專利名稱：帶快門的燈組件和冷卻上述燈組件的方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及燈組件，特別涉及那些用于各種工業(yè)用途的發(fā)出紫外線輻射的燈組件。
背景技術：
在工業(yè)中許多應用需要使用發(fā)出紫外線(UV)光的燈組件。例如，紫外線光經常應用于固化各種紫外線可固化的材料，例如用于裝配產品或者打包的膠，和在這樣的產品和包裝上的墨水。紫外線燈組件可以是微波驅動或電極驅動，通常包括反射器，該反射器部分地圍繞著用于把燈泡發(fā)出的紫外線輻射反射到例如產品或者產品包裝的基片上的細長形燈泡。所述反射器通常具有在外形上為橢圓形或拋物線形的反射表面和燈泡沿著對稱中心線并鄰近所述反射器的頂點安裝。所述反射器增加了紫外線可固化材料接收的輻射的強度，因此，增加了上述可固化材料中輻射穿透度。
在生產過程中，經常希望遮蓋住和打開上述燈。在裝配線上可能希望僅僅在離散的相當短的時間內照射產品。打開和關閉所述燈的電源是獲得預期開/關效果的一種可能途徑，但在許多情況下并不實用。例如，打開和關閉電源所需要的時間對高生產率環(huán)境來講可能太長。另外，固定打開和關閉燈會浪費能量和縮短燈的壽命。作為一種實用替代裝置，機械快門被研制了出來，以在所述燈電源保持打開時可選擇地打開和關閉燈組件的輻射放射口。這樣，當關閉時快門大致能阻止輻射的釋放，但在打開時立刻快速允許充分照射。這加快了循環(huán)時間，進而提高了生產率。
機械快門系統(tǒng)所面臨的一個挑戰(zhàn)是當快門處于關閉位置時燈泡的冷卻問題。通常，產生氣流通過燈泡，氣流自由地從所述燈泡組件逸出，帶走熱量。當使用快門且快門關閉時，這通常會限制所述氣流，并使得過多的熱量聚積在燈泡的周圍，這會損害燈泡并縮短其壽命。各種燈組件使用反射面板以形成分段式反射器。在一些燈組件中，兩個面板以蛤殼型布局合到一起和分開，以便在關閉位置遮蓋光和在打開位置反射光。其他燈組件根據期望的效果除了可移動面板外還可以增加固定反射器面板。冷卻這種燈組件通常涉及何時使用所謂的反向冷卻系統(tǒng)，在該反向冷卻系統(tǒng)中吸入冷卻空氣通過所述反射器頂部的槽而經過燈泡。在正向冷卻燈中，空氣射流通過反射器面板上的不同水平的槽引導向燈泡，依照合適比例有效冷卻所述燈泡的上面部分和下面部分。這點與反向冷卻燈不同，反向冷卻燈通常只在所述反射器頂部具有槽。
使用多面板反射器結構的空氣冷卻燈組件需要多個長狹的、薄的、高度拋光的薄鋁面板。在沒有支撐情況下，這些薄面板在所述燈的熱量下能容易過熱和彎曲。通過形成期望外形的擠壓件來支撐薄鋁反射器面板是很普遍的。這對于外部反射器面板很有效，但對于中心部分則效果不佳。為了冷卻燈泡，對該中心部分或者面板采用復雜圖案的孔打孔。因此，采用擠壓件來支撐這個中心面板將同樣需要所述擠壓件采用復雜孔圖案來打孔。這將導致生產成本增高。而且，在彎曲成必要的反射表面之前可以打孔或者以其他方法形成孔的較厚鋁是不可能具有高度拋光鏡面光潔度。
最后，因為現存快門機構的復雜性，現存設計中的反射器面板在當它們需要拆卸所述燈頭時是很難替換的。
因為這些和其他原因，希望能提供一種裝置和方法，其能夠更有效地進行燈泡的正向冷卻，所述反射器面板更容易地組裝和拆卸，并反射器移動或者彎曲的傾向小。

發(fā)明內容
本發(fā)明通常涉及一種紫外線燈組件，該紫外線燈組件不但提供了一種使用所述組件本身的反射器面板的有效的快門機構，而且提供了一種整合進所述快門機構的有效的冷卻系統(tǒng)和方法。所述冷卻系統(tǒng)保證在遮蓋位置和未遮蓋位置充分冷卻紫外線燈泡。在基片用紫外線光照射的未遮蓋位置或打開位置上，由于該組件通常處于全功率狀態(tài)，燈泡接觸冷卻空氣的高速氣流。在遮蓋或者關閉位置時，所述燈泡功率自動減小，較少的冷卻氣流接觸所述燈泡。本發(fā)明提供了一種在打開和關閉位置時都可獲得合適的燈泡冷卻的有效方式，而獲得了更大的燈泡效率。
