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Patent Searching and Data


Title:
MODULE-TYPE LED LAMP UNIT AND USE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/009099
Kind Code:
A1
Abstract:
In a known multi-beam LED lamp unit, multiple LED lamp modules are combined, each provided with at least one LED for emitting UV radiation of a wavelength below 430 nm or IR radiation of a wavelength above 780 nm. The expenditure for maintenance and assembly increases with the number of LED lamp modules. In order to provide an LED lamp unit on this basis, which is easy to maintain and assemble, and which optimally uses the available construction space, according to the invention: each LED lamp module has a housing provided with a radiation outlet window and is configured as a plug-in assembly for a docking station, wherein the docking station has at least one connection means for establishing an interlocking mechanical connection with the housing and has a plug element of an electrical plug connection; and the housing has a housing rear side having a mechanical counter part corresponding to the connection means, as well as a counter element corresponding to the plug element of the electrical plug connection, wherein the connection means of the docking station and the corresponding mechanical counter part of the housing rear part are arranged in such a way that the establishment of the interlocking mechanical connection also brings about the establishment of an electrical connection between plug element and counter element.

Inventors:
MEYER STEFAN (DE)
HECK JOHANNA (DE)
DIETTRICH JÖRG (DE)
HOFMANN MARKO (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/065777
Publication Date:
January 19, 2017
Filing Date:
July 05, 2016
Export Citation:
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Assignee:
HERAEUS NOBLELIGHT GMBH (DE)
International Classes:
F26B3/28; B05D3/02; B05D3/06; B41F23/04; B41J11/00
Domestic Patent References:
WO2010105365A12010-09-23
WO2014171317A12014-10-23
Foreign References:
US20110049392A12011-03-03
US20120162976A12012-06-28
US20110188203A12011-08-04
EP2851637A12015-03-25
Attorney, Agent or Firm:
HERAEUS IP (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. LED-Strahlereinheit (1 ; 50) mit mindestens zwei LED-Strahlermodulen (2) und mit einem Anschluss für die elektrische Stromversorgung der LED- Strahlermodule (2), die jeweils mit mindestens einer LED (55) zur Abgabe von UV-Strahlung einer Wellenlänge unterhalb von 430 nm oder von IR- Strahlung einer Wellenlänge oberhalb 780 nm ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes LED-Strahlermodul (2) ein mit einem Strah- lungs-Austrittsfenster (51) ausgestattetes Gehäuse (12) aufweist und als Einschubbaugruppe für eine Andockstation (7) ausgeführt ist, wobei die Andockstation (7) mindestens ein Verbindungsmittel (85; 83) zur Herstellung einer formschlüssigen mechanischen Verbindung mit dem Gehäuse (2) und ein Steckelement (8) einer elektrischen Steckverbindung aufweist, und dass das Gehäuse (2) eine Gehäuserückseite (12c) aufweist, die ein zu dem Verbindungsmittel (85; 83) korrespondierendes mechanisches Gegenstück (81) sowie ein mit dem Steckelement (8) der elektrischen Steckverbindung korrespondierendes Gegenelement (94) aufweist, wobei das Verbindungsmittel (85; 83) der Andockstation (7) und das korrespondierende mechanische Gegenstück (81) der Gehäuserückseite (12c) so angeordnet sind, dass die Herstellung der formschlüssigen mechanischen Verbindung auch die Herstellung eine elektrischen Verbindung zwischen Steckelement (8) und Gegenelement (94) bewirkt.

2. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstation (7) für die Aufnahme von mindestens drei baugleichen LED- Strahlermodulen (2) ausgelegt ist und eine der Anzahl der LED- Strahlermodule (2) entsprechende Zahl von elektrischen Steckelementen (8) und Verbindungsmitteln (85, 83) aufweist.

3. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckelemente (8) auf einer gemeinsamen Schiene (9) montiert und elektrisch miteinander verbunden sind. 4. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuserückseite (12c) und die Andockstation (7) mit zueinander korrespondierenden Führungsmitteln (10) versehen sind, die beim Einschieben des LED-Strahlermoduls (2) in die Andockstation (7) gleitend ineinandergreifen, um eine Fügeverbindung zu bewirken.

5. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Gegenstück (81) der Gehäuserückseite (12c) einen sich konisch verjüngenden Führungsstift (81 , 82) umfasst.

6. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse die Gehäuserückseite (12c), daran angrenzende Seitenwände, eine der Gehäuserückseite (12c) gegenüberliegende Gehäusevorderseite (12b) sowie eine Gehäuseoberseite (12a) und eine Gehäuseunterseite (12d) aufweist, wobei die Austrittsöffnung (51) für das emittierte UV-Licht an der Gehäuseunterseite (12d) angeordnet ist.

7. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuserückseite (12c) und die daran angrenzenden Seitenwände im Wesentlichen eben sind und sich senkrecht zur Gehäuseunterseite (12d) erstrecken.

8. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) mit Lüftungsschlitzen (3) und die Andockstation (7) mit Lüftungsöffnungen (5) versehen ist, und dass die Lüftungsschlitze (3) und die Lüftungsöffnungen (5) fluidisch miteinander verbunden sind.

9. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsschlitze (3) an der Gehäuseoberseite (12a) in Richtung der Gehäusen] ckreite (12c) zur Gehäusevorderseite (12b) verlaufen und sich über die Gehäuseoberseite (12a) hinaus entlang eines oberen Abschnitts der Gehäusevorderseite (12b) erstrecken, wobei die Gehäusevorderseite (12b) nach außen gewölbt ist. . 10. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusevorderseite (12b) im Wesentlichen plan ausgeführt ist und sich senkrecht zur Gehäuseunterseite (12d) erstreckt

11. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement (8) der elektrischen Steckverbindung für Daten- und/oder Energieübertragung ausgelegt ist.

12. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Strahlungs-Austrittsfenstern (51) benachbarten LED-Strahlermodule (2)) ein Abstand von 4 mm oder weniger vorhanden ist.

13. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (85; 83) zur Herstellung der formschlüssigen mechanischen Verbindung und das Steckelement (8) der elektrischen Steckverbindung an einer der Gehäuserückseite (12c) des LED- Strahlermoduls (2) zugewandten Andockstation-Innenseite (7a) bereitgestellt sind, die eine seitliche Ausdehnung hat, die mindestens so groß ist wie eine Formatbreite des zu bestrahlenden Substrats.

14. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstation-Innenseite (7a) an ihren Längsseiten mit seitlichen Abdeckkappen (4) versehen ist.

15. Verwendung der LED-Strahlereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Aushärtung von Tinte oder einer Beschichtung in einer Druckmaschine.

Description:
Modulartig aufgebaute LED-Strahlereinheit

und Verwendung derselben

Beschreibung Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Strahlereinheit mit mindestens zwei LED-Strahlermodulen und mit einem Anschluss für die elektrische Stromversorgung der LED-Strahlermodule, wobei die LED-Strahlermodule jeweils mit mindestens einer LED zur Abgabe von UV-Strahlung einer Wellenlänge unterhalb von 430 nm oder von IR-Strahlung einer Wellenlänge oberhalb 780 nm ausgestattet sind.

Außerdem geht es bei der Erfindung um eine Verwendung einer derartigen LED- Strahlereinheit.

Stand der Technik Bisherige LED-Strahlereinheiten bilden in sich geschlossene Einheiten mit eigenem elektrischem Anschluss und mit Verbindungsmitteln zur Herstellung einer kraft oder formschlüssigen Verbindung in einem Montagerahmen. Je nach Bauform und Anzahl der integrierten LED-Lampen werden ein oder mehrere Kabel für die Herstellung der Daten- und Stromverbindung benötigt. Bei der aus der EP 2 851 637 A1 bekannten LED-Strahlereinheit für UV-Härtung von Druckfarben sind mehrere LED-Strahlermodule jeweils mit einer Vielzahl von LEDs zur Abgabe von UV-Licht ausgestattet, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet und in mehrere LED-Zonen gruppiert sind. Jede LED-Zone ist unabhängig von den anderen ein- und ausschaltbar und in Bezug auf UV-Leistung, Intensität, Wellenlänge oder Strahlungsdauer der darin zusammengefassten LED- Strahlermodule ansteuerbar. Technische Aufgabe

Die Anzahl der elektrischen und mechanischen Verbindungen steigt mit der Anzahl der Lampen einer mehrstrahligen LED-Strahlereinheit. Der Ein- und Ausbau der Lampen für Reinigung, Wartung oder Austausch ist mit einem großen Verka- belungs- und Zeitaufwand verbunden. Es kann leicht zu Verbindungsfehlern oder Wackelkontakten kommen

