JP5827569B2 - 面発光半導体装置によるデジタル熱注入 - Google Patents
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Description
Claims (32)
- 照射区域内にある標的内への放射エネルギーの非接触注入のためのシステムであって、
半導体ベースの狭帯域放射線放出装置素子のアレイであって、
該アレイが、前記標的の所望の吸収特性と一致する放射熱出力の狭波長帯域で放射線を放出するように動作し、
前記の狭帯域放射線放出装置が実装面発光レーザーダイオード装置であり、
前記アレイが、前記少なくとも1つの狭帯域放射線放出装置からの照射パターンの中心軸が実装対象の最大平面に対してほぼ直角になるように、回路基板および冷却基板のうちの少なくとも1つを含む前記実装対象に実装され、
該実装配列は、前記アレイからの照射が前記照射区域内の標的に向けられるように且つ前記面発光レーザーダイオード装置の相対的幾何学的位置が標的に照射するための前記装置の組み合わせからなる照射出力パターンを考慮して設定されるように、前記アレイを位置決めするように構成されているアレイ、および
前記少なくとも1つの狭帯域放射線放出装置に電流を供給するように動作するシステムと、
を含むシステム。 - 前記アレイは、面発光レーザーダイオード装置がX×Yマトリクスに配置されてなるものであり、且つXおよびYがいずれも1より大きい、請求項1に記載のシステム。
- 前記アレイは、面発光レーザーダイオード装置が直列にそれぞれ配列されてなるものである、請求項1に記載のシステム。
- 対象標的に照射が到達する点における照射パターンを改善する目的のために、アレイと標的との間にレンズ効果を示すものまたは反射体をさらに配置してなる、請求項1に記載のシステム。
- 前記装置が少なくとも2つの異なる装置タイプのアレイに含まれ、
前記装置タイプは、異なる波長を生成すること、異なるウェハー基板の化学的性質、異なる物理的サイズ、異なる電力出力、および異なる装置出力パターンで製造されることのうちの少なくとも1つによって定義される、請求項1に記載のシステム。 - 少なくとも2つの異なる装置タイプのアレイが、3つ以上の異なる装置タイプであることを特徴とする、請求項5に記載のシステム。
- 前記アレイに含まれる前記異なる装置タイプが、少なくとも2つの異なる波長を生成することができ、それらの波長の中心が相互に100nm以内である、請求項5に記載のシステム。
- 前記アレイに含まれる前記異なる装置タイプが、少なくとも2つの異なる波長を生成することができ、それらの波長の中心が相互に150nm超で離れている、請求項5に記載のシステム。
- 前記アレイに電流を供給するように動作する前記システムが、
インテリジェント制御器によって制御され得る少なくとも1つの電流制御電源によって選択的に電流を供給することが可能なシステムを含み、
前記電源を制御する前記インテリジェント制御器が、プログラマブル論理制御器、マイクロプロセッサベースの制御基板、コンピュータ制御システム、および組み込み論理制御器のうちの少なくとも1つを含んでなる、請求項1に記載のシステム。 - 前記インテリジェント制御器が、少なくとも2つの異なる装置タイプからの照射を選択的に制御する能力を有する、請求項9に記載のシステム。
- 前記インテリジェント制御器は、少なくとも1つの狭帯域放射線放出装置からの放射線をデジタル方式で制御するように動作し、装置は標的上の2つ以上の照射区域を照射するように構成されている、請求項9に記載のシステム。
- 前記インテリジェント制御器は、前記アレイの放射線をデジタル方式で制御するように動作し、装置は標的の異なる吸収特性に対応して変動する波長で照射するように構成されている、請求項9に記載のシステム。
- 前記面発光レーザーダイオード装置の幾何学的配列は、レーザーダイオード装置と照射標的との間でいかなる屈折、回折、または反射装置の重ね合わせも必要としないように配置されている、請求項1に記載のシステム。
- 回路基板および冷却基板のうちの少なくとも1つには、8つより多い面発光装置が実装されている、請求項1に記載のシステム。
- 少なくとも1つの狭帯域放射線放出装置は、ウェハーレベルで一体として製造された2つ以上の面発光装置の集積回路チップアレイからなる、請求項1に記載のシステム。
- 各レーザーダイオード装置の内部でのレーザー発振は装置の実装平面と平行な方向に発生し、その一方で出力照射パターンの中心軸はこれに対してほぼ直角である、請求項1に記載のシステム。
