DE20114380U1 - UV irradiation device - Google Patents
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Description
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"UV-Bestrahlungsvorrichtung"1
"UV irradiation device "
Die vorliegende Erfindung betrifft eine UV-Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von Objekten mit ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung).The present invention relates to a UV irradiation device for irradiating objects with ultraviolet radiation (UV radiation).
Derartige UV-Bestrahlungsvorrichtungen zum Bestrahlen von Objekten mit UV-Strahlung werden beispielsweise von der Anmelderin in verschiedenen Ausgestaltungen hergestellt und vertrieben und dienen unter anderem zum Trocknen und Aushärten von Klebstoffen, Lacken, Kunststoffen usw. Anwendungsgebiete sind beispielsweise die Bestrahlung von Compact-Discs, Digital Video Discs etc.Such UV irradiation devices for irradiating objects with UV radiation are manufactured and sold by the applicant in various designs and are used, among other things, for drying and curing adhesives, paints, plastics, etc. Areas of application include the irradiation of compact discs, digital video discs, etc.
Eine bekannte UV-Bestrahlungsvorrichtung der geschilderten Art ist in Figur 7 gezeigt, die einen Querschnitt durch die insgesamt längliche UV-Bestrahlungsvorrichtung 70 darstellt. Die bekannte UV-Bestrahlungsvorrichtung 70 umfaßt einen aus zwei Teilen 71a, 71b bestehenden länglichen Reflektor 71 mit Schichten 70a, 70b aus hochreflektierendem Material, der sich längs einer länglichen UV-Lampe 72 zum Ausstrahlen von UV-Strahlung erstreckt. Der längliche Reflektor 71 und die UV-Lampe 12 befinden sich in einem Gehäuse 73. Die im Querschnitt dargestellte UV-Lampe 72 emittiert UV-Strahlung nach allen Seiten, wobei die in der Zeichenebene von Figur 7 nach oben imitierte UV-Strahlung von den beiden Reflektorschichten 70a und 70b nach unten zu einer Durchtrittsöffnung 75 reflektiert wird. Die Durchtrittsöffnung 75 wird durch eine erste Längsseite 76 des Reflektorteiles 71b und eine zweite Längsseite 77 des zweiten Reflektorteiles 71a begrenzt. An die erste Längsseite 76 des ersten Reflektorteiles 7 Ib schließt sich eine längliche Halterung 80 für einen weiteren Reflektor 78 an. Der Reflektor 78 umfaßt eine ebene Fläche aus hochreflektierendem Material und ist in die Reflektorhalterung 80 eingespannt. Der Reflektor 78 reflektiert dabei direkt von der UV-Lampe 72 ausgestrahlte UV-Strahlung und von den Reflektorschichten 70a bzw. 70b reflektierte UV-Strahlung zu einer Austrittsöffnung 74, die sich an die zweite Längsseite 77 des zweiten Reflektorteiles 71a anschließt. Die durch die Austrittsöffnung 74 fallende UV-Strahlung wird zum Bestrahlen von Objekten 79 verwendet, die vor der Austrittsöffnung 74 plaziert oder an ihr entlangbewegt werden. Die Verweildauer der Objekte 79 vor der Austrittsöffnung 74 und die Art der verwendeten UV-Lampen 72 variieren hierbei abhängig vom Typ der zu bestrahlenden Gegenstände sowie vom Anwendungszweck der UV-Strahlung.A known UV irradiation device of the type described is shown in Figure 7, which represents a cross section through the overall elongated UV irradiation device 70. The known UV irradiation device 70 comprises an elongated reflector 71 consisting of two parts 71a, 71b with layers 70a, 70b made of highly reflective material, which extends along an elongated UV lamp 72 for emitting UV radiation. The elongated reflector 71 and the UV lamp 12 are located in a housing 73. The UV lamp 72 shown in cross section emits UV radiation in all directions, with the UV radiation imitated upwards in the plane of the drawing in Figure 7 being reflected downwards by the two reflector layers 70a and 70b to a passage opening 75. The passage opening 75 is delimited by a first longitudinal side 76 of the reflector part 71b and a second longitudinal side 77 of the second reflector part 71a. The first longitudinal side 76 of the first reflector part 71b is adjoined by an elongated holder 80 for a further reflector 78. The reflector 78 comprises a flat surface made of highly reflective material and is clamped into the reflector holder 80. The reflector 78 reflects UV radiation emitted directly by the UV lamp 72 and UV radiation reflected by the reflector layers 70a and 70b to an exit opening 74 which adjoins the second longitudinal side 77 of the second reflector part 71a. The UV radiation falling through the exit opening 74 is used to irradiate objects 79 that are placed in front of the exit opening 74 or moved along it. The length of time the objects 79 remain in front of the exit opening 74 and the type of UV lamps 72 used vary depending on the type of objects to be irradiated and the purpose of the UV radiation.
