Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur UV-Bestrahlung von Objekten, insbesondere zur Härtung von Beschichtungen, mit mehreren UV- Strahlermodulen, die jeweils eine auf einem Träger flächig angeordnete LED- Anordnung umfassen.

Aus der US 2006/0127594 A1 ist ein UV-Härtungsapparat bekannt, der eine Mehrzahl von UV-LED-Anordnungen umfasst, die auf einem gemeinsamen Paneel reihenförmig gestaffelt angeordnet sind, womit im Zuge eines Objekttransports durch den Bestrahlungsbereich eine gleichförmige Bestrahlung erreicht werden soll. Allerdings weist die Strahlerfläche innerhalb der Reihen Lücken auf, so dass Objektbereiche zu unterschiedlichen Zeiten mit UV- Strahlung beaufschlagt werden. Außerdem wird ein ausgedehnter Bauraum benötigt. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weiter zu entwickeln und vor allem bei kompakter Bauweise speziell für Einbauaggregate eine hohe Flexibilität, Effektivität und Qualität bei der Bestrahlung sicherzustellen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 bzw. 14 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, durch eine Kaskadierung gleichartiger Module eine variabel kombinierbare und insgesamt dennoch gleichförmige Strahlerfläche zu schaffen. Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass jedes UV-Strahlermodul eine mit einer Vielzahl von Anschlussleitungen zum elektrischen Anschluss der LED-Anordnung versehene Flachkabelverbindung aufweist, und dass die Flachkabelverbindung an einer an einem weiteren UV-Strahlermodul anfügbaren oder angefügten Verbin- dungsseite des Trägers angeordnet ist. Durch die seitliche Spannungsversorgung können die LED-Anordnungen der einzelnen Module auf einer begrenzten Fläche mit hoher Leistungsdichte aufgebracht und effektiv gekühlt werden, während durch die Flachkabelverbindung ein gleichsam nahtloses Zusammenfügen möglich ist, ohne die Kombinationsmöglichkeiten einzu- schränken.

Vorteilhafterweise verlaufen die Anschlussleitungen der Flachkabelverbindung zumindest im Bereich des Trägers in einer Ebene quer zu der Fläche der LED-Anordnung seitlich nebeneinander, so dass nur ein schmaler Spalt- bereich zu einem benachbarten Modul freigehalten werden muss und eine günstige Anschlussmöglichkeit für eine flächenhafte LED-Anordnung geschaffen wird.

Eine weitere Verbesserung lässt sich dadurch erreichen, dass die Flachka- belverbindung ein die Anschlussleitungen in Form von Leiterbahnen enthaltendes flexibles Flachband aufweist.

Um räumlich definierte bzw. starre Anschlussstellen zu schaffen, ist es auch von Vorteil, wenn die Flachkabelverbindung an einem an der Verbindungs- seite des Trägers angefügten Endabschnitt durch ein Starrverbundteil, insbesondere eine sandwichartige Laminatstruktur ausgesteift ist. Dadurch ist es auch möglich, dass die Anschlussleitungen der Flachkabelverbindung mit geringem Leitungsquerschnitt stirnseitig über Bonddrähte mit der LED- Anordnung verbindbar sind. Für eine nahtlose Kaskadierung ist es vorteilhaft, wenn die Dicke der Flachkabelverbindung weniger als 3 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 2 mm beträgt. Besonders vielfältige Kombinationsmöglichkeiten ergeben sich dadurch, dass die UV-Strahlermodule einen rechteckförmigen Träger aufweisen und an mindestens zwei Verbindungsseiten des Trägers mit weiteren UV- Strahlermodulen nahtlos zusammenfügbar sind, so dass die gemeinsam gebildete Strahlerfläche gleichmäßig mit LEDs besetzt ist.

Vorteilhafterweise ist der Träger für die LED-Anordnung vorzugsweise in Form einer Metallplatte auf einem Kühler angeordnet, so dass eine effiziente Kühlung weitgehen frei von Temperaturgradienten möglich ist. Um Kühlung mehrerer Module kombinieren zu können, ist es von Vorteil, wenn der Kühler an einer Seite des Trägers seitlich übersteht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die LED-Anordnung durch eine Matrix von LEDs gebildet ist, wobei jeweils zwei benachbarte LED-Reihen in Reihenschaltung verbunden sind, so dass eine einseitige Anschlussmöglichkeit besteht.

