Спосіб та система для лазерної, специфічної довжини хвилі, обробки інфрачервоним випромінюванням

1. Система для безконтактної термічної обробки пластмасових цільових деталей, попередньо утворених або оброблених, яка включає: засоби, діючі на розміщення пластикових цільових деталей у спосіб, що полегшує застосування випромінюючого нагрівання; та ділянку термічного контролю та управління, на якій пластмасові деталі розташовуються для опромінення, ділянка термічного спостереження та контролю включає один або більше твердотілих лазерних діодів з червоною основою, для виділення інфрачервоної енергії, що випромінюється у вузькому діапазоні довжини хвилі, що приводить у відповідність бажані абсорбуючі властивості пластмасових цільових деталей в діапазоні довжини хвилі від 1,1 до 5,0 мікронів через пряме перетворення електричний струм-на-фотон, і де лазерні діоди розташовані в матриці так, щоб істотна частина випромінюючої енергії, яку виділяє матриця, попадала на частини цільових деталей. 2. Система за п.1, яка відрізняється тим, що лазерні діоди виготовлені із застосуванням матеріалів, заснованих на індії фосфаті. 3. Система за будь-яким з пп.1-2, яка відрізняється тим, що принаймні одна довжина хвилі, вибрана для опромінювання цілі, вибрана відповідно до основних характеристик абсорбції матеріалів цільової композиції у вибраній довжині хвилі та вибрана, щоб оптимізувати принаймні одне з бажаної глибини нагрівання, проникнення тепла, нагрівання шкіри, місця розташування нагрівання, швидкості нагрівання або нагрітої товщини. 2 (19) 1 3 10. Спосіб за п.9, який відрізняється тим, що лазерні діоди виготовлені із застосуванням матеріалів, заснованих на індії фосфаті. 11. Спосіб за п.10, який відрізняється тим, що принаймні один діод діє на видалення енергії випромінювання з довжиною хвилі від 1,0 до 3,0 мікрометрів. 12. Система для вибіркового введення термічного інфрачервоного випромінювання в об'єкт, система включає: принаймні один твердотілий виділяючий випромінювання лазерний діод, принаймні один лазерний діод, що є одним з випромінюючих вихідну теплову інфрачервону енергію в вибраній довжині хвилі для відповідності бажаній абсорбуючій властивості, пов'язаній з застосуваною ціллю; засоби для того, щоб поміщати цілі так, щоб вони могли бути нагріті системою опромінювання, що базується на лазерних діодах; вишукуванням закріплення у позицію, коли принаймні один лазерний діод матриці є таким, що його опромінювання спрямоване в вибрані частини цілі; та засіб, щоб управління вибору часу та кількістю електричного струму принаймні на один лазерний діод, за допомогою чого відбувається процес безпосереднього перетворення електричний струм-на-фотон, що виробляє теплову випромінюючу енергію. 13. Система за п.12, яка відрізняється тим, що лазерні діоди виготовлені із застосуванням матеріалів, заснованих на індії фосфаті. 14. Система за п.12, яка відрізняється тим, що принаймні один діод діє на видалення енергії випромінювання з довжиною хвилі від 1,0 до 3,0 мікрометрів. 15. Система за будь-яким з пп.12-14, яка відрізняється тим, що принаймні один лазерний діод приймає форму матриці X на Y окремих лазерних діодних пристроїв опромінення так, що модель вихідної продукції опромінення з кожного пристрою принаймні частково покриває продукцію сусідніх пристроїв 16. Система, за будь-яким з пп.12-15, яка відрізняється тим, що принаймні один лазерний діод приймає форму X на Y матриці лазерно-діодних пристроїв і обидва X і Y є більшими ніж один. 17. Система за будь-яким з пп.12-16, яка відрізняється тим, що матриці перебувають у формі принаймні однієї матриці вбудованого чіпа, інтегрованої лінії зв'язку або матриці шарово-сіткового кріплення індивідуальних пристроїв, щоб полегшити напрямок випромінювання до цілі. 18. Система за будь-яким з пп.12-17, яка відрізняється тим, що монтажні плати, на яких установлені лазерні діодні пристрої, є конфігураціями монтажної плати, вибраними, щоб відводити теплоту від лазерних діодних пристроїв за допомогою принаймні однієї монтажної плати, матеріал якої є більш провідним, ніж звичайний, нагрівальні стоки або охолоджуючі рідинні сорочки. 