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Ein Problem bei der Bestrahlung von Objekten mit UV-Strahlung ist die gleichzeitig von den UV-Lampen erzeugte infrarote (IR) Strahlung. Die ebenfalls auf die Objekte eingestrahlte IR-Strahlung kann zu einer starken Aufheizung der Objekte und in der Folge zu einer Beschädigung der bestrahlten Objekte führen. Zur Lösung dieses Problems sind verschiedene Maßnahmen möglich. Beispielsweise können die bestrahlten Objekte 79 mit einer Wasserkühlung gekühlt werden, um die durch die IR-Strahlung erzeugte Wärme abzutransportieren und ein effizientes Trocknen bzw. Aushärten durch die UV-Strahlung zu gewährleisten. Eine Wasserkühlung ist jedoch mit einem sehr hohen Aufwand verbunden und in der Regel nicht in den Fertigungsprozeß integrierbar.One problem with irradiating objects with UV radiation is the infrared (IR) radiation generated at the same time by the UV lamps. The IR radiation that is also irradiated onto the objects can cause the objects to heat up considerably and subsequently damage the irradiated objects. Various measures are possible to solve this problem. For example, the irradiated objects 79 can be cooled with water cooling in order to transport away the heat generated by the IR radiation and to ensure efficient drying or hardening by the UV radiation. However, water cooling is very complex and cannot usually be integrated into the production process.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Reflektors aus dichroitischem Material für den Reflektor 78. Da praktisch die gesamte von der UV-Lampe 72 emittierte UV-Strahlung entweder direkt oder durch die Reflektorschichten 70a und 70b reflektiert auf den weiteren Reflektor 78 fällt, kann hier durch die Verwendung von dichroitischem Material der IR-Anteil der UV-Strahlung stark reduziert werden. Für die Reflektor schichten 70a bzw. 70b kann ebenfalls dichroitisches Material verwendet werden. Der Nachteil bei der Verwendung von dichroitischem Material ist, daß durch die Reflektionsverluste die UV-Bestrahlungseffizienz sinkt. Weiter reduziert wird die UV-Bestrahlungseffizienz durch die Verwendung des zusätzlichen Reflektors 78 in Folge der Verluste durch den längeren Strahlengang. Ein weiteres Problem ist, daß durch den Reflektor 78 zwar ein relativ hoher IR-Anteil aus der UV-Strahlung herausgefiltert werden kann, jedoch die resultierende Wärme in Folge der Materialübergänge Reflektor-Luft-Reflektorhalterung nicht besonders effektiv ist. Weiterhin erweist sich die Ausgestaltung des Reflektors 78 mit einer ebenen Reflektionsfläche als nicht vorteilhaft hinsichtlich der Homogenität und der Stärke der auf das Objekt 79 einfallenden UV-Strahlung.Another possibility is to use a reflector made of dichroic material for the reflector 78. Since practically all of the UV radiation emitted by the UV lamp 72 falls onto the additional reflector 78 either directly or reflected by the reflector layers 70a and 70b, the IR portion of the UV radiation can be greatly reduced by using dichroic material. Dichroic material can also be used for the reflector layers 70a and 70b. The disadvantage of using dichroic material is that the UV radiation efficiency is reduced due to the reflection losses. The UV radiation efficiency is further reduced by using the additional reflector 78 as a result of the losses caused by the longer beam path. A further problem is that although the reflector 78 can filter out a relatively high IR portion from the UV radiation, the resulting heat is not particularly effective due to the material transitions between the reflector, air and reflector holder. Furthermore, the design of the reflector 78 with a flat reflection surface proves to be disadvantageous with regard to the homogeneity and strength of the UV radiation incident on the object 79.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von Objekten mit UV-Strahlung bereitzustellen, die eine Bestrahlung des Objektes auf möglichst einfache und effektive Weise insbesondere hinsichtlich der notwendigen Leistung und der Erhitzung des Objektes ermöglicht.The object of the present invention is therefore to provide an irradiation device for irradiating objects with UV radiation, which enables irradiation of the object in the simplest and most effective manner possible, in particular with regard to the necessary power and the heating of the object.
Die obige Aufgabe wird durch eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von Objekten mit UV-Strahlung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung umfaßt eine längliche UV-Lampe zum Ausstrahlen von UV-Bestrahlung, einen ersten länglichen Reflektor aus hochreflektierendem Material, der sich längs der UV-Lampe erstreckt und diese teilweise umschließt, wobei eine erste und eine zweite der ersten gegenüberliegende Längsseite den ersten länglichen Reflektor abschließen und eine Durchtrittsöffnung für die UV-Strahlung definieren, einen zweiten länglichen Reflektor aus hochreflektierendem Material, der sich an die erste LängsseiteThe above object is achieved by an irradiation device for irradiating objects with UV radiation according to claim 1. The irradiation device according to the invention comprises an elongated UV lamp for emitting UV radiation, a first elongated reflector made of highly reflective material which extends along the UV lamp and partially encloses it, wherein a first and a second longitudinal side opposite the first close off the first elongated reflector and define a passage opening for the UV radiation, a second elongated reflector made of highly reflective material which extends along the first longitudinal side
des ersten länglichen Reflektors anschließt und von der UV-Lampe bzw. vom ersten länglichen Reflektor kommende UV-Strahlung zu einer Austrittsöffnung reflektiert, die sich an die zweite Längsseite anschließt, wobei der zweite längliche Reflektor zumindest teilweise um eine zur länglichen UV-Lampe parallele Achse gekrümmt ist.
