多點(diǎn)式氣體檢測(cè)器的制造方法
【專利說(shuō)明】多點(diǎn)式氣體檢測(cè)器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2014年2月27日提交的題為“Device and Method to Boost LowIntensity LED DIE”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/945，316的申請(qǐng)日的權(quán)益。該‘316申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本申請(qǐng)涉及氣體檢測(cè)器。更具體地，本申請(qǐng)涉及盒型帶式氣體檢測(cè)器，其包含固態(tài)光源。多個(gè)能量源的構(gòu)件并聯(lián)聯(lián)接，以增加用于傳感處理的輻射能量輸出。
【背景技術(shù)】
[0003]多點(diǎn)式有毒氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是可獲得的，其使用包括發(fā)光二極管(LED)在內(nèi)的基于光學(xué)的技術(shù)，來(lái)提供輻射能量束，以用于傳感功能。一種形式的氣體分析盒系統(tǒng)在題為“GasAnalyzer Cassette System”的美國(guó)專利N0.8，128，873中公開(kāi),該美國(guó)專利于2012年3月6日被授權(quán)并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。該‘873專利通過(guò)引用并入本文。不幸地，關(guān)聯(lián)于發(fā)光二極管的低產(chǎn)出率和相關(guān)的制造問(wèn)題提出持續(xù)的挑戰(zhàn)。
[0004]當(dāng)前在市場(chǎng)上可獲得的LED使用GaP技術(shù)，其提供非常有限的強(qiáng)度(10mcd)、狹窄的視角(20度)和特定的主波長(zhǎng)565nm。相關(guān)聯(lián)的芯片材料呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的行為，導(dǎo)致LED強(qiáng)度突然下降以及長(zhǎng)期的劣化，其可能影響產(chǎn)品性能和可靠性。
[0005]這些問(wèn)題中的一部分問(wèn)題的一種可獲得的解決方案是改變所需的波長(zhǎng)，以便能使用其它更高強(qiáng)度的LED技術(shù)(例如AlInGaP)。不幸地，該途徑需要大量的努力來(lái)再現(xiàn)和關(guān)聯(lián)氣體濃度表與實(shí)際氣體測(cè)試。典型的測(cè)試時(shí)間在六個(gè)月到兩年之間。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1A是輻射能量的多二極管式能量源的俯視平面圖；
圖1B是圖1A的裝置的電氣示意圖；
圖2是光學(xué)模塊的氣體傳感位的部分為截面的視圖；
圖3是圖2的單元的視圖，其中透明印刷電路板顯示多傳感位部件放置；
圖4是圖3的單元的另一視圖，其中印刷電路板被示為與之相鄰；
圖5示出了整體式的模制的多個(gè)準(zhǔn)直器元件；并且圖6示出了能以圖3或4的單元中的兩個(gè)獲得的多個(gè)樣本窗口。
【具體實(shí)施方式】
[0007]雖然所公開(kāi)的實(shí)施例可呈許多不同形式，但是其特定實(shí)施例在附圖中示出，并且將在本文被詳細(xì)描述，同時(shí)應(yīng)理解的是本公開(kāi)被視為其原理的示例，以及實(shí)施它的最佳模式，并不旨在將其技術(shù)方案限制為所示的特定實(shí)施例。
[0008]在其一個(gè)方面，用于三色(RGB) LED的當(dāng)前的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LED封裝被封裝有三個(gè)綠色LED。標(biāo)準(zhǔn)封裝可以為例如PLCC 6，因此它是可表面安裝的，并且在尺寸上是緊湊的，以用于盒型氣體傳感產(chǎn)品。這類構(gòu)造可從設(shè)計(jì)/制造三色LED產(chǎn)品的供應(yīng)商處獲得，比如Avago、OSRAM 和 Kingbright 等。
[0009]通過(guò)上述進(jìn)程，當(dāng)前使用的特定波長(zhǎng)被維持在已知的565nm處，其由GaP或具有相同光學(xué)輸出參數(shù)的類似芯片(die)發(fā)出。有利地，通過(guò)使用表面安裝封裝將視角增加至超過(guò)100度。此外，輸出強(qiáng)度在所需頻率處是已知的單芯片LED的三倍。
[0010]芯片放置的取向可以被進(jìn)一步改善，方法是通過(guò)旋轉(zhuǎn)中間芯片，以具有與封裝中的其它兩個(gè)芯片相反的極性。這能降低相關(guān)聯(lián)印刷電路板上的跡線長(zhǎng)度，并且降低EMC，主要是因?yàn)長(zhǎng)ED封裝被振幅比現(xiàn)有技術(shù)DC驅(qū)動(dòng)電路更高的電氣脈沖電流驅(qū)動(dòng)。
[0011]應(yīng)該明白的是，LED的封裝可包括PLCC-6和PLCC-4構(gòu)造。也可以使用其它表面安裝封裝。極性取向也不局限于左到右或頂?shù)降谆蛉魏纹渌鼧?gòu)造。