19. Система за п.18, яка відрізняється тим, що засоби для відведення теплоти, включають рідинну сорочку теплообміну, яка переміщує теплоту принаймні на одну з істотних відстаней від системи з фабрики виробництва або на зовнішнє положення. 94751 4 20. Система за будь-яким з пп.12-19, яка відрізняється тим, що засоби для розташування складаються із засобу перевезення, за допомогою чого цілі переміщуються періодично через область нагрівання випромінюванням, включаючи шлях переміщення в та шлях переміщення з заданої області. 21. Система за будь-яким з пп.12-20, яка відрізняється тим, що система програмованого керування далі включає принаймні один вхідний інтелектуальний датчик, щоб контролювати інші параметри цілі, щоб забезпечити дані, використовувані в модифікації принаймні одного аспекту системи вихідного опромінювання і де принаймні один інтелектуальний датчик включає фотосистему. 22. Система за будь-яким з пп.12-21, яка відрізняється тим, що далі включає систему керування, виконану для окремого керування принаймні одним з: статусу увімк./вимк., потоком електричного струму, та місць розташування активованих пристроїв для кожної довжини хвилі, представленої в матриці і моделях сканера. 23. Система за будь-яким з пп.12-22, яка відрізняється тим, що система керування імпульсно збуджує систему на рівнях електричного струму, що є істотно більші, ніж рекомендовані стійкі, статичні рівні струму, щоб досягти вищої інтенсивності миттєвого випуску у імпульсній операції, такої, коли система, що відповідає на вхідний сигнал, визначає вибір часу імпульсної операції. 24. Система за п.22, яка відрізняється тим, що пристрій сканування здатний до конфігурації перенаправлення випромінюючої енергії через двовимірні або тривимірні моделі сканування синхронізовано з транспортними засобами, які переміщають ціль через область опромінювання і так, що принаймні одна тривалість дії області, величина випромінювання в будь-який заданий час і розміщення випромінювання може бути спрямоване системою керування. 25. Спосіб введення теплоти у ціль, який включає: розташування цілі для експозиції принаймні одним лазерним діодом, що виділяє теплове випромінювання; компонування принаймні одного лазерного діода, щоб спрямувати його опромінювання до цілі: вибірково підведений електричний струм до принаймні одного лазерного діода, що виділяє випромінювання; і вибір принаймні одного лазерного діода, що виділяє принаймні одну специфічну вузьку довжину хвилі випромінювання, для відповідності переважним характеристикам абсорбції цілі; далі, вибираючи принаймні один лазерний діод такий, що емісія випромінюючої енергії перебуває на вузькій зоні в діапазоні від 1,1 до 5,0 мікронів; селективне введення теплоти в принаймні в одній специфічній вузькій довжині хвилі зв'язується у ціль з опромінюванням від емітуючого теплолазерного діода. 26. Спосіб за п.25, який відрізняється тим, що лазерні діоди виготовлені із застосуванням матеріалів, заснованих на індії фосфаті. 5 94751 6 27. Спосіб за п.25, який відрізняється тим, що принаймні один діод діє на видалення енергії випромінювання з довжиною хвилі від 1,0 до 3,0 мікрометрів. 28. Спосіб за будь-яким з пп.25-27, який відрізняється тим, що включає вимір принаймні однієї температури кожної окремої цілі та замкнення контуру за допомогою посилки необхідних сигналів керування, щоб опромінити кожну ціль, як необхідно для досягнення визначеної температури. Даний винахід відноситься до безпосереднього введення обраної довжини хвилі тепловоінфрачервоного (ІЧ) випромінювання або енергії у цільові об'єкти у широкому діапазоні цілей нагрівання, обробки або лікування. Як буде описано нижче, ці цілі можуть включати нагрівання, підйом або підтримку температури предметів, або стимулювання цільового предмету в діапазоні різних промислових, медичних, споживчих або комерційних обставин. Описані тут способи та система особливо підходять до операцій, які вимагають або мають вигоду від здатності опромінювати у спеціально обраних довжинах