EP1293740A2 - Variable spectrum irradiation device - Google Patents

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EP1293740A2
EP1293740A2 EP02018547A EP02018547A EP1293740A2 EP 1293740 A2 EP1293740 A2 EP 1293740A2 EP 02018547 A EP02018547 A EP 02018547A EP 02018547 A EP02018547 A EP 02018547A EP 1293740 A2 EP1293740 A2 EP 1293740A2
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EP
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irradiation device
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radiation source
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EP02018547A
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Michael Bisges
Knut Kisters
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arccure technologies GmbH
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ARCCURE TECHNOLOGIES GMBH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun

Abstract

The radiation device has at least two radiation devices in its casing. At least one of the radiation devices has a spectrum partly deviating from those of the other radiation sources. The load of at least one radiation source can be varied. The spectrum should preferably cover the 100nm to 450 nm radiation band.

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 irradiating objects with especially ultraviolet electromagnetic radiation, comprising a housing having an aligned on the object to be irradiated outlet opening for the electromagnetic radiation and at least two are arranged in the housing elongated radiation sources for electromagnetic radiation with a at a prescribed operating temperature range defined.

Bestrahlungsvorrichtungen, insbesondere für Ultraviolett (Abk.: UV)-Licht kommen in der photochemischen Beeinflussung von Bestrahlungsobjekten zur Anwendung. Irradiation devices, especially for ultraviolet (abbr .: UV) light come into the photochemical influence of radiation objects used. Wichtige Anwendungen sind die Aushärtung von Druckfarben, Klebstoffen und Beschichtungen sowie die Sterilisation und die medizinische Bestrahlung. Important applications are the curing of printing inks, adhesives and coatings, and sterilization and medical radiation. Abhängig von der Anwendung sind verschiedene Anteile aus dem UV-Spektrum von Bedeutung. Depending on the application, different portions of the UV spectrum of meaning. Grundsätzlich lässt sich das UV-Spektrum in die Bereiche UV-C (100-280nm), UV-B (280-315nm), UV-A (315-380nm) und UV-VIS (380-450nm) unterteilen. In principle, the UV spectrum can in the areas of UV-C (100-280nm), UV-B (280-315nm), UV-A (315-380nm) and UV-VIS (380-450nm) divided.

Als Strahlungsquellen in UV-Bestrahlungsvorrichtungen kommen vor allem Gasentladungslampen zum Einsatz, in denen durch das Verdampfen von metallischen Zusätzen ein Plasma erzeugt wird. Radiation sources in UV irradiation devices, especially gas discharge lamps are used, in which a plasma is generated by the evaporation of metallic additives. Die Lampen bestehen dabei im wesentlichen aus einem röhrenförmigen Glaskörper, zwei Elektroden, zwei metallischen Folieneinschmelzungen sowie zwei Sockeln. The lamps consist essentially of a tubular glass body, two electrodes, two metallic Folieneinschmelzungen and two pedestals. 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. In the UV-irradiation technique, three radiation sources have become established as standard, with the addition of mercury (Hg) or iron (Fe) or gallium (Ga) have different spectra. Abhängig von dem Zusatz unterscheiden sich daher die Energieanteile im UV-A, -B,-C und -VIS Bereich der Strahlungsquellen. Depending on the additive, therefore, the energy portions in the UV-A, -B, -C and -VIS different region of the radiation sources.

Eine UV-Bestrahlungsvorrichtung kann somit immer nur das durch die verwendete Strahlungsquelle festgelegte Spektrum abstrahlen. UV irradiation device can thus always radiate only determined by the radiation source used spectrum. 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. only the total amount of energy supplied can be increased or reduced by a change in the power supply, while the distribution of energy over the wavelength varies only slightly.

In der Praxis werden UV-Bestrahlungsvorrichtungen mit Quecksilber (Hg)-Strahlungsquellen hauptsächlich zur Härtung von Druckfarben eingesetzt. In practice, UV-irradiation devices are used with mercury (Hg) -Strahlungsquellen mainly for hardening of printing inks. Die sehr energiereiche Strahlung um 254 nm wird gut in dünnen Farbschichten absorbiert und härtet daher effektiv den Farbauftrag. The very high energy radiation to 254 nm is well absorbed in thin layers of paint and therefore effectively cures the paint. 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. For the curing of thick layers, such as adhesive layers, one needs the UV-A radiation around 365 nm, or even the amount of visible light, the gallium (GA) -Strahlungsquellen is generated.