Strahlereinheiten mit fest eingebauten Lampen werden in der Regel komplett ausgetauscht, auch wenn nur einzelne Komponenten defekt sind. Denn der Aus- tausch defekter Komponenten ist langwierig, so dass meist eine neue komplette Strahlereinheit eingesetzt wird, um lange Ausfallzeiten zu vermeiden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine LED-Strahlereinheit bereitzustellen, die einfach zu warten und zu montieren ist, die den erwähnten Verkabelungsaufwand vermindert oder vermeidet und die den zur Verfügung stehenden Bauraum optimal nutzt.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer LED-Strahlereinheit der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jedes LED-Strahlermodul ein mit einem Strahlungs-Austrittsfenster ausgestattetes Gehäuse aufweist und als Einschubbaugruppe für eine Andockstation ausgeführt ist, wobei die Andockstation mindestens ein Verbindungsmittel zur Herstellung einer formschlüssigen mechanischen Verbindung mit dem Gehäuse und ein Steckelement einer elektrischen Steckverbindung aufweist, und dass das Gehäuse eine Gehäuserückseite aufweist, die ein zu dem Verbindungsmittel korrespondierendes mechanisches Gegenstück sowie ein mit dem Steckelement der elektrischen Steckverbindung korrespondierendes Gegenelement aufweist, wobei das Verbindungsmittel der Andockstation und das korrespondierende mechanische Gegenstück der Gehäuserückseite so angeordnet sind, dass die Herstellung der formschlüssigen me- chanischen Verbindung auch die Herstellung eine elektrischen Verbindung zwischen Steckelement und Gegenelement bewirkt.

Die erfindungsgemäße LED-Strahlereinheit umfasst mehrere modulartige Einschubbaugruppen, die hier auch als„LED-Strahlermodule" oder„Einzelmodule" bezeichnet werden. Jedes der Module umfasst ein eigenes Gehäuse, in dem mindestens eine Licht emittierende Diode (LED), bevorzugt jedoch eine Vielzahl von LEDs, aufgenommen ist. Die Gehäuse der LED-Strahlermodule sind beispielsweise nebeneinander angeordnet Der gehäusegefasste, modulartige Aufbau der erfindungsgemäßen LED-Strahlereinheit hat den Vorteil, dass beliebige Formatbrei- ten für die Bestrahlung ausgehend von einem LED-Strahlermodul-Gehäuse mit einer kleinen Standardgröße durch Zusammenfügen von mehreren dieser Einzelmodule bereitgestellt werden können.

Jedes LED-Strahlermodul umfasst vorzugsweise mehrere LEDs, die in ein oder in mehrere Segmente aufgeteilt sein können. Bei einer Ausführungsform der Erfin- dung sind nicht nur die LED-Strahlermodule, sondern auch die Segmente getrennt voneinander ansteuerbar; insbesondere ein- und ausschaltbar und in ihrer Strahlungsleistung einstellbar, beispielsweise dimmbar. Diese Anpassbarkeit ermöglicht es, ein ausgefallenes LED-Strahlermodul mit einer vorgegebenen Nominalleistung durch ein anderes LED-Strahlermodul mit einer anderen Nominalleistung zu er- setzen, ohne dass die Steuerungselektronik ausgetauscht werden muss.

Eine weitere wichtige Grundlage für den modulartigen Aufbau der LED- Strahlereinheit ist die Andockstation (in Anlehnung an ähnliche Bauteile in der Computer- und Elektrotechnik auch als„Backplane" zu bezeichnen), über die die Verteilung der elektrischen Versorgung und vorzugsweise auch die Datenübertra- gung zu einer Steuerung realisiert werden. Lediglich diese Andockstation hat eine an die spezifische Anwendung der Strahlereinheit angepasste Konstruktion; sie weist nämlich eine seitliche Ausdehnung auf, die mindestens so groß ist wie die zu bestrahlende Formatbreite des Substrats und sie ist mit einer Anzahl an Andockstellen versehen, die der Anzahl der Einzelmodule entspricht, wie sie zur Ab- deckung der Formatbreite erforderlich ist. Die Einzelmodule sind als Einschubbaugruppen für die Andockstation konzipiert. Im einfachsten Fall werden passiv gekühlte LED-Strahlermodule eingesetzt. Die passive Kühlung der Strahler erfolgt ohne Zwangskühlung und erfordert keine elektrischen Bauteile. Das modulare Konzept bewährt sich aber insbesondere für den Einsatz flüssigkeitsgekühlter oder luftgekühlter LED Strahlermodule. Denn die Versorgung mit dem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel kann dabei zentral über die Andockstation geführt sein. So kann beispielsweise bei Luftkühlung das Ansaugen oder Abführen der Kühlluft ebenfalls über die Andockstation erfolgen.

Die Andockstation ist ein passives Bauteil, das im Wesentlichen eine den LED- Strahlermodulen zugewandte Montagewand zur Verfügung stellt. Die Montage- wand ist mit Verbindungs- und Anschlusselementen für den mechanischen und elektrischen Anschluss der LED-Strahlermodule versehen. Die LED- Strahlermodule nehmen Steckplätze auf der Innenseite der Andockstation ein. Die Verkabelung ist nur einmalig durchzuführen und erfolgt im Wesentlichen an oder innerhalb der Montagewand. Die interne Leistungsverteilung der Strahlereinheit erfolgt beispielsweise über eine Stromverteilerschiene entlang der Montagewand. Die Stromverteilerschiene ist fest in das Design der Strahlereinheit integriert und somit kein zusätzliches Bauteil. Auch die Datenverteilung erfolgt vorzugsweise über eine entlang oder innerhalb der Montagewand verlaufenden Datenleitung. An einer Seite oder beidseitig der Montagewand kann eine seitliche Abdeckkappe vorgesehen sein.

