-
Gebiete der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung und ein Verfahren für ultraviolettes Licht und, insbesondere, auf Lampensysteme und Verfahren zum Behandeln oder Härten von Materialien auf einem Substrat oder Produkt unter Verwendung von ultraviolettem Licht.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Ultraviolettlampensysteme, wie etwa die, die zum Beheizen oder Härten von Klebstoffen, Dichtungsstoffen, Tinten oder anderen Beschichtungen benutzt werden, sind konstruiert, um Mikrowellenenergie mit elektrodenlosen Lampen zu koppeln, wie etwa einer ultraviolett-(UV)-Plasmalampenbirne bzw. Plasmalampenleuchtmittel (engl.: plasma lamp bulb), welche innerhalb einer Mikrowellenkammer eines Lampensystems angebracht ist. In Ultraviolettlampenbeheizungs- und härteanwendungen, sind typischerweise ein oder mehrere Magnetrons in dem Lampensystem vorgesehen, um Mikrowellenstrahlung mit der Plasmalampenbirne innerhalb der Mikrowellenkammer zu koppeln. Die Magnetrons sind mittels Hohlleitern, welche Auslassöffnungen beinhalten, die mit einem oberen Ende der Kammer verbunden sind, mit der Mikrowellenkammer gekoppelt. Wenn die Plasmalampenbirne ausreichend durch die Mikrowellenenergie angeregt wird, gibt sie ultraviolette Strahlung in eine Richtung durch eine offene Lampenvorderseite des Lampensystems ab, um ein Substrat zu bestrahlen, welches im Allgemeinen in der Nähe der offenen Lampenvorderseite angeordnet ist.
-
Eine Pressluftquelle ist fluidisch mit einem Gehäuse des Lampensystems verbunden, welches die Magnetrons, die Mikrowellenkammer und die Plasmalampenbirne enthält. Die Pressluftquelle ist betreibbar, um gekühlte Luft, beispielsweise 350 cft Kühlluft pro Minute, durch ein Gehäuse und in eine Mikrowellenkammer zu leiten, um die Magnetrons und die Plasmalampenbirne während der Bestrahlung des Substrats mittels des Lampensystems geeignet zu kühlen.
-
In einigen UV-Beheiz- und Härteanwendungen beinhaltet das Lampensystem einen Maschen-Schirm, welcher an der offenen Lampenvorderseite angebracht und durchlässig für ultraviolette Strahlung, jedoch undurchlässig für Mikrowellen ist. Die Konfiguration des Maschen-Schirms erlaubt es einem beträchtlichen Luftstrom von Kühlluft durch diesen in Richtung des Substrats zu passieren.
-
In einigen Anwendungen kann das Substrat jedoch eine saubere Umgebung erfordern sowie etwa in einer Härtekammer, sodass das Substrat während dem Heiz- und Härteprozess nicht durch Verschmutzungen, welche die Kühlluft mit sich trägt, die in Kontakt mit dem Substrat kommt, verschmutzt wird. Außerdem kann das Substrat auch etwas empfindlich und damit anfällig für Beschädigungen in rauen Umgebungen sein, so wie beispielsweise unter dem Einfluss der beträchtlichen Luftströmung von Kühlluft, welche auf das Substrat auftrifft und dieses möglicherweise stört. Das Substrat kann ebenfalls oft durch übermäßige Hitze beeinträchtigt werden, welche durch die Plasmalampenbirne während des Bestrahlungsprozesses erzeugt werden kann. Ferner kann das Substrat an dem äußeren Umfang eines Materials angeordnet sein, wodurch viele und verschiedene Behandlungen mit UV-Licht benötigt werden, um das Substrat um das Produkt herum zu bestrahlen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen diese oder andere Probleme, welche durch das Bereitstellen einer Vorrichtung zum Erzeugen von ultraviolettem Licht oder einem Verfahren zum Betreiben einer Ultraviolett-Lichtquelle verknüpft sind.
-
In einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung eine Kammer, welche einen Innenraum, eine Lichtquelle, welche einen mit einer Kammer gekoppelten Lampenkopf beinhaltet, und ein ultraviolett-(UV)-durchlässiges Element einschließt. Der Lampenkopf beinhaltet eine Lampenvorderseite, welche eingerichtet ist, um das ultraviolette Licht und die Kühlluft, welche der Vorrichtung bereitgestellt werden, zu übertragen. Das ultraviolett-(UV)-durchlässige Element ist über der Lampenvorderseite und unter dem Innenraum positioniert, um zwischen diesen einen Zwischenraum zu definieren. Das UV-durchlässige Element ist eingerichtet, um das ultraviolette Licht in den Innenraum zu übertragen und die Kühlluft vom Eintreten in den Innenraum abzulenken. Ein Abzugssystem, welches fluidisch-kommunizierend mit dem Zwischenraum gekoppelt ist, ist eingerichtet, um die Kühlluft aus dem Zwischenraum abzuführen.
