本發(fā)明涉及具有發(fā)光二極管(led)的燈模塊，其作為潛水燈可被用在光反應(yīng)器中以執(zhí)行光化學(xué)反應(yīng)或也可被用在所謂的aop(高級(jí)氧化工藝)中以及被用來(lái)消毒，以及涉及相應(yīng)的光反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

從現(xiàn)有技術(shù)中知道了將輻照源尤其是紫外輻照器作為潛水燈用在液態(tài)物質(zhì)中，用于例如消毒水或執(zhí)行光化學(xué)反應(yīng)。一般，按照常見(jiàn)的方式采用低壓或中壓輻照器(放電燈)，其例如被罩住以保護(hù)而避免污染潛水管，所述潛水管允許所發(fā)出的輻照或與光化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的輻照透過(guò)。放電燈的發(fā)射光譜可通過(guò)合適的摻雜被改變且根據(jù)針對(duì)光化學(xué)反應(yīng)的要求在一定范圍內(nèi)被調(diào)整。

但是，低壓輻照器或中壓輻照器的使用牽涉到電流高耗并且輻照強(qiáng)度隨著逐漸老化明顯減弱，輻照光譜還可能遷移，這使得時(shí)隔較短的定期檢查是必不可少的。

在發(fā)光機(jī)構(gòu)領(lǐng)域中，發(fā)光二極管因在自發(fā)全光通量情況下的較低耗電、長(zhǎng)使用壽命和高的開(kāi)關(guān)操作強(qiáng)度而越來(lái)越重要。led在電流在流通方向流動(dòng)時(shí)發(fā)出光、紅外線或紫外線。發(fā)出射線的波長(zhǎng)取決于半導(dǎo)體元件的摻雜。對(duì)于紫外射線，比如考慮金剛石、氮化鋁或氮化鋁鎵銦。

雖然led不是熱輻照器如中壓輻照器，但通常由高電流引起的高溫明顯縮短了led的使用壽命，該高電流是最高光輸出所需要的。為了避免在較高電流時(shí)升高溫度的這種不利影響，led通常不在標(biāo)稱功率下運(yùn)行，而是與較低的發(fā)光功率相關(guān)地低于標(biāo)稱功率。為了仍獲得期望的光量，于是所用led的數(shù)量被增加。

如果這些led為了高的光輸出或輻照強(qiáng)度而以高電流被運(yùn)行，則需要有效散熱以獲得led使用壽命。通常采用大多由鋁制造的金屬殼體來(lái)散熱。

為了將led用在光生物反應(yīng)器內(nèi)用于培養(yǎng)微生物，在us2010/0267125a1內(nèi)描述了一種led發(fā)光模塊，其中這些led被冷卻。這些led設(shè)置在一個(gè)單側(cè)封閉的支承管上，支承管被透明的罩管包圍。在支承管內(nèi)設(shè)有一個(gè)內(nèi)管，內(nèi)管結(jié)束在支承管的封閉端上方，從而在支承管內(nèi)存在流體路徑，其以位于上游的部分處于支承管和內(nèi)管之間的縫隙內(nèi)并以位于下游的部分處于內(nèi)管中。位于上游的部分通過(guò)封閉支承管和內(nèi)管的頭件與冷卻介質(zhì)源流體連通，而位于下游的部分相應(yīng)地與冷卻介質(zhì)回流機(jī)構(gòu)流體連通。

在生物反應(yīng)器中在反應(yīng)空間內(nèi)存在下述壓力和溫度條件，其與環(huán)境壓力和室溫差別不大，因?yàn)橥ǔＶ荒塬@得微生物最佳生長(zhǎng)。

如果多個(gè)led應(yīng)該被用在光反應(yīng)器中用于化學(xué)合成如光氯化或光硼化，則潛水燈的相應(yīng)燈模塊須滿足與周圍反應(yīng)條件相關(guān)的更高要求，該周圍反應(yīng)條件可以截然不同于環(huán)境壓力和室溫。另外，因?yàn)閘ed的低電壓驅(qū)動(dòng)方式和高輻照功率所需要的高電流強(qiáng)度而迄今無(wú)法按照工業(yè)規(guī)模將led用在反應(yīng)空間內(nèi)，該反應(yīng)空間也可能全長(zhǎng)達(dá)幾米并且其中的迄今作為潛水燈采用的低壓輻照器或中壓輻照器具有按照相應(yīng)數(shù)量級(jí)的尺寸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于該現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種在熱預(yù)算管控方面有所改善的led燈模塊，其不僅能在環(huán)境條件下按照實(shí)驗(yàn)室規(guī)模來(lái)使用，也可以作為用于光化學(xué)合成或光催化合成的潛水管被用在aop中以及用于殺毒，也可按照工業(yè)規(guī)模。

