专利名称：带快门的灯组件和冷却上述灯组件的方法
技术领域：
本发明总体上涉及灯组件，特别涉及那些用于各种工业用途的发出紫外线辐射的灯组件。
背景技术：
在工业中许多应用需要使用发出紫外线(UV)光的灯组件。例如，紫外线光经常应用于固化各种紫外线可固化的材料，例如用于装配产品或者打包的胶，和在这样的产品和包装上的墨水。紫外线灯组件可以是微波驱动或电极驱动，通常包括反射器，该反射器部分地围绕着用于把灯泡发出的紫外线辐射反射到例如产品或者产品包装的基片上的细长形灯泡。所述反射器通常具有在外形上为椭圆形或抛物线形的反射表面和灯泡沿着对称中心线并邻近所述反射器的顶点安装。所述反射器增加了紫外线可固化材料接收的辐射的强度，因此，增加了上述可固化材料中辐射穿透度。
在生产过程中，经常希望遮盖住和打开上述灯。在装配线上可能希望仅仅在离散的相当短的时间内照射产品。打开和关闭所述灯的电源是获得预期开/关效果的一种可能途径，但在许多情况下并不实用。例如，打开和关闭电源所需要的时间对高生产率环境来讲可能太长。另外，固定打开和关闭灯会浪费能量和缩短灯的寿命。作为一种实用替代装置，机械快门被研制了出来，以在所述灯电源保持打开时可选择地打开和关闭灯组件的辐射放射口。这样，当关闭时快门大致能阻止辐射的释放，但在打开时立刻快速允许充分照射。这加快了循环时间，进而提高了生产率。
机械快门系统所面临的一个挑战是当快门处于关闭位置时灯泡的冷却问题。通常，产生气流通过灯泡，气流自由地从所述灯泡组件逸出，带走热量。当使用快门且快门关闭时，这通常会限制所述气流，并使得过多的热量聚积在灯泡的周围，这会损害灯泡并缩短其寿命。各种灯组件使用反射面板以形成分段式反射器。在一些灯组件中，两个面板以蛤壳型布局合到一起和分开，以便在关闭位置遮盖光和在打开位置反射光。其他灯组件根据期望的效果除了可移动面板外还可以增加固定反射器面板。冷却这种灯组件通常涉及何时使用所谓的反向冷却系统，在该反向冷却系统中吸入冷却空气通过所述反射器顶部的槽而经过灯泡。在正向冷却灯中，空气射流通过反射器面板上的不同水平的槽引导向灯泡，依照合适比例有效冷却所述灯泡的上面部分和下面部分。这点与反向冷却灯不同，反向冷却灯通常只在所述反射器顶部具有槽。
使用多面板反射器结构的空气冷却灯组件需要多个长狭的、薄的、高度抛光的薄铝面板。在没有支撑情况下，这些薄面板在所述灯的热量下能容易过热和弯曲。通过形成期望外形的挤压件来支撑薄铝反射器面板是很普遍的。这对于外部反射器面板很有效，但对于中心部分则效果不佳。为了冷却灯泡，对该中心部分或者面板采用复杂图案的孔打孔。因此，采用挤压件来支撑这个中心面板将同样需要所述挤压件采用复杂孔图案来打孔。这将导致生产成本增高。而且，在弯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较厚铝是不可能具有高度抛光镜面光洁度。
最后，因为现存快门机构的复杂性，现存设计中的反射器面板在当它们需要拆卸所述灯头时是很难替换的。
因为这些和其他原因，希望能提供一种装置和方法，其能够更有效地进行灯泡的正向冷却，所述反射器面板更容易地组装和拆卸，并反射器移动或者弯曲的倾向小。
发明内容
本发明通常涉及一种紫外线灯组件，该紫外线灯组件不但提供了一种使用所述组件本身的反射器面板的有效的快门机构，而且提供了一种整合进所述快门机构的有效的冷却系统和方法。所述冷却系统保证在遮盖位置和未遮盖位置充分冷却紫外线灯泡。在基片用紫外线光照射的未遮盖位置或打开位置上，由于该组件通常处于全功率状态，灯泡接触冷却空气的高速气流。在遮盖或者关闭位置时，所述灯泡功率自动减小，较少的冷却气流接触所述灯泡。本发明提供了一种在打开和关闭位置时都可获得合适的灯泡冷却的有效方式，而获得了更大的灯泡效率。
