TWI611281B - 輻射源光束分佈之最佳化 - Google Patents

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馬爾柯 侯夫曼
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Abstract

本發明係關於輻射源(10)，其包含：a.照明體(12)；b.第一光學元件(14)；c.感測器(15、16、17)，其中該感測器(15、16、17)經適當設計且適當地連接至該第一光學元件(14)，使得可使用該感測器(15、16、17)來測定該第一光學元件(14)之參數隨時間之變化，其中該參數影響該輻射源(10)之光學性質。
此外，本發明係關於產生產物之方法，其包括提供本發明之輻射源(10)以及使用該輻射源(10)來提高離析物轉化或狀態變化至產物之效率。

Description

輻射源光束分佈之最佳化
本發明係關於包含照明體、第一光學元件、感測器之輻射源，其中該感測器經適當設計且適當地連接至該光學元件，使得該感測器測定該光學元件之影響該輻射源之光學性質之參數隨時間之變化。本發明進一步係關於產生產物之方法，其包括提供離析物、本發明輻射源及用該輻射源照射該離析物。
輻射源用於眾多種應用中。關於精密度、耐久性或強度之要求可端視使用領域顯著不同。因此，用於表面、物體或液體之均勻照明之輻射源之一個重要要求在於，穩定提供來自輻射源之均勻發射。先前技術包括包括多次嘗試提供均勻發射，例如藉由檢查輻射源之特徵來提供。因此，DE 10 2012 008 930 A1闡述藉助連續橫跨代表性空間量測光源強度之照相機監測光源之照明功率。然而，此僅慮及光源而非整個照明系統之照明強度。使用此系統監測光束分佈係不可行的，光束分佈受其他組件影響，例如孔隙、透鏡或其他光學元件。
一般而言，本發明之目標係至少部分克服先前技術產生之缺點。
一目標係提供使得能最有效操作之輻射源。
另一目標係提供需要儘可能最少維護且具有低失效率之輻射源。
另一目標係提供提供使得輻射能最均勻分佈之輻射源。
另一目標係提供容許監測輻射分佈之輻射源。
此外，一目標係使得能對輻射源之照明進行品質控制。
一目標係提供可有效實施、便宜且安全之產生產物之方法。
另一目標係使用使得能有效利用輻射源之感測器。
此外，一目標係最佳化來自離析物之產物之產生程序。
一目標係能以低廢品率且整體上更有效地產生產物，尤其物體及清漆之乾燥以及寡聚物之聚合。
另一目標係提供具有更平穩品質及更低維護強度之印刷機。
另一目標係最佳化印刷機之使用壽命。
10‧‧‧輻射源
12‧‧‧照明體
13‧‧‧光源
14‧‧‧第一光學元件/凸凸會聚透鏡/平凸透鏡
15‧‧‧感測器/伸長計/溫度感測器
16‧‧‧感測器/伸長計/溫度感測器
17‧‧‧感測器/伸長計/溫度感測器
18‧‧‧托架
19‧‧‧感測器鏈
20‧‧‧另一光學元件
20a‧‧‧具有光學性質之形狀/凸透鏡
21‧‧‧電纜
22‧‧‧外殼
24‧‧‧窗/出口窗
25‧‧‧主要發射方向
26‧‧‧分析單元
28‧‧‧周圍線
30‧‧‧冷卻單元
在下文中：圖1a顯示本發明輻射源之示意圖，其具有透鏡作為第一及另一光學元件；圖1b顯示本發明輻射源之示意圖，其具有透鏡作為第一光學元件且具有反射器作為另一光學元件；圖2顯示本發明輻射源之示意圖，其具有LED陣列作為照明體且具有透鏡陣列作為另一光學元件；圖3顯示在光學元件之托架上之伸長計之示意圖；圖4顯示在光學元件之托架上之呈感測器鏈形式之溫度感測器之示意圖；圖5顯示在光學元件之托架上之多個單獨溫度感測器之示意圖；圖6顯示本發明方法之製程步驟之示意圖。
實施例
|1|一種輻射源，其含有：a.照明體；b.第一光學元件；c.感測器，其中該感測器經適當設計且適當地連接至該光學元件，使得該感測器可用於測定光學元件之參數隨時間之變化，其中該影響該輻射源之光學性質。
|2|根據實施例|1|之輻射源，其中該光學元件包含托架且其中該感測器藉助該托架連接至該光學元件。
|3|根據前述實施例|1|或|2|中任一實施例之輻射源，其中該托架沿周圍線在該周圍線之至少50%上圍繞該光學元件。
|4|根據前述實施例|1|至|3|中任一實施例之輻射源，其中該托架包含相對於該托架之總重量至少50重量%之金屬、陶瓷、金屬陶瓷、聚合物或其至少二者之組合。
|5|根據前述實施例|4|之輻射源，其中該金屬選自由以下組成之群：鐵、鋼、銅、鋁、鎂、鈦、鎢、鎳、鉭、鈮、該等金屬中至少二者之合金、銅與鋅、鉛、鎳、錳或矽之合金或其至少二者之混合物。
|6|根據前述實施例|1|至|5|中任一實施例之輻射源，其中該感測器選自由以下組成之群：溫度感測器、伸長計、光學感測器、電容式感測器、電感式感測器或其至少二者之組合。
|7|根據前述實施例|1|至|6|中任一實施例之輻射源，其中該感測器適當地連接至該光學元件，使得多於10%之該照明體發射之輻射撞擊於該感測器上。
|8|根據前述實施例|1|至|7|中任一實施例之輻射源，其中該感測器適當地連接至該光學元件，使得少於20%之該照明體發射之輻射撞擊於該感測器上。
|9|根據前述實施例|1|至|8|中任一實施例之輻射源，其中該感測器適當地連接至該光學元件，使得可在所有三個空間方向上測定該光學元件之膨脹。
