本申请依据35u.s.c.§119(e)主张在2015年10月8日提出申请的美国临时专利申请第62/238,933号的优先权，并且将所述美国临时专利申请的全文以引用方式并入。
本发明涉及一种用于使沉积在衬底上的物质固化的设备，且具体来说，本发明涉及用于通过辐照来使沉积在衬底上的物质固化的发光二极管(led)模块，其中led反射器挤制品包括流体冷却通路。
背景技术：
在印刷行业中，由于紫外线(uv)辐射实现了越来越快的固化速率，因此uv可固化油墨及其他物质的使用正在增加。uv辐射正越来越多地由高强度发光二极管(led)产生。那些二极管是作为led模块的一部分而提供，例如在美国专利第8,641,236号中所公开，所述美国专利的全文并入本文中。
高强度led装置以两种不同的方式产生相当大量的能量。第一类型的能量呈热量的形式。第二形式的能量呈光的形式。光含有被光学聚焦反射器吸收的能量，所吸收的能量被转换成热量。因此，高强度led装置(例如用于产生uv辐射的高强度led装置)在对热能量管理、光学能量管理及电能量管理(互连)的设计中呈现出大的挑战。这在对必须将高水平的特定波长光聚焦在相对短的距离(例如10mm-100mm)处的led发光系统的设计中是一项特别的问题。这些设计需要对led装置进行高密度封装(安装)，且因此产生大量的热量。热量积聚可损坏led元件及其他电路系统。热量积聚也可能使led模块的外壳太热而不能被安全地操纵并且在所述外壳被触摸时会造成损伤。另外，高温度可使反射器翘曲并使邻近的结构(led封装)翘曲及降级。人们持续需要为高强度uv固化系统提供改善的led模块。
技术实现要素：
本发明包括一种发光二极管(led)模块，所述led模块包括第一端部帽、第二端部帽及反射器部分。所述反射器部分在所述第一端部帽与所述第二端部帽之间纵向延伸。所述反射器部分包括冷却剂通路，所述冷却剂通路是纵向穿过所述反射器部分而界定且流体耦合至所述第一端部帽及所述第二端部帽。led封装邻近所述反射器部分而设置。孔口衬套可设置在界定于所述第一端部帽中的冷却剂通路内，以限制穿过所述反射器部分的冷却剂流量，从而防止在所述led模块中的别处缺乏冷却剂流量。
所述反射器部分可包括内弯曲表面，所述内弯曲表面被定向成反射由所述led封装发出的辐射，使得所述辐射在所述第一端部帽与所述第二端部帽之间从所述led模块横向射出所述led模块。
侧盖部分可耦合至所述反射器部分，以界定具有内部及纵向开口的壳体，所述纵向开口横向跨越在所述反射器部分的一部分与所述侧盖部分的一部分之间。在所述纵向开口中可设置有透明盖部分以形成密封式壳体，且其中所述led封装完全设置在所述壳体内。
热交换器可热耦合至所述led封装且在所述第一端部帽与所述第二端部帽之间纵向延伸。所述热交换器可包括穿过所述热交换器的纵向长度界定的至少一个冷却剂通路。
所述第一端部帽可包括第一流体通路、第二流体通路、第三流体通路、以及设置在所述第三流体通路内的孔口衬套。所述孔口衬套界定所述第三流体通路的内径变窄部分。所述第三流体通路与所述第二流体通路连通而不与所述第一流体通路连通。所述第一流体通路、所述第二流体通路及所述第三流体通路可界定于绝缘块内，所述绝缘块被配置成在界定于所述第一端部帽中的腔内浮动。在所述孔口衬套与界定于所述第一端部帽中的所述腔的侧壁之间可设置有o形环。
第二端部帽可耦合至所述led模块，与所述第一端部帽相比，所述第二端部帽关于与所述反射器部分的所述纵向长度方向垂直的轴线具有镜像构型。
本发明进一步包括一种用于液体冷却式led模块的端部帽。所述端部帽可包括第一流体通路、第二流体通路、第三流体通路、以及孔口衬套，所述孔口衬套设置在所述第三流体通路内以界定所述第三流体通路的内径变窄部分。所述第三流体通路与所述第二流体通路连通而不与所述第一流体通路连通。
所述第一流体通路、所述第二流体通路及所述第三流体通路可界定于绝缘块内，所述绝缘块被配置成在界定于所述第一端部帽中的腔内浮动。在所述孔口衬套与界定于所述第一端部帽中的所述腔的侧壁之间可设置有o形环。冷却剂入口可从所述端部帽纵向延伸出且与所述第一流体通路连通但不与所述第二流体通路及所述第三流体通路连通。冷却剂出口可从所述端部帽纵向延伸出且与所述第二流体通路及所述第三流体通路连通而不与所述第一流体通路连通。
本发明另外包括一种将设置在led模块中的led封装冷却的方法。所述方法包括：使冷却剂穿过界定于所述led模块的反射器部分内的通路循环；使冷却剂流体穿过界定于热耦合至所述led封装的热交换器内的第一通路循环；以及限制穿过界定于所述led模块的所述反射器部分内的所述通路循环的冷却剂流量，以防止使穿过界定于所述热交换器内的所述第一通路循环的冷却剂流量缺乏。
