WO2017009099A1 - Modulartig aufgebaute led-strahlereinheit und verwendung derselben - Google Patents

Modulartig aufgebaute led-strahlereinheit und verwendung derselben Download PDF

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WO2017009099A1
WO2017009099A1 PCT/EP2016/065777 EP2016065777W WO2017009099A1 WO 2017009099 A1 WO2017009099 A1 WO 2017009099A1 EP 2016065777 W EP2016065777 W EP 2016065777W WO 2017009099 A1 WO2017009099 A1 WO 2017009099A1
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led radiator
led
docking station
plug
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PCT/EP2016/065777
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Stefan Meyer
Johanna HECK
Jörg Diettrich
Marko Hofmann
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Heraeus Noblelight Gmbh
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED emitter unit with at least two LED emitter modules and with a connection for the electrical power supply of the LED emitter modules, wherein the LED emitter modules each having at least one LED for emitting UV radiation of a wavelength below 430 nm or are equipped by IR radiation of a wavelength above 780 nm.
  • the invention involves the use of such an LED emitter unit.
  • Previous LED emitter units form self-contained units with their own electrical connection and with connecting means for producing a positive or positive connection in a mounting frame. Depending on the design and number of integrated LED lamps, one or more cables are required for the production of the data and power connection.
  • the LED emitter unit for UV curing of printing inks known from EP 2 851 637 A1
  • a plurality of LED emitter modules are each equipped with a multiplicity of LEDs for emitting UV light, which are arranged next to one another in a row and in a plurality of LED zones are grouped. Each LED zone can be switched on and off independently of the others and can be controlled with regard to UV power, intensity, wavelength or radiation duration of the LED spotlight modules combined in it.
  • the number of electrical and mechanical connections increases with the number of lamps of a multi-beam LED emitter unit.
  • the installation and removal of the lamps for cleaning, maintenance or replacement involves a great deal of wiring and time. It can easily lead to connection errors or loose contacts
  • Spotlight units with permanently installed lamps are usually completely replaced, even if only individual components are defective. Because the replacement of defective components is tedious, so that usually a new complete emitter unit is used to avoid long downtime.
  • the invention is therefore based on the object to provide an LED emitter unit that is easy to maintain and assemble, which reduces or avoids the mentioned cabling and uses the available space optimally.
  • each LED emitter module has a housing equipped with a radiation exit window and is designed as a plug-in module for a docking station, wherein the docking station at least one connecting means for producing a positive has mechanical connection with the housing and a plug-in element of an electrical plug connection, and that the housing has a rear housing side, which has a corresponding to the connecting means mechanical counterpart and a corresponding with the plug element of the electrical connector counter element, wherein the connecting means of the docking station and the corresponding mechanical Counterpart of the back of the housing are arranged so that the production of the positive me- chanical connection also causes the production of an electrical connection between the plug element and counter element.
  • the LED emitter unit according to the invention comprises a plurality of modular plug-in modules, which are also referred to herein as "LED emitter modules” or “individual modules”.
  • Each of the modules comprises a separate housing in which at least one light-emitting diode (LED), but preferably a plurality of LEDs, is accommodated.
  • the housings of the LED radiator modules are arranged next to one another, for example.
  • the module-like construction of the LED radiator unit according to the invention has the advantage that any format widths for the irradiation starting from an LED radiator module housing with a small standard size can be obtained by joining several of these individual modules can be provided.
  • Each LED radiator module preferably comprises a plurality of LEDs which may be divided into one or more segments.
  • the segments are controlled separately from each other; in particular switched on and off and adjustable in their radiation power, for example, dimmable. This adaptability makes it possible to replace a failed LED radiator module with a given nominal power by another LED radiator module with a different nominal power, without the control electronics must be replaced.
  • the docking station also referred to as "backplane” based on similar components in computer and electrical engineering
  • the distribution of the electrical supply and preferably also the data transmission Only this docking station has a construction adapted to the specific application of the emitter unit, namely that it has a lateral extent that is at least as large as the format width of the substrate to be irradiated and that it is provided with a number of docking points.
  • the individual modules are designed as plug-in units for the docking station, which corresponds to the number of individual modules required to cover the format width.
  • passively cooled LED spotlight modules are used. The passive cooling of the spotlights takes place without forced cooling and requires no electrical components.
  • the modular concept proves itself especially for the use of liquid-cooled or air-cooled LED spotlight modules. Because the supply of the gaseous or liquid coolant can be performed centrally via the docking station. For example, in air cooling, the suction or removal of the cooling air can also be done via the docking station.
  • the docking station is a passive component that essentially provides a mounting wall facing the LED spotlight modules.
  • the mounting wall is provided with connection and connection elements for the mechanical and electrical connection of the LED spotlight modules.
  • the LED spotlight modules occupy slots on the inside of the docking station.
  • the cabling is to be carried out only once and takes place essentially on or within the mounting wall.
  • the internal power distribution of the radiator unit takes place for example via a power distribution rail along the mounting wall.
  • the power distribution rail is firmly integrated into the design of the radiator unit and thus no additional component.
  • the data distribution is preferably carried out via a data line running along or inside the mounting wall. On one side or on both sides of the mounting wall, a lateral cap can be provided.
  • the individual LED spotlight modules are completely equipped without their own connection cables for power supply and data transmission.
  • the modular design of the emitter unit offers the possibility of greatly reducing the number of cables required. Assembly, maintenance and replacement of individual modules are even easier than replacing a complete emitter unit. Errors in the production of cable connections are excluded. If a single LED spotlight module fails, it can be replaced in a short time and without much effort. It is not necessary to return the entire radiator unit to the manufacturer for repair or to appoint a service technician. This eliminates maintenance costs and downtime is reduced.
  • Preferred embodiments of the radiator unit according to the invention are specified in the subclaims. In detail:
  • a preferred embodiment of the LED emitter unit is characterized in that the docking station is designed for receiving at least three identical plug-in modules and has a number of the LED emitter modules corresponding number of electrical plug-in elements and connecting means.
  • a further preferred embodiment of the LED emitter unit is characterized in that the plug-in elements are mounted on a common rail and electrically connected to one another.
  • This rail for example a power distribution rail, preferably runs on the side of the mounting wall of the docking station facing the plug-in modules.
  • a further preferred embodiment of the LED emitter unit is characterized in that the rear side of the housing and the docking station are provided with guide means which correspond to one another in a sliding manner when the LED emitter module is inserted into the docking station in order to finally effect a mechanical joint connection.
  • a further preferred embodiment of the LED emitter unit is characterized in that the mechanical counterpart of the housing rear side comprises a conically tapering guide pin.
  • the at least one guide pin arrives in a receptacle provided there correspondingly.
  • the conical taper facilitates insertion; it is sufficient if the outwardly facing tip of the guide pin is conical.
  • a further preferred embodiment of the LED emitter unit is characterized in that the housing, the rear side of the housing, adjoining side walls, one of the housing rear side opposite housing front and a housing top and a housing bottom, wherein the outlet opening for the emitted light is disposed on the housing bottom.
