多點式氣體檢測器的制造方法
【專利說明】多點式氣體檢測器
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求2014年2月27日提交的題為“Device and Method to Boost LowIntensity LED DIE”的美國臨時申請N0.61/945，316的申請日的權益。該‘316申請在此通過引用并入本文。
技術領域
[0002]本申請涉及氣體檢測器。更具體地，本申請涉及盒型帶式氣體檢測器，其包含固態光源。多個能量源的構件并聯聯接，以增加用于傳感處理的輻射能量輸出。
【背景技術】
[0003]多點式有毒氣體監測系統是可獲得的，其使用包括發光二極管(LED)在內的基于光學的技術，來提供輻射能量束，以用于傳感功能。一種形式的氣體分析盒系統在題為“GasAnalyzer Cassette System”的美國專利N0.8，128，873中公開,該美國專利于2012年3月6日被授權并轉讓給本發明的受讓人。該‘873專利通過引用并入本文。不幸地，關聯于發光二極管的低產出率和相關的制造問題提出持續的挑戰。
[0004]當前在市場上可獲得的LED使用GaP技術，其提供非常有限的強度(10mcd)、狹窄的視角(20度)和特定的主波長565nm。相關聯的芯片材料呈現出不穩定的行為，導致LED強度突然下降以及長期的劣化，其可能影響產品性能和可靠性。
[0005]這些問題中的一部分問題的一種可獲得的解決方案是改變所需的波長，以便能使用其它更高強度的LED技術(例如AlInGaP)。不幸地，該途徑需要大量的努力來再現和關聯氣體濃度表與實際氣體測試。典型的測試時間在六個月到兩年之間。
【附圖說明】
[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準直器元件；并且圖6示出了能以圖3或4的單元中的兩個獲得的多個樣本窗口。
【具體實施方式】
[0007]雖然所公開的實施例可呈許多不同形式，但是其特定實施例在附圖中示出，并且將在本文被詳細描述，同時應理解的是本公開被視為其原理的示例，以及實施它的最佳模式，并不旨在將其技術方案限制為所示的特定實施例。
[0008]在其一個方面，用于三色(RGB) LED的當前的工業標準LED封裝被封裝有三個綠色LED。標準封裝可以為例如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品。這類構造可從設計/制造三色LED產品的供應商處獲得，比如Avago、OSRAM 和 Kingbright 等。
[0009]通過上述進程，當前使用的特定波長被維持在已知的565nm處，其由GaP或具有相同光學輸出參數的類似芯片(die)發出。有利地，通過使用表面安裝封裝將視角增加至超過100度。此外，輸出強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一步改善，方法是通過旋轉中間芯片，以具有與封裝中的其它兩個芯片相反的極性。這能降低相關聯印刷電路板上的跡線長度，并且降低EMC，主要是因為LED封裝被振幅比現有技術DC驅動電路更高的電氣脈沖電流驅動。
[0011]應該明白的是，LED的封裝可包括PLCC-6和PLCC-4構造。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到底或任何其它構造。
[0012]總之，具有三個綠色LED芯片的插接兼容封裝可以替換當前的RGB二極管型式，并以優選的波長提供較大的發射。
[0013]可提供透鏡或準直器來移除任何熱點，并提供均勻的光輸出。
[0014]圖1A和IB示出了依據上述內容的示例性多二極管式構造10的一些方面。構造10可以在形狀因子上對應于標準封裝，比如PLCC-6或PLCC-4，但并不局限于此。構造10具有六個接觸點1-6，以及輻射能量發射端口 8。
[0015]如圖1B所示，構造10包括三個發光二極管10a。對于Dl、D2和D3中的每個來說，發射波長基本上是相同的。當同時通電時，從端口 8發出的輻射能量將具有量級為單個LED的三倍的強度。
[0016]圖2-4示出了多點式傳感單元或光學模塊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，除了承載構造10之外，作為輻射能量源或輻射能量發射器，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，其可傳感從構造10發出的輻射能量。傳感到的輻射能量可向閉環控制系統提供輸入，以將來自構造10的復合輸出維持在預定水平。
[0018]來自構造10的輻射能量可被引導至準直器或光管26，其輸出被引導至傳感位置30，其相鄰于紙傳感帶T的區域。指示所選氣體的存在(如本領域的技術人員將理解的)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的輻射能量運行穿過單元20中的路徑34。單元20還限定出輻射能量流入路徑36，其將準直器或光管26的輸出引導至傳感區域30。
[0020]樣本氣體可在區域30處流動穿過帶T，并在端口 34處離開。
