BRPI0515754A2

BRPI0515754A2 - método e sistema para irradiação térmica especìfica de comprimento de onda e tratamento

Info

Publication number: BRPI0515754A2
Application number: BRPI0515754-4A
Authority: BR
Inventors: Don W Cochran; Steven D Cech; Noel E Morgan Jr; Norte-Americana
Original assignee: Pressco Tech Inc
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2011-10-11
Also published as: CN102210557B; US7425296B2; JP5746000B2; KR20070097033A; EP2345333A3; CN101084095B; EP2345521A2; CN102210557A; CA2590186C; WO2006060690A2; KR20110044335A; EP2345333A2; JP2008521662A; HK1111655A1; KR101507885B1; EP2345482A3; CN101084095A; WO2006060690A3; KR20140065014A; US20060280825A1

Abstract

MéTODO E SISTEMA PARA IRRADIAçãO TéRMICA ESPECìFICA DE COMPRIMENTO DE ONDA E TRATAMENTO. A presente invenção refere-se a um sistema para injeção direta de radiação ou energia de comprimento de onda de infravermelho (IV) térmico selecionado em artigos para uma ampla faixa de finalidades de processamento que é provido. Essas finalidades podem incluir aquecimento, elevação ou manutenção da temperatura dos artigos ou estimulação de um item-alvo em uma faixa de circunstâncias industriais, médicas, de consumidor ou comerciais diferentes. O sistema é especialmente aplicável em operações que exigem ou se beneficiam da capacidade de irradiar em comprimentos de ondas especificamente selecionados ou pulsar ou injetar a radiação. O sistema é particularmente vantajoso quando funcionando em velocidades mais altas e em um ambiente sem contato com o alvo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E SISTEMA PARA IRRADIAÇÃO TÉRMICA ESPECÍFICA DE COMPRIMEN- TO DE ONDA E TRATAMENTO".

Antecedentes da invenção

Essa invenção refere-se à injeção direta de radiação ou energia de comprimento de onda de infravermelho (IV) térmico selecionada em enti- dades-alvo para uma ampla faixa de finalidades de aquecimento, processa- mento ou tratamento. Como será descrito abaixo, essas finalidades podem incluir aquecer, elevar ou manter a temperatura de artigos, ou estimular um item-alvo em uma faixa de circunstâncias industriais, médicas, de consumi- dor ou comerciais diferentes. Os métodos e sistema descritos aqui são es- pecialmente aplicáveis em operações que exigem ou se beneficiam da ca- pacidade de irradiar em comprimentos de ondas selecionados especifica- mente ou pulsar ou injetar a radiação. A invenção é particularmente vantajo- sa quando o alvo está se movendo em velocidades mais altas e em um am- biente sem contato com o alvo. A invenção provê um sistema de infraverme- lho de comprimentos de onda estreitos selecionados que é altamente pro- gramável para uma ampla faixa de aplicações finais. A invenção ensina um tipo novo e recente de sistema de irradiação com infravermelho que é com- preendido de conjuntos projetados mais preferivelmente de uma nova classe de dispositivos emissores de radiação de estado sólido de comprimento de onda estreito (REDs), uma variação do qual será especificamente citada a seguir nesse documento.

Mais especificamente, essa invenção é direcionada a uma ma- neira nova e eficiente de injetar um comprimento de onda ótimo de radiação com infravermelho em um alvo para a finalidade de, de alguma maneira, afe- tar a temperatura do alvo. Para citar uma pequena amostragem de exem- plos, o "alvo" para a injeção com infravermelho pode ser de uma ampla vari- edade de itens variando de componentes individuais em uma operação de fabricação, a uma região de tratamento em uma bobina contínua de material, a alimento em um processo de cozimento ou a pacientes humanos em um ambiente de tratamento médico. Embora a modalidade específica da invenção descrita a seguir seja um exemplo que relaciona-se particularmente com uma operação de reaquecimento de pré-forma de garrafa plástica, os conceitos contidos aqui também se aplicam a muitos outros cenários mencionados. Ele também se aplica a operações de sopro de garrafa plástica de estágio único onde a ope- ração de moldagem à injeção é executada de maneira em série, logo antes da operação de moldagem a sopro. Nesse desenvolvimento, por exemplo, os métodos e o aparelho da invenção exposta oferecem vantagens similares sobre a técnica conhecida, mas utilizaria diferentes leituras e controles para lidar com a variação na temperatura inicial na entrada para a seção de rea- quecimento do processo.

Em geral, um sistema de aquecimento por infravermelho ideal otimamente eleva a temperatura de um alvo com o mínimo consumo de e- nergia. Um tal sistema pode compreender um dispositivo que pode converter diretamente a sua entrada de potência elétrica para uma saída de energia eletromagnética radiante, com os comprimentos de onda de banda única ou estreita escolhidos que são visados em um alvo, tal que a energia que com- preende a irradiação é parcial ou totalmente absorvida pelo alvo e convertida para calor. Quanto mais eficientemente a entrada elétrica é convertida para saída eletromagnética radiante, mais eficientemente o sistema pode execu- tar. Quanto mais eficientemente as ondas eletromagnéticas radiantes são visadas para expor somente as áreas desejadas no alvo, mais eficientemen- te o sistema realizará o seu trabalho. O dispositivo de emissão de radiação escolhido para uso deve ter uma característica "ligada" instantânea e "desli- gada" instantânea tal que quando o alvo não está sendo irradiado, nem a entrada nem a energia de saída é desperdiçada. Quanto mais eficientemen- te o alvo exposto absorve a energia eletromagnética radiante para direta- mente convertê-la para calor, mais eficientemente o sistema pode funcionar. Para um sistema ótimo, deve-se tomar cuidado para selecionar apropriada- mente de modo que o conjunto de comprimentos de onda de saída do sis- tema iguala a característica absortiva do alvo. Esses comprimentos de onda da mesma maneira serão escolhidos diferentemente para aplicações-alvo diferentes da invenção para melhor se adequar às características de absor- ção diferentes de materiais diferentes bem como para se adequar a diferen- tes resultados desejados.

Em contraste, é bem conhecido na técnica e indústria usar uma faixa de tipos diferentes de sistemas de aquecimento radiante para uma am- pla faixa de processos e tratamentos. As tecnologias que estavam disponí- veis previamente para tais finalidades produzem um espectro de banda rela- tivamente larga de energia eletromagnética radiante emitida. Elas podem ser citadas como sistemas de aquecimento por infravermelho, de tratamento ou de processamento enquanto que, na realidade, elas freqüentemente produ- zem a energia radiante bem fora do espectro de infravermelho.

A porção de infravermelho do espectro é geralmente dividida em três classificações de comprimento de onda. Esses são geralmente classifi- cados como bandas de comprimento de onda perto do infravermelho, no infravermelho médio e infravermelho longo. Embora os pontos de interrup- ção exatos não sejam claramente estabelecidos para essas regiões gerais, é geralmente aceito que a região perto do infravermelho atravesse a faixa en- tre a luz visível e 1,5 micrômetro. A região de infravermelho médio atravessa a faixa de 1,5 a 5 micrômetros. A região de infravermelho de onda longa é geralmente imaginada como sendo entre 5 e 14 micrômetros e além disso.

As fontes de infravermelho radiante que foram usadas no trata- mento ou equipamento de processo por aquecimento industrial, comercial e médico previamente produzem uma banda larga de comprimentos de onda que são raramente limitados a uma seção do espectro de infravermelho. Embora sua saída de banda larga possa ser máxima em uma faixa particular do espectro de infravermelho, eles tipicamente têm um fim de saída que se estende bem para dentro das regiões adjacentes.

Como um exemplo, lâmpadas de aquecimento por infravermelho de quartzo, que são bem conhecidas na técnica e são usadas para várias operações de aquecimento do processo, freqüentemente produzirão uma saída máxima na faixa de 0,8 a 1 micrômetro. Embora a saída possa alcan- çar o máximo entre 0,8 e 1 micrômetro, essas lâmpadas têm saída substan- ciai em um conjunto contínuo amplo de bandas de comprimento de onda do ultravioleta (UV) através da visível e para fora para cerca de 3,5 micrômetros no infravermelho médio. Claramente, embora a saída de pico de uma lâm- pada de quartzo fique na faixa perto do infravermelho, existe saída substan- ciai em ambas a faixa visível e nas faixas de infravermelho médio. Portanto, não é possível com as fontes de infravermelho de espectro largo existentes ser seletivo quanto ao comprimento de onda ou comprimentos de onda pre- feridos que seriam os mais desejados para qualquer dada aplicação de a- quecimento, processamento ou tratamento. Ele é inerentemente um trata- mento ou processo de espectro amplo e tem sido amplamente usado porque não existiam alternativas práticas antes da presente invenção. A elevação de temperatura primária'em muitos alvos é devido à absorção da energia de IV térmica em uma ou mais bandas estreitas de comprimentos de onda. Assim, muito da saída de energia de IV de banda larga é desperdiçada.

Contudo, luzes de infravermelho de quartzo são amplamente usadas na indústria para ambos os componentes discretos e as indústrias de processamento de material contínuo. Uma variedade de metodologias tipi- camente seria usada para ajudar a direcionar a emissão das lâmpadas de quartzo sobre o alvo sob processo incluindo uma variedade de tipos de refle- tor. A despeito de como a energia é focalizada sobre o alvo, as lâmpadas de quartzo são tipicamente energizadas continuamente. Isso é verdadeiro quer o alvo sob processo seja um artigo continuamente produzido ou componen- tes discretos. A razão para isso é primariamente devido ao tempo de respos- ta térmica relativamente lento das lâmpadas de quartzo que tipicamente me· dem na ordem de segundos.

Uma área de necessidade específica pela injeção de energia aperfeiçoada refere-se às operações de moldagem a sopro. Mais especifi- camente, os sistemas de moldagem a sopro com esticamento de garrafa plástica condicionam termicamente as pré-formas antes das operações de moldagem a sopro com esticamento. Um aspecto desse processo é conhe- cido na técnica como uma operação de reaquecimento. Em uma operação de reaquecimento, as pré-formas que foram formadas por meio de um pro- cesso de moldagem à compressão ou moldagem à injeção podem termica- mente estabilizar para a temperatura ambiente. Em um momento posterior, as pré-formas são alimentadas para dentro de um sistema de moldagem a sopro com esticamento, um estágio anterior do qual aquece as pré-formas para uma temperatura onde o material termoplástico da pré-forma fica em uma temperatura otimizada para operações de moldagem a sopro subse- qüentes. Essa condição é satisfeita enquanto as pré-formas estão sendo transportadas através de uma seção de aquecimento ao longo da trajetória para a seção de moldagem a sopro da máquina. Na seção de moldagem a sopro, as pré-formas são primeiro mecanicamente esticadas e a seguir so- pradas em vasilhas ou recipientes de volume maior.

Os custos de consumo de energia compõem uma grande por- centagem do custo de um artigo acabado que é fabricado usando operações de moldagem a sopro. Mais especificamente, a quantidade de energia re- querida com a tecnologia do estado da técnica anterior para aquecer ou ter- micamente condicionar pré-formas de tereftalato de polietileno (PET) da temperatura ambiente para 105°C na seção de reaquecimento de uma má- quina de moldagem a sopro com esticamento é muito substancial. De todas as medidas de fabricação eficientes, será claramente vantajoso de ambos um ponto de vista econômico e ambiental reduzir a taxa de consumo de e- nergia associada com a operação da seção de condicionamento térmico dos sistemas de moldagem a sopro com esticamento.

A Patente U.S. Número 5.322.651 descreve um aperfeiçoamento no método para termicamente tratar as pré-formas termoplásticas. Nessa patente, a prática convencional do uso do aquecimento por radiação com infravermelho (IV) de banda larga para o tratamento térmico de pré-formas plásticas é descrita. Citando o texto dessa patente, "Em comparação com outros métodos de tratamento de aquecimento ou térmicos tais como con- venção e condução, e considerando a baixa condutividade térmica do mate- rial, o aquecimento usando radiação de infravermelho proporciona saída vantajosa e permite taxas de produção maiores."

O aperfeiçoamento particular no estado da técnica descrito nes- sa patente refere-se à maneira na qual a energia excessiva emitida durante o aquecimento com IV das pré-formas é controlada. Em particular, essa pa- tente se preocupa com a energia emitida durante o processo de aquecimen- to que finalmente (através da absorção em lugares diferentes das pré- formas, condução e a seguir convecção) resulta em um aumento na tempe- ratura do ar no volume do forno que circunda as pré-formas transportadas. O aquecimento por convecção das pré-formas causado pelo fluxo de ar quente provou resultar em aquecimento não-uniforme das pré-formas e, assim, tem um efeito prejudicial na operação de fabricação. A patente 5.322.651 des- creve um método de neutralizar os efeitos do aquecimento não planejado do fluxo de ar que circunda as pré-formas durante as operações de aquecimen- to com IV.

Como seria esperado, a transferência da energia térmica dos elementos de aquecimento com IV do estado da técnica históricos e siste- mas para as pré-formas-alvo não é um processo completamente eficiente. Idealmente, 100% da energia consumida para condicionar termicamente as pré-formas terminariam dentro do volume das pré-formas na forma de ener- gia térmica. Embora não tenha sido especificamente mencionado na patente referenciada acima, valores de eficiência de conversão típicos (energia em pré-formas transportadas/energia consumida pelos elementos de aqueci- mento com IV) na faixa entre 5% e 10% são reivindicados pelas máquinas de moldagem a sopro do estado da técnica atual. Qualquer melhora no mé- todo ou meio associado com o aquecimento por infravermelho das pré- formas que melhore os valores de eficiência de conversão seria muito vanta- josa e representa uma redução substancial nos custos de energia para o usuário das máquinas de formação a sopro com esticamento.

Existem muitos fatores que funcionam juntos para estabelecer o desempenho da eficiência de conversão de energia dos elementos de aque- cimento por IV e sistemas usados nas máquinas de moldagem a sopro do estado da técnica atual. Como mencionado, pré-formas termoplásticas con- vencionais, tais como pré-formas de PET, são aquecidas para uma tempera- tura de cerca de 105°C. Isso é tipicamente realizado nas máquinas de mol- dagem a sopro do estado da técnica usando lâmpadas de infravermelho de quartzo de banda larga comercialmente disponíveis. Nas máquinas de alta produção/alta velocidade essas freqüentemente tomam a forma de grandes bancos de bulbos de voltagem muito alta. A retirada de energia compósita de todos os bancos de lâmpadas de quartzo se torna uma enorme retirada de corrente eqüivalendo a muitas centenas de quilowatts nas máquinas mais rápidas. Dois fatores associados com esses tipos de elementos de aqueci- mento com IV que têm um efeito no desempenho da eficiência de conversão de energia geral do sistema de aquecimento geral são a temperatura da cor do filamento da lâmpada e as propriedades de transmissão ótica do bulbo do filamento.

Um outro fator que tem um impacto significativo no desempenho geral de conversão de energia dos subsistemas de condicionamento térmico das máquinas de moldagem a sopro do estado da técnica atual é o controle de fluxo ou medidas de lente usadas para direcionar a radiação de IV emiti- da pelos elementos de aquecimento para o volume das pré-formas sendo transportadas através do sistema. Na maior parte das máquinas de molda- gem a sopro do estado da técnica, algumas medidas para direcionar o fluxo radiante de IV emitido pelas lâmpadas de quartzo para dentro do volume das pré-formas estão sendo desenvolvidas. Em particular, refletores metalizados funcionam bem para reduzir a quantidade de radiação de IV emitida que é desperdiçada nesses sistemas.