-
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren Ausstrahlen ultravioletten Lichts von dem Lampenkopf, Kühlen des Lampenkopfs mit Kühlluft, Übertragen des ultravioletten Lichts mittels eines UV-durchlässigen Elements in einen Innenraum einer Kammer, und Ablenken der Kühlluft von dem Innenraum der Kammer. Diese und andere Vorteile werden im Lichte der folgenden Figuren und der detaillierten Beschreibung offensichtlich sein.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die beigefügten Zeichnungen, welche in die Beschreibung eingegliedert sind und einen Teil dieser darstellen, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen mit der oben gegebenen allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung.
-
1 ist eine perspektivische Darstellung einer durch Mikrowellen angeregten Ultraviolett-Lichtquelle, übereinstimmend mit Ausführungsformen der Erfindung;
-
2 ist eine Schnittdarstellung der Lichtquelle aus 1 gemäß der Schnittlinie 2-2;
-
3 ist eine Schnittdarstellung der Lichtquelle aus 1 gemäß der Schnittlinie 3-3;
-
4 ist eine perspektivische Darstellung eines Lampensystems, welche eine Lichtquelle aus 1 zusammen mit einer Pressluftquelle, einer Härtekammer und einem Abzugssystem umfasst;
-
5 ist eine perspektivische Darstellung des Lampensystems aus 4, welche interne Komponenten der Härtekammer darstellt;
-
6 ist eine Teil-Explosionsdarstellung eines Abschnitts des Lampensystems aus 4, welche interne Komponenten der Härtekammer und die Verbindung der Härtekammer mit der Lichtquelle und dem Abzugssystem darstellt;
-
7 ist eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Lichtquelle, der Härtekammer und des Abzugssystems aus 4 gemäß der Schnittlinie 7-7;
-
8 ist eine Teil-Schnittdarstellung eines Details der Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse der Härtekammer aus 7 gemäß der Ansicht 8; und
-
9 ist eine Schnittdarstellung einer Lichtführung der Härtekammer aus 4 gemäß der Schnittlinie 9-9.
-
Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig maßstabsgetreu sind, sie stellen eine etwas vereinfachte Abbildung der verschiedenen Eigenschaften, welche erläuternd für das Grundprinzip der Ausführungsform der Erfindung sind, dar. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der Ausführungsformen der Erfindung, wie sie hier offenbart sind, die beispielsweise spezifischen Abmessung, Ausrichtung, Positionen und Formen von verschiedenen dargestellten Komponenten sowie spezifische Abläufe von Operationen (z. B. umfassen diese zeitgleiche und/oder aufeinanderfolgende Operationen) beinhalten, werden teilweise durch spezielle beabsichtigte Anwendungen und Benutzungsumgebung bestimmt werden. Spezielle Merkmale der dargestellten Ausführungsformen können vergrößert oder verzerrt relativ zu anderen sein, um die Darstellung und das klare Verständnis zu vereinfachen.
-
Detaillierte Beschreibung
-
In den Zeichnungen, in denen gleiche Zahlen gleiche Teile in den verschiedenen Darstellungen bedeuten, zeigen 1–3 ein durch Mikrowellen erregtes UV-Lampensystem oder Lichtquelle 10, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Erfindung. Die Lichtquelle 10 beinhaltet ein Paar von Mikrowellengeneratoren, welche als ein Paar von Magnetrons 14 dargestellt sind, welche jeweils durch Hohlleiter 18 mit einer sich longitudinal erstreckenden Mikrowellenkammer 16 gekoppelt sind.
-
Jeder Hohlleiter 18 hat eine Auslassöffnung 20, welche mit einem unteren Ende der Mikrowellenkammer 16 gekoppelt ist, sodass Mikrowellenenergie, welche durch das Paar von Mikrowellengeneratoren 14 erzeugt wird, in einem longitudinalen, beabstandeten Verhältnis angrenzend an die gegenüber liegenden unteren Enden der Mikrowellenkammer 16 mit der Mikrowellenkammer 16 gekoppelt sind. Eine elektrodenlose Plasmalampe 22 in Form einer bzw. einem abgedichteten, sich longitudinal erstreckenden Plasmalampenbirne bzw. Plasmalampenleuchtmittel (engl.: plasma lamp bulb), ist innerhalb der Mikrowellenkammer 16 angebracht und wird angrenzend an dem oberen Ende der Mikrowellenkammer 16 gestützt, wie es bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist.