|10|根據前述實施例|1|至|9|中任一實施例之輻射源，其中該輻射源包含在1至100範圍內之多個感測器。
|11|根據前述實施例|1|至|10|中任一實施例之輻射源，其中該感測器配置在該光學元件之邊緣上。
|12|根據前述實施例|1|至|11|中任一實施例之輻射源，其中該感測器圍繞至少該光學元件之垂直於該照明體之主要發射方向定位之表面。
|13|根據前述實施例|1|至|12|中任一實施例之輻射源，其中該感測器沿該光學元件之周圍線包圍該光學元件。
|14|根據前述實施例|1|至|13|中任一實施例之輻射源，其中該輻射源包含至少3個感測器。
|15|根據前述實施例|14|之輻射源，其中該至少3個感測器配置於平面內，其中由該三個感測器界定之最大可能表面佔該光學元件之定位於與該感測器相同之平面之表面之至少三分之一。
|16|根據前述實施例|1|至|15|中任一實施例之輻射源，其中該感測器之長度至少對應於該光學元件之最大外周邊之長度。
|17|根據前述實施例|1|至|16|中任一實施例之輻射源，其中該光學元件選自由以下組成之群：透鏡、反射器、孔隙、稜鏡、鏡子或其至少二者之組合。
|18|根據前述實施例|17|之輻射源，其中該輻射源包含另一光學 元件。
|19|根據前述實施例|1|至|18|中任一實施例之輻射源，其中該照明體發射波長在100nm至10μm範圍內之光。
|20|一種用於產生產物之方法，其包含以下步驟：i.提供離析物；ii.提供根據技術方案1至18中任一項之輻射源；iii.用該輻射源照射該離析物以獲得該產物。
|21|根據實施例|20|之方法，其中該產物係經由該離析物之狀態變化而獲得。
|22|根據實施例|20|之方法，其中該產物係藉由轉化方法自該離析物獲得。
|23|根據實施例|20|或|21|中任一實施例之方法，其中該產物選自由以下組成之群：液相、物體、該離析物之狀態變化。
|24|一種感測器之用途，其用於根據實施例|1|至|19|中任一實施例之輻射源之光束分佈之勻化。
|25|一種根據實施例|1|至|19|中任一實施例之輻射源之用途，其用於提高離析物轉化或狀態變化至產物之效率。
形成類別之技術方案之標的物有助於滿足上文所指定目標中之至少一者。端視該等形成類別之技術方案，子技術方案之標的物係較佳細化。
本發明之第一標的物係輻射源，其包含：a.照明體；b.第一光學元件；c.感測器，其中該感測器經適當設計且適當地連接至該光學元件，使得該感測器可用於測定該光學元件之參數隨時間之變化，其中該參數影響 該輻射源之光學性質，例如輻射分佈。
輻射源可為熟習此項技術者可用於生成輻射之任何輻射源。較佳地，輻射源包含外殼以保護例如照明體、第一光學元件或感測器免受外部影響。外殼可由熟習此項技術者可選擇用於此目的之任何材料製成。較佳地，外殼包含選自由以下組成之群之材料：金屬、陶瓷材料、金屬陶瓷、塑膠材料、木材、玻璃或其至少二者之組合。較佳地，外殼包含選自由以下組成之群之材料：金屬、陶瓷材料、金屬陶瓷、聚合物或其至少二者之組合。金屬、陶瓷材料、塑膠材料可選自如針對托架所述之相同清單。較佳地，外殼包含如針對托架所述之材料。此外，外殼較佳包含相對於外殼之總重量至少90重量%鋁。外殼之形狀可為熟習此項技術者可選擇用於此目的之任何形狀。較佳地，外殼之形狀經適當選擇，使得其可適應輻射源之所有組件且同時包含開口以容許在外殼外部利用照明體之光。
照明體可為熟習此項技術者可用於輻射源之任何照明體。照明體應理解為用於生成各自分配給輻射源之光學元件之輻射之構件。在此情況中，照明體可包含多個光源，例如一或多個LED，例如呈一或多個LED晶片之形式，或一或多個具有多個LED或LED晶片之LED陣列之形式。同樣，第一光學元件可包含多個光學單元，例如透鏡、反射器、鏡子或諸如此類。較佳地，照明體包含特定波長範圍以能特異性地照射離析物。舉例而言，此可係在IR範圍內或在UV範圍內之照明體，但亦可在可見光範圍內。照明體較佳經適當設計，使得其有效發射在期望波長範圍內之光。較佳地，照明體發射在期望空間方向上之光。較佳地，照明體包含主要發射方向。較佳地，主要發射方向係藉由照明體在輻射源內部之取向來預定。此外，照明體之主要發射方向較佳藉由照明體自身之設計來確定。若照明體自身不包含主要發射方向，則主要發射方向應藉由照明體相對於第一元件及其他元件之配 置來界定。較佳地，照明體之主要發射方向延伸穿過第一光學元件及其他光學元件之中心。主要發射方向可經由光學元件(例如孔隙、透鏡、反射器、稜鏡或其組合)之配置來界定。
照明體較佳選自由以下組成之群：鹵素燈、汞汽燈、LED、LED晶片、LED陣列、雷射器及省電燈。亦較佳地，照明體選自由以下組成之群：LED、LED晶片、LED陣列或其至少二者之組合。LED陣列較佳包含在1至2,000範圍內或較佳在2至1,500範圍內或較佳在3至1,000範圍內之多個LED。照明體較佳包含多個LED陣列，該等LED陣列較佳彼此相鄰配置，使得所有LED陣列之發射方向較佳相同。較佳地，照明體在自照明體0.5cm至1m之距離處達到在1,000mW/cm2至15,000W/cm2範圍內或較佳在2,000mW/cm2至10,000W/cm2範圍內或較佳在5,000mW/cm2至5,000W/cm2範圍內之照明強度。輻射源可包含一個以上照明體。較佳地，輻射源包含在1至100範圍內或較佳在2至50範圍內或較佳在2至40範圍內之多個照明體。
