DE102004015700A1

DE102004015700A1 - Flächige UV-Lichtquelle

Info

Publication number: DE102004015700A1
Application number: DE102004015700A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Platsch
Original assignee: Platsch GmbH and Co KG
Current assignee: Platsch GmbH and Co KG
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-11-03
Also published as: WO2005093858A3; WO2005093858A2; US20080315132A1; EP1735159A2; US7910899B2

Abstract

Eine flächige UV-Lichtquelle umfasst eine dichte Packung in einer Matrix angeordneter UV-Leuchtdioden (56). Letztere werden durch Kühlluftströme (66) gekühlt.

Description

Die Erfindung betrifft eine flächiche UV-Lichtquelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches eins.

Flächige UV-Lichtquellen werden u. a. in der Druckindustrie verwendet, um UV-härtbare Druckfarben zu trocknen. Derartige Trockner umfassen Quecksilber-Dampflampen. Zum Betreiben derartiger Quecksilber-Dampflampen sind teure und sperrige Netzgeräte notwendig, welche eine hohe Zündspannung eine Brennspannung bereitstellen müssen. Typischerweise enthalten derartige Netzgeräte große Drosseln und Kondensatoren.

Es sind ferner flächige UV-Lichtquellen bekannt, die z. B. in Bräunungsbänken verwendet werden. Sie umfassen eine Mehrzahl parallel zueinander verlaufender Leuchtröhren. Mit solchen flächigen UV-Lichtquellen kann man jedoch nicht die Strahlungsintensität erzeugen, die für gewerbliche Zwecke, insbesondere das Trocknen von UV-Druckfarben notwendig sind.

Es gibt mittlerweise UV-emittirende Leuchtdioden (UV-LED). Durch die vorliegende Erfindung soll eine flächige UV-Lichtquelle auf der Basis derartiger UV-LEDs geschaffen werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelost durch eine UV-Lichtquelle mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in Unter ansprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf das Erreichen einer hohen Strahlungsdichte und auf Gleichförmigkeit des erzeugten Strahlungsfeldes von Vorteil.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird eine weitere Vergleichmäßigung des Strahlungsfeldes erzielt.

Auch die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 4 bis 9 dienen der Vergleichmäßigung der Energiedichte im Strahlungsfeld.

Gemäß Anspruch 4 erhält man eine Streuung von UV-Licht, gemäß den Ansprüchen 5 und 6 eine Vergleichmäßigung durch kleine konvexe oder konkave Hohlspiegel. Dabei ist die Brennweite der letzteren so gewählt, daß der Brennpunkt weit von der Ebene der zu beleuchtenden Fläche entfernt ist, so daß auch der konkave Spiegel im Effekt eine Aufweitung eines auf ihn fallenden Teil-Lichtbündels bewirkt.

Typischerweise haben Leuchtdioden auf ihrer Achse die höchste Strahlungsdichte. Mit der Weiterbildung er Erfindung gemäß Anspruch 8 wird ein Verschmieren der Energie von der Achse einer LED in die von der Achse beabstandeten Raumbereiche erhalten.

Dabei erfolgt bei einer Lichtquelle gemäß Anspruch 9 das Umverlagern von Energie von der Strahlachse zu anderen Raumbereichen gezielt durch vor den LEDs auf deren Achse angeordnete Streuelemente. Diese können z.B. Teilverspiegelungen aufweisen, deren Abfall in radialer Richtung gemäß Anspruch 10 so gewählt ist, daß man unter Berücksichtigung der Strahlungscharakteristik der LED hinter dem Streuelement im wesentlichen gleiche Energiedichte erhält.

Für manche Verwendungszwecke ist es vorteilhaft, eine UV-Behandlung mit unterschiedlichen Wellenlängen vorzunehmen, z. B. um eine Druckfarbe zunächst nur anzutrocknen und dann im Volumen durchzuhärten oder um verschiedene Initiatoren zu aktivieren. Dies ist mit einer Lichtquelle gemäß Anspruch 11 möglich.

