專利名稱：用于提供提高的uvled強度的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于固化拉制的玻璃纖維上的包層的設備和方法。
背景技術：
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預制品中拉制出來)被應用。較柔軟的內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，并且相應地比傳統(tǒng)UV燈產生少得多的熱能。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備。具體而言，希望采用能夠對以商業(yè)拉制速度移動的光纖進行固化的固化設備。因此，需要一種固化設備，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)固化設備相比以提高的效率操作。

發(fā)明內容
因此，在一個方面中，本發(fā)明提供一種UVLED設備，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 (t)max和最小輸出強度為xn(t)fflin的UV輻射的可變(例如振蕩)輸出xn (t)。每個UVLED 源的最大輸出強度^(t)max大于通過以其各自的最大額定電流驅動每個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，該設備包括能夠調節(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Vf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動。每個UVLED源具有最大輸出強度為i(t)max和最小輸出強度為i(t)min的UV輻射的振蕩輸出 xn(t)。每個UVLED源的最大輸出強度i(t)max大于在以其最大額定電流來驅動每個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xt。tal(t， vf)
權利要求
1.一種對玻璃纖維上的包層進行固化的方法，包括將具有不完全固化的包層的玻璃纖維以線速度Vf并沿著固化軸通過腔室，所述固化軸由所述腔室定義；驅動多個UVLED源，每個UVLED源由大于其最大額定電流的電流所驅動，其中所述 UVLED源定義第一 UVLED陣列，并且每個UVLED源具有最大輸出強度為i(t)max和最小輸出強度為l(t)min的UV輻射的振蕩輸出，每個UVLED源的所述最大輸出強度i(t)max大于在每個所述UVLED源以其最大額定電流被驅動的情況下所能獲得的強度；以及將來自所述第一 UVLED陣列的UV輻射發(fā)射到所述腔室中以提升所述包層的固化。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述包層隨著所述玻璃纖維通過所述腔室而被均勻地固化。
3.根據(jù)前述權利要求任意一項所述的方法，其中所述第一UVLED陣列中的每個UVLED 源的輸出定義脈沖串。
4.根據(jù)前述權利要求任意一項所述的方法，其中所述第一 UVLED陣列定義了規(guī)范化和xt。tal(t，vf)
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述第一 UVLED陣列中的每個UVLED源的所述輸出、(t)定義占空比等于A/B的脈沖串；所述第一 UVLED陣列中的每個UVLED源具有基本相同的所述最大輸出強度\(t)max和基本相同的所述最小輸出強度l(t)min ；所述第一 UVLED陣列具有B個UVLED源；以及Xtotal(t, vf) A(xn(t)max+xn(t)min)。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，包括步驟響應于所述玻璃纖維的所述線速度Vf改變， 調節(jié)至少一個UVLED源的所述輸出的相位，使得xt。tal (t,vf)對于給定線速度具有基本恒定的值。
7.根據(jù)前述權利要求任意一項所述的方法，包括響應于所述玻璃纖維的所述線速度Vf 增加而增加所述UVLED源的輸出強度。
8.根據(jù)前述權利要求任意一項所述的方法，包括響應于所述玻璃纖維的所述線速度Vf 降低而降低所述UVLED源的輸出強度。
9.根據(jù)前述權利要求任意一項所述的方法，包括驅動定義第二 UVLED陣列的多個UVLED源，所述第二 UVLED陣列中的每個UVLED源被大于其最大額定電流的電流所驅動，其中所述第二 UVLED陣列中的每個UVLED源具有最大輸出強度為yn(t)max和最小輸出強度為yn(t)min的UV輻射的振蕩輸出yn(t)，每個UVLED源的所述最大輸出強度yn(t)max大于每個所述UVLED源以其最大額定電流被驅動的情況下所能獲得的強度；并且其中，所述第二UVLED陣列中的至少一個UVLED源的所述最大輸出強度y (t)max不同于所述第一 UVLED陣列中的至少一個UVLED源的所述最大輸出強度xn(t)max ； 以及引導來自所述第二 UVLED陣列的UV輻射以提升所述包層的固化。