該任務(wù)通過(guò)一種具有權(quán)利要求1的特征的led燈模塊完成。

該主題的改進(jìn)方案如從屬權(quán)利要求所述。

提供具有作為輻照源的多個(gè)led的光反應(yīng)器的另一任務(wù)通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求10的特征的光反應(yīng)器完成。

根據(jù)本發(fā)明的被設(shè)計(jì)成作為潛水燈被用在光化學(xué)反應(yīng)器中的燈模塊具有散熱體，在散熱體的外表面上設(shè)置至少一個(gè)具有至少一個(gè)發(fā)光二極管(led)的支承結(jié)構(gòu)且大多是電路板。該散熱體界定至少一個(gè)流體路徑，在該流體路徑內(nèi)引導(dǎo)或循環(huán)冷卻介質(zhì)。適當(dāng)采用哪種冷卻介質(zhì)可以取決于周圍反應(yīng)空間內(nèi)的反應(yīng)溫度。流體路徑分為一個(gè)或多個(gè)供應(yīng)段和回流段，其中這個(gè)或這些供應(yīng)段通過(guò)燈模塊的頭件與冷卻介質(zhì)源相連，這個(gè)或這些回流段通過(guò)還用于至少一個(gè)led的電連接和保持燈模塊的頭件與冷卻介質(zhì)回流相連。冷卻流體源和回流也可以形成一個(gè)循環(huán)回路。

通常，燈可以安裝在潛水管內(nèi)以實(shí)現(xiàn)針對(duì)周圍反應(yīng)空間內(nèi)的反應(yīng)條件的保護(hù)。為了使熱敏led與存在于周圍反應(yīng)空間內(nèi)的條件脫離關(guān)聯(lián)以便不影響led的功能性，本發(fā)明的燈模塊或是具有兩個(gè)(或許更多)套合的潛水管或者至少一個(gè)雙壁潛水管，其內(nèi)至少設(shè)置借助支承結(jié)構(gòu)配備led的散熱體和或許還有該頭件，從而在兩個(gè)潛水管或雙壁之間形成的縫隙提供熱隔離。

這可以如此實(shí)現(xiàn)，利用抽吸裝置在該縫隙內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，或者在縫隙內(nèi)接入冷卻回路用于流體冷卻。在以雙壁潛水管形式實(shí)施時(shí)，壁之間的縫隙也可以已經(jīng)在其制造時(shí)被抽空。所有不吸收l(shuí)ed發(fā)出的光的物質(zhì)例如水或其它液體適合作為冷卻流體。但優(yōu)選在此也可以考慮氣體沖掃用于冷卻，尤其利用惰性氣體或空氣。有利地通過(guò)附加潛水管增大潛水燈表面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高的光化學(xué)效率。

這個(gè)或這些潛水管有意義地由允許led發(fā)出的光的波長(zhǎng)透過(guò)的材料制造。另外，潛水管就材料和造型而言，針對(duì)在從高度真空至6巴正壓的范圍內(nèi)的可能存在于包圍潛水管的反應(yīng)空間中的反應(yīng)壓力來(lái)設(shè)計(jì)。作為材料，考慮天然或人造的石英玻璃或石英玻璃混合物或硼硅酸鹽玻璃等，有利地將潛水管設(shè)計(jì)成具有至少3.5mm壁厚。用于容納頭件的錐形凸緣改善作為潛水燈的模塊的機(jī)械穩(wěn)定性。所用的潛水管還可以被加熱至少一次，且以高達(dá)10巴的程度得到壓力檢驗(yàn)。

該潛水管可以是單側(cè)封閉的，從而封閉端可位于周圍光反應(yīng)器的反應(yīng)空間內(nèi)，就像通常在豎直布置潛水燈時(shí)的情況那樣；但潛水管也可以是兩側(cè)開(kāi)放的且也水平應(yīng)用在反應(yīng)器內(nèi)，其中潛水管開(kāi)放端幾乎伸出反應(yīng)空間。