хвилі або працювати у імпульсному режимі, або вводити випромінювання. Винахід має особливі переваги, коли ціль переміщається на високих швидкостях та у безконтактному середовищі з ціллю. Винахід передбачає інфрачервону лазерну систему обраних довжин хвилі вузького діапазону, яка є дуже програмованою для широкого діапазону кінцевих застосувань. Винахід вчить новому та оригінальному типу інфрачервоної системи випромінювання, що складається з одного або більше лазерів, найкраще, якщо вони зроблені з нового класу вузького діапазону довжини хвилі твердотільних, емітуючих випромінювання пристроїв (REDs), на один варіант якої пізніше в цьому документі будуть особливі посилання. Більш конкретно, цей винахід спрямований до новітнього та ефективного способу введення однієї або більше особливих оптимальних довжин хвиль інфрачервоного випромінювання в ціль, заради, до певної міри, впливу на температуру цілі. Щоб послатися на невелику вибірку прикладів, "ціль" для інфрачервоної інжекції може бути у широкому розмаїтті предметів у діапазоні від індивідуальних компонентів у технологічній операції, до області обробки на безперервному рулоні матеріалу, до їжі в процесі кулінарії, або людським пацієнтам у середовищі медичного лікування. Хоча конкретне втілення винаходу, описаного після цього, є прикладом, що детально відноситься до операції підігрівання попередньої форми пластмасової пляшки, ідеї, що містяться у винаході, також відносяться до багатьох інших відомих сценаріїв. Це також відноситься до одноетапних операцій видування пластмасових пляшок, де інжекційно-формувальна операція виконана послідовно, тільки до операції видувного формування. У розвиток цього, наприклад, способи та апарат предмету винаходу пропонують подібні переваги перед відомим рівнем техніки, але використали б відмінний контроль та керування, щоб мати справу з варіацією в початковій температурі у вході до зони підігрівання процесу. Взагалі, ідеальна інфрачервона система нагрівання оптимально піднімає температуру цілі з найменшою кількістю енергетичного споживання. Така система може включати пристрій, що може безпосередньо перетворити його вхідну електроенергію на вихідну випромінюючу електромагнітну енергію, з обраною єдиною або вузьким діапазоном довжин хвилі, які націлені на ціль, так, що енергія, яка міститься у випромінюванні частково або повністю абсорбується ціллю та перетворюється на тепло, ніж більш ефективно вхідна електроенергія перетворюється на вихідне електромагнітне випромінювання, тим більш ефективно може працювати система, ніж більш ефективно випромінюючі електромагнітні хвилі націлені, щоб впливати тільки визначені області на цілі, тим більш ефективно система виконає свою роботу. Емітуючий випромінювання пристрій, обраний для використання, повинен мати миттєві характеристики "включено" та "виключено", так, що, коли ціль не опромінюється, ні вхідна, ні вихідна енергія не витрачається марно, ніж більш ефективно експонована ціль поглинає випромінюючу електромагнітну енергію, щоб безпосередньо перетворити її на тепло, тим більш ефективно система може функціонувати. Для оптимальної системи, повинна бути приділена увага, щоб належним чином вибрати те, щоб набір вихідних довжин хвилі системи відповідав поглинаючій характеристиці цілі. Ці довжини хвилі ймовірно будуть обрані по-іншому для різних цільових застосувань винаходу, щоб найкраще задовольнити різним поглинальним характеристикам різних матеріалів так само як задовольнити різним бажаним результатам. Навпроти, гарно відомо в рівні техніки та промисловості, щоб використовувати діапазон різних типів випромінюючих систем нагрівання для широкого діапазону процесів та обробок. Технології, які були доступні попередньо для зазначених цілей, пропонують відносно широкий спектр щодо емітуючого випромінювання електромагнітної енергії. Вони можуть відноситись до систем інфрачервоного нагрівання, лікування, або систем обробки, тоді як, фактично, вони часто виробляють випромінюючу енергію значно поза інфрачервоним спектром. Інфрачервона частина спектра взагалі ділиться на