Durch die Andockstation kommen die einzelnen LED-Strahlermodule vollständig ohne eigene Anschlusskabei zur Stromversorgung und Datenübertragung aus. Der modulare Aufbau der Strahlereinheit bietet jedenfalls die Möglichkeit, die Zahl der nötigen Kabel stark zu reduzieren. Montage, Wartung und Austausch einzel- ner Module gestalten sich sogar noch einfacher als der Austausch einer kompletten Strahlereinheit. Fehler bei der Herstellung von Kabelverbindungen sind ausgeschlossen. Fällt ein einzelnes LED-Strahlermodul aus, kann dieses in kurzer Zeit und ohne viel Aufwand ausgetauscht werden. Es ist nicht erforderlich, die gesamte Strahlereinheit an den Hersteller zur Reparatur zurücksenden oder einen Servicetechniker zu bestellen. Dadurch entfallen Wartungskosten und Ausfallzeiten werden verringert. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Strahlereinheit sind in den Unteransprüchen angegeben. Im Einzelnen:

Eine bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstation für die Aufnahme von mindestens drei bauglei- chen Einschubbaugruppen ausgelegt ist und eine der Anzahl der LED- Strahlermodule entsprechende Zahl von elektrischen Steckelementen und Verbindungsmitteln aufweist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steckelemente auf einer gemeinsamen Schiene mon- tiert und elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Schiene, beispielsweise eine Stromverteilerschiene, verläuft bevorzugt an der den Einschubbaugruppen zugewandten Seite der Montagewand der Andockstation.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuserückseite und die Andockstation mit zueinan- der korrespondierenden Führungsmitteln versehen sind, die beim Einschieben des LED-Strahlermoduls in die Andockstation gleitend ineinandergreifen, um abschließend eine mechanische Fügeverbindung zu bewirken.

Diese Befestigungsvariante erleichtert die Realisierung einer werkzeugfreien Montage der LED-Strahlermodule. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Gegenstück der Gehäuserückseite einen sich konisch verjüngenden Führungsstift umfasst.

Beim Einsetzen des LED-Strahlermoduls in die Andockstation gelangt der mindestens eine Führungsstift in eine entsprechend dort vorgesehene Aufnahme. Die konische Verjüngung erleichtert das Einsetzen; dabei genügt es, wenn die nach außen weisende Spitze des Führungsstifts konisch ausgebildet ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse die Gehäuserückseite, daran angrenzende Seitenwände, eine der Gehäuserückseite gegenüberliegende Gehäusevorderseite sowie eine Gehäuseoberseite und eine Gehäuseunterseite aufweist, wobei die Austrittsöffnung für das emittierte Licht an der Gehäuseunterseite angeordnet ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Gehäuse mit Lüftungsschlitzen und die Andockstation mit Lüftungsöffnungen versehen ist, wobei die Lüftungsschlitze und die Lüftungsöffnungen fluidisch miteinander verbunden sind.

Durch die Lüftungsschlitze und die Lüftungsöffnungen kann ein gasförmiges Kühlmittel zur Kühlung der Einzelmodule angesaugt oder abgeführt werden. Dadurch, dass die Lüftungsschlitze und die Lüftungsöffnungen fluidisch miteinander verbunden sind, wird das einerseits angesaugte Kühlmittel zu der anderen Stelle geleitet und kühlt auf diesem Lüftungskanal das Einzelmodul, beziehungsweise die darin enthaltenen LEDs.

Die Lüftungsschlitze verlaufen vorteilhafterweise an der Gehäuseoberseite in Richtung der Gehäuserückseite zur Gehäusevorderseite und sie erstrecken sich über die Gehäuseoberseite hinaus entlang eines oberen Abschnitts der Gehäuse- Vorderseite, wobei die Gehäusevorderseite nach außen gewölbt ist.

Die Gehäuserückseite und die daran angrenzenden Seitenwände sind dabei vorzugsweise im Wesentlichen eben und sie erstrecken sich senkrecht zur Gehäuseunterseite.

Die Gehäuseoberseite ist bevorzugt nach außen gewölbt und mit den Lüftungs- schlitzen versehen.

Bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist die Gehäusevorderseite im Wesentlichen plan ausgeführt, wobei sie sich senkrecht zur Gehäuseunterseite erstreckt

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement der elektrischen Steckverbindung für Daten- und Energieübertragung ausgelegt ist.