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. To use a UV irradiation device for various applications, it is necessary for the prior art to maintain a cooling period of several minutes to then replace the radiation source. Während dieser Zeit muss der Produktionsprozess angehalten werden. During this time, the production process has to be stopped.

Hinzu kommt, dass sich das Spektrum der Strahlungsquellen im Betrieb, insbesondere alterungsbedingt schon während der ersten 100 Betriebsstunden um bis zu 30% verändern kann. In addition, can change the range of radiation sources in operation, especially due to aging during the first 100 hours of operation up to 30%. Die Veränderung des Spektrums äußert sich jedoch nicht als gleichmäßige Abnahme der Intensität über die Wellenlänge, sondern als vermehrte Abnahme einzelner Wellenlängenbereiche. However, the change in the spectrum is expressed not as a uniform decrease of the intensity versus wavelength, but as an increased loss of individual wavelength ranges. 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. In particular with iron as the additional vaporizing this uneven loss is particularly clearly observed, as the iron penetrates into the wall of the glass body and is thus removed from the evaporation process in the plasma. Außerdem werden während des Betriebs andere Elemente, beispielsweise Elektrodenmaterial, freigesetzt, die ebenfalls das Spektrum verändern können. In addition, during the operation are other elements, such as electrode material released, which can also alter the spectrum. Zur Kompensation des sich ändernden Spektrums wurde bisher die zugeführte Leistung angehoben, was jedoch aufgrund der ungleichmäßigen Änderungen keine zufriedenstellenden Ergebnisse mit sich bringt. the supplied power has been raised to compensate for the changing spectrum, but this does not bring satisfactory results with it due to the uneven changes.

Auch produktionsbedingte Toleranzen im Spektrum der Strahlungsquellen lassen sich mit einer Leistungsänderung nicht wirksam ausgleichen. Also production-related tolerances in the spectrum of the radiation sources can be a change in power does not compensate for loss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bestrahlungsvorrichtung zu schaffen, deren Spektrum im laufenden Betrieb veränderlich ist. The invention is based on the object of creating an irradiation device whose spectrum is variable during operation. 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. In particular, the irradiation device should be usable for various applications without waiting times and an effective compensation to aging or due to production changes and / or deviations of the spectrum enable.

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 object is achieved in an irradiation apparatus of the type mentioned above that at least one radiation source having an at least partially deviating from the remaining radiation sources 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. In which at least one radiation source having an at least partially deviating from the remaining radiation sources spectrum, a mixed spectrum from the overlapping spectra of the individual radiation sources is provided. 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. For irradiation applications requiring mainly a specific wavelength range of electromagnetic radiation, in particular UV radiation, at the same time but also require small amounts of a different wavelength range, it is preferable that, for example, two radiation sources having a matching spectrum in the specific wavelength range and a further radiation source, the spectrum of 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; causes the adjustment for the power of at least one radiation source, that the spectrum of the modified power-operated radiation source, though in a quite small extent, changes; 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. but at the same time changes to a greater extent the light emitted from the irradiation device mixed spectrum, as the intensity varies at least one of the overlapping spectra.

