用于固化光纖的具有共定位焦點的雙橢圓反射器的制造方法
【專利摘要】用于UV固化工件比如光纖上的涂層或印刷油墨的裝置包括布置為具有共定位焦點的雙橢圓反射器。工件在共定位焦點處居中，使得雙橢圓反射器被布置在工件的相對側(cè)上。兩個單獨的光源被放置在每個橢圓反射器的第二焦點處，其中從光源照射的光基本上集中在共定位焦點處的工件表面上。
【專利說明】用于固化光纖的具有共定位焦點的雙橢圓反射器
[0001]相關申請
[0002]本申請要求于2011年9月15日提交的美國專利申請?zhí)?1/535，318的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
【背景技術】
[0003]光纖普遍地用于照明和成像應用，以及電信產(chǎn)業(yè)，在其中它們相比于電氣線路在更長的距離上提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外，光纖更柔韌、更輕質(zhì)，并且可被拉伸為比金屬線更細的直徑，允許纖維的更高容量地成束為光纜。經(jīng)由紫外線(UV)固化過程施加的表面涂層被用于保護光纖不受物理損壞和水分侵入，并且維持其性能的長期耐久性。
[0004]Carter等人(美國專利6，626，561)解決了光纖的UV固化均勻性問題，該光纖具有定位在UV固化裝置焦點之外的表面，該UV固化裝置利用橢圓反射器將來自放置在橢圓反射器的第二焦點處的單個UV光源的UV光引導至光纖表面。由于光纖相對于光源不精確對齊或者不規(guī)則形狀的光纖可出現(xiàn)固化均勻性問題。為了解決這些問題，Carter利用采用橢圓反射器的UV燈結(jié)構(gòu)以便用來自放置在第一橢圓反射器焦點附近的單個光源的UV光照射置于第二橢圓反射器焦點附近的光纖表面，其中光纖和燈泡二者都從焦點略微移位。以此方式，到達光纖表面的UV光線被分散，并且光學涂層的照射和固化可潛在地更加均勻。
[0005]本文的發(fā)明人已經(jīng)意識到用上述方法的潛在問題。即，通過將UV光源和光纖移位遠離橢圓反射器的焦點，照射光纖表面的UV光的強度被分散和減小，從而降低固化和生產(chǎn)速率,并且產(chǎn)生更高的制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]解決前述問題的一個方法包括UV固化裝置，其包括具有共定位焦點并且布置在工件相對側(cè)上的雙橢圓反射器，以及兩個UV光源，其中每個光源定位在每個橢圓反射器的第二焦點處。以此方式，有可能利用UV光均勻且高強度地照射光纖或其它工件，提供光纖涂層的快速并且均勻的固化。
[0007]將理解提供上面的內(nèi)容以便以簡化形式介紹概念的選擇，其在詳述中進行進一步描述。并非意味著確定所要求保護的主題的關鍵或必要特征，其范圍僅僅由在詳述之后的權(quán)利要求書限定。此外，所要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提出的任何缺點的實施。
[0008]附圖簡沭
[0009]圖1圖解了雙光反應性系統(tǒng)的實例，每一個包括電源、控制器、冷卻子系統(tǒng)和發(fā)光子系統(tǒng)。
[0010]圖2是圖解用于具有單個光源的UV固化裝置的常規(guī)橢圓反射器的截面的實例。
[0011]圖3是圖解布置為具有共定位焦點的兩個橢圓表面的截面的實例。
[0012]圖4是圖解布置為具有共定位焦點的雙橢圓反射器的截面的實例構(gòu)型。
[0013]圖5是包括雙橢圓反射器和兩個LED陣列光源的實例UV固化裝置的平面圖。[0014]圖6是利用圖5中所示的實例UV固化裝置UV固化工件比如光纖的實例方法的流程圖。
[0015]圖7是實例UV固化系統(tǒng)的平面圖。
[0016]發(fā)明詳沭
[0017]本描述針對用于制造涂布的光纖、條帶(ribbon)、光纜或其它工件的UV固化裝置、方法和系統(tǒng)?？山?jīng)由采用布置為具有共定位焦點的雙橢圓反射器的UV固化裝置UV固化光纖涂層，其中工件(例如，光纖)置于共定位焦點處，并且兩個UV光源定位在每個橢圓反射器的第二焦點處。圖1圖解了包括UV固化裝置、耦合光學器件和耦合電子器件的雙UV固化裝置(例如，光反應性系統(tǒng))的實例。圖2示出用于UV固化光纖的常規(guī)UV固化裝置的單橢圓反射器耦合光學器件構(gòu)型。圖3圖解了布置為具有共定位焦點的兩個橢圓表面的實例。圖4圖解了 UV固化裝置的雙橢圓反射器耦合光學器件構(gòu)型，其中雙橢圓反射器具有共定位焦點。圖5圖解了包括布置為具有共定位焦點的雙橢圓反射器和配置為具有兩個LED陣列光源以及用于散熱的外部翅片的實例UV固化裝置。圖6是示出利用圖5的實例UV固化裝置UV固化光纖或其它工件的實例方法的步驟的流程圖。圖7圖解了 UV固化系統(tǒng)的實例。
[0018]UV固化裝置可包括至少兩個光反應性系統(tǒng),其包括至少兩個橢圓反射器和至少兩個光源?，F(xiàn)參考圖1，其圖解了包括雙反應性系統(tǒng)10和11的實例構(gòu)型的框圖。在該實例中，光反應性系統(tǒng)被布置在UV可固化工件的相對側(cè)上。在第一個實例中，被布置在UV可固化工件的相對側(cè)上的光反應性系統(tǒng)可包括相對地或者相對于彼此以180°的定向被放置，如圖1中所示。在另一個實例中，被布置在UV可固化工件的相對側(cè)上的光反應性系統(tǒng)可包括以相對于彼此至少90° -270°或相對于彼此以175° -185°的定向被放置。
[0019]在一個實例中，光反應性系統(tǒng)10和11每一個分別包括發(fā)光子系統(tǒng)12和13、控制器14和15、電源16和17以及冷卻子系統(tǒng)18和39。
[0020]發(fā)光子系統(tǒng)12和13可分別包括多個半導體裝置19和27。半導體裝置19和27可以是，例如LED裝置。選擇的多個半導體裝置19和27可被實施以分別提供輻射輸出24和25。輻射輸出24可被引至工件26。返回的輻射28和29可分別從工件26 (例如，經(jīng)由輻射輸出24和25的反射)引回發(fā)光系統(tǒng)12和13。
[0021]輻射輸出24和25可經(jīng)由耦合光學器件30和31被引至工件26。如果使用，耦合光學器件30和31可進行各種實施。作為實例，耦合光學器件可包括置于半導體裝置19和27之間的一個或多個層、材料或其它結(jié)構(gòu)，提供輻射輸出24和25至工件26的表面。作為實例，耦合光學器件30和31可包括微透鏡陣列，以便增強輻射輸出24和25的收集、聚光、準直或其它品質(zhì)或有效數(shù)量。作為另一個實例，耦合光學器件30和31可包括微反射器陣列。在采用這種微反射器陣列中，提供輻射輸出24和25的每個半導體裝置可在一對一的基礎上被布置在各自的微反射器中。作為另一個實例，提供輻射輸出24和25的半導體裝置20和21的陣列或半導體裝置20和21的多個陣列中的一個陣列可在多對一的基礎上布置
在宏反射器(macro-reflector)中。以此方式,I禹合光學器件30可包括微反射器陣列-
