一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯及其制备方法技术

技术编号:12021840 阅读:37 留言:0更新日期:2015-09-09 18:54
一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯及其制备方法,本发明专利技术涉及基于微波激励的大功率微波无极紫外灯及其制备方法。本发明专利技术的目的是目前还没有针对于不同待加工产品所需的辐照需求而制备的大功率微波无极紫外灯。通过以下技术方案实现的:所述大功率微波无极紫外灯包括无极紫外灯管(1)、两个磁控管(2)、两个波导管(3)和微波谐振腔;所述微波谐振腔由反光罩(4)和金属屏蔽网(5)组成,反光罩(4)开口扣装于金属屏蔽网(5)上,二者围合的空腔为微波谐振腔;无极紫外灯管(1)设置于微波谐振腔内,反光罩(4)的两端分别设置一个波导管(3),波导管(3)的相对侧分别设置一个磁控管(2)。本发明专利技术应用于无极紫外灯领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯及其制备方法
本专利技术涉及基于微波激励的大功率微波无极紫外灯及其制备方法。
技术介绍
紫外光固化技术是一种先进的材料处理技术,利用紫外光进行照射,可将涂料等材料快速固化。由于紫外辐照的穿透性弱,所以,对于大厚度透明材料的紫外固化,需要采用大功率紫外灯。现有的大功率紫外灯有两种,即为大功率有极紫外灯和大功率无极紫外灯。其中,无极紫外灯相比于有极紫外灯,采用微波激励的发光方式,具有体积小、启动速度快、光效高、光色稳定、寿命长等特点。已经较为广泛的应用于汽车车灯涂料、液晶封装、高压电缆、光纤涂料到电子产品、医疗器械、光盘制造及光学薄膜等领域。大功率无极紫外灯的辐照效率主要体现在两个方面:1.紫外光线在待加工产品生产线上的聚焦效果;2.微波对无极紫外灯管的激发效果。而二者都受到灯中谐振腔结构的影响,前者体现在谐振腔的聚焦特性,后者体现在谐振腔的微波谐振特性。由于不同待加工产品有着不同的辐照需求,因此需要对大功率微波无极紫外灯的结构进行重新设计,方能满足不同产品的紫外辐照要求。而目前国内外还没有关于微波无极紫外灯的制备,因此提出微波无极紫外灯的制备方法十分有意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是目前还没有针对于不同待加工产品所需的辐照需求而制备的大功率微波无极紫外灯,而提出了一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯及其制备方法。上述的专利技术目的是通过以下技术方案实现的:一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯,其特征在于,所述大功率微波无极紫外灯包括无极紫外灯管、两个磁控管、两个波导管和微波谐振腔;所述微波谐振腔由反光罩和金属屏蔽网组成,金属屏蔽网为下底面,反光罩由半个椭圆柱面和与所述柱面两端分别连接的两个端盖构成,反光罩开口扣装于金属屏蔽网上且反光罩与金属屏蔽网的周边连接,二者围合的空腔为微波谐振腔;无极紫外灯管设置于微波谐振腔内,反光罩上表面的两端分别设置一个波导管,两个波导管的相对侧分别设置一个磁控管。一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯制备方法具体是按照以下步骤进行的:步骤一、根据辐照试样的辐照功率选择无极紫外灯管,并根据选择的无极紫外灯管以及待加工产品所需的辐照光强及光强分布要求确定反光罩Y方向的长度、反光罩Z方向的长度和反光罩X方向的长度;其中,以反光罩平面中心为原点0,以反光罩平面延长方向为X方向,与反光罩平面垂直方向为Y方向,与X方向和Y方向垂直方向为Z方向;步骤二、根据步骤一中无极紫外灯管确定磁控管,并根据磁控管选择波导管;根据对微波谐振腔进行的电磁仿真结果,确定波导管与步骤一中反光罩的连接以及金属屏蔽网的位置;至此,完成了基于微波激励的大功率微波无极紫外灯的制备。专利技术效果采用本专利技术的一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯及其制备方法。首先,以所需的辐照能量为依据进行无极灯灯管选择及磁控管的选择;其次,以辐照固化对象所需要的辐照光强及其分布为依据对反射腔体(谐振腔体)进行设计;再其次,针对设计的反射腔体的模型,应用计算机仿真软件进行电场模式仿真,选择最佳模式,以最佳模式对应的壁面电流的分布及波导管的电场方向为依据,对其波导管与反光罩连接的馈入口的进行设计;最后,通过屏蔽网的位置调整谐振腔体内的电场位置,使其在无极灯灯管处的场强最大,从而使无极灯的发光效率最大。