更具体地说，根据本发明的紫外线灯组件包括细长形紫外线灯泡，其有上面部分和下面部分；一个中心反射器面板；和第一和第二侧面反射器面板，其安装在所述细长形灯的相对侧上，以便彼此相向枢轴转动至关闭位置，和彼此离开至打开位置。中心反射器面板安装在细长形灯泡上面，并位于所述第一和第二侧面反射器面板之间，且其包括了穿孔。当所述第一和第二侧面反射器面板处于打开位置时，第一气隙位于所述第一侧面反射器面板和所述中央反射器面板之间。当所述第一和第二侧面反射器面板处于打开位置时，第二气隙位于所述第二侧面反射器面板和所述中央反射器面板之间。空气移动装置构造得引导冷却空气向下通过在灯泡的上面部分的所述孔，向下通过在灯泡的下面部分的所述第一和第二气隙。
所述第一和第二侧面反射器都有一个内反射表面和外表面，并构造成使得当侧面反射器面板处于关闭位置时比当侧面反射器面板处于打开位置时，来自所述空气移动装置的较多的气流被引导到所述外表面邻近位置和经过所述外表面。这样，在关闭位置上，较少的气流被引入通过在所述中心反射器面板和所述侧面反射器面板之间的所述气隙。中心反射器面板进一步包括，作为包绕着支撑材料件的外皮的反射材料。所述反射材料和支撑材料都有各自的孔，这些孔可以具有相同或不同的尺寸，并可以呈现出不同结构。虽然所述第一和第二气隙的尺寸可以较小或者改进为引导较少气流流向所述灯泡的其他结构形式，但是当所述第一和第二侧面反射器面板处于关闭位置时，所述第一和第二气隙优选地保持在所述第一和第二侧面反射器面板和中央反射器面板之间。如此，冷却空气继续被引入到所述灯泡的下面部分，虽然其速度比在侧面反射器面板处于打开位置时要低。
本发明提供一种用细长形紫外线灯泡照射基片的方法，该灯泡有上面部分和下面部分，它安装与具有内反射表面的的中央反射器面板相邻，并与各有内反射表面和外表面的第一和第二侧面反射器面板相邻。所述方法通常包括移动所述第一和第二侧面反射器面板到打开位置以让所述基片接受所述灯泡的照射。当冷却空气的第一气流引导通过在所述灯泡的上面部分的中心面板时，所述基片被所述灯泡照射。与此同时，冷却空气的第二和第三气流分别被引到在所述第一侧面反射器面板和所述中央面板之间和在所述第二侧面反射器面板和所述中央面板之间，这样所述的第二和第三冷却气流接触灯泡的下面部分。然后，第一和第二侧面反射器面板移动到关闭位置，当第一和第二侧面反射器面板处于关闭位置时，至少有一些冷却空气围绕所述侧面反射器面板的外表面旁通。同时，供应给灯泡的电源自动地进入待机状态。这使得灯泡维持在其工作温度以下的升高温度。
所述方法优选地还包括当所述第一和第二侧面反射器面板处于关闭位置时维持所述第二和第三冷却气流的各自部分。在关闭位置时灯泡的优选的升高温度是在大约700℃和大约800℃之间。当所述组件处于关闭位置时，所述空气移动装置优选地保持和它在打开位置时相同的空气流动速度，并优选地供应给灯泡的功率降低到例如全部功率的大约60％或更少。
对于本领域的一般技术人员在结合附图阅读下面的优选实施例的详细描述后，会非常清楚其他的细节、特点和优点。
图1是根据本发明构造的灯的透视图。
图2是图1的上述灯组件的从反向方向看的透视图，部分剖开以表示与之相连的调节结构。
图3是沿着图1中线3-3获得的端视图，其表示了所述第一和第二反射面板的打开位置。
图4是类似于图3的端视图，但是表示了所述第一和第二反射面板的遮盖或关闭位置。
图5是表示所述灯组件的控制系统的方块图。
具体实施例方式
这是本发明的优选实施例的描述，但是除了附加的权利要求外，此处讨论的细节并不被解释为对本发明领域的限制。此外，虽然空间参考表述，例如词汇“上面”和“下面”和其他类似词汇在此处被使用，但这些词汇并不意味在属性上限制，而是为了更容易地讨论附图而使用它们。可以理解为，根据本发明构造的装置可以设置在任意的空间方向中。