Ainda um outro fator que tem um impacto no desempenho da eficiência da conversão de energia do subsistema de aquecimento com IV é o grau para o qual a energia de entrada para os elementos de aquecimento com IV tipicamente estacionários é sincronizada para o movimento das pré- formas que se movem através do sistema de aquecimento. Mais especifica- mente, se uma quantidade fixa de energia de entrada é continuamente con- sumida por um elemento de aquecimento com IV estacionário, até mesmo nos momentos quando não existem pré-formas na proximidade imediata do aquecedor devido ao movimento contínuo da pré-forma através do sistema, o desempenho da eficiência de conversão de energia dos sistemas obvia- mente não é otimizado. Na prática, os tempos lentos de resposta física das lâmpadas de quartzo comerciais e as velocidades de transferência de pré- forma relativamente rápidas das máquinas de moldagem a sopro do estado da técnica impedem qualquer tentativa de modular com sucesso a potência de entrada da lâmpada para sincronizá-la com o movimento de parte discre- to e, assim, obter uma melhora no desempenho geral de eficiência de con- versão de energia.

A Patente U.S. Ng 5.925.710, a Patente U.S. N9 6.022.920 e a Patente U.S. N5 6.503.586 B1, todas descrevem métodos similares para aumentar a porcentagem de energia emitida por lâmpadas de IV que é ab- sorvida pelas pré-formas transportadas usadas em um processo de molda- gem a sopro. Todas essas patentes descrevem, em quantidades variadas de detalhes, a prática geral nas máquinas de moldagem a sopro com reaqueci- mento do estado da técnica para usar lâmpadas de quartzo como os ele- mentos de aquecimento com IV. Em um processo de moldagem a sopro com reaquecimento, as pré-formas que foram previamente moldadas à injeção e possibilitadas de estabilizar para a temperatura ambiente são reaquecidas para temperaturas de sopro um pouco antes das operações de moldagem a sopro. Essas patentes de referência acima descrevem como polímeros em geral, e PET em particular, podem ser aquecidos mais eficientemente pela absorção do IV do que é possível usando o meio de condução ou convec- ção. Essas patentes documentam nas figuras o coeficiente de absorção me- dido do PET como uma função do comprimento de onda. Numerosas ban- das de absorção moleculares fortes ocorrem no PET, primariamente em bandas de comprimento de onda de IV acima de 1,6 micrômetro. Lâmpadas de quartzo são conhecidas por emitir radiação através de um espectro largo, o espectro de emissão exato sendo determinado pela temperatura do fila- mento como definido pela lei de Planck.

Como usado nas máquinas de moldagem a sopro do estado da técnica existentes, lâmpadas de quartzo são operadas em uma temperatura de filamento de cerca de 3000°K. Nessa temperatura, as lâmpadas têm uma emissão radiante máxima em cerca de 0,8 micrômetro. Entretanto, desde que a emissão seja uma emissão do tipo de corpo negro, como é conhecido na técnica, o filamento de quartzo emite um espectro contínuo de energia de raio X até IV muito longo. Em 3000°K, a emissão eleva-se através da região visível, atinge o máximo em 0,8 micrômetro e a seguir gradualmente diminui à medida que ela começa a sobrepor as regiões da absorção de PET signifi- cativa começando em cerca de 1,6 micrômetro.

O que não é descrito em qualquer uma dessas patentes é o efei- to que o bulbo de quartzo tem no espectro emitido da lâmpada. O material de quartzo usado para fabricar o bulbo das lâmpadas de quartzo comerciais tem um limite de transmissão superior de aproximadamente 3,5 micrôme- tros. Além desse comprimento de onda, qualquer energia emitida pelo fila- mento fechado é, na maioria dos casos, absorvida pelo revestimento de vi- dro de quartzo que envolve o filamento e, portanto, não fica diretamente dis- ponível para aquecimento da pré-forma.

Pelas razões esboçadas acima, nas máquinas de moldagem a sopro do estado da técnica existentes que usam lâmpadas de quartzo para reaquecer pré-formas de PET para temperaturas de sopro, a faixa do aque- cimento absortivo acontece entre 1 micrômetro e 3,5 micrômetros. O grupo de patentes referenciado acima (5.925.710, 6.022.920 e 6.503.586 B1), todo descreve métodos diferentes e meio para mudar as propriedades de absor- ção natural da pré-forma, assim melhorando o desempenho geral da eficiên- cia de conversão de energia do processo de reaquecimento. Em todas essas patentes, materiais estranhos são descritos como sendo adicionados na ma- téria-prima da pré-forma de PET com a única finalidade de aumentar o coefi- ciente de absorção da mistura. Esses métodos e meios descritos são plane- jados para produzir as propriedades de absorção ótica dos materiais na faixa de perto do IV ao redor de 0,8 micrômetro até 3,5 micrômetros. Embora sen- do um meio viável de aumentar o desempenho geral de eficiência de con- versão de energia do processo de reaquecimento, a mudança na proprieda- de de absorção das pré-formas que é muito benéfico na redução dos custos de fabricação do recipiente também tem um efeito prejudicial na aparência do recipiente acabado. Uma redução na claridade ótica do recipiente, algu- mas vezes citado como um obscurecimento do recipiente, age para tornar essa tentativa geral uma solução não perfeita para esse desafio de fabrica- ção.

A Patente U.S. Número 5.206.039 descreve um sistema de mol- dagem a sopro/moldagem à injeção em um estágio consistindo em um meio aperfeiçoado de condicionamento e transporte das pré-formas do estágio de injeção para o estágio de sopro do processo. Nessa patente, a operação independente de uma máquina de moldagem à injeção e uma máquina de moldagem a sopro, cada uma adicionando uma quantidade de energia signi- ficativa no processo de condicionamento térmico do material termoplástico, é descrita como esbanjadora. Essa patente ensina que o uso de um processo de fabricação de estágio único reduz ambos as taxas de consumo de ener- gia geral e os custos de fabricação. Essa redução no consumo de energia surge primariamente do fato que a maior parte da energia térmica requerida para possibilitar a operação de moldagem a sopro é retida pela pré-forma seguinte ao estágio de moldagem à injeção. Mais especificamente, em um processo de um estágio como descrito na patente Ό39, não é permitido que a pré-forma estabilize para a temperatura ambiente depois do processo de moldagem à injeção. Ao contrário, as pré-formas se movem diretamente do estágio de moldagem à injeção para uma seção de condicionamento térmico e a seguir para a seção de moldagem a sopro.

A seção de condicionamento térmico descrita na patente 039' tem as propriedades de ser capaz de adicionar quantidades menores de e- nergia térmica, bem como submeter as pré-formas a períodos de estabiliza- ção controlados. Isso difere das exigências de uma seção de condiciona- mento térmico no processo de 2 estágios de uma máquina de moldagem a sopro com reaquecimento onde grandes quantidades de energia são neces- sárias para aquecer as pré-formas para a temperatura de sopro. Embora a operação das máquinas de moldagem a sopro/moldagem à injeção de está- gio único seja conhecida na técnica, problemas de qualidade do recipiente acabado persistem para essas máquinas. Esses problemas de qualidade são vinculados a variações de temperatura de pré-forma para pré-forma à medida que o fluxo das pré-formas entra no estágio de sopro. A despeito dos avanços descritos na patente 039', usando os meios e métodos de leitura de temperatura e aquecimento com IV do estado da técnica até o momento, o processo de termicamente condicionar as pré-formas um pouco depois que elas foram removidas de um processo de moldagem à injeção ainda resulta em pré-formas de conteúdo térmico variado entrando no estágio de sopro. As variações no conteúdo térmico das pré-formas que entram resultam em recipientes acabados de propriedades e qualidade variadas. As deficiências na capacidade de aperfeiçoar sob medida o processo de aquecimento com IV em uma base de pré-forma para pré-forma resulta nos fabricantes optan- do em usar um método de moldagem a sopro com reaquecimento para atin- gir os níveis de qualidade exigidos. Por essa razão, para as aplicações de produção mais elevadas, a confiança da indústria nos métodos de reaque- cimento persiste. Também, pelo fato de que as pré-formas são freqüente- mente fabricadas por um conversor comercial e vendidas para um usuário final que soprará e encherá os recipientes, o processo de reaquecimento continua a ser popular.

A perspectiva de melhorar geralmente a eficiência e/ou funciona- lidade da seção de aquecimento com IV das máquinas de moldagem a sopro é claramente vantajosa de ambos um custo de operação bem como uma perspectiva de qualidade do produto. Embora várias tentativas tenham sido feitas para apresentar melhoras nos subsistemas de aquecimento com IV do estado da técnica, ainda persistem deficiências evidentes. Através da intro- dução de novos elementos de aquecimento com IV, é a intenção da presen- te invenção superar essas deficiências.

No campo da eletrônica do estado sólido, emissores de estado sólido ou LEDs são bem conhecidos na técnica. Emissores de fóton ou fluxo desse tipo são conhecidos como sendo comercialmente disponíveis e ope- rando em vários comprimentos de onda do ultravioleta (UV) até perto do in- fravermelho. Os LEDs são construídos de material semicondutor adequada- mente dopado com N e Ρ. O volume de material semicondutor adequada- mente processado para conter uma região dopada com P colocada em con- tato direto com uma região dopada com N do mesmo material é dado o no- me genérico de diodo. Diodos têm muitas propriedades elétricas e fotoelétri- cas importantes como é bem conhecido na técnica. Por exemplo, é bem co- nhecido dentro da técnica que, na interface física entre uma região dopada com N e uma região dopada com P de um diodo semicondutor formado, um bandgap (diferença de energia entre as bandas de transmissão e de valên- cia) característico existe no material. Esse bandgap refere-se à diferença no nível de energia de um elétron localizado na banda de condução na região N para o nível de energia de um elétron em um orbital de região P disponível inferior. Quando elétrons são induzidos a fluir através da junção PN1 as tran- sições do nível de energia do elétron dos orbitais de condução da região N para os orbitais da região P inferior começam a acontecer resultando na e- missão de um fóton para cada tal transição de elétron. O nível de energia exato ou, alternadamente, o comprimento de onda do fóton emitido corres- ponde com a queda na energia do elétron conduzido.

Em resumo, os LEDs operam como emissores de corrente con- tínua para o fóton. Ao contrário de emissores do tipo de filamento ou outros de corpo negro, não existe exigência de transferência da energia de entrada para a forma intermediária de calor antes de ser capaz de extrair um fóton de saída. Por causa desse comportamento de corrente contínua para fóton, os LEDs têm a propriedade de serem de ação extremamente rápida. LEDs foram usados em numerosas aplicações que exigem a geração de UV com taxa de pulso extremamente alta, luz visível e/ou próxima do IV. Uma aplica- ção especifica onde a propriedade de alta taxa de pulso dos LEDs tem sido particularmente útil é em aplicações de leitura da visão de parte discreta au- tomatizada, onde a luz visível ou perto do infravermelho é usada para formar uma imagem focalizada na lente que é então inspecionada em um computa- dor.

Ao contrário das fontes com base em filamento, os LEDs emitem sobre uma faixa de comprimento de onda relativamente limitada correspon- dendo com o bandgap específico do material semicondutor sendo usado. Essa propriedade dos LEDs tem sido particularmente útil em aplicações on- de operações com comprimento de onda seletivo tais como a iluminação de componente, indicação de estado ou comunicação ótica são exigidas. Mais recentemente, grandes grupos de LEDs têm sido usados para formas em escala maior de iluminação visível ou até mesmo para luzes de sinalização tais como luzes traseiras de automóveis ou luzes de sinal de trânsito. Sumário da Invenção

A invenção exposta provê a implementação de quantidades pe- quenas ou substanciais de dispositivos de radiação com infravermelho que são altamente selecionáveis no comprimento de onda e podem facilitar o uso da radiação de infravermelho para as novas classes completas de aplica- ções e técnicas que não estavam disponíveis historicamente.

Um objetivo dessa invenção é prover uma moldagem ou um ou- tro processo ou sistema de tratamento com um sistema de aquecimento com IV térmico possuindo desempenho de eficiência de conversão de energia com IV aperfeiçoado.

Um outro objetivo dessa invenção é prover um sistema de aque- cimento com IV tendo um desempenho de profundidade de penetração com IV sintonizado para o material particular sendo processado ou visado.

Um outro objetivo dessa invenção é prover um sistema de radia- ção com IV térmico que pode incorporar uma mistura projetada de REDs que produzem radiação com IV em tais bandas de comprimento de onda estrei- tas selecionadas como pode ser ótimo para classes de aplicações.

Um outro objetivo dessa invenção é prover um sistema de aque- cimento com IV capaz de ser acionado em um modo pulsado; o dito modo pulsado sendo particularmente adequado para prover aquecimento com IV para partes discretamente fabricadas quando elas são transportadas durante o processo de fabricação ou para facilitar o acompanhamento síncrono de alvos da irradiação.

Um outro objetivo dessa invenção é prover elementos de aque- cimento com IV que são mais dirigíveis através de elementos refletores me- talizados.

Um outro objetivo dessa invenção é prover um sistema de aque- cimento com IV capaz de funcionar em conjunto com um sistema de medi- ção de temperatura de pré-forma para prover capacidade de aquecimento com IV específico da pré-forma.

Um outro objetivo dessa invenção é prover elementos de aque- cimento com IV que são fabricados como conjuntos de emissores de estado sólido de IV de corrente contínua para fóton ou diodos emissores de radia- ção (REDs).

Ainda uma outra vantagem dessa invenção é prover um sistema de irradiação com infravermelho de saída radiante substancial em bandas de comprimento de onda estreitas múltiplas ou únicas altamente específicas.

Ainda uma outra vantagem dessa invenção é a funcionalidade para produzir radiação com infravermelho térmico poderoso e ser altamente programável para pelo menos um de posição, intensidade, comprimento de onda, taxas de ligamento/desligamento, capacidade direcional, freqüência de pulsação e acompanhamento do produto.

Ainda uma outra vantagem da invenção é a facilitação de uma metodologia mais eficiente da energia de entrada para injetar a energia tér- mica comparada com as fontes de banda larga atuais.

Ainda uma outra vantagem da invenção no aquecimento de pré- formas de garrafa é na retenção da capacidade de aquecimento eficiente sem exigir aditivos que reduzem a claridade visível e as qualidades de apa- rência do recipiente acabado.

Ainda um outro objetivo dessa invenção é prover um sistema de aquecimento radiante geral para uma ampla faixa de aplicações nas quais ele pode ser adaptado para prover a funcionalidade aumentada de radiação com infravermelho seletivo do comprimento de onda em combinação com a capacidade de programação e capacidade de pulsação.

Ainda uma outra vantagem dessa invenção é a capacidade de facilitar pulsos de rajada de alta intensidade extremamente rápidos com in- tensidade instantânea muito maior do que a intensidade do estado estável.

Ainda uma outra vantagem da invenção é que o calor residual pode ser facilmente conduzido para longe para uma outra localização onde ele é necessário ou pode ser conduzido para fora do ambiente de uso para reduzir o aquecimento sem alvo.

Ainda uma outra vantagem da invenção é que os dispositivos de RED podem ser embalados em alta densidade para produzir níveis de po- tência de saída de IV térmico de estado sólido que, até o momento, não ti- nham sido praticamente atingíveis. Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista transversal de uma porção de um disposi- tivo semicondutor exemplar implementado em uma modalidade da presente invenção.

A figura 2 é uma vista transversal de uma camada compensado- ra de um dispositivo semicondutor exemplar implementado em uma modali- dade da presente invenção.

A figura 3 é uma vista transversal de uma camada de pontos quânticos de um dispositivo semicondutor exemplar implementado em uma modalidade da presente invenção.

A figura 4 é uma vista transversal de um diodo emissor de radia- ção incluindo uma camada de pontos quânticos implementada em uma mo- dalidade da presente invenção.

A figura 5 é uma vista transversal de um diodo emissor de radia- ção incluindo uma camada de pontos quânticos implementada em uma mo- dalidade da presente invenção.

