辐射器模块以及辐射器模块的应用的制作方法

本发明涉及一种辐射器模块，其具有带有布置在辐射器平面中的、第一辐射管的第一红外线辐射器和带有布置在辐射器平面中的第二辐射管的第二红外线辐射器。

此外，本发明涉及一种辐射器模块的应用。

本发明意义上的辐射器模块适用于照射具有反射表面的基质，例如用于照射具有金属表面的基质。此外，根据本发明的照射模块可用于照射透明的基质，特别是在如下照射装置中照射透明的基质，即，在该照射装置中为了提高照射效率，在透明的基质之下布置有反射器，该反射器将穿过基质的辐射份额反射回基质上。

反射表面是完全或部分地反射射到其上的辐射的表面。反射表面可具有不反射的部分面。反射表面通常具有至少50％的高的反射率。

反射率是被反射的能量与射入的能量的比例，并且例如可如下获得：

ρ＝pr/p0，

其中，pr是被反射的辐射的功率，p0是射入的辐射的功率。

本发明意义上的辐射器模块设计成用于实现高的照射强度；其例如可用于为铜板镀锡，用于加热基质、例如带或板，用于制造被印刷的电子装置或用于干燥墨水。

背景技术：

在已知的红外线辐射器模块中，多个红外线辐射器布置在一个辐射器平面中。该辐射器平面常常用作面式辐射器。

面式辐射器具有前侧和后侧。通常，面式辐射器前侧面对过程室，从而在这种类型的辐射器模块中，仅仅向面式辐射器前侧放射的辐射可作为可用辐射以供使用。因此期望的是，使由红外线辐射器放射出的辐射中的尽可能高的份额朝向面式辐射器前侧定向，因为仅这部分辐射可用于照射基质。

然而，红外线辐射器原则上放射非定向的辐射。尽管如此，为了提供尽可能高份额的由红外线辐射器放射的用于基质照射的辐射并且同时能在过程室中实现高的照射强度，通常为多个红外线辐射器分配共同的反射器，该反射器以与红外线辐射器成预定距离的方式伸延。

这种反射器反射到达面式辐射器后侧的辐射份额并且使其转向基质的方向。

例如从文献de102013105959a1中已知具有这种类型的辐射器模块的照射装置。辐射器模块具有壳体，在壳体中布置多个双管-红外线辐射器。此外，壳体在其内侧上设有反射器，从而被放射的红外线辐射的尽可能大的份额在基质上耦入。因此，已知的辐射器模块通常具有一方面由红外线辐射器并且另一方面由反射器界定的后腔。

然而，使用独立的反射器具有的缺点是，反射器的辐射不总是直接被反射到基质上，而是，被反射的辐射也能射到邻近的红外线辐射器上并且在那里重新被反射。在此，通常观察到辐射损失，其会损害辐射器模块的照射效率。特别是当应利用辐射器模块实现高的照射强度时，出现该问题。设计用于高的照射强度的辐射器模块常常具有紧凑的结构形式，其中，邻近的红外线辐射器彼此具有尽可能小的距离。但是，随着红外线辐射器的距离减小，同时会增大在红外线辐射器处不期望地反射或吸收辐射的可能性。由此，损害了辐射器模块的能效。

技术实现要素：

发明目的

因此，本发明的目的是，给出一种设计成用于高的照射强度的辐射器模块，其具有高的能效。

此外，本发明的目的是，给出一种辐射器模块的应用。

本发明的概述

在辐射器模块方面，根据本发明，通过以下方式实现以上所述的目的，即，在第一辐射管和第二辐射管之间布置有套管，并且第一辐射管、第二辐射管和套管分别设有反射覆层/进行反射的覆层。

特别是在照射反射基质时，出现的问题是，基质不能吸收射到基质上的全部辐射。相反常常是，较大的辐射份额被基质自身反射并且向辐射器模块的方向返回。这具有的结果是，实际上，对准基质定向的辐射的仅仅一部分是可用辐射。

本发明基于的认识是，当被基质反射的辐射份额也可尽可能直接地被引导回基质上时，可提高辐射器模块的能效。为此，根据本发明，相对于现有技术提出两种改进方案，其中一个是，设置附加的套管，并且另一个是，在红外线辐射器和套管上设置反射覆层。

红外线辐射器虽然在面式辐射器中常常并排布置，然而，红外线辐射器在运行条件下暴露在高的热应力下，特别是因为邻近的红外线辐射器彼此加热。因此，在布置红外线辐射器时，原则上应注意保持最小距离。因此，在邻近的红外线辐射器之间，通常存在间隙，由基质反射的辐射可通过该间隙到达辐射器模块的后腔中。在后腔中，常常多次反射该辐射，其中，该辐射的大部分份额被吸收。