Dabei ist mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 gewährleistet, daß bei Verwendung der UV-Lichtquelle zum Behandeln von bewegten Werkstücken die transversal zur Bewegungsrichtung liegenden Oberflächenbereiche des Werkstückes in gleicher Weise mit UV-Strahlung beaufschlagt sind.

Dabei ist bei einer Lichtquelle gemäß Anspruch 13 gewährleistet, daß insgesamt in einem bewegten Werkstück keine "Streifen" entstehen, da die Stellen kleinster Energiedichte einer LED-Reihe mit den Stellen größter Energiedichte der benachbarten LED-Reihen in Förderrichtung der Werkstücke fluchten.

Bei einer Lichtquelle gemäß Anspruch 14 ist gewährleistet, daß die an den LEDs auftretende Verlustwärme gut abgeführt werden kann.

Dabei sorgt die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 15 für eine gleiche Kühlung der verschiedenen LEDs der Matrix.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 16 ge stattet es, zwischen Reihen aufeinanderfolgender benachbarter LEDs breite Kühlluftschlitze vorzusehen, wobei aber trotzdem gewährleistet ist, daß auch in den entsprechenden Bereichen der Behandlungsfläche die gleiche UV-Strahlungsdichte erzielt wird, da die hinteren LEDs ihre Strahlung durch die Kühlluftschlitze abgeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 17 dient einer gleichmäßigen Kühlluftversorgung der verschiedenen Kühlluftschlitze und damit einer gleichförmigen Kühlung der verschiedenen LEDs.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 18 ist im Hinblick auf preiswerte Herstellung der Lichtquell von Vorteil.

Eine Lichtquelle, wie sie im Anspruch 19 angegeben ist, eignet sich besonders gut zur Behandlung von Werkstücken oder Produkten an einem gekrümmten Abschnitt des Förderweges, längs der die Werkstücke bzw. Produkte bewegt werden. Derartige gewölbte Lichtquellen eignen sich insbesondere zum Einstz an Zylindern, durch welche Druckprodukte gefördert werden.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 20 ist im Hinblick darauf vorteilhaft, die Beleuchtungsstärke in der Behandlungsfläche gleichförmig zu haben.

Bei einer Lichtquelle gemäß Anspruch 21 ist zum einen eine einfache Montage der LEDs gewährleistet, zum anderen können die zu einer Einheit zusammengefassten LEDs sehr wirkungsvoll und intensiv gekühlt werden.

Dabei ist bei einer Lichtquelle gemäß Anspruch 22 auf sehr einfache Weise ein guter thermischer Kontakt zwischen Kühlflüssigkeit führenden Kühlrohren und den LEDs gewährleistet.