-
Die Lichtquelle 10 beinhaltet in einer Ausführungsform, wie es aus dem Stand der Technik gut bekannt ist, ein Gehäuse 24, welches fluidisch-kommunizierend über einen Lufteinlasskanal 26 mit einer Pressluftquelle (nicht gezeigt in 1–3) verbunden ist. Der Lufteinlasskanal 26 ist an einem unteren Ende des Gehäuses 24 positioniert und das obere Ende des Gehäuses 24 bildet einen Lampenkopf 28 aus. Die Druckluftquelle ist betreibbar, um einen Strom von Kühlluft, diagrammatisch dargestellt durch die Pfeile 30 in 1 und 2, durch das Gehäuse 24 und in die Mikrowellenkammer 16 zu leiten, um die Magnetrons 14 und die Plasmalampenbirne 22 zu kühlen, wie es unten detaillierter beschrieben sein wird. Die Strömung der Kühlluft 30 passiert die Mikrowellenkammer 16 und wird durch Öffnungen in einer offenen Lampenvorderseite 32 des Lampenkopfs 28 ausgesendet oder übertragen.
-
Die Lichtquelle 10 ist konstruiert und aufgebaut, um ultraviolettes Licht, diagrammatisch dargestellt durch die Pfeile 34 in 2, durch die offene Lampenvorderseite 32 der Lichtquelle 10 bei ausreichender Anregung der Plasmalampenbirne 22 durch Mikrowellenenergie auszustrahlen, welche durch das Paar der Mikrowellengeneratoren 14 mit der Mikrowellenkammer 16 gekoppelt ist. Obwohl ein Paar von Magnetrons 14 hier dargestellt und beschrieben ist, soll verdeutlicht werden, dass die Lichtquelle 10 auch lediglich ein einzelnes Magnetron 14 beinhalten könnte, um die Plasmalampenbirne 22, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Erfindung, anzuregen.
-
Wie in 3 gezeigt, beinhaltet die Lichtquelle 10 eine Starterbirne 36 und ein Paar von Transformatoren 38 (nicht gezeigt), welche jeweils elektrisch gekoppelt sind mit einem der Magnetrons 14, um Glühfäden der Magnetrons 14 zu energetisieren, derart wie es Fachmänner auffassen. Die Magnetrons 14 sind an Einlassöffnungen 40 der Hohlleiter 18 derart angebracht, dass Mikrowellen, welche durch die Magnetrons 14 erzeugt werden, durch die longitudinal beabstandeten Auslassöffnungen 20 der Hohlleiter 18 in die Mikrowellenkammer 16 entladen werden. Vorzugsweise sind die Frequenzen der zwei Magnetrons 14 geteilt oder um einen kleinen Betrag versetzt, um die Kopplung zwischen diesen während des Betriebs der Lichtquelle 10 zu vermeiden. In spezifischen Ausführungsformen könnte ein erster Magnetron 14 ein Signal mit etwa 2,4 GHz erzeugen, während ein zweiter Magnetron 14 ein Signal erzeugt, welches eine Differenz von bis zu etwa 20 MHz zum ersten Magnetron 14 aufweist.
-
Ein sich longitudinal erstreckender Lampenreflektor 42 ist innerhalb der Mikrowellenkammer 16 angeordnet, um das ultraviolette Licht 34 zu reflektieren, welches von der Plasmalampenbirne 22 in Richtung eines Substrats (nicht gezeigt) ausgesandt wird, welches außerhalb der offenen Lampenvorderseite 32 des Lampenkopfs 28 positioniert ist. Der Lampenreflektor 42 kann eine ellipsenförmige Gestaltung im transversalen Querschnitt aufweisen, jedoch sind auch parabelförmige oder andere Querschnittsgestaltungen möglich ohne vom Sinn und vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alternativ kann der Lampenreflektor 42 als ein Flood-Reflektor eingerichtet sein, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist (im Gegensatz zu einem fokussierenden Reflektor, welcher ebenso aus dem Stand der Technik bekannt ist). Ultraviolettes Licht, wie es hier benutzt wird, ist Strahlung, welche eine Wellenlänge (oder Frequenz) innerhalb des ultravioletten Bandes des elektromagnetischen Spektrums hat.