  • the housing is provided with ventilation slots and the docking station with ventilation openings, wherein the ventilation slots and the ventilation openings are fluidly interconnected.
  • a gaseous coolant for cooling the individual modules can be sucked or removed.
  • the ventilation slots and the ventilation openings are fluidly connected to each other, the one hand sucked coolant is directed to the other place and cools on this ventilation duct, the single module, or the LEDs contained therein.
  • the ventilation slots advantageously extend on the upper side of the housing in the direction of the rear side of the housing to the front of the housing and they extend beyond the upper side of the housing along an upper portion of the front of the housing, wherein the front of the housing is curved outwards.
  • the rear side of the housing and the adjacent thereto side walls are preferably substantially flat and they extend perpendicular to the housing bottom.
  • the housing upper side is preferably arched outwards and provided with the ventilation slots.
  • the front of the housing is designed substantially flat, wherein it extends perpendicular to the housing bottom
  • a further preferred embodiment of the LED emitter unit is characterized in that the plug-in element of the electrical plug connection is designed for data and energy transmission.
  • the connector for the mechanical connection between the LED radiator module and the docking station is composed of a plug-in element and a counter-element or of a plurality of plug-in elements and counter-elements together.
  • Plug element and counter element are arranged on the rear side of the housing and on the docking station in mutually corresponding manner so that the production of the positive mechanical connection simultaneously causes the production of an electrical connection. At the same time, this does not necessarily mean the same thing as a tent, but automatically; without further action. It can be provided spatially separate connectors for the electrical connection and for the data connection. Or a single connector can generate both the electrical connection and the data connection; insofar it is a multifunctional element.
  • the plug-in element provided in and of itself for the electrical connection can also produce or contribute to the mechanical connection between the LED radiator module and the docking station.
  • the tight juxtaposition of the radiation exit window of the individual modules along the LED emitter unit ensures a particularly homogeneous intensity distribution of the radiation.
  • the homogeneous intensity distribution is reflected in the fact that the radiation intensity measured at a distance of 20 mm in front of the plane of the radiation exit window, at no point deviates by more than 15% from an average value.
  • a further preferred embodiment of the LED emitter unit is characterized in that the connecting means for producing the positive mechanical connection and the plug-in element of the electrical plug connection are provided on a docking station inner side facing the rear side of the LED emitter module, which has a lateral extent which is at least is as large as a format width of the substrate to be irradiated.
  • the irradiance of the emitter unit according to the invention is in the range from 1 to 500 watts / cm 2 , preferably at least 10 watts / cm 2 . It is designed for industrial applications. For example the curing of ink or a coating in a printing press, sintering of metallic, electrically conductive pastes (conductor tracks) or in forming processes for thermoplastics. However, when equipped with ultraviolet LEDs, it is also suitable, for example, for surface treatments; Activation of crosslinking processes, surface activation, purification, modification; Air conditioning; Odor removal and for medical UV applications.
  • the LED emitter unit according to the invention is equipped with at least one infrared LED lamp and can be used for drying processes or other heating, heating or tempering processes.
  • the LED emitter unit according to the invention is equipped with at least one infrared LED lamp and at least one ultraviolet LED lamp and can be used for applications in which both heat and UV light is required, such as in the drying of Colors, for the curing of adhesives or in the artificial rearing of plants.
  • the emitter unit according to the invention can not be used in continuous continuous processes and in batch processes, but also as a radiation source for use with processing units having a plurality of axes of movement (robots).
  • FIG. 1 shows an embodiment of the UV LED emitter unit according to the invention designed as a triple module in a perspective view of the front side of the individual modules,
  • FIG. 2 shows the same embodiment of the UV LED emitter unit in a perspective view of the rear panel, the same embodiment of the UV LED emitter unit with UV LED emitter module pulled out
  • FIG. 4 shows the same embodiment of the UV LED emitter unit, but with a side part removed from the docking station,
  • FIG. 5 shows an embodiment of the UV LED emitter unit according to the invention designed as a dual module in a perspective view of the front side of the individual modules
  • FIG. 6 shows the same embodiment of the UV LED emitter unit as in FIG. 5 in a perspective view of the underside, FIG.
  • FIG. 7 shows the same embodiment of the UV LED emitter unit as in FIG. 5 in a frontal view of the front side of the individual modules
  • FIG. 8 shows a sketch for explaining a locking mechanism between docking station and LED emitter module
  • FIG. 9 a sketch to explain the electrical and mechanical connection between docking station and LED emitter module
  • FIG. 10 shows a view of the rear side of a LED emitter module in three-dimensional representation
  • Figure 11 is a view of the housing bottom of a LED radiator module.
  • FIG. 1 shows schematically an LED emitter unit 1, which is composed of three identical LED emitter modules 2, which are arranged side by side. 1, the respective housing 12, or more precisely, the housing top sides 12a and the housing front sides 12b of the LED radiator modules 2. These housing sides 12a, 12b are arched outward and provided with a multiplicity of parallel ventilation slots 3 which run from a flat housing rear side 2c (see FIG. 3) to the front side 12b. On both sides, the LED emitter unit 1 is closed off by lateral cover caps 4.
  • a back panel 6 can be seen.
  • the upper portion of the panel 6 is provided with a plurality of ventilation slots 5 which extend perpendicular to the ventilation slots 3 on the housing top 12a.
  • the back panel 6 covers a docking station 7, which will be explained in more detail below.
  • the view of the LED radiator unit 1 of Figure 3 shows an extracted LED radiator module 2, which is designed as a plug-in module.
  • the radiator modules 2 facing inside 7a of the docking station 7 with the ventilation slots 5 can be seen.
  • This is provided with an electrical connection element 8 in the form of an adapter, which also includes connection pins for data transmission.
  • the LED radiator module 2 has a corresponding adapter whose arrangement is chosen so that it corresponds to the corresponding adapter 8 of the docking station 7.
  • Cooling air for cooling the LED 55 is sucked in via the ventilation slots 3.
  • each LED radiator module 2 has its own fan.
  • the sucked cooling air is completely or at least partially removed centrally via the docking station 7.
  • the docking station 7 has the ventilation openings 5.
  • a portion of the cooling air can also be removed via the ventilation slots 3 or other openings of the LED radiator modules 2.
  • cooling air can be drawn in via a central fan in a docking station 7 and removed via the ventilation slots 3 of the LED radiator modules 2.
  • lateral guide rails 10 engage on one side of the radiator modules 2 in corresponding guide elements of the adjacent unit.
  • the adjacent unit is either another LED spotlight module 2 or the final cap 4 of the docking station 7.
  • automatically electrical connectors adapter 8
  • the power supply lines of all the radiator modules 2 extend to a common power distribution rail 9, the cap in a continuous cavity of the docking station 7 from one 4 to the other side cap 4 extends.
  • the data communication lines the LED radiator modules in a common, running within the docking data line summarized.
  • Power distribution bus and data line lead to a central lamp supply and control unit.