Bei einer Lichtfläche gemäß Anspruch 23 hat man eine intensive und gleiche Kühlung der verschiedenen LEDs, die von einer Leiterplatte getragen sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1: Einen schematischen Ausschnitt aus einer Druckmaschine, in welchem verschiedene Möglichkeiten einer UV-Trocknung von über Zylinder laufenden und frei geförderten Druckprodukten gezeigt sind;
2: Eine schematische Darstellung eines flachen UV-Trockners, der zum Trocknen von Druckprodukten in einem geradlinigen Abschnitt ihres Förderweges bestimmt ist;
3: Eine vergrößerte Darstellung eines Teiles des in 2 gezeigten UV-Trockners, anhand der die Kühlung der Dioden des Trockners erläutert wird;
4: Einen Schnitt durch einen abgewandelten UV-Trockner, der zum Trocknen vom durch einen Zylinder geförderten Druckprodukten bestimmt ist;
5: Eine Aufsicht auf einen Teil der Diodenanord nung eines abgewandelten UV-Trockners;
6: Einen axialen Schnitt durch eine der Dioden der Anordnung nach 5 zusammen mit einem sie umgebenden Bereich eines Spiegels sowie eines vor einer Spiegelöffnung angeordneten Streuelementes; und
8: Eine Aufsicht auf die Rückseite einer Diodenkachel mit Flüssigkeitskühlung.
In 1 ist ein Ausschnitt aus einer Bogendruckmaschine wiedergegeben, welche zwei Drucktürme 10, 12 umfasst. Jeder der Drucktürme hat ein Farbwerk 14, das Farbe auf einen Auftragszylinder 16 gibt. Dieser versorgt einen Druckzylinder 18, welcher mit einem Gegenzylinder 20 zusammenarbeitet.
Ein schematisch angedeuteter Förderer 22 trägt einzelne Druckbogen 24 unter Verwendung von Greifern 26 zum Gegenzylinder 20. Dieser übernimmt die Druckbogen mit eigenen Greifern und trägt sie an dem Druckzylinder 18 vorbei. Hierdurch wird eine Druckfarbenschicht auf dem Druckbogen 24 erzeugt.
Beim Weiterdrehen des Gegenzylinders 20 laufen die Druckbogen an einem insgesamt mit 28 bezeichneten UV-Trockner vorbei, der zur Achse des Gegenzylinders 20 konzentrisch teilzylindrisch ausgebildet ist.
Hinter dem UV-Trockner 28 werden die Druckbogen 24 dann von einem Übergabezylinder 30 übernommen, dessen Mantelfläche transparent ist (Zylinder aus Quarz, Glas oder UV-transparentem Kunststoff oder Drahtnetz). Im Inneren des Übergabezylinders 30 ist ein insgesamt mit 32 bezeichneter UV-Trockner angeordnet, der zur Achse des Übertragungszylinders 30 konzentrisch teilzylindrisch ausgebildet ist.
Vom Übergabezylinder 30 gelangen die Druckbogen auf einen weiteren Gegenzylinder 34 und werden auf diesem liegend vor einem weiteren UV-Trockner 36 vorbeibewegt, der wieder zur Achse des Gegenzylinders 34 konzentrisch teilzylindrisch ausgebildet ist.
Für die Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß der Gegenzylinder 34 mit einem Druckzylinder 38 zusammenarbeitet, der eine Klarlackschicht auf die Druckfarbe aufträgt.
Vom Druckzylinder 38 werden die Druckbogen durch einen Endlosförderer 40 übernommen.
In einem waagerechten Abschnitt des Förderweges des Endlosförderers 40 ist ein weiterer UV-Trockner 42 angeordnet, der eben ist.
Die 1 zeigt somit verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von UV-Trocknern an gekrümmten und geraden Abschnitten des Förderweges von Druckbogen.
2 zeigt Einzelheiten des ebenen UV-Trockners 42.
Ein Gehäuse 44 begrenzt einen Verteilerraum 46, der durch ein Gebläse 48 mit Luft beaufschlagt ist.
Eine insgesamt mit 50 bezeichnete Vorderwand 50 des Gehäuses 44 weist eine vordere Schlitzplatte 50V und eine hintere Schlitzplatte 50H auf, die durch einen Zwischenrahmen 50Z beabstandet sind.
Die Schltzplatten 50V und 50H haben jeweils eine Vielzahl senkrecht zur Zeichenebene verlaufender Schlitze 52 und dazwischen verbleibende Stege 54.
Die Stege 54 tragen Reihen von Leuchtdioden 56-1, 56-2 und 56-3.