图1和图2分别表示了发出紫外线辐射的、部分拆开的电极灯组件10的透视图。为简洁起见，这些附图没有描绘壳体和各种通常与这样的灯组件相关的其他常规构件。但是，用于结合本发明的合适的灯组件是Nordson Corporation，Westlake，Ohio公司的工业电极灯。示出包括三个反射器体20a、20b、20c的反射器20的壳体结构12。反射器体20a位于中央并固定在位，一对反射器体20b、20c位于中央反射器体20a的相对侧上，并且可在调整位置时绕轴旋转，这将在下面更详细地讨论。两个可绕轴旋转的反射体20b和20c形成为具有凹的内表面的挤压件22b和22c，该凹的内表面分别容纳反射器面板24b和24c，反射器面板24b和24c可以例如由高度抛光的铝或其他类似反射性材料或者带有反射面板或分光材料的涂层的材料形成。中央反射体20a通过使用凹形的刚性支撑部件22a而形成，该支撑部件22a容纳相似形体的反射面板或表面24a，该反射面板或表面24a与面板24b、24c具有相似的反射性。这样，这三个反射体20a、20b、20c一起构成了围绕腔30的椭圆形体。
灯泡32安装在腔30里，以便向下发出紫外线辐射到位于所述组件10的下面的基片(未示出)上。具体地，灯泡32的辐射通过发射开口34(图2和3)。从灯泡32的底部发出的辐射直接传递到所述基片，而从灯泡32的侧面和顶部发出的辐射则从所述反射器体20a、20b、20c反射离开后再到达所述基片。这对可调节的反射器体20b、20c的侧反射面板24b、24c保持在所述挤压件22b、22c的各自凸缘部分和通过螺栓固定在所述挤压件的下端上的夹具之间，为简洁起见，在附图中省略了这样的常规构件的细节。
如图2中最清楚表示出的，一对连接组件60、62在气动线性致动器66(例如气缸)的往复元件64和通过各自轴旋转连接部分74、76而连接反射器体20a、20b、20c的安装凸缘部分70、72的上端70a、72a之间相连接。上部和下部旋转连接部分80、82、84、86形成在所述致动器66的往复元件64和与所述反射器体20b、20c相关的各自凸缘部分70、72之间。如此，通过使用致动器66而让往复元件64前后移动，反射器体20b、20c和它们各自的侧面板24b、24c能够在打开和关闭位置之间移动，分别如图3和4中所示。这种连接和致动结构的其他描述可以参见美国专利申请10/699,288，该专利转让给了本发明的受让人，此处参考了该专利的公开内容。
空气移动装置40，例如吹风机，也概略地描绘在与所述壳体构件12相接合的所述组件10的顶部。因此，在这个方向，冷却空气被向下引导，优选地以在大约200cfm和大约350cfm之间的恒定流速流动。气流在图3和4中用箭头42来表示。
在如图3所示的打开位置时，直接来自紫外线灯泡的光和通过从面板24a、24b、24c反射来的光都照射在基片(未示出)上。在这个位置，冷却气流44被引导通过在中央反射器体20a上的穿孔46，并与灯泡32的上面部分接触，同时通过在侧面板22b、22c和中央面板22a之间的各自气隙50、52，如图中箭头54、56所示，流向所述灯泡32的下面部分。当组件10用于照射基片时，它通常以全部功率工作，因此，在这个位置，气流44、50、52给所述灯泡32提供了最大的冷却。因为这些挤压件22b、22c紧密接近所述壳体构件12的内部侧壁12a、12b，所以围绕侧面板挤压件22b、22c的外面的气流减小到了最小。这保证了所述灯泡在其工作模式下优选地保持在大约800℃和900℃之间。
