KR20160034849A - 광섬유들을 경화하기 위한 복합 타원형 반사기 - Google Patents

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Abstract

경화 디바이스는 공동 위치되는 초점을 가지도록 배열되는 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기 및 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되는 광원을 포함하고, 광원으로부터 방출되는 광은 제 1 타원 원통형 반사기로부터 공동 위치되는 초점으로 반사되고 제 2 타원 원통형 반사기로부터 공동 위치되는 초점으로 재귀 반사된다.

Description

광섬유들을 경화하기 위한 복합 타원형 반사기{COMPOUND ELLIPTICAL REFLECTOR FOR CURING OPTICAL FIBERS}
본 발명은 광섬유들을 경화하기 위한 복합 타원형 반사기(compound elliptical reflector)에 관한 것이다.
광섬유(optical fiber)들은 조명 및 이미징(imaging) 응용분야들뿐만 아니라 전기통신 산업 도처에서 사용되고 있고, 여기서 광섬유들은 전기 배선에 비해 더 긴 길이들에 걸쳐 더 높은 데이터 전송률(transmission rate)들을 제공한다. 게다가, 광섬유들은 더 유연하고, 더 가볍고, 금속 배선보다 더 얇은 직경들로 인출될 수 있어서, 섬유들을 더 높은 용량의 케이블들로 묶음화(bundling)하는 것이 가능하다. 자외선(ultra-violet; UV) 경화 프로세스를 통해 인가되는 면 코팅(surface coating)들은 물리적 손상 및 침습(moisture intrusion)으로부터 광섬유들을 보호하고 이들의 성능의 장기간 내구성을 유지하는 데 사용된다.
Carter 등(미국 특허 6,626,561)은 UV 광을 타원형 반사기(elliptical reflector)의 제 2 초점(focal point)에 정위(positioning)되는 단일 UV 광원으로부터 광섬유의 면으로 지향시키기 위하여 광섬유들이 이 타원형 반사기를 사용하는 UV 경화 디바이스의 초점 외부에 위치되는 면들을 가지는 것에 대한 UV 경화 균일도(curing uniformity) 문제들을 언급한다. 경화 균일도 문제들은 광섬유가 광원에 대하여 부정확하게 정렬되거나 또는 광섬유의 형상이 불규칙한 것으로 인해 발생할 수 있다. 이 문제들을 처리하기 위하여, Carter는 제 2 타원형 반사기 초점의 부근에 정위되는 광섬유 면들을 제 1 타원형 반사기 초점 부근에 정위되는 단일 광원으로부터의 UV 광으로 조사하기 위하여 타원형 반사기를 이용하는 UV 램프 구조(lamp structure)를 사용하고, 여기서 광섬유 및 전구(bulb) 모두는 초점들로부터 약간은 변위(displace)된다. 이 방식에서, 광섬유의 면에 도달하는 UV 광선들은 분산되고, 조사 및 광 코팅의 경화는 잠재적으로 더 균일해질 수 있다.
발명자는 본원에서 상기 방법이 가지고 있는 잠재적인 문제를 인식하였다. 즉, UV 광원 및 광섬유를 타원형 반사기의 초점으로부터 멀어지게 이동시킴으로써, 광섬유 면들에 조사하는 UV 광의 강도가 분산 및 감소되어, 경화 및 생산율들이 낮아지고 더 높은 제작 비용들을 지출하게 된다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하는 것이다.
상술한 문제들을 처리하는 하나의 방법은 제 1 타원 원통형 반사기(elliptic cylindrical reflector) 및 제 2 타원 원통형 반사기를 포함하는 경화 디바이스를 포함하고, 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기는 공동 위치되는 초점을 가지도록 배열되고, 광원은 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되고, 광원으로부터 방출되는 광은 제 1 타원 원통형 반사기로부터 공동 위치되는 초점으로 반사되고 제 2 타원 원통형 반사기로부터 공동 위치되는 초점으로 재귀 반사(retro-feflection)된다. 다른 실시예에서, 워크피스(workpiece)를 경화하는 방법은 워크피스를 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기의 공동 위치되는 초점을 따라 유인(drawing)하는 단계, 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 정위되는 광원으로부터 UV 광을 조사하는 단계, 제 1 타원 원통형 반사기로부터 조사되는 UV 광을 워크피스의 면 상으로 반사하는 단계, 및 제 2 타원 원통형 반사기로부터 조사되는 UV 광을 워크피스의 면 상으로 재귀 반사하는 단계를 포함한다. 추가 실시예에서, 방법은 반사기의 제 1 내부 축을 따라 워크피스를 정위시키는 단계로서, 반사기는 제 1 곡률(curvature)을 가지는 제 1 곡면들 및 제 2 곡률을 가지는 제 2 곡면들을 포함하는, 상기 정위시키는 단계, 반사기의 제 2 내부 축을 따라 광원을 정위시키는 단계, 및 광원으로부터 광을 방출시키는 단계를 포함하고, 방출되는 광은 제 1 곡면들로부터 그리고 제 2 곡면들로부터 워크피스 상으로 반사된다.
상기 요약은 상세한 설명에서 더 설명되는 개념들 중에서 선택된 것을 간소화된 형태로 소개하기 위하여 제공된다. 이는 청구되는 특허 대상의 핵심 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 이의 범위는 상세한 설명 뒤에 오는 청구항들에 의해 고유하게 규정된다. 더욱이, 청구되는 특허 대상은 위에 언급되거나 본 명세서의 임의의 부분에서의 임의의 단점들을 해결하는 구현들로 제한되지 않는다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하는 효과를 가진다.
도 1은 전력원, 제어기 및 발광 하위 시스템을 포함하는 광반응 시스템의 하나의 예를 도시하는 도면.
도 2는 단일 광원을 가지는 UV 경화 디바이스에 대한 타원 원통형 반사기의 단면을 도시하는 도면.
도 3은 공동 위치되는 초점으로 배열되는 2개의 타원면들의 하나의 예의 단면을 도시하는 도면.
도 4는 공동 위치되는 초점을 가지도록 배열되는 이중 타원형 반사기들의 하나의 예의 구성의 단면들 도시하는 도면.
도 5는 이중 타원형 반사기들 및 이 타원형 반사기들 중 하나의 제 2 초점에 위치되는 광원을 포함하는 예의 경화 디바이스의 단면을 도시하는 도면.
도 6은 이중 타원형 반사기들 및 이 타원형 반사기들 중 하나의 제 2 초점에 위치되는 광원을 포함하는 예의 경화 디바이스의 단면을 도시하는 도면.
도 7은 하나의 예의 광반응 시스템의 단면을 도시하는 도면.
도 8은 하나의 예의 광반응 시스템의 사시 단면을 도시하는 도면.
도 9는 광반응 시스템에 대한 이중 타원 반사기의 사시도를 도시하는 도면.
도 10은 도 9의 이중 타원형 반사기의 종단면을 도시하는 도면.
도 11은 예를 들어, 도 5에 도시되는 바와 같은 경화 시스템을 사용하여 광섬유와 같은 워크피스를 경화시키는 하나의 예의 방법의 흐름도를 도시하는 도면.
본 설명은 코팅된 광섬유들, 리본(ribbon)들, 케이블들 및 다른 워크피스들을 제작하는 데 사용되는 UV 경화 디바이스, 방법 및 시스템에 대한 것이다. 광섬유 코팅들은 공동 위치되는 초점을 가지도록 배열되는 이중 타원형 반사기들을 사용하는 UV 경화 디바이스를 통해 UV 경화될 수 있고, 여기서 워크피스(예를 들어, 광섬유)는 공동 위치되는 초점에 정위되고, 2개의 UV 광원들은 각각의 타원형 반사기의 제 2 초점에 위치된다. 도 1은 전력원, 제어기 및 발광 하위시스템을 포함하는 광반응 시스템의 하나의 예를 도시한다. 도 2는 종래의 UV 경화 디바이스의 단일 타원형 반사기 결합 옵틱스(coupling optics) 구성을 도시한다. 도 3은 공동 위치되는 초점을 가지도록 배열되는 2개의 타원면들의 하나의 예를 도시한다. 도 4 내지 도 6은 UV 경화 디바이스에 대한 이중 타원형 반사기 결합 옵틱스 구성을 도시하고, 여기서 이중 타원형 반사기들은 공동 위치되는 초점을 가진다. 도 7 내지 도 8은 공동 위치되는 초점을 가지도록 배열되는 이중 타원형 반사기들을 포함하는 하나의 예의 UV 경화 디바이스에 대한 단면 및 사시도들이다. 도 9 내지 도 10은 하나의 예의 이중 타원형 반사기의 사시 및 단면도들이다. 도 11은 UV가 광섬유 또는 다른 워크피스를 경화하는 하나의 예의 방법의 단계들을 도시하는 흐름도이다.
이제 도 1을 참조하면, 도 1은 경화 디바이스(10)와 같은 광반응 시스템의 하나의 예의 구성에 대한 블록도를 도시한다. 하나의 예에서, 경화 디바이스(10)는 발광 하위 시스템(12), 제어기(14), 전력원(16) 및 냉각 하위 시스템(18)을 포함할 수 있다. 발광 하위 시스템(12)은 복수의 반도체 디바이스들(19)을 포함할 수 있다. 복수의 반도체 디바이스들(19)은 예를 들어, LED 디바이스들의 선형 어레이(array)와 같은 발광 소자들의 어레이(20)일 수 있다. 발광 소자들의 어레이(20)는 또한 예를 들어, LED 디바이스들의 2차원 어레이 또는 LED 어레이들의 어레이를 포함할 수 있다. 반도체 디바이스들은 복사 출력(24)을 제공할 수 있다. 복사 출력(24)은 경화 디바이스(10)로부터 고정 평면에 위치되는 워크피스(26)로 지향될 수 있다. 복귀되는 복사선(28)은 역으로 워크피스(26)로부터 발광 하위 시스템(12)으로(예를 들어, 복사 출력(24)의 반사를 통해) 지향될 수 있다.
복사 출력(24)은 결합 옵틱스(30)를 통해 워크피스(26)로 지향될 수 있다. 결합 옵틱스(30)는 사용되는 경우, 다양하게 구현될 수 있다. 하나의 예로서, 결합 옵틱스는 하나 이상의 층들, 재료들 또는 반도체 디바이스들(19) 및 윈도우(window)(64) 사이에 개재되고 워크피스(26)의 면들에 복사 출력(24)을 제공하는 다른 구조들을 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 결합 옵틱스(30)는 수집(collection), 집광(condensing), 시준(collimation) 또는 이 이외의 복사 출력(24)의 질 또는 유효량을 강화하기 위하여 마이크로 렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 결합 옵틱스(30)는 마이크로 반사기 어레이를 포함할 수 있다. 그와 같은 마이크로 반사기 어레이를 사용할 때, 복사 출력(24)을 제공하는 각각의 반도체 디바이스는 일대일을 기반으로 각각의 마이크로 반사기 내에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 복사 출력(24)을 제공하는 반도체 디바이스들(20)의 어레이는 다대일을 기반으로 매크로 반사기들에 배치될 수 있다. 이 방식에서, 결합 옵틱스(30)는 마이크로 반사기 어레이들 모두를 포함할 수 있고, 여기서 각각의 반도체 디바이스는 각각의 마이크로 반사기 및 매크로 반사기들 내에 일대일을 기반으로 배치될 수 있고, 반도체 디바이스들로부터의 복사 출력(24)의 양 및/또는 질은 매크로 반사기들에 의해 더 강화된다. 예를 들어, 매크로 반사기들은 타원 원통형 반사기들, 포물선 반사기들, 이중 타원 원통형 반사기들 등을 포함할 수 있다.
결합 옵틱스(30)의 층들, 재료들 또는 다른 구조의 각각은 선택된 굴절률(index of refraction)을 가질 수 있다. 각각의 굴절률을 적절히 선택함으로써, 복사 출력(24)(및/또는 복귀되는 복사선(28))의 경로 내의 층들, 재료들 및 다른 구조들 사이의 인터페이스들에서의 반사가 선택적으로 제어될 수 있다. 하나의 예로서, 반도체 디바이스들 사이에 배치되는 선택된 인터페이스, 예를 들어, 윈도우(64)에서의 워크피스(26)로의 그와 같은 굴절률들의 차들을 제어함으로써, 상기 인터페이스의 반사는 상기 인터페이스에서 워크피스(26)에 궁극적으로 전달하기 위한 복사 출력의 전송을 강화하도록 감소 또는 증가될 수 있다. 예를 들어, 결합 옵틱스는 특정한 파장들의 입사 광이 흡수되고 반면에 다른 광들이 반사되어 워크피스(26)의 면에 집속되는 2색성 반사기를 포함할 수 있다.