  • the electrical plug connection is used to produce the power supply for the electronics of the LED module, for the LEDs and for any cooling mechanism, for example a fan.
  • the electronics installed in the plug-in modules serve, for example, for controlling a fan and for error logging.
  • the power distribution rail can be made of one piece or of several pieces.
  • the lateral extent of the docking station 7 corresponds to the format width of the substrate to be irradiated.
  • the substrate has a width of 225 mm, which is completely covered by three adjacent LED emitter modules 2 with a width of 75 mm.
  • the housings 12 of the individual modules 2 are arranged close to each other, so that the respective radiation exit windows 51 (see FIG. 1 for a two-modal LED emitter unit) of the individual modules 2 are spaced apart by less than 4 mm.
  • the housing of the LED emitter unit 1 which thus consists of the docking station 7 and the entirety of the housing 2 of the individual modules 2, thus results from the connection of the docking station 7 and the entirety of the plug-in modules 2.
  • the LED emitter unit The same reference numerals as in Figures 1 to 4 denote the same or equivalent components As viewed on the underside 2d of the individual modules 2 according to Figure 6, the position of the transparent exit window 51 for the LEDs emitted by the LED Radiation and also shown in Figure 11.
  • Figure 7 shows the same embodiment Form of the UV LED radiator unit 50 in a front view of the front of the individual modules. 2
  • a locking mechanism is particularly preferably provided which allows individual tool-free locking and unlocking for each LED emitter module 2 and the docking station 7, thereby preventing unintentional release and simultaneously a tool-free change allowed.
  • FIGS. 8 and 9 the lamp module side and the docking station-side elements of this locking mechanism and their mode of operation will be explained in more detail. From the docking station 7 facing rear side 12c of the LED radiator module 2 are perpendicular from two locking pins 81, which taper slightly to the outside.
  • receptacles 83 a lock 80 which extends at within the docking station (backplane) or other inner side 7a.
  • the locking pins 81 have at their free, projecting into the receptacle 83 end of a circumferential groove 84 into which a U-shaped downwardly open end 86 of a bolt 85 engages in the locked state.
  • the bolt 85 extends axially movable within the docking station 7 and is connected via a steel cable 93 with a tab 87 which is led out of the docking-top side.
  • the latch 85 is held in the locking position by means of a spring 89 as schematically shown in sketch (b) of Figure 8, and it can be moved by pulling on the tab 87 against the spring force by axial upward movement in the unlocked position, as in sketch (a ) of Figure 8.
  • the bolt 85 as seen from top to bottom, branches off into two legs 88, each of which ends in the mentioned U-shaped end 86.
  • a wedge 92 is attached to the bolt with an upwardly facing inclined surface.
  • the unlocked radiator module 2 When unlocked (in the upward movement of the wedge 92) engages the upwardly facing inclined surface of the wedge 92, the downward facing inclined surface of the counterpart 90 so that in the direction of the lamp rear side 12c acting force component and sliding movement results, the unlocked radiator module 2 a piece pushes out his bracket so that it can be easily removed from the docking station 7 for replacement.
  • 10 shows the radiator module-side elements of the locking mechanism, namely the two locking pins 81 and the counterpart 90 for the Austreibkeil 92.
  • another, laterally offset guide pin 82 can be seen, with a corresponding socket (not shown) on the docking dock side 7th corresponds.
  • the guide pin 82 may also be an element of the locking mechanism, where it is optionally formed as the locking pins 81 with a circumferential groove and in the lock 80 docking station 7 finds a corresponding counterpart to the receptacle 83.
  • Each individual module 2 is also equipped with a passive cooler 95 and a fan (not shown) fitted.
  • Each of the LED emitter modules 2 is equipped with a plurality of light emitting diodes 55 (LEDs).
  • the light exit opening is provided on the housing bottom 12d of the LED modules 2, as shown schematically in FIG 11 using an exemplary embodiment.
  • the total of 210 LEDs 55 are grouped into three zones 52, 53 and 54 of seventy LEDs each.
  • the LEDs of the zones are 52, 53 and 54 are independently addressable and can be controlled in their performance.
  • the entire LED array is covered by an exit window 51 made of quartz glass (transparent).
  • the irradiance of the radiator unit 1 is 14 watts / cm 2.
  • all LEDs 55 emit light from the ultraviolet wavelength range (UV) below 430 nm.
  • At least one of the LED emitter modules 2 is equipped with LEDs that emit light from the infrared wavelength range (IR).
  • IR infrared wavelength range
  • the infrared spectral range is the wavelength range between 780 nm and 1 mm.
  • all the LEDs 55 of the LED emitter unit 1 are IR LEDs.
  • At least one of the LED emitter modules 2 is equipped with LEDs that emit light from the visible wave. emissions.
  • the visible spectral range is the wavelength range between 380 and 780 nm.
  • At least one of the LED emitter modules 2 is provided with LEDs that emit light from the ultraviolet wavelength range and with LEDs that emit light from the infrared wavelength range.

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Abstract

Bei einer bekannten mehrstrahligen LED-Strahlereinheit sind mehrere LED-Strahlermodule zusammengefasst, die jeweils mit mindestens einer LED zur Abgabe von UV-Strahlung einer Wellenlänge unterhalb von 430 nm oder von IR-Strahlung einer Wellenlänge oberhalb 780 nm ausgestattet sind. Mit der Anzahl der LED-Strahlermodule steigt der Aufwand für Wartung und Montage. Um davon ausgehend eine LED-Strahlereinheit bereitzustellen, die einfach zu warten und zu montieren ist und die den zur Verfügung stehenden Bauraum optimal nutzt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass jedes LED-Strahlermodul ein mit einem Strahlungs-Austrittsfenster ausgestattetes Gehäuse aufweist und als Einschubbaugruppe für eine Andockstation ausgeführt ist, wobei die Andockstation mindestens ein Verbindungsmittel zur Herstellung einer formschlüssigen mechanischen Verbindung mit dem Gehäuse und ein Steckelement einer elektrischen Steckverbindung aufweist, und dass das Gehäuse eine Gehäuserückseite aufweist, die ein zu dem Verbindungsmittel korrespondierendes mechanisches Gegenstück sowie ein mit dem Steckelement der elektrischen Steckverbindung korrespondierendes Gegenelement aufweist, wobei das Verbindungsmittel der Andockstation und das korrespondierende mechanische Gegenstück der Gehäuserückseite so angeordnet sind, dass die Herstellung der formschlüssigen mechanischen Verbindung auch die Herstellung eine elektrischen Verbindung zwischen Steckelement und Gegenelement bewirkt.

Description

Modulartig aufgebaute LED-Strahlereinheit
und Verwendung derselben
Beschreibung Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Strahlereinheit mit mindestens zwei LED-Strahlermodulen und mit einem Anschluss für die elektrische Stromversorgung der LED-Strahlermodule, wobei die LED-Strahlermodule jeweils mit mindestens einer LED zur Abgabe von UV-Strahlung einer Wellenlänge unterhalb von 430 nm oder von IR-Strahlung einer Wellenlänge oberhalb 780 nm ausgestattet sind.
