KR20170106958A - 광원을 위한 지능형 매니폴드 어셈블리들, 지능형 매니폴드 어셈블리들을 포함한 광원들, 및 이를 동작시키는 방법들 - Google Patents
광원을 위한 지능형 매니폴드 어셈블리들, 지능형 매니폴드 어셈블리들을 포함한 광원들, 및 이를 동작시키는 방법들 Download PDFInfo
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Abstract
광원과 함께 사용하기 위해 구성된 냉각 유체의 분배를 위한 매니폴드 어셈블리가 제공된다. 매니폴드 어셈블리는 광원의 램프 헤드 어셈블리에 냉각 유체를 제공하기 위한 유체 매니폴드, 유체 매니폴드에서 냉각 유체의 적어도 하나의 특성을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서, 및 적어도 하나의 센서로부터 적어도 하나의 특성에 관련된 정보를 수신하기 위한 마이크로프로세서를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 2015년 1월 15일에 출원된 미국 가 특허 출원 번호 제62/103,936호 및 2016년 1월 13일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제14/994,253호에 대한 이득을 주장하며, 그것의 양쪽 모두의 내용은 여기에서 전체적으로 참조로서 통합된다.
분야
본 발명은 광원들을 위한 냉각 유체들을 분배하기 위한 매니폴드 어셈블리들에 관한 것이며, 보다 특히 광원들과 함께 사용하기 위한 지능형 매니폴드 어셈블리들에 관한 것이다.
광 생성 요소들(예로서, 자외선 방사 LED들, 또한 UV LED들로서 알려짐)을 포함한 램프 시스템들은 예를 들면, UV 경화 애플리케이션들(예로서, 잉크들의 UV 경화, 접착제들과 같은 결합제들, 코팅들 등)과 같은, 많은 애플리케이션들과 관련되어 사용된다. 특정한 광 생성 디바이스들(예로서, UV LED들의 그룹)은 상당한 양의 열을 생성하며, 통상적으로 냉각 유체를 사용하여 냉각된다.
예를 들면, 냉각 유체는 칠러(chiller) 시스템에 의해 제공된 물일 수 있다. 냉각 유체의 특정한 특성들(예로서, 물 유량)을 유지하는 것이 통상적으로 바람직하다. 뿐만 아니라, 특정한 인스턴스들에서, 램프 시스템들을 냉각시키기 위해 사용된 냉각 유체의 흐름을 차단하는 것이 바람직하다.
기존의 냉각 유체 분배 시스템들, 및 이러한 시스템들의 모니터링, 제어, 및 동작은 산업에서 발생하는 복잡한 이슈들을 적절하게 처리하지 않는다.
따라서, 산업에서의 결함들 중 하나 이상을 극복하기 위해, 개선된 냉각 유체 분배 시스템들, 이러한 개선된 냉각 유체 분배 시스템들을 포함한 광원들, 및 이러한 개선된 냉각 유체 분배 시스템들을 동작시키는 방법들을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 대표적인 실시예에 따르면, 냉각 유체의 분배를 위한 매니폴드 어셈블리가 제공된다. 상기 매니폴드 어셈블리는 광원과 함께 사용하기 위해 구성된다. 상기 매니폴드 어셈블리는 상기 광원의 램프 헤드 어셈블리에 냉각 유체를 제공하기 위한 유체 매니폴드, 상기 유체 매니폴드에서 상기 냉각 유체의 적어도 하나의 특성을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서, 및 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 적어도 하나의 특성에 관련된 정보를 수신하기 위한 마이크로프로세서를 포함한다.
본 발명의 또 다른 대표적인 실시예에 따르면, 광원이 제공된다. 상기 광원은: (a) 적어도 하나의 광 생성 디바이스를 포함한 램프 헤드 어셈블리; 및 (b) 냉각 유체를 분배하기 위한 매니폴드 어셈블리로서, 상기 매니폴드 어셈블리는 상기 광원과 함께 사용하기 위해 구성되고, 상기 매니폴드 어셈블리는 (i) 상기 램프 헤드 어셈블리에 상기 냉각 유체를 제공하기 위한 유체 매니폴드, (ii) 상기 유체 매니폴드에서 상기 냉각 유체의 적어도 하나의 특성을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서, 및 (iii) 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 냉각 유체의 적어도 하나의 특성에 관련된 정보를 수신하기 위한 마이크로프로세서를 포함한, 상기 매니폴드 어셈블리를 포함한다.