결합 옵틱스(30)는 다양한 목적들을 위해 사용될 수 있다. 예의 목적들은, 그 중에서도, 반도체 디바이스들(19)을 보호하고, 냉각 하위 시스템(18)과 연관되는 냉각 유체를 보유하고, 복사 출력을 수집, 응집 및/또는 시준하고, 복귀되는 복사선(28)을 수집, 지향 또는 거부하는 것을 포함하거나 또는 다른 목적들을 위해 단독으로 또는 결합하여 포함할 수 있다. 추가 예로서, 경화 디바이스(10)는 특히 워크피스(26)로 전달될 때의, 복사 출력(24)의 유효 품질, 균일도 또는 양을 향상시키기 위해 결합 옵틱스(30)를 사용할 수 있다.
복수의 반도체 디바이스들(19) 중에서 선택된 것들은 데이터를 제어기(14)에 제공하도록, 결합 일렉트로닉스(coupling electronics)(22)를 통하여 제어기에 결합될 수 있다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 제어기(14)는 또한 예를 들어, 결합 일렉트로닉스(22)를 통하여 그와 같이 데이터 제공 반도체 디바이스들을 제어하도록 구현될 수 있다. 제어기(14)는 전력원(16) 및 냉각 하위 시스템(18)에 접속될 수 있고 이 둘을 제어하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 워크피스(26)에 조사되는 광의 사용 가능한 면적을 증가시키기 위하여, 어레이(20)의 중간 부분에 분포되어 있는 발광 소자들에 더 큰 구동 전류를, 그리고 어레이(20)의 종단부들에 분포되어 있는 발광 소자들에 더 작은 구동 전류를 공급할 수 있다. 더욱이, 제어기(14)는 전력원(16) 및 냉각 하위 시스템(18)으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 하나의 예에서, 워크피스(26) 면에 있는 하나 이상의 장소들로의 조사는 센서들에 의해 검출되고 피드백 제어 방식으로 제어기(14)로 전송될 수 있다. 추가 예에서, 제어기(14)는 양 조명 시스템들의 제어를 조정하기 위해 다른 조명 시스템(도 1에 도시되지 않음)의 제어기와 통신할 수 있다. 예를 들어, 다수의 조명 시스템들의 제어기들(14)은 마스터-슬레이브 케스케이딩(master-slave cascading) 제어 알고리즘으로 동작할 수 있고, 여기서 제어기들 중 하나의 설정점은 다른 제어기의 출력에 의해 세팅된다. 경화 디바이스(10)를 다른 조명 시스템과 함께 동작시키기 위한 다른 제어 전력들이 또한 사용될 수 있다. 다른 예로서, 나란히 배열되는 다수의 조명 시스템들에 대한 제어기들(14)은 다수의 조명 시스템들에 걸쳐 조사되는 광의 균일도를 증가시키기 위해 조명 시스템들을 동일한 방식으로 제어할 수 있다.
전력원(16), 냉각 하위 시스템(18) 및 발광 하위 시스템(12) 외에, 제어기(14)는 또한 내부 요소(32) 및 외부 요소(24)에 접속될 수 있고 이 요소들을 제어하도록 구현될 수 있다. 내부 요소(32)는 도시되는 바와 같이, 경화 디바이스(10)의 내부에 있을 수 있고, 반면에 외부 요소(34)는 도시되는 바와 같이, 경화 디바이스(10)의 외부에 있을 수 있지만, 워크피스(26)와 연계될 수 있거나(예를 들어, 처리, 냉각 또는 다른 외부 장비) 또는 그와는 달리 상기 경화 디바이스(10)가 지원하는 광반응(예를 들어, 경화)과 관련될 수 있다.
제어기(14)에 의해, 전력원(16), 제어 하위 시스템(18), 발광 하위 시스템(12) 및/또는 요소들(32 및 34) 중 하나 이상으로부터 수신되는 데이터는 다양한 유형들로 이루어질 수 있다. 하나의 예로서 데이터는 결합되는 반도체 디바이스들(19)과 연관되는 하나 이상의 특성들을 나타낼 수 있다. 다른 예로서, 데이터는 데이터를 제공하는 각각의 발광 하위 시스템(12), 전력원(16), 냉각 하위 시스템(18), 내부 요소(32) 및 외부 요소(34)와 연관되는 하나 이상의 특성들을 나타낼 수 있다. 또 다른 예로서, 데이터는 워크피스(26)와 연관되는 하나 이상의 특성들을 나타낼(예를 들어, 워크피스로 지향되는 복사 출력 에너지 또는 스펙트럼 성분(들)을 나타낼) 수 있다. 더욱이, 데이터는 이 특성들의 어떤 결합을 나타낼 수 있다.
제어기(14)는 임의의 그와 같은 데이터의 수신 시에, 상기 데이터에 응답하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 임의의 그와 같은 구성요소로부터의 그와 같은 데이터에 응답하여, 제어기(14)는 전력원(16), 냉각 하위 시스템(18), 발광 하위 시스템(12)(하나 이상의 그와 같은 결합되는 반도체 디바이스들을 포함하는) 및/또는 요소들(32 및 34) 중 하나 이상을 제어하도록 구현될 수 있다. 하나의 예로서, 광 에너지가 워크피스와 연관되는 하나 이상의 지점들에서 불충분하다는 것을 표시하는 발광 하위 시스템으로부터의 데이터에 응답하여, 제어기(14)는 (a) 반도체 디바이스들 중 하나 이상으로 전력원의 전력 공급을 증가시키거나, (b) 냉각 하위 시스템(18)을 통해 발광 하위 시스템의 냉각을 증가시키거나 (예를 들어, 특정한 발광 디바이스들은 냉각되는 경우, 더 큰 복사 출력을 제공한다), (c) 전력이 그와 같은 디바이스들에 공급되는 시간을 증가시키거나, 또는 (d) 상술한 것의 결합으로 구현될 수 있다.
발광 하위 시스템(12)의 개별 반도체 디바이스들(19)(예를 들어, LED 디바이스들)은 제어기(14)에 의해 독자적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 제 1 강도, 파장 등의 광을 방출하기 위하여 하나 이상의 개별 LED 디바이스들의 제 1 그룹을 제어하면서 동시에 상이한 강도, 파장 등의 광을 방출하기 위해 하나 이상의 개별 LED 디바이스들의 제 2 그룹을 제어할 수 있다. 하나 이상의 개별 LED 디바이스들의 제 1 그룹은 동일한 반도체 디바이스들의 어레이(20) 내에 있을 수 있거나 또한 다수의 조명 시스템들(10)로부터의 하나보다 많은 반도체 디바이스들(20)의 어레이로부터 기원할 수 있다. 반도체 디바이스의 어레이(20)는 또한 제어기(14)에 의해 다른 조명 시스템들 내의 다른 반도체 디바이스들의 어레이들과는 독자적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제 1 어레이의 반도체 디바이스들은 제 1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있고, 반면에 다른 경화 디바이스 내이 제 2 어레이의 반도체 디바이스들은 제 2 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있다.
추가 예로서, 조건들의 제 1 세트 하에서(예를 들어, 특정한 워크피스, 광반응 및/또는 동작 조건들의 세트에 대한), 제어기(14)는 제 1 제어 전력을 구현하기 위하여 경화 디바이스(10)를 동작시킬 수 있고, 반면에 조건들의 제 2 세트 하에서(예를 들어, 특정한 워크피스, 광반응 및/또는 동작 조건들의 세트에 대한) 제어기(14)는 제 2 제어 전략을 구현하기 위하여 경화 디바이스(10)를 동작시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 제어 전력은 제 1 강도, 파장 등의 광을 방출하기 위해 하나 이상의 개별 반도체 디바이스들(예를 들어, LED 디바이스들)의 제 1 그룹을 동작시키는 것을 포함할 수 있고, 반면에 제 2 제어 전력은 제 2 강도, 파장 등의 광을 방출하기 위해 하니 이상의 개별 LED 디바이스들의 제 2 그룹을 동작시키는 것을 포함할 수 있다. LED 디바이스들의 제 1 그룹은 제 2 그룹과 동일한 LED 디바이스들의 그룹일 수 있고, 하나 이상의 LED 디바이스들의 어레이들에 걸쳐 있을 수 있거나, 제 2 그룹과 상이한 LED 디바이스들의 그룹일 수 있지만, 상이한 LED 디바이스들의 그룹은 제 2 그룹으로부터 하나 이상의 LED 디바이스들의 하위 세트를 포함할 수 있다.
냉각 하위 시스템(18)은 발광 하위 시스템(12)의 열적 거동(thermal behavior)을 관리하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 냉각 하위 시스템(18)은 발광 하위 시스템(12), 그리고 더 구체적으로, 반도체 디바이스들(19)의 냉각을 제공할 수 있다. 냉각 하위 시스템(18)은 또한 워크피스(26) 및/또는 워크피스(26) 및 경화 디바이스(10)(예를 들어, 발광 하위 시스템(12)) 사이의 공간을 냉각하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 냉각 하위 시스템(18)은 공기 또는 다른 유체(예를 들어, 물) 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 냉각 하위 시스템(18)은 또한 반도체 디바이스(19) 또는 이의 어레이(20)에, 또는 결합 옵틱스(30)에 부착되는 냉각 핀(fin)들과 같은 냉각 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각 하위 시스템은 결합 옵틱스(30) 위에서 냉각 공기를 송풍하는 것을 포함할 수 있고, 여기서 결합 옵틱스(30)에는 열 전달을 강화하기 위하여 외부 핀들이 설치된다.
경화 디바이스(10)는 다양한 적용예들에 대해 사용될 수 있다. 예들은 잉크 프린팅에서 DVD들 및 리소그래피(lithography)의 제작에 이르는 경화 적용예들을 제한하지 않고 포함한다. 경화 디바이스(10)가 사용될 수 있는 적용예들은 연관되는 동작 파라미터들을 가질 수 있다. 즉, 적용예는 다음과 같은 연관되는 동작 파라미터들을 가질 수 있다: 하나 이상의 파장들에서, 하나 이상의 시간 기간들에 걸쳐 인가되는 하나 이상의 레벨들의 복사 전력(radiant power)의 제공. 이 인가와 연관되는 광반응을 적절하게 달성하기 위하여, 광 전력은 워크피스(26)에 또는 워크피스(26) 근처에, 하나 또는 복수의 이 파라미터들의 하나 이상의 미리 결정된 레벨들로 또는 미리 결정된 레벨들 위로(그리고/또는 특정한 시간, 시간들 또는 시간들의 범위 동안) 전달될 수 있다.
의도되는 적용예의 파라미터들을 따르기 위해, 복사 출력(24)을 제공하는 반도체 디바이스들(19)은 적용예의 파라미터들, 예를 들어, 온도, 스펙트럼 분포 및 복사 전력과 연관되는 다양한 특성들에 따라 동작될 수 있다. 동시에, 반도체 디바이스들(19)은 반도체 디바이스의 제작과 연관될 수 있고 다른 것들 중에서도, 디바이스들의 파손을 방지하고/하거나 열화를 미연에 방지하기 위해 따를 수 있는 특정한 동작 사양들을 가질 수 있다. 경화 디바이스(10)의 다른 구성요소들은 또한 연관되는 동작 사양들을 가질 수 있다. 이 사양들은 다른 파라미터 사양들 중에서도, 동작 온도들 및 인가되는 전력에 대한 범위들(예를 들어, 최대 및 최소)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 경화 디바이스(10)는 적용예의 파라미터들의 모니터링(monitoring)을 지원할 수 있다. 게다가, 경화 디바이스(10)는 각각 자체의 특성들 및 사양들을 포함하는 반도체 디바이스들(19)의 모니터링을 제공할 수 있다. 더욱이, 경화 디바이스(10)는 또한 자체의 특성들 및 사양들을 포함하는 경화 디바이스(10)의 선택된 다른 구성요소들의 모니터링을 제공할 수 있다.
그와 같은 모니터링을 제공함으로써 경화 디바이스(10)의 동작이 신뢰성 있게 평가될 수 있도록 시스템의 적절한 동작을 검증하는 것이 가능해질 수 있다. 예를 들어, 경화 디바이스(10)는 적용예의 파라미터들(예를 들어, 온도, 스펙트럼 분포, 복사 전력 등), 그와 같은 파라미터들과 연관되는 임의의 구성요소의 특성들 및/또는 임의의 구성요소의 각각의 동작 사양들 중 하나 이상에 대하여 부적절하게 동작하고 있을 수 있다. 모니터링의 제공은 제어기(14)에 의해 시스템의 구성요소들 중 하나 이상으로부터 수신되는 데이터에 따라 응답되고 수행될 수 있다.