Die Steckverbindung für die mechanische Verbindung zwischen dem LED- Strahlermodul und der Andockstation setzt sich aus einem Steckelement und einem Gegenelement oder aus mehreren Steckelementen und Gegenelementen zusammen. Steckelement und Gegenelement sind auf der Gehäuserückseite und auf der Andockstation in miteinander korrespondierender Weise so angeordnet, dass die Herstellung der formschlüssigen mechanischen Verbindung gleichzeitig die Herstellung einer elektrischen Verbindung bewirkt. Gleichzeitig bedeutet dabei nicht unbedingt zettgleich, sondern automatisch; ohne weiteres Zutun. Es können räumlich getrennte Steckverbindungen für den elektrischen Anschluss und für die Datenverbindung vorgesehen sein. Oder eine einzige Steckverbindung kann sowohl die elektrische Verbindung als auch die Datenverbindung erzeugen; insoweit handelt es sich dabei um ein Multifunktionselement. Das an und für sich für den elektrischen Anschluss vorgesehene Steckelement kann außerdem die mechanische Verbindung zwischen dem LED-Strahlermodul und der Andockstation herstellen oder zu dieser beitragen.

Im Hinblick auf eine möglichst homogene Intensitätsverteilung der UV- und/oder IR-Strahlung über die Reihe der LED-Strahlermodulen der LED-Strahlereinheit gesehen, ist zwischen den Stra h I ungs-Austrittsfenstern benachbarter LED- Strahlermodule ein Abstand von 4 mm oder weniger vorhanden.

Die dichte Aneinanderreihung der Strahlungs-Austrittsfenster der Einzelmodule entlang der LED-Strahlereinheit gewährleistet eine besonders homogene Intensitätsverteilung der Strahlung. Die homogene Intensitätsverteilung zeigt sich darin, dass die Strahlungsintensität in einem Abstand von 20 mm vor der Ebene der Strahlungs-Austrittsfenster gemessen, an keiner Stelle um mehr als 15 % von einem Mittelwert abweicht.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel zur Herstellung der formschlüssigen mechanischen Verbindung und das Steckelement der elektrischen Steckverbindung an einer der Gehäuserückseite des LED-Strahlermoduls zugewandten Andockstation-Innenseite bereitgestellt sind, die eine seitliche Ausdehnung hat, die mindestens so groß ist wie eine Formatbreite des zu bestrahlenden Substrats.

Die Bestrahlungsstärke der erfindungsgemäßen Strahlereinheit (am Austrittsfens- ter gemessen) liegt im Bereich von 1 bis 500 Watt/cm 2 , vorzugsweise mindestens 10 Watt/cm 2 . Sie ist für industrielle Anwendungen ausgelegt. Beispielsweise für die Aushärtung von Tinte oder einer Beschichtung in einer Druckmaschine, Ver- sinterung metallischer, elektrisch leitender Pasten (Leiterbahnen) oder in Umformprozessen für thermoplastische Kunststoffe. Bei einer Ausstattung mit Ultra- violett-LEDs ist sie aber beispielsweise auch für Oberflächenbehandlungen; Akti- vierung von Vernetzungsprozessen, Oberflächenaktivierung, -reinigung, - modifizierung; Luftaufbereitung; Geruchsbeseitigung und für medizinische UV- Anwendungen einsetzbar. Alternativ dazu ist die erfindungsgemäße LED- Strahlereinheit mit mindestens einer Infrarot-LED-Lampe ausgestattet und für Trocknungsprozesse oder andere Heiz-, Wärme- oder Temperierprozesse ein- setzbar. Alternativ dazu ist die erfindungsgemäße LED-Strahlereinheit mit mindestens einer Infrarot-LED-Lampe und mit mindestens einer Ultraviolett-LED-Lampe ausgestattet und für Anwendungen einsetzbar, bei denen sowohl Wärme als auch UV-Licht benötigt wird, wie etwa in bei der Trocknung von Farben, zur Aushärtung von Klebstoffen oder bei der künstlichen Aufzucht von Pflanzen. Die erfindungsgemäßen Strahlereinheit ist nicht in kontinuierlichen Durchlaufprozessen und bei chargenweisen Prozessen einsetzbar, sondern auch als Strahlungsquelle zum Einsatz mit Bearbeitungseinheiten mit mehreren Bewegungsachsen (Robotern).

