DE102014012219A1 - Lamp module with light emitting diodes and photoreactor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lampenmodul (10) für photochemische Reaktoren und einen solchen Photoreaktor. Das Lampenmodul (10) weist einen Kühlkörper (3), an dessen Außenseite zumindest eine Trägerstruktur (2) mit zumindest einer Licht emittierenden Diode (LED) (1) angeordnet ist, und ein Kopfteil (12) zum elektrischen Anschluss der zumindest einen LED (1) und zur Halterung des Lampenmoduls (10) auf. Der Kühlkörper (3) begrenzt zumindest einen Fluidpfad (a), der zumindest einen Zufuhrabschnitt (4) und zumindest einen Rücklaufabschnitt (5) aufweist. Der Zufuhrabschnitt (4) ist über das Kopfteil (12) mit einer Kühlmittelquelle (Q) und der zumindest eine Rücklaufabschnitt (5) über das Kopfteil (12) mit einem Kühlmittelrücklauf (R) fluidisch verbindbar. Der Kühlkörper (3) begrenzt ferner zumindest eine Kammer (6) wenigstens teilweise, durch die sich zumindest eine Stromversorgungs- und/oder Steuerungsleitung (15) von dem Kopfteil (12) bis zu einem Kontaktelement (1') der zumindest einen LED (1) erstreckt.The invention relates to a lamp module (10) for photochemical reactors and such a photoreactor. The lamp module (10) has a heat sink (3), on the outside of which at least one carrier structure (2) with at least one light-emitting diode (LED) (1) is arranged, and a head part (12) for electrical connection of the at least one LED (FIG. 1) and for holding the lamp module (10). The heat sink (3) delimits at least one fluid path (a) which has at least one feed section (4) and at least one return section (5). The feed section (4) is fluidically connectable via the head part (12) to a coolant source (Q) and the at least one return section (5) via the head part (12) to a coolant return (R). The heat sink (3) further limits at least one chamber (6) at least partially, through which at least one power supply and / or control line (15) from the head part (12) to a contact element (1 ') of the at least one LED (1 ).

Description

Die Erfindung betrifft ein Lampenmodul mit Licht emittierenden Dioden (LEDs), das als Tauchstrahler in Photoreaktoren zur Durchführung photochemischer Reaktionen oder auch in sogenannten AOPs („advanced oxidation processes”) sowie zu Desinfektionszwecken eingesetzt werden kann, sowie einen entsprechenden Photoreaktor.The invention relates to a lamp module with light-emitting diodes (LEDs), which can be used as a submersible in photoreactors for performing photochemical reactions or in so-called AOPs ("advanced oxidation processes") and for disinfection purposes, and a corresponding photoreactor.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Strahlungsquellen, insbesondere auch UV-Strahler als Tauchlampen in einem flüssigen Medium einzusetzen, um z. B. Wasser zu desinfizieren oder um photochemische Reaktionen durchzuführen. Herkömmlicher Weise werden in der Regel Niederdruck- oder Mitteldruckstrahler (Entladungslampen) eingesetzt, die z. B. zum Schutz vor Verschmutzung von einem Tauchrohr umhüllt werden, das für die emittierte bzw. für die photochemische Reaktion relevante Strahlung transluzent ist. Das Emissionsspektrum der Entladungslampen kann durch geeignete Dotierung variiert und entsprechend der Anforderungen für die photochemische Reaktion in gewissem Umfang angepasst werden.From the prior art is known to use radiation sources, in particular UV emitters as diving lamps in a liquid medium to z. B. to disinfect water or to perform photochemical reactions. Conventionally, low-pressure or medium-pressure lamps (discharge lamps) are usually used, the z. B. are enveloped by a dip tube to protect against pollution, which is translucent for the emitted or relevant for the photochemical reaction radiation. The emission spectrum of the discharge lamps can be varied by appropriate doping and adjusted to some extent according to the requirements for the photochemical reaction.

Allerdings ist der Einsatz von Niederdruck- oder Mitteldruckstrahler mit hohem Stromverbrauch verbunden und mit zunehmendem Alter lässt die Strahlungsintensität deutlich nach, ferner kann sich das Strahlungsspektrum verschieben, was eine regelmäßige Überprüfung in relativ kurzen Zeitabständen erforderlich macht.However, the use of low-pressure or medium-pressure lamps is associated with high power consumption and with increasing age, the radiation intensity decreases significantly, further, the radiation spectrum may shift, which requires a regular review in relatively short time intervals.

Im Leuchtmittelbereich finden LEDs zunehmend Bedeutung aufgrund ihres vergleichsweise geringen Stromverbrauchs, hoher Lebensdauer und der hohen Schaltfestigkeit bei spontan vollem Lichtstrom. Die LED strahlt Licht, Infrarot- oder UV-Strahlung aus, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung fließt. Die Wellenlänge der emittierten Strahlung hängt von der Dotierung des Halbleiterbauelements ab. Für UV-Strahlung kommen etwa Diamant, Aluminiumnitrid, Aluminiumgalliumnitrid oder Aluminiumgalliumindiumnitrid in Frage.In the field of illuminants, LEDs are becoming increasingly important due to their comparatively low power consumption, long service life and high switching resistance in the event of spontaneous full luminous flux. The LED emits light, infrared or UV radiation when electrical current flows in the forward direction. The wavelength of the emitted radiation depends on the doping of the semiconductor component. For UV radiation such as diamond, aluminum nitride, aluminum gallium nitride or Aluminiumgalliumindiumnitrid come into question.

Für den Einsatz von LEDs in Photobioreaktoren zur Kultivierung von Mikroorganismen wird in der US2010/0267125 A1 ein LED-Leuchtmodul beschrieben, bei dem die LEDs gekühlt werden. Die LEDs sind auf einem einseitig geschlossenen Trägerrohr angeordnet, das von einem transparenten Hüllrohr umgeben ist. Innerhalb des Trägerrohrs ist ein Innenrohr angeordnet, das oberhalb des geschlossenen Endes des Trägerrohrs endet, so dass innerhalb des Trägerrohrs ein Fluidpfad mit einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt in dem Spalt zwischen Trägerrohr und Innenrohr und mit einem stromabwärts gelegenen Abschnitt in dem Innenrohr vorliegt. Der stromaufwärts gelegene Abschnitt ist über ein Kopfteil, das das Träger- und Innenrohr verschließt, fluidisch mit einer Kühlmittelquelle, und der stromabwärts gelegene Abschnitt entsprechend mit einem Kühlmittelrücklauf verbunden.For the use of LEDs in photobioreactors for the cultivation of microorganisms is in the US2010 / 0267125 A1 an LED lighting module described in which the LEDs are cooled. The LEDs are arranged on a single-sided closed carrier tube, which is surrounded by a transparent cladding tube. Within the support tube is disposed an inner tube which terminates above the closed end of the support tube such that within the support tube there is a fluid path having an upstream portion in the gap between the support tube and inner tube and with a downstream portion in the inner tube. The upstream portion is fluidly connected to a coolant source via a head portion closing the support and inner tubes, and the downstream portion is connected to a coolant return, respectively.

In Bioreaktoren liegen im Reaktionsraum Druck- und Temperaturbedingungen vor, die sich nicht wesentlich von Umgebungsdruck und Raumtemperatur unterscheiden, da üblicherweise nur so ein optimales Wachstum der Mikroorganismen erreicht werden kann.In bioreactors pressure and temperature conditions are present in the reaction space, which do not differ significantly from ambient pressure and room temperature, since usually only such an optimal growth of the microorganisms can be achieved.

Sollen LEDs in Photoreaktoren für chemische Synthesen, z. B. Photochlorierung oder Photobromierung zum Einsatz kommen, so muss ein entsprechendes Lampenmodul einer Tauchlampe den erhöhten Anforderungen hinsichtlich der umgebenden Reaktionsbedingungen genügen, die sehr deutlich von Umgebungsdruck und Raumtemperatur abweichen können. Ferner ist bislang der Einsatz von LEDs im industriellen Maßstab, in dem Reaktionsräume auch mehrere Meter durchmessen können und in dem die bislang als Tauchstrahler eingesetzten Niederdruck- oder Mitteldruckstrahler Abmessungen in entsprechender Größenordnung aufweisen, aufgrund der Betriebsweise der LEDs mit geringer Spannung und der für eine hohe Strahlungsleistung erforderlichen hohen Stromstärke nicht möglich.Should LEDs in photoreactors for chemical syntheses, eg. As photochlorination or photobromination are used, a corresponding lamp module of a diving lamp must meet the increased requirements in terms of the surrounding reaction conditions, which can differ very significantly from ambient pressure and room temperature. Furthermore, the use of LEDs on an industrial scale, in which reaction chambers can also measure several meters and in which the low-pressure or medium-pressure radiators previously used as submersible lamps have dimensions of a corresponding magnitude, due to the operation of the LEDs with low voltage and for a high Radiation power required high amperage not possible.

LEDs sind zwar keine Wärmestrahler wie etwa Mitteldruckstrahler; allerdings verkürzen hohe Temperaturen – gewöhnlich hervorgerufen durch hohe Ströme, die für eine maximale Lichtausbeute benötigt werden – die Lebensdauer der LEDs deutlich. Sollen die LEDs für eine hohe Lichtausbeute bzw. Strahlungsintensität mit hohen Strömen betrieben werden, ist eine effektive Wärmeableitung erforderlich, um die Lebensdauer der LEDs zu erhalten. Häufig werden Metallgehäuse, meistens aus Aluminium, zur Wärmeableitung eingesetzt.LEDs are not heat radiators, such as medium-pressure lamps; however, high temperatures - usually caused by high currents needed for maximum light output - significantly shorten the life of the LEDs. If the LEDs are to be operated with high currents for a high light output or radiation intensity, effective heat dissipation is required in order to preserve the service life of the LEDs. Often metal housings, mostly of aluminum, are used for heat dissipation.