모니터링은 또한 시스템의 동작의 제어를 지원할 수 있다. 예를 들어, 제어 전략은 제어기(14)를 통해 구현될 수 있고, 제어기(14)는 하나 이상의 시스템 구성요소들로부터 데이터를 수신하고 이 데이터에 응답한다. 이 제어 전략은, 상술한 바와 같이, 직접적으로(예를 들어, 상기 구성요소 동작을 준수하는 데이터에 기초하여, 구성요소로 지향되는 제어 신호들을 통해 구성요소를 제어함으로써) 또는 간접적으로(예를 들어, 다른 구성요소들의 동작을 조정하도록 지시되는 제어 신호들을 통해 구성요소의 동작을 제어함으로써) 구현될 수 있다. 하나의 예로서, 반도체 디바이스의 복사 출력은 전력원(16)으로 지향되어 발광 하부 시스템(12)에 인가되는 전력을 조정하는 제어 신호들을 통해 그리고/또는 냉각 하위 시스템(18)으로 지향되어 발광 하위 시스템(12)에 인가되는 냉각을 조정하는 제어 신호들을 통해 간접적으로 조정될 수 있다.
제어 전략들은 적용예의 시스템이 적절하게 동작하고/하거나 수행하는 것을 가능하게 하거나 이 동작 및/또는 수행을 강화하기 위하여 사용될 수 있다. 더 구체적인 예에서, 제어는 또한 예를 들어, 반도체 디바이스들(19)을 자체의 사양들을 넘어 가열하는 것을 방지하면서 동시에 예를 들어, 적용예의 광반응을 수행하기 위하여 워크피스(26)에 충분한 복사 에너지를 지향시키도록 어레이의 복사 출력 및 이의 동작 온도 사이의 균형을 맞추는 것을 가능하게 하고/하거나 이 균형을 강화하는데 사용될 수 있다.
일부 적용예들에서, 워크피스(26)에는 고 복사 전력이 전달될 수 있다. 이에 따라, 발광 하위 시스템(12)은 발광 반도체 디바이스들(20)의 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 발광 하위 시스템(120)은 고밀도, 발광 다이오드(light-emitting diode; LED) 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. LED 어레이들이 사용되고 본원에서 상세하게 설명될 수 있을지라도, 반도체 디바이스들(19) 및 이의 어레이들(20)은 본 발명의 원리들을 벗어나지 않고 다른 발광 기술들을 사용하여 구현될 수 있음이 이해되고; 다른 발광 기술들의 예들은 제한 없이, 유기 LED(organic LED)들, 레이저 다이오드들, 다른 반도체 레이저들을 포함한다.
도 1을 계속하면, 복수의 반도체 디바이스들(19)은 어레이들(20) 또는 어레이들의 어레이(예를 들어, 도 1에 도시되는 바와 같이)의 형태로 제공될 수 있다. 어레이들(20)은 반도체 디바이스들(19) 중 하나 이상 또는 이 디바이스들(19)의 대부분이 복사 출력을 제공하는 것으로 구성되도록 구현될 수 있다. 그러나, 동시에, 어레이의 반도체 디바이스들(19)의 하나 이상은 어레이의 특성들 중 선택된 것들을 모니터링하는 것을 제공하도록 구현될 수 있다. 모니터링 디바이스들(36)은 어레이 내의 디바이스들 중으로부터 선택될 수 있고, 예를 들어, 다른, 발광 디바이스들과 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 발광 및 모니터링 사이의 차는 특정한 반도체 디바이스와 연관되는 결합 일렉트로닉스(22)에 의해 결정될 수 있다(예를 들어, 기본 형태로, LED 어레이는 결합 일렉트로닉스가 역방향 전류를 제공하는 모니터링 LED 디바이스들 및 결합 일렉트로닉스가 순방향 전류를 제공하는 발광 LED 디바이스를 가질 수 있다).
더욱이, 결합 일렉트로닉스들에 기초하여, 어레이 내의 반도체 디바이스들 중에서 선택된 것들은 다기능 디바이스들 및/또는 다 모드(multimode) 디바이스들이거나 이 둘 모두일 수 있고, 여기서 (a) 다기능 디바이스들은 하나 이상의 특성(예를 들어, 복사 출력, 온도, 자기장들, 진동, 압력, 가속 및 다른 기계적 힘들 또는 변형들)을 검출 가능할 수 있고 적용 파라미터들 또는 다른 결정 요인들에 따라 이 검출 기능들 사이에서 전환할 수 있고, (b) 다 모드 디바이스들은 방출, 검출 및 일부 다른 모드(예를 들어, 오프(off))가 가능할 수 있고, 적용 파라미터들 또는 다른 결정 요인들에 따라 모드들 사이에서 전환할 수 있다.
상술한 바와 같이, 경화 디바이스(10)는 워크피스(26)를 수신하도록 구성될 수 있다. 하나의 예로서, 워크피스(26)는 UV 경화가능 광섬유, 리본 또는 케이블일 수 있다. 더욱이, 워크피스(26)는 경화 디바이스(10)의 결합 옵틱스(30)의 초점들에 또는 그 근처에 각각 정위될 수 있다. 이 방식에서, 경화 디바이스(10)로부터 조사되는 UV 광은 워크피스의 면을 UV 경화하고 이 면에서 광반응들을 일으키기 위해 결합 옵틱스를 통해 상기 워크피스의 면으로 지향될 수 있다. 더더욱이, 경화 디바이스(10)의 결합 옵틱스(30)는 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 공동 위치되는 초점을 가지도록 구성될 수 있다.
이제 도 2로 전환하여, 도 2는 단일 타원형 반사기(200)의 하나의 예를 도시한다. 단일 타원형 결합 옵틱스는 광섬유 워크피스들의 코팅들을 경화하는 종래의 UV 경화 디바이스들에서 사용된다.
타원은 폐곡선을 만드는 방식으로 뿔체(cone)와 평면을 교차시킨 결과로 발생하는 평면 곡선(plane curve)이고, 2개의 고정된 점들(타원의 초점들)까지의 거리들이 더해져 동일한 상수가 되는 평면의 모든 점들의 자취로서 정의된다. 타원 상의 정반대 지점들 또는 중간지점이 타원의 중심에 있는 지점들의 쌍들 사이의 거리는 자체의 장축 또는 횡 직경(transverse diameter)을 따라 최대이고, 자체의 수직 단축 또는 공액 직경(conjugate diameter)을 따라 최소이다. 타원은 자체의 장 및 단축들을 중심으로 대칭이다. 타원의 초점들은 타원의 장축 상에 2개의 특수한 지점들이고 타원의 중심점(여기서 장축 및 단축이 교차한다)으로부터 등거리이다. 타원 상의 임의의 지점으로부터 이 2개의 초점들까지의 거리들의 합은 일정하고 장축과 동일하다. 이 2개의 지점들의 각각은 타원의 초점으로 칭해진다. 타원형 원통은 타원형의 단면을 가지는 원통이다.
타원형 반사기(200)는 타원형 단면을 가지는 타원형 원통을 포함한다. 타원형 반사기(20)는 그러므로, 초점을 2개 가지고, 타원형 원통의 축 길이를 따라 하나의 초점으로부터 조사되는 광은 원통의 축 길이를 따라 제 2 초점에 집중된다. 타원형 반사기 면(210)은 타원 반사기의 제 1 초점 지점(예를 들어, 타원형 원통의 축을 따른 초점 지점)에 있는 단일 광원(230)으로부터 발산되는 광선들(250)이 제 2 초점 지점(240)(예를 들어, 타원형 원통의 제 2 축을 따른 초점 지점)으로 지향되도록, 타원 원통형 형상 및 타원 단면을 가지는 광 제어 디바이스의 하나의 예이다. UV 경화를 위하여, 타원형 반사기의 내부면은 UV-반사되어 UV 광을 실질적으로 제 2 초점 지점(240)에 위치되는 워크피스의 면상으로 지향시킬 수 있다.
단일 광원을 구비하는 단일 타원형 반사기 디바이스들에서, 근역(near field) 워크피스 면들(예를 들어, 광원 쪽으로 향해 있는 워크피스 면들)은 광을 원역(far-field) 워크피스 면들(예를 들어, 광원으로부터 멀어지는 쪽으로 향해 있는 워크피스 면들)보다 더 강한 강도들로 수신할 수 있다. 이에 따라, 단일 타원형 반사기들은 또한 광원(230)으로부터 발산하고 워크피스의 원역 면 상으로 지향되는 UV 광선들(264)을 집속시키는 것을 돕기 위하여 원형 후방 보조 반사기(260)를 포함할 수 있다. 후방 보조 반사기들을 사용하는 것은 그것에 의하여 워크피스의 더 균일한 조사를 제공하기 위하여 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 단일 타원형 반사기(200)는 2개의 초점을 가지고, 여기서 제 1 초점 지점에 있는 광원(230)으로부터 개시되는 광은 실질적으로 제 2 초점 지점(240)에 집중될 수 있다.
이제 도 3으로 전환해서, 도 3은 중첩 및 연결되어 2개의 부분적인 타원형의 면들의 통합을 형성하는 2개의 타원형 면들(310)의 하나의 예를 도시한다. 2개의 부분적인 타원형의 면들이 통합되는 단부들은 이와는 다른 곡선의 타원형 호(arc)들의 중간지점들 가까이에 2개의 에지(edge)들(314 및 324)을 형성한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 타원형 면들(310 및 320)은 장축들(352 및 350)을 중심으로 정렬되고 이것들이 실질적으로 공동 위치되는 초점(330)을 형성하도록 배열된다. 더욱이 타원형 면들(320 및 310)의 장축들(352 및 350)은 각각 동일한 길이로 되어 있고, 타원형 면들(310 및 310)의 단축들(356 및 358)은 각각 동일한 길이로 되어 있다. 타원형 면들(310 및 320)은 실질적으로 공동 위치되는 초점(330)에 또는 이 초점 부근에 정위되는 워크피스의 대향하는 측들 상에 배치될 수 있다. 더욱이 광원은 워크피스의 대향하는 측들 상의 2개의 초점들(340 및 346) 중 하나에 또는 그 부근에 또는 이 초점들 중 하나를 포함하여 정위될 수 있다. 광원은 예를 들어, LED들의 어레이 또는 LED 어레이들의 어레이를 포함하는 개별 LED 디바이스일 수 있다. 이 배열에서, 이중 타원형 면들은 실질적으로 이중 타원형 반사기들의 초점들(340 및 346) 중 하나에 또는 그 부근에 정위되는 광원으로부터 조사되는 광을 워크피스의 면들 상으로 집중시킬 수 있다.
이 방식에서, 이중 타원형 반사기들로부터 조사되는 광을 반사함으로써 광원에 상대적으로 원역인 워크피스의 면들이 제 2 타원형 반사기(예를 들어, 제 2 비 공동위치 초점에 광원이 구비되지 않은 반사기)에 비해 근역이 된다. 이에 따라, 이중 타원형 반사기 설계는 후방 반사기들을 사용하는 것을 잠재적으로 방지하여, 시스템 설계 및 비용을 간소화할 수 있다. 이 방식에서, 도 3에 예시되는 구성은 또한 디바이스를 UV 경화하는 단일 타원형 반사기에 비해 잠재적으로 워크피스 면에 걸쳐서 더 높은 조사 강도 및 더 균일한 조사 강도를 달성할 수 있다. 더 높고 더 균일한 조사 강도를 달성함으로써 잠재적으로 생산율들이 증가하고/하거나 경화 시간들이 줄어드는 것이 가능하고, 이에 의해 제품 제작 비용들이 줄어들 수 있다.
단일 타원형 반사기에 대한 이중 타원형 반사기들의 추가 잠재적인 장점은 UV 광이 단일 타원형 UV 경화 디바이스들에 비해 높은 강도를 유지하면서, 워크피스의 모든 면들에 걸쳐 더 균일하게 집중될 수 있다는 점이다. 더욱이 이중 타원형 반사기들이 사용되기 때문에, 광원들로부터 조사되는 광은 심지어 공동 위치되는 초점으로부터 약간의 오정렬이 있거나 또는 초점들 중 하나로부터 하나 이상의 광원들의 약간의 오정렬이 수 있을 때조차도, 실질적으로 워크피스의 면으로 지향될 수 있다. 더욱이, 워크피스의 단면이 불규칙한 형상이거나 비대칭인 경우 또는 워크피스 단면이 클 수 있는 경우, 광원들로부터 조사되는 광은 이중 타원형 반사기들이 사용되면, 실질적으로 워크피스의 면으로 지향될 수 있다.