[0021]印刷電路板40承載構造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覆蓋準直器或透鏡26，以及內部路徑34、36。
[0022]圖3、4示出了單元20可承載多組部件10、22和24，以實施多個傳感區域比如區域30。多個傳感區域比如區域30可用于同時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，其覆蓋用于四個傳感位置的所示部件，可被看作是透明的，以用于說明目的。在圖4中，印刷電路板40被示為相鄰于單元20。
[0023]圖5示出了多個準直器或光管46，其可被模制為單個單元，并插入單元20的比如通道36等相應通道中。
[0024]圖6示出了帶T上的多個樣本。單元20-1中的四個傳感位中的每個都可感測窗口 I中的樣本。帶T然后被移動，并且另一組樣本可在窗口 2、3、...7中被感測。通過兩個單元20-1、20-2，能基本上同時獲得八個樣本。
[0025]總之，氣體檢測設備包括殼體，其承載多個發光二極管，其并聯聯接，并發出基本上相同波長的輻射能量。閉環控制電路將二極管的輻射能量輸出維持為大致預定的值。
[0026]輻射光和感興趣的氣體的樣本被引導至傳感位置，在此設有氣體響應帶。來自該帶的反射光在與所述帶隔開的傳感器處被檢測。光聚集元件可位于聯接的二極管與傳感位置之間。
[0027]從前述內容，將觀察到的是，眾多變型和修改可以被實施，而不背離本發明的精神和范圍。應該明白的是，沒有意圖或者不應推斷對本文所示出的特定設備有任何限制。當然，所意圖的是，通過所附權利要求書覆蓋所有這些修改，如落在權利要求書的范圍內一樣。
[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，來實現所需的效果。可以向所描述的流程提供其它步驟，或者從所描述的流程去除步驟，并且可以向所描述的實施例添加其它部件，或者從所描述的實施例移除部件。
【主權項】
1.一種設備，包括: 殼體，其中所述殼體限定出氣體響應帶端口； 多二極管式能量源，其中多個二極管發射波長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射取向的殼體承載； 從所述殼體內的預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，并響應于從所述能量源發射的發射輻射能量。
2.如權利要求1所述的設備，其中，所述能量源的發射取向和所述第一傳感器相對于彼此具有大致45度的取向。
3.如權利要求1所述的設備，其包括位于所述能量源與所述預定位置之間的聚集光學元件。
4.如權利要求1所述的設備，其中，所述第二傳感器聯接至改變所述能量源的能量輸出參數的控制電路。
5.如權利要求4所述的設備，其中，所述控制電路向所述能量源提供閉環控制信號，使得所述能量源發射大致處于預定輸出值的輻射能量。
6.如權利要求5所述的設備，其中，所述能量源的發射取向和所述第一傳感器相對于彼此具有大致45度的取向。
7.如權利要求6所述的設備，其中，所述帶端口限定出所述預定位置。
8.如權利要求7所述的設備，其中，預定帶能供給穿過相鄰于所述預定位置的端口，并且其中輻射能量能入射到其上。
9.如權利要求8所述的設備，其包括位于所述能量源與所述預定位置之間的聚集光學元件。
10.如權利要求9所述的設備，具有輻射能量引導元件，用以將輻射能量引導至所述第二傳感器。
11.如權利要求1所述的設備，其限定出多個氣體響應帶端口和相關聯的多個第二傳感器。
12.—種設備,包括: 殼體，其中所述殼體限定出第一組多個實質相同的氣體響應帶端口 ； 由所述殼體承載的多個輻射能量源，其中所述多個輻射能量源中的每個構件關聯于相應的端口，并且其中所述殼體限定出第一組多個內部輻射能量路徑，其中每個能量源通過相應的路徑聯接至每個端口 ；和 第二組多個路徑，其中所述第二組多個路徑中的每個構件相對于所述第一組多個中的相應構件處于量級為45度的角度；和 多個輻射能源傳感器，其中的每個傳感器聯接至所述第二組多個路徑的構件。
13.如權利要求12所述的設備，其包括聯接在每個能量源與相應的帶端口之間的輻射能量聚集元件。
14.如權利要求12所述的設備，其包括條帶，所述條帶承載多個光管，其中所述多個光管中的每個構件延伸到相應的內部輻射能量路徑中。
15.如權利要求14所述的設備，其中，所述條帶上的每個光管包括具有半球形光輸出區域的圓柱形部分。
【專利摘要】本發明涉及多點式氣體檢測器。一種氣體檢測設備包括殼體，其承載多個發光二極管，其并聯聯接，并發出基本上相同波長的輻射能量。閉環控制電路將二極管的輻射能量輸出維持為大致預定的值。輻射光和感興趣的氣體的樣本被引導至傳感位置，在此設有氣體響應帶。來自該帶的反射光在與所述帶隔開的傳感器處被檢測。光聚集元件可位于聯接的二極管與傳感位置之間。
【IPC分類】G01N21-84
【公開號】CN104880463
【申請號】CN201510088548
【發明人】P.金, C.M.莫拉萊斯, D.J.帕斯卡
【申請人】霍尼韋爾國際公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年2月26日
【公告號】US20150241345