ПЕРЕНОСНАЯ ЛАМПА УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО И ВИДИМОГО СВЕТА
PORTABLE ULTRAVIOLET AND VISIBLE LIGHT LAMP

Изобретение относится к переносной лампе ультрафиолетового и видимого света, имеющей множество светодиодов ультрафиолетового и видимого света как источников излучения ультрафиолетового и видимого света. Изобретение также относится к способу получения отверждаемого покрытия.
Ручные переносные светодиодные лампы ультрафиолетового и видимого света коммерчески доступны, например, от Panacol-Elosol GmbH в Германии или от Clearstone Technologies Inc. в Соединенных Штатах Америки. Передвижные лампы ультрафиолетового и видимого света для отверждения материалов, имеющих поверхностное покрытие, описаны в Международной заявке на патент № WO 2006/047866 A. Этот документ описывает источники излучения ультрафиолетового и видимого света, установленные на позиционирующей панели, удерживаемой стойкой. Люминесцентные лампы, светодиоды, электронные лучи и лазеры упомянуты как пригодные источники излучения. В связи с люминесцентными лампами упомянуто воздушное охлаждение воздуходувкой, вентилятором или сжатым воздухом.
Недостатками известных переносных светодиодных ламп ультрафиолетового и видимого света являются ограниченная интенсивность ультрафиолетового и видимого света, который они генерируют, а также ограниченная область, покрываемая излучением ультрафиолетового и видимого света. Светодиоды ультрафиолетового и видимого света отличаются более эффективным преобразованием электроэнергии в излучение ультрафиолетового и видимого света, чем традиционные источники излучения ультрафиолетового и видимого света, такие как люминесцентные лампы или лампы на галоидном металле. Однако в светодиодах ультрафиолетового и видимого света также значительная пропорция электроэнергии преобразуется в тепло. Кроме того, максимальная рабочая температура светодиода в целом ниже, около 120°C, чем рабочая температура обычных ультрафиолетовых ламп. Долговечность светодиодов ультрафиолетового и видимого света уменьшается, когда они работают при слишком высокой температуре. Таким образом, увеличение интенсивности ультрафиолетового и видимого света и области, покрываемой при генерировании ультрафиолетового и видимого света с использованием большего количества индивидуальных светодиодов ультрафиолетового и видимого света, приводит к проблеме увеличенной рабочей температуры светодиодов ультрафиолетового и видимого света. Таким образом, требуются охлаждающие средства для предотвращения перегревания светодиодной лампы ультрафиолетового и видимого света. Однако охлаждающие средства, такие как воздуходувки или вентиляторы, в целом увеличивают сложность, вес и размеры переносного устройства на основе светодиодов ультрафиолетового и видимого света.
Настоящее изобретение направлено на облегчение вышеупомянутых проблем. Более конкретно, изобретение направлено на обеспечение переносной светодиодной лампы ультрафиолетового и видимого света, способной генерировать излучение ультрафиолетового и видимого света высокой интенсивности и имеющей простое, небольшое и легкое охлаждающее средство.
Изобретение далее обеспечивает переносную лампу ультрафиолетового и видимого света, имеющую блок светодиодов ультрафиолетового и видимого света, содержащий множество светодиодов ультрафиолетового и видимого света, как источников излучения ультрафиолетового и видимого света, блок питания для светодиодов ультрафиолетового и видимого света и линию подачи охлаждающей среды, соединяемую с резервуаром для охлаждающей среды для обеспечения потока охлаждающей среды к светодиодам ультрафиолетового и видимого света.