為了該燈模塊也能在可能構(gòu)成潛在爆炸氣氛的反應(yīng)環(huán)境中被驅(qū)動(dòng)而可以規(guī)定，該頭件密封彈性地安裝在一個(gè)單側(cè)封閉的潛水管的開(kāi)放端上且與之相連。惰性氣體供應(yīng)通道延伸穿過(guò)散熱體或作為軟管或管子延伸穿過(guò)在散熱體與潛水管之間構(gòu)成的空隙，直到潛水管的封閉端上方。通過(guò)頭件與潛水管彈性安裝在一起，可以衰減振動(dòng)以避免玻璃-金屬接觸，并且通過(guò)密封連接產(chǎn)生并維持相對(duì)于環(huán)境要壓力的在潛水管內(nèi)的為至少0.8毫巴至最高15毫巴的正壓，從而沒(méi)有可點(diǎn)燃?xì)夥者M(jìn)入潛水管內(nèi)而到達(dá)led體和頭件。

如果采用兩側(cè)開(kāi)放的潛水管，則一側(cè)通過(guò)彈性密封安裝的頭件被封閉而另一側(cè)通過(guò)相應(yīng)的封閉件封閉。用于在潛水管內(nèi)提供正壓的惰性氣體供應(yīng)于是可以在兩側(cè)之一實(shí)現(xiàn)。

為了在較長(zhǎng)的led體(其中，具有l(wèi)ed的兩個(gè)或更多的支承結(jié)構(gòu)沿散熱體縱向相鄰)情況下，能提供與支承結(jié)構(gòu)(其與頭端間隔設(shè)置)上的led的電觸點(diǎn)但不遮擋其上的led，該散熱體在流體路徑旁還至少部分界定出一個(gè)或多個(gè)腔室，至少一個(gè)電流傳導(dǎo)裝置從散熱體頭端至存在于支承結(jié)構(gòu)上的led的觸點(diǎn)件地延伸穿過(guò)該腔室。

所需要的腔室的數(shù)量和/或尺寸與燈模塊的led的總數(shù)和其沿散熱體周面的分布相關(guān)，因?yàn)殡S著led數(shù)量增大，基于在以低電壓驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體元件串聯(lián)時(shí)出現(xiàn)的電容損失而增大所需要的電纜橫截面。此時(shí)，可以是總數(shù)的一小部分的且安置在同一支承結(jié)構(gòu)上的預(yù)定數(shù)量的led可以分別與其中一根電線相連。因而，設(shè)置在一個(gè)支承結(jié)構(gòu)上的led最大數(shù)量和進(jìn)而支承結(jié)構(gòu)的最大長(zhǎng)度可被預(yù)定。

該散熱體可以根據(jù)在所述至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)上的led的數(shù)量和布置被設(shè)定尺寸。在這個(gè)或這些設(shè)于散熱體上的支承結(jié)構(gòu)上的led的布置最好對(duì)應(yīng)于在散熱體內(nèi)的回流段的走向，從而提供led的有效冷卻。該散熱體可以通過(guò)柱形的、最好是規(guī)則棱柱形的空心型材或?qū)嵭男筒臉?gòu)成，在這里，帶有l(wèi)ed的所述支承結(jié)構(gòu)安置在棱柱體周面的平面(非凹形)部分上。

在散熱體內(nèi)的冷卻流體路徑的供應(yīng)段和回流段的優(yōu)選布置可以規(guī)定沿縱軸向居中延伸的一個(gè)供應(yīng)段，其分散為多個(gè)回流段，這些回流段軸根據(jù)具有l(wèi)ed的支承結(jié)構(gòu)的布置在軸向上平行地或者說(shuō)圍繞供應(yīng)段同心地設(shè)置在散熱體周面上。但通常該流體路徑的流動(dòng)方向也可以反過(guò)來(lái)，從而多個(gè)供應(yīng)段在軸向上平行地或圍繞一個(gè)沿縱軸向居中延伸的回流段同心地設(shè)置。

用于電線的腔室于是可以根據(jù)散熱體的加工形式和流體路徑的走向，在散熱體內(nèi)沿縱軸向且居中或圍繞一個(gè)沿縱軸向居中延伸的流體路徑部段同心地延伸，例如當(dāng)比如散熱體由擠壓型材構(gòu)成時(shí)在沿縱軸向居中延伸的供應(yīng)段和回流段之間的空隙內(nèi)?；蛘?，多個(gè)軸平行延伸的腔室可以通過(guò)在散熱體的外表面上的切口與設(shè)于散熱體上的支承結(jié)構(gòu)相結(jié)合構(gòu)成，支承結(jié)構(gòu)封閉由散熱體的切口形成的空腔。