5of the first elongated reflector and reflects UV radiation coming from the UV lamp or from the first elongated reflector to an exit opening which adjoins the second longitudinal side, wherein the second elongated reflector is at least partially curved about an axis parallel to the elongated UV lamp.
5
Durch die zumindest teilweise gekrümmte Form des zweiten Reflektors wird eine wesentlich verbesserte Verteilung der auf ein zu bestrahlendes Objekt einfallenden UV-Strahlung erreicht.The at least partially curved shape of the second reflector achieves a significantly improved distribution of the UV radiation incident on an object to be irradiated.
Vorteilhafterweise weist der zweite längliche Reflektor zur Austrittsöffnung hin einen im wesentlichen ebenen Bereich auf. Durch diesen je nach Anwendung größeren oder kleineren ebenen Bereich nahe der Austrittsöffnung wird gewährleistet, daß aus der Bestrahlungsvorrichtung kommende UV-Strahlung tatsächlich auf das zu bestrahlende Objekt und nicht zurück in die Bestrahlungsvorrichtung reflektiert wird. Hierdurch wird die Bestrahlungseffizienz gesteigert.Advantageously, the second elongated reflector has a substantially flat area towards the exit opening. This flat area near the exit opening, which can be larger or smaller depending on the application, ensures that UV radiation coming from the irradiation device is actually reflected onto the object to be irradiated and not back into the irradiation device. This increases the irradiation efficiency.
Alternativ kann der zweite längliche Reflektor vollständig um eine oder mehrere zur länglichen UV-Lampe parallelen Achsen gekrümmt sein. Diese Ausgestaltung kann in speziellen Anwendungsfällen von Vorteil sein. Weiterhin ist ein vollständig gekrümmter Reflektor gegebenenfalls einfacher und somit billiger herzustellen.Alternatively, the second elongated reflector can be completely curved around one or more axes parallel to the elongated UV lamp. This design can be advantageous in special applications. Furthermore, a completely curved reflector may be simpler and therefore cheaper to manufacture.
Vorteilhafterweise weist der zweite längliche Reflektor Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungsradien auf. Durch die Verwendung unterschiedlicher Krümmungsradien kann die Homogenitätsverteilung und die Effizienz der auf ein zu bestrahlendes Objekt einfallenden UV-Strahlung genau auf die Erfordernisse abgestimmt werden. Weiterhin wird es hierdurch möglich, den zweiten Reflektor stetig, das heißt ohne Knicke oder sonstige die Reflektion der UV-Strahlung störende Hindernisse an den ersten Reflektor anzuschließen. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der zweite längliche Reflektor in einem sich an die erste Längsseite des ersten länglichen Reflektors anschließenden ersten Bereich einen kleineren Krümmungsradius aufweist als in einem zweiten Bereich, der sich an den ersten Bereich anschließt.The second elongated reflector advantageously has areas with different radii of curvature. By using different radii of curvature, the homogeneity distribution and the efficiency of the UV radiation incident on an object to be irradiated can be precisely tailored to the requirements. This also makes it possible to connect the second reflector to the first reflector continuously, i.e. without kinks or other obstacles that interfere with the reflection of the UV radiation. It is particularly advantageous if the second elongated reflector has a smaller radius of curvature in a first area adjoining the first long side of the first elongated reflector than in a second area adjoining the first area.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der zweite längliche Reflektor keine Knicke aufweist. Mit anderen Worten ist die Oberfläche des zweiten Reflektors im Querschnitt stetig differenzierbar. Hierdurch wird eine Minimierung der Reflektionsverluste erreicht.It is also advantageous if the second elongated reflector does not have any kinks. In other words, the surface of the second reflector can be continuously differentiated in cross-section. This minimizes reflection losses.
Vorteilhafterweise ist das hochreflektierende Material des zweiten länglichen Reflektors direkt auf ein mit Kühlrippen versehenes Reflektorelement aufgedampft. HierdurchAdvantageously, the highly reflective material of the second elongated reflector is vapor-deposited directly onto a reflector element provided with cooling fins.
wird eine effiziente Aufnahme und Ableitung des durch den zweiten Reflektor aufgenommenen IR-Anteils der UV-Strahlung ermöglicht. Das Reflektorelement ist vorteilhafterweise ein Aluminium-Strangpreßprofil. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das hochreflektierende Material des zweiten länglichen Reflektors ein dichroitisches Material ist. Ein derartiges Material ermöglicht eine besonders hohe Absorption des IR-Anteils der auftreffenden UV-Strahlung. Hierdurch wird gewährleistet, daß die auf das zu bestrahlende Objekt einfallende UV-Strahlung einen möglichst geringen IR-Anteil aufweist und somit die Wärmeentwicklung im zu bestrahlenden Objekt minimal ist.