其中每個半導體裝置在一對一的基礎上布置在各自的微反射器中；和宏反射器——其中來自半導體裝置的輻射輸出24和25的數(shù)量和/或品質(zhì)通過宏反射器被進一步增強，如上所述。[0022]耦合光學器件30和31的每個層、材料或其它結(jié)構(gòu)可具有選擇的折射率。通過適當?shù)剡x擇每個折射率，可選擇性地控制輻射輸出24和25(和/或返回的輻射28，29)的路徑中的層、材料和其它結(jié)構(gòu)之間的界面處的反射。作為實例，通過對工件26控制這種在選擇的布置在半導體裝置之間的界面處的折射率的差異，可減少或增加在該界面處的反射，以便增強在該界面處用于最終輸送至工件26的輻射輸出的傳輸。例如，耦合光學器件可包括分色反射器，其中某些波長的入射光被吸收，而其它被反射并且聚焦至工件26的表面。
[0023]耦合光學器件30和31可應用于各種目的。其中，實例目的包括保護半導體裝置19和27 ;保持與冷卻子系統(tǒng)18和39相關的冷卻流體；收集、聚光和/或準直輻射輸出24和25 ;收集、引導或抑制返回的輻射28和29等或者單獨或組合地用于其它目的。作為進一步的實例，光反應性系統(tǒng)10和11可采用耦合光學器件30和31以便增強輻射輸出24和25的有效品質(zhì)或數(shù)量，特別是當輸送至工件26時。
[0024]選擇的多個半導體裝置19和27可經(jīng)由耦合電子器件22和23耦接至控制器14和15，以便提供數(shù)據(jù)至控制器14和15。如下面進一步描述的，控制器也可被實施以便控制這種提供數(shù)據(jù)的半導體裝置，例如經(jīng)由耦合電子器件22和23?？刂破?4和15可被連接至電源16和17以及冷卻子系統(tǒng)18和19中的每一個并且可被實施以便控制電源16和17以及冷卻子系統(tǒng)18和19中的每一個。而且,控制器14和15可從電源16和17以及冷卻子系統(tǒng)18和39接收數(shù)據(jù)。在進一步的實例中，控制器14和15可彼此通信(圖1中未示出)以便控制光反應性系統(tǒng)10和11的操作。例如，控制器14和15可以以主從式級聯(lián)控制算法(master-slave cascading control algorithm)操作,其中一個控制器的設定點通過另一個控制器的輸出進行設定。還可使用光反應性系統(tǒng)10與光反應性系統(tǒng)11 一起操作的其它控制策略。
[0025]除了電源16和17、冷卻子系統(tǒng)18和39以及發(fā)光子系統(tǒng)12和13之外，控制器14和15還可連接至內(nèi)部組件32和33以及外部組件34和35并且可被實施以便控制內(nèi)部組件32和33以及外部組件34和35。組件32和33，如示出的，可以在光反應性系統(tǒng)10和11內(nèi)部。組件34和35，如示出的，可以在光反應性系統(tǒng)10和11外部，但是可以與工件26 (例如，操縱、冷卻或其它外部設備)相關聯(lián)或者可以以其它方式與光反應性系統(tǒng)10和11支持的光反應相聯(lián)系。
[0026]由控制器14和15從電源16和17、冷卻子系統(tǒng)18和39、發(fā)光子系統(tǒng)12和13、和/或組件32和33以及34和35中的一個或多個接收的數(shù)據(jù)可為各種類型的。作為實例，數(shù)據(jù)可代表分別與耦接的半導體裝置19和27相關聯(lián)的一個或多個特征。作為另一個實例，數(shù)據(jù)可代表與提供數(shù)據(jù)的各個發(fā)光子系統(tǒng)12和13、電源16和17、冷卻子系統(tǒng)18和39、內(nèi)部組件32和33以及外部組件34和35相關聯(lián)的一個或多個特征。作為又另一個實例，數(shù)據(jù)可代表與工件26相關聯(lián)的一個或多個特征(例如，代表引導至工件的輻射輸出能量或光譜組成(一個或多個))。而且，數(shù)據(jù)可代表這些特征的一些組合。
[0027]已接收任何這種數(shù)據(jù)的控制器14和15可被實施以響應該數(shù)據(jù)。例如，響應于這種來自任何這種元件的數(shù)據(jù)，控制器14和15可被實施以控制電源16和17、冷卻子系統(tǒng)18和39、發(fā)光子系統(tǒng)12和13 (包括一個或多個這種耦接的半導體裝置)、和/或組件32、33、34和35中的一個或多個。作為實例，響應于來自發(fā)光子系統(tǒng)的表明在與工件相關聯(lián)的一個或多個點處的光能不足的數(shù)據(jù)，控制器14可被實施以便(a)增加對半導體裝置的一個或多個的電源的功率供應、(b)增加發(fā)光子系統(tǒng)經(jīng)由冷卻子系統(tǒng)18(例如，某些發(fā)光裝置，如果被冷卻，則提供更大的輻射輸出)的冷卻、(c)增加對這種裝置供應功率的時間、或者(d)上面這些的組合。
[0028]發(fā)光子系統(tǒng)12和13的單個半導體裝置19和27 (例如，LED裝置)可通過控制器14和15被單獨地控制。例如，控制器14和15可控制第一組的一個或多個單個的LED裝置以便發(fā)出第一強度、波長等的光，同時控制第二組的一個或多個單個的LED裝置以便發(fā)出不同強度、波長等的光。第一組的一個或多個單個的LED裝置可以在半導體裝置20和21的相同陣列內(nèi)，或者可以來自半導體裝置20和21的多于一個的陣列?？刂破?4和15可獨立于由控制器14和15分別控制的發(fā)光子系統(tǒng)12和13中的半導體裝置20和21的其他陣列來控制半導體裝置20和21的陣列。例如，可控制第一陣列的半導體裝置以便發(fā)出第一強度、波長等的光，同時可控制第二陣列的那些半導體裝置以便發(fā)出第二強度、波長等的光。
[0029]作為進一步的實例，在第一套條件(例如，對于特定的工件、光反應和/或一套操作條件)下，控制器14和15可操作光反應性系統(tǒng)10和11以實施第一控制策略，而在第二套條件(例如，對于特定的工件、光反應和/或一套操作條件)下，控制器14和15可操作光反應性系統(tǒng)10和11以實施第二控制策略。如上所述，第一控制策略可包括操作第一組的一個或多個單個的半導體裝置(例如，LED裝置)以便發(fā)出第一強度、波長等的光，而第二控制策略可包括操作第二組的一個或多個單個的LED裝置以便發(fā)出第二強度、波長等的光。第一組的LED裝置可以是與第二組相同的LED裝置組，并且可跨越LED裝置的一個或多個陣列，或者可以是與第二組不同的LED裝置組，但該不同的LED裝置組可包括來自第二組的一個或多個LED裝置的子集。
[0030]冷卻子系統(tǒng)18和39可被實施以管理發(fā)光子系統(tǒng)12和13的熱行為。例如，冷卻子系統(tǒng)18和39可提供發(fā)光子系統(tǒng)12和13的冷卻，并且更具體而言，半導體裝置19和27的冷卻。冷卻子系統(tǒng)18和39還可被實施以便冷卻工件26和/或工件26與光反應性系統(tǒng)10和11 (例如，發(fā)光子系統(tǒng)12和13)之間的空間。例如，冷卻子系統(tǒng)18和39可以是空氣或其它流體(例如，水)冷卻系統(tǒng)。冷卻子系統(tǒng)還可包括冷卻組件比如附接至半導體裝置19和27或其陣列20和21或者附接至耦合光學器件30和31的冷卻翅片。例如，冷卻子系統(tǒng)可包括在LED反射器(例如，耦合光學器件30和31)上方吹送冷卻空氣，其中反射器裝配有外部翅片以增強熱傳遞。