由于不同待加工产品有着不同的辐照需求,因此需要对大功率微波无极紫外灯的结构进行重新设计,可根据不同待加工产品的不同辐照需求制备不同结构的大功率无极紫外灯,满足各领域对大功率无极紫外灯发光效率的需求。附图说明图1为大功率微波无极紫外灯的制备流程图;图2为大功率微波无极紫外灯结构示意图,X为坐标系X轴,Y为坐标系Y轴,Z为坐标系Z轴;图3为具体实施方式七中反光罩一个焦平面上的发光物体在另一个焦平面上的成像图,E为第一焦点,F为第二焦点平面,G为无极紫外灯,Y为坐标系Y轴,Z为坐标系Z轴,0为椭圆的中心;图4a为实施例中谐振频率在2.4-2.5GHz下形成的电场1在第一焦点平面处的分布图;图4b为实施例中谐振频率在2.4-2.5GHz下分别形成的电场2在第一焦点平面处的的分布图;图4c为实施例中谐振频率在2.4-2.5GHz下分别形成的电场3在第一焦点平面处的的分布图;图4d为实施例中谐振频率在2.4-2.5GHz下分别形成的电场4在第一焦点平面处的的分布图;图5为实施例中在最佳谐振模式条件下,谐振腔内部的壁面电流分布图,A为整体电流分布图,B为局部电流分布图;图6为实施例中选择的馈入口形状与尺寸示意图;图7为实施例中波导管与谐振腔的连接图。具体实施方式具体实施方式一:结合图2说明本实施方式,一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯,其特征在于,所述大功率微波无极紫外灯包括无极紫外灯管1、两个磁控管2、两个波导管3和微波谐振腔;所述微波谐振腔由反光罩4和金属屏蔽网5组成,金属屏蔽网5为下底面,反光罩4由半个椭圆柱面4-1和与所述柱面4-1两端分别连接的两个端盖4-2构成,反光罩4开口扣装于金属屏蔽网5上且反光罩4与金属屏蔽网5的周边连接,二者围合的空腔为微波谐振腔;无极紫外灯管1设置于微波谐振腔内,反光罩4上表面的两端分别设置一个波导管3,两个波导管3的相对侧分别设置一个磁控管2;大功率范围为1~6kW。具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述无极紫外灯管1为圆柱形,无极紫外灯管长度方向为金属屏蔽网5延长方向,直径为圆形截面直径。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述反光罩4的两端上各开有一个微波馈入口6,波导管3与微波谐振腔通过微波馈入口6进行连接;微波馈入口6安装于反光罩4的上方。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一、二或三不同的是:所述磁控管2安装于波导管3的中上方。其它步骤及参数与具体实施方式一、二或三相同。具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一、二、三或四不同的是:所述无极紫外灯管1的轴心与微波谐振腔的轴心平行。其它步骤及参数与具体实施方式一、二、三或四相同。具体实施方式六:结合图1说明本实施方式,一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯制备方法,其特征在于,一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯制备方法具体是按照以下步骤进行的:步骤一、根据辐照试样的辐照功率选择无极紫外灯管,并根据选择的无极紫外灯管以及待加工产品所需的辐照光强及光强分布要求确定反光罩Y方向的长度、反光罩Z方向的长度和反光罩X方向的长度;其中,以反光罩平面中心为原点0,以反光罩平面延长方向为X方向,与反光罩平面垂直方向为Y方向,与X方向和Y方向垂直方向为Z方向;步骤二、根据步骤一中无极紫外灯管确定磁控管,并根据磁控管选择波导管;根据对微波谐振腔进行的电磁仿真结果,确定波导管与步骤一中反光罩的连接以及金属屏蔽网的位置;至此,完成了基于微波激励的大功率微波无极紫外灯的制备。具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式六不同的是:所述步骤一中根据辐照试样的辐照功率选择无极紫外灯管,并根据选择的无极紫外灯管以及待加工产品所需的辐照光强及光强分布要求确定反光罩Y方向的长度、反光罩Z方向的长度和反光罩X方向的长度;其中,以反光本文档来自技高网...