-
Der Lampenreflektor 42 ist aus beschichtetem Glas gemacht. Zum Beispiel beinhaltet eine Seite des Lampenreflektors 42 (z. B. die Plasmabirnenseite) eine dichroitische Beschichtung, während die andere Seite des Lampenreflektors 42 sandgestrahlt sein könnte. Folglich ist der Lampenreflektor 42 im Wesentlichen durchlässig für die Mikrowellenergie, welche durch das Paar von Magnetrons 12 erzeugt wird, jedoch im Wesentlichen undurchlässig und im Wesentlichen reflektierend für ultraviolettes Licht 34, welches durch die Plasmalampenbirne 22 ausgesendet wird. Alternativ kann der Lampenreflektor 42 aus einem anderen Material gemacht sein, welches passende reflektierende, lichtbrechende und/oder thermische Eigenschaften aufweist, wie beispielsweise poliertes Aluminium, welches im Wesentlichen auch durchlässig für Mikrowellenenergie ist, welche durch ein Magnetron 14 erzeugt wird, jedoch im Wesentlichen undurchlässig und im Wesentlichen reflektierend für ultraviolettes Licht 34, welches von der Plasmalampenbirne 22 ausgesendet wird.
-
Wie in 2 gezeigt, beinhaltet der Lampenreflektor 42 ein Paar von sich longitudinal erstreckenden Reflektor-Paneelen 44, welche in entgegengesetztem Verhältnis, z. B. mit gegenüberliegenden Spiegeln, innerhalb der Mikrowellenkammer 16 und in beabstandetem Verhältnis zu der Plasmalampenbirne 22 angebracht sind. Jedes Reflektor-Paneel 44 ist vorzugsweise aus beschichtetem Glas gemacht, jedoch sind auch andere Materialien, die passende reflektierende und thermische Eigenschaften aufweisen, möglich. Wenn sie z. B. aus beschichtetem Glas gemacht sind, ist jedes Reflektor-Paneel 44 durchlässig für Mikrowellenenergie, welche durch das Paar von Magnetrons 14 erzeugt wird, jedoch undurchlässig und reflektierend für ultraviolettes Licht 34, welches durch die Plasmalampenbirne 22 ausgesendet wird.
-
Weiter bezugnehmend auf 2, ist ein sich longitudinal erstreckendes Zwischenelement 46 innerhalb der Mikrowellenkammer 16 in einem beabstandetem Verhältnis zu den Reflektor-Paneelen 44 und ebenfalls im beabstandetem Verhältnis zu der Plasmalampenbirne 22 angebracht. Das Zwischenelement 46 kann aus Glas, wie beispielsweise PYREX®, gemacht sein und könnte unbeschichtet sein, um nicht reflektierend für ultraviolettes Licht 34, welches durch die Plasmalampenbirne 22 ausgesendet wird, zu sein.
-
Wenn das Paar der Reflektor-Paneele
44 und das Zwischenelement
46 innerhalb der Mikrowellenkammer
16 angeordnet sind, um den Reflektor
42 auszubilden, ist ein Paar von beabstandeten, sich longitudinal erstreckenden Schlitzen
48 zwischen den Reflektor-Paneelen
44 und dem Zwischenelement
46 ausgebildet. Das Paar der beabstandeten, sich longitudinal erstreckenden Schlitze
48 ist betreibbar, um Kühlluft
30 von einer Druckluftquelle in Richtung der Plasmalampenbirne
22 passieren zu lassen, sodass die Kühlluft
30 im Wesentlichen die äußere Oberfläche der Plasmalampenbirne
22 umströmt, um die Birne
22 zu kühlen. Details der Konstruktion des Lampenreflektors
42 sind ganzheitlich in dem gemeinsam besessenen und ebenfalls anhängigen
US-Pat. Nr. 6,696,801 mit dem Titel „Microwave Exited Ultraviolet Lamp System With Improved Cooling”, es wird hierbei Bezug genommen auf die Offenbarung in ihrer Gesamtheit. Wie es für die mit gewöhnlichen Kenntnissen in diesem Bereich der Technik leicht zu verstehen ist, sind alternativ auch andere Reflektorkonfigurationen möglich. Die Kühlluft
30 passiert die Mikrowellenkammer
16 und wird durch die offene Lampenvorderseite
32 des Lampenkopfs
28 ausgeströmt. Wie in
2 und
3 dargestellt, ist die Lichtquelle
10 ferner mit Flanschbefestigungen
50 ausgestattet, welche Gewindeöffnungen
52 aufweisen, welche benutzt werden können, um eine Härtekammer und/oder ein Abzugssystem an die Lichtquelle
10 anzubringen.
-
Im Hinblick auf die Kühlluft 30 ist eine ausreichende Strömungsrate, wie beispielsweise etwa 350 cft/min, innerhalb des Gehäuses 24 bereitgestellt, um den einwandfreien Betrieb der Magnetrons 14 und der Plasmalampenbirne 22 zu gewährleisten. Um zu gewährleisten, dass eine ausreichende Kühlluftströmungsrate während des Betriebs der Lichtquelle 10 bereitgestellt wird, ist ein Differenzdruck-Wandler 56 angebracht, welcher fluidisch mit dem Lampenkopf 28 und dem Gehäuse 24 kommuniziert. Der Differenzdruck-Wandler 56 nimmt den Druckabfall in dem Gehäuse 24 wahr und stellt ein Signal für eine Steuerung der Lichtquelle 10 (nicht gezeigt) bereit, um die Lichtquelle 10 abzuschalten, den Energiestrom zu den Magnetrons 14 anzupassen (womit die Intensität des UV-Lichts der Plasmalampenbirne 22 angepasst wird), und/oder die Luftströmung in die Lichtquelle 10 anzupassen, wenn der gewünschte Druck nicht gemessen wird. Bezugnehmend auf 4–5, beinhaltet ein Lampensystem eine Druckluftquelle 60 und/oder eine Härtekammer 70, welche an der Lichtquelle 10 angebracht sind. Die Pressluftquelle 60 kann Umgebungsluft einziehen, diese Luft filtern und diese Luft kühlen. Die Pressluftquelle 60 kann dann diese eingezogene, gefilterte und gekühlte Luft als Kühlluft 30 der Lichtquelle 10 durch den Lufteinlasskanal 26 zur Verfügung stellen. Die Härtekammer 70 ist in Verbindung mit der Lichtquelle 10 eingerichtet, um UV-Licht an den im Wesentlichen gesamten Umfang eines Substrats (nicht gezeigt) bereitzustellen sowie das Substrat von der Kühlluft 30, welche durch die offene Lampenvorderseite 32 des Lampenkopfs 28 ausgeströmt wird, zu isolieren.
-
Bezugnehmend auf 4–9, ist die Härtekammer 70 an der Lichtquelle 10 durch die Benutzung einer Vielzahl von Gewindebolzen 71 gesichert, welche gewindemäßig in die den jeweiligen Öffnungen 52 der Flanschbefestigungen 50 eingreifen. Die Härtekammer 70 beinhaltet einen Innenraum, welcher zumindest teilweise durch ein unteres Gehäuse 72 und ein oberes Gehäuse 74 definiert ist, welche durch ein Scharnier 76 verbunden sind. Das untere Gehäuse 72 ist im geschlossenen Zustand an dem oberen Gehäuse 72 durch eine Verriegelungsanordnung 78 gesichert (z. B. eine Verriegelung 78a auf dem oberen Gehäuse 74, welches durch einen Sicherungsmechanismus 78b mit dem unteren Gehäuse 72 gesichert ist), jedoch an der Lichtquelle 10 mittels der vorgenannten Gewindebolzen 71 gesichert ist. Die Härtekammer 70 beinhaltet ein oberes Paneel 79, jedoch beinhaltet diese kein unteres Paneel. Vielmehr ist der Boden der Härtekammer 70 für die Kühlluft 30 und das ultraviolette Licht 34, welches von der Lichtquelle 10 ausgesendet wird, geöffnet.
-
Zwei Licht-Kanäle 80 sind auf beiden Seiten der Härtekammer 70 eingerichtet. insbesondere kommunizieren die Innenräume der Licht-Kanäle 80 durch einen Einlass 81a und einen Auslass 81b fluidisch mit dem Innenraum der Härtekammer 70, jedoch können der Einlass 81a und der Auslass 81b ausgetauscht werden. Die Licht-Kanäle 80 sind eingerichtet, um wesentliche Teile des UV-Lichts davon abzuhalten, aus der Härtekammer 70 auszutreten.
-
Jeder Licht-Kanal 80 beinhaltet ebenfalls ein unteres Kanal-Gehäuse 82 und ein oberes Kanal-Gehäuse 84 sowie entsprechende Verschlusskappen 86 (z. B. Verschlusskappe 86a auf dem oberen Kanal-Gehäuse 84 und Verschlusskappe 86b auf dem unteren Kanal-Gehäuse 82). Die Verschlusskappen 86 können entfernt werden, um es dem Substrat (z. B. einem Objekt wie beispielsweise einem Seil, einem Balken oder einem Rohr) zu erlauben, dass UV-härtbare Material, welches in einen Licht-Kanal eingeführt oder eingespeist werden soll, durch die Härtekammer 70 und aus einem anderen Licht-Kanal 80 hinaus mit sich zu tragen. Alternativ können die Verschlusskappen 86 maschinell bearbeitet sein, um eine Öffnung 89 zu beinhalten, welche sich durch die Verschlusskappen 86 erstreckt und welche im Wesentlichen ähnlich zu dem Querschnitt des Substrats ist (z. B. die Öffnung kann einen ähnlichen Querschnitt entsprechend des zuvor genannten Seils, des Balkens oder des Rohres haben) derart, dass das Substrat und das UV-härtbare Material durch einen Licht-Kanal 80 eingeführt oder eingspeist werden kann, durch die Härtekammer 70 durchgeführt und aus dem anderen Licht-Kanal 80 herausgeführt werden kann. Wie durchweg in den Figuren dargestellt ist, ist jeder Licht-Kanal 80 im Wesentlichen hohl, sodass ein Führungsmechanismus (nicht gezeigt) am Boden des Licht-Kanals positioniert werden kann, um ein Produkt zu stützen und/oder durch die Härtekammer 70 zu führen.
-
Wie es am besten in 6 und 7 gezeigt ist, beinhaltet die Härtekammer 70 ein für ultraviolettes Licht (UV) durchlässiges Element 88, welches durch eine Befestigungsklammer 90 gehalten wird. Das (UV) durchlässige Element 88 kann Quarz umfassen. Die Befestigungsklammer 90 wiederum ist an der vorderen Wand 92 und der hinteren Wand 94 der Härtekammer 70 gesichert. Die vordere Wand 92 ist nicht direkt mit der hinteren Wand 94 verbunden, jedoch ist sie dafür indirekt mit der hinteren Wand 94 verbunden. Ein Härtekammer-Reflektor 120 ist zwischen der vorderen Wand 92 und der hinteren Wand 94 positioniert.
-
Eine im Allgemeinen luftdichte Dichtung ist zwischen dem UV-durchlässigen Element 88 und den Wänden der Härtekammer 70 ausgebildet. Eine derartige luftdichte Dichtung stellt sicher, dass der Innenraum der Härtekammer 70, welcher fluidisch mit den Licht-Kanälen 80 kommuniziert und somit auch der Innenraum der Härtekammer 70 in dem das Substrat positioniert ist, keine Kühlluft empfangen, welche durch eine offene Lampenvorderseite 32 des Lampenkopfs 28 ausströmt. Ein Dichtmittel oder eine andere Dichtung (nicht gezeigt) kann mit den Kanten des UV-durchlässigen Elements 88, oder mit dem UV-durchlässigen Element 88 und der Befestigungsklammer 90 oder anderen Wänden der Härtekammer 70 kommunizieren, um die im Allgemeinen luftdichte Dichtung auszubilden. Mindestens eine Gummidichtung 96 kann ebenfalls zwischen der Lichtquelle 10 und der Härtekammer 70 positioniert sein, um eine im Wesentlichen luftdicht Dichtung zwischen diesen zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen ist das UV-durchlässige Element 88 ein im Wesentlichen rechteckiges Element mit einem im Wesentlichen flachen Querschnitt und einem Umfang, welcher im Wesentlichen dem Draufsichtsquerschnitt der Härtekammer 70 entspricht, ohne wesentlich eine Konvergenz oder Divergenz des ultravioletten Lichts 34, welches hierdurch übermittelt wird, hervorzurufen. In alternativen Ausführungsformen kann das UV-durchlässige Element 88 einen derartigen Querschnitt haben, dass das ultraviolette Licht 34, welches durch das UV-durchlässige Element 88 übertragen wird, divergiert oder konvergiert wird.
-
Ein Abzugssystem 100 kommuniziert fluidisch mit der offenen Lampenvorderseite 32 des Lampenkopfs 28. Insbesondere ist das Abzugssystem 100 mit einer Lufteinlassöffnung 102 eingerichtet, um die Kühlluft 30 zu empfangen, welche durch die offene Lampenvorderseite 32 in einen Zwischenraum ausgeströmt wird, welcher durch die Wände der Härtekammer 70 und dem UV-durchlässigen Element 88 ausgebildet ist. Das Abzugssystem 100 empfängt die Kühlluft 30 durch ein Loch 103, welches sich durch die vordere Wand 92 der Härtekammer 70 erstreckt und unter dem UV-durchlässigen Element 88 positioniert ist. Ein Abzugskanal 104 ist eingerichtet, um die Kühlluft 30 zu einem Ort zu leiten, welcher entfernt von dem Lampenkopf 28 ist, sodass die Kühlluft 30 nicht in Kontakt mit dem Substrat kommt.
-
In einer Ausführungsform ist das Abzugssystem 100 ein Abzugskanal, welcher wiederum eine obere Wand 108, eine gegenüber liegende Bodenwand 110, ein Paar von gegenüber liegenden Seitenwänden 112 und eine Endwand 114 beinhaltet, welche eingerichtet sind, um einen länglichen und abgeschlossenen Zwischenraum 116 auszubilden. Der abgeschlossene Zwischenraum 116 kommuniziert fluidisch mit der offenen Lampenvorderseite 32 des Lampenkopfs 28. Das Abzugssystem 100 ist an der vorderen Wand 92 der Härtekammer 70 durch mindestens eine Schraube 180 befestigt.
-
Die Härtekammer 70 ist ferner mit mindestens einem Härtekammer-Reflektor 120 eingerichtet, der im Innenraum des oberen Gehäuses 74 eingerichtet ist sowie mindestens einem Seitenreflektor 122. In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Seitenreflektor 122 auf jeder Seite der vorderen Wand 92 und der hinteren Wand 94 eingerichtet. In spezifischen Ausführungsformen, und wie dargestellt in 6 sind zwei Seitenreflektoren 22 auf jeder Seite der vorderen Wand 92 und der hinteren Wand 94 eingerichtet: Ein Seitenreflektor 122a über dem UV-durchlässigen Element 88, welcher an der hinteren Wand 94 befestigt ist, ein Seitenreflektor 122b unter dem UV-durchlässigen Element 88, welcher an der hinteren Wand 94 befestigt ist, ein Seitenreflektor 122c über dem UV-durchlässigen Element 88, welcher an der vorderen Wand 92 befestigt ist, und ein Seitenreflektor 122d unter dem UV-durchlässigen Element 88, welcher an der vorderen Wand 92 befestigt ist. Der Härtekammer-Reflektor 120 und die Seitenreflektoren 122a–d können einen elliptischen transversalen Querschnitt haben (z. B. wie es bei den Seitenreflektoren 122c und 122d dargestellt ist), jedoch sind auch parabolische oder andere Querschnittsausführungen möglich, ohne von Ausführungsformen der Erfindung abzuweichen. Insbesondere und wie in 4–6 dargestellt, beinhalten die Seitenreflektoren 122a und 122b einen flachen Querschnitt und die Seitenreflektoren 122c und 122d haben eine Krümmung und sind nicht flach, sodass die Seitenreflektoren 122a–d unterschiedliche Querschnitts-Profile haben. Folglich kann mit Benutzung des Härtkammer-Reflektors 120 und der Seitenreflektoren 122 die Härtekammer 70 eingerichtet werden, um ultraviolettes Licht 34 für Substrat zur Verfügung zu stellen, welches um den Umfangs des Produktes herum positioniert ist.
-
Mindestens ein Abschnitt des unteren Gehäuses 72 ist eingerichtet, um das obere Gehäuse 74 zu überdecken. Insbesondere, wie dargestellt in 8, ist mindestens ein Abschnitt der vorderen Wand 92 des oberen Gehäuses 74 entfernt wie bei 130, wobei das untere Gehäuse 72 eine nach oben gerichtete Projektion 132 beinhaltet, welche den entfernten Abschnitt 130 überdeckt. Ähnlich, wie dargestellt in 9, ist der Abschnitt eines Licht-Kanals 80, der mit dem oberen Gehäuse 64 verbunden ist, entfernt, wie bei 140, wobei der Abschnitt des Licht-Kanals 80, welcher mit dem unteren Gehäuse 72 verbunden ist, ebenso eine nach innen gerichtete Projektion 142 beinhaltet, welche den entfernten Abschnitt 140 überdeckt. Somit wird ultraviolettes Licht vermieden, welches aus der Verbindung zwischen dem unteren Gehäuse 72 und dem oberen Gehäuse 74 austreten kann sowie Licht, welches an der Verbindung, an der zwei Hälften von Licht-Kanälen 80 aufeinander treffen, austreten kann.