Использование светодиодов ультрафиолетового и видимого света имеет несколько преимуществ перед обычными источниками излучения ультрафиолетового и видимого света. Светодиоды ультрафиолетового и видимого света позволяют мгновенно осуществлять включение/выключение источника излучения ультрафиолетового и видимого света, что прибавляет гибкость. Кроме того, срок службы светодиодов ультрафиолетового и видимого света в целом значительно продолжительнее, чем срок службы обычных источников ультрафиолетового и видимого света, например, до 50000 часов для светодиода ультрафиолетового и видимого света по сравнению с приблизительно 1000 часов для обычных ламп ультрафиолетового и видимого света. Кроме того, светодиоды ультрафиолетового и видимого света в целом имеют узкое распределение длины волны и дают возможность настраивать пиковую длину волны. Пиковая длина волны пригодных светодиодов ультрафиолетового и видимого света находится между 200 нм и 500 нм. Когда требуется только ультрафиолетовый свет, пиковая длина волны соответственно находится между 200 и 400 нм. Для уменьшения рисков для здоровья, связанных с кожей и глазами, открытыми для ультрафиолетового излучения, может быть предпочтительно использовать ультрафиолетовые светодиоды, имеющие пиковую длину волны в диапазоне 320-400 нм. Однако также можно использовать светодиоды ультрафиолетового и видимого света, имеющие пиковую длину волны в диапазоне длины волны видимого света, таком как от 400 нм до 500 нм. Другое преимущество светодиодов ультрафиолетового и видимого света состоит в их относительно низком рабочем напряжении, которое предпочтительно в среде камеры для окрашивания распылением по сравнению с более высокими напряжениями, необходимыми для нормальных ламп ультрафиолетового и видимого света.
Множество светодиодов ультрафиолетового и видимого света лампы может быть пригодным образом сгруппировано в так называемый массив светодиодов ультрафиолетового и видимого света. Количество индивидуальных светодиодов ультрафиолетового и видимого света в массиве светодиодов ультрафиолетового и видимого света может быть приспособлено в зависимости от заданного размера, формы и требуемого выхода ультрафиолетового и видимого излучения. Массив светодиодов ультрафиолетового и видимого света может, например, содержать 10-50 или несколько сотен или даже тысяч индивидуальных светодиодов ультрафиолетового и видимого света.
Форма массива светодиодов ультрафиолетового и видимого света не принципиальна. Она может быть любой подходящей формой. В качестве примера может быть упомянут круговой массив светодиодов ультрафиолетового и видимого света, размещенного вокруг сопла пистолета-краскораспылителя.
Блоком питания для светодиода ультрафиолетового и видимого света может быть портативный батарейный блок питания. В одном варианте осуществления изобретения батареи являются подзаряжающимися. Также возможно использование блока питания, подключаемого к электрической сети.
Линия подачи охлаждающей среды соединена с лампой ультрафиолетового и видимого света таким образом, чтобы обеспечивать поток охлаждающей среды к светодиодам ультрафиолетового и видимого света. Линия подачи охлаждающей среды пригодным образом выполнена из гибкого материала, например каучука или пластмассы, который, опционально, может быть армирован волокном или проволокой. Линия подачи охлаждающей среды может быть постоянно присоединена к лампе ультрафиолетового и видимого света. В альтернативном варианте, линия подачи охлаждающей среды может быть съемным образом прикреплена к лампе ультрафиолетового и видимого света, например фитингом типа соединительный штифт.
Линия подачи охлаждающей среды может соединяться с резервуаром для охлаждающей среды. В ходе работы линия подачи охлаждающей среды соединена с резервуаром для охлаждающей среды. Охлаждающая среда будет в таком случае поступать из резервуара к светодиодам ультрафиолетового и видимого света для их охлаждения. Охлаждающая среда может быть жидкой охлаждающей средой, или она может быть газом, в частности сжатым газом. Примером пригодной жидкой охлаждающей среды является вода. Примером газообразной охлаждающей среды является сжатый воздух. Сжатый воздух особенно пригоден в качестве охлаждающей среды, когда лампа ультрафиолетового и видимого света используется для отверждения ультрафиолетовым и видимым светом краски, поскольку резервуары со сжатым воздухом, так или иначе, имеются в наличии во многих магазинах, где продают распыляющиеся краски.
