TW201608165A - 用於直接ｌｅｄ照射紫外線的裝置 - Google Patents

用於直接ｌｅｄ照射紫外線的裝置 Download PDF

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Abstract

一種用於例如使用紫外線之直接發光二極體照射之裝置具有一發光二極體封裝，該發光二極體封裝具有複數個單獨的發光二極體單元，該發光二極體裝置附接至一散熱器。該散熱器將熱量自該等發光二極體單元傳遞至一冷卻劑，該冷卻劑在使用期間遠離該等發光二極體循環。自發光二極體封裝發出之輻射穿過由封閉該發光二極體封裝及散熱器之一殼體結構界定之一間隙。

Description

用於直接LED照射紫外線的裝置 【優先權聲明】 【相關申請案交叉參考】
本申請案依據35 U.S.C.§ 119(e)主張於2014年8月21日提出申請之美國臨時申請案第62/040,226號之優先權，並以引用方式併入本文中。
本發明係關於對印刷基板進行固化，且特定而言，本發明係關於對印刷至一基板上之紫外線敏感墨水進行固化。
當前，紫外線敏感墨水被印刷至一基板上，然後經受照射紫外線，以對該墨水進行固化，藉此防止在印刷操作之其餘部分期間出現畸變。雖然達成一種更高效的產生輻射之方法，但是發光二極體(light emitting diode；LED)在使用期間產生大量熱量。此所產生之熱量必須高效地及有效地自該等發光二極體移除，以防止該等發光二極體之劣化以及所印刷產品之翹曲及畸變。
本發明藉由提供一種用於直接發光二極體照射紫外線之裝 置而基本上滿足業界之上述需求，該裝置高效地及有效地移除發光二極體產生之熱量。該裝置可包含複數個發光二極體(陣列)，該等發光二極體(陣列)產生例如用於對一基板上之印刷墨水進行固化之電磁能量。該等發光二極體可安裝至一散熱器(heat sink)，該散熱器可冷卻該等發光二極體。可存在一側蓋或光導。作為一光導，該側蓋可將一光束引導至一表面，例如欲固化之一基板。此種被引導之光束可係為一到達該基板表面上之二維、實質均勻的大量輻射。本裝置可包含一模組化、電性互連裝置。本器件可藉由刪除或添加發光二極體及藉由縮短或延長該蓋及該散熱器之其餘部分而被縮短或延長。
因此，提供一種用於產生電磁能量並將該電磁能量引導至一基板上之裝置，該裝置包含：一散熱器；一發光二極體陣列，其具有複數個發光二極體單元，該等發光二極體單元附接至該散熱器，俾使該散熱器及該發光二極體陣列設置於一殼體內且其中電力被供應至該等發光二極體單元且一冷卻劑被提供成當電磁能量被引導至該基板上時在該散熱器內循環。
還提供一種製造一用於產生電磁能量並將該電磁能量引導至一基板上之裝置的方法，該方法包含：將附接至一發光二極體陣列之一散熱器封閉於一殼體內，該發光二極體陣列具有複數個發光二極體單元，並附接至該散熱器，俾使電力被供應至該等發光二極體單元且使得當電磁能量被引導至該基板上時一冷卻劑在該散熱器中循環。
還提供一種對印刷於一基板上之墨水進行固化的方法，該方法包含提供電力至一發光二極體陣列，該發光二極體陣列附接至一散熱器並封閉於一殼體內，該發光二極體陣列、該散熱器及該殼體附接至一印刷 機，該散熱器使一冷卻劑循環以使該發光二極體陣列保持在一(例如)所期望溫度範圍內。
參照附圖閱讀下文說明，本發明之此等及其它目的、特徵及優點將變得顯而易見。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧發光二極體陣列/封裝
104‧‧‧下側
106‧‧‧散熱器
108‧‧‧發光二極體單元
110‧‧‧殼體
112‧‧‧側蓋
114‧‧‧側蓋
116‧‧‧連接帽
118‧‧‧水迴流蓋/端帽
120‧‧‧間隙/開口
122‧‧‧間隙寬度
123‧‧‧下側
124‧‧‧安裝槽
126‧‧‧安裝槽
130‧‧‧流體通路
132‧‧‧流體通路
134‧‧‧流體通路
140‧‧‧電力連接部
142‧‧‧入口連接器/入口連接部/入口流體連接部/入口流體冷卻劑連接部
144‧‧‧出口連接器/出口連接部/出口流體連接部/出口流體冷卻劑連接部
148‧‧‧電性凸片連接器/電性凸片
150‧‧‧電性凸片連接器/電性凸片
154‧‧‧安裝螺釘
156‧‧‧安裝螺釘
158‧‧‧安裝螺釘
第1圖係為本發明之用於直接發光二極體照射之裝置之一個實施例。
第2圖係為第1圖之裝置之一橫向截面。
第3圖係為第1圖之裝置之一縱向截面。
應理解，上述圖式僅用於例示本發明而不打算限制本發明之範圍。
對例如下側等相對性術語之任何提及皆旨在方便說明而非旨在將本發明或其組件限制為任何一個位置或空間定向。在不背離本發明之範圍之條件下，附圖中之組件之所有尺寸皆可隨一潛在設計及本發明之一實施例之預期用途而變化。