Die Leuchtdioden 56 emittieren im Ultravioletten, und zwar bei unterschiedlichen Wellenlängen: Die Leuchtdioden 56-1 haben eine Wellenlänge von 256 nm, die Leuchtdioden 56-2 eine Wellenlänge von 308 nm und die Leuchtdioden 56-3 von 360 nm.
Falls gewünscht kann man von einer bestimmten Diodensorte auch mehr als eine Reihe auf jeder der Schlitzplatten 50V und 50H vorsehen, um von einer bestimmten Wellenlänge eine vergrößerte Leistung zu haben.
Die Leuchtdiodenreihen sind getrennt einschaltbar, um ggf. einzelne der Wellenlängen getrennt zu nutzen. Ferner sind zumindest die in den Endbereiche der Stege 54 liegenden Leuchtdioden getrennt schaltbar, um der Breite der Druckprodukte Rechnung tragen zu können.
Jede Leuchtdiodenreihe sitzt auf einer gestreckten Leiterplatte 58, welche die Zuleitungen zu den verschiedenen Leuchtdioden trägt. Die Leiterplatten 58 sind ihrerseits mit einem Netzgerät 60 verbunden, welches die Betriebsspannungen für die verschiedenen Leuchtdioden bereitstellt.
Wie aus 2 ersichtlich, erzeugen die Leuchtdioden 56 jeweils einen UV-Lichtkegel 62 mit einem Öffnungswinkel von etwa 60°. Auf diese Weise überlappen sich die verschiedenen Lichtkegel aufeinanderfolgender Reihen in einer Ebene 64, in welcher zu trocknenden Druckbogen in der Zeichnung von rechts nach links bewegt werden.
Man erkennt, daß die eine Druckfarbenschicht tragenden Druckbogen auf diese Weise UV-Strahlungsbereiche unterschiedlicher Wellenlänge nacheinander durchlaufen, so daß unterschiedliche chemische Reaktionen in der Druckfarbe, welches das Härten und Trocknen bewirken, ausgelöst werden.
Durch die Luftvorhänge 66, welche zwischen den Stegen 54 hindurchtreten, werden die Leuchtdioden 56 gekühlt. von den Luftvorhängen 66 aufgenommene Wärme wird zu den Oberseiten der Druckbogen 24 gefördert.
In 2 ist der Abstand der Schlitzplatten 50V und 50H übertrieben groß wiedergegeben, um die Strömungsverhältnisse besser zeigen zu können. Es versteht sich, daß dieser Abstand in der Praxis gerade so groß gewählt wird, daß ausreichende Kühlluftströme gewährleistet sind.
Ein kleiner Abstand ist im Hinblick darauf erwünscht, möglichst den gesamten Lichkegel der hinteren Leuchtdioden durch die Schlitze 54 der vorderen Schlitzplatten direkt durchtreten zu lassen. Eine Verspiegelung der Rückseite der vorderen Schlitzplatte sorgt letztlich aber auch für die Nutzung der von der Rückseite der Schlitzplatte 50V nicht direkt durchgelassener Strahlbpndelanteile.
3 zeigt Einzelheiten der Anordnung von UV-Leuchtdioden bei einer abgewandelten UV-Trocknereinheit. Komponenten, die obenstehend schon unter Bezugnahme auf
2 erläutert wurden, sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.
Der Kühlluft-Verteilerraum 46 ist nun durch die selbst als Schlitzplatte ausgebildete Vorderwand 50 und eine Rückwand 68 begrenzt, die in einem Abstand von einigen mm über der Vorderwand 50 angeordnet ist. Die Rückwand 68 hat ihrerseits in größeren Abständen transversale Schlitze 70, die mit dem Inneren von Kühlluftprofilen 72 in Verbindung stehen, welche jeweils an der der Rückwand 68 benachbarten Seite mit einer gestreckten Auslaßdüse 74 versehen ist.
Um auch im Zwischenraum zwischen den von der Vorderwand 50 getragenen Leuchtdioden UV-Strahlung zu haben, sind auf die Rückwand 68 Leuchtdioden 76 aufgebracht, wobei deren Achsen mit den Achsen der Schlitze 52 fluchten. Die Anbringung der Leuchtdioden 76 auf der Rückwand 68 erfolgt über nicht näher Leiterplatten, die den Leiterplatten 58 vergleichbar sind.
Die Kühlluftprofile 72 stehen Ihrerseit mit einer Kühlluftleitung 80 in Verbindung, die über einen Druckregler 82 mit einer Quelle 84 für kühle Druckluft in Verbindung steht.