一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯及其制备方法

【技术保护点】
一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯,其特征在于,所述大功率微波无极紫外灯包括无极紫外灯管(1)、两个磁控管(2)、两个波导管(3)和微波谐振腔;所述微波谐振腔由反光罩(4)和金属屏蔽网(5)组成,金属屏蔽网(5)为下底面,反光罩(4)由半个椭圆柱面(4‑1)和与所述柱面(4‑1)两端分别连接的两个端盖(4‑2)构成,反光罩(4)开口扣装于金属屏蔽网(5)上且反光罩(4)与金属屏蔽网(5)的周边连接,二者围合的空腔为微波谐振腔;无极紫外灯管(1)设置于微波谐振腔内,反光罩(4)上表面的两端分别设置一个波导管(3),两个波导管(3)的相对侧分别设置一个磁控管(2)。

【技术特征摘要】
1.一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯制备方法,其特征在于,一种基于微波激励的大功率微波无极紫外灯制备方法具体是按照以下步骤进行的:步骤一、根据辐照试样的辐照功率选择无极紫外灯管,并根据选择的无极紫外灯管以及待加工产品所需的辐照光强及光强分布要求确定反光罩Y方向的长度、反光罩Z方向的长度和反光罩X方向的长度;其中,以反光罩平面中心为原点0,以反光罩平面延长方向为X方向,与反光罩平面垂直方向为Y方向,与X方向和Y方向垂直方向为Z方向;步骤二、根据步骤一中无极紫外灯管确定磁控管,并根据磁控管选择波导管;根据对微波谐振腔进行的电磁仿真结果,确定波导管与步骤一中反光罩的连接以及金属屏蔽网的位置;所述步骤一中根据辐照试样的辐照功率选择无极紫外灯管,并根据选择的无极紫外灯管以及待加工产品所需的辐照光强及光强分布要求确定反光罩Y方向的长度、反光罩Z方向的长度和反光罩X方向的长度;其中,以反光罩平面中心为原点0,以反光罩平面延长方向为X方向,与反光罩平面垂直方向为Y方向,与X方向和Y方向垂直方向为Z方向;具体过程为:步骤一一、根据辐照试样的辐照功率选择无极紫外灯管,即可确定无极紫外灯管的长度及直径;具体方法为:根据辐照试样的功率w,选择无极紫外灯管型号,其无极紫外灯管功率为w′,且w′≥1.5w,即可确定无极紫外灯管的长度及直径;无极紫外灯管的长度即为反光罩的X方向的长度;步骤一二、根据步骤一一中无极紫外灯管的长度及直径即可确定反光罩Y方向的长度、反光罩Z方向的长度;具体方法为:A、设置反光罩的形状为半椭圆柱体,无极紫外灯管放置于反光罩的焦点处;B、成像的边界点为无极紫外灯管在反光罩焦平面上的边界点经反光罩反射成像形成;像的高度与物的高度的商即为反光罩的放大倍数β,如公式(1)所示:式中,a为反光罩Y方向的长度;c为反光罩的焦距;L为像的高度;H为所选灯管直径;即得出了(a+c)/(a-c)的值;C、根据反光罩的金属材料、反光罩内表面涂层的热辐射吸收特性和反光罩所需的散热条件,确定无极紫外灯管与反光罩的距离,即a-c的值;具体计算方法如下:式中,h为冷却反光罩的对流换热的换热系数;θ为反光罩的最高允许温度;θ0为环境温度;为灯管中心与反光罩顶端之间的夹角,λ为灯管热辐射功率占灯管总功率百分比,λ<1;α为反光罩内壁涂层热辐射吸收率;w′为无极紫外灯管功率;m为无极紫外灯管长度;为反光罩的吸收的热辐射功率;为散热损失的功率;根据公式(2)得公式(3)与公式(1)的(a+c)/(a-c)的值进行联立求解,即可得出a与c的值;a为反光罩Y方向的长度;根据公式(4)即可求出反光罩Z方向的长度b;反光罩厚度取值范围为0.6~1.0mm;所述步骤二中根据步骤一中无极紫外灯管确定...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵洪陈俊岐孙崐
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学
类型:发明
国别省市:黑龙江;23

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