본 발명의 또 다른 대표적인 실시예에 따르면, 냉각 유체를 분배하기 위한 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법이 제공된다. 상기 매니폴드 어셈블리는 광원과 함께 사용하기 위해 구성된다. 상기 방법은: (a) 광원을 냉각시키기 위해 냉각 유체를 상기 매니폴드 어셈블리에 제공하는 단계; (b) 적어도 하나의 센서를 사용하여 상기 매니폴드 어셈블리에서 상기 냉각 유체의 적어도 하나의 특성을 감지하는 단계; 및 (c) 상기 적어도 하나의 센서에 의해 감지된 상기 적어도 하나의 특성에 관련된 정보를 포함한 데이터를 상기 매니폴드 어셈블리에 포함된 마이크로프로세서로 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명은 수반되는 도면들과 관련되어 판독될 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 보통의 관례에 따르면, 도면들의 다양한 특징들은 일정한 비율로 그려지지 않는다는 것이 강조된다. 그와는 대조적으로, 다양한 특징들의 치수들은 명료함을 위해 임의로 확대되거나 또는 감소된다. 다음의 도표들이 도면들에 포함된다:
도 1은 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 매니폴드 어셈블리의 상면도이다;
도 2는 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 도 1의 매니폴드 어셈블리의 정면 투시도이다;
도 3은 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 도 1의 매니폴드 어셈블리의 배면 투시도이다;
도 4는 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 그래픽 사용자 인터페이스의 블록도 뷰이다;
도 5는 본 발명의 대표적인 실시예에 따른, 매니폴드 어셈블리를 포함한 광원, 및 관련된 요소들의 블록도 뷰이다; 그리고
도 6은 본 발명의 대표적인 실시예에 따라 광원과 함께 사용하기 위해 구성된 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법을 예시한 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 매니폴드 어셈블리의 상면도이다;
도 2는 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 도 1의 매니폴드 어셈블리의 정면 투시도이다;
도 3은 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 도 1의 매니폴드 어셈블리의 배면 투시도이다;
도 4는 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 그래픽 사용자 인터페이스의 블록도 뷰이다;
도 5는 본 발명의 대표적인 실시예에 따른, 매니폴드 어셈블리를 포함한 광원, 및 관련된 요소들의 블록도 뷰이다; 그리고
도 6은 본 발명의 대표적인 실시예에 따라 광원과 함께 사용하기 위해 구성된 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법을 예시한 흐름도이다.
본 발명은 UV 광원들과 같은 광원들과 함께 사용하기 위해 구성된 매니폴드 어셈블리들에 대한 특정한 적용 가능성을 가질 수 있다. 대표적인 UV 광원들은 UV 레이저들, UV LED 광원들, 및 수직 공동 표면 광방출 레이저들(VCSEL)을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 가시 광원들과 같은, 다른 광원들이 고려된다.
여기에서 사용된 바와 같이, 용어들("프로세서" 및 "마이크로프로세서")은 상호 교환 가능하게 사용되며, 컴퓨터 프로그램 지시들을 실행하는 프로세싱 유닛(예로서, 중앙 처리 장치) 또는 다른 하드웨어를 포함한 임의의 디바이스를 나타내도록 광범위하게 해석될 것이다. "프로세서들" 및 "마이크로프로세서들"의 예들은 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들(DSP들), 프로그램 가능한 논리 제어기들(PLC들), 컴퓨터들 등을 포함한다. 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해되는 바와 같이, "프로세서들" 및 "마이크로프로세서들"은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 및 주변 장치들과 같은 요소들을 포함할 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예들은 자외선(UV) 광원 또는 가시 광원과 같은, 광원과 함께 사용하기 위한(및/또는 그것에서의 포함을 위한) 지능형 매니폴드 어셈블리에 관한 것이다. 지능형 매니폴드 어셈블리는 예를 들면: 냉각 유체의 유입 유량, 냉각 유체의 유출 유량, 냉각 유체의 pH, 냉각 유체의 압력, 냉각 유체의 유입 온도, 냉각 유체의 유출 온도, 및 시스템의 주위 온도와 같은 매니폴드 어셈블리(또는 광원의 다른 요소들)에서의 냉각 유체에 관련된 특정한 특성들을 보고하도록 구성될 수 있다. 다양한 이득들이 이러한 특성들을 모니터링함으로써 제공될 수 있다. 예를 들면, 시스템은 시스템 전체에 걸쳐 냉각 유체(예로서, 냉각수)의 균일한 흐름을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 매니폴드 어셈블리는 또한 (i) 광원(광 생성 요소들을 포함한)의 램프 헤드가 동작 중이 아닐 때; (ii) 냉각 유체 호스들/튜브들이 뜻하지 않게 절단되거나 또는 누출된다면; (iii) 매니폴드 어셈블리가 원하는 레벨의 냉각 유체 압력을 유지하지 않는다면 냉각 유체를 차단할 수 있다(예로서, 동작 또는 하나 이상의 밸브들에 의해). 여기에서 설명될 바와 같이, 하나 이상의 실시예들에서, 매니폴드 어셈블리는 센서들, 냉각 유체 호스들/튜브들, 배관 기구들, 전기/통신 케이블들, 밸브들(예로서, 솔레노이드 밸브들) 및 인쇄 회로 보드를 포함할 수 있다.
이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해될 바와 같이, 램프 시스템들(및 연관된 냉각 유체 시스템들)은 종종 특정한 제한들 및 과제들을 갖는다. 예를 들면, 냉각 유체 압력, 냉각 유체 pH, 냉각 유체 유량, 냉각 유체 온도 등에 대한 특정 값들이 바람직하게는 시스템의 바람직한 성능을 보장하기 위해 유지된다.