10efficient absorption and dissipation of the IR portion of the UV radiation absorbed by the second reflector is made possible. The reflector element is advantageously an extruded aluminum profile. It is also advantageous if the highly reflective material of the second elongated reflector is a dichroic material. Such a material enables a particularly high absorption of the IR portion of the incident UV radiation. This ensures that the UV radiation incident on the object to be irradiated has as little IR portion as possible and thus the heat development in the object to be irradiated is minimal.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:Preferred embodiments of the present invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which:
Figur 1 eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßenFigure 1 is a schematic front view of an inventive
Bestrahlungsvorrichtung,Irradiation device,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines ersten AusführungsFigure 2 is a schematic sectional view of a first embodiment
beispieles einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung,example of an irradiation device according to the invention,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines zweiten AusfuhrungsFigure 3 is a schematic sectional view of a second embodiment
beispieles einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung,example of an irradiation device according to the invention,
Figur 4 eine genauere Darstellung des zweiten Reflektors des inFigure 4 shows a more detailed representation of the second reflector of the
Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispieles, 25Figure 3 shown embodiment, 25
Figur 5 eine genauere Darstellung des in Figur 4 gezeigten erstenFigure 5 is a more detailed representation of the first shown in Figure 4
Ausführungsbeispieles,embodiment,
Figur 6 ein Vergleichsdiagramm der Bestrahlungsstärken proFigure 6 shows a comparison diagram of the irradiance per
Querschnittsfläche für das erste und das zweite AusführungsCross-sectional area for the first and second design
beispiel der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung und die in Figur 7 gezeigte bekannte Bestrahlungsvorrichtung, undexample of the irradiation device according to the invention and the known irradiation device shown in Figure 7, and
Figur 7 eine schematische Schnittansicht einer bekannten Bestrahlungs-Figure 7 is a schematic sectional view of a known irradiation
Vorrichtung.Contraption.
Figur 1 zeigt eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 10 zum Bestrahlen von Objekten mit UV-Strahlung. Die Bestrahlungsvorrichtung 10 umfaßt ein Gehäuse 11, in dem eine längliche UV-LampeFigure 1 shows a schematic front view of an irradiation device 10 according to the invention for irradiating objects with UV radiation. The irradiation device 10 comprises a housing 11 in which an elongated UV lamp
zum Ausstrahlen von UV-Strahlung angeordnet ist. Die UV-Lampe befindet sich in einem oberen Teil des Gehäuses 11. Unterhalb des Gehäuses 11 umfaßt die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung 10 eine Reflektorhalterung 13, die von der UV-Lampe 12 bzw. von den diese UV-Lampe 12 umgebenden Reflektoren kommende UV-Strahlung nach vorne zu einer Austrittsöffnung 14, das heißt aus der Zeichenebene heraus reflektiert.for emitting UV radiation. The UV lamp is located in an upper part of the housing 11. Below the housing 11, the irradiation device 10 according to the invention comprises a reflector holder 13 which reflects the UV radiation coming from the UV lamp 12 or from the reflectors surrounding this UV lamp 12 forwards to an exit opening 14, i.e. out of the plane of the drawing.
In Figur 2 ist ein Querschnitt der in Figur 1 gezeigten Bestrahlungsvorrichtung 10 dargestellt. Im Gehäuse 11 befindet sich ein erster länglicher Reflektor 21 mit einer im Querschnitt im wesentlichen elliptischen Form. Die UV-Lampe 12, das heißt deren Längsachse A, liegt im wesentlichen auf dem Brennpunkt der vom Reflektor gebildeten Ellipse. Der erste längliche Reflektor 21 umfaßt dabei zwei reflektierende Schichten 20a und 20b, die die UV-Lampe 12 teilweise umschließen und die von der UV-Lampe 12 ausgestrahlte UV-Strahlung in Richtung einer Durchtrittsöffnung 22 reflektieren. Die Durchtrittsöffnung 22 ist durch eine erste Längsseite 24 und eine zweite, der ersten Längsseite 24 gegenüberliegende Längsseite 25 definiert, die den ersten länglichen Reflektor 21 zu beiden Seiten abschließen. Die beiden Reflektorschichten 20a und 20b sind jeweils auf ein Aluminiumprofil 21a bzw. 21b aufgedampft bzw. als separate Reflektor schicht an dem zugeordneten Aluminiumprofil befestigt. Auf den Rückseiten weisen die beiden Aluminiumprofile 21a und 21b Kühlrippen auf, durch die bei der Reflektion der UV-Strahlung freiwerdende Energien in Form von Wärme durch entsprechende Kühlmittel, beispielsweise Wasser oder Luft, abtransportiert werden. Die im wesentlichen elliptische Form des ersten länglichen Reflektors 21 gewährleistet eine sehr homogene und effiziente Reflektion der UV-Strahlung zur Durchtrittsöffnung 22, das heißt in der dargestellten Figur 2 nach unten.Figure 2 shows a cross-section of the irradiation device 10 shown in Figure 1. In the housing 11 there is a first elongated reflector 21 with a substantially elliptical shape in cross-section. The UV lamp 12, i.e. its longitudinal axis A, lies essentially on the focal point of the ellipse formed by the reflector. The first elongated reflector 21 comprises two reflective layers 20a and 20b, which partially enclose the UV lamp 12 and reflect the UV radiation emitted by the UV lamp 12 in the direction of a passage opening 22. The passage opening 22 is defined by a first longitudinal side 24 and a second longitudinal side 25 opposite the first longitudinal side 24, which close off the first elongated reflector 21 on both sides. The two reflector layers 20a and 20b are each vapor-deposited onto an aluminum profile 21a or 21b or are attached as a separate reflector layer to the associated aluminum profile. The two aluminum profiles 21a and 21b have cooling fins on their backs, through which the energy released during the reflection of the UV radiation is transported away in the form of heat by appropriate coolants, for example water or air. The essentially elliptical shape of the first elongated reflector 21 ensures a very homogeneous and efficient reflection of the UV radiation to the passage opening 22, i.e. downwards in the illustrated Figure 2.