타원형 면들(310 및 320)은 실질적으로 타원형이거나 적어도 부분적으로 타원형일 수 있고, 이중 반사기들은 실질적으로 타원형 원통들을 형성하고 초점들(340 및 346)에 조사되거나 또는 이 초점들 부근으로 지향되는 광은 실질적으로 공동 위치되는 초점(330)에서 면들(310 및 320)의 내부들에 반사된다. 예를 들어, 면들(310 및 320)의 형상들은 공동 위치되는 초점(330)에서 초점(340 및 346) 중 하나에 또는 그 근처에 있는 광원에 의해 조사되는 광의 수렴을 실질적으로 손상시키지 않고 완전한 타원으로부터 약간 벗어날 수 있다. 추가 예로서, 완전한 타원으로부터 약간 벗어난 면들(310 및 320)의 형상들은 각면(facet)이 있는 타원형 면들을 포함할 수 있고, 반사기들의 일반적인 형상은 타원일 수 있으나, 타원으로부터 약간 벗어나도록 각면화된 개별 부분들이 있을 수 있다. 각면화되거나 부분적으로 각면화된 타원형 면들은 잠재적으로 소정의 광원에 대해 워크피스 면에서의 광 균일도 또는 강도를 강화하는 방식으로 반사 광의 제어가 가능할 수 있다. 예를 들어, 각면들은 타원 형상에 근접하도록 사실상 편평하거나 휘어지거나 원만하거나 연속할 수 있고 광원의 방출 형상을 점하기 위하여 타원 형상들로부터 약간 이탈되고, 이에 의해 워크피스 면으로의 조사가 개선될 수 있다. 각면들의 각각은 편평할 수 있고, 코너들은 타원형 면들을 형성하기 위해 복수의 편평한 각면들을 연결시킨다. 대안으로, 각면들은 곡면들을 가질 수 있다.
이제 도 4로 전환하여, 도 4는 도 3의 2개의 타원 면들(310 및 320)의 배열과 같이, 자체의 장축들 주위에 정렬되고 공동 위치되는 초점(460)을 공유하도록 배열되는 이중 타원형 반사기들(480 및 490)을 포함하는 UV 경화 디바이스(400)에 대한 하나의 예의 결합 옵틱스의 단면을 도시한다. 타원형 반사기(490)는 공동 위치되는 초점(460)의 맞은 편에 개구(430)를 포함하는 부분적 타원형 반사기를 포함할 수 있고, 개구(430)는 타원형 반사기(490)의 장축을 중심으로 대칭이다. 개구(430)는 이중 타원형 반사기들(480 및 490)에 광원(420)과 같은, UV 경화 디바이스(400)의 다른 구성요소들을 장착하고, 정위시키고/시키거나 정렬시키고, 그리고 통합하는 것을 보조할 수 있다. 개구(430)의 에지들(432)은 개구(430)가 제 2 초점에서 타원형 반사기(390)의 단축과 평행한 축(436)보다 더 넓지 않도록 정위된다. 광원(420)은 타원형 반사기(490)의 제 2 초점 가까이 또는 실질적으로 상기 제 2 초점에 정위될 수 있다. 더욱이, 샘플 튜브(470)는 자체의 중심축이 공동 위치되는 초점에 대하여 실질적으로 중심에 위치되도록 정위된다.
이 방식에서, 타원형 반사기들(480 및 490)은 타원형 반사기들(480 및 490)이 만나는 에지들(486 및 488)에서 접합되는 2개의 부분 타원형 원통들을 형성한다. UV 경화 디바이스(400)는 워크피스(450)를 수용하도록 더 구성될 수 있고, 여기서 워크피스(450)는 샘플 튜브(470)의 축이 공동 위치되는 초점(460)의 축을 따라 연장되도록 이 샘플 튜브(470) 내측을 통과할 수 있다. 이중 타원형 반사기들이 워크피스의 대향하는 측들에 배치되는 이 구성에서, 이중 타원형 반사기들은 광원(420)으로부터 조사되는 광선들(424 및 428)을 실질적으로 균일한 방식으로 그리고 고강도로 워크피스 면들 상에 실질적으로 집속하거나 지향할 수 있다. 본원에서, 워크피스를 실질적으로 균일한 방식으로 조사하는 것은 UV 경화 디바이스 내에 포함되는 워크피스 면들 모두를 본질적으로 동일한 복사조도(irradiance)(예를 들어, 단위 면적당 전력)로 조사하는 것을 칭할 수 있다. 예를 들어, 광섬유를 포함하는 워크피스의 경우, 광원(420)을 실질적으로 타원형 반사기(490)의 제 2 초점에 정위시키면 광섬유를 둘러싸는 임계 거리 내의 일정한 복사조도의 빔으로 워크피스를 조사하는 것이 용이해질 수 있다. 하나의 예로서, 임계 거리는 광섬유를 둘러싸는 1mm의 일정한 빔을 포함할 수 있다. 추가 예로서, 임계 거리는 광섬유를 둘러싸는 3mm의 일정한 빔을 포함할 수 있다.
더욱이, 이중 타원형 반사기들이 워크피스의 대향하는 측들 상에 정위되므로, 광원에 대하여 근역 또는 원역의 면들인 워크피스의 면들은 각각 제 2 타원형 반사기(예를 들어, 자체의 공동 위치되지 않은 초점에 광원을 가지지 않는 타원형 반사기)에 대하여 각각 원역 및 근역이다. 이에 따라, 광원 또는 제 2 타원형 반사기 중 어느 하나에 대하여 원역인 워크피스의 면들이 균일하게 조사되어서, 광을 워크피스들 상으로 지향시키기 위해 이중 타원형 반사기들의 내부 면들 외에 후방 반사기들 및 반사면들을 사용하는 것이 방지될 수 있다. 더더욱이, 워크피스가 샘플 튜브(470) 내로 통과하는 경우들에서, 샘플 튜브의 크기는 타원형 반사기들이 아주 작게 제작될 수 있는 것을 제한할 수 있는데 왜냐하면 샘플 튜브(470)의 벽들이 반사기 벽들을 막기 때문이다. 타원형 반사기들의 크기를 줄이는 것은 광원을 워크피스에 더 가까이 정위시키는 데 도움을 줄 수 있다. 이중 타원형 반사기 설계는 각각의 타원형 반사기가 광원을 워크피스에 더 가까이 정위시키는 것을 가능하게 하기 위하여 더 작은 단축 또는 더 작은 장축을 가지는 것을 가능하게 함으로써 이 제한을 극복할 수 있다.
이중 타원형 반사기들(480 및 490)은 광원(420)으로부터 발산되는 광선들(428 및 424)을 지향시키기 위하여 반사 내부 면(484 및 494)을 포함할 수 있다. 도시되는 바와 같이, 광원(420)으로부터 조사되는 광은 타원형 반사기(490)의 반사 내부 면(494)으로부터 워크피스 면들 상으로 반사되는 광선들(424) 및 타원형 반사기(480)의 반사 내부 면(484)으로부터 워크피스 면들 상으로 반사되는 광선들(428)을 포함할 수 있다. 광원(420)으로부터 조사되는 광은 각각 타원형 반사기들(480 및 490)의 양 반사 내부 면들(484 및 494)로부터 워크피스 면들 상으로 반사되는 광선들 및 광원(420)으로부터 워크피스 면들 상으로 직접 조사되는 광선들(426)을 더 포함할 수 있다. 타원형 반사기(480)로부터 반사되는 광선들(428)은 타원형 반사기(480)에 의해 워크피스 면들 상으로 반사되기 전에 타원형 반사기(480)의 제 2 초점(482)을 통과할 수 있다.
반사 내부 면들(484 및 494)은 가시 및/또는 UV 및/또는 IR 광선들을 광의 최소 흡수 또는 굴절로 반사할 수 있다. 대안으로, 반사 내부 면들(484 및 494)은 특정한 범위의 광의 파장들이 반사될 수 있고, 반면에 특정 범위 밖의 파장들의 광은 반사 내부 면들(484 및 494)에서 흡수될 수 있도록 이색성(dichroic)일 수 있다. 예를 들어, 반사 내부 면들(484 및 494)은 UV 및 가시광선들을 반사하지만, IR 광선들을 흡수하도록 설계될 수 있다. 그와 같은 반사 내부 면은 열 감지 코팅들 또는 워크피스들에, 또는 워크피스(450)의 면에 경화 반응의 속도 및 균일도를 알맞게 하는데 잠재적으로 유용할 수 있다. 한편, 반사 내부 면들(484 및 494)은 더 높은 온도들에서 경화 반응들이 더 신속하게 진행될 수 있으므로, UV 및 IR 모두를 우선적으로 반사할 수 있다.
워크피스(450)는 다양한 크기들 및 치수들을 가지는 광섬유들, 리본들 또는 케이블들을 포함할 수 있다. 워크피스(450)는 또한 UV 경화 가능 크래딩(cladding) 및/또는 표면 코팅뿐만 아니라 자체의 면에 인쇄되는 UV 경화 가능 잉크를 포함할 수 있다. UV 경화 가능 크래딩은 하나 이상의 UV 경화 가능 폴리머 시스템들을 포함할 수 있고, 또한 하나 이상의 경화 스테이지(stage)들에서 UV 경화 가능할 수 있는 하나보다 많은 UV 경화 가능 층을 포함할 수 있다. UV 경화 가능 면 코팅들은 박막 또는 광섬유 또는 광섬유 크래딩의 면 상에서 경화 가능한 잉크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 워크피스는 코어 및 크래딩 층을 포함하는 광섬유일 수 있고, 크래딩은 폴리이미드 또는 아크릴레이트 폴리머(acrylate polymer)과 같은 UV 경화 가능 폴리머 또는 다른 하나 이상의 UV 경화 가능 폴리머들을 포함하는 코팅을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 이중 층 코팅이 또한 사용될 수 있고, 여기서 워크피스는 미시적 구부러짐(microbending)에 의한 감쇠를 최소화하기 위하여 경화될 때 부드럽고 고무와 같은 품질을 가질 수 있는 내층(inner layer)과, 그리고 더 단단하고 마모 및 환경으로의 노출(예를 들어, 습기, UV)로부터 워크피스(예를 들어, 광섬유)를 보호하는데 더 적당할 수 있는 외층(outer layer)으로 코팅될 수 있다. 내 및 외층들은 기폭제(initiator)들, 모노머(monomer)들, 올리고머(oligomer)들 및 다른 첨가물들을 포함하는 폴리머 시스템, 예를 들어, 에폭시 시스템을 포함할 수 있다.
경화 동안, 워크피스(450)는 UV 경화 디바이스를 통하여 축 방향으로 샘플 튜브(470) 내부로 당겨지거나(pulled) 유인될 수 있고, 워크피스(450)는 실질적으로 공동 위치되는 초점(460) 주위에서 축상 중심에 위치된다. 더욱이, 샘플 튜브(470)는 공동 위치되는 초점(460)에 대하여 축상 중심에 위치될 수 있고, 워크피스(450)를 동심으로 둘러쌀 수 있다. 샘플 튜브(470)는 유리 또는 석영 또는 다른 광 및/또는 UV 및/또는 IR 투명 재료로 구성될 수 있고, 치수에 있어서 과도하게 두껍지 않아서, 이 샘플 튜브(470)가 이중 타원형 반사기들의 내부 면으로부터 이 샘플 튜브를 통하여 워크피스(450)의 면들 상으로 반사되는 광선들을 포함하여, 광원(42)으로부터 조사되는 광선들을 차단하거나 실질적으로 막지 않을 수 있다. 이중 타원형 반사기들(480 및 490)은 또한 복합 타원형 반사기로 칭해질 수 있다. 샘플 튜브(470)는 도 4에 도시되는 바와 같이 원형의 단면을 가질 수 있거나, 또는 샘플 튜브(470)는 다른 적절한 형상의 단면을 가질 수 있다. 샘플 튜브(470)는 또한 워크피스 주위에 불활성 대기를 유지시키고 UV 경화 반응을 느리게 할 수 있는 산소 억제(oxygen inhibition)를 줄이기 위하여, 질소(nitrogen), 이산화탄소(carbon dioxide), 헬륨(helium) 등과 같은 불활성 기체를 포함할 수 있다.