Um diesen nachteiligen Einfluss der erhöhten Temperatur bei höheren Strömen zu vermeiden, werden LEDs häufig nicht bei Nennleistung, sondern darunter – verbunden mit geringerer Leuchtleistung – betrieben. Um dennoch eine gewünschte Lichtmenge zu erreichen, wird dann die Anzahl der eingesetzten LEDs erhöht.In order to avoid this adverse effect of the elevated temperature at higher currents, LEDs are often not at rated power, but lower - connected with lower luminous power - operated. In order nevertheless to achieve a desired amount of light, then the number of LEDs used is increased.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hinsichtlich der Stromversorgung verbessertes LED-Lampenmodul, das insbesondere auch im industriellen Maßstab mit einer deutlich erhöhten Anzahl an LEDs als Tauchlampe zur photochemischen Synthese oder photokatalysierten Synthese, bei AOPs sowie zur Desinfektion einsetzbar ist, bereitzustellen.Based on this prior art, it is an object of the present invention, an improved with respect to the power LED lamp module that can be used in particular on an industrial scale with a significantly increased number of LEDs as a dive light for photochemical synthesis or photocatalytic synthesis, AOPs and disinfection is to provide.

Diese Aufgabe wird durch ein LED-Lampenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an LED lamp module having the features of claim 1.

Weiterbildungen des Gegenstands sind in den Unteransprüchen ausgeführt. Further developments of the subject are set forth in the subclaims.

Die weitere Aufgabe, einen verbesserten Photoreaktor mit LEDs als Strahlungsquelle bereitzustellen, wird durch den Photoreaktor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst.The further object of providing an improved photoreactor with LEDs as the radiation source is achieved by the photoreactor having the features of independent claim 10.

Ein erfindungsgemäßes Lampenmodul, das dazu ausgebildet ist, als Tauchstrahler in photochemischen Reaktoren eingesetzt zu werden, weist einen Kühlkörper auf, an dessen Außenseite zumindest eine Trägerstruktur – meist eine Platine – mit einer oder geeigneter Weise vielen Licht emittierenden Dioden (LED) angeordnet ist. Um genügend Strahlungsleistung im industriellen Maßstab bereitzustellen, werden vorzugsweise jedoch mehrere Trägerstrukturen mit mehreren LEDs an dem Kühlkörper angeordnet sein. Der Kühlkörper begrenzt zumindest einen Fluidpfad, in dem ein Kühlmittel geführt wird oder zirkuliert. Welches Kühlmittel geeigneter Weise eingesetzt wird, kann von den Reaktionstemperaturen im umgebenden Reaktionsraum abhängen. Der Fluidpfad gliedert sich in einen oder mehrere Zufuhr- und Rücklaufabschnitts, wobei der oder die Zufuhrabschnitt(e) über ein Kopfteil des Lampenmoduls mit einer Kühlmittelquelle und der oder die Rücklaufabschnitt(e) über das Kopfteil, das ferner zum elektrischen Anschluss der zumindest einen LED und zur Halterung des Lampenmoduls dient, mit einem Kühlmittelrücklauf verbunden sind. Kühlfluidquelle und Rücklauf können auch einen Kreislauf bilden.A lamp module according to the invention, which is designed to be used as a submersible lamp in photochemical reactors, has a heat sink, on the outside of which at least one support structure - usually a printed circuit board - with one or more suitable many light-emitting diodes (LED) is arranged. In order to provide sufficient radiation power on an industrial scale, however, several carrier structures with a plurality of LEDs will preferably be arranged on the heat sink. The heat sink limits at least one fluid path in which a coolant is guided or circulated. Which coolant is suitably used may depend on the reaction temperatures in the surrounding reaction space. The fluid path is divided into one or more supply and return sections, wherein the or the feed section (s) via a head portion of the lamp module with a coolant source and the or the return portion (s) on the head portion, which further for electrically connecting the at least one LED and is used to hold the lamp module, are connected to a coolant return. Coolant source and return can also be cycled.

Damit bei Lampenmodulen mit mehreren Trägerstrukturen für eine entsprechend erhöhte Anzahl an LEDs und demzufolge längeren LED-Lampen, bei den zwei oder mehr Trägerstrukturen mit LEDs längs des Kühlkörpers aneinander angrenzen, der elektrische Kontakt zu den LEDs auf den Trägerstruktur(en), die nicht dem Kopfteil benachbart sondern beabstandet davon angeordnet ist/sind, ohne Verschattung der darüber liegenden LEDs geschaffen werden kann, begrenzt der Kühlkörper neben dem Fluidpfad ferner eine oder mehrere Kammer(n) zumindest teilweise, durch die sich zumindest eine Stromversorgungs- und/oder Steuerungsleitung von dem Kopfteil bis zu einem jeweiligen Kontaktelement der zumindest einen LEDs an der jeweiligen Trägerstruktur erstreckt.Thus, in lamp modules having a plurality of support structures for a correspondingly increased number of LEDs and longer LED lamps, adjacent to each other in the two or more support structures with LEDs along the heatsink, the electrical contact with the LEDs on the support structure (s), not the Headpiece adjacent but spaced therefrom is arranged, can be provided without shading the overlying LEDs, the heat sink adjacent to the fluid path further limited one or more chamber (s) at least partially through which at least one power supply and / or control line of the Head part extends to a respective contact element of the at least one LEDs on the respective support structure.

Die erforderliche Anzahl und/oder Größe der Kammer(n) ist von der Gesamtanzahl der LEDs des Lampenmoduls und deren Verteilung entlang der Kühlkörpermantelfläche abhängig, denn mit zunehmender LED-Zahl wächst der erforderliche Kabelquerschnitt infolge der bei Reihenschaltung von Halbleiterbauteilen auftretenden Kapazitätsverluste, die mit geringer Spannung betrieben werden. Dabei kann eine vorbestimmte Anzahl an LEDs, die ein Bruchteil der Gesamtanzahl sein kann und die bevorzugt auf einer gemeinsamen Trägerstruktur angeordnet sind, jeweils mit zumindest einer der elektrischen Leitungen verbunden sein. Eine maximale Anzahl an LEDs, die auf einer Trägerstruktur angeordnet werden, und damit die Maximallänge einer Trägerstruktur, kann vorbestimmt sein.The required number and / or size of the chamber (s) is dependent on the total number of LEDs of the lamp module and their distribution along the heat sink jacket surface, because with increasing LED number increases the required cable cross-section as a result of occurring in series connection of semiconductor devices capacity losses with less Be operated voltage. In this case, a predetermined number of LEDs, which may be a fraction of the total number and which are preferably arranged on a common carrier structure, each connected to at least one of the electrical lines. A maximum number of LEDs, which are arranged on a support structure, and thus the maximum length of a support structure, may be predetermined.

Bevorzugte Anordnungen der Zufuhr- und Rücklaufabschnitte des Kühlfluidpfads in dem Kühlkörper können einen längsaxial und zentral verlaufenden Zufuhrabschnitt vorsehen, der sich in mehrere Rücklaufabschnitt aufteilt, die axialparallel bzw. konzentrisch um den Zufuhrabschnitt entsprechend der Anordnung der Trägerstrukturen mit den LEDs an der Mantelfläche des Kühlkörpers angeordnet sind. Generell kann die Fließrichtung des Fluidpfads aber auch umgekehrt sein, so dass mehrere Zufuhrabschnitte axialparallel bzw. konzentrisch um einen längsaxial und zentral verlaufenden Rücklaufabschnitt angeordnet sind.Preferred arrangements of the supply and return sections of the cooling fluid path in the heat sink may provide a longitudinally and centrally extending feed section which divides into a plurality of return sections arranged axially parallel or concentric about the feed section corresponding to the arrangement of the support structures with the LEDs on the shell surface of the heat sink are. In general, however, the flow direction of the fluid path can also be reversed, so that a plurality of feed sections are arranged axially parallel or concentrically about a longitudinally and centrally running return section.

Die Kammer für die die elektrische Leitung kann dann – je nach Fertigungsart den Kühlkörpers und nach Verlauf des Fluidpfads – innerhalb des Kühlkörpers längsaxial und zentral oder konzentrisch um einen längsaxial und zentral verlaufenden Fluidpfadabschnitt verlaufen, beispielsweise in Räumen zwischen dem längsaxial und zentral verlaufenden Zufuhrabschnitt und den Rücklaufabschnitten, wenn etwa der Kühlkörper durch Strangpressprofile gebildet wird. Alternativ können mehrere axialparallel verlaufende Kammern durch Einschnitte des Kühlkörpers an dessen Außenseite in Verbindung mit den an dem Kühlkörper angeordneten Trägerstrukturen gebildet werden, die einen durch die Einschnitte des Kühlkörpers gebildeten Hohlraum verschließen.The chamber for the electrical line can then - depending on the type of manufacturing the heat sink and the course of the fluid path - längsaxial and centrally or concentrically around a längsaxial and centrally extending fluid path section within the heat sink, for example, in spaces between the longitudinal axial and central feed section and the Return sections, when about the heat sink is formed by extruded profiles. Alternatively, a plurality of axially parallel chambers may be formed by incisions of the heat sink on the outside thereof in connection with the support structures arranged on the heat sink, which close a cavity formed by the incisions of the heat sink.

Der Kühlkörper kann ferner entsprechend der Anzahl und Anordnung der LEDs auf der zumindest einen Trägerstruktur oder den Trägerstrukturen dimensioniert sein. Der Kühlkörper kann durch ein zylindrisches, vorzugsweise regelmäßiges im geometrischen Sinn prismatisches Hohl- oder Vollprofil gebildet werden, wobei die Trägerstruktur(en) mit den LEDs auf den ebenen (nicht-konkaven) Abschnitten der Mantelfläche des Prismas angeordnet sind.The heat sink may further be dimensioned according to the number and arrangement of the LEDs on the at least one support structure or the support structures. The heat sink can be formed by a cylindrical, preferably regular, prismatic hollow or solid profile in the geometrical sense, wherein the support structure (s) with the LEDs are arranged on the flat (non-concave) sections of the lateral surface of the prism.