在燈模塊的頭件上可以設(shè)置冷卻介質(zhì)連接裝置、電連接裝置和機(jī)械連接裝置。該電連接裝置用于將供電和/或控制裝置與燈模塊的供電和控制裝置相連接。例如可包含鎮(zhèn)流電路或功率電路、驅(qū)動(dòng)器和電源件的用于led的燈模塊的供電和控制裝置或許可以安裝在該頭件內(nèi)。為了冷卻安裝在頭件內(nèi)的供電和控制裝置，頭件于是也可以具有一個(gè)或多個(gè)冷卻介質(zhì)路徑，其最好通過(guò)冷卻介質(zhì)管路與存在于散熱體內(nèi)的冷卻介質(zhì)路徑相連。該頭件內(nèi)的冷卻介質(zhì)路徑可以作為穿過(guò)散熱體的冷卻介質(zhì)循環(huán)的旁路來(lái)構(gòu)成，它可以被集成到冷卻介質(zhì)供應(yīng)管路或排放管路中，或者它可以通過(guò)兩個(gè)分路徑構(gòu)成，即分別集成在一個(gè)供應(yīng)管路和一個(gè)排放管路中。

該頭件上的冷卻介質(zhì)連接裝置使供應(yīng)段和回流段通過(guò)冷卻介質(zhì)管路與冷卻介質(zhì)源和冷卻介質(zhì)回流機(jī)構(gòu)相連。用于將頭件與相應(yīng)支座相連的機(jī)械連接裝置用于機(jī)械固定該燈模塊。所有連接裝置最好能以可分離的插接連接、螺紋連接、插接-螺紋連接、夾緊連接或類似連接構(gòu)成，從而燈模塊可以簡(jiǎn)單地與冷卻介質(zhì)管路和機(jī)械支座的供電和/或控制線路或裝置分離和又接上。支座和冷卻介質(zhì)管路可根據(jù)燈模塊在反應(yīng)器(水平或豎直)內(nèi)的布置以剛性(管)連接(如在水平布置情況下)形式構(gòu)成，或采用非剛性軟管用于冷卻介質(zhì)管路，采用金屬繩或塑料繩或鏈子用于支座(如在豎直布置情況下)，從而該led燈近似自由浮動(dòng)吊掛在頭件上，這簡(jiǎn)化了燈模塊的操縱。

還可能的是，一個(gè)流體路徑分為供應(yīng)段和回流段不僅與在散熱體上的led的數(shù)量和布置相關(guān)；經(jīng)過(guò)散熱體的流體路徑的數(shù)量而不是其分布也取決于燈模塊的led總數(shù)，因?yàn)橐环矫嬉粋€(gè)流體路徑僅導(dǎo)致預(yù)定冷卻功率，另一方面所有的led應(yīng)該被盡量均勻冷卻。因此，可以分別設(shè)有一個(gè)流體路徑用于冷卻另一預(yù)定數(shù)量的led，它們限定出一個(gè)led冷卻組。該冷卻組內(nèi)的預(yù)定數(shù)量的led雖然可以對(duì)應(yīng)于預(yù)定數(shù)量的設(shè)于一個(gè)支承結(jié)構(gòu)上的或與一個(gè)電流傳導(dǎo)裝置相連的led。但是，該冷卻組內(nèi)的預(yù)定數(shù)量的led根據(jù)冷卻能力可以比與一個(gè)電流傳導(dǎo)裝置相連的或設(shè)置在一個(gè)支承結(jié)構(gòu)上的led數(shù)量的更多、且最好是其多倍。因此，沿散熱體的一個(gè)周面部分設(shè)置在多個(gè)周向相鄰的支承結(jié)構(gòu)上的多個(gè)led可通過(guò)流體路徑被冷卻，此時(shí)如供應(yīng)段根據(jù)在周面上的led布置分為多個(gè)回流段。如果沿散熱體長(zhǎng)度設(shè)置多個(gè)周面部分，則多個(gè)支承結(jié)構(gòu)不僅沿周向設(shè)置在散熱體上，也可以沿其長(zhǎng)度相鄰設(shè)置，因而本發(fā)明可以規(guī)定，該冷卻流體路徑的供應(yīng)段針對(duì)第二或另一個(gè)led冷卻組沒(méi)有像針對(duì)第一冷卻組那樣在散熱體頭端開(kāi)始，而是在沿散熱體長(zhǎng)度的相應(yīng)高度開(kāi)始，即，它們對(duì)應(yīng)于下述周面部分，在該周面部分上設(shè)置具有構(gòu)成第二冷卻組或另一冷卻組的led的支承結(jié)構(gòu)。相應(yīng)情況也可適用于其它流體路徑的回流段。