[0012]總之，具有三個(gè)綠色LED芯片的插接兼容封裝可以替換當(dāng)前的RGB二極管型式，并以優(yōu)選的波長(zhǎng)提供較大的發(fā)射。
[0013]可提供透鏡或準(zhǔn)直器來(lái)移除任何熱點(diǎn)，并提供均勻的光輸出。
[0014]圖1A和IB示出了依據(jù)上述內(nèi)容的示例性多二極管式構(gòu)造10的一些方面。構(gòu)造10可以在形狀因子上對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)封裝，比如PLCC-6或PLCC-4，但并不局限于此。構(gòu)造10具有六個(gè)接觸點(diǎn)1-6，以及輻射能量發(fā)射端口 8。
[0015]如圖1B所示，構(gòu)造10包括三個(gè)發(fā)光二極管10a。對(duì)于Dl、D2和D3中的每個(gè)來(lái)說(shuō)，發(fā)射波長(zhǎng)基本上是相同的。當(dāng)同時(shí)通電時(shí)，從端口 8發(fā)出的輻射能量將具有量級(jí)為單個(gè)LED的三倍的強(qiáng)度。
[0016]圖2-4示出了多點(diǎn)式傳感單元或光學(xué)模塊20的不同視圖。圖2中的單元20部分地以截面示出。在圖3、4中，以不同取向示出單元20。
[0017]單元20，除了承載構(gòu)造10之外，作為輻射能量源或輻射能量發(fā)射器，還可承載氣體傳感用第一光電二極管22，以及反饋用第二光電二極管24，其可傳感從構(gòu)造10發(fā)出的輻射能量。傳感到的輻射能量可向閉環(huán)控制系統(tǒng)提供輸入，以將來(lái)自構(gòu)造10的復(fù)合輸出維持在預(yù)定水平。
[0018]來(lái)自構(gòu)造10的輻射能量可被引導(dǎo)至準(zhǔn)直器或光管26，其輸出被引導(dǎo)至傳感位置30，其相鄰于紙傳感帶T的區(qū)域。指示所選氣體的存在(如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的)的帶T所反射的光，入射到光電二極管22。
[0019]去向傳感區(qū)域30的輻射能量路徑的中心軸線Al與光電二極管22的軸線A2成45度角度。單元20限定出氣體樣本流入路徑32和氣體樣本壓力傳感變換器端口 32a。反射到二極管22的輻射能量運(yùn)行穿過(guò)單元20中的路徑34。單元20還限定出輻射能量流入路徑36，其將準(zhǔn)直器或光管26的輸出引導(dǎo)至傳感區(qū)域30。
[0020]樣本氣體可在區(qū)域30處流動(dòng)穿過(guò)帶T，并在端口 34處離開(kāi)。
[0021]印刷電路板40承載構(gòu)造10、傳感器22、24以及其它局部電子裝置、反饋、連通和控制電路40a。板40覆蓋準(zhǔn)直器或透鏡26，以及內(nèi)部路徑34、36。
[0022]圖3、4示出了單元20可承載多組部件10、22和24，以實(shí)施多個(gè)傳感區(qū)域比如區(qū)域30。多個(gè)傳感區(qū)域比如區(qū)域30可用于同時(shí)在不同位置傳感不同的氣體或一種氣體，如圖6中最佳看出的。在圖3的視圖中，印刷電路板40，其覆蓋用于四個(gè)傳感位置的所示部件，可被看作是透明的，以用于說(shuō)明目的。在圖4中，印刷電路板40被示為相鄰于單元20。
[0023]圖5示出了多個(gè)準(zhǔn)直器或光管46，其可被模制為單個(gè)單元，并插入單元20的比如通道36等相應(yīng)通道中。
[0024]圖6示出了帶T上的多個(gè)樣本。單元20-1中的四個(gè)傳感位中的每個(gè)都可感測(cè)窗口 I中的樣本。帶T然后被移動(dòng)，并且另一組樣本可在窗口 2、3、...7中被感測(cè)。通過(guò)兩個(gè)單元20-1、20-2，能基本上同時(shí)獲得八個(gè)樣本。
[0025]總之，氣體檢測(cè)設(shè)備包括殼體，其承載多個(gè)發(fā)光二極管，其并聯(lián)聯(lián)接，并發(fā)出基本上相同波長(zhǎng)的輻射能量。閉環(huán)控制電路將二極管的輻射能量輸出維持為大致預(yù)定的值。
[0026]輻射光和感興趣的氣體的樣本被引導(dǎo)至傳感位置，在此設(shè)有氣體響應(yīng)帶。來(lái)自該帶的反射光在與所述帶隔開(kāi)的傳感器處被檢測(cè)。光聚集元件可位于聯(lián)接的二極管與傳感位置之間。
[0027]從前述內(nèi)容，將觀察到的是，眾多變型和修改可以被實(shí)施，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該明白的是，沒(méi)有意圖或者不應(yīng)推斷對(duì)本文所示出的特定設(shè)備有任何限制。當(dāng)然，所意圖的是，通過(guò)所附權(quán)利要求書覆蓋所有這些修改，如落在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)一樣。
