leistung betreibbar. Die Einstellung der jeder Strahlungsquelle zugeführten Leistung kann stufenlos oder schrittweise zwischen einer minimalen und einer maximalen Leistung erfolgen. Bei minimaler Leistung ist die Strahlungsquelle abgeschaltet, während die maximale Leistung der höchstzulässigen Leistung der Strahlungsquelle entspricht. In an advantageous embodiment of the invention, all Radiation sources independently of each other different performance operable. The attitude of everyone Power supplied to radiation source can be stepless or gradually between a minimum and a maximum power respectively. At minimal power is the radiation source turned off while the maximum power of corresponds to the maximum permissible power of the radiation source.

Aus der unabhängigen Leistungsstellung für jede Strahlungsquelle resultieren zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten für den Betrieb der Bestrahlungsvorrichtung. So kann beispielsweise eine der Strahlungsquellen mit maximaler Leistung betrieben werden, während die übrigen Strahlungsquellen mit niedriger Leistung betrieben werden, um die Gewichtung der einzelnen Strahlungsquellen zu verändern. From the independent service position for everyone Radiation source results in numerous possible combinations for the operation of the radiation device. So can for example one of the radiation sources with maximum power operated while the other radiation sources with low power to operate the weighting of the to change individual radiation sources.

Wenn die Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Objekten mit ultravioletter elektromagnetischer Strahlung zum Einsatz kommen soll, ist es erforderlich dass die Spektren der Strahlungsquellen im Bereich der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung von 100 nm-450 nm zumindest teilweise voneinander abweichen. When the irradiation device for irradiating objects with ultraviolet electromagnetic radiation the spectra of the Radiation sources in the range of the wavelength electromagnetic radiation of 100 nm-450 nm at least partially differ from each other.

Jeder Strahlungsquelle kann eine separate Steuerelektronik zugeordnet sein, die entweder eine manuelle oder im Zusammenwirken mit einem Regelkreis eine automatisierte Steuerung der zugeführten Leistung erlaubt. Each radiation source can have separate control electronics assigned to either a manual or in Interact with an automatic control of the control loop supplied power allowed.

Eine automatisierte Steuerung setzt voraus, dass die Bestrahlungsvorrichtung einen Spektralapparat, insbesondere ein Spektrometer, zur Messung und Überwachung der von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung aufweist. Automated control requires that the Irradiation device a spectral apparatus, in particular a Spectrometer, for measuring and monitoring the of the Irradiation device emitted electromagnetic Has radiation.

Um den Regelkreis zu schließen, ist darüber hinaus eine Auswerteeinheit erforderlich, die einen Eingang für das vom Spektralapparat gemessene Spektrum sowie einen Ausgang zur Veränderung der Leistung der einzelnen Strahlungsquellen aufweist. Die Auswerteinheit verändert die Leistung in Abhängigkeit eines Soll-Mischspektrums der von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die Leistung der einzelnen Strahlungsquellen anhand der Spektrometermessung manuell nachzuführen. To close the control loop, there is also a Evaluation unit required, which has an input for the from Spectral apparatus measured spectrum and an output to Change in the power of the individual radiation sources having. The evaluation unit changes the performance in Dependency of a target mixed spectrum of the Irradiation device emits electromagnetic radiation. Of course, it is within the scope of the invention, the performance of the individual radiation sources based on the Manually adjust the spectrometer measurement.

Mit Hilfe des Regelkreises lässt sich darüber hinaus eine durch Alterung der Strahlungsquellen eintretende Änderung des von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlten Spektrums automatisch ausgleichen. With the help of the control loop, one can also change in the radiation source due to aging spectrum emitted by the irradiation device compensate automatically.

Die von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung kann über einen im Bereich der Austrittsöffnung angeordneten Lichtwellenleiter aus der Bestrahlungsvorrichtung bis zum Messkopf des Spektrometers geführt werden. The one emitted by the irradiation device Electromagnetic radiation can be in the range of Exit opening arranged optical fiber from the Irradiation device led to the measuring head of the spectrometer become.