A figura 6 é uma vista transversal de um diodo emissor de radia- ção incluindo uma camada de pontos quânticos implementada em uma mo- dalidade da presente invenção.

A figura 7 é uma vista transversal de um diodo a laser incluindo uma camada de pontos quânticos implementada em uma modalidade da presente invenção.

A figura 8 mostra uma representação gráfica de um dispositivo semicondutor de RED único.

As figuras 9 e 10 mostram a porcentagem relativa da energia do infravermelho transmitida através de uma seção de 10 mil de espessura de PET como uma função do comprimento de onda.

As figuras 11a, 11b e 11c mostram um conjunto típico de emis- sores de RED individuais embalados juntos em um elemento aquecedor de RED.

As figuras 12a e 12b mostram o desenvolvimento preferido dos elementos aquecedores de RED dentro de um moldador a sopro.

A figura 13 mostra um método preferido para o tratamento térmi- co de pré-formas como descrito por essa invenção.

As figuras 14-16 mostram métodos alternados para o tratamento térmico de pré-formas termoplásticas de acordo com essa invenção.

A figura 17 mostra elementos aquecedores de RED sendo van- tajosamente aplicados em uma parte dinamicamente transportada. Descrição Detalhada da Invenção

Os benefícios no provimento da irradiação específica do com- primento de onda podem ser ilustrados observando o exemplo de aqueci- mento radiante hipotético. Assuma que o material que é geralmente transpa- rente à radiação eletromagnética da faixa visível através da faixa do infra- vermelho médio exige aquecimento de processo para suportar alguma ope- ração de fabricação. Também assuma que esse material geralmente trans- parente tem uma banda de absorção molecular estreita porém significante posicionada entre 3,0 e 3,25 micrômetros. O exemplo descrito acima é re- presentativo de como as modalidades atualmente descritas poderiam ser mais vantajosamente aplicadas dentro da indústria. Se os parâmetros dessa aplicação de aquecimento de processo particular ditou o uso das técnicas de aquecimento radiante, a estado da técnica atual adotaria o uso de lâmpadas de quartzo operadas em uma temperatura de filamento de aproximadamente 3000SK. Nessa temperatura de filamento, os cálculos físicos fundamentais produzem o resultado que somente aproximadamente 2,1% da energia radi- ante emitida total de uma lâmpada de quartzo cai dentro da banda de 3,0 a 3,25 micrômetros onde absorção de energia vantajosa ocorrerá. A capacida- de de gerar somente saída de energia radiante específica do comprimento de onda como descrito dentro dessa revelação mantém o compromisso de melhorar grandemente a eficiência de várias aplicações de aquecimento do processo.

A invenção exposta está diretamente relacionada com uma nova e recente tentativa de ser capaz de diretamente produzir quantidades subs- tanciais de radiação por infravermelho em comprimentos de ondas selecio- nados com a finalidade de substituir tais dispositivos do tipo de banda larga.

Avanços recentes na tecnologia de processamento com semi- condutor resultaram na disponibilidade de emissores de estado sólido de elétron para fóton diretos que operam na faixa geral do infravermelho médio acima de 1 micrômetro (1.000 nanômetros). Esses dispositivos de estado sólido operam análogos aos diodos emissores de luz (LEDs) comuns, so- mente eles não emitem luz visível porém emitem energia de IV térmica ver- dadeira nos comprimentos de onda mais longos do infravermelho médio.

Esses são uma classe de dispositivos inteiramente nova que utilizam tecno- logia de pontos quânticos que romperam as barreiras que impediam que dispositivos de estado sólido efetivos no custo utilizáveis fossem produzidos que poderiam funcionar como conversores diretos de elétron para fóton cuja saída é pseudomonocromática e na banda de comprimento de onda do in- fravermelho médio.

Para distinguir essa nova classe de dispositivos dos dispositivos de comprimento de onda mais curto convencionais (LEDs), esses dispositi- vos são mais apropriadamente descritos como diodos emissores de radiação (REDs). Os dispositivos têm a propriedade de emitir energia eletromagnética radiante em uma faixa de comprimento de onda estritamente limitada. Além do mais, através de operações apropriadas de processamento do semicon- dutor, os REDs podem ser sintonizados para emitir em comprimentos de ondas específicos que são mais vantajosos para uma aplicação de tratamen- to radiante particular.

Além disso, inovações na tecnologia do RED relacionadas com a formação de uma região planar dopada em contato com uma região opos- tamente dopada formada como um conjunto aleatoriamente distribuído de pequenas áreas de material ou pontos quânticos para gerar fótons na faixa de IV alvo e potencialmente além evoluíram. Essa técnica de fabricação, ou outras tal como o desenvolvimento de novos compostos semicondutores, adequadamente aplicada produziriam emissores adequados de infraverme- lho médio de estado sólido pseudomonocromáticos para a invenção exposta. Tecnologias de semicondutor alternadas podem também se tornar disponí- veis em ambos o infravermelho médio bem como para o infravermelho de comprimento de onda longo que seriam blocos de construção adequados com os quais praticam essa invenção.

As conversões diretas de elétron (ou corrente elétrica) para fóton como considerado dentro dessas modalidades descritas ocorrem dentro de uma faixa de comprimento de onda estreita freqüentemente citada como pseudomonocromática, consistente com o bandgap intrínseco e geometria dos pontos quânticos desse emissor de diodo fabricado. É previsto que as larguras de banda de meia potência dos emissores de RED candidatos se situarão em algum lugar dentro da faixa de 20-500 nanometros. A largura estreita dos emissores de infravermelho desse tipo deve suportar uma varie- dade de aplicações de irradiação específicas do comprimento de onda como identificado dentro do conteúdo dessa descrição completa. Uma família de dispositivos de RED e a tecnologia com a qual fazem são assunto de um pedido de patente separado, Pedido U.S. Serial No. 60/628.330 depositado em 16 de novembro de 2004, intitulado "Quantum Dot Semiconductor Devi- ce" e nomeando Samar Sinharoy e Dave Wilt como inventores (Caso do Procurador Nq ERI.P.US0002; etiqueta de correio expresso Nq EL 726091609 US), cujo pedido é incorporado neste documento por referência.

De acordo com esse pedido "Quantum Dot Semiconductor Devi- ce", dispositivos semicondutores são conhecidos na técnica. Eles são utili- zados em células fotovoltaicas que convertem a radiação eletromagnética para eletricidade. Esses dispositivos podem também ser utilizados como di- odos emissores de luz (LEDs), que convertem a energia elétrica em radiação eletromagnética (por exemplo, luz). Para a maior parte das aplicações de semicondutor, um bandgap desejado (volts de elétron) ou um comprimento de onda desejado (mícrons) é visado, e o semicondutor é preparado em uma maneira tal que ele pode satisfazer essa faixa de vão de bandgap ou faixa de comprimento de onda desejada.

A capacidade de atingir um comprimento de onda particular de emissão ou volt do elétron de energia não é trivial. Na realidade, o semicon- dutor é limitado pela seleção de materiais particulares, seu gap de energia, sua constante de treliça e suas capacidades de emissão inerentes. Uma técnica que foi utilizada para adequar o dispositivo semicondutor é utilizar compostos binários ou terciários. Pela variação das características de com- posição do dispositivo, dispositivos tecnologicamente úteis foram projetados.

O projeto do dispositivo semicondutor pode também ser manipu- lado para adaptar o comportamento do dispositivo. Em um exemplo, pontos quânticos podem ser incluídos dentro do dispositivo semicondutor. Acredita- se que esses pontos confinem no quantum os transportadores e dessa ma- neira alterem a energia da emissão do fóton comparada com uma amostra de volume do mesmo semicondutor. Por exemplo, a Patente U.S. N9 6.507.042 ensina dispositivos semicondutores incluindo uma camada de pontos quânticos. Especificamente, ela ensina pontos quânticos de arseneto de índio (InAs) que são depositados em uma camada de arseneto de gálio índio (InxGal-xAs). Essa patente descreve que o comprimento de onda da emissão dos fótons associado com os pontos quânticos pode ser controlado controlando a quantidade de desacordo da treliça entre os pontos quânticos (isto é, InAs) e a camada sobre a qual os pontos são depositados (isto é, InxGaI-xAs). Essa patente também descreve o fato de que o desacordo da treliça entre um substrato de InxGaI-xAs e um ponto quântico de InAs pode ser controlado alterando o nível de índio dentro do substrato de InxGaI-xAs. Quando a quantidade de índio dentro do substrato de InxGaI-xAs é aumen- tada, o grau de desacordo é diminuído, e o comprimento de onda associado com a emissão do fóton é aumentado (isto é, o gap de energia é diminuído). Na realidade, essa patente descreve que um aumento na quantidade de ín- dio dentro do substrato de cerca de 10% a cerca de 20% pode aumentar o comprimento de onda do fóton associado de cerca de 1,1 μm para cerca de 1,3 μm. Embora a tecnologia descrito na Patente U.S. Nq 6.507.042 pos- sa provar ser útil no provimento de dispositivos que podem emitir ou absol- ver fótons tendo um comprimento de onda de cerca de 1,3 μπι, a capacidade de aumentar a quantidade de índio dentro de um substrato de InxGaI-xAs é limitada. Em outras palavras, quando o nível de índio é aumentado acima de 20%, 30% ou até mesmo 40%, o grau de imperfeições ou defeitos dentro da estrutura de cristal se torna limitador. Isso é especialmente verdadeiro onde o substrato de InxGaI-xAs é depositado em um substrato ou pastilha de ar- seneto de gálio (GaAs). Dessa maneira, dispositivos que emitem ou absor- vem fótons de comprimento de onda mais longo (gap de energia menor) não podem ser obtidos utilizando a tecnologia descrita na Patente U.S. N9 6.507.042.

Dessa maneira, visto que seria desejável ter dispositivos semi- condutores que emitem ou absorvem fótons de comprimento de onda mais longo do que 1,3 μιη, ainda permanece uma necessidade por um dispositivo semicondutor dessa natureza.

Em geral, um RED provê um dispositivo semicondutor compre- endendo uma camada de InxGaI-xAs, onde χ é uma fração molar de cerca de 0,64 a cerca de 0,72 por cento em peso de índio, e pontos quânticos lo- calizados na dita camada de InxGaI-xAs, onde os pontos quânticos com- preendem InAs ou Alzilnl-zAs, onde ζ é uma fração molar menor do que cerca de 5 por cento em peso de alumínio.

A presente invenção também inclui um dispositivo semicondutor compreendendo um ponto quântico compreendendo InAs ou Alzilnl-zAs, onde ζ é uma fração molar menor do que cerca de 5 por cento em peso de alumínio, e uma camada de cobertura que contata pelo menos uma porção do ponto quântico, onde a constante de treliça do ponto quântico e a dita camada de cobertura não são combinadas por pelo menos 1,8% e por me- nos do que 2,4%.

Os dispositivos semicondutores incluem uma camada de pontos quânticos incluindo pontos quânticos de arseneto de índio (InAs) ou arseneto de índio alumínio (Alziln1-zAs onde ζ é igual a ou menor do que 0,05) em uma camada de arseneto de gálio índio (InxGal-xAs), que pode ser citada como uma cobertura da matriz de InxGaI -xAs. A constante de treliça dos pontos e a camada da matriz de InxGaI-xAs não são combinadas. O desa- cordo da treliça pode ser pelo menos 1,8%, em outras modalidades pelo menos 1,9%, em outras modalidades pelo menos 2,0% e em outras modali- dades pelo menos 2,05%. Vantajosamente, o desacordo pode ser menor do que 3,2, em outras modalidades menor do que 3,0%, em outras modalidades menor do que 2,5% e em outras modalidades menor do que 2,2%. Em uma ou mais modalidades, a constante da treliça da cobertura da matriz de Inx- Ga 1 -xAs é menor do que a constante da treliça dos pontos.

Nessas modalidades onde os pontos estão localizados em uma matriz de cobertura de InxGaI-xAs, a concentração molar de índio (isto é, x) dentro dessa camada de matriz de cobertura pode ser de cerca de 0,55 a cerca de 0,80, opcionalmente de cerca de 0,65 a cerca de 0,75, opcional- mente de cerca de 0,66 a cerca de 0,72 e opcionalmente de cerca de 0,67 a cerca de 0,70.

Em uma ou mais modalidades, a matriz de cobertura de InxGaI- xAs fica localizada em uma camada de arseneto fosforoso de índio (lnP1- yAsy) que é treliça combinada com a matriz de cobertura de InxGaI-xAs. Em uma ou mais modalidades, a camada de lnP1-yAsy sobre a qual a cobertura de InxGaI-xAs é depositada é uma de uma pluralidade de camadas de InPI- yAsy graduadas (contínuas ou discretas) que existem entre a cobertura de InxGaI-xAs e o substrato sobre o qual o semicondutor é suportado. Em uma ou mais modalidades, o substrato compreende uma pastilha de fosfeto de índio (InP). O semicondutor pode também incluir uma ou mais outras cama- das, tal como camadas de InxGaI-xAs, posicionadas entre a cobertura de InxGaI -xAs e o substrato.

Uma modalidade é mostrada na figura 1. A figura 1, bem como as outras figuras, são representações esquemáticas e não são desenhadas em escala com relação à espessura de cada camada ou componente, ou com relação à espessura relativa ou dimensão entre cada camada compara- tivamente. O dispositivo 1000 inclui o substrato 1020, camada de condução opcional 1025, estrutura compensadora 1030, camada de cobertura 1040 e camada de ponto 1050. Como aqueles versados na técnica verificam, alguns dispositivos semicondutores operam convertendo a corrente elétrica para radiação eletromagnética ou radiação eletromagnética para corrente elétrica.

A capacidade de controlar a radiação eletromagnética ou a corrente elétrica dentro desses dispositivos é conhecida na técnica. Essa descrição não alte- ra necessariamente esses projetos convencionais, muitos dos quais são co- nhecidos na técnica de fabricação ou projeto de dispositivos semicondutores.

Em uma modalidade, o substrato 1020 compreende fosfeto de índio (InP). A espessura do substrato de InP 1020 pode ser maior do que 250 mícrons, em outras modalidades maior do que 300 mícrons, e em outras modalidades maior do que 350 mícrons. Vantajosamente, a espessura pode ser menor do que 700 mícrons, em outras modalidades menor do que 600 mícrons e em outras modalidades menor do que 500 mícrons.

Em uma ou mais modalidades, os dispositivos semicondutores planejados podem incluir opcionalmente uma camada de crescimento epita- xial de fosfeto de índio (InP). A espessura dessa camada de fosfeto de índio de crescimento epitaxial pode ser de cerca de 10 nm a cerca de 1 mícron.

Em uma modalidade, a camada de condução opcional 1025 compreende arseneto de gálio índio (InxGal-xAs). A concentração molar de índio (isto é, x) dentro dessa camada pode ser de cerca de 0,51 a cerca de 0,55, opcionalmente de cerca de 0,52 a cerca de 0,54, e opcionalmente de cerca de 0,53 a cerca de 0,535. Em uma ou mais modalidades, a camada de condução 1025 é combinada na treliça com o substrato de InP.

A camada de condução 1025 pode ser dopada para um dado valor e de uma espessura apropriada de modo a prover condutividade elétri- ca suficiente para um dado dispositivo. Em uma ou mais modalidades, a es- pessura pode ser de cerca de 0,05 mícrons a cerca de 2 mícrons, opcional- mente de cerca de 0,1 mícron a cerca de 1 mícron.