Ausführunqsbeispiel Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Patentzeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist im Einzelnen in schematischer Darstellung gezeigt:

Figur 1 eine als Dreifachmodul gestaltete Ausführungsform der erfindungsgemäßen UV-LED-Strahlereinheit in einer perspektivischen Ansicht auf die Vorderseite der Einzelmodule,

Figur 2 dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit in einer perspektivischen Ansicht auf die rückseitige Verkleidung, dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit mit herausgezogenem UV-LED-Strahlermodul, Figur 4 dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit, jedoch mit einem von der Andockstation abgenommenem Seitenteil,

Figur 5 eine als Zweifachmodul gestaltete Ausführungsform der erfindungsgemäßen UV-LED-Strahlereinheit in einer perspektivischen Ansicht auf die Vorderseite der Einzelmodule,

Figur 6 dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit wie in Figur 5 in einer perspektivischen Ansicht auf die Unterseite,

Figur 7 dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit wie in Figur 5 in einer Frontalansicht auf die Vorderseite der Einzelmodule, Figur 8 eine Skizze zur Erläuterung eines Verriegelungsmechanismus zwischen Andockstation und LED-Strahlermodul,

Figur 9 eine Skizze zur Erläuterung der elektrischen und mechanischen Verbbindung zwischen Andockstation und LED-Strahlermodul,

Figur 10 eine Ansicht auf die Gehäuse-Rückseite eines LED-Strahlermoduls in dreidimensionaler Darstellung, und

Figur 11 eine Ansicht auf die Gehäuse-Unterseite eines LED-Strahlermoduls.

Figur 1 zeigt schematisch eine LED-Strahlereinheit 1 , die aus drei baugleichen LED-Strahlermodulen 2 zusammengesetzt ist, die nebeneinander angeordnet sind. Sichtbar sind in Figur 1 die jeweiligen Gehäuse 12, genauer gesagt, die Ge- häuse-Oberseiten 12a und die Gehäuse-Vorderseiten 12b der LED- Strahlermodule 2. Diese Gehäuseseiten 12a, 12b sind nach außen gewölbt und mit einer Vielzahl parallel verlaufender Lüftungsschlitze 3 versehen, die von einer planen Gehäuse-Rückseite 2c (siehe Figur 3) zur Vorderseite 12b verlaufen. Beiderseits ist die LED-Strahlereinheit 1 von seitlichen Abdeckkappen 4 abge- schlössen.

Aus der Ansicht auf die Rückseite der LED-Strahlereinheit 1 von Figur 2 ist eine rückseitige Verkleidung 6 zu erkennen. Der obere Bereich der Verkleidung 6 ist mit mehreren Lüftungsschlitzen 5 versehen, die senkrecht zu den Lüftungsschlitzen 3 auf der Gehäuse-Oberseite 12a verlaufen. Die rückseitige Verkleidung 6 deckt eine Andockstation 7 ab, die weiter unten noch näher erläutert wird.

Die Ansicht der LED-Strahlereinheit 1 von Figur 3 zeigt ein herausgezogenes LED-Strahlermodul 2, das als Einschubbaugruppe ausgeführt ist. Bei abgenommenem Seitenteil 4, wie in Figur 4 dargestellt, ist die den Strahlermodulen 2 zugewandte Innenseite 7a der Andockstation 7 mit den Lüftungsschlitzen 5 erkennbar. Diese ist mit einem elektrischen Anschlusselement 8 in Form eines Adapters versehen, der auch Anschlusspins für die Datenübertragung beinhaltet. Das LED- Strahlermodul 2 verfügt über einen korrespondierenden Adapter, dessen Anordnung so gewählt ist, dass sie mit dem entsprechenden Adapter 8 der Andockstation 7 korrespondiert.

Über die Lüftungsschlitze 3 wird Kühlluft zur Kühlung des LEDs 55 (siehe Fig. 11) angesaugt. Zu diesem Zweck verfügt bei der bevorzugten Ausführungsform jedes LED-Strahlermodul 2 über einen eigenen Ventilator. Die angesaugte Kühlluft wird vollständig oder mindestens zum Teil zentral über die Andockstation 7 abgeführt. Zum diesem Zweck verfügt die Andockstation 7 über die Entlüftungsöffnungen 5. Ein Teil der Kühlluft kann auch über die Lüftungsschlitze 3 oder andere Öffnungen der LED-Strahlermodule 2 abgeführt werden. Umgekehrt, kann über einen zentra- len Ventilator in einer Andockstation 7 Kühlluft angesaugt und über die Lüftungsschlitze 3 der LED-Strahlermodule 2 abgeführt werden.