較佳地，照明體連接至冷卻單元以防止照明體及輻射源過熱。冷卻單元較佳適於至少將照明體冷卻至在20至100℃範圍內、較佳在25至95℃範圍內或較佳在30至90℃範圍內之溫度。照明體較佳包含支座，該支座至少部分包含屬照明體之各別光源。較佳地，支座包含呈出口開口形式之開口。支座可選自與外殼材料相同之清單。支座較佳包含與輻射源外殼相同之材料。較佳地，照明體及/或照明體支座之大小在1mm3至500m3範圍內或較佳在1.5mm3至300m3範圍內或較佳在3mm3至200m3範圍內。該體積可藉由假定支座開口亦關閉來測定。亦較佳地，照明體包含在2：1至1：2範圍內，較佳為1：1之出口窗之縱橫比。出口窗之縱橫比應理解為其寬度對其高度之比率。出口窗之高度較佳在2mm至10m範圍內或較佳在0.5cm至5m範圍內或較佳在1cm至1m範圍內。
光學元件可為熟習此項技術者可用於輻射源之任何光學元件。若在下文中在未指定此係關於第一光學元件或另一光學元件之情況下提及光學元件，則此應始終係指第一光學元件。較佳地，第一光學元件選自由以下組成之群：透鏡、反射器、孔隙、稜鏡、鏡子或其至少二者之組合。亦較佳地，輻射源包含一個以上光學元件。第一光學元件較佳欲為透鏡。亦較佳地，第一光學元件係選自由以下組成之群之透鏡：雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡、雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡或其至少二者之組合。透鏡較佳欲為雙凸透鏡。光學元件可包含較佳選自由以下組成之群之材料：玻璃、石英、聚合物、矽或其至少二者之組合。玻璃或石英可為熟習此項技術者可用於光學元件之任何玻璃或石英。聚合物較佳選自由以下組成之群：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴(共)聚合物(例如乙烯-降莰烯共聚物)或其至少二者之混合物。
較佳地，光學元件之大小在0.1至5,000cm3範圍內或較佳在0.5至3,000cm3範圍內或較佳在1至1,500cm3範圍內。較佳地，光學元件具有與照明體之支座相同之尺寸。較佳地，光學元件包含至少一條具有選自由以下組成之群之形狀之周圍線：圓形、卵形、三角形、四角形、五角形、六角形、多角形(較佳具有7至20個角)或其至少二者之組合。較佳地，光學元件具有矩形、正方形或卵形形狀。較佳地，光學元件之周圍線具有與照明體支座之出口窗相同之形狀及尺寸。
感測器可為熟習此項技術者選擇用於輻射源之任何感測器。可使用容許檢測光學元件之參數變化之任何感測器作為感測器。在本發明範圍內，參數應理解為光學元件之可影響與光學元件相互作用之照明體之輻射之性質。較佳地，參數選自由以下組成之群：第一光學元件之溫度、形狀、體積、其相對於照明體之位置或其至少二者之組合。在本發明範圍內，光學元件之參數之變化應理解為意指光學元件 之參數隨時間(例如在壽命期間或在輻射源之操作時間期間)變化可檢測增量。變化是否可檢測可取決於若干種因素。舉例而言，參數變化之可檢測性取決於感測器之靈敏度。端視感測器正用於何處，光學元件或托架之材料性質亦可影響參數變化之可檢測性。同樣，光學元件與托架之間之連接類型可影響參數變化之可檢測性。較佳地，感測器選自由以下組成之群：溫度感測器、伸長計、光學感測器、電容式感測器、電感式感測器或其至少二者之組合。可使用在其性能及大小方面非常適用於輻射源之習用感測器作為感測器。感測器可直接接觸或藉助另一材料(例如托架)間接接觸光學元件。另一材料較佳欲為具有與第一光學元件類似的隨溫度而變之導熱率或膨脹性質之材料。較佳地，另一材料包含高於第一光學元件之材料之導熱率。較佳地，另一材料包含較第一光學元件大2至1,000倍或較佳3至800倍或較佳5至500倍之導熱率。
溫度感測器可為使得能測定某處之溫度變化或絕對溫度之任何感測器。較佳地，溫度感測器係選自由以下組成之群之感測器：基於金屬氧化物或半導體之NTC熱阻器、量測電阻器之基於鉑、矽或陶瓷之PTC熱阻器、壓電晶體、熱電材料或其至少二者之組合。PTC熱阻器作為溫度感測器較佳。溫度感測器較佳具有0至500℃之量測範圍或較佳10至450℃之量測範圍或較佳20至400℃之量測範圍。溫度感測器較佳具有在0.01至5℃範圍內或較佳在0.05至0.9℃範圍內或較佳在0.08至0.8℃範圍內之靈敏度。
可使用容許檢測第一光學元件之形狀、體積或位置之變化之任何感測器作為伸長計。若已知材料在不同溫度下之膨脹性質，則可能自材料之變形推導某處之溫度變化或絕對溫度。可使用伸長計來檢測與伸長計接觸之材料之微小空間移動。較佳地，伸長計選自由以下組成之群：模擬位置感測器、增量位置感測器或其組合。較佳地，伸長 計設計為抵抗性伸長計(例如應變計)、雷射伸長計或光學伸長計。應變計之實例包括由TML Tokyo Sokki Kenkyujo Co.,Ltd製造之「QF」系列。伸長計較佳經適當設計，使得其可檢測光學元件在至少一個空間方向上，在0.001至0.1mm範圍內或較佳在0.005至0.08mm範圍內或較佳在0.008至0.05mm範圍內之位置或形狀變化。較佳地，抵抗性伸長計之靈敏度k在-200至200範圍內或較佳在-190至190範圍內或較佳在-180至180範圍內。其中k=(△R/R)/(△L/L)；其中R=量測值；L=長度；△L=長度變化。端視感測器類型，R係選自由以下組成之群之量測值：電阻、電壓、電容或其至少二者之組合。長度L係指光學元件之長度，如在開始使用輻射源時顯而易見。長度變化△L指示該長度在使用輻射源之時間期間的變化。