Em uma ou mais modalidades, a camada compensadora 1030 compreende arseneto fosforoso de índio (lnP1-yAsy). Em certas modalida- des, a camada compensadora 1030 compreende pelo menos duas, opcio- nalmente pelo menos três, opcionalmente pelo menos quatro e opcionalmen- te pelo menos cinco camadas de lnP1-yAsy, com a constante da treliça de cada camada aumentando à medida que as camadas são posicionadas mais distantes do substrato 1020. Por exemplo, e como representado na figura 2, a estrutura compensadora 1030 inclui primeira camada compensadora 1032, segunda camada compensadora 1034 e terceira camada compensadora 1036. A superfície da camada inferior 1031 da estrutura compensadora 1030 fica adjacente ao substrato 1020, e a superfície planar superior 1039 da es- trutura compensadora 1030 fica adjacente à camada de barreira 1040. A constante da treliça da segunda camada 1034 é maior do que a primeira camada 1032, e a constante da treliça da terceira camada 1036 é maior do que a segunda camada 1034.

Como aqueles versados na técnica verificarão, a constante da treliça das camadas individuais da estrutura compensadora 1030 pode ser aumentada alterando a composição das camadas sucessivas. Em uma ou mais modalidades, a concentração de arsênico nas camadas compensado- ras de lnP1-yAsy é aumentada em cada camada sucessiva. Por exemplo, a primeira camada compensadora 1032 pode incluir cerca de 0,10 a cerca de 0,18 fração molar de arsênico (isto é, y), a segunda camada compensadora 1034 pode incluir cerca de 0,22 a cerca de 0,34 fração molar de arsênico e a terceira camada compensadora 1036 pode incluir cerca de 0,34 a cerca de 0,40 fração molar de arsênico.

Em uma ou mais modalidades, o aumento no arsênico entre ca- madas compensadoras adjacentes (por exemplo, entre a camada 1032 e a camada 1034) é menor do que 0,17 fração molar. Acredita-se que quaisquer defeitos formados entre camadas compensadoras sucessivas, que podem resultar devido à mudança na constante da treliça resultante do aumento no conteúdo de arsênico, não será prejudicial para o semicondutor. Técnicas para usar a graduação da composição crítica desse modo são conhecidas como descrito na Patente U.S. N9 6.482.672, que é incorporada nesse do- cumento por referência.

Em uma ou mais modalidades, a espessura da primeira camada compensadora 1032 pode ser de cerca de 0,3 a cerca de 1 mícron. Em uma ou mais modalidades, a camada compensadora superior é geralmente mais grossa para garantir o relaxamento completo da estrutura da treliça.

Em uma ou mais modalidades, a camada compensadora indivi- dual em ou perto do topo 1039 da estrutura compensadora 1030 (por exem- plo, camada compensadora 1036) é projetada para ter uma constante de treliça que é de cerca de 5.869 À a cerca de 5.960 À, opcionalmente de cer- ca de 5.870 Á a cerca de 5.932 Á.

Em uma ou mais modalidades, a camada compensadora indivi- dual em ou perto da base 1031 da estrutura compensadora 1030 (por exem- plo, camada compensadora 1032) é preferivelmente projetada dentro dos limites da técnica de graduação da composição crítica. Em outras palavras, visto que uma primeira camada compensadora (por exemplo, a camada compensadora 1032) é depositada sobre e uma pastilha de InP, a quantida- de de arsênico presente dentro da primeira camada compensadora (por e- xemplo, camada 1032) é menor do que 17 frações molares.

A camada de cobertura 1040 compreende InxGaI-xAs. Em uma ou mais modalidades, essa camada é preferivelmente combinada na treliça com a constante da treliça no plano constante da camada compensadora superior em ou perto do topo 1039 da estrutura compensadora 1030. O ter- mo combinada na treliça refere-se a camadas sucessivas que são caracteri- zadas por uma constante de treliça que estão dentro de 500 partes por mi- Ihão (isto é, 0,005%) uma da outra.

Em uma ou mais modalidades, a camada de cobertura 1040 po- de ter uma espessura que é de cerca de 10 angstroms a cerca de 5 mícrons, opcionalmente de cerca de 50 nm a cerca de 1 mícron, e opcionalmente de cerca de 100 nm a cerca de 0,5 mícron.

Em uma ou mais modalidades, a camada de pontos quânticos 1050 compreende arseneto de índio (InAs). A camada 1050 preferivelmente inclui a camada de umedecimento 1051 e pontos quânticos 1052. A espes- sura da camada de umedecimento 1051 pode ser de uma ou duas monoca- madas. Em uma modalidade, a espessura dos pontos 1052, medida da base 1053 da camada 1050 e o pico do ponto 1055 pode ser de cerca de 10 nm a cerca de 200 nm, opcionalmente de cerca de 20 nm a cerca de 100 nm e opcionalmente de cerca de 30 nm a cerca de 150 nm. Também, em uma modalidade, o diâmetro médio dos pontos 1052 pode ser maior do que 10 nm, opcionalmente maior do que 40 nm e opcionalmente maior do que 70 nm.

Em uma ou mais modalidades, a camada quântica 1050 inclui múltiplas camadas de pontos. Por exemplo, como mostrado na figura 3, o ponto quântico 1050 pode incluir primeira camada de ponto 1052, segunda camada de ponto 1054, terceira camada de ponto 1056 e quarta camada de ponto 1058. Cada camada compreende arseneto de índio InAs e inclui ca- madas de umedecimento 1053,1055,1057 e 1059, respectivamente. Cada camada de ponto, da mesma maneira, inclui pontos 1055. As características de cada camada de ponto, incluindo a camada de umedecimento e os pon- tos, são substancialmente similares embora elas não precisem ser idênticas.

Dispostas entre cada uma das camadas de ponto 1052, 1054, 1056 e 1058 estão camadas de cobertura intermediárias 1062, 1064, 1066 e 1068, respectivamente. Essas camadas de cobertura intermediárias com- preendem InxGaI-xAs. Em uma ou mais modalidades, as camadas de co- bertura intermediária de InxGaI-xAs são substancialmente similares ou idên- ticas à camada de cobertura 1040. Em outras palavras, as camadas de co- bertura intermediárias são preferivelmente combinadas na treliça com a ca- mada de barreira 1040, que é preferivelmente combinada na treliça com a camada compensadora superior 1036. Em uma ou mais modalidades, a es- pessura das camadas intermediárias 1062,1064,1066 e 1068 pode ser de cerca de 3 nm a cerca de 50 nm, opcionalmente de cerca de 5 nm a cerca de 30 nm e opcionalmente de cerca de 10 nm a cerca de 20 nm.

Como mencionado acima, as várias camadas que circundam a camada de pontos quânticos podem ser positiva ou negativamente dopadas para manipular o fluxo da corrente. Técnicas para manipular o fluxo da cor- rente dentro de dispositivos semicondutores são conhecidas na técnica co- mo descrito, por exemplo, nas Patente U.S. N9S 6.573.527, 6.482.672 e 6.507.042, que são incorporadas nesse documento por referência. Por e- xemplo, em uma ou mais modalidades, regiões ou camadas podem ser do- padas do "tipo p" utilizando zinco, carbono, cádmio, berílio ou magnésio. Por outro lado, regiões ou camadas podem ser dopadas do "tipo n" utilizando silício, enxofre, telúrio, selênio, germânio ou estanho.

Os dispositivos semicondutores previstos podem ser preparados utilizando técnicas que são conhecidas na técnica. Por exemplo, em uma ou mais modalidades, as várias camadas semicondutoras podem ser prepara- das utilizando a èpitaxia da fase de vapor organometálico (OMVPE). Em uma ou mais modalidades, a camada de pontos é preparada utilizando uma técnica de autoformação tal como o modo de Stranski-Krastanov (modo S- K). Essa técnica é descrita na Patente U.S. Ng 6.507.042, que é incorporada nesse documento por referência.

Uma modalidade de um diodo emissor de radiação (RED) inclu- indo uma camada de pontos quânticos é mostrada na figura 4. O RED 1100 inclui contato de base 1105, refletor de infravermelho 1110, substrato semi- condutor semi-isolante 1115, camada de condução lateral do tipo η (LCL) 1120, camada compensadora do tipo η 1125, camada de cobertura 1130, camada de pontos quânticos 1135, camada de cobertura 1140, camada do tipo ρ 1145, camada do tipo ρ 1500 e contato do emissor 1155. O contato de base 1105, refletor de infravermelho 1110, substrato semicondutor semi- isolante 1115, camada de condução lateral do tipo η (LCL) 1120, camada compensadora do tipo η 1125, camada de cobertura 1130, camada de pon- tos quânticos 1135 e camada de cobertura 1140 são análogas a essas ca- madas semicondutoras descritas acima.

O contato de base 1105 pode incluir numerosos materiais alta- mente condutores. Materiais exemplares incluem ouro, ligas de ouro-zinco (especialmente quando adjacentes às regiões p), liga de ouro-germânio ou ligas de ouro-níquel ou ouro-cromo (especialmente quando adjacentes às regiões η). A espessura do contato de base 1105 pode ser de cerca de 0,5 a cerca de 2,0 mícrons. Uma camada fina de titânio ou cromo pode ser usada para aumentar a adesão entre o ouro e o material dielétrico.

O refletor de infravermelho 1110 compreende um material refle- tivo e opcionalmente um material dielétrico. Por exemplo, um óxido de silício pode ser utilizado como o material dielétrico e o ouro pode ser depositado sobre ele como um material refletivo do infravermelho. A espessura do refle- tor 1110 pode ser de cerca de 0,5 a cerca de 2 mícrons.

O substrato 1115 compreende InP. A espessura do substrato 1115 pode ser de cerca de 300 a cerca de 600 mícrons.

A camada de condução lateral 1120 compreende InxGaI-xAs que é combinada na treliça (isto é, dentro de 500 ppm) no substrato dê InP 1115. Também, em uma ou mais modalidades, a camada 1120 é dopada com η. O dopante preferido é silício, e o grau preferido de concentração de dopagem pode ser de cerca de 1 a cerca de 3 e19/cm3. A espessura da ca- mada de condução lateral 1120 pode ser de cerca de 0,5 a cerca de 2,0 mí- crons.

A camada compensadora 1125 compreende três camadas gra- duadas de lnP1-yAsy em um modo consistente com esse descrito acima. A camada 1125 é preferivelmente dopada com η. O dopante preferido é silício, e a densidade de dopagem pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 3 e 9/cm3.

A camada de cobertura 1130 compreende InxGaI-xAs que é combinada na treliça com a constante da treliça no plano (isto é, dentro de 500 ppm) do topo da camada compensadora 1125 (isto é, a terceira qualida- de ou subcamada da mesma). Em uma ou mais modalidades, a camada de cobertura de InxGaI-xAs 1130 compreende de cerca de 0,60 a cerca de 0,70 por cento de frações molares de índio. A espessura da camada de co- bertura 1130 é cerca de 0,1 a cerca de 2 mícrons.

A camada de pontos quânticos 1135 compreende pontos de I- nAs como descrito acima com relação aos ensinamentos dessa invenção.

Como com as modalidades prévias, as camadas intermediárias entre cada camada de ponto incluem cobertura de InxGaI-xAs similar à camada de co- bertura 1130 (isto é, combinada na treliça). Em uma ou mais modalidades, a quantidade de índio em uma ou mais camadas de cobertura intermediárias sucessivas pode incluir menos índio do que a camada de cobertura 1130 ou uma camada intermediária prévia ou inferior.

A camada de cobertura 1140 compreende InxGaI-xAs que é combinado na treliça (isto é, dentro de 500 ppm) no topo da camada com- pensadora 1125 (isto é, a terceira qualidade ou subcamada da mesma).

A camada de confinamento 1145 compreende lnP1-yAsy que é combinada na treliça na camada de InxGal-xAs 1140. Também, em uma ou mais modalidades, a camada 1145 é dopada com ρ. O dopante preferido é zinco e a concentração de dopagem pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 4 e19/cm3. A espessura da camada de confinamento 1145 pode ser de cerca de 20 nm a cerca de 200 nm.

A camada de contato 1150 compreende InxGaI-xAs que é com- binado na treliça com a camada de confinamento 1145. A camada de conta- to 1150 é preferivelmente dopada com ρ (por exemplo, dopada com zinco). A concentração da dopagem pode ser de cerca de 1 a cerca de 4 e19/cm3. A espessura da camada de contato 1150 é de cerca de 0,5 a cerca de 2 mí- crons. A camada de contato 1150 pode ser removida de toda a superfície exceto sob a camada 1155.

O contato do emissor 1155 pode incluir qualquer material alta- mente condutor. Em uma ou mais modalidades, o material condutor inclui uma liga de ouro/zinco.

Uma outra modalidade é mostrada na figura 5. O dispositivo se- micondutor 1200 é configurado como um diodo emissor de radiação com uma junção túnel dentro da região p. Esse projeto vantajosamente provê contatos de resistência menor e a distribuição de corrente com resistência menor. Muitos aspectos do semicondutor 1200 são análogos ao semicondu- tor 1100 mostrado na figura 4. Por exemplo, o contato 1205 pode ser análo- go ao contato 1105, o refletor 1210 pode ser análogo ao refletor 1110, o substrato 1215 pode ser análogo ao substrato 1115, a camada de condução lateral 1220 pode ser análoga à camada de condução 1120, a camada com- pensadora 1225 pode ser análoga à camada compensadora 1125, a camada de cobertura 1230 pode ser análoga à camada de cobertura 1130, a camada de ponto 1235 pode ser análoga à camada de ponto 1135, a camada de co- bertura 1240 pode ser análoga à camada de cobertura 1140 e a camada de confinamento 1245 pode ser análoga à camada de confinamento 1145.

A camada da junção túnel 1247 compreende InxGaI-xAs que é combinada na treliça na camada de confinamento 1245. A espessura da camada da junção túnel 1247 é cerca de 20 a cerca de 50 nm. A camada da junção túnel 1247 é preferivelmente dopada com ρ (por exemplo, com zinco) e a concentração de dopagem pode ser de cerca de 1 a cerca de 4 e19/cm3.

A camada da junção túnel 1250 compreende InxGaI-xAs que é combinada na treliça na junção túnel 1247. A espessura da camada da junção túnel 1250 é de cerca de 20 a cerca de 5.000 nm. A camada da junção túnel 1250 é preferivelmente dopada com η (por exemplo, silício), e a concentração de dopagem é de cerca de 1 a cerca de 4 e19/cm3.

O contato do emissor 1255 pode incluir uma variedade de mate- riais condutores, mas preferivelmente compreende esses materiais que são preferidos para regiões η tais como cromo-ouro, ligas de ouro-germânio ou ligas de ouro-níquel.

Uma outra modalidade de um RED é mostrada na figura 6. O dispositivo semicondutor 1300 é configurado como um diodo emissor de ra- diação em um modo similar ao RED mostrado na figura 5, exceto que a radi- ação eletromagnética pode ser emitida através do substrato do dispositivo semicondutor devido pelo menos em parte à ausência do refletor de base (por exemplo, a ausência de um refletor tal como 1210 mostrado na figura 5). Também, o dispositivo semicondutor 1300 mostrado na figura 6 inclui um contato de emissor/refletor de infravermelho 1355, que é um "contato com- pleto" cobrindo toda a superfície (ou substancialmente toda a superfície) do dispositivo.

Em todos os outros aspectos, o dispositivo 1300 é similar ao dispositivo 1200. Por exemplo, o contato 1305 pode ser análogo ao contato 1205, o substrato 1315 pode ser análogo ao substrato 1215, a camada de condução lateral 1320 pode ser análoga à camada de condução 1220, a camada compensadora 1325 pode ser análoga à camada compensadora 1225, a camada de cobertura 1330 pode ser análoga à camada de cobertura 1230, a camada de pontos 1335 pode ser análoga à camada de pontos 1235, a camada de cobertura 1340 pode ser análoga à camada de cobertura 1240 e a camada de confinamento 1345 pode ser análoga à camada de con- finamento 1245, a camada de junção túnel 1347 é análoga à camada de jun- ção túnel 1247, a camada de junção túnel 1350 é análoga à camada de jun- ção túnel 1250.