An die erste Längsseite 24 des ersten Reflektors 21 schließt sich die bereits im Bezug in Figur 1 erwähnte Reflektorhalterung 13 an. Die Reflektorhalterung 13 umfaßt einen zweiten Reflektor 23a, der durch die Durchtrittsöffnung 22 kommende UV-Strahlung zu einer Austrittsöffnung 14 reflektiert, die sich an die zweite Längsseite 25 des ersten Reflektors anschließt. Die Austrittsöffnung 14 erstreckt sich im in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen senkrecht zur Durchtrittsöffnung 22, so daß vor der Austrittsöffnung 14 befindliche Objekte 26, die mit der UV-Strahlung bestrahlt werden, keine direkte UV-Strahlung von der UV-Lampe 12 erhalten, sondern im wesentlichen ausschließlich von dem ersten Reflektor 21 und dem zweiten Reflektor 23a reflektierte UV-Strahlung. Das oder die mit UV-Strahlung bestrahlten Objekte 26 werden entweder an der Austrittsöffnung 14 entlangbewegt oder bleiben während einer bestimmten Einstrahlzeit statisch an einem Ort.The reflector holder 13 already mentioned in reference to Figure 1 is connected to the first long side 24 of the first reflector 21. The reflector holder 13 comprises a second reflector 23a, which reflects UV radiation coming through the passage opening 22 to an exit opening 14, which is connected to the second long side 25 of the first reflector. In the embodiment shown in Figure 2, the exit opening 14 extends essentially perpendicular to the passage opening 22, so that objects 26 located in front of the exit opening 14, which are irradiated with the UV radiation, do not receive direct UV radiation from the UV lamp 12, but essentially only UV radiation reflected by the first reflector 21 and the second reflector 23a. The object(s) 26 irradiated with UV radiation are either moved along the exit opening 14 or remain static in one place during a certain irradiation time.
Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung 10 kann zum Bestrahlen von Objekten 26 jeder Art und für jede Art von Anwendung verwendet werden. Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung 10 ist jedoch speziell für das Trocknen und Härten von UV-reaktiven Farben, Lacken oder Klebstoffen ausgelegt. Die UV-Lampe 12 kann ebenfalls ein beliebiger Typ UV-Lampe sein, wie zum Beispiel Gasentladungslampen verschiedener Druckbereiche. Für die obengenannten bevorzugten Anwendungen ist eine Mitteldruckgasentladungslampe als UV-Lampe 12 von Vorteil. Die Entladungslampe kann dabei verschiedene Arten von Dotierungen aufweisen, beispielsweise eine Gallium-Dotierung, eine Quecksilber-Dotierung oder dergleichen. Alternativ kann auch ein Metall-Halogenit-Strahler Verwendung finden. Die Bogenlänge, die gewählte Leistung sowie die Belichtungszeit sind jeweils auf die Größe des zu bestrahlenden Objektes 26 sowie auf den Zweck der Bestrahlung entsprechend abzustimmen.The irradiation device 10 according to the invention can be used for irradiating objects 26 of any type and for any type of application. However, the irradiation device 10 according to the invention is specifically designed for drying and curing UV-reactive paints, varnishes or adhesives. The UV lamp 12 can also be any type of UV lamp, such as gas discharge lamps of various pressure ranges. For the above-mentioned preferred applications, a medium-pressure gas discharge lamp is advantageous as the UV lamp 12. The discharge lamp can have various types of doping, for example a gallium doping, a mercury doping or the like. Alternatively, a metal halide lamp can also be used. The arc length, the selected power and the exposure time must each be adjusted to the size of the object 26 to be irradiated and to the purpose of the irradiation.