또 다른 과제는, 시스템이 턴 온될 때 냉각 유체 압력 스파이크를 야기하는 경향이 있는, 시스템의 기동 동안 냉각 유체 압력을 제어하는 것이다. 램프 헤드 어셈블리는 종종 비교적 상당한 기동 압력 스파이크에 민감할 수 있는 요소들을 포함한다. 본 발명에 따르면, 냉각 유체 압력은 초기 기동 동안 미리 정의된 압력 프로파일에 따라 램핑(ramping)될 수 있다. 따라서, 냉각 유체 압력의 정확한 폐쇄 루프 제어가 바람직하다.
또 다른 과제는 냉각 유체 소스들에 대한 확장된 시험(예로서, 밤사이 발생할 수 있는, 칠러에 대한 내구 시험)과 관련된다. 이러한 시험은 시스템 어딘가에서 압력 누출을 야기할 수 있다. 이러한 누출이 발생하고, 칠러가 건조 상태에서 작동하면, 이것은 광원 시스템 및/또는 냉각 시스템의 요소들의 손상(및 가능하게는 영구적 고장)을 야기할 수 있다.
또 다른 과제는 냉각 유체 라인이 절단되어, 압력의 손실을 야기하며, 이것은 램프 시스템의 인터로크 차단(램프 헤드의 광 생성 요소들을 활성화시키기 위해 전원 공급 장치에 의해 제공된, DC 전력과 같은, 에너지의 차단을 포함한)을 야기할 수 있는 상황과 관련된다. 램프 헤드 시스템의 요소들은 이러한 상황에서 보호받을 수 있지만, 냉각 유체(예로서, 칠러로부터의 물)는 누출되는 냉각 유체 분배 시스템을 통해 계속해서 퍼질 수 있어서, 잠재적인 안전 위험을 생성한다.
또 다른 과제는 램프가 차단될 때 냉각 유체의 분배와 관련된다. 실질적인 안전 위험, 또는 장비 손상의 위험이 없을지라도, 냉각 유체가 그것이 요구되지 않을 때 계속해서 동작한다면, 이것은 램프 시스템의 낭비적인 냉각(및 연관된 에너지, 및 관련된 리소스들의 낭비)을 야기한다.
앞서 언급한 이슈들 및 과제들 중 일부를 다루기 위해, 본 발명의 특정한 대표적인 실시예들에 따르면, 프로파일(예로서, 시스템의 동작을 추적하는 시간 기반 프로파일)이 시스템의 예상 성능에 기초하여 개발된다. 프로파일은 매니폴드 어셈블리에 포함된 센서들을 사용하여, 프로파일과 관련되어 모니터링되는(및 잠재적으로 제어되는) 복수의 냉각 유체 특성들의 각각에 대한 임계치들(또는 수용 가능한 범위들)을 갖고, 램프 시스템의 동작에 대응한다. 대표적인 특성들은 냉각 유체 압력, 냉각 유체 온도, 냉각 유체 pH, 및 냉각 유체 유량을 포함한다.
매니폴드 어셈블리에 포함된 센서들 중 일부는 바람직하게는 매니폴드 어셈블리의 인쇄 회로 보드에 연결되는(예로서, 케이블링을 통해) 센서들을 갖고, 냉각 유체 공급 장치(예로서, 칠러로부터의 물)와 일렬로 제공될 수 있다. 이러한 인쇄 회로 보드는 센서들로부터 신호들을 수신하고, 변환하며, 그 외 조작하기 위해 신호 조절 회로를 포함할 수 있다. 신호 조절 회로로부터의 출력은 국소적으로(매니폴드 어셈블리에서) 사용될 수 있으며 및/또는 램프 헤드의 광 생성 요소들을 조명하기 위해 에너지를 제공하는 전원(예로서, 전원 공급 장치)의 중앙 처리 장치과 같은 원격 위치로 통신 링크를 통해 전송될 수 있다.