Wenn jede Strahlungsquelle eine Gasentladungslampe ist, und mindestens eine Strahlungsquelle als im Betrieb verdampfenden Zusatz Quecksilber (HG), mindestens eine Strahlungsquelle als verdampfenden Zusatz Eisen (FE) und mindestens ein Strahlungsquelle als verdampfenden Zusatz Gallium (GA) enthält, lassen sich die drei hauptsächlich in der UV-Bestrahlungstechnik zum Einsatz gelangenden Spektren mit nur einer UV-Bestrahlungsvorrichtung erzeugen sowie sämtliche sich daraus ergebenden Mischspektren. If each radiation source is a gas discharge lamp, and at least one radiation source as evaporating during operation Addition of mercury (HG), at least one radiation source as evaporating additive iron (FE) and at least one Contains radiation source as a vaporising additive gallium (GA), the three can mainly be found in the UV radiation technology with only one spectra Generate UV radiation device and all of them resulting mixed spectra.

Soll die Abstrahlcharakteristik der Bestrahlungsvorrichtung bezogen auf das zu bestrahlende Objekt dem einer herkömmlichen Bestrahlungsvorrichtung mit nur einer Strahlungsquelle entsprechen, werden die röhrenförmigen Strahlungsquellen mit einem Durchmesser von 10-20 mm sehr nah beieinander angeordnet, ohne sich jedoch an ihren Mantelflächen zu berühren. Der Abstand zwischen den Mantelflächen liegt zwischen 2-5 mm. Die Bündelung der Strahlungsquellen erfolgt hierzu in einem gedachten Kreiszylinder, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser der zu ersetzenden Strahlungsquelle der herkömmlichen Bestrahlungsvorrichtung entspricht. Die abgestrahlte Gesamtleistung der gebündelten Strahlungsquellen entspricht der abgestrahlten Leistung der zu ersetzenden Strahlungsquelle. Should the radiation characteristic of the radiation device based on the object to be irradiated conventional radiation device with only one radiation source correspond to the tubular radiation sources a diameter of 10-20 mm very close to each other arranged without touching on their lateral surfaces. The distance between the outer surfaces is between 2-5 mm. The radiation sources are bundled in an imaginary circular cylinder, the diameter of which Outside diameter of the radiation source to be replaced corresponds to conventional radiation device. The radiated total power of the bundled radiation sources corresponds to the radiated power of the one to be replaced Radiation source.

Die Bündelung der Strahlungsquellen vergrößert darüber hinaus die effektive Kühloberfläche der Strahlungsquellen gegenüber einer herkömmlichen Strahlungsquelle bei gleicher abgestrahlter Leistung, da die gesamte Manteloberfläche des Rohrbündels in dem gedachten Kreiszylinder größer als die Oberfläche eines einzelnen Rohres mit dem gleichen Außendurchmesser ist. Auch die Gefahr und das Ausmaß von unerwünschten Durchbiegungen reduziert sich bei den gebündelten Strahlungsquellen gegenüber einer herkömmlichen, wesentlich größeren Strahlungsquelle gleicher Abstrahlleistung. Insbesondere bei Strahlungsquellen, die länger als 1 m sind, macht sich die erfindungsgemäß mögliche Aufteilung der benötigten Gesamtleistung auf mehrere Strahlungsquellen vorteilhaft bemerkbar. Die Aufteilung der Gesamtleistung erlaubt insgesamt höhere Leistungen der Bestrahlungsvorrichtung, ohne dass die bei herkömmlichen Strahlungsquellen mit sehr großen Durchmessern verbundenen Nachteile in Kauf genommen werden müssen. The bundling of the radiation sources also increases the effective cooling surface of the radiation sources a conventional radiation source with the same radiated power since the entire surface of the shell of the tube larger than the surface in the imaginary circular cylinder of a single tube with the same outside diameter. Also the danger and the extent of undesirable Deflection is reduced with the bundled radiation sources compared to a conventional, much larger one Radiation source with the same radiation power. Especially at Radiation sources that are longer than 1 m are exposed possible division of the required according to the invention Total power advantageously noticeable on several radiation sources. The distribution of the total performance allows higher overall Performances of the radiation device without the conventional radiation sources with very large diameters associated disadvantages must be accepted.