Zur Gewährleistung einer guten Strahlungseffizienz beim Bestrahlen des Objektes 26 ist der zweite längliche Reflektor 23a zumindest teilweise um eine zur UV-Lampe 12, das heißt deren Längsachse A, parallele Achse gekrümmt. Die Krümmung des zweiten Reflektors 23a ist im Querschnitt von Figur 2 gut zu erkennen. Dabei setzt sich der zweite Reflektor 23a im wesentlichen aus zwei Bereichen zusammen, nämlich einem ersten Bereich 27a, der sich unmittelbar an die erste Längsseite 24 des ersten Reflektors anschließt und gekrümmt ist und einen zweiten Bereich 28a, der an die Austrittsöffnung 14 angrenzt und eine im wesentlichen ebene Fläche aufweist. Durch diese Form des zweiten Reflektors 23 a wird die Bestrahlungseffizienz und eine Erhöhung der Bestrahlungsdosis der auf das Objekt 26 eingestrahlten UV-Strahlung erreicht.To ensure good radiation efficiency when irradiating the object 26, the second elongated reflector 23a is at least partially curved around an axis parallel to the UV lamp 12, i.e. its longitudinal axis A. The curvature of the second reflector 23a can be clearly seen in the cross section of Figure 2. The second reflector 23a is essentially made up of two areas, namely a first area 27a, which is directly adjacent to the first longitudinal side 24 of the first reflector and is curved, and a second area 28a, which is adjacent to the outlet opening 14 and has an essentially flat surface. This shape of the second reflector 23a achieves the irradiation efficiency and an increase in the irradiation dose of the UV radiation irradiated onto the object 26.
Vorteilhafterweise ist das hochreflektierende Material des ersten Reflektors 20a, 20b und des zweiten Reflektors 22a hochreines Aluminium. Hochreines Aluminium bedeutet beispielsweise einen Reinheitsgrad von 99,99% Aluminium, durch das die UV-Strahlung praktisch ohne Verlust auf die zu bestrahlenden Objekte reflektiert wird. Von besonderem Vorteil ist allerdings die Verwendung von dichroitischen Reflektoren für die Schichten 20a, und 20b des ersten Reflektors 21 und für den zweiten Reflektor 23a. Die chroitischen Reflektoren sind von besonderem Vorteil, da sie bei der Reflektion der UV-Strahlung den IR-Anteil der Strahlung um ca. 25% reduzieren. Die durch den absorbierten IR-Anteil erzeugte Wärme wird durch geeignete Kühlmittel abtransportiert.Advantageously, the highly reflective material of the first reflector 20a, 20b and the second reflector 22a is high-purity aluminum. High-purity aluminum means, for example, a purity of 99.99% aluminum, through which the UV radiation is reflected onto the objects to be irradiated with practically no loss. However, the use of dichroic reflectors for the layers 20a and 20b of the first reflector 21 and for the second reflector 23a is particularly advantageous. The dichroic reflectors are particularly advantageous because they reduce the IR portion of the radiation by approximately 25% when reflecting the UV radiation. The heat generated by the absorbed IR portion is transported away by suitable coolants.
Figur 3 zeigt den Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 30. Die Bestrahlungsvorrichtung 30Figure 3 shows the cross section of a second embodiment of an irradiation device 30 according to the invention. The irradiation device 30
unterscheidet sich lediglich in der Form des Gehäuses und des zweiten Reflektors 23b von der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Bestrahlungsvorrichtung 10, so daß alle obigen Ausführungen auch für das zweite Ausführungsbeispiel gelten. Die Bestrahlungsvorrichtung 30 weist im Unterschied zur Bestrahlungsvorrichtung 10 ein etwas größeres Gehäuse 31 auf, bei dem über ein innenliegendes Innengehäuse 32 das Gehäuse 11 befestigt ist, in dem der erste Reflektor 21 und die UV-Lampe 12 angeordnet sind, wie unter Bezug auf Figur 2 erläutert wurde. Ein weiterer Unterschied ist die Form des zweiten Reflektors 23b. Die allgemeine Aufteilung in einen gekrümmten Bereich 27b und einen sich an die Austrittsöffnung 14 anschließenden ebenen Bereich 28b ist identisch zur Bestrahlungsvorrichtung 10. Der ebene Bereich 28b ist jedoch etwas länger als der ebene Bereich 28a des ersten Ausführungsbeispieles, so daß sich die gesamte Fläche des zweiten Reflektors 23b beim zweiten Ausführungsbeispiel bis zum Außenrand des äußeren Gehäuses 31 erstreckt und somit die Austrittsöffnung 14 wieder im wesentlichen rechtwinkelig zur Durchtrittsöffnung 22 angeordnet ist. Die ebene Fläche 28b ist mit anderen Worten im Vergleich zur ebenen Fläche 28a etwas verlängert, um dem größeren Gehäuse Rechnung zu tragen. Alle anderen wesentlichen Eigenschaften und Funktionen der Bestrahlungsvorrichtung 30 stimmen mit denjenigen der Bestrahlungsvorrichtung 10 überein.differs only in the shape of the housing and the second reflector 23b from the irradiation device 10 shown in Figures 1 and 2, so that all of the above statements also apply to the second embodiment. The irradiation device 30, in contrast to the irradiation device 10, has a somewhat larger housing 