본 발명의 특정한 대표적인 실시예들에 따르면, 및 시스템의 원하는(예로서, 최적의) 성능에 기초하여, 수용 가능한(또는 수용 가능하지 않은) 임계 값이 각각의 센서 특성에 대해 수립될 수 있거나, 또는 수용 가능한(또는 수용 가능하지 않은) 범위가 각각의 센서 특성에 대해 수립될 수 있다. 실시간 데이터가 복수의 센서들에 의해 수집되며, 여기에서 데이터는 매니폴드 어셈블리에 국소적인 메모리에 저장될 수 있으며 및/또는 매니폴드 어셈블리에 국소적인 인쇄 회로 보드 상에서의 프로세서(예로서, 마이크로프로세서)로 전송될 수 있다. 상기 제공된 바와 같이, 센서들로부터의 데이터(재조절되고, 재포맷되고, 종합되고, 수학적으로 조작되는 등일 수 있는)는 그 후 케이블을 통해 감지되는 특정 특성에 대한 미리 결정된 기준들에 데이터를 비교하는 원격 프로세서(예로서, 전원 공급 장치의 중앙 처리 장치)로 송신될 수 있다. 센서 데이터가 수용 가능한 미리 정의된 값(임계치, 범위 등을 사용하여 결정된 바와 같이)의 밖에 있다면, 소프트웨어는 (i) 사용자 인터페이스(예로서, 그래픽 사용자 인터페이스 등)를 통해 경고를 개시하고, (ii) 물 흐름을 차단하기 위해(예로서, 밸브 동작을 통해) 인터로크에 맞물리게 하는 등을 하기 위해 사용될 수 있다. 센서 데이터가 수용 가능한지(및/또는 경고의 개시 또는 인터로크의 맞물림)에 대한 결정은 원격 프로세서와 대조적으로 로컬 프로세서(매니폴드 어셈블리에서)에 의해 성취될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라, 다양한 대표적인 구성요소들을 예시한, 매니폴드 어셈블리(100)의 다양한 뷰들을 제공한다. 장착 브래킷(102)이 매니폴드 어셈블리(100)의 다양한 구성요소들을 지지하기 위해 제공된다. 매니폴드 어셈블리(100)는 냉각 유체(예로서, 폐쇄-루프 칠러 시스템, 단순 열 교환기 칠러 시스템 등과 같은 칠러로부터의 냉각수)를 램프 헤드(도 1 내지 도 3에 도시되지 않음)에 제공한다. 칠러에 의해 제공된 냉각 유체는 매니폴드 어셈블리(100)의 냉각제 공급 라인(106)에서 수신된다. 냉각 유체는 유입 매니폴드(118)로 나아가며, 유입 매니폴드(118)로부터 냉각 유체는 연결들(120a, 12b)을 통해 램프 헤드(도 103에 도시되지 않음)의 부분들로 냉각을 제공하기 위해 나아간다. 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해될 바와 같이, 램프 헤드에서 냉각 유체의 분배는 임의의 원하는 경로를 따를 수 있으며, 시스템을 냉각시키기 위해 광 생성 요소들에 인접하여 제공된 열 교환기 요소에 마이크로 채널들을 포함할 수 있다.
램프 헤드로부터 냉각 유체는 연결들(126a, 126b)을 통해 유출 매니폴드(124)로 되돌아가며, 그 후 냉각제 복귀 라인(108)으로 나아간다. 냉각제 복귀 라인(108)으로부터, 냉각 유체는 냉각 유체 공급 장치(예로서, 칠러)로 되돌아간다. 매니폴드 어셈블리(100)에 포함된 복수의 센서들(냉각 유체 공급 장치와 일렬로 있을 수 있는)은 냉각 유체의(및/또는 광원의 다른 부분들의) 특성들을 모니터링하며, 모니터링된 특성들에 관련된 신호들을 매니폴드 어셈블리(100)에 포함된 매니폴드 보드(104)(예로서, 인쇄 회로 보드)에 제공한다.
매니폴드 어셈블리(100)는 또한 밸브(110)(예로서, 솔레노이드 밸브), 압력 조정기(112), 압력 게이지(114), 및 냉각 유체 필터(116)를 포함한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 대표적인 복수의 센서들은 냉각 유체 압력/온도 센서들(122), 냉각 유체 pH 센서(128), 및 냉각 유체 흐름 센서들(130a, 130b)을 포함한다. 물론, 부가적인 센서들이 고려된다.
구체적으로 도 3을 참조하면, 대표적인 회로 요소들이 마이크로프로세서(130), 정적 메모리 디바이스(132)(예로서, 전기적으로 소거 가능한 프로그램 가능 판독-전용 메모리, 즉 EEPROM), 조절 회로(들)(134), 및 통신 포트(136)를 포함한 매니폴드 회로 보드(104) 상에 도시된다. 복수의 센서들로부터의 신호들(모니터링된 특성들에 관련된 정보를 포함한)은 조절 회로(들)(134)에 의한 조절 후 마이크로프로세서(130)에 의해 수신된다.
사용자 인터페이스는 바람직할 수 있으며, 따라서 광원(매니폴드 어셈블리를 포함한)의 사용자는 특정한 특성들(예로서, 냉각 유체의 모니터링된 특성들 중 일부를 포함한)의 상태를 시각적으로 모니터링할 수 있다. 도 4는 냉각 유체로서 물을 포함한 시스템을 위해 대표적인 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 예시한다. 매니폴드 인터페이스(400)는 모니터링된 수압, 물 pH, 유입 물 유량, 유출 물 유량, 물 밸브 위치, 램프 상태, 유입 물 온도, 유출 물 온도, 주위 온도, 및 매니폴드 보드(104)와의 통신의 상태를 예시한다. 도 4는 주로 상태 정보(예로서, 감지된 냉각 유체 특성들에 관련된 정보)를 예시하지만, 이러한 인터페이스는 예를 들면, 사용자 입력 기능(예로서, 냉각 유체 특성 세트포인트들의 사용자 제어, 냉각 유체 밸브들의 사용자 제어, 긴급 정지 기능들 등)과 같은, 다른 기능을 제공할 수 있다는 것이 이해된다.