Außerdem geht es bei der Erfindung um eine Verwendung einer derartigen LED- Strahlereinheit.
Stand der Technik Bisherige LED-Strahlereinheiten bilden in sich geschlossene Einheiten mit eigenem elektrischem Anschluss und mit Verbindungsmitteln zur Herstellung einer kraft oder formschlüssigen Verbindung in einem Montagerahmen. Je nach Bauform und Anzahl der integrierten LED-Lampen werden ein oder mehrere Kabel für die Herstellung der Daten- und Stromverbindung benötigt. Bei der aus der EP 2 851 637 A1 bekannten LED-Strahlereinheit für UV-Härtung von Druckfarben sind mehrere LED-Strahlermodule jeweils mit einer Vielzahl von LEDs zur Abgabe von UV-Licht ausgestattet, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet und in mehrere LED-Zonen gruppiert sind. Jede LED-Zone ist unabhängig von den anderen ein- und ausschaltbar und in Bezug auf UV-Leistung, Intensität, Wellenlänge oder Strahlungsdauer der darin zusammengefassten LED- Strahlermodule ansteuerbar. Technische Aufgabe
Die Anzahl der elektrischen und mechanischen Verbindungen steigt mit der Anzahl der Lampen einer mehrstrahligen LED-Strahlereinheit. Der Ein- und Ausbau der Lampen für Reinigung, Wartung oder Austausch ist mit einem großen Verka- belungs- und Zeitaufwand verbunden. Es kann leicht zu Verbindungsfehlern oder Wackelkontakten kommen
Strahlereinheiten mit fest eingebauten Lampen werden in der Regel komplett ausgetauscht, auch wenn nur einzelne Komponenten defekt sind. Denn der Aus- tausch defekter Komponenten ist langwierig, so dass meist eine neue komplette Strahlereinheit eingesetzt wird, um lange Ausfallzeiten zu vermeiden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine LED-Strahlereinheit bereitzustellen, die einfach zu warten und zu montieren ist, die den erwähnten Verkabelungsaufwand vermindert oder vermeidet und die den zur Verfügung stehenden Bauraum optimal nutzt.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer LED-Strahlereinheit der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jedes LED-Strahlermodul ein mit einem Strahlungs-Austrittsfenster ausgestattetes Gehäuse aufweist und als Einschubbaugruppe für eine Andockstation ausgeführt ist, wobei die Andockstation mindestens ein Verbindungsmittel zur Herstellung einer formschlüssigen mechanischen Verbindung mit dem Gehäuse und ein Steckelement einer elektrischen Steckverbindung aufweist, und dass das Gehäuse eine Gehäuserückseite aufweist, die ein zu dem Verbindungsmittel korrespondierendes mechanisches Gegenstück sowie ein mit dem Steckelement der elektrischen Steckverbindung korrespondierendes Gegenelement aufweist, wobei das Verbindungsmittel der Andockstation und das korrespondierende mechanische Gegenstück der Gehäuserückseite so angeordnet sind, dass die Herstellung der formschlüssigen me- chanischen Verbindung auch die Herstellung eine elektrischen Verbindung zwischen Steckelement und Gegenelement bewirkt.
Die erfindungsgemäße LED-Strahlereinheit umfasst mehrere modulartige Einschubbaugruppen, die hier auch als„LED-Strahlermodule" oder„Einzelmodule" bezeichnet werden. Jedes der Module umfasst ein eigenes Gehäuse, in dem mindestens eine Licht emittierende Diode (LED), bevorzugt jedoch eine Vielzahl von LEDs, aufgenommen ist. Die Gehäuse der LED-Strahlermodule sind beispielsweise nebeneinander angeordnet Der gehäusegefasste, modulartige Aufbau der erfindungsgemäßen LED-Strahlereinheit hat den Vorteil, dass beliebige Formatbrei- ten für die Bestrahlung ausgehend von einem LED-Strahlermodul-Gehäuse mit einer kleinen Standardgröße durch Zusammenfügen von mehreren dieser Einzelmodule bereitgestellt werden können.
Jedes LED-Strahlermodul umfasst vorzugsweise mehrere LEDs, die in ein oder in mehrere Segmente aufgeteilt sein können. Bei einer Ausführungsform der Erfin- dung sind nicht nur die LED-Strahlermodule, sondern auch die Segmente getrennt voneinander ansteuerbar; insbesondere ein- und ausschaltbar und in ihrer Strahlungsleistung einstellbar, beispielsweise dimmbar. Diese Anpassbarkeit ermöglicht es, ein ausgefallenes LED-Strahlermodul mit einer vorgegebenen Nominalleistung durch ein anderes LED-Strahlermodul mit einer anderen Nominalleistung zu er- setzen, ohne dass die Steuerungselektronik ausgetauscht werden muss.
Eine weitere wichtige Grundlage für den modulartigen Aufbau der LED- Strahlereinheit ist die Andockstation (in Anlehnung an ähnliche Bauteile in der Computer- und Elektrotechnik auch als„Backplane" zu bezeichnen), über die die Verteilung der elektrischen Versorgung und vorzugsweise auch die Datenübertra- gung zu einer Steuerung realisiert werden. Lediglich diese Andockstation hat eine an die spezifische Anwendung der Strahlereinheit angepasste Konstruktion; sie weist nämlich eine seitliche Ausdehnung auf, die mindestens so groß ist wie die zu bestrahlende Formatbreite des Substrats und sie ist mit einer Anzahl an Andockstellen versehen, die der Anzahl der Einzelmodule entspricht, wie sie zur Ab- deckung der Formatbreite erforderlich ist. Die Einzelmodule sind als Einschubbaugruppen für die Andockstation konzipiert. Im einfachsten Fall werden passiv gekühlte LED-Strahlermodule eingesetzt. Die passive Kühlung der Strahler erfolgt ohne Zwangskühlung und erfordert keine elektrischen Bauteile. Das modulare Konzept bewährt sich aber insbesondere für den Einsatz flüssigkeitsgekühlter oder luftgekühlter LED Strahlermodule. Denn die Versorgung mit dem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel kann dabei zentral über die Andockstation geführt sein. So kann beispielsweise bei Luftkühlung das Ansaugen oder Abführen der Kühlluft ebenfalls über die Andockstation erfolgen.
Die Andockstation ist ein passives Bauteil, das im Wesentlichen eine den LED- Strahlermodulen zugewandte Montagewand zur Verfügung stellt. Die Montage- wand ist mit Verbindungs- und Anschlusselementen für den mechanischen und elektrischen Anschluss der LED-Strahlermodule versehen. Die LED- Strahlermodule nehmen Steckplätze auf der Innenseite der Andockstation ein. Die Verkabelung ist nur einmalig durchzuführen und erfolgt im Wesentlichen an oder innerhalb der Montagewand. Die interne Leistungsverteilung der Strahlereinheit erfolgt beispielsweise über eine Stromverteilerschiene entlang der Montagewand. Die Stromverteilerschiene ist fest in das Design der Strahlereinheit integriert und somit kein zusätzliches Bauteil. Auch die Datenverteilung erfolgt vorzugsweise über eine entlang oder innerhalb der Montagewand verlaufenden Datenleitung. An einer Seite oder beidseitig der Montagewand kann eine seitliche Abdeckkappe vorgesehen sein.