因此，当使进入后腔中的辐射最小化时，可提高辐射器模块的能效。因此，根据本发明提出，在第一和第二红外线辐射器之间布置至少一个套管。套管是由石英玻璃制成的长形延伸的空心体、例如筒形的管。这种套管的温度基本上通过其环境的温度来确定。因此，与第二红外线辐射器的被加热的辐射管相比，套管能更近地定位在第一红外线辐射器的辐射管旁。由此，首先填充并减小在相邻的红外线辐射器之间的间隙。如果套管也适合用于反射辐射，仅仅设置套管已经为减小辐射到后腔中的进入做出贡献。

通过此外不仅第一红外线辐射器的辐射管、第二红外线辐射器的辐射管、而且套管设有反射覆层，可有效地抵抗红外线辐射进入后腔中。这不仅适用于由红外线辐射器放射的辐射，其(如果对准后腔定向)直接在辐射管的反射覆层处被反射，而且适用于由基质反射的辐射，其同样在套管、第一或第二红外线辐射器的反射覆层处被反射回基质上。

可简单地制造第一或第二辐射管和/或套管的覆层；其此外伴有小的空间需求并且由此为紧凑的辐射器模块做出贡献。

在根据本发明的辐射器模块的优选的设计方案中设置成，套管设有以漫散射的方式反射的覆层。

主要是，由基质反射的辐射射到套管的反射覆层上。射到漫散射的表面上的光射线被沿多个不同的方向返回(散射光)。漫散射覆层因此为非定向的、均匀的辐射分布做出贡献。散射光特别是适合用于产生均匀的照射强度，因为在照射强度中的最大值被削弱并且减小了在最小和最大照射强度之间的差。

证实为适宜的是，第一辐射管和/或第二辐射管设有定向反射的覆层。

由第一和/或第二辐射管的覆层反射的辐射的主要份额是直接由相应的红外线辐射器放射的辐射。定向反射覆层具有的优点是，可通过反射由该辐射产生辐射场，该辐射场可通过合适地选择覆层及其形状而与待照射的基质相匹配。特别是可行的是，被反射的辐射聚焦在基质的确定的区域上。由此，实现了根据基质形状匹配幅射分布。此外可行的是，如此使第一和/或第二辐射管(的辐射)成束，使得获得高照射强度的照射场。

优选地，第一辐射管、第二辐射管和/或套管的反射覆层由黄金、由不透光的石英玻璃或由陶瓷制成。

由黄金、由不透光的石英玻璃或陶瓷制成的反射覆层的特征是良好的反射性能，并且可简单制造。反射的黄金覆层具有高的反射率；其特别是可用于直至600℃的运行温度。由不透光的石英玻璃制成的反射器也可在600℃以上的、即直至1000℃的高的运行温度下使用；该反射器此外具有良好的化学稳定性并且可用于具有在100kw/m²以上的总单位面积功率的高功率辐射器模块中。证实为有利的是，反射覆层由包含氧化铝或二氧化钛的陶瓷制成。这种类型的覆层表现出良好的热稳定性并且可简单地在注塑工艺中被施加到相应的辐射管或套管上。

已经证实为有利的是，第一和第二辐射管设有由黄金制成的反射覆层，并且套管设有由不透光的石英玻璃制成的覆层。

可用辐射的最大份额是由红外线辐射器之一直接朝向基质的方向放射的辐射，或者在第一或第二辐射管的覆层处被朝向基质的方向反射的辐射。黄金反射器实现了所述辐射向基质的有目的的、定向的反射。如果第一和第二辐射管设有由黄金制成的覆层，则可预定照射场的大小和照射场中的强度分布。

证实为适宜的是，相反地，由基质自身反射的辐射尽可能均匀地被引导回基质上。以这种方式，通过使由基质反射的辐射均匀地提高照射场中的照射强度，其中，基本上保持之前通过黄金反射器的类型和形状选择的照射场的大小和强度分布，由此实现了照射场的简单匹配和调整。

在辐射器模块的优选的改进方案中，第一辐射管、第二辐射管和/或套管的反射覆层施加在相应的管外表面的周部区段上。

这种条带形的反射覆层在相应的辐射管或套管的纵向上延伸。其可简单地在浸渍方法或注塑方法中被施加。

在其它同样优选的辐射器模块的改进方案中，第一辐射管、第二辐射管和套管分别具有面对过程室的侧和背离过程室的侧，其中，反射覆层被施加到第一和/或第二辐射管的相应的背离过程室的侧上，以及被施加到套管的面对过程室的侧上。