Vorzugsweise entspricht die Anordnung der LEDs auf der bzw. den Trägerstruktur(en), die auf dem Kühlkörper angeordnet ist/sind, einem Verlauf der Rücklaufabschnitte innerhalb des Kühlkörpers, so dass eine effektive Kühlung der LEDs bereitgestellt wird.The arrangement of the LEDs on the support structure (s) arranged on the heat sink preferably corresponds to a course of the return sections within the heat sink, so that effective cooling of the LEDs is provided.

An dem Kopfteil des Lampenmoduls können Kühlmittel-, elektrische, und mechanische Anschlussvorrichtungen vorgesehen sein. Die elektrische Anschlussvorrichtung sorgt für die Verbindung der Stromversorgungs- und/oder Steuerungsleitung mit einer Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung des Lampenmoduls. Die Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung des Lampenmoduls für die LEDs, die beispielsweise Vorschalt- bzw. Leistungselektronik, Treiber und Netzteile umfassen kann, kann gegebenenfalls im Kopfteil untergebracht sein. Zur Kühlung einer im Kopfteil untergebrachten Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung kann das Kopfteil dann ebenfalls zumindest einen Kühlmittelpfad aufweisen, der vorzugsweise über die Kühlmittelleitungen mit dem im Kühlkörper vorliegenden Kühlmittelpfad verbunden ist. Der Kühlmittelpfad im Kopfteil kann als Bypass zu dem Kühlmittelkreislauf durch den Kühlkörper gestaltet werden, er kann in die Kühlmittelzuleitung oder in die Ableitung integriert sein, oder er kann durch zwei Teilpfade gebildet werden jeweils einer in Zu- und in der Ableitung.Coolant, electrical, and mechanical connection devices may be provided at the head of the lamp module. The electrical connection device ensures the connection of the power supply and / or control line with a power supply and Control device of the lamp module. The power supply and control device of the lamp module for the LEDs, which may include, for example, power electronics, drivers and power supplies may optionally be housed in the headboard. For cooling a power supply and control device accommodated in the head part, the head part can then likewise have at least one coolant path, which is preferably connected via the coolant lines to the coolant path present in the heat sink. The coolant path in the head part can be designed as a bypass to the coolant circuit through the heat sink, it can be integrated into the coolant supply line or into the discharge line, or it can be formed by two partial paths, one in each case and in the discharge line.

Kühlmittelanschlussvorrichtungen an dem Kopfteil verbinden die Zufuhr- und Rücklaufabschnitte über Kühlmittelleitungen mit der Kühlmittelquelle und dem Kühlmittelrücklauf. Für den mechanischen Halt des Lampenmoduls sorgt eine mechanische Anschlussvorrichtung zur Verbindung des Kopfteils mit einer entsprechenden Halterung. Sämtliche Anschlussvorrichtungen können bevorzugt als lösbare Steck-, Schraub-, Steckschraub-, Klemmverbindungen oder ähnliches ausgeführt sein, so dass das Lampenmodul einfach von der Stromversorgungs- und/oder Steuerungsleitung bzw. -vorrichtung, den Kühlmittelleitungen und der mechanischen Halterung getrennt und wieder angefügt werden kann. Halterung und Kühlmittelleitung können je nach Anordnung des LED-Körpers als starre (Rohr-)Verbindungen oder nicht-starre Schläuche für die Kühlmittelleitungen und Metall- oder Kunststoffseile oder Ketten für die Halterung realisiert werden, so dass beispielsweise bei vertikaler Anordnung der LED-Körper quasi frei schwingend am Kopfteil aufgehängt ist, was wiederum die Handhabung des Lampenmoduls erleichtert.Coolant connection devices on the header connect the supply and return sections via coolant lines to the coolant source and the coolant return. For the mechanical support of the lamp module provides a mechanical connection device for connecting the head part with a corresponding bracket. All connection devices may preferably be designed as detachable plug-in, screw, Steckschraub-, clamped connections or the like, so that the lamp module easily separated from the power supply and / or control line or device, the coolant lines and the mechanical support and attached again can. Holder and coolant line can be realized depending on the arrangement of the LED body as a rigid (pipe) connections or non-rigid hoses for the coolant lines and metal or plastic cables or chains for the holder, so that, for example, in a vertical arrangement of the LED body quasi swinging freely suspended from the headboard, which in turn facilitates the handling of the lamp module.

Ferner ist es möglich, dass nicht nur die Aufteilung eines Fluidpfads in Zulauf- und Rücklaufabschnitte von der Anzahl und Anordnung der LEDs an dem Kühlkörper abhängt; die Anzahl der Fluidpfade – nicht deren Aufteilung – durch den Kühlkörper ist ebenfalls von der Gesamtanzahl der LEDs des Lampenmoduls abhängig, da einerseits ein Fluidpfad nur zu einer vorbestimmten Kühlleistung führt und andererseits alle LEDs möglichst gleichmäßig gekühlt werden sollen. So kann jeweils ein Fluidpfad zur Kühlung einer weiteren vorbestimmten Anzahl an LEDs vorgesehen sein, die eine LED-Kühlgruppe definiert. Diese vorbestimmte Anzahl an LEDs in der Kühlgruppe kann zwar der vorbestimmten Anzahl der auf einer Trägerstruktur angeordneten bzw. mit einer Stromleitungsvorrichtung verbundenen LEDs entsprechen; allerdings wird die vorbestimmte Anzahl an LEDs in der Kühlgruppe – je nach Kühlkapazität – größer sein und vorzugsweise ein Vielfaches der Anzahl an mit einer Stromleitungsvorrichtung verbundenen bzw. auf einer Trägerstruktur angeordneten LEDs sein. So können die LEDs, die auf mehreren umfänglich benachbarten Trägerstrukturen entlang eines Mantelflächenabschnitts des Kühlkörpers angeordnet sind, durch einen Fluidpfad gekühlt werden, bei dem sich z. B. ein Zufuhrabschnitt in mehrere Rücklaufabschnitte entsprechend der Anordnung der LEDs an der Mantelfläche aufteilt. Sind mehrere Mantelflächenabschnitte entlang der Länge des Kühlkörpers vorgesehen, so dass mehrere Trägerstrukturen nicht nur umfänglich an dem Kühlkörper, sondern auch entlang dessen Länge benachbart angeordnet sein können, so kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Zufuhrabschnitte der Kühlfluidpfade für eine zweite oder weitere LED-Kühlgruppe nicht am Kopfende des Kühlkörpers – wie für eine erste Kühlgruppe – sondern auf einer entsprechenden Höhe entlang der Länge des Kühlkörpers beginnen. D. h., sie sind dem Mantelflächenabschnitt zugeordnet, an dem die Trägerstrukturen mit den LEDs, die eine zweite oder weitere Kühlgruppe bilden, angeordnet sind. Entsprechendes kann auch für die Rücklaufabschnitte weiterer Fluidpfade gelten.Furthermore, it is possible that not only the division of a fluid path into inlet and outlet sections depends on the number and arrangement of the LEDs on the heat sink; the number of fluid paths - not their distribution - through the heat sink is also dependent on the total number of LEDs of the lamp module, since on the one hand a fluid path only leads to a predetermined cooling performance and on the other hand, all LEDs should be cooled as evenly as possible. Thus, in each case a fluid path for cooling a further predetermined number of LEDs can be provided, which defines an LED cooling group. Although this predetermined number of LEDs in the cooling group may correspond to the predetermined number of arranged on a support structure or connected to a power-conducting device LEDs; however, depending on the cooling capacity, the predetermined number of LEDs in the cooling group will be larger and preferably be a multiple of the number of LEDs connected to a power-conducting device or arranged on a carrier structure. Thus, the LEDs, which are arranged on a plurality of circumferentially adjacent support structures along a lateral surface portion of the heat sink, can be cooled by a fluid path in which z. B. divides a feed section into a plurality of return sections corresponding to the arrangement of the LEDs on the lateral surface. If a plurality of lateral surface sections are provided along the length of the heat sink, so that a plurality of support structures may be arranged not only circumferentially adjacent to the heat sink but also along its length, it may be provided according to the invention that the supply sections of the cooling fluid paths for a second or further LED cooling group do not start at the top of the heat sink - as for a first cooling group - but at an appropriate height along the length of the heat sink. D. h., They are assigned to the lateral surface portion on which the support structures with the LEDs, which form a second or further cooling group, are arranged. The same can also apply to the return sections of further fluid paths.

Um den LED-Körper und das Kopfteil vor den Reaktionsbedingungen im umgebenden Reaktionsraum zu schützen, kann ein erfindungsgemäßes Lampenmodul ein Tauchrohr aufweisen, in dem zumindest der LED-Körper, vorzugsweise auch das Kopfteil angeordnet sind. Das Tauchrohr ist sinnvollerweise aus einem für die Wellenlängen der von den LEDs emittierten Strahlung durchlässigen Material gefertigt. Zudem ist das Tauchrohr hinsichtlich Materialwahl und Formgebung auf Reaktionsdrücke im Bereich von Hochvakuum bis 6 bar Überdruck, die in dem das Tauchrohr umgebenden Reaktionsraum herrschen können, ausgelegt. Als Materialien kommen natürliches oder synthetisches Quarzglas bzw. Quarzglasmischungen oder Borsilikat, etc. in Frage, konstruktiv wird das Tauchrohr mit einer Wandstärke von zumindest 3,5 mm ausgelegt. Ein Konusflansch zur Aufnahme des Kopfteils verbessert die mechanische Stabilität des Lampenmoduls als Tauchlampe weiter. Verwendete Tauchrohre können ferner zumindest einmal getempert und bis zu 10 bar Überdruck druckgeprüft sein.In order to protect the LED body and the head part from the reaction conditions in the surrounding reaction space, a lamp module according to the invention can have a dip tube in which at least the LED body, preferably also the head part, are arranged. The dip tube is usefully made of a material permeable to the wavelengths of the radiation emitted by the LEDs. In addition, the dip tube is in terms of material selection and shaping to reaction pressures in the range of high vacuum up to 6 bar overpressure, which can prevail in the surrounding the dip tube reaction space designed. Suitable materials are natural or synthetic quartz glass or quartz glass mixtures or borosilicate, etc. in question, constructively the dip tube is designed with a wall thickness of at least 3.5 mm. A cone flange for receiving the head part further improves the mechanical stability of the lamp module as a dive light. Used immersion tubes can also be annealed at least once and pressure-tested up to 10 bar gauge.