Der Grund für die geringe Spektrumsänderung durch Verändern der der Strahlungsquelle zugeführten Leistung besteht darin, dass beim Betrieb mit geringerer Leistung, zB 40 % der maximalen Leistung, die verdampfenden metallische Zusätze, zB Eisen, in der Gasentladungslampe kondensieren. The reason for the low range change by changing the radiation source power supplied is that for example, condense when operating at lower power, 40% of maximum power, the evaporating metallic additives, for example iron in the gas discharge lamp. Da von den Zusätzen das abgestrahlte Spektrum maßgeblich beeinflusst wird, bewirkt die Kondensation von Zusätzen eine Spektrumsänderung. Since the emitted spectrum is significantly influenced by the additives, the condensation of additives causes a spectrum variation.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind sämtliche Strahlungsquellen unabhängig voneinander mit unterschiedlicher Leistung betreibbar. In an advantageous embodiment of the invention, all sources of radiation are independently operable with different power. Die Einstellung der jeder Strahlungsquelle zugeführten Leistung kann stufenlos oder schrittweise zwischen einer minimalen und einer maximalen Leistung erfolgen. The setting of each radiation source power supplied can be carried out continuously or stepwise between a minimum and a maximum power. Bei minimaler Leistung ist die Strahlungsquelle abgeschaltet, während die maximale Leistung der höchstzulässigen Leistung der Strahlungsquelle entspricht. At minimum power, the radiation source is turned off, while the maximum power of the maximum power of the radiation source corresponds.

Aus der unabhängigen Leistungsstellung für jede Strahlungsquelle resultieren zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten für den Betrieb der Bestrahlungsvorrichtung. From the independent power position for each radiation source results in numerous possible combinations for the operation of the irradiation device. 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. Thus, one of the radiation sources at the maximum power can be operated, for example, while the remaining radiation sources are operated at low power in order to change the weighting of the 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 is to be used, it is necessary that the spectra of the radiation sources in the wavelength of the electromagnetic radiation from 100 nm - 450 nm is 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 may be associated with a separate electronic control system that allows either a manual or in cooperation with a control loop automated control of the supplied power.

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. An automated control system assumes that the irradiation device comprises a spectral apparatus, in particular a spectrometer for measuring and monitoring the radiation emitted by the irradiator electromagnetic 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. In order to close the control loop, an evaluation unit is also necessary, which has an input for the measured spectrum by the spectral apparatus, and an output for varying the power of the individual radiation sources. Die Auswerteinheit verändert die Leistung in Abhängigkeit eines Soll-Mischspektrums der von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. The processing unit alters the power as a function of a desired mixed spectrum of the light emitted from the irradiator electromagnetic radiation. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die Leistung der einzelnen Strahlungsquellen anhand der Spektrometermessung manuell nachzuführen. Of course, it is within the scope of the invention to manually track the performance of individual radiation sources by means of 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 entering through aging of the radiation sources change in the light emitted from the irradiator spectrum can be compensated beyond 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 light emitted from the irradiator electromagnetic radiation can be conducted over a arranged in the region of the outlet light waveguide from the irradiation device to the measuring head of the spectrometer.

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. When each radiation source is a gas discharge lamp and contains at least one radiation source and evaporated in operation Additional mercury (Hg), at least one radiation source as evaporating additional iron (Fe) and at least one radiation source as evaporating additional gallium (GA), can be the three mainly in the UV-irradiation technique generate entering spectra for use with only one ultraviolet irradiation device and all mixed spectra thus obtained.

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. If the radiation irradiation apparatus based on the object to be irradiated which correspond to a conventional irradiation apparatus with only one radiation source, the tubular radiation sources having a diameter of 10 to - 20 mm arranged very close to each other, but without touching each other at their lateral surfaces. Der Abstand zwischen den Mantelflächen liegt zwischen 2 - 5 mm. The distance between the lateral surfaces is between 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. The bundling of the radiation sources takes place for this purpose in an imaginary circular cylinder whose diameter corresponds to the outer diameter of the radiation source to be replaced the conventional irradiation apparatus. Die abgestrahlte Gesamtleistung der gebündelten Strahlungsquellen entspricht der abgestrahlten Leistung der zu ersetzenden Strahlungsquelle. The total radiated power of the bundled radiation sources corresponding to the radiated power of the radiation source to be replaced.