Um das Auswechseln der Strahlungsquellen zu erleichtern, sind mehrere Strahlungsquellen in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung in einer gemeinsamen Halterung zusammengefasst. Die Strahlungsquellen einer Bestrahlungsvorrichtung können sämtlich in nur einer Halterung, jedoch auch gruppenweise in mehreren Halterungen zusammengefasst sein. To make it easier to replace the radiation sources several radiation sources in an advantageous embodiment of the Invention summarized in a common bracket. The Radiation sources of an irradiation device can all in just one holder, but also in groups several brackets.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be described in more detail below with reference to the drawings explained. Show it:

Fig. 1a-d vier Vorderansichten erfindungsgemäßer UV-Bestrahlungsvorrichtungen in schematischer Darstellung, Fig. 1a-d are front views of four inventive UV-radiation devices in a schematic representation;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung, Fig. 2 is a side view of a preferred embodiment of a UV irradiation apparatus according to the invention,

Fig. 3 Anordnungsvarianten von Strahlungsquellen in einer erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung, Fig. 3 variant arrangements of radiation sources in an inventive UV-irradiation apparatus,

Fig. 4 Spektren von Gasentladungslampen für die UV-Bestrahlung, Fig. 4 spectra of gas discharge lamps for UV-irradiation,

Fig. 5a-d von erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtungen abgestrahlte Mischspektren, FIG. 5a-d emitted by irradiating devices according to the invention mixed spectra,

Fig. 6 eine Veranschaulichung der Änderungsmöglichkeiten des Mischspektrums nach Fig. 5a sowie Fig. 6 illustrates the possible changes of the mixed spectrum according to Fig. 5a and

Fig. 7 eine erfindungsgemäße UV-Bestrahlungsvorrichtung mit einer Leistungsregelung für jede Strahlungsquelle in schematischer Darstellung. Fig. 7 is an inventive UV irradiation apparatus having a power control for each radiation source in a schematic representation.

Fig. 1a-1d zeigen röhrenförmige, langgestreckte Strahlungsquellen (1), die innerhalb eines Gehäuses (2) zwischen einem Reflektor (3) und einem zu bestrahlenden Objekt (4) angeordnet sind. Die Strahlungsquellen (1) sind in einem durch eine gestrichelte Linie angedeuteten gedachten Kreiszylinder (5) gebündelt angeordnet, ohne sich jedoch an ihren Mantelflächen zu berühren. Der Strahlengang (6) von den Strahlenquellen (1) auf das Objekt (4) ist schematisch dargestellt. Das Objekt (4) wird mit der eingezeichneten Bewegungsrichtung (7) unter der UV-Bestrahlungsvorrichtung hindurchgeführt. FIGS. 1a-1d show tubular, elongated radiation sources (1) arranged within a housing (2) between a reflector (3) and an object to be irradiated (4). The radiation sources ( 1 ) are arranged in a bundle in an imaginary circular cylinder ( 5 ) indicated by a dashed line, but without touching their outer surfaces. The beam path ( 6 ) from the radiation sources ( 1 ) to the object ( 4 ) is shown schematically. The object ( 4 ) is guided under the UV irradiation device with the direction of movement ( 7 ) shown.