本文所揭示之各該附加特徵及方法可單獨地或與其它特徵及方法結合使用以提供本發明之改良式裝置及其製造與使用方法。本文所揭示之詳細說明僅旨在教示熟習此項技術者用於實踐本發明教示內容之較佳態樣之更多細節而非旨在限制本發明之範圍。因此，下文詳細說明中所揭示之特徵及方法之具體組合在最廣泛的意義上可能並非為實踐本發明所 必需的，而是僅教示用於具體闡述本發明之典型及較佳實施例。
此項技術中具有通常知識者將易於瞭解，在不背離本發明之精神及範圍之條件下，對本發明之各實施例所示出之單獨的組件可在某種程度上互換且可對其它實施例添加或互換。
本發明之用於直接發光二極體照射紫外線之裝置之一個實施例在圖式中示出為100且包含在此種情形中附接至一散熱器106之下側104之一發光二極體陣列或封裝102。發光二極體封裝102可包含一或多個單獨的發光二極體(單元)108以產生並發出所期望輻射。發光二極體封裝102及散熱器106設置於一殼體110內。殼體110又可包含例如112、114等一或多個側蓋、一連接帽116、以及一水迴流蓋(water return，回水)或端帽118。如在第1圖中最佳所見，一間隙或開口120被界定於側蓋112、114之一下側123之間。在所示實施例中，自發光二極體單元108發出之輻射穿過間隙120以撞擊一基板，並且(例如)對印刷在該基板上之一紫外線敏感墨水進行固化。在所示實施例中，可調整間隙120之一寬度122以適應一所期望影像大小。此調整可在製造期間進行且可係為一永久性特徵，或此項技術中具有通常知識者將易於創建用於調整間隙寬度122之量值以在使用本器件期間創建一所期望影像大小之結構。可存在一透鏡以覆蓋間隙120，該透鏡容許電磁波長之任何所期望變化形式穿過其。安裝槽124、126被界定於各別側蓋112、114中。
複數個(例如，二個)流體通路130、132可例如被縱向界定於散熱器106中。一或二個通路130、132可包含冷卻鰭片134以增加曝露於在其中循環之流體之表面積，藉此使自散熱器106進入循環之流體之熱量傳輸最大化。實例性冷卻鰭片闡述於以引用方式併入本文中之已放棄的美國 專利申請案12/177,624中。
在所示實施例中，連接帽116具有或可附接至一電力連接部140、及各別入口及出口流體冷卻劑(例如，水)連接部142、144。電力連接部140包含用於提供電力至發光二極體單元108的導體、以及其它電性操作特徵。入口及出口連接部142、144提供流體至流體通路130、132，並且自流體通路130、132接受流體。舉例而言，入口連接器142可提供冷卻劑至流體通路132，且出口連接器144可自流體通路134接受冷卻劑。被界定於水迴流蓋/端帽118內的係為一流體通路(未示出)，該流體通路自通路130、132其中之一接受冷卻劑並將所接受之冷卻劑輸送至通路132、130中之另一者。
如在第2圖中最佳所見，電性凸片連接器148、150可自單獨的發光二極體單元108延伸。舉例而言，相鄰電性凸片148、150可在極性上相反，以便以串聯方式連接。作為另一選擇，例如以引用方式併入本文中之已放棄的美國專利申請案14/809,176中所揭示及闡述之連接器等連接器可用來代替電性凸片連接器148、150。
本裝置(例如)藉由滑動該器件以便將一導軌(未示出)設置於各該安裝槽124、126中而安裝於使用紫外線激活墨水之一印刷機上。然後使用安裝螺釘154、156、158或藉由其它手段固定就位。發光二極體封裝102在需要時通電，以發出具有任何一個所期望峰值或多個所期望峰值之輻射，例如紫外線光譜電磁輻射。若如此配備，則針對一特定應用調整開口120之間隙寬度122以產生所期望影像大小。可存在外部幫浦(未示出)以提供欲循環之冷卻劑，例如藉由入口及出口流體連接部142、144，以至及自流體通路130、132供應及接受流體，藉此使發光二極體封裝102保持在所期望、可操作溫度範圍內。
散熱器106可由任何合適的溫度傳導材料製成，例如但不限於為此項技術中具有通常知識者所熟知的擠製鋁或銅或導熱聚合物。合適的而非限制性的發光二極體包含Nichia NCSU276A及SemiLEDs EV-U80T-U。
本發明之器件可藉由刪除或添加發光二極體並且縮短或延長蓋及散熱器之其餘部分而被縮短或延長。固化表面可係為例如5毫米至200毫米等任何所期望距離。若存在，則玻璃蓋、透鏡或其它光學件既可以保護單獨的發光二極體單元108、其它電性及功能特徵，亦可以提供其它所期望光學特性。
由於可在不背離本發明之精神的條件下對本發明做出眾多潤飾，因此本發明之範圍不應局限於所例示及闡述之實施例。而是，本發明之範圍應由隨附申請專利範圍及其等效範圍來確定。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧發光二極體陣列/封裝
110‧‧‧殼體
112‧‧‧側蓋
114‧‧‧側蓋
116‧‧‧連接帽
118‧‧‧水迴流蓋/端帽
120‧‧‧間隙/開口
122‧‧‧間隙寬度
123‧‧‧下側
140‧‧‧電力連接部
142‧‧‧入口連接器/入口連接部/入口流體連接部/入口流體冷卻劑連接部
144‧‧‧出口連接器/出口連接部/出口流體連接部/出口流體冷卻劑連接部