Das Tauchrohr kann einseitig geschlossen sein, so dass das geschlossene Ende im Reaktionsraum des umgebenden Photoreaktors liegen kann, wie es häufig bei vertikaler Anordnung von Tauchlampen der Fall ist; das Tauchrohr kann aber auch beidseitig offen sein, und auch horizontal in Reaktoren eingesetzt werden, wobei die offenen Enden des Tauchrohrs quasi aus dem Reaktionsraum ragen.The dip tube can be closed on one side, so that the closed end can lie in the reaction space of the surrounding photoreactor, as is often the case with a vertical arrangement of diving lamps; However, the dip tube can also be open on both sides, and can also be used horizontally in reactors, with the open ends of the dip tube protruding from the reaction chamber, as it were.

Damit das Lampenmodul auch in Reaktionsumgebungen, die potentiell explosive Atmosphären bilden können, betrieben werden kann, kann vorgesehen sein, dass das Kopfteil an dem offenen Ende eines einseitig geschlossenen Tauchrohrs abdichtend und federnd gelagert damit verbunden ist. Ein Inertgaszufuhrkanal erstreckt sich durch den Kühlkörper oder als Schlauch oder Rohr durch den zwischen dem Kühlkörper und dem Tauchrohr gebildeten Raum bis oberhalb des geschlossenen Endes des Tauchrohrs. Durch die federnde Lagerung des Kopfteil mit dem Tauchrohr können Vibrationen zur Vermeidung von Glas-Metallkontakt gedämpft werden und durch die abgedichtete Verbindung kann ein Überdruck in dem Tauchrohr gegenüber dem Umgebungsdruck von zumindest 0,8 mbar bis höchstens 15 mbar erzeugt und aufrecht erhalten werden, so dass keine zündfähige Atmosphäre ins Innere des Tauchrohrs zu dem LED-Körper und dem Kopfteil dringen kann.So that the lamp module can also be operated in reaction environments which can potentially form explosive atmospheres be provided that the head part at the open end of a one-sided closed dip tube sealingly and resiliently mounted therewith is connected. An inert gas supply passage extends through the heat sink or as a hose or tube through the space formed between the heat sink and the dip tube to above the closed end of the dip tube. Due to the resilient mounting of the head part with the dip tube vibrations to avoid glass-metal contact can be damped and by the sealed connection, an overpressure in the dip tube against the ambient pressure of at least 0.8 mbar to 15 mbar can be generated and maintained, so that no flammable atmosphere can penetrate into the interior of the dip tube to the LED body and the headboard.

Wird ein beidseitig offenes Tauchrohr verwendet, wird das eine Ende durch das abdichtend und federnd gelagerte Kopfteil verschlossen und das andere Ende durch ein entsprechendes Verschlussteil. Die Inertgaszufuhr zur Schaffung des Überdrucks im Tauchrohrinneren kann dann auf einer der beiden Seiten erfolgen.If a dip tube open on both sides is used, one end is closed by the sealing and spring-mounted head part and the other end by a corresponding closure part. The inert gas to create the overpressure in the immersion tube interior can then be done on one side.

Ferner kann das Lampenmodul einen oder mehrere Temperatursensor(en) aufweisen, der/die auf der Trägerstruktur/den Trägerstrukturen angeordnet und mit der Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung des Lampenmoduls, die einen Schutzschalter für LEDs umfasst, verbunden ist/sind. Die Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung kann ferner alternativ oder zusätzlich zumindest einen Regelkreis für die LED-Ansteuerung aufweisen, mit dem gleichartige oder unterschiedliche LEDs dimmbar sind und/oder das Spektrum der emittierten Wellenlängen unterschiedlicher LEDs änderbar ist, um die emittierte Lichtmenge oder die emittierten Wellenlängen dem Reaktionsverlauf im umgebenden Reaktionsraum anzupassen.Further, the lamp module may include one or more temperature sensors disposed on the support structure (s) and connected to the power supply and control device of the lamp module including a circuit breaker for LEDs. The power supply and control device may further alternatively or additionally comprise at least one control circuit for the LED drive, with the same or different LEDs are dimmable and / or the spectrum of the emitted wavelengths of different LEDs is changeable to the emitted light quantity or the emitted wavelengths Adapt reaction course in the surrounding reaction space.

Ein erfindungsgemäßer Photoreaktor weist ein Reaktionsgefäß auf, das einen Reaktionsraum zur Durchführung einer photochemischen Reaktion zumindest eines in das Reaktionsgefäß zugeführten oder dort vorgelegten Edukts begrenzt. Ferner umfasst er zumindest ein in dem Reaktionsgefäß angeordnetes erfindungsgemäßes Lampenmodul mit einem für die photochemische Reaktion geeigneten Emissionsspektrum.A photoreactor according to the invention has a reaction vessel which delimits a reaction space for carrying out a photochemical reaction of at least one reactant fed into the reaction vessel or introduced there. Furthermore, it comprises at least one lamp module according to the invention arranged in the reaction vessel with an emission spectrum suitable for the photochemical reaction.

Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.Other embodiments as well as some of the advantages associated with these and other embodiments will become apparent and better understood by the following detailed description with reference to the accompanying drawings. Items or parts thereof that are substantially the same or similar may be provided with the same reference numerals. The figures are merely a schematic representation of an embodiment of the invention.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lampenmoduls, 1 a side view of a lamp module according to the invention,

2 eine Draufsicht auf das Lampenmodul aus 1, 2 a plan view of the lamp module 1 .

3a eine schematische Draufsicht und dazu 3a a schematic plan view and this

3b eine Seitenschnittansicht entsprechend Schnittlinie AA in (a) auf den mit LEDs bestückten Kühlkörper eines Lampenmoduls, dessen Kühlkörper einen viereckigen Querschnitt und eine zentrisch angeordnete Kabelkammer aufweist, 3b a side sectional view along section line AA in (a) on the fitted with LEDs heatsink of a lamp module, the heat sink has a quadrangular cross-section and a centrally arranged cable chamber,

4 eine Seitenansicht auf eine am Kühlkörper befestigte Trägerstruktur mit LEDs und elektrischer Kontaktierung, 4 a side view of a mounted on the heat sink support structure with LEDs and electrical contact,

5a eine schematische Draufsicht und dazu 5a a schematic plan view and this

5b eine Seitenaufschnittansicht entsprechend Schnittlinie AA in auf den mit LEDs bestückten Kühlkörper eines Lampenmoduls, dessen Kühlkörper aus einem sechseckigen Strangpressprofil mit zentralem Zulaufkanal und sechs symmetrisch darum angeordneten Rücklaufkanälen gebildet wird, 5b a side sectional view corresponding to section line AA in on the equipped with LEDs heatsink of a lamp module, the heat sink is formed of a hexagonal extruded profile with central inlet channel and six symmetrically arranged around return channels,

6a eine schematische Draufsicht und dazu 6a a schematic plan view and this

6b eine Seitenaufschnittansicht (b) entsprechend Schnittlinie AA in (a) auf den LED-Körper eines Lampenmoduls mit einem Kühlkörpervollprofil, bei dem Kabelkammern durch konkave Einschnitten gebildet werden, 6b a side sectional view (b) corresponding to section line AA in (a) on the LED body of a lamp module with a full heat sink profile, in which cable chambers are formed by concave incisions,

7 eine schematische Seitenansicht auf ein in einem Tauchrohr angeordnetes LED-Lampenmodul. 7 a schematic side view of an arranged in a dip tube LED lamp module.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezieht sich auf ein LED-Lampenmodul, das dazu ausgebildet ist, als Tauchstrahler in einem Photoreaktor eingesetzt zu werden, und auf einen mit einem oder mehreren solcher erfindungsgemäßen LED-Lampenmodulen ausgestatteten Photoreaktor.The device according to the invention relates to an LED lamp module, which is designed to be used as a submersible lamp in a photoreactor, and to a equipped with one or more such LED lamp modules according to the invention photoreactor.

In der vorliegenden Beschreibung wird auf LEDs als Lichtquelle Bezug genommen. Hierbei sind alle Licht emittierenden Halbleiterbauelemente, auch organische Leuchtdioden (OLEDs), mit inbegriffen.In the present specification, reference is made to LEDs as the light source. In this case, all light-emitting semiconductor components, including organic light-emitting diodes (OLEDs), are included.

Die Bezeichnung LED-Körper meint in der vorliegenden Beschreibung den aus Kühlkörper und den daran angebrachten Trägerstrukturen mit LEDs bestehenden Körper. Mit der Bezeichnung LED-Lampe ist vorliegend die Einheit aus LED-Körper und davon beabstandetem Kopfteil gemeint. Das LED-Lampenmodul kann zudem weitere Bauteile, wie etwa ein Tauchrohr, das die LED-Lampe umgibt, etc. aufweisen. The term LED body in the present description means the body consisting of heatsinks and the carrier structures mounted thereon with LEDs. The term LED lamp is used herein to mean the unit of LED body and headboard spaced therefrom. The LED lamp module may also include other components, such as a dip tube surrounding the LED lamp, etc.