Die Unterschiede zwischen den Bestrahlungsvorrichtungen nach den Fig. 1a-1d bestehen in der Anzahl und Anordnung der Strahlungsquellen (1) innerhalb des Kreiszylinders (5). Durch die Anordnung kann die Wirkung einzelner Strahlungsquellen hervorgehoben werden. The differences between the radiation devices according to FIGS. 1a-1d consist in the number and arrangement of the radiation sources ( 1 ) within the circular cylinder ( 5 ). The effect of individual radiation sources can be emphasized by the arrangement.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße UV-Bestrahlungsvorrichtung nach Fig. 1b) in schematischer Seitenansicht. In der Seitenansicht ist erkennbar, dass die Strahlungsquellen (1) an den Enden (8) in gemeinsamen Halterungen (9) zusammengefasst sind, die ein gleichzeitiges und damit zeitsparendes Auswechseln der Strahlungsquellen (1) ermöglichen. An Kontakten der gemeinsamen Halterungen (9) setzen Leitungen (11, 12, 13) an, die jede Strahlungsquelle (1) mit einer separaten Steuerelektronik (14, 15, 16) verbinden. Die Steuerelektroniken (14, 15, 16) erlauben es, die jeder Strahlungsquelle (1) zugeführte elektrische Leistung zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert unabhängig voneinander zu verändern. FIG. 2 shows a UV radiation device according to the invention according to FIG. 1b) in a schematic side view. In the side view it can be seen that the radiation sources ( 1 ) are combined at the ends ( 8 ) in common brackets ( 9 ) which enable the radiation sources ( 1 ) to be replaced simultaneously and thus in a time-saving manner. Lines ( 11 , 12 , 13 ) connect the contacts of the common holders ( 9 ) and connect each radiation source ( 1 ) to separate control electronics ( 14 , 15 , 16 ). The control electronics ( 14 , 15 , 16 ) allow the electrical power supplied to each radiation source ( 1 ) to be varied independently of one another between a minimum and a maximum value.

Fig. 3 zeigt das weitere erfindungswesentliche Merkmal, dass wenigstens eine Strahlungsquelle (1) ein von den übrigen Strahlungsquellen (1) zumindest teilweise abweichendes Spektrum aufweist. Die Anordnungen (17, 18, 19) betreffen den Grundfall, dass wenigstens eine Strahlungsquelle ein abweichendes Spektrum aufweist, während die Anordnungen (21, 22, 23) Fälle betreffen, in denen wenigstens 2 Strahlungsquellen ein von den übrigen Strahlungsquellen zumindest teilweise abweichendes Spektrum aufweisen. Fig. 3 shows the further essential feature is that at least one radiation source (1) comprises an at least partially deviating from the remaining radiation sources (1) spectrum. The arrangements ( 17 , 18 , 19 ) relate to the basic case that at least one radiation source has a different spectrum, while the arrangements ( 21 , 22 , 23 ) relate to cases in which at least 2 radiation sources have a spectrum that is at least partially different from the other radiation sources ,

Die in Fig. 3 dargestellten Strahlungsquellen (1) sind Gasentladungslampen mit unterschiedlichen im Betrieb verdampfenden Zusätzen, nämlich Quecksilber (Hg), Eisen (Fe) oder Gallium (Ga). Bei diesen Zusätzen handelt es sich um in der UV-Bestrahlungstechnik standardisierte Zusätze. Fig. 4 zeigt die Spektren von Strahlungsquellen mit den genannten Standardzusätzen bei der vorgeschriebenen Betriebstemperatur. Durch Zu- und Abschalten einzelner Strahlungsquellen kann im laufenden Betrieb der UV-Bestrahlungsvorrichtung zwischen den Spektren nach Fig. 4 gewechselt werden. Werden indes einzelne oder mehrere Strahlungsquellen mit einer elektrischen Leistung zwischen dem Minimal- und Maximalwert betrieben, lässt sich eine Vielzahl überlagerter Spektren erzeugen, sogenannte Mischspektren, wie sie in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind. Die größtmöglichen Veränderungen des Spektrums ergeben sich bei denjenigen Anordnungen, bei denen sämtliche Strahlungsquellen unterschiedliche Zusätze aufweisen, insbesondere bei der Anordnung (22, 23). The radiation sources ( 1 ) shown in FIG. 3 are gas discharge lamps with different additives which evaporate during operation, namely mercury (Hg), iron (Fe) or gallium (Ga). These additives are additives standardized in UV radiation technology. Fig. 4 shows the spectra of radiation sources with the standard additives mentioned at the prescribed operating temperature. By switching individual radiation sources on and off, it is possible to switch between the spectra according to FIG. 4 while the UV irradiation device is in operation. If, however, one or more radiation sources are operated with an electrical power between the minimum and maximum values, a large number of superimposed spectra can be generated, so-called mixed spectra, as shown in FIGS . 5 and 6. The greatest possible changes in the spectrum result in those arrangements in which all radiation sources have different additives, in particular in the arrangement ( 22 , 23 ).