10.根據(jù)前述權利要求任意一項所述的方法，其中所述第一UVLED陣列中的每個UVLED 源以基本相同的電流驅動。
11.根據(jù)前述權利要求任意一項所述的方法，其中所述第一UVLED陣列中的每個UVLED 源的所述最大輸出強度^ (t) _基本上相同。
12.根據(jù)權利要求1-3任意一項所述的方法，其中所述第一UVLED陣列中的至少兩個 UVLED源以不同的電流驅動。
13.根據(jù)權利要求1-3任意一項所述的方法，其中對于所述第一UVLED陣列中的至少兩個UVLED源，所述最大輸出強度\ (t) _是不同的。
14.一種對玻璃纖維上的包層進行固化的方法，包括將具有不完全固化的包層的玻璃纖維以線速度Vf并且沿固化軸通過腔室，所述固化軸由所述腔室定義；從第一 UVLED陣列向所述腔室發(fā)射UV輻射以提升所述包層的固化，所述第一 UVLED陣列包括多個UVLED源，每個所述UVLED源發(fā)射最大輸出強度為\(t)max和最小輸出強度為 xn(t)min的UV輻射的振蕩輸出xn (t)；其中所述第一 UVLED陣列定義規(guī)范化和xt。tal(t，vf)
15.根據(jù)權利要求14的方法，其中所述包層隨著所述玻璃纖維通過所述腔室而被均勻地固化。
16.根據(jù)權利要求14-15任意一項所述的方法，其中所述第一UVLED陣列中的每個 UVLED源的輸出定義脈沖串。
17.根據(jù)權利要求14-16任意一項所述的方法，其中所述第一UVLED陣列中的每個 UVLED源以基本相同的電流驅動。
18.根據(jù)權利要求14-16任意一項所述的方法，其中所述第一UVLED陣列中的至少兩個 UVLED源以不同的電流驅動。
19.根據(jù)權利要求14-18任意一項所述的方法，其中所述第一UVLED陣列中的每個 UVLED源的所述最大輸出強度\(t)max基本上相同。
20.根據(jù)權利要求14-18任意一項所述的方法，其中對于所述第一UVLED陣列中的至少兩個UVLED源，所述最大輸出強度ι (t) _是不同的。
21.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述第一 UVLED陣列中的每個UVLED源的所述輸出、(t)定義占空比等于A/B的脈沖串；所述第一 UVLED陣列中的每個UVLED源具有基本相同的所述最大輸出強度\(t)max和基本相同的所述最小輸出強度l(t)min ；所述第一 UVLED陣列具有B個UVLED源；以及
22.根據(jù)權利要求14所述的方法，包括步驟響應于所述玻璃纖維的所述線速度Vf改變，調節(jié)至少一個UVLED源的所述輸出的相位，使得^rtal (t，vf)對于給定線速度具有基本恒定的值。
23.根據(jù)權利要求14-22任意一項所述的方法，包括響應于所述玻璃纖維的線速度Vf 增加而增加所述UVLED源的輸出強度。
24.根據(jù)權利要求14-23任意一項所述的方法，包括響應于所述玻璃纖維的線速度Vf 降低而降低所述UVLED源的輸出強度。
25.根據(jù)權利要求14所述的方法，包括步驟以大于所述第一 UVLED陣列中的UVLED源的最大額定電流的電流來驅動所述UVLED 源，所述UVLED源的最大輸出強度^ (t) max大于在所述UVLED源以其最大額定電流被驅動的情況下所能獲得的強度。
26.一種用于對被包覆玻璃纖維進行固化的設備，包括定義固化軸的腔室；以及定位在所述腔室中的第一 UVLED陣列，所述第一 UVLED陣列包括多個UVLED源；其中所述第一 UVLED陣列中的每個UVLED源具有最大輸出強度為i(t)max和最小輸出強度為l(t)min的UV輻射的振蕩輸出，每個UVLED源的最大輸出強度i(t)max大于在每個UVLED源以其最大額定電流驅動的情況下所能獲得的強度；其中所述第一 UVLED陣列中的至少兩個所述UVLED源具有彼此異相的UV輻射的振蕩輸出。
27.根據(jù)權利要求沈所述的設備，包括控制器，電連接到所述第一 UVLED陣列；其中所述控制器能夠調節(jié)所述第一 UVLED陣列中的所述UVLED源的所述振蕩輸出的強度和/或相位。
28.根據(jù)權利要求27所述的設備，其中所述控制器調節(jié)所述第一UVLED陣列中的所述 UVLED源的所述振蕩輸出，使得所述第一 UVLED陣列定義規(guī)范化和&。tal (t，vf)k =所述第一 UVLED陣列中的UVLED源的數(shù)目， dn =沿所述固化軸從第一個UVLED源到第η個UVLED源的距離； Vf =在被包覆玻璃纖維通過所述腔室并且沿著所述固化軸行進時所述包覆玻璃纖維的線速度；對于給定線速度，Xtotal (t, vf)具有基本恒定的值。