伸長計可直接配置在光學元件上或可間接連接至光學元件。伸長計較佳在光學元件總表面之0至50%範圍內或較佳在1至40%範圍內或較佳在2至30%範圍內連接至光學元件。
可使用容許藉由光學手段檢測第一光學元件之形狀、體積或位置之變化之任何感測器作為光學感測器。使用光來賦予可檢測材料之位置之任何感測器可用於此目的。光學感測器較佳選自由以下組成之群：照相機、光電二極體感測器或其組合。較佳地，光學感測器相對於光學元件適當取向，使得無直接輻射撞擊於光學感測器上。較佳地，光學感測器配置於出口窗與輻射源中之光學元件之間。較佳地，光學感測器適於檢測光學元件之形狀。較佳地，光學感測器之靈敏度在0.001至0.1mm範圍內或較佳在0.005至0.08mm範圍內或較佳在0.008至0.05mm範圍內。或者或另外，光學感測器可經適當設計，使得其檢測代表輻射源之功能模式之光之量。在此情況中，光學感測器較佳具有在0.0001至0.1瓦特(Watt)/cm2範圍內之靈敏度。
電容式感測器可為容許藉由電容方式檢測第一光學元件之形 狀、體積或位置之變化之任何感測器。電容式感測器之實例包括由Althen Mess-und Sensortechnik,Kelkheim,Germany製造之MHR產品線。小型感測器較佳，例如來自該產品線之MHR 005。
電感式感測器可為容許藉由電感式手段檢測第一光學元件之形狀、體積或位置之變化之任何感測器。電感式感測器之實例包括由Sicatron GmbH & Co.KG,Hagen,Germany製造之Centrinex產品線。
較佳地，感測器直接或間接連接至光學元件。在本發明範圍內，直接連接應理解為意指感測器及光學元件之材料之至少一部分彼此直接接觸。此可藉由例如將感測器膠黏至光學元件之至少一部分來實現。間接連接可藉由例如將光學元件夾緊於托架中來實現，其中該托架連接至感測器。將感測器直接連接至光學元件容許藉由欲直接測定及/或監測之感測器量測光學元件之性質。因此，例如，可使用溫度感測器及/或伸長計直接測定光學元件之溫度及/或膨脹。對於間接連接至光學元件之感測器，檢測並非在光學元件上直接進行，而是測定例如托架之性質以推導光學元件之條件。尤其在直接連接會影響光學元件之特徵之情況下，感測器與光學元件之間之間接連接較佳。感測器可配置於具有光學元件之輻射源內部之不同位置中。較佳地，感測器配置於光學元件背對照明體之側上。在感測器之替代性較佳配置中，感測器配置於光學元件面向照明體之側上。
根據本發明，感測器亦經適當設計，使得其隨時間測定光學元件之參數。該參數影響輻射源之光學性質。較佳地，藉由感測器測定之光學元件之參數選自由以下組成之群：光學元件或其至少二者之組合中各自之溫度、體積、厚度、形狀、折射率變化。較佳地，測定該等參數容許推導光學元件之光學性質。因此，已知例如材料之折射率可隨溫度而變。該折射率變化可使經引導穿過光學元件之光在第一溫度下與在另一溫度下不同地偏轉。因此，例如，輻射源之輻射分佈可 變。輻射分佈係係輻射源之均質性之量度。輻射分佈應理解為輻射強度在藉由來自輻射源之光照射或穿透之表面上不同點處之分佈。輻射分佈最均勻應理解為對應於相對於在整個欲由光照射或穿透之表面上之平均輻射強度，輻射強度在藉由光照射或穿透之表面上不同點處不超過10%、較佳不超過8%或較佳不超過5%之偏差。因此，測定例如光學元件處之溫度容許推導光學元件之折射率且因此容許推導輻射源之輻射分佈之均質性。折射率變化最常由材料在光學元件中不同位點處之厚度變化引發，該厚度變化可因溫度變化而發生。因此，基於溫度變化量測光學元件之厚度、體積或形狀以推導光學元件之光學性質且由此推導輻射源之輻射分佈之品質亦係可行的。因此，參數變化可藉由測定光學元件之溫度或形狀變化來測定。因此，感測器由此用於測定參數隨時間之變化，如上文所述。在此情況中，時間較佳係輻射源之操作時間，即自輻射源啟動起之時間段。較佳地，感測器在輻射源之操作時間期間測定量測值。較佳地，在其期間測定參數之時間在1分鐘至20,000小時範圍內或較佳在1小時至18,000小時範圍內或較佳在10小時至15,000小時範圍內。為利用感測器隨時間之量測來監測輻射分佈，較佳將感測器在某一時間點之相應量測值與儲存於分析單元中之標稱值相比較。較佳地，感測器在此情況下適當地連接至分析單元，使得藉由感測器測定之量測值可快速(例如每秒至每分鐘)傳送至分析單元。若感測器所量測之量測值偏離所儲存之標稱值大於給定臨限值，則較佳以所得措施形式對該偏差之原因施加影響。較佳地，所得措施選自由以下組成之群：冷卻輻射源、冷卻光學元件、關閉輻射源、更換光學元件、降低光學元件之能量輸入或其至少二者之組合。較佳地，在光學元件之參數大於給定臨限值之變化之測定期間關閉輻射源。
使用感測器監測第一光學元件之膨脹時，若光學元件之形狀之 在至少一個空間方向上偏差△L/L在5*10-4至5*10-2範圍內或較佳在3*10-4至3*10-2範圍內或較佳在10-3至10-2範圍內(其中L係光學元件在三個空間方向中之一個方向上之膨脹)，則較佳實施所得措施。使用感測器監測第一光學元件之溫度時，若與預定標稱溫度Tsoll之偏差較佳在20至50℃範圍內或較佳在25至35℃範圍內或較佳在27至32℃範圍內，則較佳實施所得措施。較佳地，Tsoll在20至600℃之溫度範圍內或較佳在30至400℃範圍內或較佳在40至300℃範圍內。