另外，該燈模塊可以具有一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，其安置在這個(gè)或這些支承結(jié)構(gòu)上且與包括用于led的保護(hù)開(kāi)關(guān)的燈模塊供電和控制裝置相連接。該供電和控制裝置還可以替代地或補(bǔ)充地具有至少一個(gè)用于led控制的控制回路，可借此調(diào)光相同的或不同的led和/或不同的led的發(fā)射波長(zhǎng)的光譜是可變的，以使發(fā)射光量或發(fā)射波長(zhǎng)適應(yīng)周圍反應(yīng)空間內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程。

本發(fā)明的光反應(yīng)器具有反應(yīng)器，其界定用于執(zhí)行至少一種被送入反應(yīng)器內(nèi)或出現(xiàn)在那里的離析物的光化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)空間。它還包括至少一個(gè)設(shè)于反應(yīng)器內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的具有適用于光化學(xué)反應(yīng)的發(fā)射光譜的燈模塊。

附圖說(shuō)明

其它實(shí)施方式以及與這些和其它實(shí)施方式相關(guān)聯(lián)的其中一些優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下結(jié)合附圖的明確描述來(lái)清楚更好地理解?；旧舷嗤幕蛳嗨频奈矬w或部分可帶有相同的附圖標(biāo)記。這些圖只是本發(fā)明的實(shí)施方式的示意圖，其中：

圖1是本發(fā)明的led燈模塊的側(cè)視示意圖，此時(shí)該led燈設(shè)置在雙壁潛水管內(nèi)，

圖2以俯視圖示出圖1的led燈模塊，

圖3以側(cè)視圖示出本發(fā)明燈模塊的led燈，其具有用于電接線的連接裝置、支座以及冷卻介質(zhì)供應(yīng)和回流機(jī)構(gòu)，

圖4a是燈模塊的led體的俯視示意圖，

圖4b是其根據(jù)圖4a的剖切線的aa的側(cè)視剖視圖，其散熱體具有四角形橫截面和中心設(shè)置的電纜腔室，

圖5是安裝在散熱體上的支承結(jié)構(gòu)連帶led和導(dǎo)電接通機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖，

圖6a是燈模塊的led體的俯視示意圖，

圖6b是其根據(jù)圖6a的剖切線aa的側(cè)視剖視圖，其散熱體由具有中心供應(yīng)通道和六個(gè)對(duì)稱圍繞布置的回流通道的六角擠壓型材構(gòu)成，

圖7a是具有散熱體實(shí)心型材的燈模塊的led體的俯視示意圖，和

圖7b是其根據(jù)圖7a的剖切線aa的側(cè)視剖視圖，其中的電纜腔室通過(guò)凹形切口形成。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的裝置涉及l(fā)ed燈模塊，其被構(gòu)造成作為潛水燈被用在光反應(yīng)器中，還涉及配備有一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明的led燈模塊的光反應(yīng)器。

在本說(shuō)明書中，作為光源涉及到led。在這里，包括所有的發(fā)光半導(dǎo)體元件還有有機(jī)發(fā)光二極管(oled)在內(nèi)。

在本說(shuō)明書中，名稱“l(fā)ed體”是指由散熱體和安裝于其上的帶有l(wèi)ed的支承結(jié)構(gòu)構(gòu)成的物體。

在這里，用名稱“l(fā)ed燈”表示由led體和頭件構(gòu)成的單元。另外，led燈模塊可以具有其它構(gòu)件如包圍led燈的潛水管等。

為了能與在光化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的中低壓輻照源匹敵且獲得高的功率密度，可能需要采用具有許多l(xiāng)ed的模塊或者以高功率運(yùn)行l(wèi)ed，由此需要利用冷卻介質(zhì)如水的主動(dòng)冷卻。作為冷卻介質(zhì)的水可被去離子和/或具有添加劑以防止設(shè)備部件因冷卻水成分或微生物生長(zhǎng)而被污染。冷卻介質(zhì)的類型也可以取決于在周圍反應(yīng)物質(zhì)中的反應(yīng)溫度，例如可以在低于10℃的反應(yīng)溫度時(shí)，采用例如甘油、乙二醇或乙醇或非傳導(dǎo)性硅油作為冷卻介質(zhì)；顯然也可以采用混合物或水溶液。led燈模塊的“熱量預(yù)算”的操控(簡(jiǎn)稱熱管理)，它也必然考慮包圍燈模塊的反應(yīng)物質(zhì)的工藝溫度，對(duì)于足夠長(zhǎng)的使用壽命極其重要。