Um mit Nieder- und Mitteldruckstrahlern im Bereich der Photochemie konkurrieren zu können und eine hohe Leistungsdichte zu erreichen, müssen LEDs mit hoher Leistung betrieben werden, wodurch eine aktive Kühlung mit einem Kühlmittel, wie z. B. Wasser, erforderlich ist. Das Wasser als Kühlmittel kann deionisiert sein und/oder Zusätze aufweisen, um Verschmutzungen von Anlagenkomponenten durch Bestandteile des Kühlwassers oder Mikroorganismen zu verhindern. Die Art des Kühlmittels kann auch von der Reaktionstemperatur im umgebenden Reaktionsmedium abhängig sein, so können z. B. bei Reaktionstemperaturen, die unter 10°C liegen, als Kühlmittel beispielsweise Glycerin, Glykole oder Alkohole oder nicht leitfähige Silikonöle eingesetzt werden; selbstverständlich auch in Mischungen oder wässriger Lösung. Das Handhaben und Beherrschen des Wärmehaushalts – kurz thermisches Management – eines LED-Lampenmoduls, das auch die Prozesstemperatur des Reaktionsmediums, das das Lampenmodul umgibt, berücksichtigen muss, ist für eine adäquate Lebensdauer von entscheidender Bedeutung.In order to compete with low- and medium-pressure lamps in the field of photochemistry and to achieve a high power density, LEDs must be operated at high power, whereby an active cooling with a coolant, such. As water, is required. The water as a coolant can be deionized and / or have additives to prevent contamination of system components by components of the cooling water or microorganisms. The type of coolant can also be dependent on the reaction temperature in the surrounding reaction medium, so z. Example, at reaction temperatures below 10 ° C, are used as coolant, for example, glycerol, glycols or alcohols or non-conductive silicone oils; of course also in mixtures or aqueous solution. Handling and controlling the heat budget - in short, thermal management - of an LED lamp module, which must also take into account the process temperature of the reaction medium surrounding the lamp module, is critical for adequate life.

Ferner werden im Bereich der industriellen Photochemie auch Lampen mit deutlich größeren Abmessungen (bis zu 2 m Länge oder auch länger bei Mitteldruckstrahlern) und entsprechender Leistung eingesetzt, was den Einsatz von LEDs auf diesem Gebiet bislang beschränkt hat, da hier die Anforderungen an Stromzufuhr und auch Kühlung bislang nicht erfüllt wurden – Länge bzw. Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs mit hoher Leistungsdichte ist wegen der dadurch ansteigenden Spannung begrenzt; denn die Halbleiterelemente werden mit geringen Spannungen betrieben. Somit stellen die Kapazitätsverluste eine Herausforderung dar, die größere Kabelquerschnitte erfordern und die Leitungslänge beschränken. Während es bei Mitteldruckstrahlenquellen aufgrund der problemlos realisierbaren langen Kabellängen von mehreren hundert Metern möglich ist, die Stromversorgung und Steuerung der Lichtquelle außerhalb des Photoreaktors und damit außerhalb einer potentiell explosionsfähigen Umgebung unterzubringen, ist dies bei den LED-Lampenmodulen aufgrund der angeführten Beschränkungen nicht möglich.Furthermore, in the field of industrial photochemistry, lamps with significantly larger dimensions (up to 2 m in length or even longer in medium-pressure lamps) and corresponding power used, which has hitherto limited the use of LEDs in this area, since the requirements for power supply and also Cooling has not yet been achieved - the length or number of high-density LEDs connected in series is limited because of the resulting increase in voltage; because the semiconductor elements are operated at low voltages. Thus, the capacity losses pose a challenge, requiring larger cable cross-sections and limiting the cable length. While it is possible for medium-pressure beam sources due to the easily realizable long cable lengths of several hundred meters to accommodate the power supply and control of the light source outside the photoreactor and thus outside a potentially explosive environment, this is not possible with the LED lamp modules due to the limitations mentioned.

Eine weitere Schwierigkeit bei längeren Lampenmodulen liegt zudem in der Schaffung einer gleichmäßigen Kühlung für alle LEDs, um zu verhindern, dass die LEDs nahe stromaufwärts gelegener Abschnitte des Fluidpfads nicht deutlich stärker gekühlt werden als LEDs, die an weiter stromabwärts gelegenen Abschnitten des Fluidpfads angeordnet sind.Another difficulty with longer lamp modules is to provide uniform cooling to all LEDs to prevent the LEDs near upstream portions of the fluid path from being cooled significantly more than LEDs located at more downstream portions of the fluid path.

Um einerseits die Stromversorgung und andererseits die Lichtausbeute eines mit LEDs bestückten Lampenmoduls zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Kühlkörper, der mit LEDs mittels Trägerstrukturen bestückt ist, mit zumindest einer Kammer zu konzipieren, in der die zur elektrischen Versorgung und Ansteuerung der LEDs erforderlichen Leitungen untergebracht werden können und so Verschattungen durch außen liegende Leitungen vermieden werden können, wodurch die im Reaktionsraum zur Verfügung stehende Lichtmenge verringert würde.On the one hand to improve the power supply and on the other hand, the light output of a lamp module equipped with LEDs, the invention provides the heat sink, which is equipped with LEDs by means of support structures to design with at least one chamber in which the required for the electrical supply and control of the LEDs lines can be accommodated and so shadows can be avoided by external lines, whereby the amount of light available in the reaction chamber would be reduced.

In 1 ist ein LED-Lampenmodul 10 für photochemische Reaktoren gezeigt, bei dem LED-Chips, die jeweils eine LED 1 auf einer Trägerstruktur 2 umfassen, an der Außenseite eines Kühlkörpers 3 angeordnet sind. Am Kopfende des Kühlkörpers 3 liegt das Kopfteil 12 vor, an dem vorzugsweise lösbare Schlauchanschlüsse 8 zur Verbindung des im Inneren des Kühlkörpers 3 vorliegenden Fluidpfads 4, 5 über Kühlmittelleitungen 13 mit einer Kühlmittelquelle Q und einem Kühlmittelrücklauf R vorgesehen sind. Dabei kann es sich auch um einen Kühlmittelkreislauf handeln.In 1 is an LED lamp module 10 shown for photochemical reactors, in which LED chips, each one LED 1 on a support structure 2 include, on the outside of a heat sink 3 are arranged. At the head of the heat sink 3 lies the headboard 12 before, on the preferably detachable hose connections 8th for connecting the inside of the heat sink 3 present fluid path 4 . 5 over coolant lines 13 are provided with a coolant source Q and a coolant return R. This can also be a coolant circuit.

Weiter ist in 1 am Kopfteil 12 ein Steckanschluss 7 zur Herstellung der elektrischen Kontaktierung der LEDs 1 über entsprechende elektrische Leitungen 15 und ein Steckanschluss 9 zur Aufhängung des Lampenmoduls 10 mittels einer entsprechend ausgestatteten Halterung 14 zu sehen.Next is in 1 at the headboard 12 a plug connection 7 for producing the electrical contacting of the LEDs 1 via corresponding electrical lines 15 and a plug connection 9 for suspension of the lamp module 10 by means of a suitably equipped holder 14 to see.

In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Kopfteil 12 auch die Stromversorgungs- und Steuervorrichtung 16, die von dem gleichen Kühlkreislauf wie der Fluidpfad in dem Kühlkörper 3 gekühlt wird, indem Fluidpfadabschnitte durch das Kopfteil 12 verlaufen. Da die Leistungskomponenten der LED-Lampe wie Treiber und Netzteile ebenso Halbleiterbauteile beinhalten, die temperaturempfindlich sind, kann die für die LEDs verwendete Kühlung ebenso dazu verwendet, um die Leistungselektronik bzw. die LED Treiber im Kopfteil durch den gleichen Kühlwasserkreislauf zu kühlen.In the embodiment shown, the head part comprises 12 also the power supply and control device 16 from the same cooling circuit as the fluid path in the heat sink 3 is cooled by fluid path sections through the head part 12 run. Because the power components of the LED lamp, such as drivers and power supplies, also include semiconductor devices that are temperature sensitive, the cooling used for the LEDs can also be used to cool the power electronics or LED drivers in the header through the same cooling water circuit.

2 zeigt das hier zylindrischen Kopfteil 12 des Lampenmoduls 10 von oben mit einem axial zentral angeordneten elektrischen Anschluss 7. Generell kann das Kopfteil auch ein von einem kreisrunden Querschnitt abweichendes Querschnittsprofil aufweisen. Die Kühlmittelanschlüsse 8 und Steckverbinder 9 für die Halterung sind konzentrisch um den elektrischen Anschluss 7 verteilt. 2 shows the here cylindrical headboard 12 of the lamp module 10 from above with an axially centrally arranged electrical connection 7 , In general, the head part may also have a cross-sectional profile deviating from a circular cross-section. The coolant connections 8th and connectors 9 for the bracket are concentric around the electrical connection 7 distributed.

3a, b, 5a, b und 6a, b zeigen jeweils verschiedene Ausführungsformen eines mit LEDs bestückten Kühlkörpers 3 eines erfindungsgemäßen Lampenmoduls 10 in a) Querschnitt- und b) Längsschnittansicht. 3a , b, 5a , Federation 6a , b show different embodiments of a LED equipped with heat sink 3 a lamp module according to the invention 10 in a) cross-section and b) longitudinal section view.

3a, b zeigt einen Kühlkörper 3 mit viereckigem Querschnitt, bei dem auf den Außenflächen Trägerplatinen 2 mit LEDs 1 angebracht sind. In diesem Beispiel liegt die Kabelkammer 6 axial-zentral, zwei Kühlzulaufabschnitte 4 und zwei Kühlrücklaufabschnitte 5 sind darum verteilt angeordnet. 3a , b shows a heat sink 3 with square cross-section, in which on the outer surfaces carrier boards 2 with LEDs 1 are attached. In this example, the cable chamber is located 6 axial-central, two cooling inlet sections 4 and two cooling return sections 5 are arranged around it.