在輻射源之較佳實施例中，第一光學元件包含托架，其中該感測器藉助該托架連接至該光學元件。托架之相對導熱率λ較佳在1至1,000W/(m*K)範圍內或較佳在5至420W/(m*K)範圍內或較佳在10至400W/(m*K)範圍內。托架之線性膨脹係數α較佳在1*10-6至50*10-6/K範圍內或較佳在2*10-6至40*10-6/K範圍內或較佳在3*10-6至30*10-6/K範圍內。較佳地，托架包含相對於該托架之總重量在10至100重量%範圍內或較佳在20至100重量%範圍內或較佳在50至100重量%範圍內之另一材料。托架較佳適當地連接至光學元件，使得符合以下性質中之至少一種、較佳至少兩種或較佳全部：a.托架沿光學元件之周圍線圍繞第一光學元件之至少30%；b.托架沿光學元件之最長周圍線延伸；c.托架覆蓋少於10%之光學元件之表面；d.托架適當地連接至第一光學元件，使得托架儘可能少地干擾照明體輻射至光學元件之光之光程及/或與該光程相互作用；e.托架直接接觸第一光學元件；f.光學元件之光學性質完全不受託架影響或不以可量測且可重現的方式受影響；g.托架係由具有最低可能熱膨脹係數之材料構成。
最低可能熱膨脹係數應理解為低於40*10-6/K之線性膨脹係數α。
較佳地，托架包含選自由以下組成之群之特徵組合：a.b；a.c.；a.d.、a.e.、a.f.、a.g.、b.c.、b.d.、b.e.、b.f.、b.g.、c.d.、c.e.、c.f.、c.g.、d.e.、d.f.、d.g.、e.f.、e.g.、f.g.、a.b.c.、a.b.d.、a.b.e.、a.b.f.、a.b.g.、a.c.d.、a.c.e.、ac.f.、a.c.g.、a.d.e.、a.d.f.、a.d.f.、a.d.e.、a.d.f.、a.d.g.、a.e.f.、a.e.g.、a.f.g.、b.c.d.、b.c.e.、b.c.f.、b.c.g.、b.d.e.、b.d.f.、b.d.g.、b.e.f.、b.e.g.、c.d.e.、c.d.f.、c.d.g.、c.e.f.、c.f.g.、d.e.f.、d.f.g.、e.f.g.、a.b.c.d.、a.c.e.、a.b.c.f.、a.b.c.g.、a.b.d.e.、a.b.e.f.、a.b.f.g.、a.c.d.e.、a.c.e.f.、a.c.f.g.、a.d.e.f.、a.d.e.g.、a.e.f.g.、a.b.c.d.e.、a.b.c.d.f.、a.b.c.d.g.、a.b.c.e.f.、a.b.c.e.g.、a.b.d.e.f.、a.b.d.f.g.、a.b.e.f.g.、a.c.d.e.f.、a.c.d.f.g.、a.d.e.f.g.、b.c.d.e.f.、b.c.d.e.g.、b.c.d.f.g.、b.d.e.f.g.、c.d.e.f.g.。
較佳地，托架之目標係精確地固持並定位第一光學元件以防止第一光學元件在輻射源之使用期間移動。托架較佳經適當設計，使得其可在任一空間方向上以在0.01至1mm範圍內、較佳在0.02至0.8mm範圍內或較佳在0.05至0.5mm範圍內之精密度附加光學元件。在托架與第一光學元件之間可直接連接或/及間接連接。直接連接應理解為第一光學元件與托架之材料直接接觸。此可藉由例如簡單堆疊、夾緊、固持或其組合來進行。間接連接可藉由例如將托架膠黏至第一光學元件來進行。較佳地，膠黏用膠選自由以下組成之群：環氧樹脂、聚胺基甲酸酯、聚矽氧、不飽和聚酯、甲基丙烯酸甲酯或其至少二者之組合。較佳地，托架與光學元件之間之連接經適當設計，使得二者之間可在無額外熱阻之情況下進行溫度傳遞。
在輻射源之較佳實施例中，托架沿周圍線在該周圍線之至少50%上圍繞第一光學元件。較佳地，托架沿周圍線在該周圍線之100%上 圍繞第一光學元件。較佳地，托架沿其具有最大長度之周圍線圍繞第一光學元件。較佳地，托架沿垂直於照明體之主要發射方向定位之周圍線圍繞第一光學元件。亦較佳地，托架沿垂直於照明體之主要發射方向定位之周圍線在該周圍線之100%上圍繞第一光學元件。
在輻射源之較佳實施例中，托架包含相對於該托架之總重量至少50重量%、較佳至少60重量%或較佳至少70重量%之金屬、陶瓷材料、金屬陶瓷、聚合物、聚矽氧或其至少二者之組合。
金屬可為熟習此項技術者可選擇用於此目的之任何金屬。較佳地，金屬係具有高導熱率之金屬。
在輻射源之較佳實施例中，托架包含之金屬選自由以下組成之群：鐵、鋼、銅、鋁、鎂、鈦、鎢、鎳、鉭、鈮、該等金屬中至少二者之合金、銅與鋅、鉛、鎳、錳或矽之合金或其至少二者之混合物。較佳地，金屬係鋁或鋼，例如VA鋼，例如V2A或V4A鋼。亦較佳地，托架由相對於該托架之總重量至少90重量%鋁組成。
陶瓷材料可為熟習此項技術者可選擇用於此目的之任何陶瓷材料。較佳地，陶瓷材料選自由以下組成之群：氮化鋁(AlN)、氧氮化鋁(AlON)、氧化鋁(Al2O3)、鋁矽酸鹽(Al2SiO5)、如針對金屬陶瓷所提及之陶瓷材料或其至少二者之混合物。