Durch die Andockstation kommen die einzelnen LED-Strahlermodule vollständig ohne eigene Anschlusskabei zur Stromversorgung und Datenübertragung aus. Der modulare Aufbau der Strahlereinheit bietet jedenfalls die Möglichkeit, die Zahl der nötigen Kabel stark zu reduzieren. Montage, Wartung und Austausch einzel- ner Module gestalten sich sogar noch einfacher als der Austausch einer kompletten Strahlereinheit. Fehler bei der Herstellung von Kabelverbindungen sind ausgeschlossen. Fällt ein einzelnes LED-Strahlermodul aus, kann dieses in kurzer Zeit und ohne viel Aufwand ausgetauscht werden. Es ist nicht erforderlich, die gesamte Strahlereinheit an den Hersteller zur Reparatur zurücksenden oder einen Servicetechniker zu bestellen. Dadurch entfallen Wartungskosten und Ausfallzeiten werden verringert. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Strahlereinheit sind in den Unteransprüchen angegeben. Im Einzelnen:
Eine bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstation für die Aufnahme von mindestens drei bauglei- chen Einschubbaugruppen ausgelegt ist und eine der Anzahl der LED- Strahlermodule entsprechende Zahl von elektrischen Steckelementen und Verbindungsmitteln aufweist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steckelemente auf einer gemeinsamen Schiene mon- tiert und elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Schiene, beispielsweise eine Stromverteilerschiene, verläuft bevorzugt an der den Einschubbaugruppen zugewandten Seite der Montagewand der Andockstation.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuserückseite und die Andockstation mit zueinan- der korrespondierenden Führungsmitteln versehen sind, die beim Einschieben des LED-Strahlermoduls in die Andockstation gleitend ineinandergreifen, um abschließend eine mechanische Fügeverbindung zu bewirken.
Diese Befestigungsvariante erleichtert die Realisierung einer werkzeugfreien Montage der LED-Strahlermodule. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Gegenstück der Gehäuserückseite einen sich konisch verjüngenden Führungsstift umfasst.
Beim Einsetzen des LED-Strahlermoduls in die Andockstation gelangt der mindestens eine Führungsstift in eine entsprechend dort vorgesehene Aufnahme. Die konische Verjüngung erleichtert das Einsetzen; dabei genügt es, wenn die nach außen weisende Spitze des Führungsstifts konisch ausgebildet ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse die Gehäuserückseite, daran angrenzende Seitenwände, eine der Gehäuserückseite gegenüberliegende Gehäusevorderseite sowie eine Gehäuseoberseite und eine Gehäuseunterseite aufweist, wobei die Austrittsöffnung für das emittierte Licht an der Gehäuseunterseite angeordnet ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Gehäuse mit Lüftungsschlitzen und die Andockstation mit Lüftungsöffnungen versehen ist, wobei die Lüftungsschlitze und die Lüftungsöffnungen fluidisch miteinander verbunden sind.
Durch die Lüftungsschlitze und die Lüftungsöffnungen kann ein gasförmiges Kühlmittel zur Kühlung der Einzelmodule angesaugt oder abgeführt werden. Dadurch, dass die Lüftungsschlitze und die Lüftungsöffnungen fluidisch miteinander verbunden sind, wird das einerseits angesaugte Kühlmittel zu der anderen Stelle geleitet und kühlt auf diesem Lüftungskanal das Einzelmodul, beziehungsweise die darin enthaltenen LEDs.
Die Lüftungsschlitze verlaufen vorteilhafterweise an der Gehäuseoberseite in Richtung der Gehäuserückseite zur Gehäusevorderseite und sie erstrecken sich über die Gehäuseoberseite hinaus entlang eines oberen Abschnitts der Gehäuse- Vorderseite, wobei die Gehäusevorderseite nach außen gewölbt ist.
Die Gehäuserückseite und die daran angrenzenden Seitenwände sind dabei vorzugsweise im Wesentlichen eben und sie erstrecken sich senkrecht zur Gehäuseunterseite.
Die Gehäuseoberseite ist bevorzugt nach außen gewölbt und mit den Lüftungs- schlitzen versehen.
Bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist die Gehäusevorderseite im Wesentlichen plan ausgeführt, wobei sie sich senkrecht zur Gehäuseunterseite erstreckt
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement der elektrischen Steckverbindung für Daten- und Energieübertragung ausgelegt ist.
Die Steckverbindung für die mechanische Verbindung zwischen dem LED- Strahlermodul und der Andockstation setzt sich aus einem Steckelement und einem Gegenelement oder aus mehreren Steckelementen und Gegenelementen zusammen. Steckelement und Gegenelement sind auf der Gehäuserückseite und auf der Andockstation in miteinander korrespondierender Weise so angeordnet, dass die Herstellung der formschlüssigen mechanischen Verbindung gleichzeitig die Herstellung einer elektrischen Verbindung bewirkt. Gleichzeitig bedeutet dabei nicht unbedingt zettgleich, sondern automatisch; ohne weiteres Zutun. Es können räumlich getrennte Steckverbindungen für den elektrischen Anschluss und für die Datenverbindung vorgesehen sein. Oder eine einzige Steckverbindung kann sowohl die elektrische Verbindung als auch die Datenverbindung erzeugen; insoweit handelt es sich dabei um ein Multifunktionselement. Das an und für sich für den elektrischen Anschluss vorgesehene Steckelement kann außerdem die mechanische Verbindung zwischen dem LED-Strahlermodul und der Andockstation herstellen oder zu dieser beitragen.
Im Hinblick auf eine möglichst homogene Intensitätsverteilung der UV- und/oder IR-Strahlung über die Reihe der LED-Strahlermodulen der LED-Strahlereinheit gesehen, ist zwischen den Stra h I ungs-Austrittsfenstern benachbarter LED- Strahlermodule ein Abstand von 4 mm oder weniger vorhanden.
Die dichte Aneinanderreihung der Strahlungs-Austrittsfenster der Einzelmodule entlang der LED-Strahlereinheit gewährleistet eine besonders homogene Intensitätsverteilung der Strahlung. Die homogene Intensitätsverteilung zeigt sich darin, dass die Strahlungsintensität in einem Abstand von 20 mm vor der Ebene der Strahlungs-Austrittsfenster gemessen, an keiner Stelle um mehr als 15 % von einem Mittelwert abweicht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der LED-Strahlereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel zur Herstellung der formschlüssigen mechanischen Verbindung und das Steckelement der elektrischen Steckverbindung an einer der Gehäuserückseite des LED-Strahlermoduls zugewandten Andockstation-Innenseite bereitgestellt sind, die eine seitliche Ausdehnung hat, die mindestens so groß ist wie eine Formatbreite des zu bestrahlenden Substrats.