[0031]光反應性系統(tǒng)10和11可用于各種應用。實例包括但不限于，范圍從油墨打印到制造DVD和平版印刷的固化應用。其中可采用光反應性系統(tǒng)10和11的應用可具有相關聯(lián)的操作參數(shù)。即，應用可具有如下的相關聯(lián)的操作參數(shù):在一段或多段時間內(nèi)在一個或多個波長處施加的一個或多個水平的輻射功率的規(guī)定。為了適當?shù)貙崿F(xiàn)與應用相關聯(lián)的光反應，可能需要將光學功率以或超過這些參數(shù)中的一個或多個的一個或多個的預定水平輸送至工件26處或附近(和/或進行一定的時間、次數(shù)或次數(shù)的范圍)。
[0032]為了遵循預期的應用的參數(shù)，提供輻射輸出24和25的半導體裝置19和27可根據(jù)與應用的參數(shù)諸如溫度、光譜分布和輻射功率相關聯(lián)的各種特征進行操作。同時，半導體裝置19和27可具有某些操作規(guī)格，其可與半導體裝置的制造等相關聯(lián)，可被遵循以便排除破壞和/或預防裝置的劣化。光反應性系統(tǒng)10和11的其它部件也可具有相關聯(lián)的操作規(guī)格。這些規(guī)格可包括操作溫度和施加的電功率的范圍(例如，最大和最小)等參數(shù)規(guī)格。
[0033]因此，光反應性系統(tǒng)10和11可支持應用的參數(shù)的監(jiān)控。另外，光反應性系統(tǒng)10和11可提供半導體裝置19和27的監(jiān)控，包括其各自的特征和規(guī)格。而且，光反應性系統(tǒng)10和11還可提供選擇的系統(tǒng)10和11的其它部件的監(jiān)控，包括其特征和規(guī)格。
[0034]提供這種監(jiān)控能夠確認系統(tǒng)的適當操作，以便可以可靠地評估光反應性系統(tǒng)10和11的操作。例如，光反應性系統(tǒng)10和11可能關于一個或多個應用的參數(shù)(例如，溫度、光譜分布、輻射功率等)、與這些參數(shù)相關聯(lián)的任何部件的特征和/或任何部件各自的操作規(guī)格不當?shù)夭僮?。提供監(jiān)控可以是響應性的并且根據(jù)通過控制器14和15從一個或多個系統(tǒng)部件接收的數(shù)據(jù)進行實施。
[0035]監(jiān)控還可支持系統(tǒng)操作的控制。例如，可經(jīng)由控制器14和15實施控制策略，控制器14和15接收并響應于來自一個或多個系統(tǒng)部件的數(shù)據(jù)。該控制策略，如上所述，可直接(例如，基于關于部件操作的數(shù)據(jù)，通過經(jīng)由針對部件的控制信號控制所述部件)或間接(例如，通過經(jīng)由針對調(diào)節(jié)其它部件的操作的控制信號控制所述部件的操作)實施。做為實例，可通過針對調(diào)節(jié)施加至發(fā)光子系統(tǒng)12和13的動力的電源16和17的控制信號和/或通過針對調(diào)節(jié)施加至發(fā)光子系統(tǒng)12和13的冷卻的冷卻子系統(tǒng)18和39的控制信號而間接調(diào)節(jié)半導體裝置的輻射輸出。
[0036]可采用控制策略以便能夠?qū)崿F(xiàn)和/或增強系統(tǒng)的適當操作和/或應用的性能。在更具體的實例中，可采用控制以便能夠?qū)崿F(xiàn)和/或增強陣列的輻射輸出和其操作溫度之間的平衡，從而，例如排除加熱半導體裝置19和27或半導體裝置20和21的陣列超過其規(guī)格，同時也將輻射能引導至工件26，足以適當?shù)赝瓿蓱玫墓夥磻?一個或多個)。
[0037]在一些應用中，高輻射功率可被輸送至工件26。因此，發(fā)光子系統(tǒng)12和13可利用發(fā)光半導體裝置20和21的陣列進行實施。例如，子系統(tǒng)12和13可利用高密度發(fā)光二極管(LED)陣列進行實施。雖然LED陣列可被使用并且在本文中詳細地描述，但應理解半導體裝置19和27以及其陣列20和21在不偏離本發(fā)明原則的情況下可利用其它發(fā)光技術進行實施；其它發(fā)光技術的實例包括但不限于，有機LED、激光二極管、其它半導體激光器。
[0038]繼續(xù)圖1，多個半導體裝置19和27可以以陣列20和21或多個陣列中的一個陣列的形式提供(例如，如圖1中所示)。可實施陣列20和21以便配置半導體裝置19和27中的一個或多個或大多數(shù)從而提供輻射輸出。然而，同時，可實施陣列的半導體裝置19和27的一個或者多個以便提供監(jiān)控選擇的陣列的特征。監(jiān)控裝置36和37可選自陣列中的裝置并且，例如可具有與另一個發(fā)出裝置相同的結(jié)構(gòu)。例如，可通過與具體的半導體裝置相關聯(lián)的耦合電子器件22和23確定發(fā)出和監(jiān)控之間的差異(例如，在基本形式中，LED陣列可具有監(jiān)控LED裝置，其中耦合電子器件提供反向電流；以及發(fā)出LED裝置，其中耦合電子器件提供正向電流)。
[0039]此外，基于耦合電子器件，陣列中選擇的半導體裝置可以是/可同時是多功能裝置和/或多模式裝置，其中(a)多功能裝置能夠檢測多于一個的特征(例如，輻射輸出、溫度、磁場、振動、壓力、加速度以及其它機械力或變形)，并且根據(jù)應用參數(shù)或其它決定性因素在這些檢測功能之間切換；以及(b)多模式裝置能夠發(fā)出、檢測以及一些其它模式(例如，關閉(off))，并且可根據(jù)應用參數(shù)或其它決定性因素在這些模式之間切換。
[0040]如上所述的，光反應性系統(tǒng)10和11可配置用于接收工件26。做為實例，工件26可以是UV可固化光纖、條帶或光纜。此外，工件26可分別定位在光反應性系統(tǒng)10和11的耦合光學器件30和31的焦點處或附近。以該方式，從光反應性系統(tǒng)10和11照射的UV光可經(jīng)由耦合光學器件被引導至工件的表面用于UV固化和驅(qū)動此處的光反應。又進一步，光反應性系統(tǒng)10和11的耦合光學器件30和31可被配置為具有共定位焦點，如下面將進一步描述的。
[0041]現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖2，其圖解了單橢圓反射器200的實例。單橢圓耦合光學器件被用于常規(guī)的UV固化裝置以便固化光纖工件的涂層。
[0042]橢圓是由平面以產(chǎn)生閉合曲線的方式交叉椎體而產(chǎn)生的平面曲線，并且被定義為所述平面的到兩個固定點(橢圓的焦點)的距離相加為相同常量的所有點的軌跡。橢圓上的對映點或者其中點在橢圓中心處的成對點之間的距離沿其主軸或橫向直徑最大，并且沿其垂直的短軸或共軛直徑最小。橢圓關于其主軸和短軸是對稱的。橢圓的焦點是在橢圓主軸上的兩個特殊點，并且與橢圓的中心點(主軸和短軸在此交叉)等距。從橢圓上的任意點到那兩個焦點的距離的和是恒定的，并且等于主軸。這兩個點中的每個被稱為橢圓的焦點。橢圓柱體是具有橢圓橫截面的柱體。