광원(420)은 LED 광원들, LED 어레이 광원들 또는 극초단파(microwave) 전력의 할로겐 아크 광원들 또는 이의 어레이들과 같이 반도체 디바이스들 또는 반도체 디바이스들의 어레이들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 더욱이, 실질적으로 초점(492)에 위치되는 광원(420)은 UV 경화 디바이스(400)의 부분적인 타원 원통형 반사기(490)의 길이를 따라 연장되도록, 초점(492)의 축 길이를 따라 연장될 수 있다. 광원(420), 특히 광원들의 어레이들 또는 광원들의 어레이들의 어레이들은 더욱이 초점(492)을 포함하거나 또는 UV 경화 디바이스(400)의 부분적 타원 원통형 반사기(490)의 길이를 따라 또는 길이를 따른 지점들에서 초점(492)을 넘어 연장될 수 있다. 이 방식에서, 광원(420)으로부터 이중 타원형 반사기들의 축 길이를 따라 조사되는 광은 실질적으로 자체의 전체 길이를 따라 워크피스(450)의 면으로 재지향된다.
더욱이, 광원(420)은 가시, UV 또는 IR 광 중 하나 이상을 방출할 수 있다. 다른 예로서, 광원(420)은 제 1 시간 기간 동안 제 1 스펙트럼의 UV 광을 조사할 수 있고, 그 후에 제 2 시간 기간 동안 제 2 스펙트럼의 UV 광을 조사할 수 있다. 광원(420)에 의해 방출되는 제 1 및 제 2 스펙트럼들은 중첩될 수 있거나 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 1 광원(420)이 제 1 유형의 LED 광원을 구비하는 제 1 LED 어레이 및 제 2 유형의 LED 광원을 구비하는 제 2 LED 어레이를 포함하면, 이것들의 방출 스펙트럼은 중첩될 수 있거나 중첩되지 않을 수 있다. 더욱이, 광원(420)에 의해 제 1 LED 어레이 및 제 2 LED 어레이로부터 조사되는 광의 강도들은 동일할 수 있거나 또는 이것들은 상이할 수 있고, 이것들의 강도들은 조작자에 의해 제어기(14) 또는 결합 일렉트로닉스(22)를 통해 독자적으로 제어될 수 있다. 이 방식에서, 광원(420)의 광 강도 및 파장들 모두는 워크피스의 UV 경화 및 균일한 UV 조사를 달성하기 위해 유연하게 그리고 독자적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 워크피스의 형상이 불규칙하거나 워크피스가 이중 타원형 반사기의 공동 위치되는 초점을 중심으로 대칭이 아니면, UV 경화 디바이스는 균일한 경화를 달성하기 위하여 워크피스의 한 부분을 다른 부분과 상이하게 조사할 수 있다. 다른 예로서 상이한 코팅들 또는 잉크들이 워크피스의 면에 인가되면, UV 경화 디바이스는 워크피스의 한 부분을 다른 부분과 상이하게 조사할 수 있다.
이중 타원형 반사기들(480 및 490) 및 타원형 반사기(490)의 제 2 초점에 정위되는 광원(420)을 구비하는 UV 경화 디바이스에서, 공동 위치되는 초점(460)에 정위되는 워크피스는 도 2에 도시되는 바와 같이 단 하나의 타원형 반사기를 사용하는 UV 경화 디바이스들에 비해 UV 광으로 더 균일하게 그리고 더 높은 강도들로 조사될 수 있다. 이 방식에서, 이중 타원형 반사기들(480 및 490) 및 타원형 반사기(490)의 제 2 초점에 정위되는 광원(420)을 사용하여 워크피스를 경화하는 UV는 워크피스에 대한 더 빠른 경화 속도들 및 더 균일한 경화를 달성할 수 있다. 다른 말로, 더 빠른 경화 속도는 더 균일한 경화를 달성하면서 달성될 수 있다. 코팅된 워크피스의 경우에, 비균일하거나 고르지 않게 코팅된 워크피스들은 코딩이 팽창 또는 수축될 때 잠재적으로 비균일한 힘들을 경험할 수 있다. 광섬유의 경우에 대하여, 비균일하게 코팅된 광섬유들은 더 큰 신호 감쇠에 더 취약할 수 있다. 더 균일한 경화를 달성하는 것은 워크피스(예를 들어, 광섬유) 주위에서 워크피스(예를 들어, 광섬유)의 인가 길이에 걸쳐 일정한 두께를 가지며 연속하는 동심 코팅들을 달성하는 것 외에, 폴리머 시스템에서 반응성 모노머 및 올리고머가 더 높은 퍼센티지로 변환하고 보다 고도로 상호 결합하는 것을 포함할 수 있다.
광섬유들, 케이블들, 리본들 등의 연속 또는 배치(batch) 제작 프로세스에서 더 빠른 경화 속도들을 달성하는 것은 잠재적으로 제작 시간 및 비용들을 줄일 수 있다. 더욱이, 더 균일한 경화를 달성하는 것은 잠재적으로 워크피스에 더 높은 내구성 및 강도를 제공할 수 있다. 광섬유 코팅의 경우에, 증가되는 코팅 균일도는 잠재적으로 섬유 강도를 보존하고, 이에 의해 잠재적으로 미시적 구부러짐 변형들, 응력 부식(stress corrosion) 또는 광섬유에서의 다른 기계적 손상과 같은 현상에 의한 신호 전송의 감쇠를 방지하는 것과 관련하여 광섬유의 내구성을 증가시킬 수 있다. 보다 고도의 교차 결합은 또한 잠재적으로 코팅의 화학적 저항을 증가시켜서, 광섬유의 화학적 침투(chemical penetration) 및 화학적 부식 또는 손상을 방지할 수 있다. 광섬유들은 표면 결함들에 의해 심하게 열화될 수 있다. 종래의 UV 경화 디바이스들에 있어서, 더 빠른 경화 속도들을 달성될 수 있지만, 단지 경화 균일도의 감소의 대가로서 달성될 수 있고; 유사하게, 더 균일한 경화는 달성될 수 있지만, 단지 경화 속도들을 낮춘 대가로서 달성될 수 있다.
경화 디바이스(400)의 경우에, 이중 타원형 반사기들(480 및 490)은 동일한 장축 및 동일한 단축 치수들을 가진다. 다른 실시예들에서, 하나의 예의 경화 디바이스는 상이한 장축들을 가지는 이중 타원형 반사기들을 포함할 수 있다. 타원형 반사기들의 장축 길이를 증가시키거나 감소시키면 타원형 반사기들의 공동 위치되는 초점 및 제 2 초점 사이의 거리가 증가하거나 감소될 수 있다.
이제 도 5로 전환해서, 도 5는 장축들이 축(502)을 따라 정렬되는 공동 위치되는 초점(560)을 가지는 이중 타원형 반사기들(580 및 590)을 포함하는 경화 디바이스(500)의 하나의 예를 도시하고, 여기서 이중 타원형 반사기(580)의 장축은 이중 타원형 반사기(590)의 장축보다 더 작다. 이중 타원형 반사기들(580 및 590)은 외부 상부 에지(588) 하부 에지(586)에서 만난다. 이 방식에서, 타원형 반사기들(580 및 590)은 타원형 반사기들(580 및 590)이 만나는 에지들(586 및 588)에서 접합되는 2개의 부분적 타원형 원통들을 형성한다. 이중 타원형 반사기들(580 및 590)의 내부 및 외부 면들은 도 5에 도시되는 바와 같이, 각면화될 수 있고, 반사기들의 전체 형상은 타원형일 수 있지만, 개별 부분들(512)은 타원으로부터 약간 벗어나도록 각면화된다. 각면 또는 부분적으로 각면화된 타원 면들은 워크피스 면에서의 광 균일도 또는 강도를 소정의 광원에 대하여 강화하는 방식으로 반사 광을 제어하는 것을 잠재적으로 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 각면들은 타원 형상에 근접하기 위하여 사실상 편평하거나 휘어져 있거나, 원만하거나 연속될 수 있고, 광원의 방출 형상을 점하기 위해 타원 형상으로부터 약간 이탈되어, 워크피스 면으로의 조사가 개선될 수 있다. 각면들의 각각은 편평할 수 있고, 여기서 코너들은 타원 면을 형성하기 위해 복수의 편평한 각면들을 연결한다. 대안으로, 각면들은 곡면들을 가질 수 있다.
광원(520)은 타원형 반사기(590)의 제 2 초점(592)에 또는 그 부근에 정위되고, 워크피스(550)는 공동 위치되는 초점(560)에 정위되고, 워크피스는 샘플 튜브(570)에 의해 동심으로 둘러싸인다. 타원형 반사기(590)는 공동 위치되는 초점(560)에 대향하는 개구(530)를 포함하는, 부분적 타원형 반사기를 포함할 수 있고, 개구(530)는 타원형 반사기(590)의 장축을 중심으로 대칭이다. 개구(530)는 이중 타원형 반사기들(580 및 590)에 광원(520)과 같은 경화 디바이스(500)의 다른 요소들을 장착하고, 정위시키고/시키거나 정렬시키고 통합하는 것을 보조할 수 있다. 개구(530)의 에지들(532)은 개구(530)가 제 2 초점에서 타원형 반사기(590)의 단축과 병렬인 축(536)보다 더 넓지 않도록 정위된다.
경화 디바이스(500)는 워크피스(550)를 수용하도록 더 구성될 수 있고, 워크피스(550)는 자체의 축이 공동 위치되는 초점(560)의 축을 따라 연장되도록, 샘플 튜브(570) 안으로 통과될 수 있다. 이중 타원형 반사기들이 워크피스의 대향하는 측들에 배치되는 이 구성에서, 이중 타원형 반사기들은 실질적으로 광원(52)으로부터 조사되는 광선들(524 및 528)을 실질적으로 균일한 방식으로 그리고 고강도로 워크피스 면들 상으로 집속하고 지향할 수 있다. 이중 타원형 반사기들(580 및 590)은 광원(520)으로부터 발산되는 광선들(528 및 524)을 지향시키기 위하여 반사 내부 면(584 및 594)을 포함할 수 있다. 도시되는 바와 같이, 광원(520)으로부터 조사되는 광은 타원형 반사기(590)의 반사 내부 면(584)에서부터 워크피스 면들 상으로 반사되는 광선들(524) 및 타원형 반사기(580)의 각각의 내부 면(584)으로부터 워크피스 면들 상으로 반사되는 광선들(528)을 포함할 수 있다. 광원(520)으로부터 조사되는 광은 각각 타원형 반사기들(580 및 590)의 양 반사 내부 면들(584 및 594)로부터 워크피스 면들로 반사되는 광선들 및 광원(520)으로부터 워크피스 면들 상으로 직접 조사되는 광선들을 더 포함할 수 있다. 타원형 반사기(580)로부터 반사되는 광선들(528)은 타원형 반사기(580)에 의해 워크피스 면들로 반사되기 전에 타원형 반사기(580)의 제 2 초점(582)을 통과할 수 있다.
타원형 반사기(580)의 장축을 타원형 반사기(590)의 장축보다 더 작은 장축을 가지도록 구성함으로써, 반사기 내부 면(584)으로부터 워크피스(550)까지의 거리는 감소될 수 있고 반사기 내부 면(594)부터 워크피스(550)까지의 거리보다 더 작을 수 있다. 이에 따라, 타원형 반사기(580)로부터 워크피스(550)의 원역 및 중간역 면들(예를 들어, 광원(520)에 대한) 상으로 반사되는 조사 광의 강도 및 균일도가 증가될 수 있다.