在第一和/或第二辐射管方面，施加在背离过程室的侧上的反射覆层的贡献是，由于管的拱曲，被放射的辐射至少部分地被成束，并且由此可有目的地被引导到基质上。

套管的反射覆层不仅可施加在套管的面对过程室的侧上，而且可施加在套管的背离过程室的侧上。施加在套管的面对过程室的侧上的反射覆层具有的优点是，由基质反射的辐射直接射到反射覆层上并且在那里被反射，而之前不必经过套管的壁。由此，一方面减小了在套管壁处的吸收损失。另一方面防止，射到套管上的辐射耦入到套管中。如果辐射份额以合适的角度射到套管上，则套管可用作光波导，通过该光波导，耦入到管中的辐射可通过全反射被输送到辐射管端部处。该辐射份额不可用于照射基质。辐射进到套管中的耦入因此通常伴随着辐射损失和较小的能效。

证实为有利的是，套管具有套管外表面，并且套管外表面的区段完全被反射覆层包围。

套管的外表面可完全或部分地设有反射覆层。具有完全涂覆的外表面的套管可简单地制造，例如通过浸入涂覆介质中。此外，其为良好的辐射器模块的能效做出贡献，这是因为辐射更难进到套管中，从而观察到更少的由于在套管处的辐射吸收而造成的损失。

有利地，第一辐射管、第二辐射管和套管的反射覆层相互连接。

第一辐射管、第二辐射管和套管的覆层的连接的贡献是，使在这些构件之间的间隙最小化，从而可有效地减小辐射进入到辐射器模块的后腔中。优选地，通过覆层完全封闭间隙。

已经证实为有利的是，第一辐射管与套管的最小距离和/或第二辐射管与套管的最小距离在0.5mm至2mm的范围中。

在该范围中的最小距离为辐射器模块的能效提高做出贡献。由于辐射管和套管的与温度有关的材料膨胀，仅仅可高成本地实现小于0.5mm的距离。在大于2mm的距离时，仅仅得到很低的能效提高。

在辐射器模块的应用方面，根据本发明提出，辐射器模块用于加热金属板，用于对被印刷的电子装置的基质进行加热，或用于干燥墨水，或用于涂覆金属板，特别是用于给铜板镀锡。

附图说明

下面根据实施例和附图详细描述本发明。具体地，以示意性的图示示出：

图1示出了具有两个根据第一实施形式的本发明辐射器模块的照射装置的横截面图，

图2以透视图示出了根据本发明的辐射器模块的第二实施形式，

图3以横截面示出了根据本发明的辐射器模块的第三实施形式，以及

图4示出了没有套管的辐射器模块作为对照例。

具体实施方式

图1示出了整体上分配有附图标记100的照射装置。照射装置100用于干燥设有湿油漆层102的玻璃基质101。

首先，提供玻璃基质101并且为其配备湿油漆层102，优选地通过喷镀(未示出)。为了干燥湿油漆层102，将玻璃基质101输送到照射装置100处并且在那里经受热处理。为此，设置具有由石英玻璃制成的输送带的输送装置106。通过箭头105指出输送方向。在输送带106之下布置有反射器125，其将射到其上的辐射份额朝玻璃基质101的方向反射回。在热处理时，湿油漆层102被加热到包含在湿油漆层中的溶剂的沸点之上，从而使该溶剂蒸发。

照射装置100包括铝壳体103、过程室113和两个布置在壳体103中的辐射器模块104a、104b，以用于照射过程室113。辐射器模块104a、104b结构相同。

辐射器模块104a具有由热渗铝/热镀铝的薄板制成的模块壳体107，其设有用于红外线辐射的出射孔108。在模块壳体107之内，布置有三个结构相同的红外线辐射器109a、109b、109c和两个结构相同的套管110a、110b。红外线辐射器109a、109b、109c分别具有由石英玻璃制成的柱形的辐射管，辐射管具有辐射管纵轴线。红外线辐射器109a、109b、109c的特征分别为：在230v的额定运行电压下具有4000w的额定功率。在被加热的辐射管长度为700mm时，辐射管的外直径为23mm。此外，辐射管分别具有面对后腔114的后侧和相对的、面对过程室113的前侧。在辐射管的后侧上，分别施加由不透光石英玻璃(heraeus)制成的辐射管覆层112。

在红外线辐射器109a、109b、109c之间分别布置具有套管纵轴线的柱形的套管110a、110b。套管110a、110b分别在1.8mm的壁厚和700mm的套管长度时具有23mm的外直径；套管此外具有背离模块壳体107出射孔108的后侧和面对出射孔108的前侧。由不透光石英玻璃(heraeus)制成的套管覆层111被施加到套管110a的后侧上。