在工業(yè)光化學(xué)領(lǐng)域中，也采用具有明顯更大的尺寸(達(dá)到2米長(zhǎng)，在中壓輻照器時(shí)更長(zhǎng))和相應(yīng)功率的燈，這至今限制了將led用在該領(lǐng)域，因?yàn)樵谶@里迄今不能滿足對(duì)電流供應(yīng)和冷卻的要求，具有高功率密度的串聯(lián)led的長(zhǎng)度或數(shù)量因由此升高的電壓而受到限制；因?yàn)榘雽?dǎo)體元件以低電壓運(yùn)行。因此電容損失體現(xiàn)為一項(xiàng)挑戰(zhàn)，其要求較大的電纜橫截面并限制電線長(zhǎng)度。雖然在中壓輻照器情況下因?yàn)榭身樌麑?shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)幾百米的電纜長(zhǎng)度而可以將光源的電流供應(yīng)裝置和控制裝置安裝在光反應(yīng)器外、進(jìn)而在潛在會(huì)爆炸的環(huán)境之外，但這在led燈模塊情況下因?yàn)榍拔乃龅南拗茥l件是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

另外，燈模塊較長(zhǎng)時(shí)的另一難點(diǎn)在于：提供用于所有l(wèi)ed的均勻冷卻，防止靠近流體路徑上游部段的led不會(huì)明顯比設(shè)于流體路徑更靠下游的部段的led被更顯著冷卻。

不同于生物反應(yīng)器(其中通常易管控的溫度和壓力條件位于室溫和帶氣壓范圍)，用在光化學(xué)反應(yīng)中的燈模塊必須能耐受極端的溫度和壓力條件。如果現(xiàn)在采用溫敏led作為輻照源，則出現(xiàn)在熱管理方面的特殊要求。

本發(fā)明的led燈模塊主要設(shè)置用于在制備光化學(xué)中的工業(yè)應(yīng)用，因而必須滿足更高的要求。這些要求尤其包含不同于室溫和環(huán)境壓力的、存在于燈模塊周圍的反應(yīng)空間內(nèi)的反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力和溫度低于+5℃且高于+40℃的溫度以及在高度真空與6巴正壓之間范圍內(nèi)的壓力。另外，在被用在光反應(yīng)器中的光源情況下(視反應(yīng)腔的構(gòu)成)，需要關(guān)注防爆保護(hù)。本發(fā)明的led燈模塊可以在一些實(shí)施方式中也被用在atex分級(jí)的領(lǐng)域中。

圖1示出具有雙壁潛水管11的本發(fā)明的燈模塊10，其中，可以借助泵17對(duì)如此構(gòu)成的縫隙11’進(jìn)行抽真空，以增強(qiáng)潛水管內(nèi)腔19與周圍反應(yīng)空間的“熱隔離”。替代但未示出地，也可以想到用冷卻介質(zhì)沖掃該縫隙11’。液體冷卻可以采用水或其它液態(tài)介質(zhì)，氣體沖掃采用如空氣或氮?dú)?。有利地通過(guò)附加潛水管或雙壁潛水管增大潛水燈表面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高的光化學(xué)效率。