이제 도 6으로 전환해서, 도 6은 경화 디바이스(600)의 다른 예를 도시한다. 경화 디바이스(600)는 장축들이 축(602)을 따라 정렬되고 공동 위치되는 초점(660)을 가지는 이중 타원형 반사기들(680 및 690)을 포함한다. 더욱이, 타원형 반사기(680)의 장축 및 단축은 동일하고, 타원형 반사기(690)의 단축보다 더 작다. 이에 따라, 타원형 반사기(680)는 원형 반사기(680)를 포함할 수 있고, 원형 반사기(680)는 장축 및 단축이 동일하고 2개의 초점들이 공동 위치되는 타원형 반사기의 특수한 경우이다. 그러므로, 원형 반사기(680)의 초점(예를 들어, 공동 위치되는 초점들)은 타원형 반사기(690)의 제 1 초점과 공동 위치된다. 원형 반사기(680) 및 타원형 반사기(690)는 외부 상부 에지(688) 및 하부 에지(686)에서 만난다. 이 방식에서, 원형 반사기(680) 및 타원형 반사기(690)는 원형 반사기(680) 및 타원형 반사기(690)가 만나는 에지들(686 및 688)에서 접합되는 2개의 부분적 원통들을 형성한다. 이중 타원형 반사기들(680 및 690)의 내부 및 외부 면들은 도 6에 도시되는 바와 같이, 각면화될 수 있고, 여기서 반사기들의 일반적인 형상은 타원형일 수 있으나, 개별 부분들(612)은 타원으로부터 약간 벗어나게 각면화된다. 각면 또는 부분적으로 각면화되는 타원 면들은 잠재적으로 워크피스 면에서의 광 균일도 및 강도를 소정의 광원에 대하여 강화하는 방식으로 반사되는 광을 제어하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 각면들은 타원 형상에 근접하도록 사실상 편평하거나 휘어지거나, 원만하거나 연속할 수 있고, 광원의 방출 형상을 가져오도록 타원 형상들로부터 약간 이탈되고, 이에 의해 워크피스 면으로의 조사가 개선될 수 있다. 각면들의 각각은 편평할 수 있고, 코너들은 타원 면을 형성하기 위해 복수의 편평한 각면들을 연결한다. 대안으로, 각면들은 곡면들을 가질 수 있다.
광원(620)은 타원형 반사기(690)의 제 2 초점(692)에 또는 그 부근에 정위되고, 여기서 워크피스(650)는 공동 위치되는 초점(660)에 정위될 수 있고, 이 워크피스는 샘플 튜브(670)에 의해 동심으로 둘러싸인다. 타원형 반사기(690)는 공동 위치되는 초점(660)에 대향하는 개구(630)를 포함하는, 부분적 타원형 반사기를 포함할 수 있고, 개구(630)는 타원형 반사기(690)의 장축을 중심으로 대칭이다. 개구(630)는 원형 반사기(680) 및 타원형 반사기(690)에 광원(620)과 같은 경화 디바이스(600)의 다른 구성요소들을 장착하고, 정위시키고/시키거나 정렬시키고, 통합하는 것을 보조할 수 있다. 개구(630)의 에지들(632)은 개구(630)가 제 2 초점에서 타원형 반사기(690)의 단축에 평행한 축(636)보다 더 넓지 않도록 정위된다.
경화 디바이스(600)는 워크피스(650)를 수용하도록 더 구성될 수 있고, 워크피스(650)는 자체의 축이 공동 위치되는 초점(660)의 축을 따라 연장되도록 동일 튜브(670) 내로 통과될 수 있다. 이중 타원형 반사기들이 워크피스의 대향하는 측들 상에 배치되는 이 구성에서, 이중 타원형 반사기들은 실질적으로 광원(620)으로부터 조사되는 광선들(624 및 628)을 실질적으로 균일한 방식으로 그리고 고강도로 워크피스 면들 상으로 집속하고 지향할 수 있다. 원형 반사기(680) 및 타원형 반사기(690)는 광원(620)으로부터 발산되는 광선들(628 및 624)을 지향시키기 위해 반사 내부 면(684 및 694)을 포함할 수 있다. 도시되는 바와 같이, 광원(620)으로부터 조사되는 광은 타원형 반사기(690)의 반사 내부 면(694)으로부터 워크피스 면들 상으로 반사되는 광선들(624), 그리고 원형 반사기(680)의 반사 내부 면(684)으로부터 워크피스 면들 상으로 반사되는 광선들(628)을 포함할 수 있다. 광원(620)으로부터 조사되는 광은 각각 원형 반사기(680) 및 타원형 반사기(690)의 양 반사 내부 면들(684 및 694)로부터 워크피스 면들 상으로 반사되는 광선들, 및 광원(620)으로부터 워크피스 면들 상으로 직접 조사되는 광선들을 더 포함할 수 있다.
타원형 반사기(690)의 단축보다 더 작은 직경을 가지는 원형 반사기(680)를 구성할 때, 반사 내부 면(684)으로부터 워크피스(650)까지의 거리는 감소하여 반사 내부 면(694)으로부터 워크피스(650)까지의 거리보다 더 작다. 더욱이, 반사 경로 길이 또는 광원(620)으로부터 반사 내부 면(684)을 통해 조사되는 광은 감소된다. 더더욱이, 반사 내부 면(684) 상의 모든 지점들에서부터 워크피스(650)까지의 거리는 대략 균일하다. 이에 따라, 원형 반사기(680)로부터 워크피스(650)의 원역 및 중간역 면들(예를 들어, 광원(620)에 대한) 상으로 반사되는 조사 광의 강도 및 균일도는 증가될 수 있다. 더욱이, 원형 반사기를 제작하는 것은 자체의 대칭성이 더 크기 때문에 타원형(예를 들어, 동일하지 않은 장축 및 단축을 가지는) 반사기에 비해 비용이 덜 들 수 있다.
이제 도 7로 전환해서, 도 7은 광반응 시스템 또는 UV 경화 시스템(700)의 하나의 예의 단면도를 도시한다. UV 경화 시스템(700)은 설명을 위해 경화 시스템(600)과 유사하게 원형 원통형 반사기(780) 및 타원 원통형 반사기(790)를 포함하는 이중 타원 원통형 반사기(775)를 포함하는 것으로 도시된다. UV 경화 시스템(700)은 또한 경화 디바이스들(500 및 400)에 도시되는 바와 같이 이중 타원 원통형 반사기들을 포함할 수 있다. 원형 원주형 반사기(780) 및 타원 원통형 반사기(790)는 에지들(786 및 788)에서 접합되어, 부분적인 타원 면들을 형성하고 공동 위치되는 초점(760)을 가진다.
광원(710)은 하우징(716) 및 냉각 유체를 순환시킬 수 있는 유입구 및 배출구 파이프 연결들(714)을 포함할 수 있다. 광원(710)은 실질적으로 타원 원통형 반사기(790)의 제 2 초점(792)을 따라 정위되는 UV LED들의 하나 이상의 어레이들을 포함할 수 있다. UV 경화 시스템(700)은 하우징(716)이 반사기 조립체 밑판(baseplate)(720)에 부착될 수 있는 장착 브래킷(bracket)들(718)을 더 포함할 수 있다. UV 경화 시스템(700)은 또한 샘플 튜브(770), 그리고 샘플 튜브(770) 내로 당겨지거나 유인될 수 있고 실질적으로 샘플 튜브(770)의 중앙의 길이방향 축(longitudinal axis) 주위에서 정위되는 워크피스(도시되지 않음), 예를 들어, 광섬유를 포함할 수 있다. 샘플 튜브(770)의 길이방향 축은 실질적으로 타원 원통형 반사기의 공동 위치되는 초점(760)을 따라 정위될 수 있고, 광원(710)으로부터 기원하는 UV 광은 실질적으로 원형 원주형 반사기(780) 및 타원 원통형 반사기(790)에 의해 샘플 튜브를 통해 워크피스의 면들로 지향될 수 있다. 샘플 튜브(770)는 석영, 유리 또는 다른 재료로 구성될 수 있고, 원통형 또는 다른 기하구조를 가질 수 있고, 샘플 튜브(770)의 외부 면으로 지향되는 UV 광은 실질적인 굴절, 반사 또는 흡수 없이 샘플 튜브(770)를 통과할 수 있다.
반사기 조립체 밑판(720)은 이중 타원 원통형 반사기(775)의 어느 한 축단부에 기계적으로 고정(fasten)될 수 있는 반사기 조립체 면판(faceplate)들(724)에 연결될 수 있다. 샘플 튜브(770)는 또한 반사기 조립체 면판(724)에 기계적으로 고정될 수 있다. 이 방식에서, 장착 브래킷들(718), 반사기 조립체 면판들(724) 및 반사기 조립체 밑판(720)은 광원(710), 타원 원통형 반사기(775) 및 샘플 튜브(770)를 정렬시키는 역할을 살 수 있고, 광원(710)으로부터 기원하는 광은 실질적으로 타원 원통형 반사기(790)의 제 2 초점(792) 주위에 정위되고, 샘플 튜브는 실질적으로 이중 타원 원통형 방사기(775)의 공동 위치되는 초점 주위에 정위되고 광원(710)으로부터 기원하는 UV 광은 이중 타원 원통형 반사기(775)에 의해 실질적으로 샘플 튜브(770)를 통해 워크피스의 면들로 지향될 수 있다. 반사기 조립체 면판(724)은 또한 정렬 메커니즘(도시되지 않음)을 포함할 수 있고, 여기서 샘플 튜브(770)의 정렬 및/또는 위치는 반사기 조립체 면판들(724), 반사기 조립체 밑판(720), 타원 원통형 반사기(760) 및 샘플 튜브(770)가 함께 조립된 후에 조정될 수 있다. 반사기 조립체 밑판(720)은 또한 한 측을 따라 반사기 조립체 장착 판(740)에 연결될 수 있다. 반사기 조립체 장착 판(740)에는 UV 경화 시스템(700)이 장착될 수 있는 하나 이상의 장착 슬롯들(744)(도 8을 참조할 것) 및 하나 이상의 장착 홀(hole)들(748)(도 8을 참조할 것)이 더 제공될 수 있다. UV 경화 시스템(700)은 또한 전기 배선 관(wiring conduit), 장착 센서들 등을 연결하기 위한 것과 같은, 다른 목적들을 위해 접속 포트들(722 및 750)을 더 포함할 수 있다. 더욱이, UV 경화 시스템(700)은 반사기 하우징(712), 그리고 UV 경화 시스템(700)으로부터 열을 제거하기 위하여 반사기 하우징(712) 상에 장착되는 냉각 휀(cooling fan)(716)을 포함할 수 있다.
이제 도 8로 전환해서, 도 8은 설명을 위해 도 7의 UV 경화 시스템의 사시 단면도를, 반사기 조립체 면판(724)이 제거된 상태로 도시한다. 도 7에 대하여 위해서 설명된 요소들 외에, UV 경화 시스템(700)은 반사기 조립체 밑판(720)에 광원(710)으로부터 조사되는 광이 투과되는 개구 또는 캐비티(cavity)(840)를 더 포함하다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 캐비티(840)는 광원(710)으로부터의 광이 이중 타원형 반사기(775)의 전체 길이를 따라 조사되도록 실질적으로 이중 타원형 반사기(775)의 축 길이에 걸쳐 있을 수 있다. 냉각 휀(716) 및 냉각 유체를 위한 유입구 및 배출구 파이프 연결들(714) 외에, 반사기 하우징(712)은 또한 UV 경화 시스템(700)으로부터 멀어지게 열을 소산하는 것을 보조하기 위해 핀식 면(finned surface)들(820)을 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8의 UV 경화 시스템(700)에서, 이중 타원형 반사기(775)는 얇은 라운딩(rounding)된 시트 구성을 가지는 것으로 도시된다. 하나의 예에서, 이중 타원형 반사기는 세척 가능하고, 재사용 가능하고 교체 가능할 수 있는 얇은 형상의 연마 알루미늄의 시트들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 이중 타원 반사기로부터 열 전달 면 면적을 증가시키기 위하여 핀들이 외부 면(광원(710)으로부터 조사되는 면에 대하여 외부인)에 추가될 수 있다.
이제 도 9 및 도 10으로 전환해서, 이 도면들은 공동 위치되는 초점(982)을 가지는 이중 타원형 반사기(900)의 다른 실시예의 사시 및 종 단면도들을 도시한다. 이중 타원형 반사기(900)는 에지들(986 및 988)에서 접합되는 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기의 반사 내부 면들(984 및 994)을 포함한다. 도시되는 바와 같이, 제 1 타원 원통형 반사기는 원형 원주형 타원 반사기를 포함하지만, 제 1 타원 원통형 반사기는 장축 및/또는 단축이 각각 제 2 타원 원통형 반사기의 장축 및/또는 단축보다 더 작은 임의의 유형의 타원 원통형 반사기일 수 있다. 이중 타원형 반사기(900)는 반사 내부 면들(984 및 994)을 형성하기 위하여 기계 가공(machined)되거나 금속 주조(cast)되고, 연마될 수 있다. 대안으로, 이중 타원형 반사기는 유리, 세라믹 또는 플라스틱으로 기계 가공, 성형, 주조 또는 압출(extrude)될 수 있고 반사 내부 면들(984 및 994)을 형성하기 위하여 고 반사율 코팅으로 처리될 수 있다. 더더욱이, 이중 타원형 반사기는 두 개의 절반들(900A 및 900B)로 제작되고 경화 디바이스의 조립 중에 서로 맞춰지고/지거나 접합될 수 있다. 이중 타원형 반사기(900)는 열 전달 면 면적을 증가시키기 위해 핀식 면들(918)을 더 포함할 수 있다. 장작 홀들(966)은 이중 타원형 반사기(900)를 광원과 같은 UV 경화 시스템(예를 들어, UV 경화 시스템(700))의 다른 구성요소들 또는 하우징에 장착 및 정위시키는 것을 용이하게 하기 위해 이중 타원형 반사기(900)의 아래쪽(964) 상에 제공될 수 있다. 이중 타원형 반사기(900)는 자체의 전체 축 길이를 따른 개구 또는 캐비티(968)를 더 포함한다. 캐비티(968)는 캐비티(968)가 제 2 타원 원통형 반사기의 제 2 초점(992)에 대응하도록 이중 타원형 반사기(900)의 장축을 따라 정위된다.