29.根據(jù)權利要求沈所述的設備，其中所述第一UVLED陣列中的每個所述UVLED源具有基本相同的所述最大輸出強度l(t)max。
30.根據(jù)權利要求沈所述的設備，其中所述第一UVLED陣列中的至少兩個所述UVLED 源具有不同的所述最大輸出強度l(t)max。
31.根據(jù)權利要求沈或27所述的設備，其中所述第一 UVLED陣列定義規(guī)范化和Xtotal Vf)
32.根據(jù)權利要求31所述的設備，其中所述第一 UVLED陣列中的每個所述UVLED源的所述輸出、(t)定義占空比等于A/B的脈沖串；所述第一 UVLED陣列中的每個UVLED源具有基本相同的所述最大輸出強度\(t)max和基本相同的所述最小輸出強度l(t)min ；所述第一 UVLED陣列具有B個UVLED源；以及
33.根據(jù)權利要求沈-32任意一項所述的設備，其中所述第一UVLED陣列中每個所述 UVLED源的輸出定義脈沖串。
34.根據(jù)權利要求沈-33任意一項所述的設備，包括定位在所述腔室中的第二 UVLED陣列，所述第二 UVLED陣列包括多個UVLED源； 其中所述第二 UVLED陣列中的每個UVLED源具有最大輸出強度為yn(t)max和最小輸出強度為yn(t)min的UV輻射的振蕩輸出yn(t)，每個UVLED源的最大輸出強度yn(t)max大于在每個UVLED源以其最大額定電流驅動的情況下所能獲得的強度；以及其中所述第二 UVLED陣列中的至少一個所述UVLED源的所述最大輸出強度yn(t)max不同于所述第一 UVLED陣列中的至少一個UVLED源的所述最大輸出強度i(t)max。
35.一種用于對被包覆玻璃纖維進行固化的設備，包括 定義固化軸的腔室；以及定位在所述腔室中的第一 UVLED陣列，所述第一 UVLED陣列包括多個UVLED源； 其中所述第一 UVLED陣列中的每個UVLED源具有最大輸出強度為i(t)max和最小輸出強度為l(t)min的UV輻射的振蕩輸出，其中所述第一 UVLED陣列中的至少兩個所述UVLED源具有彼此異相的UV輻射的振蕩輸出；以及其中所述第一 UVLED陣列定義規(guī)范化和xt。tal(t，vf)k =所述第一 UVLED陣列中的UVLED源的數(shù)目， dn =沿所述固化軸從第一 UVLED源到第η到UVLED源的距離； Vf =在被包覆玻璃纖維通過所述腔室并且沿所述固化軸行進時所述被包覆玻璃纖維的線速度；對于給定線速度，Xtotal (t, Vf)具有基本恒定的值。
36.根據(jù)權利要求35所述的設備，包括控制器，電連接到所述第一 UVLED陣列；其中所述控制器能夠調節(jié)所述第一 UVLED陣列中的所述UVLED源的所述振蕩輸出的強度和/或相位。
37.根據(jù)權利要求35-36任意一項所述的設備，其中所述第一UVLED陣列中的每個所述 UVLED源具有基本相同的所述最大輸出強度i(t)max。
38.根據(jù)權利要求35-36任意一項所述的設備，其中所述第一UVLED陣列中的至少兩個所述UVLED源具有不同的所述最大輸出強度i(t)max。
39.根據(jù)權利要求35-36任意一項所述的設備，其中所述第一 UVLED陣列中的每個所述UVLED源的所述輸出、(t)定義占空比等于A/B的脈沖串；所述第一 UVLED陣列中的每個UVLED源具有基本相同的所述最大輸出強度\(t)max和基本相同的所述最小輸出強度l(t)min ；所述第一 UVLED陣列具有B個UVLED源；以及Xtotal(t, vf) A(xn(t)max+xn(t)min)。
40.根據(jù)權利要求35-39任意一項所述的設備，其中所述第一UVLED陣列中的每個所述 UVLED源的所述輸出定義脈沖串。
41.根據(jù)權利要求35-40任意一項所述的設備，其中所述第一UVLED陣列中的UVLED源的所述最大輸出強度^(t)max大于在所述UVLED源以其最大額定電流被驅動的情況下所能獲得的強度。
全文摘要
本發(fā)明的實施方式涉及用于提供提高的UVLED強度的方法和設備。具體地，提供一種UVLED設備以及相關方法，提供提高的UVLED強度以促進對被包覆玻璃纖維的有效固化。該設備采用多個UVLED源，每個UVLED源發(fā)射紫外輻射的振蕩輸出。通常，至少兩個UVLED源具有彼此異相的紫外輻射的振蕩輸出。在固化期間，玻璃纖維上不完全固化的包層吸收從UVLED源發(fā)射的電磁輻射。
文檔編號C03C25/12GK102408198SQ201110234228
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權日2010年8月10日
發(fā)明者B·J·奧弗頓 申請人:德雷卡通信技術公司