Когда воздух или подобная нетоксичная газовая или газообразная смесь используются как охлаждающая среда, охлаждающая среда может выпускаться в окружающую среду без каких-либо отрицательных последствий. В другом варианте осуществления изобретения, лампа ультрафиолетового и видимого света дополнительно содержит линию отвода охлаждающей среды для отвода охлаждающей среды. В зависимости от типа используемой охлаждающей среды, охлаждающая среда может отводиться наружу через линию отвода охлаждающей среды, или она может рециркулировать в резервуар для охлаждающей среды.
Переносная лампа ультрафиолетового и видимого света, соответственно, является ручным устройством. Лампа ультрафиолетового и видимого света может использоваться сама по себе как переносная лампа ультрафиолетового и видимого света. В другом варианте осуществления изобретения лампа ультрафиолетового и видимого света может быть частью пистолета-краскораспылителя, например, как описано в международной заявке на патент № WO 2004/069427. Лампа ультрафиолетового и видимого света может быть постоянно присоединена к пистолету-краскораспылителю. В другом варианте осуществления изобретения лампа ультрафиолетового и видимого света имеет средство для съемного присоединения лампы ультрафиолетового и видимого света к пистолету-краскораспылителю. В этом случае, лампа ультрафиолетового и видимого света может использоваться сама по себе или может прикрепляться к пистолету-краскораспылителю. Можно также разъемно комбинировать лампу ультрафиолетового и видимого света со специальным держателем, допускающим легкое манипулирование лампой ультрафиолетового и видимого света.
В одном варианте осуществления изобретения, канал для потока охлаждающей среды содержит клапан для управления потока охлаждающей среды. Канал для потока охлаждающей среды включает в себя линию подачи охлаждающей среды, внутреннее пространство блока светодиодов ультрафиолетового и видимого света и, возможно, линию отвода охлаждающей среды. Переключатель источника питания светодиода ультрафиолетового и видимого света, предпочтительно, выполнен таким образом, что источник питания может быть включен только когда клапан в канале для потока охлаждающей среды открыт. Это может быть достигнуто, например, посредством физического соединения пускового механизма для открывания клапана и кнопки для приведения в действие электрического переключателя источника питания.
В другом варианте осуществления изобретения канал для потока охлаждающей среды содержит клапан для регулирования потока охлаждающей среды и датчик для обнаружения потока охлаждающей среды. Источник питания светодиода ультрафиолетового и видимого света может быть включен или выключен как функция потока охлаждающей среды, обнаруженного датчиком. Следует отметить, что термин "датчик потока" включает в себя варианты воплощения, в которых поток обнаруживается по разностям давления, определенным одним или более датчиков давления. Когда поток в канале для потока охлаждающей среды превышает предопределенную величину, датчик может побуждать включение источника питания светодиода ультрафиолетового и видимого света. Когда обнаруженный поток меньше предопределенной величины, датчик может побуждать выключение источника питания светодиода ультрафиолетового и видимого света. В упрощенном варианте осуществления изобретения предопределенная величина потока может составлять 0 л/мин. В этом случае, устройство включается, когда поток охлаждающей среды превышает 0 л/мин, и устройство выключается, когда поток охлаждающей среды отсутствует. Поток охлаждающей среды обычно приводится в действие пользователем, например, посредством нажима на пусковой механизм для открывания клапана в канале для потока охлаждающей среды, например, в линии подачи. При наличии потока охлаждающей среды, источник питания светодиода ультрафиолетового и видимого света и, соответственно, светодиоды ультрафиолетового и видимого света будут включены, и они будут выключены, когда поток охлаждающей среды прекращен, например когда пусковой механизм отпущен. В таком варианте осуществления изобретения, обеспечивается то, что светодиоды ультрафиолетового и видимого света будут включены, только если существует достаточный поток охлаждающей среды. Таким образом, перегревание светодиодов ультрафиолетового и видимого света может быть надежно исключено.