A tecnologia de semicondutor prevista pode também ser utiliza- da na fabricação de diodos a laser. Um laser exemplar é mostrado na figura 7. O laser 1600 inclui o contato 1605, que pode compreender qualquer mate- rial condutor tal como ligas de ouro-cromo. A espessura da camada de con- tato 1605 é de cerca de 0,5 mícron a cerca de 2,0 mícrons.

O substrato 1610 compreende fosfeto de índio que é preferivel- mente dopado com η em uma concentração de cerca de 5 a cerca de 10 e18/cm3. A espessura do substrato 1610 é de cerca de 250 a cerca de 600 mícrons.

A camada de fosfeto de índio epitaxial opcional 1615 é preferi- velmente dopada com η em uma concentração de cerca de 0,2 4 e19/cm3 a cerca de 1 e19/cm3. A espessura da camada epitaxial 615 é de cerca de 10 nm a cerca de 500 nm.

A camada de lnP1-yAsy graduada 1620 é análoga ao compen- sador de lnP1-yAsy graduado mostrado na figura 2. O compensador 1620 preferivelmente dopado com η em uma concentração de cerca de 1 a cerca de 9 e18/cm3.

As camadas 1625 e 1630 formam um guia de onda 1627. A ca- mada 1625 compreende fosfeto de arseneto de gálio índio (ln1-xGAxAszP1- z). A camada 1630, da mesma maneira, compreende ln1-xGAxAszP1-z. Ambas as camadas 1625 e 1630 são combinadas na treliça no topo da ca- mada 1620. Em outras palavras, as camadas 1625 e 1630 compreendem cerca de 0 a cerca de 0,3 fração molar de gálio e 0 a cerca de 0,8 fração molar de arsênico. A camada 1625 é de cerca de 0,5 a cerca de 2 mícrons de espessura, e é dopada com η em uma concentração de cerca de 1-9 e18/cm3. A camada 1630 é de cerca de 500 a cerca de 1.500 nm e é dopa- da com η em uma concentração de cerca de 0,5 a 1 e18/cm3.

A camada de confinamento 1635, camada de pontos 1640 e camada de confinamento 1645 são similares às camadas de ponto e confi- namento descritas acima com relação às outras modalidades. Por exemplo, a camada de confinamento 1635 é análoga à camada de confinamento 1040 e a camada de pontos 1640 é análoga à camada de pontos 1050 mostrada na figura 3. Em uma ou mais modalidades, o número de camadas de pontos utilizadas dentro da região de pontos do dispositivo a laser é além de 5 ca- madas de ponto, opcionalmente além de 7 camadas de ponto e opcional- mente além de 9 camadas de ponto (por exemplo, ciclos). As camadas de confinamento 1635 e 1645 podem ter uma espessura de cerca de 125 a cer- ca de 500 nm e são combinadas na treliça no guia de onda. As camadas 1635, 1640 e 1645 preferivelmente não são dopadas (isto é, elas são intrín- secas).

As camadas 1650 e 1655 formam o guia de onda 1653. Em um modo similar às camadas 1625 e 1630, as camadas 1650 e 1655 compreen- dem ln1-xGAxAszP1-z que é combinado na treliça no topo do compensador 1620. A camada 1650 é de cerca de 500 a cerca de 1.500 nm dopada com ρ em uma concentração de cerca de 0,5 a cerca de 1 e18/cm3. A camada 655 é de cerca de 1 a cerca de 2 mícrons de espessura e é dopada com ρ em uma concentração de cerca de 1 a cerca de 9 e18/cm3.

Em uma modalidade, a camada 1660 é uma camada compen- sadora que é análoga à camada compensadora 1620. Isto é, a fração molar do arsênico diminui à medida que cada qualidade fica mais distante dos pon- tos quânticos. A camada 1660 é preferivelmente dopada com ρ em uma concentração de 1-9 e18/cm3.

A camada 1665 compreende fosfeto de índio (InP). A espessura da camada 1665 é de cerca de 200 a cerca de 500 nm de espessura e é preferivelmente dopada com ρ em uma concentração de cerca de 1 a cerca de 4 e19/cm3. A camada 1670 é uma camada de contato análoga às outras camadas de contato descritas nas modalidades prévias.

Em outras modalidades, as camadas 1660, 1665 e 1670 podem ser análogas às outras configurações descritas com relação às outras moda- lidades. Por exemplo, essas camadas podem ser análogas às camadas 1145,1150 e 1155 mostradas na figura 4. Alternativamente, camadas análo- gas a 1245,1247,1250 e 1255 mostradas na figura 5 podem ser substituídas pelas camadas 1660,1665 e 1670. Várias modificações e alterações que não se afastam do escopo e do espírito dessas modalidades do dispositivo se tornarão evidentes para aqueles versados na técnica.

Naturalmente, deve ser verificado que, em uma forma, a inven- ção deste documento incorpora elementos de RED como descrito. Entretan- to, deve ser entendido que várias outras tecnologias de dispositivo podem ser utilizadas. Por exemplo LEDs de IV médio experimentais operando em uma faixa de 1,6 micrômetro a 5,0 micrômetros são conhecidos, mas não são realidades comerciais. Além disso, vários laseres de semicondutor e diodos a laser podem ser utilizados com modificações adequadas. Natural- mente, outras tecnologias de habilitação podem ser desenvolvidas para pro- duzir eficientemente a irradiação com largura de banda limitada em compri- mentos de onda vantajosos.

De modo a praticar a invenção para uma aplicação particular, isso geralmente exigirá organizar muitos dispositivos adequados de modo a ter amplitude de irradiação adequada. Novamente, em uma forma, esses dispositivos serão dispositivos de RED. Na maior parte das aplicações térmi- cas da invenção, tais dispositivos tipicamente serão organizados em algum tipo de formação χ por y de alta densidade ou em formações χ por y múlti- plas, algumas das quais podem adotar a forma de uma disposição persona- lizada de dispositivos de RED individuais. As formações podem variar de dispositivos únicos a mais tipicamente centenas, milhares ou um número ilimitado de formações de dispositivos dependendo dos tipos e tamanhos de dispositivos usados, da saída exigida e dos comprimentos de onda necessá- rios para uma implementação particular da invenção. Os dispositivos de RED geralmente serão montados em placas de circuito que têm pelo menos uma capacidade de dissipação de calor, se não acomodações de remoção de calor especiais. Freqüentemente, os dispositivos de RED serão montados em tais placas de circuito em uma organização de proximidade/densidade muito alta. É possível tirar vantagem das inovações recentes na montagem de matriz e construção de placa de circuito para maximizar a densidade on- de desejável para aplicações de alta potência. Por exemplo, tais técnicas como usadas com pastilhas de inversão são vantajosas para tais finalidades.

Embora a eficiência dos dispositivos de RED seja boa para essa classe úni- ca de dispositivo de diodo, a maior parte da entrada de energia elétrica é convertida diretamente em calor localizado. Esse calor residual deve ser conduzido para longe da junção do semicondutor para impedir o superaque- cimento e a queima dos dispositivos individuais. Para as formações com densidade mais alta, eles provavelmente podem usar pastilha de inversão e tecnologia de acondicionamento de pastilha em placa com o resfriamento ativo e/ou passivo. Múltiplas placas de circuito freqüentemente serão usadas para praticidade e flexibilidade de posicionamento. Os conjuntos χ por y po- dem também compreender uma mistura de dispositivos de RED que repre- sentam pelo menos dois comprimentos de onda selecionados diferentes de radiação com infravermelho em uma faixa, por exemplo, de 1 micrômetro a 5 micrômetros.

Para a maior parte das aplicações, os dispositivos de RED serão organizados vantajosamente em formações dimensionadas de maneira vari- ada, algumas das quais podem ser tridimensionais ou não-planares por na- tureza para melhor irradiação de certos tipos de alvos. Isso é verdadeiro pa- ra pelo menos as seguintes razões:

1. Para prover potência de saída suficiente pela combinação da saída dos múltiplos dispositivos.

2. Para prover 'difusão' suficiente da saída através de uma su- perfície maior do que um único dispositivo poderia apropriadamente irradiar.

3. Para prover a funcionalidade que a capacidade de programa- ção de uma formação de dispositivos de RED pode trazer para uma aplica- ção.

4. Para permitir a mistura nos dispositivos da formação que são sintonizados para comprimentos de onda especificados diferentes por muitas razões funcionais descritas nesse documento.

5. Para facilitar a combinação da 'geometria' da saída com a exi- gência de aplicação particular.

6. Para facilitar a combinação da localização de montagem dos dispositivos, ângulos de radiação e economia para as exigências de aplica- ção.

7. Para facilitar a sincronização da saída em um alvo móvel ou para outro 'movimento de saída'.

8. Para acomodar o acionamento dos grupos de dispositivos com conjunto de circuito de controle comum.

9. Para acomodar técnicas de aquecimento de múltiplos está- gios.

Por causa dos usos finais típicos dos diodos, eles têm sido fabri- cados em uma maneira que minimiza o custo reduzindo o tamanho da jun- ção. Portanto, isso exige menos área de pastilha de semicondutor, o que está diretamente correlacionado com o custo. O uso final dos dispositivos de RED freqüentemente exigirá saída de energia radiada substancial na forma de mais fótons. Foi teorizado que os REDs poderiam ser fabricados com maneiras criativas de formação de uma grande área de junção de pegada de produção de fóton. Por fazer isso, seria possível produzir dispositivos de RED capazes de sustentar dramaticamente uma saída radiante de infraver- melho médio mais elevada. Se tais dispositivos estão disponíveis, então o número absoluto de dispositivos de RED necessário para praticar essa in- venção poderia ser reduzido. Não seria necessariamente desejável ou práti- co, entretanto, dada as saídas de alta potência associadas com as muitas aplicações dessa invenção, que o número de dispositivos fosse reduzido para um único dispositivo. A invenção pode ser praticada com um único dis- positivo para aplicações com menor potência, aplicações de comprimento de onda único ou, se os dispositivos de RED podem ser fabricados com capaci- dade de saída suficiente.

Similarmente, é possível fabricar as formações do dispositivo de RED como circuitos integrados. Em uma tal implementação, os REDs seriam dispostos dentro dos limites de uma única peça de silício ou outro substrato adequado, porém com múltiplas junções que funcionam como os locais de irradiação da conversão do fóton no chip. Eles poderiam ser similares a ou- tros pacotes de circuito integrado que usam formações de grade esférica para a conectividade elétrica. Tais pacotes de dispositivo poderiam então ser usados como a formação, facilitando a conectividade elétrica desejada para conexão em e controle pelo sistema de controle. Novamente, um parâmetro de projeto é o controle da temperatura da junção que não deve poder alcan- çar aproximadamente 100- a 105°C, com químicas atuais, antes que o dano comece a ocorrer. É previsto que compostos químicos futuros possam ter tolerância ao calor maior, porém o calor deve sempre ser mantido abaixo da faixa de dano crítica do dispositivo utilizado. Eles poderiam ser também or- ganizados em placas de circuito individualmente ou em múltiplos ou eles poderiam ser dispostos como uma formação de dispositivos de nível superior como ditado pela aplicação e a economia.

No projeto da melhor configuração para organizar dispositivos de RED em formações de irradiação, a despeito do fator de forma dos dispositi- vos, o projetista deve considerar toda a faixa de variáveis. Algumas das vari- áveis a serem consideradas em vista da aplicação-alvo incluem o acondicio- namento, facilidade de organização, custos, conectividade eletrônica, consi- derações de controle para a capacidade de programação, resfriamento, am- biente de organização, rota da potência, suprimento da potência, voltagem em cadeia, geometria em cadeia, exigências de irradiação, segurança e mui- tos outros que alguém versado nas técnicas apropriadas entenderá.

Todas as matérias-primas usadas para fabricar os produtos têm associadas a elas características particulares de absorção e transmissão em vários comprimentos de onda dentro do espectro eletromagnético. Cada ma- terial também tem propriedades de emissão e reflexão de infravermelho ca- racterísticas, mas não será perdido tempo discutindo essas, porque a prática dessa invenção é mais conduzida pelas propriedades de absor- ção/transmissão. A porcentagem de absorção em qualquer dado compri- mento de onda pode ser medida e demonstrada em gráfico para qualquer material específico. Pode então ser mostrado graficamente sobre uma ampla faixa de comprimentos de onda como será explicado e exemplificado em mais detalhes a seguir nesse documento. Porque cada tipo de material tem propriedades de absorção ou transmissão características em comprimentos de onda diferentes, para melhor otimização do processo térmico é muito va- lioso saber essas propriedades do material. Deve ser reconhecido que se um certo material é altamente transmissivo em uma certa faixa de compri- mentos de onda, então seria muito ineficiente tentar aquecer esse material nessa faixa de comprimento de onda. Inversamente, se o material é muito absortivo em um certo comprimento de onda, então a aplicação do aqueci- mento radiante resultará no aquecimento de superfície do material. Para ma- teriais que são condutores de calor ineficientes, essa não é geralmente uma maneira ótima para aquecer igualmente através do material.

O fato que vários materiais têm características específicas de absorção ou transmissão em vários comprimentos de onda é conhecido na técnica por muitos anos. Pelo fato, entretanto, que as fontes de infraverme- lho de alta potência não estavam disponíveis que poderiam ser especifica- das em comprimentos de ondas particulares, ou combinações de compri- mentos de onda, não era historicamente possível otimizar completamente muitas das operações existentes de aquecimento ou processamento. Desde que não era prático entregar comprimentos de onda específicos de radiação com infravermelho para um produto, muitos fabricantes não estavam cientes dos comprimentos de onda nos quais o seu produto particular é mais dese- javelmente aquecido ou processado.

Isso é ilustrado com um exemplo na indústria plástica. Com refe- rência às figuras 9 e 10, pelo exame da curva de transmissão do tereftalato de polietileno (material de resina de PET, como é conhecido na indústria), do qual os recipientes de bebida plásticos são moldados a sopro com estica- mento, pode ser observado que o material de PET é altamente absortivo na região de comprimento de onda longo e é altamente transmissivo nas regi- ões de comprimento de onda visível e perto do infravermelho. Sua transmis- são varia dramaticamente entre 1 micrômetro e 5 micrômetros. Sua trans- missão não somente varia dramaticamente nessa faixa, mas ela varia fre- qüente e abruptamente e muitas vezes muito substancialmente algumas ve- zes dentro de 0,1 micrômetro.

Por exemplo, em 2,9 micrômetros o PET tem uma absorção mui- to forte. Isso significa que se a radiação com infravermelho foi introduzida no PET em 2,9 micrômetros, ela seria quase toda absorvida direto na superfície ou camada externa do material. Se fosse desejável aquecer somente a su- perfície externa do material, então esse comprimento de onda poderia ser usado. Desde que o PET seja um condutor de calor muito fraco (tenha um coeficiente baixo de condutividade térmica) e desde que seja mais desejável nas operações de moldagem a sopro com esticamento aquecer o material de PET profundamente de dentro e igualmente durante todo o tempo através do seu volume, isso é, na prática, um comprimento de onda ruim no qual aquece o PET apropriadamente.

Observando uma outra condição, em 1,0 micrômetro (1000 na- nômetros), o material de PET é altamente transmissível. Isso significa que uma alta porcentagem da radiação nesse comprimento de onda que causa impacto na superfície do PET será transmitida através do PET e sairá sem conceder qualquer aquecimento preferencial, portanto será amplamente desperdiçada. É importante observar que a transmissão da energia eletro- magnética diminui exponencialmente como uma função da espessura para todos os materiais dielétricos, então a espessura do material tem um impac- to substancial na escolha para o comprimento de onda ótimo para um dado material.