이 방식에서, 경화 디바이스는 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기를 포함할 수 있고, 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기는 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되는 광원 및 공동 위치되는 초점을 가지도록 배열되고, 광원으로부터 방출되는 광은 제 1 타원 원통형 반사기로부터 공동 위치되는 초점으로 반사되고 제 2 타원 원통형 반사기로부터 공동 위치되는 초점으로 재귀 반사된다. 더욱이, 광원은 제 2 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 부재할 수 있다. 더더욱이, 제 1 타원 원통형 반사기 장축은 제 2 타원 원통형 반사기 장축보다 더 클 수 있고, 제 1 타원 원통형 반사기 단축은 제 2 타원 원통형 반사기 단축보다 더 클 수 있고, 그리고 제 2 타원형 반사기 장축 및 제 2 타원형 반사기 단축은 동일할 수 있다.
제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기는 워크피스를 수용하도록 구성될 수 있고, 워크피스의 대향하는 측들 상에 배열될 수 있다. 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기의 타원 면들은 경화 디바이스의 중심 위치 가까이에 상부 및 하부 에지들을 형성하고 제 1 타원 원통형 반사기의 장축 길이 및 제 2 타원 원통형 반사기의 장축 길이를 따라 연장되도록 만나서 접합될 수 있고, 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기의 타원 면들은 상부 및 하부 에지들로부터 밖으로 경화 디바이스의 양 측으로 연장되고, 이 측에서 타원 원통형 반사기들이 적어도 2개의 광원들에 대한 하우징들에 부착된다. 더욱이, 광원은 전력원, 제어기, 냉각 하위 시스템 및 발광 하위 시스템을 포함할 수 있고, 발광 하위 시스템은 결합 일렉트로닉스, 결합 옵틱스 및 복수의 반도체 디바이스들을 포함하고, 하우징은 광원을 담고 있고 냉각 하부 시스템 유체에 대한 유입구들 및 배출구들을 포함할 수 있다.
제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기 중 적어도 하나는 이색성 반사기일 수 있고, 광원의 복수의 반도체 디바이스들은 LED 어레이를 포함할 수 있다. LED 어레이는 제 1 LED 및 제 2 LED를 포함할 수 있고, 제 1 LED 및 제 2 LED는 상이한 첨두 파장(peak wavelength)들을 가지는 UV 광을 방출한다. 경화 디바이스는 공동 위치되는 초점 주위에서 축상으로 중심에 위치되고 경화 디바이스 내에서 동심으로 워크피스를 둘러싸는 석영 튜브를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, UV 경화를 위한 광반응 시스템은 전력공급원, 냉각 하위 시스템, 발광 하위 시스템 및 실질적으로 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되는 UV 광원을 포함할 수 있다. 발광 하위 시스템은 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기를 포함하는 결합 옵틱스를 포함할 수 있고, 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기는 공동 위치되는 초점을 가지고 워크피스의 대향하는 측들 상에 배열된다. 광반응 시스템은 메모리에 저장되고 UV 광원으로부터 UV 광을 조사하도록 실행 가능한 명령들을 포함하는 제어기를 더 포함할 수 있고, 조사되는 UV 광은 제 2 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되는 광원의 부재 시에, 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기 중 적어도 하나에 의해 반사되고 워크피스의 면 상으로 집속된다. 제어기는 조사되는 UV 광의 강도를 동적으로 변하도록 실행 가능한 명령들을 더 포함할 수 있고, 광반응 시스템은 실질적으로 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되는 UV 광원을 더 포함할 수 있고, 조사되는 UV 광은 워크피스를 둘러싸는 공간적으로 일정한 강도의 빔을 포함한다.
이제 도 11로 전환해서, 도 11은 워크피스를, 예를 들어, 광섬유, 광섬유 코팅 또는 다른 유형의 워크피스를 경화하는 방법(1100)을 도시한다. 방법(1100)은 1110에서 시작하고, 여기서 워크피스는 워크피스 유인 단계에서, 광섬유의 경우에, 모재(preform)로부터 유인될 수 있다. 방법(1100)은 그 후에 1120에서 계속되고, 여기서 워크피스는 UV 경화 가능 코팅 또는 UV 경화 가능 폴리머 시스템에 의해 미리 결정된 코팅 프로세스를 사용하여 코팅된다.
다음으로, 방법(1100)은 1130으로 진행되고, 여기서 워크피스는 UV 경화될 수 있다. 1130에서 UV 경화 동안, 워크피스는 1132에서 하나 또는 복수의 UV 경화 디바이스들의 샘플 튜브를 통해 당겨지거나 유인될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 복수의 UV 경화 디바이스는 선형으로 직렬로 배열되는 경화 디바이스들(400, 500, 600 및/또는 700) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 워크피스는 UV 경화 디바이스의 이중 타원형 반사기의 공동 위치되는 초점, 예를 들어, 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기의 공동 위치되는 초점을 따라 정위될 수 있다. 워크피스를 UV 경화하는 것은 1134에서 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 정위되는 적어도 하나의 LED 어레이 광원으로부터 UV 광을 조사하는 것을 더 포함할 수 있다. 조사되는 UV 광은 1136에서 제 1 타원 원통형 반사기에 의해 워크피스의 면 상으로 반사될 수 있고, 1138에서 워크피스의 면 상으로 재귀 반사될 수 있다. 더더욱이, 워크피스는 제 2 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 정위되는 광원의 부재 시에 UV 경화될 수 있다. 이에 따라 조사되는 UV 광은 워크피스의 면 상으로 균일하게 지향될 수 있다.
광섬유들을 유인하고 UV 경화하는 경우에, 광섬유가 당겨지거나 유인될 수 있는 선형 속도(linear speed)는 매우 빠를 수 있고, 예를 들어, 20m/s를 초과할 수 있다. 복수의 UV 경화 디바이스들을 직렬로 배열하는 것은 그러므로 광섬유의 코팅된 길이가 광섬유 코팅의 경화를 실질적으로 완료하기 위해 충분히 긴 UV 노출 체류 시간(residence time)을 받도록 할 수 있다. 일부 예들에서, UV 경화 스테이지(stage)의 유효 길이(예를 들어, 직렬로 배열되는 UV 경화 디바이스들의 수)는 광섬유 또는 워크피스의 제조율 또는 유인 또는 선형 속도를 고려함으로써 결정된다. 그러므로 광섬유 선형 속도가 더 느리면, UV 경화 시스템 스테이지의 길이 또는 수는 광섬유 선형 속도가 더 빠른 경우에 대해서보다 더 짧을 수 있다. 특히, 공동 위치되는 초점을 가지는 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기를 포함하는 UV 경화 디바이스들을 사용하는 것은 잠재적으로 워크피스의 면 상으로 조사되고 지향되는 UV 광을 더 높은 강도로 그리고 더 균일하게 제공함으로써, 워크피스를 더 빠르게 그리고 더 균일하게 경화하는 것이 제공될 수 있다. 이 방식에서, 광섬유 코팅들 및/또는 잉크들이 더 높은 생산율들로 UV 경화될 수 있어서, 제조 비용들이 낮아질 수 있다.
광섬유 코팅의 완전한 UV 경화는 세기(strength), 내구성, 내화학성(chemical resistance), 피로 강도(fatigue strength) 등과 같은 물리적 그리고 화학적 속성들을 제공할 수 있다. 불완전하거나 부적절한 경화는 제품 성능 품질들 및 다른 속성들을 저하시켜서 잠재적으로 광섬유의 성능에 대한 조기 고장(premature failure) 및 손실을 일으킬 수 있다. 일부 예들에서, UV 경화 스테이지의 유효 길이(예를 들어, 직렬로 배열되는 UV 경화 디바이스들의 수)는 광섬유 또는 워크피스의 제조율 또는 유인 또는 선형 속도를 고려함으로써 결정된다. 그러므로 광섬유 선형 속도가 더 느리면, UV 경화 시스템 스테이지의 길이 또는 수는 광섬유 선형 속도가 더 빠른 경우에 대해서보다 더 짧을 수 있다.
다음으로, 방법(1100)은 1140에서 계속되고, 여기서 추가 코팅 스테이지들이 필요한지가 결정된다. 일부 예들에서, 워크피스, 예를 들어, 광섬유의 면에 이중 또는 다층 코팅들이 인가될 수 있다. 상술한 바와 같이, 광섬유들은 2개의 보호 동심 코팅 층들을 포함하도록 제작될 수 있다. 예를 들어, 이중 층 코팅이 또한 사용될 수 있고, 여기서 워크피스는 미시적 구부러짐에 의한 감쇠를 최소화하기 위하여 경화될 때 부드럽고 고무와 같은 품질을 가질 수 있는 내층, 그리고 더 단단하고 마모 및 환경으로의 노출(예를 들어, 습기, UV)로부터 워크피스(예를 들어, 광섬유)를 보호하는데 적당할 수 있는 외층으로 코팅될 수 있다. 내 및 외층들은 기폭제들, 모노머들, 올리고머들 및 다른 첨가물들을 포함하는 폴리머 시스템을 포함할 수 있다. 추가 코팅 단계가 수행되어야 하면, 방법(1100)은 1120으로 회귀되고 여기서 광섬유 또는 다른 워크피스(이제 UV 경화된 제 1 층으로 코팅되어 있는)는 추가 UV 경화(1130)에 선행하는 추가 코팅 단계(1120)를 통해 코팅될 수 있다. 도 11에서, 각각의 코팅 단계는 간소화를 위해 광섬유 코팅 단계(1120)로서 도시되지만, 각각의 코팅 단계는 각각의 코팅 단계가 상이한 유형들의 코팅들, 상이한 코팅 조성들, 상이한 코팅 두께들을 인가하고, 워크피스에 상이한 코팅 속성들을 제공할 수 있도록 동일하지 않을 수 있다. 게다가, 코팅 프로세스(1120)는 상이한 프로세싱 조건들(예를 들어, 온도, 코팅 점도, 코팅 방법)을 사용할 수 있다. 유사하게, 워크피스(1130)를 상이한 코팅 층들 또는 단계들에 대하여 UV 경화하는 것은 다양한 프로세싱 조건들을 수반할 수 있다. 예를 들어, 상이한 UV 경화 단계들에서, UV 광 강도, UV 노출 시간, UV 광 파장 스펙트럼, UV 광원 등과 같은 프로세싱 조건들은 코팅의 유형 및/또는 코팅 속성들에 따라 변할 수 있다.
추가 코팅 스테이지들은 또한 예를 들어, 컬러링 또는 식별 목적들을 위해, 워크피스의 표면 상에 UV 경화 가능 잉크 또는 래커(lacquer)를 인쇄 또는 코팅하는 것을 포함할 수 있다. 인쇄는 미리 결정된 인쇄 프로세스를 사용하여 실행될 수 있고, 하나 이상의 다수의 인쇄 스테이지들 또는 단계들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 1130에서의 UV 경화는 워크피스의 면 상에 인쇄된 잉크 또는 래커를 UV 경화하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 광섬유 코팅들의 UV 경화 단계와 유사하게, 인쇄되는 잉크 또는 랙커는 하나 또는 선형으로 직렬로 배열되는 복수의 UV 경화 디바이스들의 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기의 공동 위치되는 초점에 정위되는 워크피스를 당김으로써 UV 경화될 수 있고, 이 동안 UV 광은 UV 경화 디바이스(들)의 LED 어레이 광원들로부터 조사되고 공동 위치되는 초점에서 이중 타원 원통형 반사기들에 의해 광섬유의 면 상으로 지향된다.