Die Bestrahlungsstärke der erfindungsgemäßen Strahlereinheit (am Austrittsfens- ter gemessen) liegt im Bereich von 1 bis 500 Watt/cm2, vorzugsweise mindestens 10 Watt/cm2. Sie ist für industrielle Anwendungen ausgelegt. Beispielsweise für die Aushärtung von Tinte oder einer Beschichtung in einer Druckmaschine, Ver- sinterung metallischer, elektrisch leitender Pasten (Leiterbahnen) oder in Umformprozessen für thermoplastische Kunststoffe. Bei einer Ausstattung mit Ultra- violett-LEDs ist sie aber beispielsweise auch für Oberflächenbehandlungen; Akti- vierung von Vernetzungsprozessen, Oberflächenaktivierung, -reinigung, - modifizierung; Luftaufbereitung; Geruchsbeseitigung und für medizinische UV- Anwendungen einsetzbar. Alternativ dazu ist die erfindungsgemäße LED- Strahlereinheit mit mindestens einer Infrarot-LED-Lampe ausgestattet und für Trocknungsprozesse oder andere Heiz-, Wärme- oder Temperierprozesse ein- setzbar. Alternativ dazu ist die erfindungsgemäße LED-Strahlereinheit mit mindestens einer Infrarot-LED-Lampe und mit mindestens einer Ultraviolett-LED-Lampe ausgestattet und für Anwendungen einsetzbar, bei denen sowohl Wärme als auch UV-Licht benötigt wird, wie etwa in bei der Trocknung von Farben, zur Aushärtung von Klebstoffen oder bei der künstlichen Aufzucht von Pflanzen. Die erfindungsgemäßen Strahlereinheit ist nicht in kontinuierlichen Durchlaufprozessen und bei chargenweisen Prozessen einsetzbar, sondern auch als Strahlungsquelle zum Einsatz mit Bearbeitungseinheiten mit mehreren Bewegungsachsen (Robotern).
Ausführunqsbeispiel Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Patentzeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist im Einzelnen in schematischer Darstellung gezeigt:
Figur 1 eine als Dreifachmodul gestaltete Ausführungsform der erfindungsgemäßen UV-LED-Strahlereinheit in einer perspektivischen Ansicht auf die Vorderseite der Einzelmodule,
Figur 2 dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit in einer perspektivischen Ansicht auf die rückseitige Verkleidung, dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit mit herausgezogenem UV-LED-Strahlermodul, Figur 4 dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit, jedoch mit einem von der Andockstation abgenommenem Seitenteil,
Figur 5 eine als Zweifachmodul gestaltete Ausführungsform der erfindungsgemäßen UV-LED-Strahlereinheit in einer perspektivischen Ansicht auf die Vorderseite der Einzelmodule,
Figur 6 dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit wie in Figur 5 in einer perspektivischen Ansicht auf die Unterseite,
Figur 7 dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit wie in Figur 5 in einer Frontalansicht auf die Vorderseite der Einzelmodule, Figur 8 eine Skizze zur Erläuterung eines Verriegelungsmechanismus zwischen Andockstation und LED-Strahlermodul,
Figur 9 eine Skizze zur Erläuterung der elektrischen und mechanischen Verbbindung zwischen Andockstation und LED-Strahlermodul,
Figur 10 eine Ansicht auf die Gehäuse-Rückseite eines LED-Strahlermoduls in dreidimensionaler Darstellung, und
Figur 11 eine Ansicht auf die Gehäuse-Unterseite eines LED-Strahlermoduls.
Figur 1 zeigt schematisch eine LED-Strahlereinheit 1 , die aus drei baugleichen LED-Strahlermodulen 2 zusammengesetzt ist, die nebeneinander angeordnet sind. Sichtbar sind in Figur 1 die jeweiligen Gehäuse 12, genauer gesagt, die Ge- häuse-Oberseiten 12a und die Gehäuse-Vorderseiten 12b der LED- Strahlermodule 2. Diese Gehäuseseiten 12a, 12b sind nach außen gewölbt und mit einer Vielzahl parallel verlaufender Lüftungsschlitze 3 versehen, die von einer planen Gehäuse-Rückseite 2c (siehe Figur 3) zur Vorderseite 12b verlaufen. Beiderseits ist die LED-Strahlereinheit 1 von seitlichen Abdeckkappen 4 abge- schlössen.
Aus der Ansicht auf die Rückseite der LED-Strahlereinheit 1 von Figur 2 ist eine rückseitige Verkleidung 6 zu erkennen. Der obere Bereich der Verkleidung 6 ist mit mehreren Lüftungsschlitzen 5 versehen, die senkrecht zu den Lüftungsschlitzen 3 auf der Gehäuse-Oberseite 12a verlaufen. Die rückseitige Verkleidung 6 deckt eine Andockstation 7 ab, die weiter unten noch näher erläutert wird.
Die Ansicht der LED-Strahlereinheit 1 von Figur 3 zeigt ein herausgezogenes LED-Strahlermodul 2, das als Einschubbaugruppe ausgeführt ist. Bei abgenommenem Seitenteil 4, wie in Figur 4 dargestellt, ist die den Strahlermodulen 2 zugewandte Innenseite 7a der Andockstation 7 mit den Lüftungsschlitzen 5 erkennbar. Diese ist mit einem elektrischen Anschlusselement 8 in Form eines Adapters versehen, der auch Anschlusspins für die Datenübertragung beinhaltet. Das LED- Strahlermodul 2 verfügt über einen korrespondierenden Adapter, dessen Anordnung so gewählt ist, dass sie mit dem entsprechenden Adapter 8 der Andockstation 7 korrespondiert.
Über die Lüftungsschlitze 3 wird Kühlluft zur Kühlung des LEDs 55 (siehe Fig. 11) angesaugt. Zu diesem Zweck verfügt bei der bevorzugten Ausführungsform jedes LED-Strahlermodul 2 über einen eigenen Ventilator. Die angesaugte Kühlluft wird vollständig oder mindestens zum Teil zentral über die Andockstation 7 abgeführt. Zum diesem Zweck verfügt die Andockstation 7 über die Entlüftungsöffnungen 5. Ein Teil der Kühlluft kann auch über die Lüftungsschlitze 3 oder andere Öffnungen der LED-Strahlermodule 2 abgeführt werden. Umgekehrt, kann über einen zentra- len Ventilator in einer Andockstation 7 Kühlluft angesaugt und über die Lüftungsschlitze 3 der LED-Strahlermodule 2 abgeführt werden.