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. The bundling of the radiation sources is increased beyond the effective cooling surface of the radiation sources over a conventional radiation source for the same radiated power, since the entire mantle surface of the tube bundle is greater than the surface of a single tube with the same outer diameter in the imaginary circular cylinder. Auch die Gefahr und das Ausmaß von unerwünschten Durchbiegungen reduziert sich bei den gebündelten Strahlungsquellen gegenüber einer herkömmlichen, wesentlich größeren Strahlungsquelle gleicher Abstrahlleistung. Also, the risk and extent of undesirable deflections is reduced when the collimated radiation sources over a conventional, substantially greater radiation source the same radiation performance. Insbesondere bei Strahlungsquellen, die länger als 1 m sind, macht sich die erfindungsgemäß mögliche Aufteilung der benötigten Gesamtleistung auf mehrere Strahlungsquellen vorteilhaft bemerkbar. In particular with radiation sources that are longer than 1 m, to make the present invention possible division of the required total output to a plurality of radiation sources advantageously noticeable. 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 allocation of the total power allows higher overall performance of the irradiation device without the associated with conventional radiation sources with very large diameters disadvantages must be taken into account.

Um das Auswechseln der Strahlungsquellen zu erleichtern, sind mehrere Strahlungsquellen in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung in einer gemeinsamen Halterung zusammengefasst. To facilitate the replacement of the radiation sources, a plurality of radiation sources are combined in an advantageous embodiment of the invention in a common holder. Die Strahlungsquellen einer Bestrahlungsvorrichtung können sämtlich in nur einer Halterung, jedoch auch gruppenweise in mehreren Halterungen zusammengefasst sein. The radiation sources of an irradiation device may all in one bracket, however, be also combined into groups in several brackets.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. The invention based on the drawings is explained in detail. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 ad Fig. 1 ad
vier Vorderansichten erfindungsgemäßer UV-Bestrahlungsvorrichtungen in schematischer Darstellung, four front views of inventive UV-radiation devices in a schematic representation;
Fig. 2 Fig. 2
eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung, a side view of a preferred embodiment of an inventive UV-irradiation apparatus,
Fig. 3 Fig. 3
Anordnungsvarianten von Strahlungsquellen in einer erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung, Arrangement variants of radiation sources in an inventive UV irradiation device,
Fig. 4 Fig. 4
Spektren von Gasentladungslampen für die UV-Bestrahlung, Spectra of gas discharge lamps for UV irradiation,
Fig. 5 ad Fig. 5 ad
von erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtungen abgestrahlte Mischspektren, radiated by the inventive irradiation devices mixed spectra
Fig. 6 Fig. 6
eine Veranschaulichung der Änderungsmöglichkeiten des Mischspektrums nach Figur 5 a sowie an illustration of the variation possibilities of the mixed spectrum of Figure 5 a, and
Fig. 7 Fig. 7
eine erfindungsgemäße UV-Bestrahlungsvorrichtung mit einer Leistungsregelung für jede Strahlungsquelle in schematischer Darstellung. an inventive UV irradiation apparatus having a power control for each radiation source in a schematic representation.

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

Die Unterschiede zwischen den Bestrahlungsvorrichtungen nach den Figuren 1a - 1d bestehen in der Anzahl und Anordnung der Strahlungsquellen (1) innerhalb des Kreiszylinders (5). The differences between the irradiation devices of Figures 1a - 1d are made in the number and arrangement of the radiation sources (1) within the circular cylinder (5). Durch die Anordnung kann die Wirkung einzelner Strahlungsquellen hervorgehoben werden. By arranging the effect of individual radiation sources can be highlighted.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße UV-Bestrahlungsvorrichtung nach Figur 1b) in schematischer Seitenansicht. 2 shows an inventive UV irradiation device according to figure 1b), in schematic side view. 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. In side view is evident that the radiation sources (1) at the ends (8) are summarized in common holders (9) which allow a simultaneous and time-saving exchange of the radiation sources (1). An Kontakten der gemeinsamen Halterungen (9) setzen Leitungen (11, 12, 13) an, die jede Strahlungsquelle (1) mit einer separaten Steuerelektronik (14, 15, 16) verbinden. Of contacts of the common brackets (9) contact lines (11, 12, 13) that each radiation source (1) with a separate electronic control system (14, 15, 16) connect. Die Steuerelektroniken (14, 15, 16) erlauben es, die jeder Strahlungsquelle (1) zugeführte elektrische Leistung zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert unabhängig voneinander zu verändern. The control electronics (14, 15, 16) make it possible to change the each radiation source (1) supplied electric power between a minimum and a maximum value independently.