Deve ser entendido que embora o material termoplástico de PET tenha sido usado aqui como um exemplo, os princípios se mantêm verdadei- ros para uma faixa muito ampla de tipos diferentes de materiais usados nas indústrias diferentes e para tipos diferentes de processos. Com um exemplo muito diferente, um sistema de laminação por cola ou adesivo é ilustrativo. Nesse exemplo, suponha que o material de origem que é para ser colado seja muito transmissivo em um comprimento de onda de infravermelho esco- lhido. A cola curada com calor que é para ser utilizada deveria ser muito ab- sortiva no mesmo comprimento de onda. Pela irradiação do sanduíche de cola/laminado nesse comprimento de onda vantajoso específico, o processo é também otimizado porque a cola, e não o material de origem adjacente, é aquecida. Pela escolha seletiva dessas interações de comprimento de onda, ótimos pontos são encontrados dentro de vários tipos amplamente diversos de aplicações de processamento ou aquecimento dentro da indústria.

Historicamente, a capacidade de produzir densidades de radia- ção com infravermelho relativamente altas em comprimentos de onda espe- cíficos simplesmente não estava disponível para a indústria. Portanto, desde que esse tipo de otimização de aquecimento ou processamento não tenha estado disponível, ele não tem sido considerado pela maioria dos fabrican- tes. É previsto que a disponibilidade de tal potência radiante com infraverme- lho com comprimento de onda específico abrirá inteiramente novas metodo- logias e processos. A invenção exposta tornará tais novos processos práti- cos e proverá uma tecnologia de implementação que de longe alcança flexi- bilidade para uma ampla faixa de aplicações. Embora seja previsto que as primeiras utilizações da matéria exposta serão na indústria, é também reco- nhecido que existirão muitas aplicações nas áreas comerciais, médicas, de consumidor e outras também.

É previsto que a invenção será muito útil como uma alternativa aos bulbos de aquecimento de infravermelho de quartzo de banda larga, ou outros dispositivos de aquecimento convencionais, que estão atualmente em uso amplo. Tais bulbos de quartzo são usados para uma faixa de coisas in- cluindo lâminas de aquecimento de material plástico na preparação para as operações de termoformação. Não somente pode a invenção exposta ser utilizada como uma alternativa para a funcionalidade existente das lâmpadas de infravermelho de quartzo ou outros dispositivos de aquecimento conven- cionais, mas ela pode ser considerada para adicionar funcionalidade adicio- nal substancial. À presente invenção, em contraste, pode gerar energia radiante em um modo continuamente energizado ou um alternativamente pulsado. Pelo fato de que os dispositivos de REDs básicos da invenção exposta têm um tempo de resposta extremamente rápido que mede em microssegundos, pode ser mais eficiente com relação à energia acionar a energia quando ela é necessária ou quando um componente-alvo está dentro da área-alvo e a seguir desligá-la quando o componente não está mais na área-alvo.

A funcionalidade adicionada de ser capaz de energizar com pul- so a fonte de infravermelho pode levar a uma melhora considerável na efici- ência geral de energia de muitas aplicações de aquecimento radiante. Por exemplo, modulando adequadamente o tempo energizado de conjuntos ou componente individual dos dispositivos de emissão de radiação por infra- vermelho (REDs), é possível acompanhar alvos individuais à medida que eles se movem além da fonte de conjunto de infravermelho grande. Em ou- tras palavras, os dispositivos emissores de infravermelho que estão mais próximos do dispositivo-alvo seriam os que seriam energizados. Quando o componente-alvo ou região se move adiante, a "onda de energização" pode- ria ser passada para baixo do conjunto.

No caso do aquecimento do material que será termoformado, poderia ser desejável aplicar mais entrada de calor em áreas que serão mais severamente formadas quando comparadas com áreas que serão mais mo- destamente formadas ou não-formadas absolutamente. É possível, por cor- retamente projetar a configuração dos conjuntos do emissor de infraverme- lho, não somente não ter todos os dispositivos energizados simultaneamen- te, mas é possível energizá-los muito estrategicamente para corresponder com a forma da área a ser aquecida. Para mover continuamente as linhas de produção, por exemplo, seria mais desejável programar uma área especial- mente formada de perfil de calor desejado que pode ser movida de maneira programável em movimento síncrono com a região-alvo a ser aquecida.

Considere uma área em formato de quadro de imagem que exige aqueci- mento como mostrado na figura 17. Nesse caso, seria possível ter uma for- mação de dispositivos (402) em formato de quadro de imagem similar em intensidade radiante desejada que moveria para baixo da formação de ma- neira programável, sincronizado com o movimento da lâmina de termofor- mação alvo (401). Pelo uso de um codificador para acompanhar o movimen- to de um produto tal como a lâmina de termoformação (401), técnicas de sincronização de eletrônica bem-conhecidas podem ser usadas para ligar os dispositivos certos na intensidade desejada de acordo com um controlador programável ou instruções de computador. Os dispositivos dentro dos con- juntos poderiam ser acionados pelo sistema de controle para a sua intensi- dade de saída desejada em qualquer um do modo "contínuo" ou modo "pul- sado". Qualquer modo poderia modular a intensidade como uma função do tempo para a condição de saída mais desejável. Esse controle pode ser de grupos de dispositivos ou para baixo para dispositivos de RED individuais.

Para uma aplicação particular, pode não existir a necessidade de ter controle granular para baixo para os dispositivos de RED individuais. Nesses casos, os dispositivos de RED podem ser ligados em cadeias de geometria mais desejada. Essas cadeias ou grupos de cadeia podem então ser controlados de maneira programável à medida que as exigências da aplicação exigem. A praticidade algumas vezes ditará que os dispositivos de RED sejam aciona- dos em grupos ou cadeias para facilitar as voltagens que são mais conveni- entes e para reduzir o custo do controle individual de dispositivo.

As cadeias ou conjuntos de REDs podem ser controlados sim- plesmente suprindo corrente em uma configuração de circuito aberto ou con- trole mais sofisticado pode ser utilizado. A avaliação intensiva do caso de qualquer aplicação específica ditará a quantidade e o nível de controle radi- ante de infravermelho que é apropriado. Até o ponto que o controle comple- xo ou preciso é ditado, o conjunto de circuito de controle poderia continua- mente monitorar e modular a corrente de entrada, a voltagem ou a saída específica. O monitoramento para a saída radiante ou resultado mais dese- jável poderia ser implementado medindo diretamente a saída do conjunto de infravermelho ou, alternativamente, algum parâmetro associado com o obje- to-alvo da radiação de infravermelho. Isso poderia ser executado por uma quantidade de tecnologias diferentes da incorporação de pares térmicos simples ou pirômetros até tecnologias muito mais sofisticadas que poderiam tomar a forma, por exemplo, de câmeras de infravermelho. Alguém versado na técnica será capaz de recomendar uma técnica de monitoramento de cir- cuito fechado particular que seja economicamente sábia e justificável para uma aplicação particular da invenção.

Ambos os métodos direto e indireto de monitoração podem ser incorporados. Por exemplo, se um material particular estiver sendo aquecido com a finalidade de alcançar uma faixa de temperatura que pode ser mode- lada, poderá ser desejável medir a força necessária para formar o material e usar esses dados como pelo menos uma porção da realimentação para a modulação dos conjuntos de radiação de infravermelho. Muitos outros meios de realimentação diretos ou indiretos são possíveis para facilitar a otimiza- ção e o controle da saída da invenção exposta.

Deve ser claramente entendido que as formas, intensidades e tempo de energização da fonte de calor radiante da presente invenção, co- mo descrito aqui, são altamente programáveis e se prestam a um nível muito alto de personalização programável. Freqüentemente na indústria, formas ou configurações personalizadas de fontes de calor são projetadas e construí- das para um componente específico para direcionar o aquecimento para as localizações corretas no componente. Com a capacidade de programação flexível da invenção exposta é possível que um único painel de aquecimento programável sirva como uma substituição flexível para um número quase infinito de painéis construídos sob encomenda. A indústria está repleta com uma ampla variedade de fornos de infravermelho e sistemas de processa- mento. Tais fornos são usados para curar tintas, coberturas, pastas fluidas de várias espécies e tipos e muitas outras finalidades. Eles também podem ser usados em uma ampla variedade de linhas de laminação diferentes para fundir com calor materiais juntos ou para curar colas, adesivos, tratamentos de superfície, coberturas ou várias camadas que poderiam ser adicionadas no 'sanduíche1 de laminação.

Outros fornos podem ser usados para uma ampla variedade de aplicações de secagem. Por exemplo, na indústria de lata de bebidas de du- as peças é comum pulverizar uma cobertura para o interior da lata de bebida e a seguir transportá-las continuamente por transportador "em massa" atra- vés de um longo forno de cura. A cobertura interior não curada tem a apa- rência de tinta branca com a aplicação, porém depois da cura se torna quase clara. Nessas várias aplicações de secagem e cura com a invenção atual, seria possível escolher um comprimento de onda ou combinação de com- primentos de onda que são mais facilmente e apropriadamente absorvidos pelo material que precisa ser seco, tratado ou curado. Em algumas aplica- ções os comprimentos de onda que não estão presentes podem ser mais importantes para um processo aperfeiçoado do que os que estão presentes.

Os comprimentos de onda indesejáveis podem afetar adversamente os ma- teriais por secagem, aquecimento, alteração da estrutura do grão ou muitos outros resultados prejudiciais que em um processo mais perfeito poderiam ser evitados com a invenção exposta.

Freqüentemente é desejável elevar a temperatura de um materi- al-alvo a ser curado ou seco sem substancialmente afetar o substrato ou material de origem. Pode ser que o material de origem possa ser danificado por tal processamento. É mais desejável não induzir calor para dentro dele enquanto ainda induzindo calor para dentro do material-alvo. A invenção ex- posta facilita esse tipo de aquecimento seletivo.

Para examinar uma outra área de aplicação para a invenção, a indústria médica tem experimentado uma ampla faixa de tratamentos radian- tes com luz visível e perto do infravermelho. Foi teorizado que certos com- primentos de onda de energia eletromagnética estimulam e promovem a cu- ra. Também tem sido postulado que a irradiação com certos comprimentos de onda pode estimular a produção de enzimas, hormônios, anticorpos e outras substâncias químicas dentro do corpo bem como estimular a ativida- de nos órgãos lentos. Está além do escopo dessa patente examinar qual- quer um dos detalhes específicos ou metodologias de tratamento ou o mérito de tais postulações. A invenção exposta, entretanto, pode prover uma fonte de radiação de infravermelho médio programável, com comprimento de onda selecionável e de estado sólido, que pode facilitar uma ampla faixa de tais modalidades de tratamento médico.

É historicamente verdadeiro, entretanto, que a indústria médica não tinha uma metodologia prática para a produção de irradiação com com- primento de onda específico, com alta potência nas bandas de comprimento de onda do IV médio. A presente invenção permitiria tal irradiação com infra- vermelho com comprimento de onda específico de banda estreita e ela po- deria fazer isso em um fator de forma fino, seguro e conveniente, de peso leve, que seria facilmente usado para aplicações médicas.

Para o tratamento médico, existem algumas vantagens muito importantes de ser capaz de selecionar o comprimento de onda específico ou a combinação de comprimentos de onda que são usados para a irradia- ção. Justo como nos materiais de fabricação industriais, materiais orgânicos também têm curvas espectrais de absorção/transmissão características. O tecido animal, de planta ou humano exibe janelas específicas de absor- ção/transmissivas que podem ser exploradas com grande vantagem.

Uma porcentagem muito alta do corpo humano é composta ele- mentarmente de água, portanto, é provável que as curvas de transmis- são/absorção para a água sejam um bom ponto de partida para uma apro- ximação preliminar para a maior parte do tecido humano. Através de pesqui- sa extensiva, é possível desenvolver curvas precisas para todos os tipos de tecido em seres-humanos, animais e plantas. Também é possível desenvol- ver a relação entre vários tipos de cura ou estimulação que poderia ser bus- cada de órgãos ou tecido e relacionar essa com as curvas de transmis- são/absorção. Pela seleção cuidadosa do comprimento de onda ou combi- nação de comprimentos de onda, seria possível desenvolver regimes de tra- tamento que teriam um efeito positivo com uma ampla faixa de enfermidades e doenças.

Alguns tecidos ou órgãos que seriam desejáveis tratar estão muito perto da superfície enquanto outros situam-se profundamente dentro do corpo. Devido às características de absorção do tecido humano, poderia não ser possível alcançar tais áreas profundas com técnicas não-invasivas.

Pode ser necessário usar alguma forma de técnica invasiva de modo a che- gar com as fontes de irradiação perto do tecido-alvo. É possível projetar os conjuntos de irradiação da presente invenção de modo que eles sejam do tamanho e/ou forma apropriado a ser usado em uma ampla faixa de trata- mentos invasivos ou não-invasivos. Embora as técnicas de tratamento, mo- dalidades e configurações estejam além do escopo dessa discussão, a in- venção é o primeiro desse tipo disponível para tornar disponível a irradiação com comprimento de onda seletivo, de estado sólido, nas bandas de com- primento de onda do infravermelho médio. Ela pode ser configurada para uma ampla faixa de modalidades e tipos de tratamento. Devido a seu fator de forma altamente flexível e natureza programável, ela é capaz de ser con- figurada para um tamanho de corpo e peso particulares para produzir os ân- gulos, intensidades e comprimentos de onda apropriados para tratamento sob encomenda.

A radiação com infravermelho está sendo utilizada para um nú- mero crescente de aplicações médicas desde os tratamentos de hemorrói- das até a dermatologia. Um exemplo de tratamento com infravermelho que é atualmente executado com fontes de infravermelho de banda larga é cha- mado tratamento de coagulação com infravermelho. Adicionalmente, a neu- ropatia periférica diabética é algumas vezes tratada com tratamentos com lâmpada de infravermelho. Doenças de cotovelo de tenista e outras similares são muitas vezes tratadas atualmente com lâmpadas de infravermelho de banda larga também. A incorporação da capacidade da presente invenção em gerar comprimentos de onda de radiação específicos, bem como sua capacidade de gerar irradiação pulsada podem prover melhora substancial nesses tratamentos. Ela também pode prover melhor tolerância e conforto do paciente. A invenção também facilita a fabricação de um dispositivo mé- dico que poderia ser energizado com voltagens inerentemente seguras.

A pulsação da energia de irradiação pode ser um aspecto-chave associado com muitas aplicações de tratamento médico. A irradiação contí- nua pode causar superaquecimento do tecido enquanto uma irradiação pul- sada pode prover estimulação suficiente sem o efeito prejudicial do supera- quecimento, desconforto ou dano ao tecido. O fato que os dispositi- vos/formações podem ser pulsados em taxas extremamente altas com tem- pos de Iigamento medidos em microssegundos ou mais rápido provê uma outra propriedade útil. É previsto que pulsos de radiação de intensidade mui- to alta podem ser tolerados sem danos às formações se eles são ativados por ciclos ativos muito curtos, desde que o superaquecimento da junção do semicondutor não teria tempo de ocorrer com tais tempos de pulso curto. Isso permitiria maior intensidade instantânea somada, o que facilitaria a pe- netração através de mais tecido.