Beim Einschieben des LED-Strahlermoduls 2 greifen seitliche Führungsschienen 10 auf der einen Seite der Strahlermodule 2 in korrespondierende Führungselemente der benachbarten Einheit. Bei der benachbarten Einheit handelt es sich entweder um ein weiteres LED-Strahlermodul 2 oder um die abschließende Abdeckkappe 4 der Andockstation 7. Beim Einschieben entstehen automatisch elektrische Steckverbindungen (Adapter 8), die in der Lage sind, sowohl Strom als auch Daten zu übertragen. Die Stromversorgungsleitungen aller Strahlermodule 2 verlaufen zu einer gemeinsamen Stromverteilerschiene 9, die in einem durchge- henden Hohlraum der Andockstation 7 von einer Seiten kappe 4 bis zur anderen Seitenkappe 4 verläuft. Gleichermaßen sind die Datenkommunikationsleitungen der LED-Strahlermodule in einer gemeinsamen, innerhalb der Andockstation verlaufenden Datenleitung zusammengefasst. Stromverteilerschiene und Datenleitung führen zu einer zentralen Lampenversorgungs- und -Steuereinheit. Die elektrische Steckverbindung dient zur Herstellung der Stromversorgung für die Elektro- nik des LED-Moduls, für die LEDs und für einen etwaigen Kühlmechanismus, beispielsweise einen Lüfter. Die in den Einschubbaugruppen eingebaute Elektronik dient beispielsweise zur Steuerung eines Lüfters und zur Fehlerprotokollierung.
Die Stromverteilerschiene kann aus einem Stück oder aus mehreren Stücken gefertigt sein. Die seitliche Ausdehnung der Andockstation 7 entspricht der Formatbreite des zu bestrahlenden Substrats. Im Ausführungsbeispiel von Figur 1 hat das Substrat eine Breite von 225 mm, die durch drei nebeneinander angeordneten LED- Strahlermodule 2 mit einer Breite von jeweils 75 mm vollständig abgedeckt wird. Die Gehäuse 12 der Einzelmodule 2 sind dabei dicht aneinandergereiht, so dass die jeweiligen Strahlungs-Austrittsfenster 51 (siehe Figur 1 bei einer zweimodula- ren LED-Strahlereinheit) der Einzelmodule 2 einen Abstand von weniger als 4 mm voneinander haben. Dadurch ergibt sich in Richtung der Länge ,SL" der Strahlereinheit 1 gesehen eine homogene Intensitätsverteilung, die sich darin zeigt, dass die in einem Abstand von 20 mm vor der Ebene der Strahlungs- Austrittsfenster 51 gemessene Strahlungsintensität an keiner Stelle um mehr als 15 % von einem Mittelwert abweicht. Das Gehäuse der LED-Strahlereinheit 1 , das sich somit aus der Andockstation 7 und der Gesamtheit der Gehäuse 2 der Einzelmodule 2 zusammensetzt, ergibt sich somit durch Verbindung von Andockstation 7 und der Gesamtheit der Einschubbaugruppen 2. Die LED-Strahlereinheit 50 von Figur 5 ist als Zweifachmodul ausgestaltet. Dieselben Bezugsziffern wie in den Figuren 1 bis 4 kennzeichnen gleiche oder äquivalente Bauteile. Bei der Ansicht auf die Unterseite 2d der Einzelmodule 2 gemäß Figur 6 ist die Position des transparenten Austrittsfensters 51 für die von der LED emittierte Strahlung gekennzeichnet und auch in Figur 11 dargestellt. Figur 7 zeigt dieselbe Ausführungsform der UV-LED-Strahlereinheit 50 in einer Frontalansicht auf die Vorderseite der Einzelmodule 2. Alternativ oder ergänzend zur oben anhand der Figuren 3 und 4 beschriebenen Führungsschiene 10 ist besonders bevorzugt ein Verriegelungsmechanismus vorgesehen, der eine individuelle werkzeugfreie Verriegelung und Entriegelung für jedes LED-Strahlermoduls 2 und der Andockstation 7 ermöglicht, dadurch ein un- beabsichtigtes Lösen verhindert und der gleichzeitig einen werkzeuglosen Wechsel erlaubt. Anhand der Figuren 8 und 9 werden strahlermodulseitigen und die andockstationseitigen Elemente dieses Verriegelungsmechanismus und deren Funktionsweise näher erläutert. Aus der der Andockstation 7 zugewandten Rückseite 12c des LED-Strahlermoduls 2 stehen senkrecht zwei Verriegelungsstifte 81 ab, die sich nach außen leicht verjüngen. Sie korrespondieren mit entsprechenden Aufnahmen 83 eine Verriegelung 80, die an innerhalb der Andockstation (Backplane) beziehungsweise anderen Innenseite 7a verläuft. Die Verriegelungsstifte 81 haben an ihrem freien, in die Aufnahme 83 hineinragenden Ende eine umlaufende Nut 84, in die im Verriegelungszustand ein U-förmig nach unten geöffnetes Ende 86 eines Riegels 85 eingreift. Der Riegel 85 verläuft axial beweglich innerhalb der Andockstation 7 und ist über ein Stahlseil 93 mit einer Lasche 87 verbunden, die aus der Andockstation-Oberseite herausgeführt ist. Der Riegel 85 wird mittels einer Feder 89 in der Verriegelungsstellung gehalten wie in Skizze (b) von Figur 8 schematisch dargestellt, und er kann durch Ziehen an der Lasche 87 gegen die Federkraft durch axiale Aufwärtsbewegung in die Entriegelungsstellung verbracht werden, wie in Skizze (a) von Figur 8 gezeigt. Aus Skizze (c) von Figur 8 ist zu erkennen, dass der Riegel 85 von oben nach unten gesehen in zwei Schenkel 88 verzweigt, die jeweils in dem erwähnten U-förmigen Ende 86 enden. Oberhalb der Verzweigungsstelle in die beiden Schenkel 88 ist an dem Riegel ein Keil 92 mit einer nach oben weisenden Schrägfläche befestigt. Zu dem axial beweglichen Keil 92 gibt es auf Seite des LED-Strahlermoduls 2 ein ortsfestes Gegenstück 90 mit einer nach unten weisenden Schrägfläche. Bei Entriegelung (bei der Aufwärtsbewegung des Keils 92) untergreift die nach oben weisende Schrägfläche des Keils 92 die nach unten weisende Schrägfläche des Gegenstücks 90, so dass eine in Richtung der Lampenrückseite 12c wirkende Kraftkomponente und Gleitbewegung resultiert, die das entriegelte Strahlermodul 2 ein Stück aus seiner Halterung herausdrückt, so dass es zum Austausch leichter aus der Andockstation 7 entnommen werden kann. Figur 10 zeigt die strahlermodulseitigen Elemente des Verriegelungsmechanismus, nämlich die beiden Verriegelungsstifte 81 und das Gegenstück 90 für den Austreibkeil 92. Außerdem ist ein weiterer, seitlich versetzter Führungsstift 82 erkennbar, der mit einer entsprechenden Buchse (nicht gezeigt) auf Seite der An- dockstation 7 korrespondiert. Der Führungsstift 82 kann auch ein Element des Verriegelungsmechanismus sein, wobei er gegebenenfalls wie die Verriegelungsstifte 81 mit einer umlaufenen Nut ausgebildet ist und in der Verriegelung 80 Andockstation 7 ein entsprechendes Gegenstück zur Aufnahme 83 findet. Die elektrische Verbindung zwischen LED-Strahlermodul 2 und Andockstation 7 erfolgt über zweipolige L-Stücke 93 und die Datenverbindung über einen üblichen 15- poligen D-Sub-Anschluss 94. Jedes Einzelmodul 2 ist zudem mit einem Passivkühler 95 und einem Lüfter (nicht dargestellt) ausgestattet.