Переносные лампы ультрафиолетового и видимого света часто используют для отверждения отверждаемых ультрафиолетовым и видимым светом покрытий и клеев. Материалы покрытий и клеи часто содержат летучие органические составы, такие как растворители и/или мономеры, которые испаряются во время и/или после нанесения на основу. Это может приводить к образованию взрывоопасной атмосферы вблизи покрытой основы. Таким образом, отверждение при помощи ламп ультрафиолетового и видимого света, которые не являются взрывобезопасными, может быть начато только после периода проветривания, достаточного для удаления летучих органических составов. Это вызывает задержку всего процесса и может негативно влиять на экономичность процесса нанесения покрытия. Следует отметить, что процессы отверждения ультрафиолетовым и видимым светом часто очень скоротечны. Как следствие, вышеупомянутая фаза проветривания может стать узким местом для оптимизации скорости процесса покрытия и отверждения ультрафиолетовым и видимым светом. Таким образом, существует потребность в области нанесения покрытий и клея в переносной лампе ультрафиолетового и видимого света, которая может безопасно использоваться немедленно после нанесения слоя покрытия или клея во взрывоопасной среде.
Переносная лампа ультрафиолетового и видимого света, соответствующая изобретению, может быть легко приспособлена для безопасного использования во взрывоопасной среде. Это может быть значительно облегчено посредством пространственного отделения источника питания светодиода ультрафиолетового и видимого света и датчика для обнаружения потока охлаждающей среды от блока светодиодов ультрафиолетового и видимого света. Датчик для обнаружения потока охлаждающей среды и блок питания светодиода ультрафиолетового и видимого света пригодным образом располагают в области с невзрывоопасной атмосферой. Блок светодиодов ультрафиолетового и видимого света не может вызвать взрыв во время нормальной работы, поскольку все электрические части, которые могли бы вызвать воспламенение или взрыв, могут быть расположены вне области взрывоопасной атмосферы. Дополнительные меры могут быть предприняты для минимизации риска взрыва в случае вероятных нарушений нормальной работы, таких как механическое повреждение. Примером такой дополнительной меры является создание и автоматический контроль избыточного давления в светодиодной камере. При возникновении избыточного давления устройство автоматически выключается. Механический пусковой механизм для открывания клапана в линии подачи охлаждающей среды или выпускной линии может быть расположен вблизи блока светодиодов ультрафиолетового и видимого света. В таком варианте осуществления изобретения светодиодная лампа ультрафиолетового и видимого света может быть включена или выключена оператором, приводящим в действие механический пусковой механизм вблизи блока светодиодов ультрафиолетового и видимого света. Нажим на механический пусковой механизм во взрывоопасной атмосфере открывает клапан в линии подачи охлаждающей среды или линии отвода. Это вызывает пуск потока охлаждающей среды, который обнаруживается датчиком потока, находящимся вне взрывоопасной среды. Реагируя на обнаруженный поток, датчик потока вызывает включение источника питания светодиода ультрафиолетового и видимого света, который также расположен вне взрывоопасной среды.
Лампа ультрафиолетового и видимого света, соответствующая изобретению, может использоваться для всех целей, где требуется излучение ультрафиолетового и видимого света. Лампа ультрафиолетового и видимого света особенно пригодна для отверждения отверждаемых излучением ультрафиолетового и видимого света покрытий и клеев. Таким образом, изобретение также относится к способу получения отверждаемого покрытия, содержащему нанесение отверждаемого ультрафиолетовым и видимым светом состава покрытия на основу и отверждение покрытия излучением ультрафиолетового и видимого света, причем излучение ультрафиолетового и видимого света обеспечивается переносной лампой ультрафиолетового и видимого света согласно изобретению. Основой может быть, например, автомобиль или большое транспортное средство, такое как поезд, автобус, грузовик или самолет. Способ также может осуществляться для ремонта покрытия автомобилей и больших транспортных средств. Способ особенно пригоден для ремонта, когда только часть основы, например, отдельная панель кузова или локальное повреждение снабжают ремонтным покрытием.