UA94751C2

Method and system for laser-based wavelength specific infrared irradiation treatment

Abstract

A laser diode based system for direct injection of selected thermal-infrared (ER) wavelength radiation or energy into articles for a wide range of processing purposes is provided. These purposes may include heating, raising or maintaining the temperature of articles, or stimulating a target item in a wide range of different industrial, medical, consumer, or commercial applications. The system is especially applicable to operations that require or benefit from the ability to irradiate at specifically selected wavelengths or to pulse or inject the radiation. The system is particularly advantageous when functioning at higher speeds and in a non-contact environment with the target.

UA94751C2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 4

Term

No projected expiry on record.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Today

28 claims: 18 independent, 10 dependent

  1. 1
    Система для безконтактної термічної обробки пластмасових цільових деталей, попередньо утворених або оброблених, яка включає:засоби, діючі на розміщення пластикових цільових деталей у спосіб, що полегшує застосування випромінюючого нагрівання;та ділянку термічного контролю та управління, на якій пластмасові деталі розташовуються для опромінення, ділянка термічного спостереження та контролю включає один або більше твердотілих лазерних діодів з червоною основою, для виділення інфрачервоної енергії, що випромінюється у вузькому діапазоні довжини хвилі, що приводить у відповідність бажані абсорбуючі властивості пластмасових цільових деталей в діапазоні довжини хвилі від 1,1 до 5,0 мікронів через пряме перетворення електричний струм-на-фотон, і де лазерні діоди розташовані в матриці так, щоб істотна частина випромінюючої енергії, яку виділяє матриця, попадала на частини цільових деталей.
  2. 2
    Система за п. 1 яка відрізняється тим, що лазерні діоди виготовлені із застосуванням матеріалів, заснованих на індії фосфаті.
  3. 3
    Система за будь-яким з пп. 1-2, яка відрізняється тим, що принаймні одна довжина хвилі, вибрана для опромінювання цілі, вибрана відповідно до основних характеристик абсорбції матеріалів цільової композиції у вибраній довжині хвилі та вибрана, щоб оптимізувати принаймні одне з бажаної глибини нагрівання, проникнення тепла, нагрівання шкіри, місця розташування нагрівання, швидкості нагрівання або нагрітої товщини.
  4. 4
    Система за п. 1 яка відрізняється тим, що принаймні один діод діє на видалення енергії випромінювання з довжиною хвилі від 1,0 до 3,0 мікрометрів.
  5. 5
    Система за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що принаймні дві довжини хвилі вибрані для опромінювання цілі через характеристику показників абсорбції для кожної довжини хвилі в принаймні деяких з цільових компонентних матеріалів композиції.
  6. 6
    Система за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що пластмасові цільові компоненти включають принаймні одну з PET заготовок, PLA заготовок, PEN заготовок або PET пляшок протягом процесу виробництва пляшки.
  7. 7
    Система за будь-яким з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що включає принаймні один засіб кріплення широкополосного джерела випромінювання, ближчого до шляху перевезення через область теплового контролю та обробки, так, що збільшується опромінювання від діодів з опромінюванням від широкополосного джерела.
  8. 8
    Система за будь-яким з пп. 1-7, яка відрізняється тим, що додатково включає принаймні одне неплоске дзеркало, приблизно циліндричне дзеркало або викривлене дзеркало, особливо сформоване, щоб полегшити поліпшену доставку теплової інфрачервоної випромінюючої енергії від принаймні одного лазерного діода у ціль.
  9. 9
    Спосіб нагрівання термопластичної заготовки, що передує операції розтягування видувним утворенням, який включає стадії:транспортування із періодичним повторюванням ряду заготовок через секцію теплового контролю та керування машини видувного утворення;підйом температури заготовок до бажаної температури обробки, опромінюючи заготовки, використовуючи лазерні діоди, скомпоновані виділяти принаймні одну вибрану вузьку довжину хвилі теплової інфрачервоної випромінюючої енергії, яка відповідає бажаній абсорбуючій властивості заготовок і яка попадає на вибрані частини заготовок;та видалення непотрібного тепла з компонентів секції теплового контролю та керування машини видувного утворення, використовуючи систему охолодження.
  10. 10
    Спосіб за п. 9 який відрізняється тим, що лазерні діоди виготовлені із застосуванням матеріалів, заснованих на індії фосфаті.
  11. 11
    Спосіб за п. 10 який відрізняється тим, що принаймні один діод діє на видалення енергії випромінювання з довжиною хвилі від 1,0 до 3,0 мікрометрів.
  12. 12
    Система для вибіркового введення термічного інфрачервоного випромінювання в об'єкт, система включає:принаймні один твердотілий виділяючий випромінювання лазерний діод, принаймні один лазерний діод, що є одним з випромінюючих вихідну теплову інфрачервону енергію в вибраній довжині хвилі для відповідності бажаній абсорбуючій властивості, пов'язаній з застосуваною ціллю;засоби для того, щоб поміщати цілі так, щоб вони могли бути нагріті системою опромінювання, що базується на лазерних діодах;вишукуванням закріплення у позицію, коли принаймні один лазерний діод матриці є таким, що його опромінювання спрямоване в вибрані частини цілі;та засіб, щоб управління вибору часу та кількістю електричного струму принаймні на один лазерний діод, за допомогою чого відбувається процес безпосереднього перетворення електричний струм-на-фотон, що виробляє теплову випромінюючу енергію.