три класифікації за довжиною хвилі. Вони взагалі розмежовуються як зони довжин хвилі близько-інфрачервоної, середньо-інфрачервоної та довго-інфрачервоної області (спектру). У той час як точні межі чітко не встановлені для цих загаль 7 них областей, загально прийнятно, що близькоінфрачервона область охоплює діапазон, що починається з верхньої межі людської видимості (приблизно 780 нанометрів) до 1.5 мікрометру. Середньо-інфрачервона область охоплює діапазон від 1.5 до 5 мікрометрів. Довго-інфрачервона область, як взагалі прийнято, є між 5 та 14 мікрометрами та далі. Взагалі розглядається, що вірний тепловий інфрачервоний (спектр) складається із середньої, довгої та ультра-довгої зон довжини хвилі. На відміну від зазначених, близькоінфрачервоне випромінювання має тенденцію поводитися набагато подібніше до невидимого світла. Випромінюючі інфрачервоного джерела, які використовуються в промисловій, комерційній та медичній обробці нагріванням або процесі, в якому устаткування попередньо виробляє широкий діапазон довжин хвилі, які рідко обмежуються однією зоною інфрачервоного спектру. Хоча їхній широкого вихідний діапазон може досягти максимуму в специфічному діапазоні інфрачервоного спектра, типово вони мають вихідні залишки діапазону, які досить простираються в суміжні області. Як приклад, кварцові інфрачервоні лампи нагрівання, які є добре відомими з рівня техніки та використовуються для різних операцій нагрівання, часто виробляють вихідний пік в діапазоні від 0.8 до 1 мікрометру. Хоча на виході пік може бути між 0.8 та 1 мікрометром, ці лампи мають істотний вихід у широкому безперервному наборі зон довжини хвилі від ультрафіолетового (УФ) до видимого та далі до приблизно 3.5 мікрометрів у середньо-інфрачервоному. Ясно, хоча вихідний пік кварцової лампи перебуває в близькоінфрачервоному діапазоні, є істотний вихід як у видимому діапазоні, так та у середньоінфрачервоному діапазоні. Внаслідок цього, неможливо з існуюніж широким спектром інфрачервоного джерел, обрати або кращу довжину хвилі, або довжини хвиль, які були б самими бажаними для будь-якого даного застосування нагрівання, обробки або лікування. Це є суттю широкого спектру обробки або процесу та широко використовується, тому що не було практичних альтернатив до даного винаходу, крім, наприклад, споріднених Заявок Номери 11/003,679 (подана 3 грудня 2004) та 011/351, 030, подані 9 лютого 2006, обидві з яких включені тут посиланням. Первинне підвищення температури у багатьох цілях відбувається через поглинання теплової ІЧ енергії в одному або більше вузьких зонах довжин хвилі. Таким чином, більша частина широкополосної ІЧ вихідної енергії витрачається марно. Проте, кварцові інфрачервоні лампи широко використовуються в промисловості як для дискретних компонентів, так і у галузях промисловості із обробкою безперервних матеріалів. Щоб допомогти спрямувати емісію від кварцових ламп на ціль в ході процесу, типово використовується різноманітність способів, включаючи різноманітність типів рефлекторів. Незалежно від того, як енергія фокусується на цілі, типово кварцові лампи безперервно знаходяться під напругою. Це вірно та коли ціллю в ході процесу є матеріал, що виробляється 94751 8 безперервно, та з дискретними компонентами. Насамперед, причиною для цього є відносно повільний час теплового спрацьовування кварцових ламп, який типово вимірюється секундами. Кварцові лампи є "повільні на включення" та "повільні на виключення" пристрої, і не можуть бути практично та продуктивно швидко включатися та виключатися або працювати в режимі пульсації у короткі проміжки часу. Галузь особливої потреби у поліпшеній енергетичній інжекції відноситься до операцій видувного формовання. Більш конкретно, перед виконанням операцій розтягування видувним формуванням, системи видувного формовання розтягуванням пластикових пляшок термальне підготовлюють заготовки. Один аспект цього процесу відомий у рівні техніки як операція підігрівання. В операції підігрівання, заготовкам, які були сформовані шляхом процесу теплового інжекційного пресування або компресійного