Figur 3 zeigt das weitere erfindungswesentliche Merkmal, dass wenigstens eine Strahlungsquelle (1) ein von den übrigen Strahlungsquellen (1) zumindest teilweise abweichendes Spektrum aufweist. Figure 3 shows the further essential feature is that at least one radiation source (1) from the remaining radiation sources (1) at least partially deviating spectrum. 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. The assemblies (17, 18, 19) relate to the base case that at least one radiation source having a different spectrum, while the arrangements (21, 22, 23) cases involve, in which at least 2 radiation sources comprise an at least partially deviating from the remaining radiation sources spectrum ,

Die in Figur 3 dargestellten Strahlungsquellen (1) sind Gasentladungslampen mit unterschiedlichen im Betrieb verdampfenden Zusätzen, nämlich Quecksilber (Hg), Eisen (Fe) oder Gallium (Ga). The radiation sources shown in Figure 3 (1) are gas discharge lamps with different evaporating during operation additives, namely, mercury (Hg), iron (Fe) or gallium (Ga). Bei diesen Zusätzen handelt es sich um in der UV-Bestrahlungstechnik standardisierte Zusätze. These additives are in the UV irradiation technique standardized additives. Figur 4 zeigt die Spektren von Strahlungsquellen mit den genannten Standardzusätzen bei der vorgeschriebenen Betriebstemperatur. Figure 4 shows the spectra of the radiation sources with the said standard additives at the prescribed operating temperature. Durch Zu- und Abschalten einzelner Strahlungsquellen kann im laufenden Betrieb der UV-Bestrahlungsvorrichtung zwischen den Spektren nach Figur 4 gewechselt werden. By switching on and off of individual radiation sources during operation of the UV irradiating device between the spectra of Figure 4 can be changed. 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 Figuren 5 und 6 dargestellt sind. however, be one or more radiation sources operated with an electric power between the minimum and maximum value can be a plurality of superimposed spectra generate, so-called mixed spectra, as shown in Figures 5 and 6. FIG. Die größtmöglichen Veränderungen des Spektrums ergeben sich bei denjenigen Anordnungen, bei denen sämtliche Strahlungsquellen unterschiedliche Zusätze aufweisen, insbesondere bei der Anordnung (22, 23). The maximum changes of the spectrum resulting in those arrangements in which all of the radiation sources have different additives, in particular in the arrangement (22, 23).

In jedem Diagramm nach Figur 5 ist auf der X-Achse die Wellenlänge in Nanometer aufgetragen, während auf der Y-Achse die relative Intensität der elektromagnetischen Strahlung aufgetragen ist. In each graph of Figure 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. Die jeweils oberhalb des Diagramms wiedergegebenen Abkürzungen bezeichnen die verdampfenden Zusätze in den Strahlungsquellen. Each reproduced above the diagram abbreviations denote the evaporated additives in the radiation sources. Sämtliche Diagramme zeigen das bei vorgeschriebener Betriebstemperatur und Höchstleistung von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlte Mischspektrum. All charts show the light emitted at a prescribed operating temperature and maximum output of the irradiation device mixed spectrum.

Für eine universell einsetzbare UV-Bestrahlungsvorrichtung kann eine Kombination der Strahlungsquellen, wie in Figur 5a dargestellt, zum Einsatz kommen. For an all-purpose UV irradiation apparatus may be a combination of the radiation sources, as shown in Figure 5a, are used. Das dargestellte Mischspektrum enthält alle Anteile, die in der UV-Bestrahlungstechnologie erforderlich sind. The mixed spectrum shown includes all shares that are required in the UV irradiation technology.

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

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

Figur 5d zeigt ein Mischspektrum zur Aushärtung von Druckfarben. 5d shows a mixed spectrum for curing printing inks.