更具體地說，根據本發(fā)明的紫外線燈組件包括細長形紫外線燈泡，其有上面部分和下面部分；一個中心反射器面板；和第一和第二側面反射器面板，其安裝在所述細長形燈的相對側上，以便彼此相向樞軸轉動至關閉位置，和彼此離開至打開位置。中心反射器面板安裝在細長形燈泡上面，并位于所述第一和第二側面反射器面板之間，且其包括了穿孔。當所述第一和第二側面反射器面板處于打開位置時，第一氣隙位于所述第一側面反射器面板和所述中央反射器面板之間。當所述第一和第二側面反射器面板處于打開位置時，第二氣隙位于所述第二側面反射器面板和所述中央反射器面板之間。空氣移動裝置構造得引導冷卻空氣向下通過在燈泡的上面部分的所述孔，向下通過在燈泡的下面部分的所述第一和第二氣隙。
所述第一和第二側面反射器都有一個內反射表面和外表面，并構造成使得當側面反射器面板處于關閉位置時比當側面反射器面板處于打開位置時，來自所述空氣移動裝置的較多的氣流被引導到所述外表面鄰近位置和經過所述外表面。這樣，在關閉位置上，較少的氣流被引入通過在所述中心反射器面板和所述側面反射器面板之間的所述氣隙。中心反射器面板進一步包括，作為包繞著支撐材料件的外皮的反射材料。所述反射材料和支撐材料都有各自的孔，這些孔可以具有相同或不同的尺寸，并可以呈現出不同結構。雖然所述第一和第二氣隙的尺寸可以較小或者改進為引導較少氣流流向所述燈泡的其他結構形式，但是當所述第一和第二側面反射器面板處于關閉位置時，所述第一和第二氣隙優(yōu)選地保持在所述第一和第二側面反射器面板和中央反射器面板之間。如此，冷卻空氣繼續(xù)被引入到所述燈泡的下面部分，雖然其速度比在側面反射器面板處于打開位置時要低。
本發(fā)明提供一種用細長形紫外線燈泡照射基片的方法，該燈泡有上面部分和下面部分，它安裝與具有內反射表面的的中央反射器面板相鄰，并與各有內反射表面和外表面的第一和第二側面反射器面板相鄰。所述方法通常包括移動所述第一和第二側面反射器面板到打開位置以讓所述基片接受所述燈泡的照射。當冷卻空氣的第一氣流引導通過在所述燈泡的上面部分的中心面板時，所述基片被所述燈泡照射。與此同時，冷卻空氣的第二和第三氣流分別被引到在所述第一側面反射器面板和所述中央面板之間和在所述第二側面反射器面板和所述中央面板之間，這樣所述的第二和第三冷卻氣流接觸燈泡的下面部分。然后，第一和第二側面反射器面板移動到關閉位置，當第一和第二側面反射器面板處于關閉位置時，至少有一些冷卻空氣圍繞所述側面反射器面板的外表面旁通。同時，供應給燈泡的電源自動地進入待機狀態(tài)。這使得燈泡維持在其工作溫度以下的升高溫度。
所述方法優(yōu)選地還包括當所述第一和第二側面反射器面板處于關閉位置時維持所述第二和第三冷卻氣流的各自部分。在關閉位置時燈泡的優(yōu)選的升高溫度是在大約700℃和大約800℃之間。當所述組件處于關閉位置時，所述空氣移動裝置優(yōu)選地保持和它在打開位置時相同的空氣流動速度，并優(yōu)選地供應給燈泡的功率降低到例如全部功率的大約60％或更少。
對于本領域的一般技術人員在結合附圖閱讀下面的優(yōu)選實施例的詳細描述后，會非常清楚其他的細節(jié)、特點和優(yōu)點。


圖1是根據本發(fā)明構造的燈的透視圖。
圖2是圖1的上述燈組件的從反向方向看的透視圖，部分剖開以表示與之相連的調節(jié)結構。
圖3是沿著圖1中線3-3獲得的端視圖，其表示了所述第一和第二反射面板的打開位置。
圖4是類似于圖3的端視圖，但是表示了所述第一和第二反射面板的遮蓋或關閉位置。
圖5是表示所述燈組件的控制系統(tǒng)的方塊圖。
具體實施例方式
這是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述，但是除了附加的權利要求外，此處討論的細節(jié)并不被解釋為對本發(fā)明領域的限制。此外，雖然空間參考表述，例如詞匯“上面”和“下面”和其他類似詞匯在此處被使用，但這些詞匯并不意味在屬性上限制，而是為了更容易地討論附圖而使用它們?？梢岳斫鉃椋鶕景l(fā)明構造的裝置可以設置在任意的空間方向中。