[0043]橢圓反射器200可以是具有橢圓橫截面的橢圓柱體。因此橢圓反射器200具有兩個焦點，其中從一個焦點照射并且沿著橢圓柱體的軸向長度的光將集中在沿著柱體的軸向長度的第二焦點處。橢圓反射器表面210是具有橢圓柱體形狀和橢圓橫截面的光控制裝置的實例，使得從在橢圓反射器的第一焦點(例如，沿著橢圓柱體的軸的焦點)處的單個光源230放射的光線250被引導至第二焦點240 (例如，沿著橢圓柱體的第二軸的焦點)。對于UV固化，橢圓反射器的內(nèi)表面可以是UV反射的，以便將UV光基本上引導到位于在第二焦點240處的工件的表面上。
[0044]在具有單個光源的單橢圓反射器裝置中，近場工件表面(例如，面朝光源的工件表面)可以比遠場工件表面(例如，背朝光源的工件表面)以更高的強度接收光。由此，單橢圓反射器還可包括柱體背面輔助反射器(back auxiliary ref lector) 260以便協(xié)助聚焦從光源230放射并且被引導到工件的遠場表面上的UV光線264?？衫帽趁孑o助反射器的用途，從而提供工件的更均勻的照射。
[0045]如上所述的，常規(guī)的單個橢圓反射器200具有兩個焦點，其中從在第一焦點處的光源230開始的光可基本上集中在第二焦點240處。
[0046]現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖3，其圖解了兩個橢圓表面310和320的實例，所述兩個橢圓表面重疊并且被連接形成兩個部分橢圓表面的聯(lián)合。兩個部分橢圓表面被聯(lián)合的末端靠近另外固化的橢圓弧的中點形成兩個邊緣314和324。如圖3中所示，橢圓表面310和320可關于其主軸350對齊，并且被布置以便它們基本上分享共定位焦點330。橢圓表面310和320可被布置在置于大致共定位焦點處或其附近的工件的相對側(cè)上。此外，兩個或更多個光源可被放置在工件相對側(cè)上的焦點340和346處或其附近或其周圍。光源可以是，例如單個LED裝置、LED裝置的陣列或LED陣列的陣列。在此布置中，雙橢圓表面可將從置于雙橢圓反射器的焦點340和346處或其附近的光源照射的光集中到工件的表面上。
[0047]由于至少兩個光源與雙橢圓反射器結(jié)合使用，相對于一個光源為遠場的工件表面相對于另一個光源則可以是近場。由此，雙橢圓反射器設計可潛在地避免使用背面反射器，精簡了系統(tǒng)設計和成本。以此方式，圖3中舉例的構(gòu)型相對于常規(guī)的單橢圓反射器UV固化裝置也可潛在地實現(xiàn)工件表面上的更高的照射強度和更均勻的照射強度。實現(xiàn)更高和更均勻的照射強度可潛在地允許提高的生產(chǎn)速率和/或更短的固化時間，從而降低產(chǎn)品制造成本。
[0048]雙橢圓反射器相對于單橢圓反射器的進一步潛在優(yōu)勢在于來自兩個光源的UV光可在工件的所有表面上更均勻地集中，同時相比于常規(guī)的單橢圓UV固化裝置維持高強度。此外，由于使用多個光源，即使當工件與共定位焦點存在細微的不對齊或者一個或多個光源與焦點之一存在細微不對齊時，從光源照射的光也可基本上被引導到工件的表面。此外，在工件的橫截面可能是不規(guī)則形狀或不對稱的情況中，或者在工件橫截面可能較大的情況中，當結(jié)合雙橢圓反射器使用多個光源時，從光源照射的光可基本上被引導到工件的表面。
[0049]使用至少兩個光源還可賦予控制照射的光的強度和光譜波長的更多靈活性。例如，兩個光源的強度和燈泡類型可獨立地變化，或者它們可以匹配。在光源之一在操作期間失效或故障的情況下，多個光源的使用還可提供一些故障保護冗余(fail-saferedundancy)。
[0050]橢圓表面310和320可以是基本上橢圓的，或者至少部分橢圓的，其中雙反射器形成基本上橢圓柱體，并且其中在焦點340和346處或其附近照射的光被反射在基本上處于共定位焦點330處的表面310和320的內(nèi)部。例如，表面310和320的形狀可略微偏離完美的橢圓但基本上不損害通過焦點340和346附近或位于焦點340和346處的光源照射的光的收斂在共定位焦點330處。做為進一步的實例，略微偏離完美橢圓的表面310和320的形狀可包括刻面的(faceted)橢圓表面，其中反射器的大體形狀可以是橢圓的，但個別截面刻面為略微偏離橢圓。對于給定的光源，刻面的或部分刻面的橢圓表面可潛在允許以增強工件表面處光均勻性或強度的方式控制反射的光。每個刻面可以是平坦的，具有連接多個平坦刻面以形成橢圓表面的角?？蛇x地，刻面可具有彎曲表面。
[0051]現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖4，其圖解了包括雙橢圓反射器480和490的UV固化裝置400的耦合光學器件的實例的截面，所述雙橢圓反射器480和490關于其主軸對齊并且被布置以便它們分享共定位焦點460，如在圖3中兩個橢圓表面310和320的布置中。UV固化裝置400還可包括置于橢圓反射器480和490的其它焦點附近或其它焦點處的兩個光源410和420，以及樣品管470，其被放置以便其中心軸基本上關于共定位焦點居中。UV固化裝置400還可包括兩個以上的光源。以此方式，橢圓反射器480和490形成在橢圓反射器480和490會合處的邊緣486和488處連接的兩個部分橢圓柱體。UV固化裝置400可被進一步配置用于接收工件450，其中工件450可在樣品管470內(nèi)經(jīng)過，使得其軸沿著共定位焦點460的軸延伸。在此構(gòu)型中，其中兩個光源和雙橢圓反射器被布置在工件的相對側(cè)上，雙橢圓反射器可基本上將從兩個光源410和420照射的光線414和424以大致均勻的方式并且具有高強度地聚焦和引導到工件表面上。在本文中，以大致均勻的方式照射工件可以指用基本上相同的輻照度(例如，每單位面積的功率)照射UV固化裝置內(nèi)所含的所有工件表面。此外，由于兩個光源和雙橢圓反射器布置在工件的相對側(cè)上，工件的表面包括相對于兩個光源中的至少一個為近場或中場的表面。由此，遠場表面可被潛在地消除，排除使用背面反射器或除雙橢圓反射器的內(nèi)表面之外的反射性表面以將光引導到工件上。
[0052]雙橢圓反射器480和490可包括反射性內(nèi)表面484和494，以便引導從光源410和420放射的光線414和424。反射性內(nèi)表面484和494可以以最小的光吸收或折射反射可見的和/或UV和/或IR光線?？蛇x地，反射性內(nèi)表面484和494可以是分色的，以便可以反射某一范圍的波長的光，而某一范圍之外的波長的光可在反射性內(nèi)表面484和494處被吸收。例如，反射性內(nèi)表面484和494可被設計為反射UV和可見光線，但吸收IR光線。這種反射性內(nèi)表面可以潛在地用于熱敏涂層或工件，或者用于穩(wěn)定(調(diào)節(jié)，moderate)工件450的表面處固化反應的速率和均勻性。另一方面，由于固化反應在更高的溫度下可以更迅速地進行，所以反射性內(nèi)表面484和494可優(yōu)選地反射UV和IR 二者。
[0053]工件450可包括具有一定范圍的大小和尺寸的光纖、條帶或光纜。工件450還可包括UV可固化包層(cladding)和/或表面涂層，以及印刷在其表面上的UV可固化油墨。UV可固化包層可包括一個或多個UV可固化聚合物系統(tǒng)，并且還可包括一個以上的UV可固化層，其在一個或多個固化階段中可以是UV可固化的。UV可固化表面涂層可包括薄膜，或者在光纖或光纖包層表面上可固化的油墨。例如，工件可以是包括核和包層的光纖，并且包層可包括含有UV可固化聚合物比如聚酰亞胺或丙烯酸鹽聚合物或另一種或更多種UV可固化聚合物的涂層。做為另一個實例，還可使用雙層涂層，其中工件可涂布有內(nèi)層，其當通過微曲而固化用于最小化衰減時可具有柔軟和似橡膠的品質(zhì)；以及外層，其可以是更硬的并且適合于保護工件(例如光纖)不被磨損和暴露于環(huán)境(例如，水分、UV)。內(nèi)層和外層可包括聚合物系統(tǒng)，例如環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，其包括引發(fā)劑、單體、低聚物和其它添加劑。
[0054]在固化期間，工件450可在樣品管470內(nèi)沿軸向被牽引或拉伸通過UV固化裝置，其中工件450關于共定位焦點460基本上軸向地居中。此外，樣品管470可關于共定位焦點460軸向地居中，并且可同中心地圍繞工件450。樣品管470可由玻璃或石英或另一種任選的和/或UV和/或IR透明材料構(gòu)成，并且尺寸可以不過厚，使得樣品管470不阻礙或基本上不干擾從光源410和420照射并且從雙橢圓反射器480和490的內(nèi)表面引導通過樣品管到工件450的表面上的光線。樣品管470可具有圓形橫截面，如圖4中所示，或者可具有另一種合適形狀的橫截面。樣品管470還可含有惰性氣體如氮氣、二氧化碳、氦氣等，以便維持工件周圍的惰性氣氛并且減少氧抑制作用，其可能減慢UV固化反應。
[0055]光源410和420可包括半導體裝置或半導體裝置的陣列，比如LED光源、LED陣列光源、或微波供能的、或鹵素弧光源或者其陣列中的一種或多種。此外，基本上定位在焦點482和492處的光源410和420可沿著焦點482和492的軸向長度延伸，以便沿著UV固化裝置400的部分橢圓柱體反射器部分的長度延伸。光源410和420、光源的具體陣列或光源的陣列的陣列可沿著或處于沿著UV固化裝置400的部分橢圓柱體反射器部分的長度的點進一步包圍或延伸超過焦點482和492。以此方式，沿著雙橢圓反射器的軸向長度從光源410和420照射的光沿著其整個長度基本上重新被引導到工件450的表面。
[0056]此外，光源410和420可發(fā)出可見光、UV或IR光中的一種或多種。又進一步地，光源410和420可以是相同或不同類型的光源。例如，光源410可照射UV光并且光源420可照射IR光。做為另一個實例，光源410可照射第一光譜的UV光，而光源420可照射第二光譜的UV光。由光源410和420發(fā)出的第一和第二光譜可能重疊或者可能不重疊。例如，如果第一光源420是第一類的LED光源并且第二光源是第二類的LED光源,則它們的發(fā)射光譜可能重疊或者可能不重疊。此外，由光源410和光源420照射的光的強度可以是相同的或者它們可以是不同的，并且它們的強度可以經(jīng)由控制器(例如，14，15)或耦合(例如，22,23)電子器件通過操作者被獨立地控制。以此方式，光源410和420的光強度和波長都可以被靈活并且獨立地控制，以便實現(xiàn)工件的均勻UV照射和UV固化。例如，如果工件是不規(guī)則形狀的和/或關于雙橢圓反射器的共定位焦點不是對稱的，則UV固化裝置照射工件的一個部分可與照射另一部分不同，以實現(xiàn)均勻固化。做為另一個實例，如果施加不同的涂層或油墨至工件的表面，則UV固化裝置照射工件的一個部分可與照射另一部分不同。
[0057]如圖2中所示，相比于僅采用一個橢圓反射器和單個光源的常規(guī)UV固化裝置，在具有雙橢圓反射器480和至少兩個分別置于橢圓反射器的焦點處的光源410和420的UV固化裝置中，置于共定位焦點460處的工件可用UV光更均勻地并且更高強度地照射。以此方式，用雙橢圓反射器480和490以及分別置于橢圓反射器的焦點處的兩個光源410和420對工件進行UV固化可實現(xiàn)工件更快的固化速率和更均勻的固化。換言之，可在實現(xiàn)更快固化速率的同時實現(xiàn)更均勻的固化。當涂層膨脹或收縮時，不均勻或不平地涂布的工件可潛在地經(jīng)受不均勻的力。對于光纖的情況，不均勻涂布的光纖可能更易較大的信號衰減。除了實現(xiàn)在工件(例如，光纖)周圍具有恒定厚度并且在工件(例如，光纖)的施用長度上連續(xù)的同軸涂層之外，實現(xiàn)更均勻固化可包括反應性單體和低聚物的更高的轉(zhuǎn)化百分比以及聚合物系統(tǒng)中更高的交聯(lián)程度。
[0058]在光纖、光纜、條帶等的連續(xù)或分批制造過程中實現(xiàn)更快的固化速率可潛在地減少制造時間和成本。此外，實現(xiàn)更均勻的固化可潛在地對工件賦予更高的耐久性和強度。在光纖涂層的情況中，增加的涂層均勻性可潛在地保持纖維強度，從而潛在地提高光纖關于防止由于諸如微曲變形、應力腐蝕或光纖中的其它機械損傷的現(xiàn)象造成的信號傳輸?shù)乃p的耐久性。更高的交聯(lián)程度也可潛在地提高涂層的耐化學性，防止化學滲透和化學腐蝕或損壞光纖。光纖可由于表面缺陷被嚴重地劣化。通過常規(guī)的UV固化裝置，可實現(xiàn)更快的固化速率，但是僅以減小固化均勻性為代價；類似地，可實現(xiàn)更加均勻的固化，但是僅以降低固化速率為代價。
[0059]由此，UV固化裝置可包括布置為具有共定位焦點的至少兩個橢圓柱體反射器以及至少兩個UV光源，其中每個光源可定位在至少兩個橢圓反射器的每一個的第二焦點處。至少兩個橢圓反射器可被配置用于接收UV可固化工件，并且可被布置在工件的相對側(cè)上。至少兩個橢圓柱體反射器的橢圓表面可會合并且連接以形成靠近UV固化裝置中點的頂部和底部邊緣。此外，橢圓表面可沿橢圓柱體反射器的軸向長度延伸，其中橢圓柱體反射器的橢圓表面可從邊緣向外延伸至UV固化裝置的任一側(cè)，橢圓柱體反射器在此附接至兩個或更多個光源的外殼。光源可包括電源、控制器、冷卻子系統(tǒng)和發(fā)光子系統(tǒng)，所述發(fā)光子系統(tǒng)包含耦合電子器件、耦合光學器件和多個半導體裝置。外殼可含有光源并且包括用于冷卻子系統(tǒng)流體的進口和出口。
[0060]冷卻子系統(tǒng)可包括用于從UV固化裝置散熱的循環(huán)冷卻流體，并且可進一步包括安裝在橢圓柱體反射器的外表面上的冷卻翅片。此外，雙橢圓反射器可包括分色反射器。至少兩個UV光源的半導體裝置可包括LED陣列，以及微波供能的UV燈，并且可發(fā)出具有不同峰值波長的UV光。
[0061]現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖5，其圖解了包含圖3中上述特征的UV固化裝置500的實例發(fā)光子系統(tǒng)。UV固化裝置500包括耦合光學器件(例如，雙橢圓反射器540和550)、兩個光源510和520，以及置于耦合光學器件(例如，雙橢圓反射器)的共定位焦點處的工件530 (例如，光纖)。圍繞工件的是柱體同軸樣品管560。樣品管560可以是例如石英樣品管，并且可以用惰性氣氛如氮氣、二氧化碳、氦氣或其它惰性氣體吹掃或充填。樣品管560還可包括非柱體幾何形狀或非石英材料，條件是UV光基本上通過樣品管而不受樣品管的干擾(例如，吸收或反射)，以便基本上將所有UV光引導到工件的表面。樣品管560還可含有惰性氣體比如氮氣、二氧化碳、氦氣等，以便維持工件周圍的惰性氣氛并且減少氧的抑制作用，其可潛在地減慢UV固化反應。
[0062]雙橢圓反射器的反射性內(nèi)表面544和554可以以最小的光的吸收或折射反射可見的和/或UV和/或IR光線。可選地，反射性內(nèi)表面544和554可以是分色的，以便可以反射某一范圍的波長的光，而某一范圍之外的波長的光可在反射性內(nèi)表面544和554處被吸收。例如，反射性內(nèi)表面544和554可被設計為反射UV和可見光線，但可以吸收IR光線。這種反射性內(nèi)表面可潛在地用于熱敏涂層或工件，或者用于穩(wěn)定工件530的表面處的固化反應的速率和均勻性。另一方面，由于固化反應可以在更高溫度下更迅速地進行，反射性內(nèi)表面544和554可優(yōu)選地反射UV和IR 二者。
[0063]各種工藝或方法可用于制造雙橢圓反射器540和550，這取決于應用參數(shù)比如熱負荷、精度、成本等。雙橢圓反射器540和550可由金屬加工或鑄造，或者由形成有高反射涂層或與高反射涂層組合的玻璃、陶瓷和/或塑料加工或成型。此外，雙橢圓反射器540和550可包括設計用于UV固化系統(tǒng)的傳熱冷卻的外表面。例如，外表面可以是有棱紋的以增加熱傳遞，并且還可包括附接至雙橢圓反射器540和550的外表面的冷卻翅片590。還可通過冷卻空氣或其它惰性流體在雙橢圓反射器的一個或多個表面上的對流提供作為冷卻子系統(tǒng)18(圖5中未示出)的一部分的額外的冷卻組件。
[0064]光源510和520可以是UV LED陣列光源，其從每個橢圓反射器的第二焦點發(fā)出UV光，使得發(fā)出的UV光線570通過橢圓反射器被引導到工件的表面上。光源510和520可進一步被放置在第二焦點處或附近，或者可包圍或延伸超過第二焦點，以便發(fā)出的UV光線570通過橢圓反射器被基本上引導到工件的表面上。在圖5中，UV LED陣列光源510和520在工件530和UV固化裝置500的軸向上沿著每個橢圓反射器的第二焦點延伸，以便將均勻的高強度UV光沿著包含在UV固化裝置500內(nèi)的工件的整個長度引導至工件的表面上。UV固化過程可以是連續(xù)的制造過程，并且工件530 (例如，光纖)的整個長度可能不包含在UV固化裝置500內(nèi)。例如，UV固化裝置500下游的光纖部分可參與下游加工步驟，比如電纜敷設或護套的共擠出或其它加工步驟。此外，UV固化裝置500上游的光纖部分可參與上游加工步驟，比如拉伸和涂布。又進一步地，光纖制造過程可包括UV固化的若干階段，其中以線性形式布置的UV固化裝置500的組被用于限定每個固化階段。例如，在每個固化階段之間，可有額外的涂布步驟或其它加工步驟。
[0065]光源510和520可包括LED光源、LED陣列光源、微波供能的或齒素弧光源中的一種或多種。另外，光源510和520可發(fā)出可見光、UV或IR光中的一種或多種。又進一步地，光源510和520可以是相同或不同類型的光源。例如，光源510可照射UV光并且光源520可照射IR光。做為另一個實例，光源510可照射第一光譜的UV光，而光源520可照射第二光譜的UV光。由光源510和520發(fā)出的第一和第二光譜可能重疊或可能不重疊。例如，如果第一光源520是第一類LED光源并且第二光源是第二類LED光源,則它們的發(fā)出光譜可能重疊或可能不重疊。此外，由光源510和光源520照射的光的強度可以是相同的或者它們可以是不同的，并且它們的強度可通過操作者獨立地控制。以此方式，光源510和520的光強度和波長都可以被靈活并且獨立地控制，以便實現(xiàn)工件的均勻UV照射和UV固化。例如，如果工件是不規(guī)則形狀的和/或關于雙橢圓反射器的共定位焦點不是對稱的，則UV固化裝置照射工件的一個部分可與照射另一部分不同，以實現(xiàn)均勻固化。作為另一個實例，如果施加不同的涂層或油墨至工件的表面，則UV固化裝置照射工件的一個部分可與照射另一部分不同，以實現(xiàn)均勻固化。
[0066]以此方式，其中兩個光源和雙橢圓反射器被布置在工件的相對側(cè)上，雙橢圓反射器可將從兩個光源照射的光以大致均勻的方式并且高強度地引導到工件表面上。以大致均勻的方式照射工件可包括用相同的輻照度(例如，每單位面積的功率)照射UV固化裝置內(nèi)所含的所有工件表面。此外，由于兩個光源和雙橢圓反射器被布置在工件的相對側(cè)上，工件的表面被置于相對于兩個光源中的至少一個的近場或中場。由此，遠場表面可基本上消除，并且可潛在地避免使用背面反射器或除雙橢圓反射器的內(nèi)表面之外的反射性表面將光聚焦到工件的遠場表面上，從而簡化UV固化系統(tǒng)的設計并且降低成本。UV固化裝置500還可包括圖5中未示出的其它部件，比如電源。此外，光源510和520可經(jīng)由光源的外殼512和522被附接至橢圓反射器540和550。例如，光源510和520的外殼512和522可經(jīng)由面板機械地固定至橢圓反射器540和550，例如如圖7中所示的。
[0067]因此，用于UV固化的光反應性系統(tǒng)可包括電源；冷卻子系統(tǒng)；發(fā)光子系統(tǒng)，其包括包含具有共定位焦點的至少兩個橢圓柱體反射器并且布置在工件的相對側(cè)上的耦合光學器件，以及兩個UV LED陣列光源，其中每個UV LED陣列光源基本上定位在每個雙橢圓反射器的第二焦點處；以及控制器?？刂破骺砂蓤?zhí)行以從兩個UV光源照射UV光的指令，其中每個UV光源定位在橢圓柱體反射器的焦點處，并且其中照射的UV光通過橢圓柱體反射器被反射并且聚焦到光纖的表面上。
[0068]耦合光學器件可進一步包括圍繞工件并且關于共定位焦點軸向地居中的石英管，其中石英管用惰性氣體吹掃以便減輕UV固化反應的氧化抑制作用。又進一步地，冷卻子系統(tǒng)可包括附接至橢圓柱體反射器的外表面的冷卻翅片。
[0069]現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖6，其圖解了固化工件諸如光纖、光纖涂層或另一類工件的方法600。方法600開始于步驟610，其可包括首先在光纖拉伸步驟中將光纖從預制件進行拉伸。方法600隨后在步驟620繼續(xù)，其中使用預定的涂布方法將纖維涂布有UV可固化涂層或聚合物系統(tǒng)。
[0070]接下來，方法600進行到步驟630，其中可UV固化涂布的光纖。在UV固化步驟630期間，可牽引光纖通過一個或串聯(lián)線性布置的多個UV固化裝置500的樣品管，在此期間UV光從UV固化裝置的LED陣列光源510和520照射并且通過雙橢圓反射器540和550被引導到共定位焦點處的光纖的表面上。可牽引光纖的線性速度可以是非?？斓?，并且例如可超過20m/s。串聯(lián)地布置多個UV固化裝置可由此允許涂布長度的光纖接收足夠長的UV暴露停留時間，以便基本完成光纖涂層的固化。光纖涂層的完全UV固化可給予物理和化學性質(zhì)，比如強度、耐久性、耐化學性、疲勞強度等。不完全或不充分的固化可降低產(chǎn)品性能質(zhì)量以及其它性質(zhì)，其可潛在地引起光纖的過早失效和性能損失。在一些實例中，通過考慮光纖或工件的制造速率或拉伸或線性速度確定UV固化階段的有效長度(例如，串聯(lián)布置的UV固化裝置500的數(shù)量)。因此，如果光纖線性速度較慢，則UV固化系統(tǒng)階段的長度或數(shù)量可少于其中光纖線性速度較快的情況。[0071]接下來，方法600在步驟640繼續(xù)，其中確定是否需要額外的涂布階段。在一些實例中，雙層或多層涂層可被施加至工件例如光纖的表面。如上面討論的，光纖可被制造為包括兩個保護性同軸涂層。例如，還可使用雙層涂層，其中工件可涂布有內(nèi)層，其當通過微曲而固化用于最小化衰減時可具有柔軟和似橡膠的品質(zhì)；以及外層，其可以是更硬的并且適合于保護工件(例如光纖)不被磨損和暴露于環(huán)境(例如，水分、UV)。內(nèi)層和外層可包括含有引發(fā)劑、單體、低聚物和其它添加劑的聚合物系統(tǒng)。如果要進行額外的涂布步驟，則方法600返回至步驟620，其中光纖或其它工件(現(xiàn)涂布有UV固化的第一層)經(jīng)由額外的涂布步驟620進行涂布，然后是額外的UV固化步驟630。在圖6中，出于簡單的說明性目的，每個涂布步驟顯示為光纖涂布步驟620，然而，每個涂布步驟可以不是相同的，以便每個涂布步驟可對工件施用不同類型的涂層、不同的涂層組合物、不同的涂層厚度并且賦予不同的涂層性質(zhì)。另外，涂布加工步驟620可使用不同的加工條件(例如，溫度、涂層粘度、涂布方法)。類似地，不同涂層的UV固化或步驟可包括可變的方法或加工條件。例如，在不同的UV固化步驟中，加工條件如UV光強度、UV曝光時間、UV光波長光譜、UV光源等可取決于涂層類型和/或涂層性質(zhì)而改變。
[0072]在一個或多個涂布和固化步驟620和630之后，方法600在步驟650處繼續(xù)。在步驟650處，UV可固化的油墨或漆可被印刷在涂布的光纖上，例如用于著色或識別目的。印刷可使用預定的印刷方法實施，并且可包括一個或更多個印刷階段或步驟。之后，方法600在步驟660處繼續(xù)，其中印刷的油墨或漆被UV固化。與一個或多個光纖涂層的UV固化步驟類似，通過將光纖牽引通過一個或串聯(lián)線性布置的多個UV固化裝置500的樣品管UV固化印刷的油墨或漆，在此期間UV光從UV固化裝置500的LED陣列光源510和520照射并且通過雙橢圓反射器540和550被引導到共定位焦點處的光纖的表面上?？蔂恳饫w的線性速度可以是非?？斓?，并且例如可超過20m/s。串聯(lián)地布置多個UV固化裝置由此可允許沿光纖長度印刷的油墨或漆以接收足夠長的UV暴露停留時間以便基本完成印刷的油墨或漆的固化。在一些實例中，通過考慮光纖或工件的制造速率或拉伸或線性速度確定UV固化階段的有效長度(例如，串聯(lián)布置的UV固化裝置500的數(shù)量)。因此，如果光纖線性速度較慢，則UV固化系統(tǒng)階段的長度或數(shù)量可少于其中光纖線性速度較快的情況。具體而言，使用包括具有共定位焦點的雙橢圓反射器以及雙光源510和520的UV固化裝置500可潛在地提供更高強度以及更均勻的UV光，其被照射和引導到工件的表面上，從而提供工件更快并且更均勻的固化。以此方式，光纖涂層和/或油墨可以以更高的生產(chǎn)速率被UV固化，從而降低制造成本。
[0073]隨后，方法600在步驟670處繼續(xù)，在此確定是否需要額外的印刷階段。例如，可能期望印刷第一層的油墨或漆用于識別目的，并且隨后印刷第二層的油墨或漆以保護第一個印刷的層。如果需要額外的印刷階段，則方法600返回步驟640，以便印刷和UV固化額外印刷的油墨和/或漆。
[0074]在圖6中，出于簡單的說明性目的，每個印刷步驟顯示為光纖印刷步驟650，然而，每個印刷步驟可能不是相同的，以便每個印刷步驟可對工件施用不同類型的油墨或漆、不同的油墨或漆組合物、不同的油墨或漆厚度并且賦予不同的油墨或漆性質(zhì)。另外，印刷加工步驟620可使用不同的加工條件(例如，溫度、涂層粘度、涂布方法)。類似地，不同印刷的層的UV固化或步驟可包括可變的方法或加工條件。例如，在不同的UV固化步驟中，加工條件比如UV光強度、UV曝光時間、UV光波長光譜、UV光源等可取決于涂層的類型和/或涂層性質(zhì)而改變。
[0075]如果沒有額外的印刷階段，則方法600在步驟680處繼續(xù)，在此進行任何UV固化后加工步驟。作為實例，UV固化后加工步驟可包括光纜或條帶構(gòu)造，其中多個涂布的并且印刷的以及UV固化的光纖結(jié)合為平坦的帶，或者由多個纖維或條帶組成的更大直徑光纜。其它UV固化后加工步驟可包括光纜和條帶的外包層或護套的共擠出。
[0076]以此方式，UV固化工件的方法可包括將工件沿至少兩個橢圓柱體反射器的共定位焦點拉伸，并且從布置在工件相對側(cè)上的至少兩個UV光源照射UV光，其中每個UV光源定位在橢圓柱體反射器的第二焦點處，并且其中照射的UV光被橢圓柱體反射器反射并且聚焦到工件的表面上。將工件沿共定位焦點拉伸可包括將具有UV可固化涂層、聚合物或油墨中的至少一種的光纖、條帶或光纜中的至少一種拉伸經(jīng)過共定位焦點。此外，照射的UV光可以從LED陣列或微波供能的UV燈照射，并且可通過橢圓柱體分色反射器反射。又進一步地，兩個UV光源可發(fā)出具有不同峰值波長的UV光。
[0077]冷卻翅片可安裝在至少兩個橢圓柱體反射器的外表面上以散熱。此外，石英管可在共定位焦點周圍軸向地居中，從而圍繞工件，并且石英管用惰性氣體吹掃以減輕UV固化反應的氧化抑制作用。
[0078]現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖7，其圖解了 UV固化系統(tǒng)700的實例的平面圖。出于說明性目的，UV固化系統(tǒng)700被示出為包括單個橢圓柱體反射器760，但也可包括兩個或更多個橢圓柱體反射器，如圖5的UV固化裝置500中所示例的。光源710可包括外殼716，以及進口和出口管接頭714，通過其冷卻流體可循環(huán)。光源710可包括基本上沿橢圓柱體反射器的第一焦點放置的UV LED的一個或多個陣列。UV固化系統(tǒng)700可進一步包括安裝支架718，通過其外殼716可被附接至反射器組件基板720。UV固化系統(tǒng)700還可包括樣品管730和工件(未顯示)，例如光纖，其在樣品管730內(nèi)被牽引或拉伸，并且基本上繞樣品管730的中心縱軸放置。樣品管730的縱軸可基本上沿橢圓柱體反射器的第二焦點放置，其中源自光源710的UV光可通過橢圓柱體反射器760被基本上引導經(jīng)過樣品管至工件的表面。樣品管730可由石英、玻璃或其它材料構(gòu)成，并且可具有柱體或其它幾何形狀，其中被引導到樣品管730的外表面上的UV光可經(jīng)過樣品管730而基本上沒有折射、反射或吸收。
[0079]反射器組件基板720可被連接至反射器組件面板724，其可被機械固定至橢圓柱體反射器760的任一端。樣品管730還可被機械固定至反射器組件面板724。以此方式，安裝支架718、反射器組件面板724和反射器組件基板720可用于幫助校準光源710、橢圓柱體反射器760和樣品管730，其中源自光源710的光基本上繞橢圓柱體反射器760的第一焦點放置，其中樣品管基本上繞橢圓柱體反射器760的第二焦點放置，并且其中源自光源710的UV光可通過橢圓柱體反射器760基本上被引導經(jīng)過樣品管730至工件的表面。反射器組件面板724還可包括校準機構(gòu)728，其中在反射器組件面板724、反射器組件基板720、橢圓柱體反射器760和樣品管730已經(jīng)組裝在一起之后可調(diào)節(jié)樣品管730的對齊和/或位置。反射器組件基板720還可沿著一側(cè)被連接至反射器組件安裝板740。反射器組件安裝板740可進一步設置有一個或多個安裝槽744以及一個或多個安裝孔748，通過其可安裝UV固化系統(tǒng)700。
[0080]UV固化系統(tǒng)700還可包括進一步的連接口 722和750用于其它目的，比如用于連接電路電路、安裝傳感器等。
[0081]將明白本文公開的構(gòu)型本質(zhì)是示例性的，并且不認為這些【具體實施方式】為限制的意義，因為很多變型是可能的。例如，上面的實施方式可適用于不同于光纖、光纜和條帶的工件。此外，上述的UV固化裝置和系統(tǒng)可與現(xiàn)有的制造設備結(jié)合，并且不針對特定光源設計。如上所述的，可使用任何合適的光引擎，比如微波供能的燈、LED、LED陣列以及汞弧燈。本公開內(nèi)容的主題包括本文公開的各種構(gòu)型以及其它特征、功能和/或性質(zhì)的所有新的并且不明顯的組合和亞組。
[0082]注意，本文所述的實例工藝流程可與各種UV固化裝置和UV固化系統(tǒng)構(gòu)型一起使用。本文所述的工藝流程可代表任意數(shù)量的加工策略中的一個或多個，比如連續(xù)的、分批的、半分批的和半連續(xù)的加工等。由此，所圖解的各種活動、操作或功能可以以所圖解的順序、平行地執(zhí)行，或者在一些情況中被省略。同樣地，不必要求加工的順序來實現(xiàn)本文所述的實例實施方式的特征和優(yōu)勢，而是為了方便說明和描述而被提供。所圖解的行動或功能的一個或多個可被重復進行，取決于所用的具體策略。將明白本文公開的構(gòu)型和歷程本質(zhì)上是示例性的，并且不認為這些【具體實施方式】以限制的意義，因為很多變型是可能的。本公開內(nèi)容的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和構(gòu)型以及其它特征、功能和/或性質(zhì)的所有新的并且不明顯的組合和亞組。
[0083]權(quán)利要求書具體指出被認為是新的并且不明顯的某些組合和亞組。這些權(quán)利要求可以指“一個(an)”元件或“第一個(first)”元件或其等價物。這種權(quán)利要求被理解為包括并入一個或多個這種元件，既不需要也不排除兩個或更多個這種元件。通過本權(quán)利要求書的修改或通過在本申請或相關申請中的新權(quán)利要求的陳述，可要求公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合和亞組。這些權(quán)利要求，無論對于原始權(quán)利要求的范圍是較寬的、較窄的、相等的還是不同的，也被認為包含在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.UV固化裝置，其包括: 至少兩個橢圓柱體反射器，其布置為具有共定位焦點；以及 至少兩個UV光源，其中每個光源定位在每個所述橢圓柱體反射器的第二焦點處。
2.權(quán)利要求1所述的UV固化裝置，其中所述至少兩個橢圓柱體反射器被配置以接收工件，并且其被布置在所述工件的相對側(cè)上。
3.權(quán)利要求1所述的UV固化裝置，其中: 所述至少兩個橢圓柱體反射器的橢圓表面會合并且連接以形成靠近所述UV固化裝置的中點的頂邊和底邊，并且沿著所述橢圓柱體反射器的軸向長度延伸，其中所述橢圓柱體反射器的橢圓表面從所述頂邊和所述底邊向外延伸至所述UV固化裝置的任一側(cè)，在此所述橢圓柱體反射器附接至所述至少兩個光源的外殼； 所述光源包括電源、控制器、冷卻子系統(tǒng)和發(fā)光子系統(tǒng)，所述發(fā)光子系統(tǒng)包括耦合電子器件、耦合光學器件和多個半導體裝置；并且 所述外殼含有所述光源并且包括冷卻子系統(tǒng)流體的入口和出口。
4.權(quán)利要求3所述的UV固化裝置，其中所述冷卻子系統(tǒng)包括用于從所述UV固化裝置散熱的循環(huán)冷卻流體。
5.權(quán)利要求3所述的UV固化裝置，其中所述雙橢圓柱體反射器是分色反射器。
6.權(quán)利要求3所述的UV固化裝置，其中所述至少兩個UV光源的所述多個半導體裝置包括LED陣列。
7.權(quán)利要求3所述的UV固化裝置，其中所述至少兩個UV光源包括微波供能的UV燈。
8.權(quán)利要求3所述的UV固化裝置，其中所述至少兩個UV光源發(fā)出具有不同峰值波長的UV光。
9.權(quán)利要求4所述的UV固化裝置，其中所述冷卻子系統(tǒng)進一步包括安裝在所述橢圓柱體反射器的外表面上的冷卻翅片。
10.UV固化工件的方法，其包括: 沿著至少兩個橢圓柱體反射器的共定位焦點拉伸所述工件； 從布置在所述工件的相對側(cè)上的至少兩個UV光源照射UV光，其中每個UV光源定位在所述橢圓柱體反射器的第二焦點處，并且其中所照射的UV光通過所述橢圓柱體反射器被反射并且聚焦在所述工件的表面上。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中沿著所述共定位焦點拉伸所述工件包括拉伸具有UV可固化涂層、聚合物或油墨中的至少一種的光纖、條帶或光纜中的至少一個經(jīng)過所述共定位焦點。
12.權(quán)利要求10所述的方法，其中所照射的UV光通過橢圓柱形分色反射器進行反射。
13.權(quán)利要求10所述的方法，其中UV光從LED陣列照射。
14.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述UV光從微波供能的UV燈照射。
15.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述UV光源發(fā)出具有不同峰值波長的UV光。
16.權(quán)利要求8所述的方法，其中經(jīng)由外部翅片從所述橢圓柱體反射器的外表面散熱。
17.權(quán)利要求8所述的方法，其中石英管在所述共定位焦點周圍軸向地居中并且圍繞所述工件，并且其中所述石英管用惰性氣體吹掃。
18.用于UV固化的光反應 性系統(tǒng)，其包括:電源； 冷卻子系統(tǒng)； 發(fā)光子系統(tǒng)，其包括 耦合光學器件，其包括至少兩個具有共定位焦點的橢圓柱體反射器，并且被布置在工件的相對側(cè)上；和 兩個UV LED陣列光源，其中每個UV LED陣列光源基本上定位在每個所述橢圓柱體反射器的第二焦點處；和 控制器，其包括可執(zhí)行以從所述兩個UV光源照射UV光的指令，其中所述UV LED陣列光源被定位在所述橢圓柱體反射器的焦點處，并且其中所照射的UV光通過所述橢圓柱體反射器進行反射并且聚焦在所述工件的表面上。
19.權(quán)利要求18所述的光反應性系統(tǒng)，其中所述耦合光學器件進一步包括圍繞所述工件的石英管，并且關于所述共定位焦點軸向地居中，其中所述石英管用惰性氣體吹掃。
20.權(quán)利要求19所述的光反應性系統(tǒng)，其中所述冷卻子系統(tǒng)包括附接到所述橢圓柱體反射器的外表面的冷卻 翅片。
【文檔編號】G02B6/44GK103827718SQ201280045224
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月15日
【發(fā)明者】D·奇爾德斯 申請人:佛森技術公司