A freqüência na qual a pulsação ocorre pode também ser impor- tante. É sabido na literatura que certas freqüências de irradiação para seres humanos podem ter efeitos de cura ou, alternativamente, nocivos. Por e- xemplo, certas freqüências de modulação de amplitude ou combinações de freqüências de luz visível podem fazer com que os seres humanos fiquem nauseados e ainda outras freqüências de modulação de amplitude ou com- binações de freqüência podem causar ataques epiléticos. À medida que pesquisa médica adicional é feita, ela pode determinar na realidade que a freqüência de pulsação, a forma da forma de onda ou a combinação das fre- qüências junto com o comprimento de onda selecionado ou combinação de comprimentos de onda têm um efeito muito substancial no sucesso de vários tratamentos com radiação. É muito provável que muitas das modalidades de tratamento que utilizarão essa invenção não sejam ainda entendidas nem realizadas desde que a invenção exposta não esteja disponível para pesqui- sadores ou médicos.

Uma outra aplicação para a invenção exposta é no processa- mento de preparação ou movimentação de alimentos. Certamente, uma fai- xa muito ampla de tipos diferentes de fornos e sistemas de aquecimento tem sido usada na preparação de alimento por toda a história humana. Desde que a maioria deles é bem-conhecida, está além do escopo desse pedido de patente descrever a faixa completa de tais fornos e sistemas de aquecimen- to. Com a exceção notável do cozimento em microondas que utiliza tecnolo- gia de cozimento de fonte sem infravermelho/não-térmica, virtualmente todas as outras tecnologias de cozimento utilizam fontes de aquecimento de banda larga de vários tipos. As fontes de aquecimento com infravermelho e os ele- mentos que são usados em tais fornos são fontes de banda larga. Eles não têm a capacidade de produzir comprimentos de ondas específicos de ener- gia de infravermelho que poderia ser mais vantajoso para a situação de co- zimento particular ou o produto sendo cozido.

Como foi discutido anteriormente com outros materiais, produtos de planta e animal têm curvas espectrais de absorção específicas. Essas curvas de absorção específicas relatam o quanto absortivo ou transmissivo um produto de alimento particular é em comprimentos de onda específicos.

Pela seleção de um comprimento de onda particular ou uns poucos compri- mentos de onda cuidadosamente selecionados nos quais irradiar o alimento exposto, é possível modificar ou otimizar as características de cozimento desejadas. O uso mais eficiente da energia radiada pode reduzir o custo do aquecimento ou cozimento.

Por exemplo, se é mais desejoso aquecer ou assar a superfície externa de um produto de alimento particular, a invenção exposta permitiria a seleção de um comprimento de onda no qual esse produto de alimento particular é altamente absortivo. O resultado seria que quando irradiado no comprimento de onda escolhido, a energia de infravermelho seria toda ab- sorvida muito próximo da superfície, assim fazendo com que a ação de a- quecimento e/ou assadura desejada acontecesse direto na superfície. Inver- samente, se é desejado não superaquecer a superfície, mas ao contrário cozinhar o alimento muito profundamente dentro dele, então é possível esco- lher um comprimento de onda ou combinação de comprimentos de ondas selecionados nos quais o alimento particular é muito mais transmissivo de modo que o resultado de cozimento desejado possa ser atingido. Assim, a energia radiante será absorvida progressivamente à medida que ela penetra na profundidade desejada.

É importante observar que para ondas eletromagnéticas que percorrem através de um material não-metálico, a intensidade dessa onda l(t) diminui como uma função da distância de percurso t como descrito pela equação seguinte: <formula>formula see original document page 48</formula>

Nessa equação, Io é a intensidade inicial do feixe e α é o coefi- ciente de absorção específico para o material. À medida que o tempo t au- menta, a intensidade do feixe sofre queda exponencial que é causada pela energia radiante dentro do feixe original sendo absorvida pelo material hos- pedeiro. Por essa razão, o uso de aquecimento com radiação com infraver- melho para atingir resultados de cozimento perfeitos acarreta uma interação complexa entre a espessura dos itens de alimento, a intensidade radiante de infravermelho aplicada, o comprimento de onda da irradiação e o(s) coefici- ente(s) de absorção do material.

Pela mistura dos elementos de RED que irradiam em compri- mentos de onda diferentes, é possível otimizar mais o resultado de cozimen- to. Dentro de uma tal conjunto de múltiplos comprimentos de onda, um tipo de elemento seria escolhido em um comprimento de onda onde a absorção da energia radiante é pequena, assim permitindo a ocorrência da penetração profunda do calor. Um segundo tipo de elemento seria escolhido onde a ab- sorção da energia radiante é alta, assim facilitando a ocorrência do aqueci- mento de superfície. Completando o conjunto, um terceiro tipo de elemento de RED poderia ser concebido para ser escolhido em um comprimento de onda intermediário a esses dois extremos da absorção. Pelo controle do ní- vel de saída radiante relativo dos 3 tipos de emissores de RED contidos em um tal conjunto, seria possível otimizar as propriedades importantes dos i- tens de alimento preparados.

Pela conexão da cor, temperatura e sensores potencialmente visuais no sistema de controle, é possível fechar o circuito e otimizar mais os resultados de cozimento desejados. Sob tais circunstâncias, pode ser possí- vel verificar o parâmetro exato que estaria em questão e permitir que o sis- tema de controle respondesse enviando irradiação no comprimento de onda, intensidade e direção apropriados que seriam mais desejáveis. Pela utiliza- ção e integração de um sensor de visão, seria possível na realidade ver as localizações e os tamanhos dos produtos de alimento que devem ser cozi- dos e então otimizar a saída dos fornos de acordo como foi descrito acima. Quando usado em combinação com um sensor de umidade, seria possível responder com a combinação que manteria o conteúdo de umidade deseja- do. Portanto, é possível entender como a invenção exposta, em combinação com os sensores apropriados, e a "inteligência" do controlador pode verda- deiramente facilitar o forno inteligente do futuro. Naturalmente, é possível combinar a presente invenção com tecnologias de cozimento convencionais, incluindo fornos de convecção e capacidade de forno de microondas para obter a melhor mistura de cada uma dessas ofertas de tecnologia. O sistema de controle inteligente poderia ser projetado para melhor otimizar ambas tecnologia da presente invenção em combinação com as tecnologias de co- zimento convencionais.

É também possível, péla seleção de comprimentos de onda que seriam absorvidos por um alimento e não tão altamente absorvidos por um segundo elemento, ser muito seletivo quanto à quantidade de aquecimento que acontece em um prato misturado de alimento. Assim, pode ser entendi- do que alterando as combinações e as permutas e as intensidades de vários comprimentos de onda que são selecionáveis, uma pessoa poderia atingir uma ampla faixa de resultados de cozimento especificamente projetados.

Com qualquer uma das aplicações da invenção exposta, é pos- sível usar vários dispositivos de orientação de lente ou feixe para atingir a direção desejada da energia de irradiação. Isso pode tomar a forma de uma faixa de implementações diferentes - de dispositivos de RED com lentes in- dividuais até conjuntos com microlentes montados próximos dos dispositi- vos. Os dispositivos de orientação de feixe escolhidos devem ser escolhidos apropriadamente para funcionar no comprimento de onda da radiação que está sendo guiada ou direcionada. Pela utilização de técnicas bem entendi- das para difração, refração e reflexão, é possível direcionar a energia de porções diferentes de um conjunto de dispositivos de RED nas direções de- sejadas. Pelo controle programável dos dispositivos particulares que são ligados, e pela modulação das suas intensidades, é possível obter uma am- pla faixa de seletividade de irradiação. Pela escolha do modo de estado es- tável ou de pulsação e pela programação adicional de quais dispositivos são pulsados em qual momento, é possível elevar a funcionalidade até mesmo mais.

Embora essa descrição discuta a aplicação da energia radiante primariamente dentro da faixa de 1,0 a 3,5 micrômetros, deve ser óbvio para uma pessoa versada na técnica que efeitos de aquecimento em material si- milares podem ser atingidos em outros comprimentos de ondas operacio- nais, incluindo comprimentos de onda mais longos nos comprimentos de onda do infravermelho ou mais curtos para baixo através da região visível. O espírito da invenção descrita inclui a aplicação de emissores de estado sóli- do direto de elétron para fóton para as finalidades de aquecimento radiante onde os emissores são, de modo concebível, operacionais do visível até o infravermelho distante. Pode ser desejável, para certos tipos de aplicação, combinar outros dispositivos com comprimento de onda selecionável na in- venção que irradiam em outros comprimentos de onda fora da faixa do infra- vermelho médio.

A figura 8 proporciona uma indicação gráfica de um componente de RED único 10. O RED 10 compreende uma pilha 20. A pilha 20 pode adotar uma variedade de configurações, tal como as pilhas de camadas de semicondutor e semelhantes ilustradas em conjunto com as figuras 1-7. Em pelo menos uma forma, o contato 40 (correspondendo, por exemplo, com os contatos 1105,1205 e 1305) do RED 10 é feito na pilha 20 através do fio 80. Quando uma corrente 60 é induzida a fluir através do fio de ligação 80 e da pilha 20, os fótons 70 são emitidos que possuem uma energia característica ou comprimento de onda consistente com a configuração da pilha 20.

Pelo fato de que muitas das lições de semicondutor aprendidas na fabricação de LEDs podem se aplicar aos REDs, é útil mencionar um pa- ralelo que pode ajudar a evolução dos novos dispositivos de RED. Melhorias drásticas na eficiência da conversão de energia (energia ótica para fo- ra/energia elétrica para dentro) dos LEDs têm ocorrido através dos anos da- tando da sua introdução no mercado geral. As eficiências de conversão de energia acima de 10% foram atingidas em LEDs comercialmente disponíveis que operam na porção de faixa visível e perto de IV do espectro. Essa in- venção considera o uso dos novos REDs operando em algum lugar dentro da faixa de 1 micrômetro a 3,5 micrômetros como os elementos de aqueci- mento com infravermelho primários dentro de vários sistemas de aquecimen- to. Esse pedido descreve uma implementação específica nos sistemas de moldagem a sopro.

As figuras 9 e 10 mostram a porcentagem relativa da energia de IV transmitida dentro de uma seção de 10 mil de espessura do PET como uma função do comprimento de onda. Dentro da faixa de transmissão do quartzo (até 3,5 micrômetros), a presença de bandas de absorção fortes (banda de comprimento de onda de pouca ou nenhuma transmissão) é evi- dente em vários comprimentos de onda incluindo 2,3 micrômetros, 2,8 mi- crômetros e 3,4 micrômetros. O conceito básico associado com a invenção exposta é o uso de elementos de RED projetados e escolhidos para operar em um comprimento de onda selecionado dentro da faixa de 1 micrômetro a 3,5 micrômetros como os elementos de aquecimento fundamentais dentro da seção de condicionamento térmico das máquinas de moldagem a sopro.

As figuras 11a, 11b e 11c mostram um conjunto exemplar de emissores de RED individuais 10 acondicionados juntos em um elemento aquecedor de RED adequado 100. Nessa modalidade da invenção, os REDs 10 são fisicamente montados, de modo que as regiões dopadas com N se- jam diretamente presas em uma barra catódica 120. A barra catódica 120 é idealmente fabricada de um material tais como cobre, ou ouro, que é um bom condutor de eletricidade bem como de calor. As regiões corresponden- tes dos REDs 10 são conectadas através de fios de ligação 80 na barra a- nódica 110. Idealmente, a barra anódica teria as mesmas propriedades tér- micas e elétricas como a barra catódica. A voltagem de entrada é externa- mente gerada através de 2 barras coletoras induzindo um fluxo de corrente (I) dentro dos REDs 10 resultando na emissão de fótons de IV ou energia radiante, tal como essa mostrada em 170. Um refletor 130 é usado na moda- lidade preferida para direcionar a energia radiante para uma direção preferi- da distante do elemento aquecedor de RED 100. A pequena extensão física dos REDs 10 torna possível direcionar mais facilmente a energia radiante 170 que é emitida para uma direção preferida. Essa afirmação sendo com- parativamente aplicada ao caso de um filamento espiralado muito maior; uma tal relação entre o tamanho físico de um emissor e a capacidade de direcionar o fluxo radiante resultante usando meio de lente tradicional sendo bem-conhecidas na técnica.

Um dissipador de calor 140 é usado para conduzir o calor resi- dual gerado no processo de criação da energia radiante de IV 170 para lon- ge do elemento aquecedor do RED 100. O dissipador de calor 140 poderia ser implementado usando vários meios conhecidos dentro da indústria. Es- ses meios incluem dissipação de calor passiva, dissipação de calor ativa usando resfriamento com ar de convecção, e dissipação de calor ativa usan- do resfriamento com água ou líquido. O resfriamento com líquido através, por exemplo, de uma camisa de líquido tem a vantagem de ser capaz de conduzir para longe a quantidade substancial de calor que é gerada da quantidade de energia elétrica que não foi convertida para fótons radiantes. Através dos meios líquidos, esse calor pode ser conduzido para uma locali- zação externa ou para uma outra área onde o calor é necessário. Se o calor é conduzido para fora da fábrica ou para uma outra localização, então a e- nergia de condicionamento/resfriamento do ar poderia ser substancialmente reduzida.

Adicionalmente, um bulbo 150 é usado perfeitamente nessa mo- dalidade da invenção. A função primária do bulbo 150 como aplicado aqui é proteger os REDs 10 e fios de ligação 80 contra danos. O bulbo 150 é preferi- velmente construído de quartzo devido a sua faixa de transmissão que se es- tende do visível até 3,5 micrômetros. Entretanto, outros materiais óticos inclu- indo vidro tendo uma faixa de transmissão que se estende além do compri- mento de onda de operação dos REDs 10 poderiam também ser usados.

Uma organização do elemento aquecedor de RED 100, dentro de um moldador a sopro, é representada nas figuras 12a e 12b. Nesse sis- tema, pré-formas 240 entram em um sistema de monitoramento e condicio- namento térmico 210 através de um sistema de transferência 220. As pré- formas 240 poderiam entrar no sistema de monitoramento e controle térmico 210 em temperatura ambiente, tendo sido previamente moldadas a injeção em algum momento anterior. Ou, alternativamente, as pré-formas 240 pode- riam vir diretamente de um processo de moldagem à injeção como é feito nos sistemas de moldagem a sopro/moldagem à injeção de estágio único.

Alternativamente, as pré-formas poderiam ser feitas por um de vários outros processos. Qualquer que seja a forma e a regulação da fabricação da pré- forma, entrando desse modo, as pré-formas 240 teriam quantidades varia- das de calor latente contido dentro delas.

Uma vez apresentadas pelo sistema de transferência 220, as pré-formas 240 são transportadas através do sistema de monitoramento e controle térmico 210 através de um transportador 250, tais transportadores sendo bem-conhecidos na indústria. Quando as pré-formas 240 percorrem através do sistema de monitoramento e controle térmico 210, elas são sub- metidas à energia de IV radiante 170 emitida por uma série de elementos aquecedores de RED 100. A energia de IV 170 emitida por esses elementos aquecedores de RED 100 é diretamente absorvida pelas pré-formas 240 na preparação da entrada no sistema de sopro 230. Deve ser verificado que a energia pode ser contínua ou pulsada, como uma função da corrente de su- primento ou de acionamento e/ou outros objetivos de projeto. O sistema de controle, tal como sistema de controle 280, em uma forma, controla essa funcionalidade. Como uma opção, o sistema de controle é operativo para pulsar o sistema em níveis de corrente elétrica que são substancialmente maiores do que os níveis de corrente do estado estável recomendadas para atingir intensidade emitida momentânea superior na operação pulsada e responder para um sinal de entrada de uma capacidade de sensor associa- do para determinar uma regulação da operação pulsada.

Na modalidade preferida de um moldador a sopro operando u- sando o método e meio descrito por essa invenção, um sistema de resfria- mento por convecção 260 é também preferivelmente organizado. Esse sis- tema remove o calor residual do ar e a mecânica que estão em proximidade com as pré-formas 240 sob o processo. Um dispositivo de resfriamento por condução pode também ser utilizado para fazer isso. O aquecimento das pré-formas pela convecção e/ou condução é conhecido na técnica como sendo prejudicial para o processo de condicionamento térmico geral. Isso é porque o PET é um condutor térmico muito fraco e o aquecimento da perife- ria externa das pré-formas resulta em aquecimento direto desigual, com um centro muito frio e uma camada externa muito quente.