圖1和圖2分別表示了發(fā)出紫外線輻射的、部分拆開的電極燈組件10的透視圖。為簡潔起見，這些附圖沒有描繪殼體和各種通常與這樣的燈組件相關的其他常規(guī)構件。但是，用于結合本發(fā)明的合適的燈組件是Nordson Corporation，Westlake，Ohio公司的工業(yè)電極燈。示出包括三個反射器體20a、20b、20c的反射器20的殼體結構12。反射器體20a位于中央并固定在位，一對反射器體20b、20c位于中央反射器體20a的相對側上，并且可在調整位置時繞軸旋轉，這將在下面更詳細地討論。兩個可繞軸旋轉的反射體20b和20c形成為具有凹的內表面的擠壓件22b和22c，該凹的內表面分別容納反射器面板24b和24c，反射器面板24b和24c可以例如由高度拋光的鋁或其他類似反射性材料或者帶有反射面板或分光材料的涂層的材料形成。中央反射體20a通過使用凹形的剛性支撐部件22a而形成，該支撐部件22a容納相似形體的反射面板或表面24a，該反射面板或表面24a與面板24b、24c具有相似的反射性。這樣，這三個反射體20a、20b、20c一起構成了圍繞腔30的橢圓形體。
燈泡32安裝在腔30里，以便向下發(fā)出紫外線輻射到位于所述組件10的下面的基片(未示出)上。具體地，燈泡32的輻射通過發(fā)射開口34(圖2和3)。從燈泡32的底部發(fā)出的輻射直接傳遞到所述基片，而從燈泡32的側面和頂部發(fā)出的輻射則從所述反射器體20a、20b、20c反射離開后再到達所述基片。這對可調節(jié)的反射器體20b、20c的側反射面板24b、24c保持在所述擠壓件22b、22c的各自凸緣部分和通過螺栓固定在所述擠壓件的下端上的夾具之間，為簡潔起見，在附圖中省略了這樣的常規(guī)構件的細節(jié)。
如圖2中最清楚表示出的，一對連接組件60、62在氣動線性致動器66(例如氣缸)的往復元件64和通過各自軸旋轉連接部分74、76而連接反射器體20a、20b、20c的安裝凸緣部分70、72的上端70a、72a之間相連接。上部和下部旋轉連接部分80、82、84、86形成在所述致動器66的往復元件64和與所述反射器體20b、20c相關的各自凸緣部分70、72之間。如此，通過使用致動器66而讓往復元件64前后移動，反射器體20b、20c和它們各自的側面板24b、24c能夠在打開和關閉位置之間移動，分別如圖3和4中所示。這種連接和致動結構的其他描述可以參見美國專利申請10/699,288，該專利轉讓給了本發(fā)明的受讓人，此處參考了該專利的公開內容。
空氣移動裝置40，例如吹風機，也概略地描繪在與所述殼體構件12相接合的所述組件10的頂部。因此，在這個方向，冷卻空氣被向下引導，優(yōu)選地以在大約200cfm和大約350cfm之間的恒定流速流動。氣流在圖3和4中用箭頭42來表示。
在如圖3所示的打開位置時，直接來自紫外線燈泡的光和通過從面板24a、24b、24c反射來的光都照射在基片(未示出)上。在這個位置，冷卻氣流44被引導通過在中央反射器體20a上的穿孔46，并與燈泡32的上面部分接觸，同時通過在側面板22b、22c和中央面板22a之間的各自氣隙50、52，如圖中箭頭54、56所示，流向所述燈泡32的下面部分。當組件10用于照射基片時，它通常以全部功率工作，因此，在這個位置，氣流44、50、52給所述燈泡32提供了最大的冷卻。因為這些擠壓件22b、22c緊密接近所述殼體構件12的內部側壁12a、12b，所以圍繞側面板擠壓件22b、22c的外面的氣流減小到了最小。這保證了所述燈泡在其工作模式下優(yōu)選地保持在大約800℃和900℃之間。