Selbstverständlich sind Abweichungen von Anzahl und Anordnung der Kühlmittelzuläufe und Rückläufe im Schutzumfang der Erfindung enthalten und hängen von Querschnittsform und Länge des Lampenmoduls bzw. des Kühlkörpers ab.Of course, deviations from the number and arrangement of the coolant inlets and returns are within the scope of the invention and depend on the cross-sectional shape and length of the lamp module or of the heat sink.

Da der Abstrahlwinkel herkömmlicher LEDs beschränkt ist, sind mehreckige, z. B. sechs- oder achteckige Profilquerschnitte vorteilhaft. Werden OLEDs eingesetzt, können auch kreiszylindrische Formen gut realisiert werden.Since the radiation angle of conventional LEDs is limited, polygonal, z. B. six- or octagonal profile cross sections advantageous. If OLEDs are used, even circular cylindrical shapes can be realized well.

4 zeigt eine Trägerstruktur 2, auf der im vorliegenden Beispiel fünf LEDs 1 angeordnet sind, die durch in einer Kabelkammer untergebrachte elektrische Leitungen 15 an den auf der Trägerstruktur 2 vorgesehenen Kontaktelementen 1' kontaktiert sind. Dabei ist eine Ecke der rechteckigen Trägerstruktur 2 ausgespart, um die elektrischen Leitungen 15 nach innen in die Kabelkammer führen zu können, wie dies auch in 5a angedeutet ist. Die Anzahl der auf einer Trägerstruktur vorgesehenen LEDs ist allerdings nicht auf fünf beschränkt. 4 shows a support structure 2 , in the present example, five LEDs 1 are arranged, which by housed in a cable chamber electrical lines 15 on the on the support structure 2 provided contact elements 1' are contacted. Here is a corner of the rectangular support structure 2 recessed to the electrical wires 15 to be able to lead inwards into the cable chamber, as well as in 5a is indicated. However, the number of LEDs provided on a support structure is not limited to five.

Den Lampenmodulen 10 in 5a, b und 6a, b ist gemeinsam, dass der Zufuhrabschnitt 4 des Fluidpfads 4, der im Einsatz mit der Kühlmittelquelle verbunden wird, axial zentral in dem Kühlkörper 3 verläuft. Die Rücklaufabschnitte 5 sind axialparallel und konzentrisch um den Zufuhrabschnitt 4 im Kühlkörper 3 angeordnet. Dabei entspricht die Anordnung der Rücklaufabschnitte 5 in dem Kühlkörper 3 der Anordnung der LEDs 1, die mit den Trägerstrukturen 2 an den ebenen, d. h. nicht-konkaven Abschnitten der Mantelfläche des prismatischen Kühlkörpers 3 angeordnet sind.The lamp modules 10 in 5a , Federation 6a , B is common to the feed section 4 of the fluid path 4 , which in use is connected to the coolant source axially centrally in the heat sink 3 runs. The return sections 5 are axially parallel and concentric about the feed section 4 in the heat sink 3 arranged. The arrangement corresponds to the return sections 5 in the heat sink 3 the arrangement of the LEDs 1 that with the support structures 2 at the flat, ie non-concave portions of the lateral surface of the prismatic heat sink 3 are arranged.

Die Ausführungsformen in 5a, b und 6a, b unterscheiden sich allerdings in der Art des Kühlkörpers 3 und in der Anordnung der Kabelkammer 6.The embodiments in 5a , Federation 6a , b, however, differ in the type of heat sink 3 and in the arrangement of the cable chamber 6 ,

Das LED-Lampenmodul 10 in 5a, b wird aus einem sechseckigen Hohlprofil, beispielsweise aus Aluminium mittels Strangpressen, als Kühlkörper 3 mit innenliegenden Zufuhr- und Rücklaufkanälen 4, 5 erhalten. In dem Hohlprofil liegen im vorliegenden Fall sechs Rücklaufkanäle 5 vor. Axial-zentral liegt ein Zulaufkanal 4 vor, der über Stege mit den Rücklaufkanälen 5 verbunden ist, so dass die Zwischenräume zwischen Zulaufkanal 4 und Rücklaufkanälen 5 als Kabelkammern 6 zur Verfügung stehen.The LED lamp module 10 in 5a , B is made of a hexagonal hollow profile, for example made of aluminum by extrusion, as a heat sink 3 with internal supply and return channels 4 . 5 receive. In the hollow profile are in this case six return channels 5 in front. Axial-central is an inlet channel 4 in front, via webs with the return channels 5 is connected, so that the spaces between inlet channel 4 and return channels 5 as cable chambers 6 be available.

6a, b zeigt ein Lampenmodul mit einem Kühlkörper 3, der wie der Kühlkörper in 3a, b als Vollprofil (aus Aluminium) ausgeführt ist, das hier jedoch auf einem sechseckigen Querschnitt basiert, bei dem die Kanten konkav eingeschnitten sind, so dass es sich bei der Grundfläche tatsächlich um ein 18-Eck handelt. In diesen konkaven Einschnitten wird jeweils eine Kabelkammer 6 untergebracht, die durch die an dem Kühlkörper 3 befestigten Trägerstrukturen 2 geschlossen werden. Kühlmittelzulauf 4 und Rückläufe 5 werden durch in das Vollprofil eingebrachte Bohrungen gebildet. Alternativ kann der Kühlkörper 3 auch in der gewünschten Weise gegossen werden, gegebenenfalls auch mehrstückig. 6a , b shows a lamp module with a heat sink 3 that's like the heat sink in 3a , b is a solid profile (made of aluminum), but here it is based on a hexagonal cross-section in which the edges are concave, so that the base is actually an 18-corner. In each of these concave incisions is a cable chamber 6 housed by the on the heat sink 3 attached carrier structures 2 getting closed. Coolant inlet 4 and returns 5 are formed by bores introduced into the solid profile. Alternatively, the heat sink 3 be poured in the desired manner, possibly also in several pieces.

Das erfindungsgemäße LED-Lampenmodul ist primär zur industriellen Anwendung in der präparativen Photochemie, mit oder ohne Katalyse, sowie für AOPs oder Desinfektionszwecke vorgesehen, wobei das Lampenmodul anders als bei den bekannten LED-Lampenmodulen, die in Biophotoreaktoren eingesetzt werden, erhöhten Anforderungen genügen muss. Hierzu zählen insbesondere von Raumtemperatur und Umgebungsdruck abweichende Reaktionstemperaturen und -drücke, die im Reaktionsraum um das Lampenmodul herrschen, und die auch Temperaturen unter +5°C und über +40°C, sowie Drücke im Bereich von Hochvakuum und 6 bar Überdruck umfassen. Ferner ist bei den in Photoreaktoren eingesetzten Lichtquellen – je nach Zusammensetzung des Reaktionsvolumens – auf den Explosionsschutz zu achten; die erfindungsgemäßen LED-Lampenmodule können in bestimmten Ausführungsformen auch in ATEX klassifizierten Bereichen eingesetzt werden.The LED lamp module according to the invention is primarily intended for industrial use in preparative photochemistry, with or without catalysis, and for AOPs or disinfection purposes, the lamp module, unlike the known LED lamp modules used in biophotoreactors, must meet increased requirements. These include, in particular, reaction temperatures and pressures deviating from room temperature and ambient pressure, which prevail in the reaction space around the lamp module, and which also include temperatures below + 5 ° C. and above + 40 ° C., and pressures in the range of high vacuum and 6 bar overpressure. Furthermore, the light sources used in photoreactors - depending on the composition of the reaction volume - pay attention to the explosion protection; the LED lamp modules according to the invention can also be used in ATEX classified areas in certain embodiments.