Man erkennt, daß der in 3 gezeigte Trockner sehr kompakten Aufbau aufweist. Dadurch, daß man die Rückwand 68 konvex oder konkav krümmt, kann man den UV-Trockner so krümmen, daß er konvex oder konkav teilzylindrisch ist, wie dies die UV-Trockner 32, 36 und 42 von 1 sind.
4 zeigt einen abgewandelten derartigen gekrümm ten UV-Trockner, bei welchem jedoch wieder ein Gehäuse 44 vorgesehen ist, ähnlich wie beim Trockner nach 2, während die Vorderwand 50 gekrümmt ist, wie soeben beschrieben. Auch bei einem solchen UV-Trockner kann man einige der Leuchtdioden, welche bei 76 gezeigt sind, wieder so anordnen, daß das von ihnen erzeugte Licht durch die Schlitze 52 der Vorderwand 50 hindurchgeht.
Die Anordnung gemäß 4 kann dazu verwendet werden, die UV-Strahlbündel gemeinsam auf eine Behandlungszone zu richten, bei der dann eine hohe Energiedichte vefügbar ist (wie gezeigt), oder auch eine Oberflächenabschnitt eines passenden Zylinders, desen Radius nur wenige keiner ist als der der Vorderwand 50 im wesentlichen gleichförmig mit UV-Licht zu beaufschlagen.
5 und 6 zeigen eine abgewandelte Vorderwand 50, welche Leuchtdioden 56 trägt. Die Leuchtdioden 56 sind kreisförmige Scheiben und haben jeweils ein Fenster 86, aus welchem UV-Strahlung austritt, und ein Gehäuse 88, welches das UV-emittierende Halbleitermaterial und ggf. diesem räumlich eng benachbarte weitere elektronische Bauelemente und die Anschlußkontakte der Leuchtdiode aufnimmt.
Die Vorderwand 50 hat insgesamt eine spiegelnde, z.B. glatte und verschromte Vorderseite, und in der Nachbarschaft der Leuchtdioden 56 ist jeweils ein becherförmiger Vorsprung 90 durch Tiefziehen erzeugt. Der Boden des Vorsprunges 90 weist ein Fenster 92 auf, welches der Größe des Fensters 86 entspricht.
An der so stehenbleibende ringförmige Bodenwand des Vorsprunges 90 sind vier in Umfangsrichtung gleich verteilte axiale Arme 94 eingerastet, die an eine Streuscheibe 96 angeformt sind. Die Streuscheibe 96 hat eine plane vordere Stirnfläche 98 und eine kegelförmige hintere Stirnfläche 100. Der Öffnungswinkel des Kegels 100 liegt beim dargestellten Ausführungsbeispiel bei etwa 160°.
Die Streuscheibe 96 ist insgesamt aus im UV-durchlässigen Material (z.B. Quarz) hergestellt und die hintere Stirnfläche 98 ist halbdurchlässig bedampft und zwar derart, daß die Durchlässigkeit mit wachsendem Abstand von der Streuscheibenachse zunimmt.
Auf diese Weise reflektiert die Streuscheibe 96 vom mittleren Abschnitt des von der Leuchtdiode 56 erzeugten Lichtbündels einen größeren Teil als von randnahen Bereichen des Lichtbündels. Die Abnahme des Reflexionsfaktors in radialer Richtung ist so gewählt, daß sie im wesentlichen die radiale Abnahme der Strahlungsdichte im von der Leuchtdiode 56 erzeugten Lichtstrahl ausgleicht. Die reflektrierten Anteile des UV-Lichtes gelangen auf die radial außerhalb des Vorsprunges 90 liegenden Abschnitte 102 der spiegelnden Vorderwand 50, welche so stark konkav gewölbt sind, daß der Brennpunkt der entsprechenden kleinen Hohlspiegel weit von der Förderebene der Druckbogen entfernt ist.
Auf diese Weise werden die von den Streuscheiben 96 reflektierten Anteile des UV-Lichtes ebenfalls in Richtung auf die Behandlungsebene reflektiert, so daß die zwischen den Leuchtdioden liegenden Bereiche der UV-Lichtquelle nicht dunkel sind.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Leuchtdioden 56 aufeinanderfolgender Reihen der Diodenmatrix um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt.
Bewegt sich z.B. ein zu behandelndes Werkstück in 5 in vertikaler Richtung, so entsprechen die dunklen Stellen der Strahlungsdichte einer Reihe den helleren Stellen der Strahlungsdichte der nachfolgenden Reihe, so daß man insgesamt eine gleichförmige UV-Bestrahlung der vorbeibewegten Produkte erhält.