도 5는 광원 시스템(500)(예로서, 예를 들면, 경화를 위해 UV 에너지를 제공하기 위한 UV LED 시스템 등)의 블록도이며, 여기에서 도 5에서의 유사한 요소들은 참조 번호 차이들에 관계없이, 도 1 내지 도 3과 관련되어 설명된 동일한 요소들과 유사한 기능들을 가진다. 시스템(500)은 광원(520), 칠러(502), 디스플레이(514), 및 전원(516)을 포함한다. 광원(520)은 램프 헤드 어셈블리(508)(예로서, UV LED들과 같은 복수의 광 생성 요소들을 포함한), 매니폴드 어셈블리(504), 및 램프 헤드 어셈블리 및 매니폴드 어셈블리를 포함한 하우징(518)을 포함한다. 매니폴드 어셈블리(504)는 유체 매니폴드(510)(예로서, 도 1 내지 도 3에서의 매니폴드(118)와 같은 유입 매니폴드, 및 도 1 내지 도 3에서의 매니폴드(124)와 같은 유출 매니폴드) 및 매니폴드 보드(512)를 포함한다. 유체 매니폴드(510)는 유입 배관(506a)을 통해 칠러(502)로부터 냉각 유체를 수신한다. 냉각 유체는 유출 배관(506b)을 통해 칠러(502)로 되돌아간다. 도 5는 단지 블록도 형태로 요소들을 예시하지만, 냉각 유체는 램프 헤드 어셈블리(508)의 요소들을 냉각시키기 위해(예로서, UV LED들과 같은 광 생성 요소들에 의해 생성된 열을 빼내기 위해) 바람직한 방식으로 유체 매니폴드(510)를 통과한다는 것이 이해된다. 도 5는 칠러(502)에 의해 제공되며 유체 매니폴드(510)를 통과하는 냉각 유체의 특성들을 포함하여, 유체 매니폴드(510)의 특성들을 감지하기 위한 다양한 대표적인 센서들을 예시한다. 예시된 센서들은 압력 센서(510a), pH 센서(510b), 유입 흐름 센서(510c), 유출 흐름 센서(510d), 물 밸브 제어(510e)(예로서, 밸브 위치 표시, 밸브 제어 등일 수 있는), 유입 온도 센서(510f), 유출 온도 센서(510g), 및 주위 온도 센서(510h)를 포함한다. 물론, 부가적인 또는 상이한 센서들이 본 발명의 범위 내에서 고려된다.
다양한 센서들로부터의 신호들은 매니폴드 보드(512) 상에서의 하나 이상의 조절 회로들(512d)에서 수신된다. 조절 회로(들)(512d)로부터의 신호들은 프로세서(512b)(예로서, 마이크로프로세서)에 의해 수신된다. 프로세서(512b)는 EEPROM(512c)(또는 또 다른 정적 메모리 디바이스)와 통신하며, 여기에서 EEPROM(512c)은 (i) 매니폴드 어셈블리 센서들 중 하나 이상과 관련된 판독 전용 데이터, 및 (ii) 적어도 하나의 센서의 동작에 관련된 마이크로프로세서에 의해 기록된 데이터 중 적어도 하나에 관련된 정보를 포함한다. 즉, 여기에서 사용된 바와 같이, 용어들(정적 메모리 디바이스(EEPROM을 포함한))은 판독 전용 데이터를 포함할 수 있는 시스템, 및 부가적인 데이터를 기록하기 위한 메모리를 나타내도록 의도된다. EEPROM(512c)에 저장된 판독 전용 데이터는, 예를 들면, 센서들 중 하나 이상을 위한 센서 데이터(예로서, 센서 교정 데이터, 바 코드들 및 모델 번호들과 같은 센서 제조사 데이터, 센서 서비스 데이터, 센서 보증 데이터, 센서 재고 데이터 등) 또는 매니폴드 어셈블리의 다른 부분들에 관련된 유사한 정보를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서에 의해 EEPROM(512c)으로 기록된 데이터는, 예를 들면, 각각의 센서의 동작의 시간들에 관련된 정보, 각각의 센서에 의해 감지된 냉각 유체의 특성들에 관련된 데이터 등을 포함할 수 있다. 마이크로프로세서에 의해 EEPROM(512c)으로 기록될 수 있는 데이터의 특정 예는 미리 결정된 기준들(예로서, 경보 조건들 등)을 초과하는 냉각 유체 특성들에 관련된 정보를 포함할 수 있다.