在圖1中，與熱隔離無(wú)關(guān)，頭件12還密封安裝在潛水管11內(nèi)，從而通過(guò)經(jīng)管路18(在此延伸穿過(guò)頭件12和間隔設(shè)置的散熱體3)的惰性氣體供應(yīng)，在led體周圍的潛水管內(nèi)19內(nèi)產(chǎn)生具有相對(duì)于周圍大氣壓的一定正壓的惰氣氣氛，因此可改善燈模塊10的防爆保護(hù)。通過(guò)可用閥關(guān)閉的惰性氣體排放管路18’，該正壓可降低以便修正，或者惰性氣體供應(yīng)和排出被如此調(diào)節(jié)，即，惰性氣體沖掃在所述正壓下進(jìn)行。為此，惰性氣體通過(guò)相應(yīng)設(shè)置的管子(或軟管)或從散熱體在下方流出且經(jīng)過(guò)led外側(cè)，向上流向與壓力相關(guān)的由流通閥控制的惰性氣體排放管路。通過(guò)惰氣氣氛或沖掃，潛水管內(nèi)部區(qū)域被惰性化。這種維持可通過(guò)連續(xù)流通或者泄漏補(bǔ)償，用相應(yīng)的控制、測(cè)量和調(diào)整單元(優(yōu)選atex認(rèn)證)進(jìn)行。但為了保護(hù)敏感的半導(dǎo)體元件，潛水管內(nèi)的最高正壓不可超出15毫巴。借此可實(shí)現(xiàn)根據(jù)atex指導(dǎo)的保護(hù)形式“p”(正壓封裝)。

兩個(gè)裝置(即熱隔離裝置和防爆裝置)也可以彼此無(wú)關(guān)地被用于燈模塊的各不同實(shí)施方式。

另外，在圖1中在頭件12上能看到用于建立led1的導(dǎo)電接通的插接頭7和用于借助相應(yīng)配備的支座(見(jiàn)圖3)懸掛燈模塊10的插接頭9。通過(guò)冷卻介質(zhì)連接裝置8，存在于散熱體3內(nèi)的冷卻流體路徑通過(guò)冷卻介質(zhì)管路13與冷卻介質(zhì)源q和冷卻介質(zhì)回流機(jī)構(gòu)r相連。此時(shí)，它也可以是冷卻介質(zhì)循環(huán)。在冷卻介質(zhì)如水中也可加入阻止細(xì)菌滋生的物質(zhì)。

圖2從上方示出借助頭件12密封安置在雙壁潛水管11內(nèi)的led燈。如下選擇潛水管11的材料：它對(duì)于led1所發(fā)出的輻照是透明的且能夠承受周圍反應(yīng)空間內(nèi)的反應(yīng)壓力。不需要像在常見(jiàn)的輻照源中采用針對(duì)不希望波長(zhǎng)的濾光器，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)led1的相應(yīng)摻雜來(lái)調(diào)節(jié)出期望波長(zhǎng)。在圖2所示例子中，電接線柱7關(guān)于散熱體3軸向居中，冷卻介質(zhì)接頭8和用于支座的插接器9圍繞電接線柱7同心分布。

在圖3中也示出led燈模塊10的具有頭件12的led體，其中，led芯片(其分別在支承結(jié)構(gòu)2上包括一個(gè)led1)安置在散熱體3的外表面上。在散熱體3的頭件上設(shè)有可分離的軟管接頭8，用于連接存在于散熱體3內(nèi)的流體路徑(見(jiàn)圖4a、4b；圖6a、6b和圖7a、7b)與冷卻介質(zhì)源q和冷卻介質(zhì)回流機(jī)構(gòu)r。在所示實(shí)施方式中，頭件12也包括供電和控制裝置16，其被與散熱體3內(nèi)的流體路徑相同的冷卻循環(huán)如下冷卻：即流體路徑部段延伸經(jīng)過(guò)頭件12。因?yàn)閘ed燈的功率部件如驅(qū)動(dòng)器和電源件也包含溫敏半導(dǎo)體元件，故被用于led的冷卻裝置也被用來(lái)通過(guò)相同的冷水循環(huán)來(lái)冷卻頭件內(nèi)的功率電路或led驅(qū)動(dòng)器。

圖4a、4b和圖6a、6b和圖7a、7b分別以a)橫剖視圖和b)縱剖視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的燈模塊10的各種不同的實(shí)施方式。

圖4a、4b示出具有四角橫截面的散熱體3，其中在外表面上安裝具有多個(gè)led1的支承電路板2。在此例子中，電纜腔室6軸向居中，兩個(gè)冷卻供應(yīng)段4和兩個(gè)冷卻回流段5圍繞其分布。

顯然，冷卻介質(zhì)供應(yīng)機(jī)構(gòu)和回流機(jī)構(gòu)的數(shù)量和布置的偏差也被包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)且取決于燈模塊或散熱體的橫截面形狀和長(zhǎng)度。

因?yàn)槌Ｒ?jiàn)的led的射出角度受限制，故多角的如六角或八角的型材橫截面是有利的。如果采用oled，則也能良好地實(shí)現(xiàn)圓柱形形狀。