[0028]此外，圖中示出的邏輯流程不需要所示出的特定順序或者依次的順序，來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的效果?？梢韵蛩枋龅牧鞒烫峁┢渌襟E，或者從所描述的流程去除步驟，并且可以向所描述的實(shí)施例添加其它部件，或者從所描述的實(shí)施例移除部件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種設(shè)備，包括: 殼體，其中所述殼體限定出氣體響應(yīng)帶端口； 多二極管式能量源，其中多個(gè)二極管發(fā)射波長(zhǎng)基本上相同的輻射能量，其中能量源由具有所選輻射能量發(fā)射取向的殼體承載； 從所述殼體內(nèi)的預(yù)定位置反射的輻射能量的第一傳感器；和 第二傳感器，其被承載于所述殼體中，并響應(yīng)于從所述能量源發(fā)射的發(fā)射輻射能量。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述能量源的發(fā)射取向和所述第一傳感器相對(duì)于彼此具有大致45度的取向。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其包括位于所述能量源與所述預(yù)定位置之間的聚集光學(xué)元件。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第二傳感器聯(lián)接至改變所述能量源的能量輸出參數(shù)的控制電路。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述控制電路向所述能量源提供閉環(huán)控制信號(hào)，使得所述能量源發(fā)射大致處于預(yù)定輸出值的輻射能量。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述能量源的發(fā)射取向和所述第一傳感器相對(duì)于彼此具有大致45度的取向。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述帶端口限定出所述預(yù)定位置。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，預(yù)定帶能供給穿過(guò)相鄰于所述預(yù)定位置的端口，并且其中輻射能量能入射到其上。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其包括位于所述能量源與所述預(yù)定位置之間的聚集光學(xué)元件。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，具有輻射能量引導(dǎo)元件，用以將輻射能量引導(dǎo)至所述第二傳感器。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其限定出多個(gè)氣體響應(yīng)帶端口和相關(guān)聯(lián)的多個(gè)第二傳感器。
12.—種設(shè)備,包括: 殼體，其中所述殼體限定出第一組多個(gè)實(shí)質(zhì)相同的氣體響應(yīng)帶端口 ； 由所述殼體承載的多個(gè)輻射能量源，其中所述多個(gè)輻射能量源中的每個(gè)構(gòu)件關(guān)聯(lián)于相應(yīng)的端口，并且其中所述殼體限定出第一組多個(gè)內(nèi)部輻射能量路徑，其中每個(gè)能量源通過(guò)相應(yīng)的路徑聯(lián)接至每個(gè)端口 ；和 第二組多個(gè)路徑，其中所述第二組多個(gè)路徑中的每個(gè)構(gòu)件相對(duì)于所述第一組多個(gè)中的相應(yīng)構(gòu)件處于量級(jí)為45度的角度；和 多個(gè)輻射能源傳感器，其中的每個(gè)傳感器聯(lián)接至所述第二組多個(gè)路徑的構(gòu)件。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其包括聯(lián)接在每個(gè)能量源與相應(yīng)的帶端口之間的輻射能量聚集元件。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其包括條帶，所述條帶承載多個(gè)光管，其中所述多個(gè)光管中的每個(gè)構(gòu)件延伸到相應(yīng)的內(nèi)部輻射能量路徑中。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述條帶上的每個(gè)光管包括具有半球形光輸出區(qū)域的圓柱形部分。
【專利摘要】本發(fā)明涉及多點(diǎn)式氣體檢測(cè)器。一種氣體檢測(cè)設(shè)備包括殼體，其承載多個(gè)發(fā)光二極管，其并聯(lián)聯(lián)接，并發(fā)出基本上相同波長(zhǎng)的輻射能量。閉環(huán)控制電路將二極管的輻射能量輸出維持為大致預(yù)定的值。輻射光和感興趣的氣體的樣本被引導(dǎo)至傳感位置，在此設(shè)有氣體響應(yīng)帶。來(lái)自該帶的反射光在與所述帶隔開(kāi)的傳感器處被檢測(cè)。光聚集元件可位于聯(lián)接的二極管與傳感位置之間。
【IPC分類】G01N21-84
【公開(kāi)號(hào)】CN104880463
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510088548
【發(fā)明人】P.金, C.M.莫拉萊斯, D.J.帕斯卡
【申請(qǐng)人】霍尼韋爾國(guó)際公司
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年2月26日
【公告號(hào)】US20150241345