在圖4中，側面反射器機身20b、20c已經繞軸旋轉到關閉位置，燈泡32的功率優(yōu)選地已經降低了至少40％，如在下面關于圖5的進一步描述。吹風機40繼續(xù)以和在圖3中所示的打開位置時相同的恒定速度工作，然而，在側面板擠壓件22b、22c和殼體構件12的各自相鄰內部側壁12a、12b之間形成寬氣隙。因為這個原因，明顯量更大的氣流42旁通通過側面反射器機身20b、20c的外側附近，從而產生相對于燈泡32的氣流44`、50`、52`的減少。此旁通氣流在圖4中用箭頭60、62表示。因此，阻止了燈泡的過度冷卻，燈泡的溫度優(yōu)選地維持在待機狀態(tài)，在大約700℃和800℃之間。為了維持與燈泡32接觸的冷卻氣流的合適的減少程度，空氣繼續(xù)流過在中央反射器體20a上的穿孔46，和側面板20b、20c和中央面板20a之間的間隙50`、52`，但是間隙50’、52’可能小于間隙50、52；或者為獲得最優(yōu)空氣流通過其他不同結構。該氣流可通過在側面板20b、20c之間的較低氣隙70逸出，如圖4中箭頭72所示。
圖5描繪了表示燈組件10的控制的方塊圖?？赡苁且粋€可編程控制器或者基于微處理器的系統(tǒng)的控制器100控制著各種電子元件，例如先前討論的燈泡32、空氣運動裝置40和反射器致動器66。只要當系統(tǒng)電源打開，控制器100就以單一速度操縱空氣移動裝置40。優(yōu)選地，根據預定的生產周期或者通過可探測到存在著燈泡32要照射的產品的傳感器(未示出)，控制器100操縱反射器致動器66。還根據本發(fā)明，控制系統(tǒng)包括反射器位置探測器102，當反射器體20b、20c處于圖3所示的打開位置或者圖4所示的關閉位置時該反射器位置探測器102感知信號?？刂破?00也在操作中與燈電源電路104相連接，當接到來自反射器位置探測器102的、有關反射器體20b、20c處于打開位置的信號時，控制器100促使燈電源電路104向燈泡32供應全部工作功率。例如，此工作功率數量可以是500watts。當控制器100接收到來自反射器位置探測器102的、有關反射器體20b、20c處于如圖4所示關閉位置的信號時，控制器100促使燈電源電路104減少供應給燈泡32的功率數量到待機功率數量，例如待機功率數量可能是約1000watts。
如上提及，在工作模式下，燈電源電路104提供的供應給燈泡32的工作功率數量與圖3中所示的提供的冷卻空氣44、54、56相結合，允許燈泡溫度維持在大約800℃到900℃之間的工作溫度。當在待機當中燈功率降低時，當反射器體20b、20c如圖4所示處于關閉時，用等于大約1000watts的待機功率供應給燈泡32和如圖4所示引導冷卻氣流44`、50`、52`的結合，可使得燈泡溫度能夠維持在大約700℃和大約800℃之間。因此，當反射器體20b、20c再次打開時，控制器100通過反射器位置探測器102所提供的信號探測到這個情況，并立即速促使燈電源電路104提高供應給燈泡32的功率，使之達到工作功率量。當待機模式中燈泡溫度維持在相當接近于工作溫度時，用于提高溫度到工作范圍所需要的時間和能量都相當少。
雖然通過各種優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，和雖然說明了這些實施例的細節(jié)，但是本申請人的目的并不是將權利要求的范圍限制到這樣的細節(jié)。本領域內一般技術人員可很容易地了解其他的優(yōu)點和改進。本發(fā)明的各種特點可以單獨使用或者根據用戶需要和愛好進行多種組合使用。這與當前已知的本發(fā)明的優(yōu)選實施方法一起說明了本發(fā)明，但是，只能根據權利要求來確定本發(fā)明。
權利要求