Jedes der LED-Strahlermodule 2 ist mit einer Vielzahl Licht emittierender Dioden 55 (LEDs) ausgestattet. Die Lichtaustrittsöffnung ist an der Gehäuse-Unterseite 12d der LED-Module 2 vorgesehen, wie sie Figur 11 anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch zeigt. Die insgesamt 210 LEDs 55 sind in drei Zonen 52, 53 und 54 zu je siebzig LEDs zusammengefasst. Die LEDs der Zonen sind 52, 53 und 54 sind unabhängig voneinander adressierbar und in ihrer Leistung ansteuerbar. Die gesamte LED-Anordnung ist von einem Austrittsfenster 51 aus Quarzglas (durchsichtig) abgedeckt. Die Bestrahlungsstärke der Strahlereinheit 1 (am Austrittsfenster 51 gemessen) beträgt 14 Watt/cm2.
Im Ausführungsbeispiel emittieren alle LEDs 55 Licht aus dem ultravioletten Wellenlängenbereich (UV) unterhalb von 430 nm.
In einer alternativen Ausführungsform ist mindestens eines der LED- Strahlermodule 2 mit LEDs ausgestattet, die Licht aus dem infraroten Wellenlängenbereich (IR) emittieren. Der infrarote Spektralbereich ist der Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 1 mm. In dem Fall sind bevorzugt alle LEDs 55 der LED-Strahlereinheit 1 IR-LEDs.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist mindestens eines der LED- Strahlermodule 2 mit LEDs ausgestattet, die Licht aus dem sichtbaren Welleniän- genbereich emittieren. Der sichtbare Spektralbereich ist der Welleniängenbereich zwischen 380 und 780 nm.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist mindestens eines der LED- Strahlermodule 2 mit LEDs, die Licht aus dem ultravioletten Welleniängenbereich emittieren und mit LEDs ausgestattet, die Licht aus dem infraroten Welleniängenbereich emittieren.

Claims

Patentansprüche
1. LED-Strahlereinheit (1 ; 50) mit mindestens zwei LED-Strahlermodulen (2) und mit einem Anschluss für die elektrische Stromversorgung der LED- Strahlermodule (2), die jeweils mit mindestens einer LED (55) zur Abgabe von UV-Strahlung einer Wellenlänge unterhalb von 430 nm oder von IR- Strahlung einer Wellenlänge oberhalb 780 nm ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes LED-Strahlermodul (2) ein mit einem Strah- lungs-Austrittsfenster (51) ausgestattetes Gehäuse (12) aufweist und als Einschubbaugruppe für eine Andockstation (7) ausgeführt ist, wobei die Andockstation (7) mindestens ein Verbindungsmittel (85; 83) zur Herstellung einer formschlüssigen mechanischen Verbindung mit dem Gehäuse (2) und ein Steckelement (8) einer elektrischen Steckverbindung aufweist, und dass das Gehäuse (2) eine Gehäuserückseite (12c) aufweist, die ein zu dem Verbindungsmittel (85; 83) korrespondierendes mechanisches Gegenstück (81) sowie ein mit dem Steckelement (8) der elektrischen Steckverbindung korrespondierendes Gegenelement (94) aufweist, wobei das Verbindungsmittel (85; 83) der Andockstation (7) und das korrespondierende mechanische Gegenstück (81) der Gehäuserückseite (12c) so angeordnet sind, dass die Herstellung der formschlüssigen mechanischen Verbindung auch die Herstellung eine elektrischen Verbindung zwischen Steckelement (8) und Gegenelement (94) bewirkt.
2. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstation (7) für die Aufnahme von mindestens drei baugleichen LED- Strahlermodulen (2) ausgelegt ist und eine der Anzahl der LED- Strahlermodule (2) entsprechende Zahl von elektrischen Steckelementen (8) und Verbindungsmitteln (85, 83) aufweist.
3. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckelemente (8) auf einer gemeinsamen Schiene (9) montiert und elektrisch miteinander verbunden sind.
4. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuserückseite (12c) und die Andockstation (7) mit zueinander korrespondierenden Führungsmitteln (10) versehen sind, die beim Einschieben des LED-Strahlermoduls (2) in die Andockstation (7) gleitend ineinandergreifen, um eine Fügeverbindung zu bewirken.
5. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Gegenstück (81) der Gehäuserückseite (12c) einen sich konisch verjüngenden Führungsstift (81 , 82) umfasst.
6. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse die Gehäuserückseite (12c), daran angrenzende Seitenwände, eine der Gehäuserückseite (12c) gegenüberliegende Gehäusevorderseite (12b) sowie eine Gehäuseoberseite (12a) und eine Gehäuseunterseite (12d) aufweist, wobei die Austrittsöffnung (51) für das emittierte UV-Licht an der Gehäuseunterseite (12d) angeordnet ist.
7. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuserückseite (12c) und die daran angrenzenden Seitenwände im Wesentlichen eben sind und sich senkrecht zur Gehäuseunterseite (12d) erstrecken.
8. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) mit Lüftungsschlitzen (3) und die Andockstation (7) mit Lüftungsöffnungen (5) versehen ist, und dass die Lüftungsschlitze (3) und die Lüftungsöffnungen (5) fluidisch miteinander verbunden sind.
9. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsschlitze (3) an der Gehäuseoberseite (12a) in Richtung der Gehäusen] ckreite (12c) zur Gehäusevorderseite (12b) verlaufen und sich über die Gehäuseoberseite (12a) hinaus entlang eines oberen Abschnitts der Gehäusevorderseite (12b) erstrecken, wobei die Gehäusevorderseite (12b) nach außen gewölbt ist. .
10. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusevorderseite (12b) im Wesentlichen plan ausgeführt ist und sich senkrecht zur Gehäuseunterseite (12d) erstreckt
11. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement (8) der elektrischen Steckverbindung für Daten- und/oder Energieübertragung ausgelegt ist.
12. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Strahlungs-Austrittsfenstern (51) benachbarten LED-Strahlermodule (2)) ein Abstand von 4 mm oder weniger vorhanden ist.
13. LED-Strahlereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (85; 83) zur Herstellung der formschlüssigen mechanischen Verbindung und das Steckelement (8) der elektrischen Steckverbindung an einer der Gehäuserückseite (12c) des LED- Strahlermoduls (2) zugewandten Andockstation-Innenseite (7a) bereitgestellt sind, die eine seitliche Ausdehnung hat, die mindestens so groß ist wie eine Formatbreite des zu bestrahlenden Substrats.
14. LED-Strahlereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstation-Innenseite (7a) an ihren Längsseiten mit seitlichen Abdeckkappen (4) versehen ist.
15. Verwendung der LED-Strahlereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Aushärtung von Tinte oder einer Beschichtung in einer Druckmaschine.
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