Das Beispiel in 7 zeigt hierzu ein erfindungsgemäßes Lampenmodul 10, das in einem Tauchrohr 11 angeordnet ist. Das Kopfteil 12 ist abgedichtet in dem Tauchrohr 11 gelagert, so dass durch Inertgaszufuhr über die Leitung 18, die sich hier durch das Kopfteil 12 und den Kühlkörper 3 erstreckt, im Tauchrohrinneren 19 um den LED-Körper eine Inertgasatmosphäre, beispielsweise Stickstoff oder ein anderes Inertgas, mit einem gewissen Überdruck gegenüber dem atmosphärischen Umgebungsdruck erzeugt werden und so der Explosionsschutz des Lampenmoduls 10 verbessert werden kann, da keine explosionsfähigen Luftgemische an das Kopfteil oder den LED-Körper dringen können. Für diese Ausführungsform des Lampenmoduls 10 kann für die abdichtende Anordnung vorgesehen sein, dass das Kopfteil 12 und ein entsprechender Aufnahmeabschnitt des Tauchrohrs 11 zumindest teilweise korrespondierend hinsichtlich Form und Abmessungen ausgebildet sind, alternativ können Adapterstücke oder Dichtelemente vorgesehen sein. Die Querschnittsform des Kühlkörpers 3 ist von der Querschnittsform des Kopfteils 12 unabhängig. Über die mit Ventil verschließbare Inertgasableitung 18 kann zu Revisionszwecken der Überdruck abgelassen werden, alternativ kann die Inertgaszufuhr- und abfuhr so eingeregelt werden, dass eine Inertgasspülung unter besagtem Überdruck durchgeführt wird. Hierzu strömt das Inertgas wie in 7 skizziert unten aus dem Kühlkörper 3 oder alternativ durch ein entsprechend angeordnetes Rohr (oder Schlauch) aus und außen an den LEDs vorbei nach oben zu der druckabhängig durchlassventilgesteuerten Inertgasableitung. Durch die Inertgasatmosphäre bzw. Spülung wird der Innenbereich des Tauchrohres inertisiert. Die Aufrechterhaltung kann über einen kontinuierlichen Durchfluss oder eine Leckageausgleichskompensation mit einer entsprechenden Steuer-, Mess- und Regeleinheit (vorzugsweise ATEX zertifiziert) erfolgen. Zum Schutz der empfindlichen Halbleiterbauteile sollte der maximale Überdruck im Tauchrohr allerdings 15 mbar nicht überschreiten. Damit lässt sich die Zündschutzart „p” gem. ATEX Direktive (Überdruckkapselung) realisieren.The example in 7 shows for this purpose a lamp module according to the invention 10 that in a dip tube 11 is arranged. The headboard 12 is sealed in the dip tube 11 stored, so that by Inertgaszufuhr over the line 18 that are here through the headboard 12 and the heat sink 3 extends, in the immersion tube interior 19 around the LED body an inert gas atmosphere, such as nitrogen or other inert gas, are generated with a certain pressure over the atmospheric pressure and thus the explosion protection of the lamp module 10 can be improved because no explosive air mixtures can penetrate the headboard or the LED body. For this embodiment of the lamp module 10 can for the sealing arrangement be provided that the headboard 12 and a corresponding receiving portion of the dip tube 11 are formed at least partially corresponding with respect to shape and dimensions, alternatively adapter pieces or sealing elements may be provided. The cross-sectional shape of the heat sink 3 is of the cross-sectional shape of the head part 12 independently. About the closed with valve inert gas discharge 18 For example, the overpressure can be drained off. Alternatively, the inert gas supply and removal can be regulated in such a way that an inert gas purge is carried out under said overpressure. For this, the inert gas flows as in 7 outlined below from the heat sink 3 or alternatively through a suitably arranged tube (or tube) and out past the LEDs on the outside to the pressure-dependent outlet valve controlled inert gas discharge. Due to the inert gas atmosphere or rinsing the inner region of the dip tube is rendered inert. The maintenance can be done via a continuous flow or a leakage compensation compensation with a corresponding control, measuring and control unit (preferably ATEX certified). To protect the sensitive semiconductor components, however, the maximum overpressure in the dip tube should not exceed 15 mbar. Thus, the type of protection "p" acc. Implement ATEX directive (pressurized enclosure).

Das Material des Tauchrohrs 11 ist so gewählt, dass es für die von den LEDs 1 emittierte Strahlung transparent ist und dem Reaktionsdruck im umgebenden Reaktionsraum standhält. Filter für unerwünschte Wellenlängen wie bei herkömmlichen Strahlungsquellen sind nicht erforderlich, da die gewünschte Wellenlänge durch entsprechende Dotierung der LEDs 1 eingestellt werden kann.The material of the dip tube 11 is chosen to be that of the LEDs 1 emitted radiation is transparent and withstands the reaction pressure in the surrounding reaction space. Filters for unwanted wavelengths as with conventional radiation sources are not required because the desired wavelength by appropriate doping of the LEDs 1 can be adjusted.

Für eine thermische Entkopplung des Tauchrohrinnenraums von dem umgebenden Reaktionsraum kann ein erfindungsgemäßes Lampenmodul mit einem zusätzlichen oder einem doppelwandigen Tauchrohr ausgebildet sein, so dass der zwischen den Tauchrohren gebildete bzw. der im doppelwandigen Tauchrohr vorliegende Spalt evakuiert oder mit einem Kühlkreis zur Fluidkühlung verbunden werden kann. Als Kühlfluid eignen sich alle Medien, die die emittierte Strahlung der LEDs nicht absorbieren, beispielsweise Wasser oder andere Flüssigkeiten. Aber auch eine Gasspülung kommt hier in Betracht. Beide Einrichtungen – thermische Abkopplung und Explosionsschutz – können auch unabhängig voneinander für verschiedene Ausführungen des Lampenmoduls eingesetzt werden.For a thermal decoupling of the dip tube interior from the surrounding reaction space, a lamp module according to the invention can be formed with an additional or a double-walled dip tube, so that the gap formed between the dip tubes or the gap present in the double-walled dip tube can be evacuated or connected to a cooling circuit for fluid cooling. As cooling fluid are all media that do not absorb the emitted radiation of the LEDs, such as water or other liquids. But also a gas flush comes into consideration here. Both devices - thermal decoupling and explosion protection - can also be used independently for different versions of the lamp module.

Generell kann ein erfindungsgemäßes LED-Lampenmodul zumindest einen Temperatursensor auf der Trägerstruktur bzw. der Platine aufweisen, welche für eine Schutzabschaltung zum Schutz der Halbleiterbauteile sorgt, sofern die maximal zulässige Umgebungstemperatur überschritten wird. Bei Unterschreiten der Maximaltemperatur kann die Steuerungsvorrichtung die entsprechenden LEDs wieder selbsttätig zuschalten. Sämtliche sicherheitsrelevante Sensoren des Lampenmoduls können redundant bzw. 2-kanalig ausgeführt sein, um die entsprechend notwendige SIL Klasse zu realisieren.In general, an LED lamp module according to the invention can have at least one temperature sensor on the carrier structure or the circuit board, which ensures a protective shutdown for the protection of the semiconductor components, as long as the maximum permissible ambient temperature is exceeded. When falling below the maximum temperature, the control device can switch on the corresponding LEDs again automatically. All safety-related sensors of the lamp module can be redundant or 2-channel designed to realize the correspondingly necessary SIL class.

Da die LEDs gruppenweise auf den Trägerstrukturen untergebracht sind, können diese bei Ausfall einzeln ausgetauscht werden.Since the LEDs are housed in groups on the support structures, they can be replaced individually in case of failure.

Ferner ist das erfindungsgemäße Lampenmodul geeignet, prozessspezifische Spektren bereitzustellen, wobei ferner mittels Regelkreis die Strahlungsintensität dem Photochemischen Prozess angepasst werden kann. So kann eine Leistungsregelung der LEDs (Dimming) zur Prozesskontrolle erfolgen, da in vielen Reaktionen sich die Absorption während des Prozesses ändert. Hierauf kann durch gezielte Mess- und Regelkreise und Lampendimming reagiert werden, um ein effizientes System zu realisieren und Überbestrahlungen zu vermeiden.Furthermore, the lamp module according to the invention is suitable for providing process-specific spectra, wherein the radiation intensity can also be adapted to the photochemical process by means of a control circuit. Thus, a power control of the LEDs (dimming) for process control can be done because in many reactions, the absorption during the process changes. This can be responded to by targeted measurement and control circuits and lamp dimming in order to realize an efficient system and to avoid over-irradiation.

Ein erfindungsgemäßes Lampenmodul kann monochromatische LED sowie eine Mischung von LEDs mit unterschiedlichen Emissionsspektren aufweisen, welche die optimale Ausnutzung des Absorptionsspektrums der jeweiligen Reaktion darstellt. Gleiches gilt, wenn die Tauchlampen für Bioreaktoren eingesetzt werden sollen. Hier können LEDs mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen auf einer Trägerstruktur implementiert werden, um optimale Wachstumsraten zu erzielen. In unterschiedlichen Wachstumsphasen bzw. unterschiedlichen Zellen können jeweils optimal gemischte Lichtspektren und -intensitäten zum optimierten Wachstum bereitgestellt werden.A lamp module according to the invention can have monochromatic LED as well as a mixture of LEDs with different emission spectra, which represents the optimal utilization of the absorption spectrum of the respective reaction. The same applies if the diving lamps are to be used for bioreactors. Here, LEDs with different emission wavelengths can be implemented on a support structure to achieve optimal growth rates. In different growth phases or different cells, optimally mixed light spectra and intensities can be provided for optimized growth.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2010/0267125 A1 [0005] US 2010/0267125 A1 [0005]

Claims (10)