추가 코팅 스테이지들이 없으면, 방법(1100)은 1180에서 계속되고 여기서 임의의 후(post) UV 경화 프로세스 단계들이 수행된다. 하나의 예로서, 워크피스가 광섬유를 포함하는 경우, 후 UV 경화 프로세스 단계들은 복수의 코팅된 그리고 인쇄된 그리고 UV 경화된 광섬유들이 편평한 리본으로 결합되는 케이블 또는 리본 구조를, 또는 다수의 섬유들 또는 리본들로 구성되는 더 큰 직경의 케이블을 포함할 수 있다. 다른 후 UV 경화 프로세스 단계들은 케이블들 및 리본들의 외부 크래딩 또는 피복(sheathing)의 공압출(co-extrusion)을 포함할 수 있다.
이 방식에서, 워크피스를 경화하는 방법은 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기의 공동 위치되는 초점을 따라 워크피스를 유인하는 단계, 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 정위되는 광원으로부터 UV 광을 조사하는 단계, 제 1 타원 원통형 반사기로부터 조사되는 UV 광을 워크피스의 면 상으로 반사하는 단계, 및 제 2 타원 원통형 반사기로부터 조사되는 UV 광을 워크피스의 면 상으로 재귀 반사하는 단계를 포함할 수 있다. UV 광은 제 2 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 정위되는 광원의 부재 시에 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 있는 광원으로부터 조사될 수 있다. 더욱이, 공동 위치되는 초점을 따라 워크피스를 유인하는 단계는 UV 경화 가능 코팅, 폴리머 또는 잉크 중 적어도 하나가 있는 광섬유, 리본 또는 케이블 중 적어도 하나를 유인하는 단계를 포함할 수 있다. 더더욱이, LED 어레이는 제 1 LED 및 제 2 LED를 포함하고, 제 1 LED 및 제 2 LED는 상이한 첨두 파장들을 가지는 UV 광을 방출한다.
방법은 조사되는 UV 광의 강도를 동적으로 변경하는 단계 및 UV 광원을 실질적으로 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 정위시키는 단계를 포함할 수 있고, 조사되는 UV 광은 워크피스를 둘러싸는 공간적으로 일정한 강도의 빔을 포함한다.
다른 실시예에서, 방법은 반사기의 제 1 내부 축을 따라 워크피스를 정위시키는 단계로서, 반사기는 제 1 곡률을 가지는 제 1 곡면들 및 제 2 곡률을 가지는 제 2 곡면들을 포함하는, 상기 정위시키는 단계, 반사기의 제 2 내부 축을 따라 광원을 정위시키는 단계 및 광원으로부터 광을 방출하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 방출되는 광은 제 1 곡면들로부터 그리고 제 2 곡면들로부터 워크피스 상으로 반사된다. 제 1 내부 축은 제 1 곡면들의 제 1 초점 및 제 2 곡면들의 초점과 일치할 수 있고, 제 2 내부 축은 제 1 곡면들의 제 2 초점과 일치할 수 있다. 더욱이, 방출되는 광은 워크피스에 도달하기 전에 제 1 곡면으로부터 단독으로 반사될 수 있고, 방출되는 광은 워크피스에 도달하기 전에 제 2 곡면들로부터 다수로 반사될 수 있다. 더더욱이, 광원은 제 1 LED 및 제 2 LED를 포함하는 LED 어레이를 포함할 수 있고, 광은 제 1 첨두 파장을 가지는 제 1 LED로부터 그리고 제 2 첨두 파장을 가지는 제 2 LED로부터 방출된다.
수많은 변형들이 가능하기 때문에, 본원에서 개시되는 구성들이 성격상 예시이고 이 특정한 실시예들이 제한적 의미로 간주되지 않아야 함이 인정될 것이다. 예를 들어, 상기 실시예들은 광섬유들, 케이블들 및 리본들 이외의 워크피스들에 적용될 수 있다. 더욱이, 상술한 UV 경화 디바이스들 및 시스템들은 기존 제조 장비와 통합될 수 있고 특정한 광원에 대하여 설계되지 않는다. 상술한 바와 같이, 마이크로웨이브 전력 램프, LED의 LED 어레이들, 수은 아크 램프들과 같은 임의의 적절한 광 엔진이 사용될 수 있다. 본 발명의 특허 대상은 모두 본원에서 개시되는 다양한 구성들 및 다양한 특징들, 기능들 및/또는 속성들의 신규하고 비자명한 결합들 및 하위 결합들을 포함한다.
본원에서 기술되는 예의 프로세스 플로우들은 다양한 UV 경화 디바이스들 및 UV 경화 시스템 구성들과 함께 사용될 수 있음이 주목된다. 본원에서 기술되는 프로세스 플로우들은 연속, 배치(batch), 반 배치(semi-batch) 및 반-연속 프로세싱 등과 같은 임의의 수의 프로세싱 전략들 중 하나 이상을 표현할 수 있다. 이에 따라, 도시되는 시퀀스로, 동시에 또는 일부 경우들이 생략된 상태로 설명되는 다양한 행위들, 동작들 또는 기능들이 수행될 수 있다. 마찬가지로, 프로세싱의 순서는 본원에서 기술되는 예의 실시예의 특징들 및 장점들을 달성하기 위해 반드시 요구되는 것은 아니고, 실례 및 설명을 용이하게 하기 위해 제공된다. 예시되는 행위들 또는 기능들 중 하나 이상은 사용되는 특정한 전력에 따라 반복하여 수행될 수 있다. 본원에서 개시되는 구성들 및 루틴들은 수많은 변형들이 가능하므로, 성격상 예시이며, 이 특정한 실시예들은 제한적인 의미로 간주되지 않아야 함이 인정될 수 있다. 본 발명의 특허 대상은 모두 본원에서 개시되는 다양한 시스템들 및 구성들, 그리고 다른 특징들, 기능들 및/또는 속성들의 신규하고 비자명한 결합들 및 하위결합들을 포함한다.
다음의 청구항들은 특히 신규하고 비자명한 것으로 간주되는 특정한 결합들 및 하위 결합들을 언급한다. 이 청구항들은 "하나의" 요소 또는 "제 1" 요소 또는 이들의 등가를 언급할 수 있다. 그와 같은 청구항들은 하나 이상의 그와 같은 요소들의 통합을 포함하여, 둘 이상의 그와 같은 요소들을 요구하지 않거나 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 개시되는 특징들, 기능들, 요소들 및/또는 속성들의 다른 결합들 및 하위 결합들은 본 또는 관련 출원에서 본 청구항들의 보정을 통해 또는 새로운 청구항들의 제시를 통해 청구될 수 있다. 그와 같은 청구항들은, 원 청구항들에 대해 범위가 더 넓거나, 더 협소하거나, 동일하거나 상이하든지 간에, 또한 본 발명의 특허 대상 내에 포함되는 것으로 간주된다.

Claims (20)

  1. 경화 디바이스(curing device)로서:
    공동 위치되는 초점을 가지도록 배열되는 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기; 및
    상기 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되는 광원을 포함하고, 상기 광원으로부터 방출되는 광은 상기 제 1 타원 원통형 반사기로부터 상기 공동 위치되는 초점으로 반사되고 상기 제 2 타원 원통형 반사기로부터 상기 공동 위치되는 초점으로 재귀 반사(retro-reflection)되는 경화 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광원은 상기 제 2 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 부재하는 경화 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 타원 원통형 반사기 장축은 제 2 타원 원통형 반사기 장축보다 더 큰 경화 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 1 타원 원통형 반사기 단축은 제 2 타원 원통형 반사기 단축보다 더 큰 경화 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 타원형 반사기 장축 및 상기 제 2 타원형 반사기 단축은 동일한 경화 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 타원 원통형 반사기 및 상기 제 2 타원 원통형 반사기는 워크피스를 수용하도록 구성되고, 상기 워크피스의 대향하는 측들 상에 배열되는 경화 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 타원 원통형 반사기 및 상기 제 2 타원 원통형 반사기의 타원 면들은 상기 경화 디바이스의 중심 부분 가까이에서 상부 및 하부 에지(edge)들을 형성하고 상기 제 1 타원 원통형 반사기의 장축 길이 및 상기 제 2 타원 원통형 반사기의 장축 길이를 따라 연장되도록 만나서 접합되고, 상기 제 1 타원 원통형 반사기 및 상기 제 2 타원 원통형 반사기의 타원 면들은 상기 상부 및 하부 에지들로부터 밖으로 상기 경화 디바이스의 양 측으로 연장되고, 상기 양 측에서 상기 타원 원통형 반사기들이 상기 적어도 2개의 광원들에 대한 하우징들에 부착되고;
    상기 광원은 전력원, 제어기, 냉각 하위 시스템 및 발광 하위 시스템을 포함하고, 상기 발광 하위 시스템은 결합 일렉트로닉스(coupling electronics), 결합 옵틱스(coupling optics) 및 복수의 반도체 디바이스들을 포함하고; 그리고
    상기 하우징은 상기 광원을 담고 있고 냉각 하위 시스템 유체에 대한 유입구들 및 배출구들을 포함하는 경화 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 타원 원통형 반사기 및 상기 제 2 타원 원통형 반사기 중 적어도 하나는 이색성 반사기(dichroic reflector)인 UV 경화 디바이스.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 광원의 상기 복수의 반도체 디바이스들은 LED 어레이를 포함하는 경화 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 LED 어레이는 제 1 LED 및 제 2 LED를 포함하고, 상기 제 1 LED 및 상기 제 2 LED는 상이한 첨두 파장(peak wavelength)들을 가지는 UV 광을 방출하는 경화 디바이스.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 공동 위치되는 초점 주위에서 축상으로 중심에 위치되고 상기 경화 디바이스 내부에서 상기 워크피스를 동심으로 둘러싸는 석영 튜브를 더 포함하는 경화 디바이스.
  12. UV 경화를 위한 광반응 시스템으로서:
    전력 공급원;
    냉각 하위 시스템;
    발광 하위 시스템으로서:
    공동 위치되는 초점 및 워크피스의 대향하는 측들 상에 배열되는 제 1 타원 원통형 반사기 및 제 2 타원 원통형 반사기를 포함하는 결합 옵틱스, 및
    실질적으로 상기 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되는 UV 광원을 포함하는, 상기 발광 하위 시스템; 및
    메모리 내에 저장되고 상기 UV 광원으로부터의 UV 광을 조사하도록 실행 가능한 명령들을 포함하는 제어기로서, 상기 조사되는 UV 광은 상기 제 2 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되는 광원의 부재 시에, 상기 제 1 타원 원통형 반사기 및 상기 제 2 타원 원통형 반사기 중 적어도 하나에 의해 반사되고 상기 워크피스의 면 상에 집속되는, 상기 제어기를 포함하는 광반응 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 조사되는 UV 광의 강도를 동적으로 변하도록 실행 가능한 명령들을 더 포함하는 광반응 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    실질적으로 상기 제 1 타원 원통형 반사기의 제 2 초점에 위치되는 상기 UV 광원을 더 포함하고, 상기 조사되는 UV 광은 상기 워크피스를 둘러싸는 공간적으로 일정한 강도의 빔을 포함하는 광반응 시스템.
  15. 방법으로서:
    워크피스를 반사기의 제 1 내부 축을 따라 정위시키는 단계로서, 상기 반사기는 제 1 곡률을 가지는 제 1 곡면들 및 제 2 곡률을 가지는 제 2 곡면들을 포함하는, 상기 정위시키는 단계;
    상기 반사기의 제 2 내부 축을 따라 광원을 정위시키는 단계; 및
    상기 광원으로부터 광을 방출하는 단계로서, 상기 방출되는 광은 상기 제 1 곡면들로부터 그리고 상기 제 2 곡면들로부터 상기 워크피스 상으로 반사되는, 상기 방출하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 내부 축은 상기 제 1 곡면들의 제 1 초점 및 상기 제 2 곡면들의 초점과 일치하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 내부 축은 상기 제 1 곡면들의 제 2 초점과 일치하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 방출되는 광은 상기 워크피스에 도달하기 전에 상기 제 1 곡면으로부터 단독으로 반사되는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 방출되는 광은 워크피스에 도달하기 전에 상기 제 2 곡면들로부터 다수로 반사되는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 광원은 제 1 LED 및 제 2 LED를 포함하는 LED 어레이를 포함하고, 광은 상기 제 1 LED로부터 제 1 첨두 파장으로 방출되고 상기 제 2 LED로부터 제 2 첨두 파장으로 방출되는 방법.
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