- 少なくともいくつかの装置の出力照射パターンはその2つの基本的な90°対向する軸のうちの少なくとも1つにおける平行な光子エネルギーである、請求項1に記載のシステム。
- 各装置の外部照射パターンのいずれの成分も、レーザーダイオード装置自体の最大平面と平行ではない、請求項1に記載のシステム。
- 各装置の外部照射パターンのいずれの成分も、実装基板の最大平面と平行ではない、請求項1に記載のシステム。
- 制御は、標的の特定領域にどれほどの蓄積エネルギーが照射されるかを制御する能力を含む、請求項9に記載のシステム。
- 装置の中心出力波長は、レーザーダイオード装置動作温度の摂氏1度の変化当たり0.1ナノメートル未満の影響を受ける、請求項1に記載のシステム。
- 標的内への放射エネルギーの非接触注入のためのシステムであって、
少なくとも1つの半導体ベースの狭帯域放射線放出装置素子であって、少なくとも1つの狭帯域放射線放出装置が標的の所望の吸収特性と一致する放射熱出力の狭波長帯域で放射線を放出するように動作し、少なくとも1つの狭帯域放射線放出装置が実装面発光レーザーダイオード装置であり、少なくとも1つの狭帯域放射線放出装置が、少なくとも1つの狭帯域放射線放出装置からの照射パターンの中心軸が実装対象の最大平面に対してほぼ直角になるように、回路基板および冷却基板のうちの少なくとも1つを含む実装対象に実装され、該実装は、そこからの照射が照射区域内の標的に向けられるように少なくとも1つの狭帯域放射線放出ダイオード装置を位置決めするように成されている、狭帯域放射線放出装置素子と、
少なくとも1つの狭帯域放射線放出装置に電流を供給するように動作するシステムと、
を含むシステム。 - 少なくとも一つの半導体ベースの狭帯域放射線放出装置素子が、面発光レーザーダイオード装置2つ以上からなるアレイを形成している、請求項22に記載のシステム。
- 前記アレイは、面発光レーザーダイオード装置がX×Yマトリックスに配置されているものであり、且つXおよびYはいずれも1より大きい、請求項23に記載のシステム。
- 標的に関連づけられた放射エネルギーを発生させるための照射アレイであって、
前記アレイは、実装されている基板のいずれの端とも同一平面になるようには前記装置が実装されていない、半導体照射アレイを含み、
前記実装基板は、熱を伝導する少なくとも1つの層および供給電流を伝導する1つの層を有する高熱伝導基板として構成されており、
前記アレイは面発光半導体レーザー装置を含み、
前記面発光半導体レーザー装置が標的の所望の吸収特性と一致する放射熱出力の狭波長帯域で放射線を放出するように動作し、
前記アレイの光学的光子出力の軸は、前記実装基板の大きい平面に対して実質的に直交しており、且つ
前記実装基板は、水ジャケット冷却システム、放熱フィン配列、状態変化冷却器、圧縮媒体冷却器、および熱電冷却器のうちの少なくとも1つと熱的に結合されるように構成されている、
照射アレイ。 - 前記アレイは、個々の面発光装置がX×Yアレイに配置されているものであり、且つXおよびYはいずれも1より大きい、請求項25に記載のシステム。
- 前記アレイは、面発光装置が配列されているものであり、それによれば前記装置のうちのいくつかは隣接する装置に対して回転する、請求項25に記載のシステム。
- 標的アイテムを照射する方法であって、該方法は、
標的アイテムを照射区域内に導入するステップと、
実装面発光レーザーダイオード装置のアレイを使用して前記標的アイテムの所望の吸収特性と一致する放射熱出力の狭波長帯域で放射線を放出するステップであって、前記実装面発光レーザーダイオード装置のアレイは、前記装置からの照射パターンの中心軸が実装対象の最大平面に対して実質的に直角になるように、回路基板および冷却基板のうちの少なくとも1つを含む前記実装対象に実装されている、ステップと、
前記照射装置に基づいて前記標的アイテムを照射するステップと、
を含む方法。 - 前記標的アイテムが食品アイテムである、請求項28に記載の方法。
- 前記標的アイテムが予備成形プラスチックボトルである、請求項28に記載の方法。
- レンズ効果を示すものが、単一の円柱形状レンズを含んでなるものである、請求項4に記載のシステム。
- 面発光レーザーダイオード装置が面発光分散型フィードバックレーザーダイオード装置を含んでなるものである、請求項1に記載のシステム。
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