Die Vorderseite der verpiegelten Vordewand 50 kann sandgestrahlt oder sonstwie uneben ausgebildet sein, um eine diffuse Reflexion an ihr zu erhalten.
Wie aus 5 ersichtlich, sind die Leuchtdioden praktisch ohne Abstand dicht gepackt. Die nicht strahlenden Oberflächenbereiche sind nur klein, so daß man auf eine in einer hinteren Ebene vorgesehene weitere Leuchtdiodenanordnung verzichten kann, insbesondere wenn man die oben beschriebene Vergleichmäßigung des Lichtflusse durch Streuscheiben verwendet.
Statt einzelner Streuscheiben kann man auch eine entsprechende Teilverspiegelungen aufweisende durchgehende planparallele Platte aus Quarz oder dgl. verwenden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgte das Abführen von Abwärme von den Leuchtdioden 56 durch Kühlluft, die an den Leuchtdioden vorbeigeführt wird.
7 zeigt eine insgesamt mit 104 bezeichnete Diodenkachel mit integrierter Wasserkühlung von der Rückseite her. Die Leuchtdioden befinden sich auf der andere Seite und sind nicht wiedergegeben. Durch Zusammensetzen einer Mehrzahl derartiger Diodenkacheln kann man eben oder gekrümmte UV-Lichtquellen mit größerer Abmessung erzeugen.
Die Diodenkachel 104 umfasst eine Leiterplatte 106, welche auf beiden Seiten mit Kupfer kaschiert ist. Auf der unterhalb der Zeichenebene zu denkenden Kaschierung sind Leiterbahnen ausgebildet, durch welche die verschiedenen von dieser Leiterplattenseite in surface mounted Technik getragenen Leuchtdioden mit dem Netzteil verbunden werden.
Auf der in der Zeichenebene liegenden Kupferschicht 108 der Leiterplatte 106 sind geradlinige Kühlrohre 110 aus Kupfer durchgehend aufgelötet. Die beiden Enden der Kühlrohre 110 sind durch Kopfkanäle 112, 114 verbunde, die ebenfall durchgehend auf die Kupferschicht 108 aufgelötet sind. von diesen ist unter Einsatzbedingungen einer mit einer Kühlwasserquelle, der andere mit einer Kühlwassersenke verbunden.
Über das durch die Kühlrohre 110 strömende Wasser wird die Kupferschicht 108 gekühlt, und von dort aus erfolgt die Kühlung der Rückseiten der Leuchtdioden 56.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele für flächenhafte UV-Lichtquellen ergeben durch die hohe Packung von Leuchtdioden eine Strahlungsdichte, die zur Aushärtung von UV-Druckfarben ausreicht. Durch Überlagerung der Lichtbündel bei konvexer Krümmung der die Leuchtdioden tragenden Wand, wie sie in 4 gezeigt ist, kann man die Strahlungsdichte in der Behandlungsfläche weiter erhöhen.
Die oben beschriebenen flächenhaften UV-Lichtquellen zeichnen sich durch sehr einfachen mechanischen Aufbau aus. Sie sind auch im Langzeitbetrieb wartungsarm, da die Leuchtdioden verglichen mit herkömmli chen UV-Lichtquellen lange Lebensdauer haben. Das Netzgerät für den Betrieb solcher UV-Lichtquellen kann sehr kompakt und einfach aufgebaut sein.
Auch die UV-Lichtquelle selbst ist kompakt und läßt sich auf einfache Weise an unterschiedliche Geometrien des Förderweges der zu behandelnden Produkte anpassen.
Obenstehend wurden flächige UV-Lichtquellen in Verbindung mit dem Trocknen von Druckfarben auf blattförmigen Druckprodukten beschreiben. Es versteht sich, daß sie auch für andere Bestrahlungszwecke einsetzbar sind, die flächiges oder gebündeltes UV-Licht benötigen. Hierzu gehören insbesondere das Härten oder Trocknen von Kunststoffmassen beim Bedrucken oder Beschichten von Produkten aus Blech, Folien, Holz, Glas und Kunststoffen wie Kunststoff-Behälter und Leiterplatten. Auch zur flächigen intensiven Desinfizierung, zur Einleitung von chemischen Reaktionen und für biochemische Reaktionen können die erfindunggemäßen UV-Lichtquellen mit Vorteil eingesetzt werden.