In jedem Diagramm nach Fig. 5 ist auf der X-Achse die Wellenlänge in Nanometer aufgetragen, während auf der Y-Achse die relative Intensität der elektromagnetischen Strahlung aufgetragen ist. Die jeweils oberhalb des Diagramms wiedergegebenen Abkürzungen bezeichnen die verdampfenden Zusätze in den Strahlungsquellen. Sämtliche Diagramme zeigen das bei vorgeschriebener Betriebstemperatur und Höchstleistung von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlte Mischspektrum. In each diagram of FIG. 5, the wavelength is plotted in nanometers, while the relative intensity of the electromagnetic radiation is plotted on the Y-axis on the X-axis. The abbreviations shown above the diagram indicate the evaporating additives in the radiation sources. All diagrams show the mixed spectrum emitted by the radiation device at the prescribed operating temperature and maximum output.

Für eine universell einsetzbare UV-Bestrahlungsvorrichtung kann eine Kombination der Strahlungsquellen, wie in Fig. 5a dargestellt, zum Einsatz kommen. Das dargestellte Mischspektrum enthält alle Anteile, die in der UV-Bestrahlungstechnologie erforderlich sind. A combination of the radiation sources, as shown in FIG. 5a, can be used for a universally usable UV radiation device. The mixed spectrum shown contains all the parts that are required in UV radiation technology.

Fig. 5b zeigt ein Mischspektrum mit einer Betonung der Intensität im Wellenlängenbereich um 360 Nanometer. Eine Kombination der Strahlungsquellen, wie sie für ein Spektrum nach Fig. 5b erforderlich ist, wird insbesondere bei der Aushärtung von Klebstoffen eingesetzt. Durch ein Abschalten der Leistungszufuhr einer der Fe-Strahlungsquellen kann das Mischspektrum im laufenden Betrieb in das in Fig. 5a dargestellte Mischspektrum überführt werden. Fig. 5b shows a mixed spectrum with an emphasis on intensity in the wavelength range around 360 nanometers. A combination of the radiation sources, as is required for a spectrum according to FIG. 5b, is used in particular in the curing of adhesives. By switching off the power supply of one of the Fe radiation sources, the mixed spectrum can be converted into the mixed spectrum shown in FIG. 5a during operation.

Fig. 5c zeigt ein Mischspektrum, das insbesondere zur Beschichtung von Holzflächen mit Lacken geeignet ist. Fig. 5c shows a mixed spectrum, which is particularly suitable for coating wood surfaces with paints.

Fig. 5d zeigt ein Mischspektrum zur Aushärtung von Druckfarben. FIG. 5d shows a mixing range for curing of printing inks.