프로세서(512b)는 통신 링크(512a)(예로서, 유선 통신 링크, 무선 통신 링크 등)를 통해 정보를 송신 및 수신한다. 예를 들면, 정보는 통신 링크(512a)를 통해 디스플레이(514)(도 4에 도시된 인터페이스(400)와 유사한 인터페이스일 수 있는)로 제공된다. 정보는 통신 링크(512a)를 통해 디스플레이(514)의 사용자에 의해 프로세서(512b)로 제공될 수 있다(예로서, 사용자는 디스플레이(514)를 통해 광원(520)의 요소에 대한 제어 지시들을 제공할 수 있다). 정보는 또한 통신 링크(512a)를 통해 프로세서(512b)로부터 전원(516)으로(예로서, 전원(516)의 중앙 처리 장치로) 송신될 수 있다. 마찬가지로, 정보는 통신 링크(512a)를 통해 전원(516)으로부터 프로세서(512b)로 송신될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전원(516)(예로서, DC 전원 공급 장치)은 에너지를 램프 헤드 어셈블리(508)에 제공한다. 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해되는 바와 같이, 광 생성 요소들(예로서, UV LED들)은 전원(516)에 의해 제공된 에너지를 사용하여 활성화된다.
디스플레이(514) 및 전원(516)이 서로로부터 분리된 것으로 예시되지만, 디스플레이(514)는: 전원(516)에 국소적이고; 광원(520)에 국소적이거나(및 심지어 그것의 부분으로 포함된); 또는 광원(520) 및 전원(516) 양쪽 모두로부터 별개의 위치에 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 6은 본 발명의 특정한 대표적인 실시예들에 따른 흐름도이다. 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해되는 바와 같이, 흐름도에 포함된 특정한 단계들이 생략될 수 있고; 특정한 부가적인 단계들이 부가될 수 있으며; 단계들의 순서는 예시된 순서로부터 변경될 수 있다.
구체적으로 도 6에서의 흐름도를 참조하면, 냉각 유체를 제공하기 위한 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법이 제공된다. 매니폴드 어셈블리는 광원과 함께 사용하기 위해 구성된다. 단계(600)에서, 냉각 유체(예로서, 칠러로부터의 물)는 광원(예로서, 경화 동작들을 수행하기 위한 UV LED 광원)을 냉각시키기 위해 매니폴드 어셈블리(도 1 내지 도 3에 도시된 매니폴드 어셈블리(100), 도 5에 도시된 매니폴드 어셈블리(504) 등과 같은)에 제공된다. 단계(602)에서, 매니폴드 어셈블리에서 냉각 유체의 적어도 하나의 특성이 적어도 하나의 센서(예로서, 냉각 유체의 압력을 감지하기 위한 압력 센서, 유체 매니폴드로의 냉각 유체의 흐름 값을 감지하기 위한 유입 흐름 센서, 유체 매니폴드 밖으로의 냉각 유체의 흐름 값을 감지하기 위한 유출 흐름 센서, 매니폴드 어셈블리에서 냉각 유체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서, 및 매니폴드 어셈블리에서 냉각 유체의 pH를 측정하기 위한 pH 센서)를 사용하여 감지된다. 단계(604)에서, 적어도 하나의 센서에 의해 감지된 적어도 하나의 특성에 관련된 정보를 포함한 데이터는 매니폴드 어셈블리에 포함된 마이크로프로세서(예로서, 도 3에서의 마이크로프로세서(130), 도 5에 도시된 마이크로프로세서(512b) 등)로 송신된다. 단계(606)에서, 단계(604)에서 송신된 데이터는 미리 결정된 기준들에 비교되며 - 여기에서 미리 결정된 기준들은 수용 가능한(또는 수용 가능하지 않은) 임계 레벨, 수용 가능한(또는 수용 가능하지 않은) 범위 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 송신된 데이터는 미리 결정된 기준들로의 비교를 위해 포맷될(예로서, 수학적으로 조작될) 수 있다. 단계(608)에서, 냉각 유체의 흐름은 단계(606)의 결과들에 기초하여 제어된다. 예를 들면, 매니폴드 어셈블리의 냉각 유체 시스템에 누출이 있다고 결정된다면(예로서, 수용 가능한 미리 결정된 범위의 밖에 있는, 매니폴드 어셈블리에서의 냉각 유체 압력 센서에 의해 제공된, 압력 값에 의해 결정된 바와 같이), 램프 헤드는 차단될 수 있으며(예로서, 도 4에서의 전원(516)과 같은, 전원의 중앙 처리 장치에 의해), 냉각 유체의 흐름은 정지될 수 있다(예로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 밸브(110)와 같은 매니폴드 어셈블리에서의 하나 이상의 밸브들의 폐쇄에 의해). 단계(606)에서의 비교는 매니폴드 어셈블리에서의 마이크로프로세서(예로서, 도 3에서의 마이크로프로세서(130))에 의해, 또는 또 다른 마이크로프로세서(예로서, 전원에서의 중앙 처리 장치)에 의해 성취될 수 있다.