Lampenmodul (10) für photochemische Reaktoren, das einen Kühlkörper (3), an dessen Außenseite zumindest eine Trägerstruktur (2) mit zumindest einer Licht emittierenden Diode (LED) (1) angeordnet ist, und ein Kopfteil (12) zum elektrischen Anschluss der zumindest einen LED (1) und zur Halterung des Lampenmoduls (10) aufweist, wobei der Kühlkörper (3) zumindest einen Fluidpfad (a) begrenzt, der zumindest einen Zufuhrabschnitt (4) und zumindest einen Rücklaufabschnitt (5) aufweist, wobei der zumindest eine Zufuhrabschnitt (4) über das Kopfteil (12) mit einer Kühlmittelquelle (Q) und der zumindest eine Rücklaufabschnitt (5) über das Kopfteil (12) mit einem Kühlmittelrücklauf (R) fluidisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) ferner zumindest eine Kammer (6) zumindest teilweise begrenzt, durch die sich zumindest eine Stromversorgungs- und/oder Steuerungsleitung (15) von dem Kopfteil (12) bis zu einem Kontaktelement (1') der zumindest einen LED (1) erstreckt.Lamp module ( 10 ) for photochemical reactors containing a heat sink ( 3 ), on the outside of which at least one support structure ( 2 ) with at least one light emitting diode (LED) ( 1 ) is arranged, and a head part ( 12 ) for the electrical connection of the at least one LED ( 1 ) and for holding the lamp module ( 10 ), wherein the heat sink ( 3 ) at least one fluid path (a) bounded, the at least one feed section ( 4 ) and at least one return section ( 5 ), wherein the at least one feed section ( 4 ) over the head part ( 12 ) with a coolant source (Q) and the at least one return section ( 5 ) over the head part ( 12 ) is fluidically connectable to a coolant return (R), characterized in that the heat sink ( 3 ) at least one chamber ( 6 ) at least partially limited by the at least one power supply and / or control line ( 15 ) from the headboard ( 12 ) to a contact element ( 1' ) of the at least one LED ( 1 ). Lampenmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl und Größe der Kammer(n) (6) geeignet ist, die Gesamtheit der LEDs (1) des Lampenmoduls (10) aufzunehmen, wobei eine vorbestimmte Anzahl an LEDs (1), die bevorzugt auf einer gemeinsamen Trägerstruktur (2) angeordnet sind, jeweils mit zumindest einer der Stromversorgungs- und/oder Steuerungsleitungen (15) verbunden ist.Lamp module ( 10 ) according to claim 1, characterized in that a number and size of the chamber (s) ( 6 ) is suitable, the totality of the LEDs ( 1 ) of the lamp module ( 10 ), wherein a predetermined number of LEDs ( 1 ), preferably on a common carrier structure ( 2 ) are arranged, in each case with at least one of the power supply and / or control lines ( 15 ) connected is. Lampenmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) zumindest einen längsaxial und zentral verlaufenden Zufuhrabschnitt (4) und mehrere Rücklaufabschnitte (5) aufweist, die axialparallel um den Zufuhrabschnitt (4) angeordnet sind, oder dass die Kammer (6) oder eine der Kammern (6) längsaxial und zentral in dem Kühlkörper (3) verläuft.Lamp module ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the heat sink ( 3 ) at least one longitudinal axial and central feed section ( 4 ) and several return sections ( 5 ) axially parallel to the feed section (FIG. 4 ), or that the chamber ( 6 ) or one of the chambers ( 6 ) longitudinally and centrally in the heat sink ( 3 ) runs. Lampenmodul (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem längsaxial und zentral verlaufenden Zufuhrabschnitt (4) die Kammer (6) konzentrisch um den längsaxial und zentral verlaufenden Zufuhrabschnitt (4) angeordnet ist, oder mehrere axialparallel verlaufende Kammern (6) – innerhalb des Kühlkörpers (3) vorgesehen sind oder – durch Einschnitte des Kühlkörpers (3) an dessen Außenseite in Verbindung mit der zumindest einen an dem Kühlkörper (3) angeordneten Trägerstruktur (2) gebildet werden.Lamp module ( 10 ) according to claim 3, characterized in that in the longitudinal axial and central feed section ( 4 ) the chamber ( 6 ) concentrically about the longitudinal axial and central feed section ( 4 ) is arranged, or a plurality of axially parallel chambers ( 6 ) - inside the heat sink ( 3 ) are provided or - by incisions of the heat sink ( 3 ) on its outside in conjunction with the at least one on the heat sink ( 3 ) arranged carrier structure ( 2 ) are formed. Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) entsprechend der Anzahl und Anordnung der LEDs (1) auf der zumindest einen Trägerstruktur (2) dimensioniert ist, wobei eine Anordnung der LEDs (1) auf der Trägerstruktur (2), die auf dem Kühlkörper (3) angeordnet ist, einem Verlauf der Rücklaufabschnitte (5) innerhalb des Kühlkörpers (3) entspricht.Lamp module ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the heat sink ( 3 ) according to the number and arrangement of the LEDs ( 1 ) on the at least one support structure ( 2 ), wherein an arrangement of the LEDs ( 1 ) on the support structure ( 2 ), which are on the heat sink ( 3 ) is arranged, a course of the return sections ( 5 ) within the heat sink ( 3 ) corresponds. Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – an dem Kopfteil (12) zumindest eine elektrische Anschlussvorrichtung (7) zur Verbindung der zumindest einen Stromversorgungs- und/oder Steuerungsleitung (15) mit einer Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung (16) des Lampenmoduls (10) vorgesehen ist, oder das Kopfteil (12) die Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung (16) für die zumindest eine LED (1) enthält, wobei das Kopfteil (12) zumindest einen Kühlmittelpfad zur Kühlung der Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung aufweist, der vorzugsweise mit dem im Kühlkörper (3) vorliegenden Kühlmittelpfad (a) verbunden ist, und – Kühlmittelanschlussvorrichtungen (8) zur Verbindung der Zufuhr- und Rücklaufabschnitte (4, 5) über Kühlmittelleitungen (13) mit der Kühlmittelquelle (Q) und dem Kühlmittelrücklauf (R), und – zumindest eine mechanische Anschlussvorrichtung (9) zur Verbindung des Kopfteils (12) mit einer Halterung (14) vorgesehen ist.Lamp module ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that - on the head part ( 12 ) at least one electrical connection device ( 7 ) for connecting the at least one power supply and / or control line ( 15 ) with a power supply and control device ( 16 ) of the lamp module ( 10 ) is provided, or the head part ( 12 ) the power supply and control device ( 16 ) for the at least one LED ( 1 ), wherein the head part ( 12 ) has at least one coolant path for cooling the power supply and control device, which preferably with the in the heat sink ( 3 ) coolant path (a) is connected, and - coolant connection devices ( 8th ) for connecting the feed and return sections ( 4 . 5 ) via coolant lines ( 13 ) with the coolant source (Q) and the coolant return (R), and - at least one mechanical connection device ( 9 ) for connecting the head part ( 12 ) with a holder ( 14 ) is provided. Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Fluidpfade (a), die sich durch den Kühlkörper (3) erstrecken, in Bezug auf eine vorbestimmte Kühlleistung, die für die Gesamtanzahl der LEDs (1) des Lampenmoduls (10) zu erbringen ist, ausgewählt ist, wobei jeweils ein Fluidpfad (a) zur Kühlung einer vorbestimmten Anzahl an LEDs (1) vorgesehen ist, die eine Kühlgruppe definiert, wobei der zumindest eine Zufuhrabschnitt (4) des Fluidpfads (a) für eine erste Kühlgruppe am Kopfende des Kühlkörpers (3) und jeder weitere Zufuhrabschnitt (4) für einen Fluidpfad (a) einer weiteren Kühlgruppe auf einer Höhe entlang der Länge des Kühlkörpers (3) beginnen, die einem Mantelflächenabschnitt des Kühlkörpers (3) entspricht, an dem die LEDs (1) jeder weiteren Kühlgruppe angeordnet sind.Lamp module ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the number of fluid paths (a) extending through the heat sink ( 3 ) with respect to a predetermined cooling capacity corresponding to the total number of LEDs ( 1 ) of the lamp module ( 10 ), wherein in each case a fluid path (a) for cooling a predetermined number of LEDs ( 1 ) is provided, which defines a cooling group, wherein the at least one feed section ( 4 ) of the fluid path (a) for a first cooling group at the head end of the heat sink ( 3 ) and each further feed section ( 4 ) for a fluid path (a) of a further cooling group at a height along the length of the heat sink ( 3 ), which a lateral surface portion of the heat sink ( 3 ) at which the LEDs ( 1 ) are arranged each other cooling group. Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampenmodul (10) zumindest ein Tauchrohr (11), in dem zumindest der Kühlkörper (3) angeordnet ist, an dessen Außenseite die zumindest eine Trägerstruktur (2) mit der zumindest einen Licht emittierenden Diode (LED) (1) angeordnet ist, aus einem für die Wellenlängen der von den LEDs (1) des Lampenmoduls (10) emittierten Strahlung durchlässigen Material aufweist, wobei das Tauchrohr (11) bezüglich Material und Form für einen Reaktionsdruck in einem das Tauchrohr (11) umgebenden Reaktionsraum für einen Bereich von Hochvakuum bis 6 bar Überdruck ausgelegt ist, wobei das Kopfteil (12) mit einem ersten Ende des Tauchrohrs (11) fluiddicht und federnd gelagert verbunden ist, und dass das Tauchrohr (11) an seinem zweiten Ende geschlossen ist, bevorzugt durch ein Verschlussteil, wobei sich ein Inertgaszufuhrkanal durch das Kopfteil (12) in den Raum (19) zwischen dem Tauchrohr (11) und dem Kühlkörper (3) erstreckt,Lamp module ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the lamp module ( 10 ) at least one dip tube ( 11 ), in which at least the heat sink ( 3 ) is arranged, on the outside of which at least one support structure ( 2 ) with the at least one light emitting diode (LED) ( 1 ), one for the wavelengths of the LEDs ( 1 ) of the lamp module ( 10 ) emitted radiation has permeable material, wherein the dip tube ( 11 ) in terms of material and shape for a reaction pressure in a dip tube ( 11 ) surrounding reaction space is designed for a range of high vacuum to 6 bar overpressure, wherein the head part ( 12 ) with a first end of the dip tube ( 11 ) is connected fluid-tight and resiliently mounted, and that the dip tube ( 11 ) is closed at its second end, preferably by a closure part, wherein an inert gas supply channel through the head part ( 12 ) in the room ( 19 ) between the dip tube ( 11 ) and the heat sink ( 3 ), Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampenmodul (10) zumindest einen Temperatursensor aufweist, der auf der Trägerstruktur (2) angeordnet ist und mit der Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung (16), die einen Schutzschalter für die LEDs (1) umfasst, verbunden ist, und/oder dass – die Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung (16) zumindest einen Regelkreis für eine LED-Ansteuerung aufweist, mit dem gleichartige oder unterschiedliche LEDs (1) dimmbar sind und/oder das Spektrum der emittierten Wellenlängen unterschiedlicher LEDs (1) änderbar ist.Lamp module ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the lamp module ( 10 ) has at least one temperature sensor located on the support structure ( 2 ) and with the power supply and control device ( 16 ), which provides a circuit breaker for the LEDs ( 1 ), and / or that - the power supply and control device ( 16 ) has at least one control circuit for an LED drive, with the same or different LEDs ( 1 ) are dimmable and / or the spectrum of the emitted wavelengths of different LEDs ( 1 ) is changeable. Photoreaktor mit einer darin angeordneten Lampe mit einem für die photochemische Reaktion geeigneten Emissionsspektrum, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe ein Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.Photoreactor with a lamp arranged therein with a suitable emission spectrum for the photochemical reaction, characterized in that the lamp is a lamp module ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 9.
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