Fig. 6 zeigt die Aufteilung des Mischspektrum nach Fig. 5 a) in die Einzel-Spektren von Strahlungsquellen gemäß der Anordnung (23) nach Fig. 3 jeweils bei Betriebstemperatur und Höchstleistung. Mit Positionsziffer (24) ist der Verstellbereich der Ga-Strahlungsquelle, mit Position (25) der Verstellbereich der Fe-Strahlungsquelle und mit Position (26) der Verstellbereich der Hg-Strahlungsquelle bezeichnet. In jedem Wellenlängenbereich lässt sich durch Steuerung der Leistung der jeweiligen Strahlungsquelle die Intensität innerhalb des mit (24, 25) und (26) gekennzeichneten Verstellbereichs verändern. FIG. 6 shows the division of the mixed spectrum according to FIG. 5 a) into the individual spectra of radiation sources according to the arrangement ( 23 ) according to FIG. 3 in each case at operating temperature and maximum power. Position number ( 24 ) denotes the adjustment range of the Ga radiation source, position ( 25 ) denotes the adjustment range of the Fe radiation source and position ( 26 ) denotes the adjustment range of the Hg radiation source. In each wavelength range, the intensity can be changed within the adjustment range identified by ( 24 , 25 ) and ( 26 ) by controlling the power of the respective radiation source.

Fig. 7 zeigt schematisch eine Regelanordnung für das abgestrahlte Mischspektrum. Zu diesem Zweck besitzt die UV-Bestrahlungsvorrichtung zusätzlich einen Sensor (28), der die elektromagnetische Strahlung erfasst, ein Spektrometer (29) zur Messung des Spektrums der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung sowie eine Auswerteeinheit (31) mit einem Eingang für das von dem Spektrometer (29) gemessene Spektrum sowie einem Ausgang, der mit den Steuerelektroniken (14, 15, 16) zur Leistungsstellung der Strahlungsquellen (1) verbunden ist. Fig. 7 shows schematically a control arrangement for emitted mixed spectrum. For this purpose, the UV irradiation device additionally has a sensor ( 28 ) which detects the electromagnetic radiation, a spectrometer ( 29 ) for measuring the spectrum of the emitted electromagnetic radiation and an evaluation unit ( 31 ) with an input for the spectrometer ( 29 ) measured spectrum and an output which is connected to the control electronics ( 14 , 15 , 16 ) for the power setting of the radiation sources ( 1 ).

Das von der UV-Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlte Licht wird von dem Sensor (28) erfasst und in das Spektrometer (29) geführt und dort gemessen. In der Auswerteeinheit (31) wird das gemessene Spektrum mit einem vom Anwender geforderten und in die Auswerteeinheit eingegebenen Sollspektrum für die von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung verglichen. Liegt eine Regelabweichung vor, wird über die Steuerelektroniken (14, 15, 16) die Leistung der einzelnen Strahlungsquellen nachgeführt. Erst wenn, wie in Fig. 7 angedeutet, das Soll- und das Istspektrum übereinstimmen ist ein kontrollierter und sicherer UV-Härtungsprozess gewährleistet. Die Überwachung mittels des Sensors (28) kann entweder fortlaufend oder nur in bestimmten Intervallen erfolgen. Hierzu ist der Sensor (28) in den Bereich der Lichtaustrittsöffnung (34) der Bestrahlungsvorrichtung zu bringen. The light emitted by the UV radiation device is detected by the sensor ( 28 ) and guided into the spectrometer ( 29 ) and measured there. In the evaluation unit ( 31 ), the measured spectrum is compared with a target spectrum for the electromagnetic radiation emitted by the radiation device, which is required by the user and entered in the evaluation unit. If there is a control deviation, the power of the individual radiation sources is tracked via the control electronics ( 14 , 15 , 16 ). Only when, as indicated in Fig. 7, the target and the actual spectrum match, is a controlled and reliable UV curing process guaranteed. The monitoring by means of the sensor ( 28 ) can either take place continuously or only at certain intervals. For this purpose, the sensor ( 28 ) has to be brought into the area of the light exit opening ( 34 ) of the irradiation device.