пресування, дозволяють термальне остудитися та стабілізуватися до навколишньої температури або кімнатної температури. У пізніший час, який звичайно є днями або тижнями, заготовки подаються до системи розтягування видувним формованням, яка на ранній стадії нагріває заготовки до температури, де обрана частина термопластичного матеріалу заготовки є у температурі, оптимальній для наступних операцій видувного формовання. Ця умова відповідає вимогам доки заготовки транспортуються через нагрівальну секцію, або піч по шляху до секції видувного формовання машини. У секції видувного формовання, заготовки спочатку механічно розтягують, а потім видувають типово із множинними етапами повітрям високого тиску, до сосудів або контейнерів більшого об'єму. Приклад такого контейнера - доступна PET пляшка для води або газованого безалкогольного напою. Енергетичні витрати споживання становлять істотний відсоток від вартості готового предмету, який виготовлений із використанням операцій видувного формовання та є типово найвищими у вартості виробництва. Більш конкретно, кількість енергії, необхідної за технологією рівня техніки, що був до цих пір, щоб нагріти або термально підготувати заготовки з Поліетилена Терефталату (PET) від навколишньої температури до 105°С у секції підігрівання машини розтягування видувним формуванням, є досить істотним. Починаючи від всіх виробничих заходів по покращенню ефективності, буде ясно переваги як з економічної, так та з екологічної точок зору, зменшення рівня споживання енергії, пов'язаної з операцією створення необхідних умов термальної секції систем розтягування видувним формованням. Для подальшого роз'яснення, сучасною практикою є опромінювання контейнерів випромінюючою енергією від множинності кварцових інфрачервоних W-VII ламп, організованих у тунель. Енергія від кожної лампи змінюється грубо, у такий спосіб передбачаючи дуже маленьку міру пристосованості до опромінювання на різних сегментах контейнера. Більша частина енергії від ламп не поглинається контейнером взагалі, або абсорбується в навколишнє повітря та механічні утриму 9 вачі, у такий спосіб значно знижуючи повну ефективність. Деяке зусилля зроблено для зменшення небажаного нагрівання; повітря видувається навколо тунелю, щоб 1) остудити зовнішню оболонку контейнера (що є бажаним), та 2) об'єднати більше енергії в контейнери шляхом конвекції через марно нагріте повітря. Незручності сучасного способу - непотрібне нагрівання повітряних і суміжних структур, недостатня здатність регулювання розподілу опромінення на контейнер, вимоги великого фізичного простору, нездатність вибірково нагріти окремі плями або зони на заготовках, зменшена здатність швидко пристосувати розподіл нагрівання, до нових вимог, таких як серійне перенастроювання на контейнери різних розмірів, та побічні, викликані такими ж причинами, проблеми. Наприклад, неповне поглинання світла заготовкою контейнера викликає збільшене енергопостачання для тунелю, збільшене енергопостачання для видалення надлишкового тепла простору в заводі, більше простору для тунелю, щоб дозволити більш поступове та однорідне нагрівання, більш часті інтервали обслуговування для перегорілих ламп, і більшої нестабільності у нагріванні від непарного пошкодження ламп. Американський Патент Номер 5,322,651 описує вдосконалення способу термічної обробки термопластичних заготовок. У цьому патенті описана звичайна практика використання широкополосного інфрачервоного (ІЧ) випромінювання для теплової обробки пластмасових заготовок. Цитуючи текст цього патенту, "У порівнянні з іншими способами нагрівання або термічної обробки, такими як конвекції та теплопровідності, та розглядаючи низький коефіцієнт теплопровідності матеріалу, нагрівання із використанням інфрачервоного випромінювання дає вихідні переваги і дозволяє збільшувати норми виробництва." Цей патент описує широкополосні інфрачервоні джерела, які звичайно перебувають у використанні повсюди у сучасній РЕТ-промисловості. Специфічне вдосконалення до сучасного рівня розвитку техніки, описаного в даному патенті відноситься