在本發明範圍內，「金屬陶瓷」應理解為係指由至少一種金屬基質中之一或多種陶瓷材料製得之複合材料或由至少一種陶瓷基質中之一或多種金屬材料製得之複合材料。對於金屬陶瓷之產生，例如，可使用至少一種陶瓷粉末及至少一種金屬粉末之混合物，可向其添加例如至少一種黏合劑(例如甲基纖維素)及若適用至少一種溶劑(例如醇)。用於金屬陶瓷之金屬可選自由以下組成之群：鐵(Fe)、不銹鋼、鉑(Pt)、銥(Ir)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鎢(W)、鈦(Ti)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鈷-鉻合金、鉭(Ta)、釩(V)及鋯(Zr)或其至少二者之混合物，其中 鈦、鈮、鉬、鈷、鉻、鉭、鋯、釩及其合金尤佳。尤其用於金屬陶瓷之陶瓷材料可選自由以下組成之群：氧化鋁(Al2O3)、二氧化鋯(ZrO2)、羥磷灰石、磷酸三鈣、玻璃陶瓷、氧化鋁增韌之氧化鋯(ZTA)、含氧化鋯之氧化鋁(ZTA-氧化鋯增韌之鋁-Al2O3/ZrO2)、含釔氧化鋯(Y-TZP)、氮化鋁(AlN)、氮化鈦(TiN)、氧化鎂(MgO)、壓電陶瓷、氧化鋇(Zr、Ti)、氧化鋇(Ce、Ti)及鈮酸鉀鈉或其至少二者之混合物。
聚合物較佳係製得第一光學元件之相同聚合物。聚合物較佳選自由以下組成之群：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴(共)聚合物(例如乙烯-降莰烯共聚物)或其至少二者之混合物。
聚矽氧較佳選自如針對第一光學元件所述相同之群。
在輻射源之較佳實施例中，感測器選自由以下組成之群：溫度感測器、伸長計或其組合。
在輻射源之較佳實施例中，感測器適當地連接至該光學元件，使得大於10%或較佳大於15%或較佳大於20%之由照明體發射之輻射撞擊於感測器上。在該實施例中，感測器較佳由照明體直接照射。此有利之處在於，感測器曝露於與第一光學元件上之光量直接相關之光量，較佳地該光之波長範圍及光量範圍如對輻射源較佳所指定。
在輻射源之另一較佳實施例中，感測器適當地連接至該光學元件，使得少於20%或較佳少於15%或較佳少於10%之由照明體發射之輻射撞擊於感測器上。在該實施例中，感測器較佳由照明體間接照射。較佳地，托架定位於照明體與感測器之間。因此，感測器定位於托架之陰影中。此有利之處在於，感測器不會被照明體之輻射超載。
較佳將光電二極體附接至托架用於測定照明體發射之光量。較佳地，最初使光電二極體曝露於多個已知量之光以測定校正曲線。校正曲線可在輻射源之使用壽命期間使用以測定托架上之確切光量。若 使用溫度感測器來測定光學元件之參數變化，則可使用藉由感測器測定之撞擊光量及溫度來推斷在主要發射方向中間之溫度範圍。較佳地，可使用所量測溫度來計算第一光學元件之形狀與其在室溫下之原始形狀相比是否發生變化。
在輻射源之較佳實施例中，感測器適當地連接至該光學元件，使得可在所有三個空間方向上測定第一光學元件之膨脹。較佳地，可經由使用例如伸長計來量測第一光學元件在所有三個空間方向上之膨脹。較佳地，伸長計適當地連接至第一光學元件，使得伸長計之一部分在每一空間方向上延伸。較佳地，伸長計適當地連接至第一光學元件，使得伸長計之至少一部分在主要發射方向之方向上延伸，至少一部分垂直於發射方向延伸，且至少一部分垂直於垂直延伸方向延伸。較佳地，伸長計之至少10%或較佳至少15%或較佳至少20%之膨脹表面各自在主要發射方向上且在垂直於主要發射方向取向之兩個方向之每一方向上延伸。
在輻射源之較佳實施例中，輻射源包含在1至100範圍內或較佳在2至80範圍內或較佳在3至50範圍內之多個感測器。較佳地，感測器包含呈一列或一鏈形式之2至100個感測器。較佳地，此鏈或此列中之個別感測器藉助電連接彼此連接。該鏈或列可藉助電連接以其末端連接至分析單元。較佳地，提供複數個感測器作為溫度感測器。
在輻射源之較佳實施例中，感測器配置在該光學元件之邊緣上。較佳地，邊緣被視為光學元件中定位於距照明體之主要發射方向儘可能遠之區域，該主要發射方向較佳延伸穿過光學元件中心。較佳地，將周圍線上距照明體之主要發射方向儘可能遠且垂直於主要發射方向延伸之區域稱為邊緣。
在輻射源之較佳實施例中，感測器至少圍繞第一光學元件中垂直於該照明體之主要發射方向定位之表面。
在輻射源之較佳實施例中，感測器沿第一光學元件之周圍線包圍第一光學元件。較佳地，感測器在第一光學元件之周邊最大之處，沿第一光學元件之周圍線包圍第一光學元件。
在輻射源之較佳實施例中，輻射源包含至少3個感測器。較佳地，所有感測器皆直接或間接連接至第一光學元件。亦較佳地，至少3個感測器在第一光學元件附近適當配置，使得其界定最大尺寸之表面。
在輻射源之較佳實施例中，至少3個感測器配置於平面內，其中由該等感測器界定之最大可能表面佔光學元件之定位於與感測器相同之平面中之表面之至少三分之一、較佳至少一半或較佳至少四分之三或較佳至少90%。
在輻射源之較佳實施例中，感測器之長度至少對應於光學元件之最大外部周邊之長度。例如，感測器之長度應理解為伸長計之縱向延伸或上述類型之感測器鏈之縱向延伸。
在輻射源之較佳實施例中，第一光學元件選自由以下組成之群：透鏡、反射器、孔隙、稜鏡、鏡子或其至少二者之組合。
在輻射源之較佳實施例中，輻射源包含另一光學元件。另一光學元件可為熟習此項技術者可用於輻射源之任何光學元件。較佳地，另一光學元件選自針對第一光學元件指定之光學元件之群。此外，另一光學元件可與來自同一群之其他光學元件組合。較佳地，另一光學元件係反射器或透鏡。較佳地，另一光學元件係會聚透鏡，尤其平凸透鏡。較佳地，另一光學元件適當地連接至照明體，使得其亦藉由冷卻單元冷卻。