Beim Einschieben des LED-Strahlermoduls 2 greifen seitliche Führungsschienen 10 auf der einen Seite der Strahlermodule 2 in korrespondierende Führungselemente der benachbarten Einheit. Bei der benachbarten Einheit handelt es sich entweder um ein weiteres LED-Strahlermodul 2 oder um die abschließende Abdeckkappe 4 der Andockstation 7. Beim Einschieben entstehen automatisch elektrische Steckverbindungen (Adapter 8), die in der Lage sind, sowohl Strom als auch Daten zu übertragen. Die Stromversorgungsleitungen aller Strahlermodule 2 verlaufen zu einer gemeinsamen Stromverteilerschiene 9, die in einem durchge- henden Hohlraum der Andockstation 7 von einer Seiten kappe 4 bis zur anderen Seitenkappe 4 verläuft. Gleichermaßen sind die Datenkommunikationsleitungen der LED-Strahlermodule in einer gemeinsamen, innerhalb der Andockstation verlaufenden Datenleitung zusammengefasst. Stromverteilerschiene und Datenleitung führen zu einer zentralen Lampenversorgungs- und -Steuereinheit. Die elektrische Steckverbindung dient zur Herstellung der Stromversorgung für die Elektro- nik des LED-Moduls, für die LEDs und für einen etwaigen Kühlmechanismus, beispielsweise einen Lüfter. Die in den Einschubbaugruppen eingebaute Elektronik dient beispielsweise zur Steuerung eines Lüfters und zur Fehlerprotokollierung.

Die Stromverteilerschiene kann aus einem Stück oder aus mehreren Stücken gefertigt sein. Die seitliche Ausdehnung der Andockstation 7 entspricht der Formatbreite des zu bestrahlenden Substrats. Im Ausführungsbeispiel von Figur 1 hat das Substrat eine Breite von 225 mm, die durch drei nebeneinander angeordneten LED- Strahlermodule 2 mit einer Breite von jeweils 75 mm vollständig abgedeckt wird. Die Gehäuse 12 der Einzelmodule 2 sind dabei dicht aneinandergereiht, so dass die jeweiligen Strahlungs-Austrittsfenster 51 (siehe Figur 1 bei einer zweimodula- ren LED-Strahlereinheit) der Einzelmodule 2 einen Abstand von weniger als 4 mm voneinander haben. Dadurch ergibt sich in Richtung der Länge , S L" der Strahlereinheit 1 gesehen eine homogene Intensitätsverteilung, die sich darin zeigt, dass die in einem Abstand von 20 mm vor der Ebene der Strahlungs- Austrittsfenster 51 gemessene Strahlungsintensität an keiner Stelle um mehr als 15 % von einem Mittelwert abweicht. Das Gehäuse der LED-Strahlereinheit 1 , das sich somit aus der Andockstation 7 und der Gesamtheit der Gehäuse 2 der Einzelmodule 2 zusammensetzt, ergibt sich somit durch Verbindung von Andockstation 7 und der Gesamtheit der Einschubbaugruppen 2. Die LED-Strahlereinheit 50 von Figur 5 ist als Zweifachmodul ausgestaltet. Dieselben Bezugsziffern wie in den Figuren 1 bis 4 kennzeichnen gleiche oder äquivalente Bauteile. Bei der Ansicht auf die Unterseite 2d der Einzelmodule 2 gemäß Figur 6 ist die Position des transparenten Austrittsfensters 51 für die von der LED emittierte Strahlung gekennzeichnet und auch in Figur 11 dargestellt. Figur 7 zeigt dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit 50 in einer Frontalansicht auf die Vorderseite der Einzelmodule 2. Alternativ oder ergänzend zur oben anhand der Figuren 3 und 4 beschriebenen Führungsschiene 10 ist besonders bevorzugt ein Verriegelungsmechanismus vorgesehen, der eine individuelle werkzeugfreie Verriegelung und Entriegelung für jedes LED-Strahlermoduls 2 und der Andockstation 7 ermöglicht, dadurch ein un- beabsichtigtes Lösen verhindert und der gleichzeitig einen werkzeuglosen Wechsel erlaubt. Anhand der Figuren 8 und 9 werden strahlermodulseitigen und die andockstationseitigen Elemente dieses Verriegelungsmechanismus und deren Funktionsweise näher erläutert. Aus der der Andockstation 7 zugewandten Rückseite 12c des LED-Strahlermoduls 2 stehen senkrecht zwei Verriegelungsstifte 81 ab, die sich nach außen leicht verjüngen. Sie korrespondieren mit entsprechenden Aufnahmen 83 eine Verriegelung 80, die an innerhalb der Andockstation (Backplane) beziehungsweise anderen Innenseite 7a verläuft. Die Verriegelungsstifte 81 haben an ihrem freien, in die Aufnahme 83 hineinragenden Ende eine umlaufende Nut 84, in die im Verriegelungszustand ein U-förmig nach unten geöffnetes Ende 86 eines Riegels 85 eingreift. Der Riegel 85 verläuft axial beweglich innerhalb der Andockstation 7 und ist über ein Stahlseil 93 mit einer Lasche 87 verbunden, die aus der Andockstation-Oberseite herausgeführt ist. Der Riegel 85 wird mittels einer Feder 89 in der Verriegelungsstellung gehalten wie in Skizze (b) von Figur 8 schematisch dargestellt, und er kann durch Ziehen an der Lasche 87 gegen die Federkraft durch axiale Aufwärtsbewegung in die Entriegelungsstellung verbracht werden, wie in Skizze (a) von Figur 8 gezeigt. Aus Skizze (c) von Figur 8 ist zu erkennen, dass der Riegel 85 von oben nach unten gesehen in zwei Schenkel 88 verzweigt, die jeweils in dem erwähnten U-förmigen Ende 86 enden. Oberhalb der Verzweigungsstelle in die beiden Schenkel 88 ist an dem Riegel ein Keil 92 mit einer nach oben weisenden Schrägfläche befestigt. Zu dem axial beweglichen Keil 92 gibt es auf Seite des LED-Strahlermoduls 2 ein ortsfestes Gegenstück 90 mit einer nach unten weisenden Schrägfläche. Bei Entriegelung (bei der Aufwärtsbewegung des Keils 92) untergreift die nach oben weisende Schrägfläche des Keils 92 die nach unten weisende Schrägfläche des Gegenstücks 90, so dass eine in Richtung der Lampenrückseite 12c wirkende Kraftkomponente und Gleitbewegung resultiert, die das entriegelte Strahlermodul 2 ein Stück aus seiner Halterung herausdrückt, so dass es zum Austausch leichter aus der Andockstation 7 entnommen werden kann. Figur 10 zeigt die strahlermodulseitigen Elemente des Verriegelungsmechanismus, nämlich die beiden Verriegelungsstifte 81 und das Gegenstück 90 für den Austreibkeil 92. Außerdem ist ein weiterer, seitlich versetzter Führungsstift 82 erkennbar, der mit einer entsprechenden Buchse (nicht gezeigt) auf Seite der An- dockstation 7 korrespondiert. Der Führungsstift 82 kann auch ein Element des Verriegelungsmechanismus sein, wobei er gegebenenfalls wie die Verriegelungsstifte 81 mit einer umlaufenen Nut ausgebildet ist und in der Verriegelung 80 Andockstation 7 ein entsprechendes Gegenstück zur Aufnahme 83 findet. Die elektrische Verbindung zwischen LED-Strahlermodul 2 und Andockstation 7 erfolgt über zweipolige L-Stücke 93 und die Datenverbindung über einen üblichen 15- poligen D-Sub-Anschluss 94. Jedes Einzelmodul 2 ist zudem mit einem Passivkühler 95 und einem Lüfter (nicht dargestellt) ausgestattet.