所述限制步骤可通过将孔口衬套设置在界定于端部帽中的通路内来提供。
可使冷却剂流体在与冷却剂流体穿过界定于所述led模块的反射器部分内的通路进行的循环相反的方向上穿过界定于热耦合至所述led封装的热交换器内的第二通路循环。
可将端部帽设置在所述反射器部分的端部上。可将穿过界定于所述led模块的所述反射器部分内的通路循环的流体与穿过界定于所述热交换器内的第一通路循环的冷却剂流体组合。可将穿过界定于热交换器内的第一通路循环的冷却剂流体与穿过界定于所述led模块的所述反射器部分内的通路循环的流体及穿过界定于所述热交换器内的第一通路循环的冷却剂流体隔离。可将所述led模块的反射器部分的稳态操作温度降低至70℉与80℉的范围内。
以上概要并非旨在限制本发明的范围或阐述本发明的每一实施例、方面、实施方案、特征、或优点。在以下段落中参照附图阐述本发明的详细技术及优选实施例，以使本领域中的技术人员充分地了解所主张发明的特征。应理解，上文中所提及的特征及下文中将说明的特征不仅可以所述组合形式使用而且可以其他组合形式或以单独形式使用，此并不背离本发明的范围。
附图说明
图1是根据某些实例性实施例的led模块的立体图；
图2是根据某些实施例的led模块的剖视图；以及
图3是根据某些实施例的led模块的端部帽的立体图，其中具有局部剖视部分。
应理解，上述各图仅例示本发明而不应被视为限制本发明的范围。
具体实施方式
在以下说明中，将参照各种实例性实施例来解释本发明。然而，这些实施例并非旨在将本发明限制于本文中所述的任何具体实例、环境、应用、或特定实施方案。因此，对这些实例性实施例的说明是仅出于例示目的提供而非限制本发明。
尽管本发明适于作出各种修改及替代形式，然而本发明的细节已在图式中以举例方式显示且将详细地加以说明。然而，应理解，意图并非是将本发明限制于所述的特定实例性实施例。相反，本发明将涵盖归属于由所附权利要求书界定的本发明范围内的所有修改形式、等效内容及替代方案。
单独的led元件被配置在称为封装的总成中。完整的总成被称为led封装。led封装设置在管理(容纳)电连接件及冷却功能的外壳中。具有led封装的完整外壳被称为led模块。由led模块发出的光可用于处理化学品及溶液。举例来说，所述光可用于在印刷期间使uv敏感油墨聚合。对不同化学品及溶液的处理需要不同的聚焦夹具。
在图1中笼统地以100绘示且在图2中以剖面图显示led模块。在图3中显示关于模块的端部帽总成102的细节。
led模块100笼统地包括反射器部分104及侧盖部分106。第一端部帽102设置在第一纵向端部上，且第二端部帽设置在相对的第二纵向端部108上。反射器部分104及侧盖部分106横跨在端部102、108之间，以形成纵向本体110。端部帽102、108中的至少一个界定流体入口112及流体出口114。所述端部帽中的一个上也可界定有用于led封装的电连接件116。
led封装118设置在由反射器部分104及侧盖部分106界定的内部空间内。led封装118被定向成使得由所述led封装在水平方向上投射的辐射或光从反射器部分106的内弯曲表面120反射并接着由所述弯曲表面120朝向目标表面垂直地向下重定向。
透明盖122(例如，玻璃、蓝宝石、或塑料)可在反射器内表面122下方设置在反射器与侧盖之间的光学开口中，以将led模块的内部空间进行密封而不受污染物影响。
反射器的内表面120的曲率可被定形成使由led封装发出的光或辐射的光束图案聚焦。可在内表面120上直接形成反射表面，或者可将额外反射器组件固定至反射器部分的内表面120。
可通过将led封装118热耦合至热交换器124来使所述led封装冷却。所述热交换器可被构型为例如图2中所示的水轨道。所述水轨道包括第一流体通路126及第二流体通路128，使得冷却剂流体可流动穿过轨道并移除热量。
led封装、热交换器、反射器内表面120、反射器部分104、侧盖部分、及窗口122各自在第一端部帽102与第二端部帽108之间纵向延伸。来自led封装的光或辐射从纵向本体110横向向外投射。
反射器部分104、侧盖部分及热交换器124可例如被形成为铝挤制品，因为铝具有有利的导热率性质且相对易于形成为挤制品。
例如，led封装可如美国专利公开第2013/0087722a1号、美国专利公开第2016/0037591a1号及美国专利申请第15/205,938号中所公开的那样被构型，所述美国专利公开及美国专利申请各自以引用方式全文并入本文中。
参照图2，穿过反射器部分104的纵向长度形成有冷却剂通路或通道130。这使得能够通过使冷却剂流体穿过通路130流动或循环而移除经由反射器表面120被吸收至反射器部分中的热量。