Também contidos dentro da modalidade do sistema preferido estão sensores de temperatura 270 (que podem adotar a forma de um sen- sor inteligente ou câmera que é capaz de monitorar um alvo em pelo menos um aspecto além desse que um único sensor de medição de temperatura no ponto é capaz) e um sistema de controle de temperatura 280. Esses aspec- tos do projeto do moldador a sopro preferido são particularmente aplicáveis nos atributos de um sistema de moldagem a sopro em um estágio. Em um sistema de moldagem a sopro em um estágio, as pré-formas 240 entram no sistema de monitoramento e condicionamento térmico 210 contendo energia de calor latente obtida durante o estágio de moldagem à injeção. Pelo moni- toramento da temperatura e assim do conteúdo de calor das pré-formas que chegam 240 (ou subseções específicas de tais pré-formas), é possível para um sistema de monitoramento e controle de temperatura 280 gerar exigên- cias de aquecimento específicas da pré-forma (ou específicas da subseção) e a seguir comunicar essas exigências na forma de sinais de acionamento para os elementos aquecedores de RED individual 100. A natureza de esta- do sólido e tempos de resposta rápidos associados dos emissores de RED 10 os torna particularmente adequados para permitir que a corrente de su- primento elétrica ou em tempo seja modulada como uma função do tempo ou movimento da pré-forma. Também, subseções da formação do RED po- dem ser controladas, como será verificado.

O sistema de controle de temperatura 280 usado para represen- tar tal controle de saída poderia ser implementado como um PC industrial, como lógica embutida personalizada ou como um controlador lógico progra- mável industrial (PLC), a natureza e a operação de todos os três são bem- conhecidas dentro da indústria. O sistema de controle, tal como esse mos- trado como 280, pode ser configurado em uma variedade de maneiras para satisfazer os objetivos aqui. Entretanto, como alguns exemplos, o sistema pode controlar o estado ligado/desligado, o fluxo da corrente elétrica e as localizações dos dispositivos ativados para cada comprimento de onda em um conjunto de RED.

As figuras 13-16 ilustram métodos de acordo com a presente invenção. Deve ser verificado que esses métodos podem ser implementados usando combinações e técnicas de software e hardware adequadas. Por exemplo, os elementos de hardware mencionados podem ser controlados por rotinas de software armazenadas e executadas com o sistema de controle de temperatura 280.

Com referência agora à figura 13, um método preferido 300 para o tratamento térmico das pré-formas termoplásticas é mostrado esboçando as etapas básicas de operação. As pré-formas 240 são transportadas atra- vés de um transportador 250 através de um sistema de monitoramento e controle térmico 210 (etapa 305). Naturalmente, deve ser entendido que, com todas as modalidades mostrando o transporte, um meio simples para localizar os artigos para exposição, com ou sem transporte, pode ser utiliza- do. As pré-formas 240 são irradiadas usando elementos aquecedores de RED 100 contidos dentro do sistema de monitoramento e controle térmico 210 (etapa 310). Um sistema de resfriamento por convecção 260 é usado para remover o calor residual do ar e os componentes mecânicos dentro do sistema de monitoramento e controle térmico 210 (etapa 315).

Um outro método 301 para o tratamento de pré-formas termo- plásticas é esboçado na figura 14. No método 301, (etapa 310), o processo de irradiação das pré-formas 240 usando elementos aquecedores de RED 100, é substituído pela etapa 320. Durante a etapa 320 do método 301, as pré-formas 240 são irradiadas com pulso de maneira síncrona para o seu movimento através do sistema de monitoramento e condicionamento térmico 210. Essa irradiação com pulso síncrona provê eficiência de energia adicio- nal substancial porque os dispositivos de RED mais próximos da pré-forma são os únicos que estão ligados em qualquer dado instante. Em uma forma, a saída máxima da energia pulsada é regulada de maneira síncrona com o transporte dos alvos individuais.

Ainda um outro método 302 para o tratamento de pré-formas termoplásticas é esboçado na figura 15. Nesse método 302, a temperatura das pré-formas que chegam 240 é medido usando sensores de temperatura 270. Isso é feito para medir a energia de calor latente das pré-formas 240 quando elas entram no sistema (etapa 325). As pré-formas 240 são então transportadas via um transportador 250 através de um sistema de monitora- mento e controle térmico 210 (etapa 305). Um sistema de controle de tempe- ratura 280 usando a informação de temperatura suprida pelos sensores de temperatura 270 para gerar um sinal de controle preferido a ser aplicado nos elementos aquecedores de RED 100 (etapa 330). O sinal de controle prefe- rido é então comunicado do sistema de controle de temperatura 280 para os elementos aquecedores do RED 100 (etapa 335). As pré-formas 240 são então irradiadas usando os elementos aquecedores de RED 100 contidos dentro dos sistemas de monitoramento e controle térmico 210 (etapa 310). Um sistema de resfriamento por convecção 260 é então usado para remover o calor residual do ar e os componentes mecânicos dentro do sistema de monitoramento e controle térmico 210 (etapa 315).

Ainda um outro método 303 do tratamento das pré-formas termo- plásticas é esboçado na figura 16. No método 303, etapa 310, o processo de irradiação das pré-formas 240 usando elementos de aquecimento de RED 100, é substituído pela etapa 320. Durante a etapa 320 do método 303, as pré- formas 240 são irradiadas com pulso de maneira síncrona para seu movimento através do sistema de monitoramento e condicionamento térmico 210.

A descrição acima meramente provê uma descrição de modali- dades particulares da invenção e não é planejada com a finalidade de limitar a mesma a ela. Como tal, a invenção não é limitada somente às aplicações ou modalidades acima descritas. Essa descrição tratou muitas aplicações da invenção amplamente e uma modalidade de aplicação especificamente. É reconhecido que alguém versado na técnica poderia conceber aplicações alternativas e modalidades específicas que se situam dentro do escopo da invenção.

Claims

1. Sistema para o tratamento térmico sem contato de componen- tes-alvo plásticos antes das operações de moldagem ou processamento, compreendendo: um meio operativo para localizar os componentes-alvo plásticos em uma maneira facilitando a aplicação do aquecimento radiante; e uma seção de monitoramento e controle térmico para dentro da qual os compo- nentes plásticos são localizados para exposição, a seção de monitoramento e controle térmico compreendendo um ou mais elementos de aquecimento radiante com base em RED de estado sólido operativos para emitir energia radiante através de um processo de conversão direta de corrente elétrica para fóton.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, no qual o meio o- perativo para localizar é um meio de transporte operativo para transportar os componentes-alvo plásticos.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, no qual uma cor- rente de suprimento elétrica é contínua para os elementos de aquecimento radiante com base em RED, por meio disso uma saída de energia radiante contínua resulta.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, no qual os elemen- tos de aquecimento radiante com base em RED são operativos para emitir energia radiante em um modo pulsado, com o tempo de saída máxima regu- lado de maneira síncrona para o transporte do componente-alvo moldado individual através da seção de monitoramento e controle térmico.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, também compre- endendo pelo menos um de um dispositivo de resfriamento por convecção ou um dispositivo de resfriamento por condução configurado para remover o calor residual do ar e os componentes mecânicos dentro da seção de moni- toramento e controle térmico.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, também compre- endendo um sensor de temperatura configurado para medir a temperatura dos componentes-alvo individuais antes de entrar na seção de monito- ramento e controle térmico, por meio do que o conteúdo de calor latente po- de ser determinado.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, no qual o sistema de controle de temperatura é usado para gerar sinais de controle para apli- car nos elementos de aquecimento radiante com base em RED com base em uma temperatura do componente-alvo.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, no qual a tempera- tura das subseções do componente-alvo é medida e é usada para gerar si- nais de controle para aplicar o aquecimento radiante com base em RED nas subseções de um componentealvo.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, no qual os elemen- tos de aquecimento radiante com base em RED são operativos para emitir energia radiante dentro de uma faixa de 1 a 3,5 micrômetros de comprimen- to de onda.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, no qual os ele- mentos de aquecimento radiante com base em RED são operativos para emitir energia radiante dentro de pelo menos uma faixa de comprimento de onda estreita especificamente sintonizada para as exigências de aquecimen- to de uma aplicação de componente-alvo particular.

11. Método para tratar termicamente as pré-formas termoplásti- cas antes das operações de moldagem a sopro com esticamento, o método compreendendo as etapas de: transportar uma série de pré-formas através de uma seção de monitoramento e controle térmico de uma máquina de moldagem a sopro; irradiar as pré-formas usando elementos de aquecimento radian- te com base em RED e remover o calor residual do ar e os componentes mecânicos da seção de monitoramento e controle térmico da máquina de moldagem a so- pro usando um sistema de resfriamento.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, no qual os ele- mentos de aquecimento radiante com base em RED são operados em um modo pulsado síncrono com o transporte das pré-formas individuais.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, também compre- endendo as etapas de: medir a temperatura das pré-formas que chegam para determi- nar o conteúdo de calor latente antes de entrar na seção de monitoramento e controle térmico; gerar sinais de controle para aplicar nos elementos de aqueci- mento radiante com base em RED com base nas temperaturas da pré-forma que chega e comunicar esses sinais de controle para os elementos de aque- cimento radiante com base em RED.

14. Método, de acordo com a reivindicação 11, também compre- endendo medir a temperatura das subseções de um componente-alvo e ge- rar sinais de controle para aplicar o aquecimento radiante com base em RED nas subseções.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, no qual os ele- mentos de aquecimento radiante com base em RED são operados em um modo pulsado síncrono com o transporte das pré-formas individuais.

16. Sistema para seletivamente injetar calor radiante em um al- vo, o sistema compreendendo: pelo menos um elemento do dispositivo emissor de radiação do estado sólido (RED), o pelo menos um elemento de RED sendo um de um comprimento de onda selecionado de saída de calor radiante para uma apli- cação associada com o alvo; uma disposição de montagem para posicionar o pelo menos um elemento de RED tal que a irradiação dele é visada no alvo e um meio para suprir corrente elétrica para o pelo menos um e- Iemento de RED, por meio disso um processo de conversão direta de radia- ção de correção elétrica para fóton ocorre.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 10, no qual o pelo menos um elemento de RED toma a forma de um conjunto χ por y de dispo- sitivos de RED individuais.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 16, no qual o pelo menos um elemento de RED toma a forma de uma disposição personalizada de dispositivos de RED individuais.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 17, no qual os con- juntos são na forma de conjuntos χ por y de chip embutido de dispositivos de RED individuais montados diretamente em uma configuração de chip embu- tido.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 17, no qual as pla- cas de circuito nas quais os dispositivos de RED são montados nas placas de circuito são escolhidas para serem operativas para conduzir o calor para longe dos dispositivos de RED.

21. Sistema de acordo com a reivindicação 20, no qual as pla- cas de circuito nas quais os dispositivos de RED são montados têm disposi- tivos de dissipação de calor associados com elas para conduzir o calor para longe dos dispositivos de RED e da placa de circuito.

22. Sistema de acordo com a reivindicação 20, no qual o meio para conduzir o calor para longe inclui uma camisa de troca de calor líquido operativa para mover o calor por uma distância substancial do sistema.

23. Sistema de acordo com a reivindicação 17, no qual o con- junto de χ por y dos dispositivos de RED individuais compreende pelo menos alguns dispositivos de RED operativos para produzir mais do que um com- primento de onda selecionado de radiação com infravermelho em uma faixa de 1 micrômetro a 5 micrômetros.

24. Sistema de acordo com a reivindicação 17, no qual o conjun- to χ por y compreende uma mistura de dispositivos de RED que representa pelo menos dois comprimentos de ondas selecionados diferentes de radia- ção com infravermelho em uma faixa de 1 micrômetro a 5 micrômetros.

25. Sistema de acordo com a reivindicação 17, também compre- endendo um sistema de controle configurado para separadamente controlar pelo menos um do estado ligado/desligado, fluxo de corrente elétrica e Ioca- lizações dos dispositivos ativados para cada comprimento de onda represen- tado no conjunto.

26. Sistema de acordo com a reivindicação 17, também compre- endendo um sistema de controle configurado para ter controle separado das subseções da conjunto para pelo menos uma de posição dentro do conjunto e intensidade da saída.

27. Sistema de acordo com a reivindicação 16, também compre- endendo um sistema de controle configurado para suprir a corrente de acio- namento elétrica para facilitar um modo pulsado de operação.

28. Sistema de acordo com a reivindicação 27, no qual o siste- ma de controle é operativo para pulsar o sistema em níveis de corrente elé- trica que são substancialmente maiores do que os níveis de corrente do es- tado estável recomendados para atingir maior intensidade emitida momentâ- nea na operação pulsada e responder a um sinal de entrada de uma capaci- dade de sensor associado para determinar uma regulação da operação pul- sada.

29. Sistema de acordo com a reivindicação 28, no qual o siste- ma de controle também compreende a capacidade de sincronizar a opera- ção de pulsação com alvos móveis.

30. Sistema de acordo com a reivindicação 16, no qual o pelo menos um elemento de RED compreende um conjunto de múltiplos disposi- tivos de RED configurados em uma disposição em uma configuração subs- tancialmente não-planar.

31. Sistema de acordo com a reivindicação 30, no qual os dispo- sitivos de RED são organizados em múltiplas placas de circuito configuradas em uma disposição tridimensional, por meio do que melhor irradiação de um certo tipo de alvo resulta.

32. Sistema de acordo com a reivindicação 24, no qual o conjun- to também compreende dispositivos de RED operativos para produzir com- primentos de onda em uma faixa fora da faixa de 1 a 5 micrômetros.

33. Sistema de acordo com a reivindicação 16, no qual o meio para prover a corrente elétrica é um sistema de controle programável opera- tivo para controlar pelo menos um aspecto da saída de irradiação do siste- ma.

34. Sistema de acordo com a reivindicação 33, no qual o sistema de controle programável compreende pelo menos uma entrada de um sen- sor de temperatura e é operativo para mudar pelo menos um parâmetro de saída de acordo com a pelo menos uma entrada do sensor de temperatura.

35. Sistema de acordo com a reivindicação 34, no qual o sistema de controle programável também compreende uma entrada de sensor inteli- gente para monitorar outros parâmetros sobre o alvo para prover dados usa- dos na modificação de pelo menos um aspecto da saída de irradiação do sistema.

36. Sistema de acordo com a reivindicação 35, no qual o sensor inteligente compreende um sistema de câmera.

37. Sistema de acordo com a reivindicação 34, no qual o sensor de temperatura compreende uma câmera de infravermelho térmica operativa para monitorar o alvo em pelo menos um aspecto além desse que pode ser monitorado por um único sensor de medição de temperatura no ponto.

38. Sistema de acordo com a reivindicação 4, no qual os com- ponentes-alvo plásticos compreendem pelo menos uma de pré-formas de PET ou garrafas de PET.

39. Método de injeção de calor aplicado em um alvo, o método compreendendo: localizar o alvo para exposição a pelo menos um dispositivo e- missor de radiação; seletivamente suprir corrente elétrica para o pelo menos um dispositivo emissor de radiação e, seletivamente injetar calor em pelo menos um comprimento de onda selecionado dentro do alvo pelo dispositivo emissor de radiação com base na corrente elétrica suprida selecionada.

40. Método de acordo com a reivindicação 39, no qual o pelo menos um dispositivo emissor de radiação é operacional em um modo de pulso.

41. Método de acordo com a reivindicação 39, também compre- endendo medir uma temperatura do alvo e controlar o suprimento seletivo da corrente elétrica com base na temperatura.