Claims

UV-Lichtquelle mit einer Tragkonstruktion und einer Mehrzahl von dieser getragener UV-Leuchtelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Leuchtelemente Leuchtdioden (56, 76) sind und in einer Matrix angeordnet sind.
Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (56, 70) dicht gepackt angeordnet sind.
Lichtquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (56, 70) jeweils hinter einer Öffnung (92) eines Spiegels (50) angeordnet sind.
Lichtquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (50) streuende Unebenheiten aufweist.
Lichtquelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (50) gewölbte Oberflächenabschnitte (102) aufweist.
Lichtquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Öffnungen (92) des Spiegels (50) liegende Oberflächenabschnitte konvex gekrümmt sind.
Lichtquelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (92) umgebende Oberflächenabschnitte des Spiegels konkav gekrümmt sind.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine vor den Leuchtdioden (56, 70) angeordnete Streueinheit (96).
Lichtquelle nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streueinheit vor den Öffnungen (92) des Spiegels (50) liegende Streuelemente (96) aufweist.
Lichtquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Streuelement (96) mit wachsendem Abstand von der Achse der zugeordneten Leuchtdiode (56, 76) abnehmendes Streuvermögen aufweist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (56, 76) solche mit unterschiedlicher Arbeitswellenlänge umfasst.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (56, 76) in aufeinanderfolgenden Reihen angeordnet sind.
Lichtquelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (56, 76) aufeinanderfolgender Reihen gegeneinander versetzt sind, vorzugsweise um eine halbe Teile gegeneinander versetzt sind.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Leuchtdioden (56, 70) tragende Wand (50) Kühlluftöffnungen (52) aufweist, die mit einer Kühlluftquelle in Verbindung stehen und in der Nachbarschaft der Leuchtdioden (56, 70) liegen.
Lichtquelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Kühlluftöffnungen (52) mit einem Verteilerraum (46) in Verbindung stehen, der durch eine Rückwand (68) und eine die Leuchtdioden (56, 76) tragende Förderwand (50) begrenzt ist.
Lichtquelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderwand (50) parallel zueinander verlaufende Kühlluftschlitze (52) aufweist, deren Breite der Abmessung einer Leuchtdiode (56, 76) vergleichbar ist, und daß hinter der Vorderwand (50) weitere Leuchtdioden (76) vorgesehen sind, welche mit den Kühlluftschlitzen (52) fluchten.
Lichtquelle nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilraum (46) über Versorgungsschlitze (70) mit Kühlluft beaufschlagt sind, welche mit Kühlluftkanälen (72) in Verbindung stehen.
Lichtquelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftkanäle (72) durch Abschnitte eines Endlos-Profilmateriales gebildet sind.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (56, 76) längs einer gekrümmten Teilungsfläche angeordnet sind.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (56, 76) ein Strahlungsdiagramm mit einem Öffnungswinkel von etwa 10° bis etwa 60° aufweisen, vorzugsweise etwa 15 bis 25°.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (56, 76) auf einer oder mehreren Leiterplatten (106) angeordnet sind und die Rückseite dieser Leiterplatten (106) durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt ist.
Lichtquelle nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (106) auf der Rückseite, vorzugsweise auf beiden Seiten eine gut wärmeleitende Metallkaschierung, insbesondere eine Kupferkaschierung, aufweist, wobei die Metallschicht der einen Seite eine Mehrzahl von Leiterbahnen bilden, an welche die Leuchtdioden (56, 70) angeschlossen sind, während die andere Metallschicht mit mindestens einem Kühlrohr (110, 112, 114) wärmeleitend verbunden, insbesondere verlötet ist.
Lichtquelle nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (106) eine Mehrzahl im wesentlichen parallel zueinander verlaufender Kühlrohre (110) trägt, welche an mindestens einem ihrer Enden, vorzugsweise an ihren beiden Enden durch einen Kopfkanal (112, 114) verbunden sind.