31, in which the housing 11 is attached via an internal inner housing 32, in which the first reflector 21 and the UV lamp 12 are arranged, as was explained with reference to Figure 2. Another difference is the shape of the second reflector 23b. The general division into a curved region 27b and a flat region 28b adjoining the outlet opening 14 is identical to the irradiation device 10. The flat region 28b is, however, somewhat longer than the flat region 28a of the first embodiment, so that the entire surface of the second reflector 23b in the second embodiment extends to the outer edge of the outer housing 31 and thus the outlet opening 14 is again arranged essentially at right angles to the passage opening 22. In other words, the flat surface 28b is somewhat longer than the flat surface 28a in order to take account of the larger housing. All other essential properties and functions of the irradiation device 30 correspond to those of the irradiation device 10.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des zweiten Reflektors 23 a der Bestrahlungsvorrichtung 30 von Figur 3. Der gekrümmte Bereich 27b des zweiten Reflektors 23b teilt sich in verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungsradien auf. In einem ersten Bereich 40, der sich unmittelbar an die erste Längsseite 24 des ersten Reflektors anschließt, weist der zweite Reflektor 23b einen mittelgroßen Radius, im gezeigten Beispiel 90,78cm auf. In einem mittleren Bereich 41, der sich an den ersten Bereich 40 anschließt, weist der zweite Reflektor 23b einen großen Radius von im gezeigten Beispiel 114,50cm auf. In einem dritten Bereich 42, der sich zwischen dem mittleren Bereich 41 und dem ebenen Bereich 28b befindet, weist der zweite Reflektor 23b einen kleinen Radius von 50,0cm auf. Die Länge des ebenen Bereiches beträgt im gezeigten Beispiel 43,41cm. Die in Figur 4 gezeigte Form des zweiten Reflektors 23b ist eine in Bezug auf die Strahlungseffizienz und Strahlungsdosis der auf den Gegenstand 26 auftreffenden UV-Strahlung optimierte Form. Abweichungen von dieser speziellen Form für bestimmte Anwendungen sind möglich. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Ausgestaltung des zweiten Reflektors 23b mit zumindest zwei Bereichen unterschiedlicher Krümmung und einem ebenen Bereich zur Austrittsöffnung 14 hin besondere Vorteile hat. Es ist weiterhin hervorzuheben, daß der zweite Reflektor 23a der Bestrahlungsvorrichtung 10 ebenfalls sehr ähnlich oder identisch gekrümmte Bereiche 40, 41 und 42 aufweisen kann, wie der zweiteFigure 4 shows a schematic representation of the second reflector 23a of the irradiation device 30 of Figure 3. The curved region 27b of the second reflector 23b is divided into different regions with different radii of curvature. In a first region 40, which immediately adjoins the first long side 24 of the first reflector, the second reflector 23b has a medium-sized radius, in the example shown 90.78cm. In a middle region 41, which adjoins the first region 40, the second reflector 23b has a large radius of 114.50cm in the example shown. In a third region 42, which is located between the middle region 41 and the flat region 28b, the second reflector 23b has a small radius of 50.0cm. The length of the flat region in the example shown is 43.41cm. The shape of the second reflector 23b shown in Figure 4 is a shape that is optimized with regard to the radiation efficiency and radiation dose of the UV radiation striking the object 26. Deviations from this special shape for certain applications are possible. However, it has been shown that the design of the second reflector 23b with at least two areas of different curvature and a flat area towards the exit opening 14 has particular advantages. It should also be emphasized that the second reflector 23a of the irradiation device 10 can also have very similar or identical curved areas 40, 41 and 42 as the second
Reflektor 23b von Figur 4. Lediglich die ebene Fläche 28a des zweiten Reflektors 23a der Bestrahlungsvorrichtung 10 ist etwas kürzer als die ebene Fläche 28b der zweiten Reflektors 23b.Reflector 23b of Figure 4. Only the flat surface 28a of the second reflector 23a of the irradiation device 10 is slightly shorter than the flat surface 28b of the second reflector 23b.
Es ist weiterhin hervorzuheben, daß im Übergang zwischen dem ebenen Bereich 28a bzw. 28b und den gekrümmten Bereichen 27a bzw. 27b vorteilhafterweise kein Knick in der Fläche des zweiten Reflektors 23a bzw. 2ßb vorhanden ist und daß die Linie des zweiten Reflektors 23a bzw. 23b im Querschnitt sozusagen stetig differenzierbar ist. Hierdurch wird ein Maximum der Reflektionsausbeute garantiert.It should also be emphasized that in the transition between the flat region 28a or 28b and the curved regions 27a or 27b there is advantageously no kink in the surface of the second reflector 23a or 23b and that the line of the second reflector 23a or 23b is continuously differentiable in the cross section. This guarantees a maximum reflection yield.