-
Folglich liefern Ausführungsformen der Erfindung ein Lampensystem, welches eine Härtekammerbefestigung beinhaltet, um eine verbesserte Doppelhärtung bereitzustellen. Im Speziellen ist die Härtekammer 70 betreibbar, um eine komplette Produkthärtung zu bieten (manchmal als eine „3-dimensionale” oder „360° Härtung” bezeichnet). Die Härtekammer 70 kann ebenso eingerichtet sein, um die Intensität des ultravioletten Lichts auf der Substratgeometrie durch Anpassen der Winkel der Seitenreflektoren 122 und folglich des ultravioletten Lichts, welches auf das Substrat reflektiert wird, zu maximieren. Folglich ist für ein Substrat die Benutzung von einer Vielzahl von Plasmalampenbirnen 22, einer Vielzahl von Lampenköpfen 28, und/oder viele und verschiedene Bestrahlungen mit ultraviolettem Licht vermieden. Zusätzlich stellt die Härtekammer 70 einen Innenraum bereit, der auf etwa 300°F während dem Betrieb erwärmt ist, und folglich nicht nur eine Ultraviolettlicht-Härtung des gesamten Produkts liefert, sondern ebenfalls eine thermische Härtung für eine verbesserte Doppelhärtung liefert.
-
Im Hinblick auf die Härtekammer 70, verhindert die überdeckende Konstruktion der Kanten des unteren Gehäuses 72 und des oberen Gehäuses 74 sowie die überdeckende Konstruktion der Kanten der Licht-Kanäle 80 wesentlich den Verlust an ultraviolettem Licht und die Transmission in die Betriebsumgebung. Die verbesserte Doppelhärtung ist ebenso ohne Verschmutzung des Substrats und/oder des Produkts (z. B. eines UV-härtbaren Materials) bereitgestellt, wobei ebenfalls eine stabile Plattform für das Produkt bereitgestellt wird. In Besonderem verschmutzt die Kühlluft 30 der Lichtquelle 10 weder das Substrat oder das Produkt, noch übermittelt die Kühlluft 30 ungewollte Bewegungen an das Substrat oder das Produkt auf dem Substrat. Das Produkt wiederum kann mittels des zuvor diskutierten Führungsmechanismus in dem jeweiligen Licht-Kanal 80 gestützt werden.
-
Eine Person, welche gewöhnliche Kenntnisse in diesem Bereich der Technik hat, wird erkennen, dass die Umgebungen, welche in 1–9 dargestellt sind, nicht beabsichtigen, den Umfang der Ausführungsformen der Erfindung zu limitieren. Insbesondere kann die Lichtquelle gemäß alternativer Ausführungsformen weniger oder zusätzliche Komponenten enthalten. Tatsächlich wird eine Person mit Kenntnissen in diesem Bereich der Technik bemerken, dass andere alternative Hardwareumgebungen benutzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
-
Zum Beispiel wird es eine Person, welche einen gewöhnlichen Kenntnisstand in dieser Technik hat, zu schätzen wissen, dass die Lichtquelle
10 mit einer betätigbaren Verschlussanordnung (nicht gezeigt) gekoppelt werden kann, um sicherzustellen, dass so wenig UV-Licht
34 von der Lichtquelle
10 wie möglich austritt, wenn die betätigbare Verschlussanordnung geschlossen ist. Eine derartige Verschlussanordnung ist in dem
US-Patent Nr. 6,933,683 offenbart, welches den Titel „Microwave Powered Lamp Head Having External Shutter” trägt, es wird hierbei Bezug genommen auf die Offenbarung in ihrer Gesamtheit.
-
Außerdem ist es nicht die Absicht des Anmelders, den Umfang der beigefügten Ansprüche einzuschränken oder in irgendeiner Weise auf Details zu limitieren, indem die Ausführungsformen der Erfindung durch eine Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen und durch die Beispiele erläutert und die Ausführungsformen mit beträchtlicher Detailtiefe beschrieben sind. Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden Fachmännern schnell einleuchten. Folglich ist die Erfindung in ihren weitgefassten Aspekten darum nicht auf spezifische Details, Vorrichtungen und/oder Verfahren, wie sie gezeigt und beschrieben sind, limitiert. Entsprechend können Abweichungen von diesen Details gemacht werden, ohne von dem Sinn oder dem Umfang des erfinderischen Konzepts des Erfinders abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 6696801 [0029]
- US 6933683 [0043]