Alternativ ist es möglich, den Sensor an dem Spektrometer anzuordnen und das Licht über einen Lichtwellenleiter in den Sensor einzukoppeln. Bezugszeichenliste 1 Strahlungsquelle
2 Gehäuse
3 Reflektor
4 Objekt
5 Kreiszylinder
6 Strahlengang
7 Bewegungsrichtung
8 Enden
9 Halterung
10 -
11 Leitungen
12 Leitungen
13 Leitungen
14 Steuerelektronik
15 Steuerelektronik
16 Steuerelektronik
17 Anordnung Strahlenquelle
18 Anordnung Strahlenquelle
19 Anordnung Strahlenquelle
20 -
21 Anordnung Strahlenquelle
22 Anordnung Strahlenquelle
23 Anordnung Strahlenquelle
24 Regelbereich Ga
25 Regelbereich Fe
26 Regelbereich Hg
27 -
28 Sensor
29 Spektrometer
30 -
31 Auswerteeinheit
32 -
33 -
34 Lichtaustrittsöffnung
Alternatively, it is possible to arrange the sensor on the spectrometer and to couple the light into the sensor via an optical waveguide. Reference Signs List 1 radiation source
2 housings
3 reflector
4 object
5 circular cylinders
6 beam path
7 Direction of movement
8 ends
9 bracket
10 -
11 lines
12 lines
13 lines
14 control electronics
15 control electronics
16 control electronics
17 Radiation source arrangement
18 Radiation source arrangement
19 Radiation source arrangement
20 -
21 Radiation source arrangement
22 Radiation source arrangement
23 Radiation source arrangement
24 control range Ga
25 Fe control range
26 Control range ed
27 -
28 sensor
29 spectrometers
30 -
31 evaluation unit
32 -
33 -
34 light exit opening

Claims

1. Irradiation device for irradiating objects with, in particular, ultraviolet electromagnetic radiation, with a housing which has an outlet opening for the electromagnetic radiation which is aligned with the object to be irradiated, and at least two elongated radiation sources for the electromagnetic radiation which are arranged in the housing and which have a prescribed operating temperature Defined spectrum, characterized in that at least one radiation source ( 1 ) has a spectrum which at least partially differs from the other radiation sources ( 1 ) and that the power of at least one radiation source ( 1 ) is variable.

2. Irradiation device according to claim 1, characterized characterized that the spectrum in the wavelength range electromagnetic radiation from 100 nm-450 nm differs.

3. Irradiation device according to claim 1 or 2, characterized in that all radiation sources ( 1 ) have a spectrum which is at least partially different from the other radiation sources.

4. Irradiation device according to claim 1 or 2, characterized in that the radiation sources ( 1 ) can be operated independently of one another with different powers.

5. Irradiation device according to one or more of claims 1-3, characterized in that each radiation source ( 1 ) is associated with control electronics ( 14 , 15 , 16 ).

6. Irradiation device one or more of claims 1-4, characterized in that it has a spectral apparatus ( 29 ) for measuring the spectrum of the electromagnetic radiation emitted by the irradiation device ( 27 ).

7. Irradiation device according to claim 6, characterized by an evaluation unit ( 31 ) with an input for the spectrum measured by the spectral apparatus ( 29 ) and an output for changing the power of the individual radiation sources ( 1 ) as a function of a desired spectrum for the radiation device radiated electromagnetic radiation.

8. Irradiation device according to one or more of the Claims 1-6, characterized in that each Radiation source is a gas discharge lamp, which one in Operation containing vaporising additive (Hg, Fe, Ga).

9. Irradiation device according to claim 8, characterized characterized that the addition of mercury (Hg) or iron (Fe) or Gallium (Ga).

10. Irradiation device according to one or more of claims 1-9, characterized in that the longitudinal axes of all radiation sources ( 1 ) run parallel.

11. Irradiation device according to claim 10, characterized characterized that the distance between all Longitudinal axes coincides.

12. Irradiation device according to one or more of claims 1-11, characterized in that the radiation sources ( 1 ) are bundled ( 5 ), but without touching on their lateral surfaces.

13. Irradiation device according to one or more of claims 1-12, characterized in that a plurality of radiation sources ( 1 ) are combined in a common holder ( 9 ).