在辐射器模块104a的备选的实施形式(未示出)中，将由不透光石英玻璃制成的覆层施加到套管110a的前侧上。

红外线辐射器109a、109b、109c和套管110a、110b如此布置，即，辐射管纵轴线和套管纵轴线在一个辐射器平面115中伸延。

辐射器模块104a此外也适合用于为铜板镀锡。优选地，铜板被卷成卷(未示出)。该方法包括以下方法步骤：提供具有卷上的未镀锡的铜板的第一卷，引导铜板通过含锡的池从而沉淀出锡敷层，利用红外线辐射对设有锡敷层的铜板进行热处理从而获得镀锡的铜板，并且将镀锡的铜板引导到被设计用于接纳镀锡的铜板的第二卷。

在该方法中，铜板优选地浸入含锌的溶液中，其中，在铜板的表面上沉淀出锡敷层。优选地，通过施加电压进行锡沉积(电镀锡)(未示出)。由此，获得具有薄的敷层厚度的锡敷层。为了提高锡敷层的强度，将设有锡敷层的铜板输送到具有辐射器模块104a的照射装置，并且在那里经受热处理。在这方面已经证实有利的是，当辐射器模块104a相对于池的表面垂直地布置时，在垂直于池的表面的引导方向上将铜板从池中引导出来，即，辐射器模块104a的辐射管平行于引导方向布置。

在热处理时，锡敷层加热到超过锡的熔点，从而至少在锡敷层和铜板的过渡区域中形成锡-铜-合金层。

此外，模块104a可用于改变铝板的组织。在此，将铝板加热到330℃以上的温度。

图2以透视图示出了根据本发明的辐射器模块200的第二实施形式，辐射器模块200同样可应用到根据图1的照射装置100中。

辐射器模块200包括由不锈钢制成的模块壳体201，在模块壳体中布置四个红外线辐射器202a、202b、202c、202d和三个套管203a、203b、203c。模块壳体201具有带有用于红外线辐射的出射孔206的前侧和与前侧相对的后侧(未示出)；模块壳体具有900mm的长度、550mm的宽度和300mm的高度。

红外线辐射器202a、202b、202c、202d结构相同。因此，以下仅仅示例性地描述红外线辐射器202a。

红外线辐射器202a具有由石英玻璃制成的柱形的辐射管205，该辐射管具有700mm的长度、34mm的外直径和2mm的壁厚。在辐射管205中，布置由钨制成的盘绕形的热丝204。红外线辐射器202a的特征为：在17a的额定电流时具有4000w的额定功率。

分别在半侧上将由二氧化钛制成的反射覆层施加到红外线辐射器202a、202b、202c、202d的辐射管的表面上。红外线辐射器202a、202b、202c和202d如此布置在辐射器模块200中，使得被涂覆的辐射管半部分别面对辐射器模块200的后侧。

红外线辐射器202a、202b、202c、202d如此布置在模块壳体201之内，使得其辐射管纵轴线彼此平行地伸延。相邻的红外线辐射器的距离(从辐射管外侧到辐射管外侧测得)为27mm。

在相邻的红外线辐射器202a、202b、202c之间的间隙中，如此布置分别具有套管纵轴线的套管203a、203b、203c，使得相应的套管纵轴线平行于红外线辐射器202a、202b、202c、202d的辐射管纵轴线伸延。套管203a、203b、203c由石英玻璃制成；套管在23mm的外直径和2mm的套管壁厚时具有700mm的长度。套管到辐射管的最短距离为2mm。

分别在半侧上将由不透光石英玻璃(heraeus)制成的覆层施加到套管203a、203b、203c上。套管的被涂覆的侧面对辐射器模块200的后侧。

图3以横截面示出了具有根据本发明的辐射器模块350的第三实施形式的照射装置300。照射装置300用于干燥在金属表面上的涂料层/油漆层。

照射装置300包括用于基质310的输送装置301和辐射器模块350。在此，输送装置301确定用于基质310的输送方向355。基质310具有由铝制成的反射表面，其被涂敷了透明的、还未干燥的清漆层312。基质310的表面连同清漆层312一起反射约60％的射到其上的辐射。

辐射器模块350具有由铝制成的模块壳体351，其设有用于红外线辐射的出射孔352。在模块壳体351之内，如此在一个辐射器平面370中布置三个结构相同的红外线辐射器353a、353b、353c和两个结构相同的套管354a、354b，使得红外线辐射器纵轴线和套管纵轴线垂直于输送方向355伸延。