Claims (20)

  1. 一種用於產生電磁能量並將該電磁能量引導至一基板上之裝置，包含：一散熱器(heat sink)；一有機發光二極體(light emitting diode；LED)陣列，其具有複數個有機發光二極體單元，並附接至該散熱器；該散熱器及該有機發光二極體陣列設置於一殼體內，俾使電力被供應至該等有機發光二極體單元且使得當自該有機發光二極體陣列發出之電磁能量被引導至該基板上時一冷卻劑在該散熱器中循環。
  2. 如請求項1所述之裝置，其中複數個流體通路被界定於該散熱器中。
  3. 如請求項2所述之裝置，其中冷卻劑在該等流體通路內循環。
  4. 如請求項2所述之裝置，其中該等流體通路其中之一界定複數個冷卻鰭片(cooling fin)。
  5. 如請求項1所述之裝置，其中該等有機發光二極體單元包含一對電性凸片連接器，以連接相反電極性的相鄰凸片連接器。
  6. 如請求項1所述之裝置，其中該殼體包含一或多個側蓋、一連接帽及一端帽。
  7. 如請求項6所述之裝置，其中電力藉由該連接帽供應至該有機發光二極體陣列。
  8. 如請求項6所述之裝置，其中該連接帽包含一電力連接部、一入口 連接部及一出口連接部，其中電力自該電力連接部供應至該有機發光二極體陣列，且其中冷卻劑藉由該入口連接部及該出口連接部被提供至該散熱器及接受自該散熱器。
  9. 如請求項6所述之裝置，其中一間隙被界定於該一或多個側蓋內，俾使自該等有機發光二極體單元發出且被引導至該基板上之電磁輻射穿過該間隙。
  10. 如請求項9所述之裝置，其中該間隙之尺寸適以提供一影像大小，以將該輻射以一所期望圖案引導至基板上。
  11. 一種製造一用於產生電磁能量並將該電磁能量引導至一基板上之裝置的方法，所述方法包含將附接至一有機發光二極體陣列之一散熱器封閉於一殼體內，該有機發光二極體陣列具有複數個有機發光二極體單元且附接至該散熱器，俾使電力被供應至該等有機發光二極體單元且使得當電磁能量被引導至該基板上時一冷卻劑在該散熱器中循環。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該被封閉的散熱器界定複數個流體通路，而冷卻劑在該等流體通路內循環。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該等流體通路其中之一界定複數個冷卻鰭片。
  14. 如請求項11所述之方法，其中各該有機發光二極體單元包含一對電性凸片連接器，各電性凸片連接器電性連接至該有機發光二極體單 元之一相反極性，且包含以串聯方式電性連接相反電極性之相鄰電性凸片連接器。
  15. 如請求項11所述之方法，其中該殼體界定一間隙，該有機發光二極體陣列所產生之電磁能量穿過該間隙並到達該基板上。
  16. 一種對印刷於一基板上之一墨水進行固化之方法，包含提供電力至一有機發光二極體陣列，該有機發光二極體陣列附接至一散熱器並封閉於一殼體內，該有機發光二極體陣列、該散熱器及該殼體附接至一印刷機，該散熱器使一冷卻劑循環以自該有機發光二極體陣列移除熱量。
  17. 如請求項16所述之方法，其中冷卻劑在被界定於該散熱器中之一對流體通路內循環。
  18. 如請求項16所述之方法，其中該有機發光二極體陣列所產生之紫外光穿過被界定於該殼體中之一間隙並到達該基板上。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該間隙之尺寸適以在該基板上形成一影像大小。
  20. 如請求項16所述之方法，更包含：使冷卻劑循環以將熱量自該有機發光二極體陣列移除至該散熱器中並將被移除之該熱量傳遞至該循環冷卻劑。
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