在图4中，侧面反射器机身20b、20c已经绕轴旋转到关闭位置，灯泡32的功率优选地已经降低了至少40％，如在下面关于图5的进一步描述。吹风机40继续以和在图3中所示的打开位置时相同的恒定速度工作，然而，在侧面板挤压件22b、22c和壳体构件12的各自相邻内部侧壁12a、12b之间形成宽气隙。因为这个原因，明显量更大的气流42旁通通过侧面反射器机身20b、20c的外侧附近，从而产生相对于灯泡32的气流44`、50`、52`的减少。此旁通气流在图4中用箭头60、62表示。因此，阻止了灯泡的过度冷却，灯泡的温度优选地维持在待机状态，在大约700℃和800℃之间。为了维持与灯泡32接触的冷却气流的合适的减少程度，空气继续流过在中央反射器体20a上的穿孔46，和侧面板20b、20c和中央面板20a之间的间隙50`、52`，但是间隙50’、52’可能小于间隙50、52；或者为获得最优空气流通过其他不同结构。该气流可通过在侧面板20b、20c之间的较低气隙70逸出，如图4中箭头72所示。
图5描绘了表示灯组件10的控制的方块图。可能是一个可编程控制器或者基于微处理器的系统的控制器100控制着各种电子元件，例如先前讨论的灯泡32、空气运动装置40和反射器致动器66。只要当系统电源打开，控制器100就以单一速度操纵空气移动装置40。优选地，根据预定的生产周期或者通过可探测到存在着灯泡32要照射的产品的传感器(未示出)，控制器100操纵反射器致动器66。还根据本发明，控制系统包括反射器位置探测器102，当反射器体20b、20c处于图3所示的打开位置或者图4所示的关闭位置时该反射器位置探测器102感知信号。控制器100也在操作中与灯电源电路104相连接，当接到来自反射器位置探测器102的、有关反射器体20b、20c处于打开位置的信号时，控制器100促使灯电源电路104向灯泡32供应全部工作功率。例如，此工作功率数量可以是500watts。当控制器100接收到来自反射器位置探测器102的、有关反射器体20b、20c处于如图4所示关闭位置的信号时，控制器100促使灯电源电路104减少供应给灯泡32的功率数量到待机功率数量，例如待机功率数量可能是约1000watts。
如上提及，在工作模式下，灯电源电路104提供的供应给灯泡32的工作功率数量与图3中所示的提供的冷却空气44、54、56相结合，允许灯泡温度维持在大约800℃到900℃之间的工作温度。当在待机当中灯功率降低时，当反射器体20b、20c如图4所示处于关闭时，用等于大约1000watts的待机功率供应给灯泡32和如图4所示引导冷却气流44`、50`、52`的结合，可使得灯泡温度能够维持在大约700℃和大约800℃之间。因此，当反射器体20b、20c再次打开时，控制器100通过反射器位置探测器102所提供的信号探测到这个情况，并立即速促使灯电源电路104提高供应给灯泡32的功率，使之达到工作功率量。当待机模式中灯泡温度维持在相当接近于工作温度时，用于提高温度到工作范围所需要的时间和能量都相当少。
虽然通过各种优选实施例描述了本发明，和虽然说明了这些实施例的细节，但是本申请人的目的并不是将权利要求的范围限制到这样的细节。本领域内一般技术人员可很容易地了解其他的优点和改进。本发明的各种特点可以单独使用或者根据用户需要和爱好进行多种组合使用。这与当前已知的本发明的优选实施方法一起说明了本发明，但是，只能根据权利要求来确定本发明。
权利要求