1.一種用于照射基片的紫外線燈組件，其包括具有上面部分和下面部分的細長形紫外線燈泡；電源電路，其與所述細長形紫外線燈泡連接，并適應于選擇性地供應工作功率或者少于所述的工作功率的待機功率；第一和第二側反射面板，其安裝在所述細長形燈的相對側面上，用于彼此相向樞軸旋轉至關閉位置，和彼此離開至打開位置；中央反射器面板，其安裝在所述細長形燈泡的上面和在所述第一和第二側面反射器面板之間，所述中央反射器具有穿孔；當所述第一和第二側面反射器面板處于所述打開位置時在所述第一側面反射器面板和所述中央反射器面板之間的第一氣隙；當所述第一和第二側面反射器面板處于所述打開位置時在所述第二側面反射器面板和所述中央反射器面板之間的第二氣隙；空氣移動裝置，其構造成引導冷卻空氣向下通過所述燈泡的所述上面部分上的所述穿孔，并向下通過所述燈的所述下面部分的所述第一和第二氣隙；和控制器，其與所述的電源電路連接，且其工作在所述第一和第二側面反射器面板處于打開位置時，促使所述電源電路向所述燈泡供應所述工作功率，當所述第一和第二側面反射器面板處于關閉位置時，促使所述電源電路向所述燈泡供應所述待機功率。
2.如權利要求1所述的燈組件，其中所述第一和第二側面反射器每個都有內反射表面和外表面，并構造成使得當所述側面反射器處于所述關閉位置時，比當所述側面反射器處于所述打開位置時引導更多來自空氣移動裝置的氣流到所述外表面附近。
3.如權利要求1所述的燈組件，其中所述中央反射器進一步包括，作為圍繞一片支撐材料表皮的反射性材料，所述反射性材料和所述支撐材料每個都有所述穿孔。
4.如權利要求1所述的燈組件，其中當所述第一和第二側面反射器面板處于所述的關閉位置時，所述第一和第二氣隙分別保持在所述第一和第二側面反射器面板和所述中央反射器面板之間，以引導冷卻氣流到所述燈泡下面部分。
5.一種使用細長形紫外線燈泡照射基片的方法，所述細長形紫外線燈泡具有上面部分和下面部分，并安裝在中央反射器面板和第一和第二側面反射器面板附近，所述中央反射器面板具有內反射表面，所述第一和第二側面反射器面板每個都有內反射表面和外表面，該方法包括移動所述第一和第二側面反射器面板到打開位置，以使所述基片暴露于所述燈泡；供電給所述燈泡，使之足夠加熱所述燈泡到工作溫度；用所述燈泡照射所述基片；引導冷卻空氣分別通過在所述第一側面反射器面板和所述中央面板之間和在所述第二側面反射器面板和所述中央面板之間的所述燈泡的上面部分處的中央面板，以維持所述燈泡處于所述工作溫度；移動所述第一和第二側面反射器面板到所述關閉位置；減少供應給所述燈泡的功率；和當所述第一和第二反射器面板處于關閉位置時，引導比所述第一和第二側面反射器面板處于打開位置時更多的冷卻空氣到所述側面反射器面板的外表面周圍，從而維持所述燈泡處于低于所述工作溫度的待機溫度。
6.如權利要求5所述的方法，其還包括當所述第一和第二側面反射器面板處于所述關閉位置時，在所述第一側面反射器面板和所述中央面板之間和在所述第二側面反射器面板和所述中央面板之間，引導入所述冷卻空氣的各自部分。
7.如權利要求5所述的方法，其中所述工作溫度在大約800℃到900℃之間，所述待機溫度在大約700℃到800℃之間。
8.如權利要求5所述的方法，其中降低功率的步驟還包括降低至少40％的功率。
全文摘要
一種紫外線燈組件，包括細長形燈泡，安裝在上述燈泡上面的中央反射器，和安裝在所述中央反射器面板的相對邊上的側面反射器面板。當第一和第二側面反射器面板處于打開位置時，第一氣隙位于所述第一側面反射器面板和所述中央反射器面板之間。當所述第一和第二側面反射器面板處于打開位置時，第二氣隙位于所述第二側面反射器面板和所述中央反射器面板之間?？諝庖苿友b置構造得引導冷卻空氣向下通過所述燈泡的上面部分上的穿孔，并且向下通過在所述燈泡下面部分處的所述第一和第二氣隙。
文檔編號B29C35/08GK1727747SQ200510084980
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權日2004年7月29日
發(fā)明者詹姆斯·W·施米特康斯, 揚·L·沙納貝格爾 申請人:諾信公司