до способу, у якій управляється надлишкова енергія, емітується протягом 14 нагрівання заготовки, зокрема, патент відноситься до енергії, що емітується протягом процесу нагрівання, що в остаточному підсумку (через поглинання в інших місцях крім заготовки, теплопровідності, а потім конвекції) приводить до збільшення температури повітря в пічному просторі, що оточує заготовки при транспортуванні. Конвекційне нагрівання заготовок, викликане струменем гарячого повітря, виявляється, приводить до неоднорідного нагрівання заготовок та, таким чином, має шкідливий вплив на технологічну операцію. Також, витрачена марно енергія повинна бути опрацьована заводською системою HVAC, що в свою чергу є іншою істотною енергетичною витратою. Патент 5,322,651 описує спосіб протидії ефектам ненавмисного нагрівання повітря, що циркулює навколо заготовок протягом операції ІЧ нагрівання. Як могло би очікуватися, в історичному рівні техніки передача теплової енергії від елементів та 94751 10 системи широкополосного ІЧ нагрівання до заготовок, для яких вона призначається, не є повністю ефективним процесом. Ідеально, якщо 100 % енергії, споживаної для теплової підготовки заготовок буде передано до простору обраних частин заготовки у формі теплової енергії. Хоча це не було конкретно згадане у вищезгаданих патентах, типові значення ефективності перетворення (енергія до транспортованих заготовок/енергію, споживана ІЧ нагрівальними елементами) у діапазоні між 5% та 10% заявлені у сучасному рівні техніки для машин видувного формовання. Хоча практично важко виміряти, сумнівно, якщо фактична системна ефективність перетворення знаходиться навіть на цьому рівні. Будь-яке вдосконалення способу або засобів пов'язаних з інфрачервоним нагріванням заготовок, яке поліпшить , значення ефективності перетворення було б дуже корисним та представить істотне зменшення енергетичних витрат для користувача машин розтягування видувним формованням. Є багато факторів, що разом встановлюють продуктивність ефективності перетворення енергії ІЧ нагрівальних елементів та систем, що використовуються в машинах видувного формовання відповідно сучасного рівня техніки. Як відзначено, звичайні нагрівальні термопластичні заготовки, такі як PET заготовки, нагріваються до температури приблизно 105°С. Це типово досягається в машинах видувного формовання сучасного рівня техніки, що використовують комерційно доступні широкополосні кварцеві інфрачервоні лампи. В високошвидкісних/високопродуктивних машинах вони часто приймають форму більших груп дуже високовольтних ламп. Енергія, яку збирають всіх групи кварцових ламп стає величезним током, величина якого сягає багато сотень кіловатів для найшвидших машин. Двома факторами, пов'язаними із цими типами ІЧ нагрівальних елементів, які мають вплив на повну продуктивність ефективності перетворення енергії повної системи нагрівання є кольорова температура ниті накалювання та властивості світлопропускання лампи накалювання. Інший коефіцієнт, що має істотний вплив на повну продуктивність ефективності перетворення енергії підсистем приведення до необхідних теплових умов машин видувного формовання відповідно до сучасного рівня техніки є управління потоком, або ступенем зфокусованості, що використовується для направлення ІЧ випромінювання, яке емітується нагрівальними елементами, у простір заготовок, що транспортуються через систему. У більшості машин видувного формовання відповідно до сучасного рівня техніки, розгортаються деякі заходи, щоб спрямувати ІЧ випромінюючий потік, емітований кварцовими лампами, в простір заготовок. Зокрема, що металізовані рефлектори добре працюють, знижуючи кількість емітованого випромінювання, яке марно витрачено в цих системах. Також іншим фактором, що має вплив на продуктивність ефективності перетворення енергії ІЧ нагрівальної підсистеми є ступінь, до якого вхідна енергія типових стаціонарних ІЧ нагрівальних 11 елементів, синхронізована до руху заготовок, що переміщаються через систему нагрівання. Більш конкретно, якщо фіксована кількість вхідної енергії безперервно споживається