Figur 6 zeigt die Aufteilung des Mischspektrum nach Figur 5 a) in die Einzel-Spektren von Strahlungsquellen gemäß der Anordnung (23) nach Figur 3 jeweils bei Betriebstemperatur und Höchstleistung. Figure 6 shows the distribution of the mixed spectrum of Figure 5 a) in the individual spectra of radiation sources according to the arrangement (23) according to Figure 3 in each case at operating temperature and maximum power. 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. With position number (24) of the adjustment range of the Ga-ray source, denoted by position (25) of the adjustment range of the Fe-radiation source and with position (26) of the adjustment range of the Hg-radiation source. In jedem Wellenlängenbereich lässt sich durch Steuerung der Leistung der jeweiligen Strahlungsquelle die Intensität innerhalb des mit (24, 25) und (26) gekennzeichneten Verstellbereichs verändern. In each wavelength range can be achieved by controlling the power of the respective radiation source, the intensity within the with (24, 25) change and (26) adjustment range indicated.

Figur 7 zeigt schematisch eine Regelanordnung für das abgestrahlte Mischspektrum. Figure 7 shows schematically a control arrangement for emitted mixed spectrum. 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. For this purpose, the UV irradiation device additionally has a sensor (28) detects the electromagnetic radiation, a spectrometer (29) for measuring the spectrum of the emitted electromagnetic radiation and an evaluation unit (31) having an input for the (by the spectrometer 29 ) measured spectrum, and an output (with the electronic control units 14, 15, 16) for power position of the radiation sources (1) is connected.

Das von der UV-Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlte Licht wird von dem Sensor (28) erfasst und in das Spektrometer (29) geführt und dort gemessen. The light emitted from the UV irradiation device, light is detected by the sensor (28) and into the spectrometer (29) out and measured there. 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. In the evaluation unit (31), the measured spectrum is compared with a required by the user and entered into the evaluation reference spectrum for the light emitted by the irradiator electromagnetic radiation. Liegt eine Regelabweichung vor, wird über die Steuerelektroniken (14, 15, 16) die Leistung der einzelnen Strahlungsquellen nachgeführt. Is a control deviation before, is transmitted via the control electronics (14, 15, 16) tracked to the performance of the individual radiation sources. Erst wenn, wie in Figur 7 angedeutet, das Soll- und das Istspektrum übereinstimmen ist ein kontrollierter und sicherer UV-Härtungsprozess gewährleistet. Only when, as indicated in Figure 7, the set and the match is Istspektrum a controlled and safe UV-curing process ensured. Die Überwachung mittels des Sensors (28) kann entweder fortlaufend oder nur in bestimmten Intervallen erfolgen. The monitoring means of the sensor (28) can take place either continuously or only at specific intervals. Hierzu ist der Sensor (28) in den Bereich der Lichtaustrittsöffnung (34) der Bestrahlungsvorrichtung zu bringen. For this purpose, the sensor (28) in the area of ​​the light exit opening is to be brought (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. Alternatively, it is possible to arrange the sensor on the spectrometer and couple the light via an optical waveguide into the sensor.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

Nr. No. Bezeichnung designation Nr. No. Bezeichnung designation
1. 1. Strahlungsquelle radiation source 18. 18th Anordnung Strahlenquelle Radiation source assembly
2. Second Gehäuse casing 19. 19th Anordnung Strahlenquelle Radiation source assembly
3. Third Reflektor reflector 20. 20th - -
4. 4th Objekt object 21. 21st Anordnung Strahlenquelle Radiation source assembly
5. 5th Kreiszylinder circular cylinder 22. 22nd Anordnung Strahlenquelle Radiation source assembly
6. 6th Strahlengang beam path 23. 23rd Anordnung Strahlenquelle Radiation source assembly
7. 7th Bewegungsrichtung movement direction 24. 24th Regelbereich Ga Control range Ga
8. 8th. Enden end up 25. 25th Regelbereich Fe Control range Fe
9. 9th Halterung holder 26. 26th Regelbereich Hg Control range Hg
10. 10th - - 27. 27th - -
11. 11th Leitungen cables 28. 28th Sensor sensor
12. 12th Leitungen cables 29. 29th Spektrometer spectrometer
13. 13th Leitungen cables 30. 30th - -
14. 14th Steuerelektronik control electronics 31. 31st Auswerteeinheit evaluation
15. 15th Steuerelektronik control electronics 32. 32nd - -
16. 16th Steuerelektronik control electronics 33. 33rd - -
17. 17th Anordnung Strahlenquelle Radiation source assembly 34. 34th Lichtaustrittsöffnung Light opening