Jedes der LED-Strahlermodule 2 ist mit einer Vielzahl Licht emittierender Dioden 55 (LEDs) ausgestattet. Die Lichtaustrittsöffnung ist an der Gehäuse-Unterseite 12d der LED-Module 2 vorgesehen, wie sie Figur 11 anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch zeigt. Die insgesamt 210 LEDs 55 sind in drei Zonen 52, 53 und 54 zu je siebzig LEDs zusammengefasst. Die LEDs der Zonen sind 52, 53 und 54 sind unabhängig voneinander adressierbar und in ihrer Leistung ansteuerbar. Die gesamte LED-Anordnung ist von einem Austrittsfenster 51 aus Quarzglas (durchsichtig) abgedeckt. Die Bestrahlungsstärke der Strahlereinheit 1 (am Austrittsfenster 51 gemessen) beträgt 14 Watt/cm 2 .

Im Ausführungsbeispiel emittieren alle LEDs 55 Licht aus dem ultravioletten Wellenlängenbereich (UV) unterhalb von 430 nm.

In einer alternativen Ausführungsform ist mindestens eines der LED- Strahlermodule 2 mit LEDs ausgestattet, die Licht aus dem infraroten Wellenlängenbereich (IR) emittieren. Der infrarote Spektralbereich ist der Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 1 mm. In dem Fall sind bevorzugt alle LEDs 55 der LED-Strahlereinheit 1 IR-LEDs.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist mindestens eines der LED- Strahlermodule 2 mit LEDs ausgestattet, die Licht aus dem sichtbaren Welleniän- genbereich emittieren. Der sichtbare Spektralbereich ist der Welleniängenbereich zwischen 380 und 780 nm.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist mindestens eines der LED- Strahlermodule 2 mit LEDs, die Licht aus dem ultravioletten Welleniängenbereich emittieren und mit LEDs ausgestattet, die Licht aus dem infraroten Welleniängenbereich emittieren.