[發(fā)明專利]用于提供提高的UVLED強度的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110234228.3
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102408198A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·J·奧弗頓
• 申請（專利權(quán)）人: 德雷卡通信技術(shù)公司
• 主分類號: C03C25/12
• 分類號: C03C25/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于固化拉制的玻璃纖維上的包層的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

玻璃纖維通常利用一個或多個包層來保護免受外力侵害。通常，兩層或更多包層在光線拉制處理期間(即，由此玻璃纖維在拉制塔中從光學(xué)預(yù)制品中拉制出來)被應(yīng)用。較柔軟的內(nèi)包層通常有助于保護玻璃纖維免遭微彎。較硬的外包層通常用于提供附加的保護并且方便對玻璃纖維進行處理。例如使用熱或者紫外(UV)光來對包層進行固化。

UV固化要求被包覆的玻璃纖維暴露在高強度UV輻射中。通過將包層暴露在更高強度的UV輻射中可以縮短固化時間。降低固化時間尤其在允許提高光纖拉制線速度以及由此提高光纖產(chǎn)率方面頗為需要。

水銀燈(例如高壓水銀燈或水銀氙燈)常被用來生成UV固化所需的UV輻射。使用水銀燈的一個缺點在于水銀燈要求大功率以生成足夠強度的UV輻射。例如，用于固化單個被包覆纖維(即一個聚合體包層)的UV燈可能要求50千瓦的總體功耗。

水銀燈的另一個缺陷在于用于供給水銀燈的大部分能量不是作為UV輻射而是作為熱來發(fā)射。因此，水銀燈必須被冷卻(例如使用熱交換器)以防止過熱。此外，水銀燈所產(chǎn)生的不期望的熱可以降低光纖包層固化的速率。

此外，水銀燈生成寬頻譜的電磁輻射，例如波長小于200納米以及高于700納米(即紅外光)的電磁輻射。通常，波長在約300納米和400納米之間的UV輻射對于UV包層的固化是有用的。因此，水銀燈泡所產(chǎn)生的大量電磁輻射(例如百分之九十或更多)被浪費。此外，玻璃纖維通常具有125微米或更小的直徑，這當(dāng)然要比水銀燈泡小很多。因此，水銀燈所發(fā)射的大部分UV輻射并不能到達玻璃纖維未固化的包層(即，能量被浪費)。

因此，有益的是采用UVLED作為傳統(tǒng)水銀燈的一種備選方案來固化玻璃纖維包層。UVLED通常需要少得多的能量，并且相應(yīng)地比傳統(tǒng)UV燈產(chǎn)生少得多的熱能。

例如，在此通過參考整體引入的US專利號7,022,382(Khudyakov等人)公開了使用UV激光(例如，連續(xù)或脈沖激光)來固化光纖包層。在此通過參考整體引入的US專利申請公開號2003/0026919(Kojima等人)公開了使用紫外發(fā)光二極管(UVLED)來固化光纖包層。

盡管效率是選擇固化設(shè)備時一個重要的考慮因素，但還希望采用能夠快速地固化光纖的固化設(shè)備。具體而言，希望采用能夠?qū)σ陨虡I(yè)拉制速度移動的光纖進行固化的固化設(shè)備。

因此，需要一種固化設(shè)備，其能夠以商業(yè)拉制速度進行操作，并且與采用水銀燈傳統(tǒng)固化設(shè)備相比以提高的效率操作。

發(fā)明內(nèi)容

因此，在一個方面中，本發(fā)明提供一種UVLED設(shè)備，用于現(xiàn)場對光纖包層(例如，玻璃纖維上的光纖包層)進行固化。

一種用于固化被包覆玻璃纖維的示例設(shè)備包括定義固化軸的腔室。定位于該腔室中的第一UVLED陣列。第一UVLED陣列包括UVLED源，其中的每個具有最大輸出強度為x_n(t)_max和最小輸出強度為x_n(t)_min的UV輻射的可變(例如振蕩)輸出x_n(t)。每個UVLED源的最大輸出強度x_n(t)_max大于通過以其各自的最大額定電流驅(qū)動每個UVLED源所能獲得的強度。通常UVLED源中的至少兩個具有彼此異相的UV輻射的振蕩輸出。在一個實施方式中，該設(shè)備包括能夠調(diào)節(jié)UVLED源的振蕩輸出的強度和/或相位的控制器。

在另一方面中，本發(fā)明包括一種用于對玻璃纖維上的包層進行固化的方法。具有不完全固化的包層的玻璃纖維以線速度v_f并且沿固化軸通過腔室，該固化軸由該腔室定義。定義第一UVLED陣列的多個UVLED以大于UVLED源的最大額定電流的電流來驅(qū)動。每個UVLED源具有最大輸出強度為x_n(t)_max和最小輸出強度為x_n(t)_min的UV輻射的振蕩輸出x_n(t)。每個UVLED源的最大輸出強度x_n(t)_max大于在以其最大額定電流來驅(qū)動每個UVLED源的情況下所能獲得的強度。來自第一UVLED陣列的UV輻射被發(fā)射(例如，發(fā)射到腔室中)以促進玻璃纖維包層的固化。

在現(xiàn)場對光纖包層進行固化期間，第一UVLED陣列通常定義規(guī)范化和x_total(t，v_f)：