Claims (13)

  1. 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, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlungsquelle (1) ein von den übrigen Strahlungsquellen (1) zumindest teilweise abweichendes Spektrum aufweist und dass die Leistung wenigstens einer Strahlungsquelle (1) veränderlich ist. Irradiation device for irradiating objects with especially ultraviolet electromagnetic radiation, comprising a housing having an aligned on the object to be irradiated outlet opening for the electromagnetic radiation and at least two are arranged in the housing elongated radiation sources for electromagnetic radiation having a defined at a prescribed operating temperature range characterized in that at least one radiation source (1) from the remaining radiation sources (1) at least partially deviating range and that the performance of at least one radiation source (1) is variable.
  2. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrum im Bereich der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung von 100nm - 450 nm abweicht. The irradiator of claim 1, characterized in that the spectrum in the range of the wavelength of electromagnetic radiation from 100 nm - 450 nm deviates.
  3. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Strahlungsquellen (1) ein von den übrigen Strahlungsquellen zumindest teilweise abweichendes Spektrum aufweisen. The irradiator of claim 1 or 2, characterized in that all radiation sources (1) have an at least partially deviating from the remaining radiation sources spectrum.
  4. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellen (1) unabhängig voneinander mit unterschiedlicher Leistung betreibbar sind The irradiation device of claim 1 or 2, characterized in that the radiation sources (1) are independently operable with different power
  5. Bestrahlungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strahlungsquelle (1) eine Steuerelektronik (14, 15, 16) zugeordnet ist. Irradiation device according to one or more of claims 1-3, characterized in that each radiation source (1) control electronics (14, 15, 16) is assigned.
  6. Bestrahlungsvorrichtung einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Spektralapparat (29) zur Messung des Spektrums der von der Bestrahlungsvorrichtung (27) abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung aufweist. Irradiation device to one or more of claims 1-4, characterized in that it comprises a spectroscope (29) for measuring the spectrum of radiation from the device (27) emitted electromagnetic radiation.
  7. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinheit (31) mit einem Eingang für das vom Spektralapparat (29) gemessene Spektrum sowie einem Ausgang zur Veränderung der Leistung der einzelnen Strahlungsquellen (1) in Abhängigkeit eines Soll-Spektrums für die von der Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung. The irradiator of claim 6, characterized by an evaluation unit (31) having an input for the spectroscope (29) measured spectrum and an output for varying the power of the individual radiation sources (1) in function of a set-spectrum electromagnetic for the light emitted from the irradiation device Radiation.
  8. Bestrahlungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Strahlungsquelle eine Gasentladungslampe ist, die einen im Betrieb verdampfenden Zusatz (Hg, Fe, Ga) enthält. Irradiation device according to one or more of claims 1-6, characterized in that each radiation source is a gas discharge lamp containing a vaporized in the operating attachment (Hg, Fe, Ga).
  9. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz Quecksilber (Hg) oder Eisen (Fe) oder Gallium (Ga) ist. Irradiation device according to claim 8, characterized in that the addition of mercury (Hg) or iron (Fe) or gallium (Ga).
  10. Bestrahlungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen sämtlicher Strahlungsquellen (1) parallel verlaufen. Irradiation device according to one or more of claims 1-9, characterized in that the longitudinal axes of all the radiation sources extend (1) in parallel.
  11. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen sämtlichen Längsachsen übereinstimmt. The irradiation device of claim 10, characterized in that the distance between longitudinal axes of all the matches.
  12. Bestrahlungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellen (1) gebündelt (5)angeordnet sind, ohne sich jedoch an ihren Mantelflächen zu berühren. Are arranged irradiation apparatus according to one or more of claims 1-11, characterized in that the radiation sources (1) combined (5) without however touching each other at their lateral surfaces.
  13. Bestrahlungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlungsquellen (1) in einer gemeinsamen Halterung (9) zusammengefasst sind. Irradiation device according to one or more of claims 1-12, characterized in that several radiation sources (1) are combined in a common holder (9).
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