Um die erforderliche elektrische Energie mit geringen relativ dünnen Leitern bereitstellen zu können, ist es vorteilhaft, die LED-Anordnung über die Flach- kabelverbindung mit einer Gleichspannungsversorgung des UV- Strahlermoduls verbunden ist, wobei die für eine Reihenschaltung der LEDs bereitgestellte Gleichspannung mehr als 100 V, vorzugsweise 300 bis 500 Volt beträgt. Zur Erzielung einer hohen Leistungsdichte ist es vorteilhaft, wenn die LED- Anordnung jedes UV-Strahlermoduls mehr als 1000, vorzugsweise ca. 1500 durch Einzelchips gebildete LEDs aufweist. Für die Härtung von Beschich- tungen können somit die UV-Strahlermodule eine optische Leistungsdichte von mehr als 10 W/cm ² aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur UV-Bestrahlung von Objekten, insbesondere zur Härtung von Beschichtungen, mit mehreren UV- Strahlermodulen, die jeweils eine auf einem Träger flächig angeordnete LED- Anordnung umfassen und unter Bildung einer in einem regelmäßigen Raster mit LEDs besetzten gemeinsamen Strahlerfläche zusammensetzbar sind, so dass im Bereich der Verbindungsseiten zwischen den Trägern keine Strah- lungsinhomogenitäten entstehen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: eine aus zwei Reihen von UV-Strahlermodulen zusammengesetzte LED-Bestrahlungsvorrichtung in perspektivischer Darstellung; ein einzelnes Strahlermodul in perspektivischer Darstellung; zwei in ihrer LED-Anordnung nahtlos aneinandergefügte Strahlermodule in der Draufsicht; ein Schaltbild der LED-Anordnung eines Strahlermoduls; eine über einen Flachkabelverbindung angeschlossene Reihe der LED-Anordnung in einem ausschnittsweisen Längsschnitt.

Die in der Zeichnung dargestellte Bestrahlungsvorrichtung 10 ermöglicht die UV-Bestrahlung von Objekten, die insbesondere in Form von mit Druckfar- ben, Lacken oder Klebstoffen beschichteten Substraten beispielsweise in einer Druckmaschine zur chemischen Vernetzung bzw. Härtung der Be- schichtung durch den Bestrahlungsbereich hindurchtransportiert werden. Zu diesem Zweck ist die Bestrahlungsvorrichtung 10 aus einer Mehrzahl von UV-Strahlermodulen 12 zusammengesetzt, die jeweils eine auf einer Trägerplatte 14 aufgebrachte rasterförmige LED-Anordnung 16 umfassen und an einer nahtlos an ein benachbartes Strahlermodul ansetzbaren Verbindungs- seite 18 mit einer Flachkabelverbindung 20 zum elektrischen Anschluss der LED-Anordnung 16 versehen sind.

Wie in Beispiel nach Fig. 1 gezeigt, sind zwei Reihen von jeweils acht Strahlermodulen 12 so zusammengesetzt, dass die insgesamt gebildete Strahler- fläche 22 in einem gleichmäßigen Raster mit LEDs 24 besetzt ist. Grundsätzlich lassen sich die einzelnen Strahlermodule 12 an einer, zwei oder drei Seiten (Verbindungsseiten 18) ihrer rechteckförmigen Trägerplatte 14 mit weiteren Modulen 12 nahtlos kombinieren, während jeweils eine verbleibende Seite (Kühlerseite 26) der Trägerplatte 14 für eine Kühlmittelzuführung freigehal- ten ist. Diese erfolgt über einen Kühlerblock 28, der sich von der Kühlerseite 26 her vollflächig unter die Trägerplatte 14 erstreckt. Jeder Kühlerblock 28 kann über einen Vorlauf 30 und Rücklauf 32 mit einer in Reihenlängsrichtung der Strahlermodule 12 durchgehenden zweikanaligen Kühlmittelführung 34 verbunden werden. Unterhalb des Kühlerblocks 28 sind die Platinen 36 einer Steuerelektronik und Spannungsversorgung 38 angeordnet, die auf diese Weise ebenfalls gekühlt werden.