冷却剂通路也可连接到城市水系统，使得进入建筑物的水将流动穿过作为建筑物水环路一部分的led模块。此种构造可用于将被引入至水加热器或热水系统的水进行预热。
冷却剂流体可远离led模块循环至热交换器或深冷器，以在流体穿过led模块100往回循环之前移除由所述流体吸收的热量。冷却剂流体可实际上为任何流体，包括水、乙二醇、水与聚乙二醇或聚丙二醇的混合物、以及例如在hvac设施中用作制冷剂的冷却剂等的流体。冷却剂还可包括经过生物处理或钝化的水。
流体可被冷却，例如冷冻水，且可向冷却剂流体添加任何数量的添加剂。
在一个特定实例性实施方案中，当不向通路130提供冷却剂流时，观测到反射器部分被加热至240℉的温度。然而，当使冷却剂(例如水)穿过通道130循环时，达到介于70℉与80℉之间的操作温度范围。
在一个实例性实施例中，冷却剂通路130的外径尺寸是5.6mm，所使用的反射器部分是测量为95mm×55mm的铝合金挤制品，反射器表面是抛光金属；led封装发出uva光谱辐射；且所使用的冷却剂水是以略小于2gpm的流量在约50℉下被引入。在不存在冷却水流的情况下，反射器挤制品在约30分钟内达到约240℉的温度，但在冷却剂流穿过反射器冷却剂通路的情况下，挤制品保持70℉与80℉的范围内的稳态操作温度。
参照图3，显示第一端部帽102。应注意，第二端部帽108可被类似地构型，但呈镜像构造。因此，led模块的构型在连接端部(第一端部)与转向端部(crossoverend)(第二端部)之间利用共同部件。出于此种原因，绝缘体组件关于其各自的水平轴是对称的。在两侧的通路中均使用孔口，即使实际上仅有一侧的孔口起作用。此外，孔口衬套(以下所述)兼当邻近的o形环的内部压盖环，以使所述o形环免于在组装期间塌陷。
冷却剂可在任一方向上流动穿过端部帽102。然而，在图3所示实例中，由箭头f1指示流，以表明穿过下部连接通路128(最靠近窗口122的通路)(穿过水轨道124)的流f1a将来自下部通路128的冷却剂流与穿过反射器部分中的冷却剂通路130的冷却剂流f1b组合。穿过通路的这些流接着经由流体出口114流出端部帽102。进入led模块100中的流体流f2是穿过水轨道124中的上部通路126而提供，其不与端部帽102内的流f1a或f1b中的任一个混合。冷却剂跨越led模块100穿过水轨道124的上部通路126流动至相对的(第二)端部帽，其中流体是从出口114循环至入口112。或者，如果将多于一个led模块串联连接，则冷却剂流动至第一端部帽的邻近模块的入口中。可了解，入口112及出口114的命名是相对于从中穿过的冷却剂的定向流动进行的。
在另一替代方案中，第二端部帽108的入口112及出口114分别是与第一端部帽102反向操作的。在此种构造中，图3所示的流被反向，使得入口现在是114且出口是112。进入入口114中的流f1分成穿过水轨道124中的下部通道128及穿过反射器部分中的通道130的流f1a及f1b。水轨道f2的上部通道126使冷却剂流出其相应的口112。此种构造可例如在冷却剂被同时引入至每一端部帽中而非仅在第二端部帽处转向时使用。可使用此种构型的情形包括其中两个或更多个led模块被串联地流体连接的情形、或者其中单独的冷却剂流被引入至led模块100的每一相应端部102、108并自相对的端部耦出而不在模块本体110内转向的情形。
在从入口/出口114至反射器部分104中的流体通道130的通路中设置有孔口衬套132。橡胶o形环134将衬套132与端部帽或块102的内表面的界面进行密封。
孔口衬套132用于限制去往反射器的冷却剂流量。限制量被选择成避免使水轨道124因行进穿过反射器部分104的冷却剂体积分数过大而缺乏冷却剂流。衬套132具有与穿过反射器部分104的冷却剂通路130的直径相比变窄的内径。
端部帽总成102中的通道被形成为浮动端部块136的一部分，浮动端部块136设置在界定于端部帽102中的腔中。所述块优选地由电绝缘及/或热绝缘材料形成，而端部帽102由导电及导热金属(例如铝)形成。绝缘块在腔内浮动，以免在操作期间因热膨胀及收缩而发生冷却剂泄漏。
或者，第二端部帽可被形成为转向端部帽，其中来自通道130及126的冷却剂流体简单地穿过返回通路(例如水轨道124中的第二流体通道128)往回循环。
尽管已结合目前被视为最实际且优选的实施例的内容阐述了本发明，然而所属领域中的普通技术人员将明了，本发明并非仅限于所公开的实施例。所属领域中的普通技术人员将易于明了，可对本发明作出许多修改形式及等效构造，此并不背离本发明的精神及范围，此范围应被赋予对所附权利要求书的最广泛解释以囊括所有等效的结构及产品。此外，可将各种实例性实施例的特征或方面进行混合及匹配(即使此种组合在本文中并未明确地阐述)，此并不背离本发明的范围。