红外线辐射器353a、353b、353c的特征分别为：在15a的额定电流时具有6000w的额定功率。辐射管的外直径为34mm，辐射管长度为1000mm，并且辐射管的壁厚为2mm。

辐射管此外分别具有背离出射孔352的后侧和相对的、面对出射孔352和过程室371的前侧。在辐射管的后侧上分别施加由黄金制成的辐射管覆层356a、356b、356c。

在红外线辐射器353a、353b、353c之间布置有两个结构相同的柱形的套管354a、354b，套管在其尺寸方面相应于红外线辐射器353a、353b、353c的辐射管(相同的外直径、相同长度、相同壁厚)。分别将由不透光石英玻璃(heraeus)制成的漫反射的套管覆层357a、357b施加到套管354a、354b的后侧上。

此外，图3示例性地示出了单个的、由红外线辐射器353a、353b、353c放射的射线a、b、c的射线走向。它们在图3中以不同的虚线示出。

由红外线辐射器353b放射的射线a以几乎垂直的角度射到基质310的表面上，并且部分地被基质310的表面吸收，但是也至少部分地被朝向放射的红外线辐射器的反射器的方向反射回，即，返回到反射器356b上，并且在那里在多个步骤中反射到基质310上，并被再次用于照射基质310。

如果辐射以较平的角度射到基质310上(射线b)，则被反射的射线不是被朝向放射的红外线辐射器的反射器(在此：356b)引导回，而是被引导回相邻的套管354a上，并且在那里射到套管反射器357a上。在那里，射入的部分射线b被漫反射并且总体看来反射回基质310上。

如果辐射以还更平的角度射到基质310上(射线c)，则被反射的辐射份额反射回反射器中的一个上，例如另一红外线灯(未示出)的反射器上，或者非直接相邻的套管的反射器上，例如套管354b的反射器357b上(射线c)。在这两种情况中，都将射线朝向基质310的方向反射回。

由此，由基质反射的辐射可在几个反射步骤中被引导回到基质上。同时，避免了辐射损失。此外，根据本发明的布置结构的贡献是，射线被引导回过程室371中(在图3中通过虚线358a、358b示出)，从而在那里可实现高的照射强度。

对照例1

只要在图3和4中使用相同的附图标记，则由此表示与以上借助针对图3的描述详细解释的结构相同或等同的构件和组成部分。

图4以横截面示出了具有辐射器模块450的照射装置400，其与根据图3的照射装置300的区别基本上在于，在红外线辐射器353a、353b、353c之间未布置设有反射器覆层357a、357b的套管。

此外，图4示出了在图3中示例性地示出的射线a、b、c的射线走向。

由红外线辐射器353b放射的射线a以几乎垂直的角度射到基质310的表面上，并且部分地被基质310的表面吸收，但是也至少部分地被朝向放射的红外线辐射器的反射器的方向反射回，即，回到黄金覆层356b上，并且在那里在两个步骤中反射回基质310上；射线a的被反射的份额可再次用于照射基质310。

图4中的射线a的射线走向相对于图3中的并无不同。但是，在射线b和c中可观察到射线走向中的不同。

与射线a相比，射线b以较平的角度射到基质310上。因此，射线b的被反射的份额到达辐射器模块450的后腔480中。由于模块壳体351由铝制成，射线b被反射到红外线辐射器353a的黄金覆层356a的后侧的表面上。其在模块壳体351处和黄金覆层356a的后侧的表面处多次反射之后才回到过程室371中。

但是也可行的是，被反射的辐射份额以如下角度射到基质的表面上，使得辐射到达过程室中并且从那里被反射到过程室之外的区域中(见射线c)。如此被反射的辐射不可用于在过程室371中的照射；实现了减小的照射强度。

对照例2

为了示出套管对照射强度的影响，进行了与铝板(l×b×h为400mm×400mm×1.3mm)形式的基质的比较试验。

为此，从25℃的初始温度开始，利用辐射器模块将铝板的上侧加热到270℃的目标温度，并且利用安装在铝板后侧上的热电偶测量铝板的温度与加热时间的函数。

辐射器模块包括九个彼此平行地布置的双管红外线辐射器，其分别具有70mm的辐射管长度和23mm×11mm的横截面。辐射器模块的额定运行功率为9×4200w。第一红外线辐射器的中轴线相对于相邻的第二红外线辐射器的中轴线的距离为55mm。

在两个变型方案中应用该辐射器模块：

第1变型方案：在辐射管之间使用八个由不透光石英玻璃制成的、具有半侧的覆层的套管，套管横截面：23mm×11mm；套管长度：700mm

第2变型方案：没有套管。