Wie am besten aus der Einzeldarstellung eines Strahlermoduls 12 gemäß Fig. 2 ersichtlich, ist die bahnförmige Flachkabelverbindung 20 entlang einer Verbindungsseite 18 der Trägerplatte 14 so angeordnet, dass die LED- Anordnung 16 an die Spannungsversorgung 38 anschließbar ist, ohne dass ein störender Überstand die nahtlose Kombination mit einem weiteren Strahlermodul 12 verhindert. Unter dem Begriff„nahtlos" ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass der gegenseitige Abstand der LEDs 24 über die Flachkabelverbindung 20 hinweg im Wesentlichen konstant bleibt, so dass keine Strahlungsinhomogenitäten entstehen. Um dies zu erreichen, beträgt die Dicke der Flachkabelverbindung 20 zweckmäßig zwischen 1 und 2mm. Die Flachkabelverbindung 20 weist eine Vielzahl von Anschlussleitungen 40 in Form von parallelen Leiterbahnen auf, von denen in Fig. 2 der besseren Übersichtlichkeit halber nur einige durch gestrichelte Linien veranschaulicht sind. Diese verlaufen zumindest mit ihren Endabschnitten in einer Ebene quer zu der Oberfläche der angrenzenden Trägerplatte 14. Dieser trägersei- tige Bereich 42 der Flachkabelverbindung 20 ist als Starrverbundteil biegesteif ausgeführt, wie es weiter unten näher erläutert wird. Hingegen ist der untere platinenseitige Bereich 44 der Flachkabelverbindung als Flexleitung biegsam, um ggf. Bautoleranzen auszugleichen.

In der Draufsicht nach Fig. 3 ist deutlich erkennbar, dass die LED-Anordnung 16 auf jedem Strahlermodul 12 durch eine regelmäßige Matrix von LEDs 24 gebildet ist, die in Reihen 46 in einem definierten gegenseitigen Abstand beispielsweise von wenigen Millimetern angeordnet sind, wobei dieser Abstand auch über die Flachkabelverbindung 20 hinweg zu einem benachbarten Strahlermodul 12 erhalten bleibt. Abweichend von der vereinfachten Darstellung nach Fig. 3 kann dabei jedes Strahlermodul 12 mehr als 1000, zweckmäßig etwa 1500 durch Einzelchips gebildete LEDs 24 aufweisen. Auf diese Weise kann eine optische Leistungsdichte von mehr als 10W/cm ² bei einer Wellenlänge von etwa 395nm erreicht werden, so dass eine effektive Vernetzung bzw. Härtung der bestrahlten Beschichtungen möglich ist. Grundsätzlich ist auch eine Kombination verschiedener Bestrahlungswellenlängen möglich, indem LEDs 24 mit den gewünschten Wellenlängen gemischt eingesetzt werden.

Fig. 4 zeigt ebenfalls symbolisch vereinfacht die Verdrahtung der einzelnen LEDs 24 in einem Strahlermodul 12. Jeweils zwei benachbarte LED-Reihen 46 sind in einer Reihenschaltung als Strang von ca. 100 LEDs miteinander verbunden und insgesamt über die Anschlussleitungen 40 des Flachkabelverbindung 20 mit einer Gleichspannung von etwa 400 Volt beaufschlagbar. Aufgrund der hohen Spannung können besonders kleine Leitungsquerschnitte realisiert werden.

Wie in Fig. 5 veranschaulicht, erfolgt der elektrische Anschluss der LED- Reihen 46 durch eine direkte Bonddrahtverbindung 48 zwischen der ersten bzw. letzten LED 24 und der freien Stirnseite der Anschlussleitung 40. Um dies zu ermöglichen, ist der obere Bereich 42 der Flachkabelverbindung 20 gleichsam als miniaturisierte Platine durch eine sandwichartige Laminatstruktur 50 ausgesteift.