  13. 13
    Система за п. 12 яка відрізняється тим, що лазерні діоди виготовлені із застосуванням матеріалів, заснованих на індії фосфаті.
  14. 14
    Система за п. 12 яка відрізняється тим, що принаймні один діод діє на видалення енергії випромінювання з довжиною хвилі від 1,0 до 3,0 мікрометрів.
  15. 15
    Система за будь-яким з пп. 12-14, яка відрізняється тим, що принаймні один лазерний діод приймає форму матриці X на Y окремих лазерних діодних пристроїв опромінення так, що модель вихідної продукції опромінення з кожного пристрою принаймні частково покриває продукцію сусідніх пристроїв
  16. 16
    Система, за будь-яким з пп. 12-15, яка відрізняється тим, що принаймні один лазерний діод приймає форму X на Y матриці лазерно-діодних пристроїв і обидва X і Y є більшими ніж один.
  17. 17
    Система за будь-яким з пп. 12-16, яка відрізняється тим, що матриці перебувають у формі принаймні однієї матриці вбудованого чіпа, інтегрованої лінії зв'язку або матриці шарово-сіткового кріплення індивідуальних пристроїв, щоб полегшити напрямок випромінювання до цілі.
  18. 18
    Система за будь-яким з пп. 12-17, яка відрізняється тим, що монтажні плати, на яких установлені лазерні діодні пристрої, є конфігураціями монтажної плати, вибраними, щоб відводити теплоту від лазерних діодних пристроїв за допомогою принаймні однієї монтажної плати, матеріал якої є більш провідним, ніж звичайний, нагрівальні стоки або охолоджуючі рідинні сорочки.
  19. 19
    Система за п. 18, яка відрізняється тим, що засоби для відведення теплоти, включають рідинну сорочку теплообміну, яка переміщує теплоту принаймні на одну з істотних відстаней від системи з фабрики виробництва або на зовнішнє положення.
  20. 20
    Система за будь-яким з пп. 12-19, яка відрізняється тим, що засоби для розташування складаються із засобу перевезення, за допомогою чого цілі переміщуються періодично через область нагрівання випромінюванням, включаючи шлях переміщення в та шлях переміщення з заданої області.
  21. 21
    Система за будь-яким з пп. 12-20, яка відрізняється тим, що система програмованого керування далі включає принаймні один вхідний інтелектуальний датчик, щоб контролювати інші параметри цілі, щоб забезпечити дані, використовувані в модифікації принаймні одного аспекту системи вихідного опромінювання і де принаймні один інтелектуальний датчик включає фотосистему.
  22. 22
    Система за будь-яким з пп. 12-21, яка відрізняється тим, що далі включає систему керування, виконану для окремого керування принаймні одним з:статусу увімк./вимк., потоком електричного струму, та місць розташування активованих пристроїв для кожної довжини хвилі, представленої в матриці і моделях сканера.
  23. 23
    Система за будь-яким з пп. 12-22, яка відрізняється тим, що система керування імпульсно збуджує систему на рівнях електричного струму, що є істотно більші, ніж рекомендовані стійкі, статичні рівні струму, щоб досягти вищої інтенсивності миттєвого випуску у імпульсній операції, такої, коли система, що відповідає на вхідний сигнал, визначає вибір часу імпульсної операції.
  24. 24
    Система за п. 22, яка відрізняється тим, що пристрій сканування здатний до конфігурації перенаправлення випромінюючої енергії через двовимірні або тривимірні моделі сканування синхронізовано з транспортними засобами, які переміщають ціль через область опромінювання і так, що принаймні одна тривалість дії області, величина випромінювання в будь-який заданий час і розміщення випромінювання може бути спрямоване системою керування.
  25. 25
    Спосіб введення теплоти у ціль, який включає:розташування цілі для експозиції принаймні одним лазерним діодом, що виділяє теплове випромінювання;компонування принаймні одного лазерного діода, щоб спрямувати його опромінювання до цілі: вибірково підведений електричний струм до принаймні одного лазерного діода, що виділяє випромінювання;і вибір принаймні одного лазерного діода, що виділяє принаймні одну специфічну вузьку довжину хвилі випромінювання, для відповідності переважним характеристикам абсорбції цілі;далі, вибираючи принаймні один лазерний діод такий, що емісія випромінюючої енергії перебуває на вузькій зоні в діапазоні від 1,1 до 5,0 мікронів;селективне введення теплоти в принаймні в одній специфічній вузькій довжині хвилі зв'язується у ціль з опромінюванням від емітуючого теплолазерного діода.
  26. 26
    Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що лазерні діоди виготовлені із застосуванням матеріалів, заснованих на індії фосфаті.
  27. 27
    Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що принаймні один діод діє на видалення енергії випромінювання з довжиною хвилі від 1,0 до 3,0 мікрометрів.
  28. 28
    Спосіб за будь-яким з пп. 25-27, який відрізняється тим, що включає вимір принаймні однієї температури кожної окремої цілі та замкнення контуру за допомогою посилки необхідних сигналів керування, щоб опромінити кожну ціль, як необхідно для досягнення визначеної температури.
Independent claims28