圖5示出支承結(jié)構(gòu)2，其上設(shè)有五個(gè)led1，它們串聯(lián)地通過(guò)安裝在電纜腔室內(nèi)的電線15’在設(shè)于支承結(jié)構(gòu)2上的觸點(diǎn)元件1’處被接通。此時(shí)，矩形支承結(jié)構(gòu)2的一角被空出以便能使電線15’向內(nèi)伸入電纜腔室，如也在圖6a中示出的那樣。

圖6a、6b和圖7a、7b中的燈模塊10的共同點(diǎn)是，在使用中與冷卻介質(zhì)源相連的流體路徑a的供應(yīng)段4在散熱體3內(nèi)軸向居中延伸。多個(gè)回流段5軸平行且按照同軸圍繞供應(yīng)段4的方式設(shè)置在散熱體3內(nèi)。此時(shí)，散熱體3內(nèi)的回流段5的布置對(duì)應(yīng)于led1的布置，所述led通過(guò)支承結(jié)構(gòu)2設(shè)置在棱柱形散熱體3的周面的平面(即非凹形)部分上。

但是，圖6a、6b和圖7a、7b中的實(shí)施方式的區(qū)別在于散熱體3類型和電纜腔室6的布置。

圖6a、6b中的led燈模塊10將利用例如鋁制的六角空心型材借助擠壓作為具有靠?jī)?nèi)的供應(yīng)和回流通道4、5的散熱體3來(lái)獲得。在此，在空心型材內(nèi)有六個(gè)回流通道5。軸向居中地有一個(gè)供應(yīng)通道4，它通過(guò)搭接板與這些回流通道5相連，從而在供應(yīng)通道4和回流通道5之間的空隙可供用作為電纜腔室6。

圖7a、7b示出具有散熱體3的燈模塊，散熱體就像圖4a、4b中的散熱體那樣以實(shí)心型材(鋁制)形式構(gòu)成，但它在這里基于六角形橫截面，在此棱邊被內(nèi)凹切除，從而基面實(shí)際上是18角的。在凹形切口中分別安置一個(gè)電纜腔室6，其通過(guò)安裝在散熱體3上的支承結(jié)構(gòu)2被封閉。冷卻介質(zhì)供應(yīng)機(jī)構(gòu)4和回流機(jī)構(gòu)5通過(guò)開(kāi)設(shè)于該實(shí)心型材內(nèi)的多個(gè)孔構(gòu)成?；蛘?，散熱體3也可以按照期望方式注射成型，或許也是多件式的。

通常，根據(jù)本發(fā)明的led燈模塊可以在支承結(jié)構(gòu)或電路板上具有至少一個(gè)溫度傳感器，其在超出最高允許環(huán)境溫度的條件下用于半導(dǎo)體元件保護(hù)用的保護(hù)斷路。當(dāng)?shù)陀谧罡邷囟葧r(shí)，該控制裝置可以又自動(dòng)接通相應(yīng)的led。該燈模塊的與安全相關(guān)的所有傳感器可以冗余地或雙通道地構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)所需的sil級(jí)。

因?yàn)槎鄠€(gè)led分組安裝在支承結(jié)構(gòu)上，故它們能在出現(xiàn)故障時(shí)被單獨(dú)更換。

另外，本發(fā)明的燈模塊適于提供工藝定制光譜，在這里，還可借助控制回路使輻照強(qiáng)度適應(yīng)于光化學(xué)工藝。因此可實(shí)現(xiàn)led的功率控制(調(diào)光)以便工藝控制，因?yàn)樵谠S多反應(yīng)中吸收在加工過(guò)程中是變化的。于是，可通過(guò)有目的的測(cè)量控制回路和燈調(diào)光做出反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)高效系統(tǒng)并避免輻照過(guò)度。

本發(fā)明的燈模塊可以具有單色led以及具有不同發(fā)射光譜的led的混合，其是各反應(yīng)吸收光譜的最佳利用。同樣的情況適用于潛水燈應(yīng)該被用于生物反應(yīng)器時(shí)。在這里，這些led能以不同反射波長(zhǎng)在一個(gè)支承結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)，以獲得最佳的生長(zhǎng)速率。在不同的生長(zhǎng)階段中或不同的單元內(nèi)，可以分別最佳提供混合光譜和光強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化生長(zhǎng)。