따라서, 여기에서 설명된 바와 같이, 본 개시의 실시예들은 지능형 매니폴드 시스템을 형성함으로써 칠러에 사전 예방적 접근법을 제공할 수 있다. 지능형 매니폴드 시스템은 시스템의 건강을 보장하고, 안전을 촉진시키며, 사용자들이 그것들의 시스템에 대한 유지보수를 스케줄링하도록 허용하기 위해 주요 표시자들을 사전 예방적으로 모니터링할 수 있다. 냉각 유체 소스(예로서, 칠러)의 성능이 또한 모니터링될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예들은 다음의 이점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 모듈식 매니폴드 어셈블리, 및 매니폴드 어셈블리를 포함한 모듈식 광원이 다양한 냉각 유체 소스들과 함께 제공되며, 이것은 다양한 애플리케이션들에서의 애플리케이션을 갖는다. 본 발명은 (i) 매니폴드 어셈블리의 다양한 유체 특성들의 모니터링 때문에, 및/또는 (ii) 유체 매니폴드(예로서, 매니폴드 어셈블리에 관련된 유지보수 지시들, 예를 들면, 필터 변화가 요구된다)에서의 정적 메모리 디바이스(예로서, EEPOM)에서 이용 가능한 정보 때문에 매니폴드 어셈블리 유지보수에 사전 예방적 접근법을 제공한다. 본 발명은 실시간 데이터 모니터링을 제공하며, 실질적으로 균일한 흐름 분배를 보장하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은, 예를 들면, 칠러가 오작동하거나 또는 저평가되는지를 결정하기 위해 유입 및 유출 냉각 유체 온도 양쪽 모두가 감지되는 실시예들을 포함할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 냉각 유체 라인들이 손상(예로서, 절단)되었다면, 밸브(들)는 램프 헤드 어셈블리로 및 그로부터 냉각 유체를 차단하기 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로, 램프 헤드 어셈블리가 오프이면, 밸브(들)는 냉각 유체의 공급을 폐쇄하기 위해 사용될 수 있으며, 그에 의해 에너지를 절감한다.
본 발명은 주로 매니폴드 어셈블리의 인쇄 회로 보드에서의 프로세서와 관련되어 설명되지만, 프로세서는 예를 들면, 램프 헤드 드라이버 회로를 포함한 회로 보드와 같은 광원의 또 다른 위치에 위치될 수 있다는 것이 이해된다. 뿐만 아니라, 다수의 회로 보드들이 매니폴드 어셈블리의 다양한 회로 요소들을 포함하기 위해 제공될 수 있다.
본 발명은 주로 고체 상태 광원들과 관련되어 설명되었지만, 그것은 그것에 제한되지 않는다. 즉, 본 발명의 교시들은 능동형 냉각을 이용한 임의의 시스템을 포함하며, 바람직하게는 광원 시스템 및/또는 광원 시스템의 냉각 시스템의 특성들의 계속된 모니터링에 의해 가능해지는 매우 다양한 광원 시스템들에 적용될 수 있다.
본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 여기에서 예시되고 설명되었지만, 본 발명은 도시된 세부사항들에 제한되도록 의도되지 않는다. 오히려, 다양한 수정들이 청구항들의 등가물들의 범위 및 범주 내에서의 세부사항들에서 본 발명으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
Claims (20)
- 광원과 함께 사용하기 위해 구성된 냉각 유체의 분배를 위한 매니폴드 어셈블리로서,
(a) 상기 광원의 램프 헤드 어셈블리로 냉각 유체를 제공하기 위한 유체 매니폴드;
(b) 상기 유체 매니폴드에서 상기 냉각 유체의 적어도 하나의 특성을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서; 및
(c) 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 적어도 하나의 특성에 관련된 정보를 수신하기 위한 마이크로프로세서를 포함하는, 매니폴드 어셈블리. - 청구항 1에 있어서,
상기 광원은 자외선(UV) 광원이며, 상기 UV 광원은 UV 레이저, UV LED 광원, 및 수직 공동 표면 광방출 레이저(VCSEL) 중 적어도 하나를 포함하는, 매니폴드 어셈블리. - 청구항 1에 있어서,
상기 광원은 가시 광원인, 매니폴드 어셈블리. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 상기 매니폴드 어셈블리에 포함된 보드 상에 포함되는, 매니폴드 어셈블리. - 청구항 4에 있어서,
상기 보드 상에 상기 마이크로프로세서와 통신하는 EEPROM을 더 포함하며, 상기 EEPROM은 (i) 상기 적어도 하나의 센서에 관련된 판독 전용 데이터, 및 (ii) 상기 적어도 하나의 센서의 동작에 관련된 상기 마이크로프로세서에 의해 기록된 데이터 중 적어도 하나를 포함하는, 매니폴드 어셈블리. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 센서는 (i) 상기 냉각 유체의 압력을 감지하기 위한 압력 센서, (ii) 상기 유체 매니폴드로 상기 냉각 유체의 흐름 값을 감지하기 위한 유입 흐름 센서, (iii) 상기 유체 매니폴드 밖으로 상기 냉각 유체의 흐름 값을 감지하기 위한 유출 흐름 센서, (iv) 상기 매니폴드 어셈블리에서 상기 냉각 유체의 온도를 측정하기 위한 유입 온도 센서, (v) 상기 매니폴드 어셈블리에서 상기 냉각 유체의 온도를 측정하기 위한 유출 온도 센서, 및 (vi) 상기 매니폴드 어셈블리에서 상기 냉각 유체의 pH를 측정하기 위한 pH 센서를 포함하는, 매니폴드 어셈블리. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유체 매니폴드는 상기 램프 헤드 어셈블리에 상기 냉각 유체를 제공하기 위한 유입 매니폴드, 및 상기 램프 헤드 어셈블리로부터 상기 냉각 유체를 수신하기 위한 유출 매니폴드를 포함하는, 매니폴드 어셈블리. - 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 센서에 의해 감지된 상기 적어도 하나의 특성에 관련된 정보를 디스플레이하기 위해 상기 마이크로프로세서와 통신하는 그래픽 사용자 인터페이스를 더 포함하는, 매니폴드 어셈블리. - 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 상기 광원을 활성화시키기 위한 에너지를 제공하기 위해 전원의 중앙 처리 장치와 통신하는, 매니폴드 어셈블리. - 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 상기 적어도 하나의 센서에 의해 감지된 미리 결정된 조건의 발생 시 상기 냉각 유체의 흐름을 제어하도록 구성되는, 매니폴드 어셈블리. - 광원으로서,
(a) 적어도 하나의 광 생성 디바이스를 포함한 램프 헤드 어셈블리; 및
(b) 냉각 유체를 분배하기 위한 매니폴드 어셈블리로서, 상기 매니폴드 어셈블리는 상기 광원과 함께 사용하기 위해 구성되며, 상기 매니폴드 어셈블리는:
(i) 상기 냉각 유체를 상기 램프 헤드 어셈블리에 제공하기 위한 유체 매니폴드,
(ii) 상기 유체 매니폴드에서 상기 냉각 유체의 적어도 하나의 특성을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서, 및
(iii) 상기 적어도 하나의 센서에 의해 감지된 상기 냉각 유체의 상기 적어도 하나의 특성에 관련된 정보를 수신하기 위한 마이크로프로세서를 포함한, 상기 매니폴드 어셈블리를 포함하는, 광원. - 청구항 11에 있어서,
상기 적어도 하나의 광 생성 디바이스는 UV 광 생성 디바이스를 포함하며, 상기 UV 광 생성 디바이스는 LED 램프 및 레이저 램프 중 적어도 하나를 포함하는, 광원. - 청구항 12에 있어서,
상기 UV 광 생성 디바이스를 활성화시키기 위한 전원을 더 포함하는, 광원. - 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 상기 매니폴드 어셈블리에 포함된 인쇄 회로 보드 상에 포함되는, 광원. - 청구항 14에 있어서,
상기 인쇄 회로 보드 상에 상기 마이크로프로세서와 통신하는 정적 메모리 디바이스를 더 포함하며, 상기 정적 메모리 디바이스는 (i) 상기 적어도 하나의 센서에 관련된 판독 전용 데이터, 및 (ii) 상기 적어도 하나의 센서의 동작에 관련된 상기 마이크로프로세서에 의해 기록된 데이터 중 적어도 하나를 포함한 EEPROM을 포함하는, 광원. - 냉각 유체를 분배하기 위한 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법으로서, 상기 매니폴드 어셈블리는 광원과 함께 사용하기 위해 구성되는, 상기 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법에 있어서,
(a) 광원을 냉각시키기 위해 냉각 유체를 상기 매니폴드 어셈블리에 제공하는 단계;
(b) 적어도 하나의 센서를 사용하여 상기 매니폴드 어셈블리에서 상기 냉각 유체의 적어도 하나의 특성을 감지하는 단계; 및
(c) 상기 적어도 하나의 센서에 의해 감지된 상기 적어도 하나의 특성에 관련된 정보를 포함한 데이터를 상기 매니폴드 어셈블리에 포함된 마이크로프로세서에 송신하는 단계를 포함하는, 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법. - 청구항 16에 있어서,
단계(c)에서 상기 마이크로프로세서로 송신된 상기 정보에 기초하여 상기 냉각 유체의 흐름을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법. - 청구항 17에 있어서,
상기 냉각 유체의 흐름을 동작시키는 단계는 상기 매니폴드 어셈블리로의 상기 냉각 유체의 흐름을 차단하도록 상기 적어도 하나의 밸브를 동작시키는 단계를 포함하는, 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법. - 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
감지된 상기 적어도 하나의 특성에 관련된 단계(c)에서 송신된 상기 정보가 미리 결정된 경고 임계치를 초과하거나, 또는 미리 결정된 경고 범위에 포함된다면 경고 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는, 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법. - 청구항 16 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
(i) 감지된 상기 적어도 하나의 특성에 관련된 단계(c)에서 송신된 상기 정보가 미리 결정된 차단 임계치를 초과한다면, 또는 (ii) 감지된 상기 적어도 하나의 특성에 관련된 단계(c)에서 송신된 상기 정보가 미리 결정된 차단 범위에 포함된다면 상기 매니폴드 어셈블리로의 상기 냉각 유체의 흐름을 차단하는 단계를 더 포함하는, 매니폴드 어셈블리를 동작시키는 방법.
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