1.一种用于照射基片的紫外线灯组件，其包括具有上面部分和下面部分的细长形紫外线灯泡；电源电路，其与所述细长形紫外线灯泡连接，并适应于选择性地供应工作功率或者少于所述的工作功率的待机功率；第一和第二侧反射面板，其安装在所述细长形灯的相对侧面上，用于彼此相向枢轴旋转至关闭位置，和彼此离开至打开位置；中央反射器面板，其安装在所述细长形灯泡的上面和在所述第一和第二侧面反射器面板之间，所述中央反射器具有穿孔；当所述第一和第二侧面反射器面板处于所述打开位置时在所述第一侧面反射器面板和所述中央反射器面板之间的第一气隙；当所述第一和第二侧面反射器面板处于所述打开位置时在所述第二侧面反射器面板和所述中央反射器面板之间的第二气隙；空气移动装置，其构造成引导冷却空气向下通过所述灯泡的所述上面部分上的所述穿孔，并向下通过所述灯的所述下面部分的所述第一和第二气隙；和控制器，其与所述的电源电路连接，且其工作在所述第一和第二侧面反射器面板处于打开位置时，促使所述电源电路向所述灯泡供应所述工作功率，当所述第一和第二侧面反射器面板处于关闭位置时，促使所述电源电路向所述灯泡供应所述待机功率。
2.如权利要求1所述的灯组件，其中所述第一和第二侧面反射器每个都有内反射表面和外表面，并构造成使得当所述侧面反射器处于所述关闭位置时，比当所述侧面反射器处于所述打开位置时引导更多来自空气移动装置的气流到所述外表面附近。
3.如权利要求1所述的灯组件，其中所述中央反射器进一步包括，作为围绕一片支撑材料表皮的反射性材料，所述反射性材料和所述支撑材料每个都有所述穿孔。
4.如权利要求1所述的灯组件，其中当所述第一和第二侧面反射器面板处于所述的关闭位置时，所述第一和第二气隙分别保持在所述第一和第二侧面反射器面板和所述中央反射器面板之间，以引导冷却气流到所述灯泡下面部分。
5.一种使用细长形紫外线灯泡照射基片的方法，所述细长形紫外线灯泡具有上面部分和下面部分，并安装在中央反射器面板和第一和第二侧面反射器面板附近，所述中央反射器面板具有内反射表面，所述第一和第二侧面反射器面板每个都有内反射表面和外表面，该方法包括移动所述第一和第二侧面反射器面板到打开位置，以使所述基片暴露于所述灯泡；供电给所述灯泡，使之足够加热所述灯泡到工作温度；用所述灯泡照射所述基片；引导冷却空气分别通过在所述第一侧面反射器面板和所述中央面板之间和在所述第二侧面反射器面板和所述中央面板之间的所述灯泡的上面部分处的中央面板，以维持所述灯泡处于所述工作温度；移动所述第一和第二侧面反射器面板到所述关闭位置；减少供应给所述灯泡的功率；和当所述第一和第二反射器面板处于关闭位置时，引导比所述第一和第二侧面反射器面板处于打开位置时更多的冷却空气到所述侧面反射器面板的外表面周围，从而维持所述灯泡处于低于所述工作温度的待机温度。
6.如权利要求5所述的方法，其还包括当所述第一和第二侧面反射器面板处于所述关闭位置时，在所述第一侧面反射器面板和所述中央面板之间和在所述第二侧面反射器面板和所述中央面板之间，引导入所述冷却空气的各自部分。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述工作温度在大约800℃到900℃之间，所述待机温度在大约700℃到800℃之间。
8.如权利要求5所述的方法，其中降低功率的步骤还包括降低至少40％的功率。
全文摘要
一种紫外线灯组件，包括细长形灯泡，安装在上述灯泡上面的中央反射器，和安装在所述中央反射器面板的相对边上的侧面反射器面板。当第一和第二侧面反射器面板处于打开位置时，第一气隙位于所述第一侧面反射器面板和所述中央反射器面板之间。当所述第一和第二侧面反射器面板处于打开位置时，第二气隙位于所述第二侧面反射器面板和所述中央反射器面板之间。空气移动装置构造得引导冷却空气向下通过所述灯泡的上面部分上的穿孔，并且向下通过在所述灯泡下面部分处的所述第一和第二气隙。
文档编号B29C35/08GK1727747SQ200510084980
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月26日 优先权日2004年7月29日
发明者詹姆斯·W·施米特康斯, 扬·L·沙纳贝格尔 申请人:诺信公司