在輻射源之較佳實施例中，照明體發射波長在100nm至10μm範圍內、較佳在120nm至9μm範圍內或較佳在140nm至8μm範圍內之光。亦較佳地，照明體發射波長在780nm至10μm範圍內之光。亦較 佳地，照明體發射波長在150nm至420nm範圍內或較佳在160至410nm範圍內或較佳在170至400nm範圍內之光。
本發明之另一標的物係產生產物之方法，其包含以下步驟：iv.提供離析物；v.提供如技術方案1至18中任一項之輻射源；vi.用該輻射源照射該離析物以獲得該產物。
步驟i.中離析物之提供可以熟習此項技術者已知之任何途徑及方式進行。較佳地，離析物係在移動式載體上提供。較佳地，移動式載體選自由以下組成之群：輸送帶、自輥傳輸至輥之帶、振盪器或其至少二者之組合。較佳地，移動式載體上之離析物移動經過輻射源，使得輻射源之光撞擊於離析物上。較佳地，離析物曝露於輻射源之影響之滯留時間經選擇在0.1秒至10小時範圍內或較佳在10秒至1小時範圍內或較佳在30秒至10分鐘範圍內。
離析物可為在曝露於輻射源之影響時經歷狀態變化之任何離析物。較佳地，離析物選自由以下組成之群：物體、液相、空間或其至少二者之組合。
步驟ii.中輻射源之提供可以熟習此項技術者可設想用於此目的之任何途徑及方式進行。較佳地，適當地提供輻射源，使得輻射源發射之撞擊於離析物上之光量升至最高。
對離析物之照射可以熟習此項技術者可選擇用於此目的之任何途徑及方式進行。較佳地，離析物係由輻射源之照明體適當地照射，使得其可在最佳化滯留時間轉化為產物。較佳地，離析物曝露於輻射源之影響之滯留時間經選擇在1毫秒至10小時範圍內或較佳在10毫秒至1小時範圍內或較佳在30毫秒至10分鐘範圍內。
在該方法之較佳實施例中，產物係經由該離析物之狀態變化而獲得。狀態變化較佳選自由以下組成之群：乾燥濕表面、使清漆硬 化、照射暗空間或其至少二者之組合。
在該方法之較佳實施例中，產物係藉助轉化(即兩種起始分子之化學反應)自離析物獲得。
較佳地，離析物選自由以下組成之群：液相、濕物體、第一狀態。液相較佳選自由以下組成之群：至少兩種化學品或材料之混合物、未交聯聚合物之溶液或其混合物。
在該方法之較佳實施例中，產物選自由以下組成之群：液相、物體、該離析物之狀態變化。液相較佳選自由以下組成之群：至少兩種已相互反應之化學品或材料之混合物、未交聯聚合物之溶液或其組合。
本發明之另一目標係使用感測器勻化根據實施例|1|至|19|中任一實施例之輻射源之光束分佈。在該輻射源之情況下，較佳使用上述類型之感測器。輻射源之光束分佈之勻化較佳導致對離析物之均勻照射，其中測定照明體之光束分佈與標稱光束分佈之偏差，且在光束分佈與標稱光束分佈偏離大於10%時關閉照明體。
本發明之另一目標係使用根據實施例|1|至|19|中任一實施例之輻射源來提高離析物轉化或狀態變化至產物之效率。離析物轉化或狀態變化至產物之效率較佳係藉由導致所得措施之感測器量測值與預定標稱值之甚至極小偏差來達到。較佳地，所得措施選自由以下組成之群：冷卻輻射源、冷卻光學元件、關閉輻射源、更換光學元件、降低光學元件之能量輸入或其至少二者之組合。較佳地，在光學元件之參數大於給定臨限值之變化之測定期間關閉輻射源。
圖1a顯示輻射源10之示意圖，其包含外殼22，其中照明體12經配置可藉助冷卻單元30控制溫度。照明體12之光藉助另一光學元件20在第一光學元件14之方向上成束。目前呈凸凸會聚透鏡14形式之第一光學元件14較佳適當地影響來自照明體12之光之傳播，使得最均勻波前 自外殼22經由輻射源10之窗24離開，以達到輻射在欲照射表面上之最均勻分佈(目前未顯示)。光較佳在照明體12之主要發射方向25上在出口窗24之方向上移動。在其至出口窗24之途中，光藉由第一光學元件14及另一光學元件20成型為均勻波前。較佳地，使用該光均勻照射離析物(例如呈空間、物體或液體形式)以獲得產物。因此，例如，目前未顯示，可照射相對於輻射源10移動之輸送帶上之一系列物體以達到例如物體或其表面之乾燥。會聚透鏡14藉助托架18固持於其在照明體前方之位置14->12。托架18適當地連接至第一光學元件14，一方面使得精確地固持第一光學元件14，且另一方面使得自光學元件至托架之熱傳遞儘可能地高。出於此目的，托架較佳具有在1至1,000W/(m*K)範圍內之相對導熱率λ。在此實例中，感測器15連接至托架18。亦可設想將感測器15直接連接至第一光學元件14。感測器15藉助電纜連接至分析單元26。若感測器配備有發射器或若感測器之量測數據之傳送係藉由電感式手段來進行，則該連接亦可以無線方式進行。在此實例中，感測器15配置於托架18之背對照明體12之側上。在另一實施例中，目前未顯示，感測器15亦可配置於托架18之面向照明體12之側上。
圖1b之示意圖中之輻射源10之設計類似於圖1a中之輻射源10，只是將照明體12發射之光經由作為另一光學元件20之反射器引導至第一光學元件14上。