Figur 5 zeigt einen etwas detaillierteren Querschnitt des in Figur 2 gezeigten ersten Ausfuhrungsbeispieles der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 10. Der zweite Reflektor 23a umfaßt ein Aluminiumprofil 50 mit Kühlrippen 51, die von der Fläche des zweiten Reflektors 23a nach hinten zur Reflektorhalterung 13 wegstehen. Die Kühlung und der Abtransport der Wärme erfolgt über geeignete Kühlmittel, wie zum Beispiel Luft oder Wasser. Der zweite Reflektor 23a ist vorteilhafterweise direkt auf das Aluminiumprofil 50 aufgedampft, wodurch die Effizienz der Wärmeabfuhr wesentlich gesteigert wird, da ein direkter Übergang der bei der Reflektion der UV-Strahlung absorbierten Wärme auf das Aluminiumprofil 50 und dessen Kühlrippen 51 erfolgt. Das gleiche Prinzip wird vorteilhafterweise für den ersten Reflektor 21 angewendet, dessen Schichten 20a, 20b ebenfalls auf die Aluminiumprofile 21a und 21b aufgedampft sein können. Durch diese Technik wird eine effiziente Absorption des IR-Anteils aus der reflektierten UV-Strahlung sowie ein zuverlässiger Abtransport der entwickelten Wärme gewährleistet. Hierdurch sinkt die beim Bestrahlen des Objektes 26 in das Objekt eingebrachte Temperatur erheblich, wobei die Reflektionsverluste und der längere Strahlengang der UV-Strahlung durch die besondere Geometrie des zweiten Reflektors 23a mehr als ausgeglichen wird. Die obigen Ausführungen gelten identisch auch für die Bestrahlungsvorrichtung 30.Figure 5 shows a somewhat more detailed cross-section of the first embodiment of the irradiation device 10 according to the invention shown in Figure 2. The second reflector 23a comprises an aluminum profile 50 with cooling fins 51, which protrude from the surface of the second reflector 23a to the rear towards the reflector holder 13. Cooling and removal of heat takes place via suitable coolants, such as air or water. The second reflector 23a is advantageously vapor-deposited directly onto the aluminum profile 50, whereby the efficiency of the heat dissipation is significantly increased, since the heat absorbed during the reflection of the UV radiation is directly transferred to the aluminum profile 50 and its cooling fins 51. The same principle is advantageously applied to the first reflector 21, the layers 20a, 20b of which can also be vapor-deposited onto the aluminum profiles 21a and 21b. This technology ensures efficient absorption of the IR component from the reflected UV radiation and reliable removal of the heat generated. This significantly reduces the temperature introduced into the object 26 when it is irradiated, with the reflection losses and the longer beam path of the UV radiation being more than compensated for by the special geometry of the second reflector 23a. The above statements also apply identically to the irradiation device 30.
Figur 6 zeigt ein Diagramm der pro Fläche eingestrahlten Leistung in Bezug auf die Querschnittsfläche des zu bestrahlenden Objektes 26 für die in Figur 7 gezeigte bekannte Bestrahlungsvorrichtung 70 (Kurve I), die Bestrahlungsvorrichtung 10 (Kurve II) und die Bestrahlungsvorrichtung 30 (Kurve III). Es ist zu erkennen, daß die spezielle Geometrie des zweiten Reflektors 23a bzw. 23b der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtungen 10 und 30 eine Steigerung um ca. 80% in der Spitze und eine Steigerung um ca. 30% in Bezug auf die gesamte auf das Objekt 26 eingestrahlte Dosis ermöglichen.Figure 6 shows a diagram of the power radiated per area in relation to the cross-sectional area of the object 26 to be irradiated for the known irradiation device 70 shown in Figure 7 (curve I), the irradiation device 10 (curve II) and the irradiation device 30 (curve III). It can be seen that the special geometry of the second reflector 23a or 23b of the irradiation devices 10 and 30 according to the invention enables an increase of approximately 80% at the peak and an increase of approximately 30% in relation to the total dose radiated onto the object 26.
Claims (9)
einer länglichen UV-Lampe (12) zum Ausstrahlen von UV-Strahlung, einem ersten länglichen Reflektor (21) aus hochreflektierendem Material, der sich längs
der UV-Lampe (12) erstreckt und diese teilweise umschließt, wobei eine erste (24) und eine zweite (25) der ersten gegenüberliegende Längsseite den ersten länglichen Reflektor (21) abschließen und eine Durchtrittsöffnung (22) für die UV-Strahlung definieren,
einem zweiten länglichen Reflektor (23a; 23b) aus hochreflektierendem Material, der sich an die erste Längsseite (24) des ersten länglichen Reflektors (21) anschließt und von der UV-Lampe bzw. vom ersten länglichen Reflektor kommende UV-Strahlung zu einer Austrittsöffnung (14) reflektiert, die sich an die zweite Längsseite (25) anschließt,
wobei der zweite längliche Reflektor (23a; 23b) zumindest teilweise um eine zur länglichen UV-Lampe parallele Achse (A) gekrümmt ist. 1. Irradiation device ( 10 ; 30 ) for irradiating objects ( 26 ) with UV radiation, with
an elongated UV lamp ( 12 ) for emitting UV radiation, a first elongated reflector ( 21 ) made of highly reflective material, which extends longitudinally
the UV lamp ( 12 ) and partially encloses it, wherein a first ( 24 ) and a second ( 25 ) longitudinal side opposite the first close the first elongated reflector ( 21 ) and define a passage opening ( 22 ) for the UV radiation,
a second elongated reflector ( 23 a; 23 b) made of highly reflective material, which adjoins the first longitudinal side ( 24 ) of the first elongated reflector ( 21 ) and reflects UV radiation coming from the UV lamp or from the first elongated reflector to an exit opening ( 14 ) which adjoins the second longitudinal side ( 25 ),
wherein the second elongated reflector ( 23 a; 23 b) is at least partially curved about an axis (A) parallel to the elongated UV lamp.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20020328 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20041223 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20071128 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20091113 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |