專利名稱：用于柔光輻照的裝置的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生梯度變化的柔光輻照的裝置，該裝置采用的輻射源在一螺旋形反射器內(nèi)偏偏離軸線線設(shè)置，上述螺旋形反射器完全封閉輻射源。本發(fā)明還涉及光學(xué)涂層與該裝置在一起的使用，以使該裝置能發(fā)射選擇性的窄通帶寬度的輻射。
2.現(xiàn)有技術(shù)說明A.目前所用的準(zhǔn)直器目前所用的準(zhǔn)直器，如加透鏡的反射器和拋物面反射器，發(fā)射準(zhǔn)直的、在空間上相干的電磁能。在這些準(zhǔn)直器的孔徑處，所有的電磁能在空間上是相干的。空間上相干的光將產(chǎn)生清晰的陰影。
B.反射器設(shè)計(jì)以螺旋為基礎(chǔ)的曲線已經(jīng)用于能量的收集。例如，美國專利No.3,974,824，太陽能加熱裝置，公開了一種太陽能加熱裝置，該裝置利用一個(gè)圓筒形反射器，該圓筒形反射器具有一個(gè)空間上延伸部分和一個(gè)拋物面式部分，用于將太陽能集中在一個(gè)軸向上設(shè)置的吸收器上，該吸收器裝有待加熱的流體。在這個(gè)裝置中，進(jìn)入的能量沿著螺旋的軸線集中。
此外，螺旋式反射器已用來照明墻壁，按照美國專利No.4,564,888，墻壁照射燈具。然而，這個(gè)裝置的反射器只顯露出在反射器內(nèi)部使用燈泡，該反射器不完全封閉燈泡。
C.濾光片設(shè)計(jì)普通濾光片常常吸收所希望的各波長中50-90％，以便消除光譜的不想要部分。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供輻射源的沖擊式冷卻，以便能有效地利用高強(qiáng)度輻射源。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過在反射器或透射濾光片的表面上采用光學(xué)反射涂層而提供有選擇性的帶寬輸出。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是將多個(gè)反射器相結(jié)合，以便均勻地照明復(fù)雜的或大的表面。
更具體地說，本發(fā)明針對(duì)在螺旋式彎曲的反射器內(nèi)的電磁輻射線光源和點(diǎn)光源的偏離軸線定位，以便產(chǎn)生隨距離而具有近似線性功率下降的梯度變化的柔光輻照。多個(gè)螺旋體的接合可以調(diào)到均勻輻照各復(fù)雜表面。與目前所用的準(zhǔn)直器、如加透鏡的反射器和拋物面反射器相比，從本發(fā)明的輻射源中所發(fā)射的輻射，在沒有平行射線情況下，于孔徑處在空間色散，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)柔光輻照?qǐng)D案。此外，本發(fā)明針對(duì)將光學(xué)反射涂層應(yīng)用到螺旋式發(fā)生器的內(nèi)表面上，以便從較寬帶寬的光源中產(chǎn)生選擇性的窄通帶寬度輻射的發(fā)射。本發(fā)明的裝置將對(duì)光療法(輔助的反應(yīng)和內(nèi)生的反應(yīng)二者)、制革、照相術(shù)、平板印刷術(shù)、電磁激活的化學(xué)反應(yīng)、和熱傳送等領(lǐng)域有應(yīng)用。在脈沖式光源和連續(xù)光源二者情況下，將對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)有特殊的用途。
本發(fā)明的范圍內(nèi)一些裝置的例子在各附圖中示出并在以后加以說明，但是應(yīng)該理解，這些裝置的附圖或者說明都不代表作為本發(fā)明的限制，并且對(duì)該技術(shù)的技術(shù)人員來說，在看了此處所述的公開內(nèi)容時(shí)，將會(huì)想到也在本發(fā)明范圍之內(nèi)的另一些裝置。
時(shí)附圖的簡要說明
圖1是本發(fā)明裝置的透視圖。
圖2是圖1裝置的側(cè)視圖。
圖3是圖1裝置的頂視圖。
圖4是沿著圖3中線段4-4所作的剖視圖。氣流方向圖用箭頭示出。
圖5是本發(fā)明的小室和反射器裝置的前視圖。氣流方向圖用箭頭示出。
圖6是沿著圖5中線段6-6所作的剖視圖。相對(duì)于左面反射器的氣流方向圖用箭頭示出(相對(duì)于右面反射器的氣流方向圖略去)。
圖7是用于本發(fā)明利用光學(xué)反射涂層的裝置典型反射曲線。
圖8與圖4相同的側(cè)面剖視圖，該圖示出一對(duì)跨越反射器內(nèi)部開口偏置的透射濾光片。氣流方向圖用箭頭示出。
圖9也是與圖4相同的側(cè)面剖視圖，該圖示出跨越反射器開口的單塊透視濾光片。
圖10是本發(fā)明的裝置可供選擇的實(shí)施例透視圖。氣流方向圖用箭頭示出。
圖11是本發(fā)明的裝置另一個(gè)實(shí)施例透視圖。氣流方向圖用箭頭示出。
圖12是本發(fā)明的裝置另一個(gè)實(shí)施例透視圖。
對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說明如圖1所示，本發(fā)明的一種優(yōu)選裝置包括一個(gè)螺旋形反射器10和一個(gè)電磁輻射源12。該裝置通過輻射源12的偏偏離軸線線設(shè)置，產(chǎn)生梯度變化的柔光輻照，上述輻射源12這樣完全封閉在螺旋形反射器10的內(nèi)部，以使該裝置只發(fā)出反射的輻射。換句話說，螺旋形反射器10這樣完全封閉輻射源12，以使輻射源12不能直接從反射器10的外部看到。因此，從該裝置發(fā)射的所有輻射都至少反射一次，同時(shí)產(chǎn)生所發(fā)射輻射的強(qiáng)度更直線下降。
應(yīng)該理解，一種光源，如燈泡或者燈管，是一種電磁輻射源，該電磁輻射源發(fā)射具有在至少一部分可見光譜區(qū)內(nèi)波長的輻射。由于本發(fā)明的裝置在可見光譜區(qū)之外的波長處可以用，所以在此處將把光源當(dāng)作一種電磁輻射源。
螺旋形是在平面中一個(gè)點(diǎn)以距圓心單調(diào)增加或減少的距離，繞一固定圓心運(yùn)動(dòng)的軌跡。一個(gè)阿基米德螺線，具有一通用極坐標(biāo)方程r＝aθ，并且從坐標(biāo)軸系的原點(diǎn)開始，是用于優(yōu)選實(shí)施例螺旋形設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
光學(xué)系統(tǒng)的焦軸是形成對(duì)稱軸的諸點(diǎn)軌跡，平行的入射射線會(huì)聚于該對(duì)稱軸上或者它們似乎是從該對(duì)稱軸發(fā)散。
輻射源12在上述螺旋形反射器10內(nèi)脫離坐標(biāo)軸或任何焦軸(“偏離軸線”)的設(shè)置，將產(chǎn)生梯度變化的柔光輻照。圖2示出用于優(yōu)選實(shí)施例的輻射源典型偏偏離軸線線設(shè)置。
此外，環(huán)狀螺旋形反射器的鸚鵡螺形螺旋和漸開線與如上所述的輻射源12偏偏離軸線線設(shè)置一起使用，將產(chǎn)生梯度變化的柔光輻照輸出。
在圖1和4中還示出，在輻射源12，典型地是一種管狀燈附近的螺旋形反射器通風(fēng)，為了提供輻射源12的沖擊式空氣冷卻，部分地由冷卻通風(fēng)孔14，和在側(cè)面封閉件18中的冷卻開口16提供。輻射源12的偏偏離軸線線設(shè)置可供這種冷卻方法使用。
應(yīng)該理解，此處提到的空氣冷卻等同于用任何物質(zhì)冷卻，并且流體冷卻可以和空氣冷卻互換。
如圖5和6中所示，在優(yōu)選實(shí)施例中的沖擊式空氣冷卻通過小室22而變得更方便，上述小室22具有若干進(jìn)氣孔28、出氣孔30、并由基本上透明的窗26密封，另外還有鼓風(fēng)機(jī)24。鼓風(fēng)機(jī)24用來穿過出氣孔30將空氣抽出小室22，同時(shí)在反射器10的輻射出射孔徑和透明窗26之間產(chǎn)生一個(gè)較低壓力區(qū)。因此，空氣通過進(jìn)氣孔28吸入小室，穿過冷卻通風(fēng)孔14和冷卻開口16進(jìn)入反射器，越過并包圍輻射源12，并穿過反射器10的輻射出射孔徑出來。反射器10的螺旋形狀和輻射源12的偏偏離軸線線設(shè)置有助于提高該方案的冷卻效率，因?yàn)樯鲜鰵饬鲊@輻射源12產(chǎn)生湍流。這種設(shè)計(jì)允許用各種高強(qiáng)度輻射源在完全封閉的反射器10內(nèi)使用。
還應(yīng)理解，至此各圖中所示的鼓風(fēng)機(jī)24規(guī)定為一般表示造成一種流體，如空氣，運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置。這類裝置在該技術(shù)中是眾所周知的，并且確切的裝置類型對(duì)本發(fā)明的范圍來說不是關(guān)鍵。
圖6還示出兩種螺旋形反射器的優(yōu)選布局—利用每個(gè)反射器相對(duì)的梯度變化照明圖案，來產(chǎn)生一個(gè)均勻的表面照明。此外，優(yōu)選實(shí)施例可供將多對(duì)反射器堆垛，來提供實(shí)際上是任何尺寸或形狀的表面照明。
在圖4中還示出，優(yōu)選實(shí)施例螺旋形反射器10的內(nèi)表面具有一個(gè)光學(xué)反射涂層20，該光學(xué)反射涂層20只有效地反射選定的波長。因?yàn)閺难b置發(fā)射出來的大部分輻射在出射之前反射許多次，所以該裝置將發(fā)射具有清晰輪廓的輻射帶。光學(xué)反射涂層常常是95-99％在所希望的帶寬范圍內(nèi)反射，而不到10％是在別處反射。因此，多次反射將有效地消除不希望要的帶寬，而同時(shí)保護(hù)了所希望要的帶寬。圖7示出用于優(yōu)選實(shí)施例的典型反射曲線。
另外，借助于從裝置中發(fā)出的選定的波長，基本上透明的窗26可以通過設(shè)計(jì)具有對(duì)某些波長的輻射進(jìn)行過濾的特性。
本發(fā)明利用選定的透射濾光片的可供選擇的實(shí)施例在圖8-11中示出。
圖8示出一對(duì)跨過反射器10內(nèi)部開口交錯(cuò)排列的透射濾光片，以使來自輻射源12的輻射將被濾光，而冷卻空氣可以繼續(xù)繞輻射源12流動(dòng)。
圖9示出圖8的濾光片設(shè)計(jì)一種可供選擇的型式，其中利用整塊透射濾光片32跨越反射器10的內(nèi)部開口。這種設(shè)計(jì)允許使用一種減小尺寸的透射濾光片32。
圖10和11還示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中透明窗26直接跨越反射器10的輻射出射孔徑安放。另外，基本上透明的窗26可以故意地對(duì)某種波長的輻射具有濾光特性。
圖10所示的實(shí)施例利用一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)24來將空氣推入側(cè)面封閉件18的冷卻開口16。特別是，冷卻通風(fēng)孔14從這個(gè)實(shí)施例中除去，同時(shí)迫使空氣經(jīng)由冷卻開口16進(jìn)入直到經(jīng)由沿著反射器10外邊緣切開的孔徑34排出。
圖11示出圖10的實(shí)施例外加一第二鼓風(fēng)機(jī)25，該第二鼓風(fēng)機(jī)25位于孔徑34處，以便將冷卻空氣拉出反射器10。因此，通過推和拉(推—拉)空氣穿過反射器10達(dá)到更高的冷卻效率。
該裝置的一個(gè)附加效率是，幾乎所有由輻射源12發(fā)射的光都被從輻射源12的下面、后面和周圍收集，并在一向前方向而不是向后方向上反射到輻射源12中。因此，較低的初始輻射量必需達(dá)到所希望的輸出水平，同時(shí)減少了能耗和不希望有的熱量。
裝置可以利用脈沖式輻射源和連續(xù)輻射源二者。這種裝置發(fā)出的脈沖式電磁輻照度在照射生物組織時(shí)和在起動(dòng)光化學(xué)反應(yīng)時(shí)，具有一些特別優(yōu)于連續(xù)光的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括以下方面* 脈沖式輻照度可用來激活許多對(duì)治療皮膚病如銀屑病，維生素D的形成，及其它光激發(fā)式反應(yīng)等很重要的內(nèi)生的和外生的光化學(xué)反應(yīng)。* 脈沖式輻照度可用來更深的穿透高強(qiáng)度電磁能。當(dāng)有一個(gè)與閾值有關(guān)的光化學(xué)反應(yīng)時(shí)，這將使反應(yīng)能在表面內(nèi)部更深處發(fā)生。能量以微微秒到毫秒的間隔釋放。* 脈沖式輻照度可以在幾分之一秒內(nèi)調(diào)節(jié)。* 較高的峰值功率可用于以前未知的光化學(xué)反應(yīng)。* 轉(zhuǎn)變成熱的脈沖能可以在各脈沖之間消耗掉。* 在電磁輻射對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的吸收大于周圍組織的情況下，產(chǎn)生脈沖將增加該區(qū)域的相對(duì)加熱。例如，黑色頭發(fā)毛囊在產(chǎn)生脈沖期間將有選擇地受熱，同時(shí)將不想要的頭發(fā)破壞，而使周圍組織較少不舒服。
裝置的優(yōu)選實(shí)施例利用脈沖式氙閃光燈管作為輻射源12。氙燈管被認(rèn)為足夠連續(xù)使用許多年，并且過了好多年都提供穩(wěn)定的輸出。裝置的脈沖式氙燈實(shí)施例提供極為可靠的劑量測定法。
本發(fā)明利用多個(gè)輻射源36的另一個(gè)實(shí)施例在圖12中示出。這個(gè)實(shí)施例可供利用不同波長的光源36，亦即，用于在反射器10輻射出射孔處混合光的色調(diào)和溫度的單色光。
應(yīng)該理解，上述各例不是作為本發(fā)明的限制，而對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在看了此處所述的公開內(nèi)容時(shí)，將會(huì)想到也在本發(fā)明范圍內(nèi)的另一些配置。
權(quán)利要求
1.一種用于柔光輻照的裝置，包括一個(gè)具有呈螺旋形狀斷面輻射出射孔的反射器；和一個(gè)電磁輻射源，該電磁輻射源這樣偏離軸線設(shè)置，以便保護(hù)輻射源免予直接觀察。
2.如權(quán)利要求1所述的用于柔光輻照的裝置，上述反射器螺旋形斷面形狀沿著它的長度保持固定不變，并且還包括閉合上述反射器側(cè)向開口的側(cè)面封閉件。
3.如權(quán)利要求2所述的用于柔光輻照的裝置，還包括在上述側(cè)面封閉件中的冷卻開口。
4.如權(quán)利要求3所述的用于柔光輻照的裝置，還包括一個(gè)第一流體運(yùn)動(dòng)裝置，該第一流體運(yùn)動(dòng)裝置與上述反射器成流體連通，用于形成一種流經(jīng)上述反射器的流體。
5.如權(quán)利要求4所述的用于柔光輻照的裝置，還包括一個(gè)第二流體運(yùn)動(dòng)裝置，該第二流體運(yùn)動(dòng)裝置也與上述反射器及同上述第一流體運(yùn)動(dòng)裝置協(xié)同工作的開口成流體連通，以便形成上述反射器的推拉式通風(fēng)。
6.如權(quán)利要求3所述的用于柔光輻照的裝置，還包括一個(gè)沿著上述反射器的冷卻通風(fēng)孔。
7.如權(quán)利要求6所述的用于柔光輻照的裝置，還包括一個(gè)流體運(yùn)動(dòng)裝置，該流體運(yùn)動(dòng)裝置與上述反射器成流動(dòng)連通，用于形成一種流經(jīng)上述反射器的流體。
8.如權(quán)利要求7所述的用于柔光輻照的裝置，還包括一個(gè)封閉上述反射器的小室，和一個(gè)基本上透明的窗，上述小室具有一個(gè)進(jìn)氣孔和一個(gè)出氣孔，該進(jìn)氣孔和出氣孔與上述流體運(yùn)動(dòng)裝置成流動(dòng)連通，而基本上是透明的窗在上述輻射出射孔徑的前面。
9.如權(quán)利要求1所述的用于柔光輻照的裝置，還包括一個(gè)在上述反射器內(nèi)表面上的光學(xué)反射涂層，用于選擇性的透射特定的輻射波長。
10.如權(quán)利要求1所述的用于柔光輻照的裝置，還包括一個(gè)透射濾光片，用于選擇性的透射特定的輻射波長。
11.如權(quán)利要求10所述的用于柔光輻照的裝置，上述透射濾光片設(shè)置在上述反射器的內(nèi)部開口處。
12.如權(quán)利要求10所述的用于柔光輻照的裝置，上述透射濾光片包括多個(gè)偏置的濾光片，這些濾光片以間隔開的關(guān)系設(shè)置在上述反射器的內(nèi)部開口處。
13.如權(quán)利要求2所述的用于柔光輻照的裝置，上述電磁輻射源是管形形狀并且顯著地延伸反射器的長度。
14.如權(quán)利要求13所述的用于柔光輻照的裝置，上述管狀電磁輻射源是氙閃光燈。
15.如權(quán)利要求1所述的用于柔光輻照的裝置，還包括至少一個(gè)附加的電磁輻射源，該附加的電磁輻射源也這樣偏離軸線設(shè)置，以便保護(hù)附加的輻射源免予直接觀察。
16.如權(quán)利要求15所述的用于柔光輻照的裝置，上述電磁輻射源和附加的電磁輻射源發(fā)射不同波長的輻射。
17.如權(quán)利要求1所述的用于柔光輻照的裝置，上述反射器具有一呈阿基米德螺線形狀的斷面。
18.如權(quán)利要求1所述的用于柔光輻照的裝置，上述反射器具有一呈鸚鵡螺形螺線形狀的斷面。
19.如權(quán)利要求1所述的用于柔光輻照的裝置，上述反射器具有一呈環(huán)形螺線漸開線形狀的斷面。
20.一種柔光式輻照的組件，包括多個(gè)反射器和電磁輻射源，上述多個(gè)反射器具有呈螺線形狀的斷面，而電磁輻射源這樣偏離軸線設(shè)置，以便保護(hù)輻射源免予直接觀察；上述各反射器互補(bǔ)式排列，以便均勻地照射一個(gè)復(fù)雜的表面。
全文摘要
一種用于柔光輻照的裝置,包括一個(gè)反射器(10)和一個(gè)電磁輻射源(12),上述反射器(10)具有一呈螺線形狀的斷面,而電磁輻射源(12)這樣偏離軸線設(shè)置,以便保護(hù)光源免予直接觀察。冷卻通風(fēng)孔(14)和冷卻開口(16)提供輻射源的沖擊式冷卻,以便能有效的利用一高強(qiáng)度輻射源。外加一個(gè)或多個(gè)與反射器成流動(dòng)連通的流體運(yùn)動(dòng)裝置,可以進(jìn)一步改善輻射源的冷卻。在反射器表面上的光學(xué)反射涂層(20)或透射濾光片(32)使該裝置能提供具有選擇性帶寬的輻射輸出?？梢杂枚鄠€(gè)反射器組合,以便均勻地照明復(fù)雜的或大的表面。對(duì)這種具有脈沖式光源和連續(xù)光源二者的裝置有許多特殊的用途。
文檔編號(hào)F21V7/04GK1360672SQ00810153
公開日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2000年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月9日
發(fā)明者戴維·G·錢格里斯 申請(qǐng)人:戴維·G·錢格里斯