圖2中示意圖中顯示之輻射源10具有與圖1a中輻射源10相同之設計，只是照明體12由多個光源13組成。較佳地，複數個光源13係LED陣列中之LED該LED陣列可含有多於1,000個個別LED。第一光學元件14包含較佳經適當設計之平凸透鏡14，使得來自光源13之光與主要發射方向25平行對準。第一光學元件14較佳設計為單一部件。複數個光源13目前亦藉助冷卻單元30冷卻。感測器及/或多個感測器15、16、 17亦可連接至分析單元26(目前未顯示)。較佳地，此係溫度感測器17。或者，亦可使用伸長計16。托架18較佳完全包涵第一光學元件。此目前未顯示，此乃因所示視圖係穿過輻射源10之橫截面。外殼22與出口窗24一起完全圍繞照明體12、托架18、感測器15、16、17及第一光學元件以及另一光學元件20。除了多個光源13外，輻射源10中中另一光學元件20對於每一光源13包含第一光學元件20中之具有光學性質之形狀20a，其呈多個凸透鏡20a之形式。藉由此方式，每一光源13之光可在其傳播方面個別地變化，較佳可藉由第一光學元件20中具有光學性質之形狀20a在主要發射方向25上成束。
圖3顯示第一光學元件14之配置之示意圖，其呈托架18中之透鏡14之形式。托架18經配置完全在透鏡14之周圍線28之周圍，即其完全包圍透鏡14。伸長計或溫度感測器15、16、17配置於托架18上在托架18之整個周圍線28上，且因此亦配置於透鏡14之整個周圍線上。光學元件14及托架18之材料適當地彼此匹配，使得感測器15、16、17可實現光學元件14之光學性質之變化。
圖4顯示第一光學元件14、托架18及多個感測器15之另一配置之示意圖。較佳地，感測器係藉助電纜21彼此連接之溫度感測器17以能將感測器15之量測值傳送至分析單元26。因此，該配置形成感測器鏈19。
圖5亦顯示具有托架18及多個感測器15(即在當前情形中3個感測器15)之第一光學元件14之示意圖。較佳地，此涉及藉助電纜21個別地連接至分析單元26之溫度感測器17。
圖6顯示自離析物產生產物之方法之示意圖。離析物係在第一步驟i.40中提供。此可例如以輸送帶上之潮濕或濕潤物體之形式來進行。在第二步驟ii.50中，適當地提供輻射源10，使得在第三步驟iii.60(照射離析物)中最均勻地照射離析物，以使其變成產物。
10‧‧‧輻射源
12‧‧‧照明體
14‧‧‧第一光學元件/凸凸會聚透鏡/平凸透鏡
15‧‧‧感測器/伸長計/溫度感測器
16‧‧‧感測器/伸長計/溫度感測器
17‧‧‧感測器/伸長計/溫度感測器
18‧‧‧托架
20‧‧‧另一光學元件
22‧‧‧外殼
24‧‧‧窗/出口窗
25‧‧‧主要發射方向
26‧‧‧分析單元
30‧‧‧冷卻單元

Claims (14)

  1. 一種輻射源(10)，其包含：a.照明體(12)；b.第一光學元件(14)；c.感測器(15、16、17)，其中該感測器(15、16、17)經適當設計且適當地連接至該第一光學元件(14)，使得可使用該感測器(15、16、17)測定該第一光學元件(14)之參數隨時間之變化，其中該參數影響該輻射源(10)之光學性質，其中該感測器(15、16、17)配置於該第一光學元件(14)之邊緣上。
  2. 如請求項1之輻射源(10)，其中該光學元件(14)包含托架(18)，且其中該感測器(15、16、17)藉助該托架(18)連接至該第一光學元件(14)。
  3. 如請求項1或2之輻射源(10)，其中該托架(18)沿周圍線(28)在該周圍線(28)之至少50%上圍繞該第一光學元件(14)。
  4. 如請求項1或2之輻射源(10)，其中該托架(18)包含相對於該托架(18)之總重量至少50重量%之金屬、陶瓷、金屬陶瓷、聚合物或其至少二者之組合。
  5. 如請求項1或2之輻射源(10)，其中該感測器(15、16、17)選自由以下組成之群：溫度感測器、伸長計、光學感測器、電容式感測器、電感式感測器或其至少二者之組合。
  6. 如請求項1或2之輻射源(10)，其中該感測器(15、16、17)適當地連接至該第一光學元件(14)，使得少於20%之由該照明體(12)發射之輻射撞擊於該感測器(15、16、17)上。
  7. 如請求項1或2之輻射源(10)，其中該輻射源(10)包含在1至100範 圍內之多個感測器(15、16、17)。
  8. 如請求項1或2之輻射源(10)，其中該感測器(15、16、17)至少圍繞該第一光學元件(14)之垂直於該照明體(12)之主要發射方向(25)定位之表面。
  9. 如請求項1或2之輻射源(10)，其中該感測器(15、16、17)沿該第一光學元件(14)之周圍線(28)包圍該第一光學元件(14)。
  10. 如請求項1或2之輻射源(10)，其中該感測器(15、16、17)之長度至少對應於該第一光學元件(14)之最大外周邊之長度。
  11. 如請求項1或2之輻射源(10)，其中該輻射源(10)包含另一光學元件(20)。
  12. 一種用於產生產物(60)之方法，其包含以下步驟：i.提供離析物(40)；ii.提供如請求項1至11中任一項之輻射源(10)(50)；iii.用照明體(12)照射該離析物(40)以獲得該產物(60)。
  13. 一種感測器(15、16、17)之用途，其用於勻化如請求項1至11中任一項之輻射源(10)之輻射分佈。
  14. 一種如請求項1至11中任一項之輻射源(10)之用途，其用於提高離析物(40)轉化或狀態變化至產物(60)之效率。
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