стаціонарним ІЧ нагрівальним елементом, навіть в той час, коли, через безперервний рух заготовки через систему, немає ніяких заготовок безпосередньо поблизу нагрівача, продуктивність ефективності перетворення енергії систем очевидно не оптимізована. На практиці, повільний час фізичного спрацьовування комерційних кварцових ламп і відносно висока швидкість транспортування заготовки у машинах видувного формовання відповідно сучасного рівня техніки усувають будь-яку спробу успішної модуляції вхідної енергії лампи, щоб синхронізувати її з рухом окремої частини та, таким чином, досягти вдосконалення повної продуктивності ефективності перетворення енергії. Патент США Номер 5,925,710, Патент США Номер 6,022,920 та Патент США Номер 6,503,586 В1 - всі описують подібні способи для збільшення відсотку енергії, емітованої ІЧ лампами, яка буде абсорбована транспортованими заготовками, що використовуються в процесі видувного формовання. Всі ці патенти описують, варіюючи кількістю деталей, загальну практику підігрівання машинами видувного формовання відповідно сучасного рівня техніки із використанням кварцових ламп як ІЧ нагрівальні елементи. У процесі підігрівання видувного формовання заготовки, які попередньо були інжекційно спресованими та стабілізувалися до кімнатної температури, були підігріті до температур видування, що безпосередньо передує операціям видувного формовання. Вищезазначені патенти описують, як полімери взагалі, та, зокрема, PET, можуть бути нагріті більш ефективно шляхом ІЧ поглинання, ніж, що можливо, із використанням засобів теплопровідності або конвекції. В цих документах патентів коефіцієнт поглинання PET виміряний у цифрах як функція довжини хвилі. Численні сильні молекулярні смуги поглинання відбуваються у PET, насамперед у ІЧ зонах довжини хвилі вище 1.6 мікрометру. Кварцові лампи, як відомо, емітують випромінювання скрізь широкий спектр, точний емісійний спектр обумовлений температурою нитки як визначено відповідно до Закону Планка. Як використовується в існуючих машинах видувного формовання відповідно сучасного рівня техніки, кварцові лампи приводяться в дію температурою нитки приблизно 3000°К. При цій температурі, лампи мають пікову випромінюючу емісію біля 0.8 мікрометрів. Однак, тому що емісія є емісією типу абсолютно чорного тіла, як це відомо з рівня техніки, кварцова нитка емітує безперервний спектр енергії від Рентгенівського випромінювання до дуже довгого ІЧ. При 3000°К, емісія зростає через видиму область, досягає піку при 0.8 мікрометрах, а потім поступово зменшується, оскільки починає накладатися на область істотного поглинання PET, що починається біля 1.6 мікрометрів. Що не описано в жодному із цих патентів, це той вплив, який кварцова колба має емітований спектр лампи. Кварцовий матеріал, що використовується для виготовлення колби комерційних ква 94751 12 рцових ламп має верхню межу передачі приблизно 3.5 мікрометрів. Поза цією довжини хвилі, будьяка енергія, емітована вкладеною ниткою, головним чином поглинається оболонкою кварцового скла, яка огороджує нитку та тому безпосередньо не доступна для нагрівання заготовки. За умов, виділених вище, в існуючих машинах видувного формовання відповідно сучасного рівня техніки, які використовують кварцові лампи, щоб підігріти PET заготовки температур видування, діапазон поглинаючого нагрівання має місце між 1 мікрометром та 3.5 мікрометрами. Група патентів, на які послалися вище (5,925,710, 6,022,920, та 6,503,586 В1) - всі описують різний спосіб та засоби для зміни природних абсорбційних властивостей заготовки, у такий спосіб поліпшуючи повну продуктивність ефективності перетворення енергії процесу підігрівання. У всіх цих патентах описано як домішки додаються до матеріалу PET заготовки з єдиною метою збільшити коефіцієнт поглинання суміші. Ці описані способи та засоби призначені, щоб впливати на властивості оптичної абсорбції матеріалів в діапазоні від близько-ІЧ біля 0.8 мікрометра до 3.5 мікрометра. Будучи життєздатним засобом збільшення повної продуктивності ефективності перетворення енергії процесу підігрівання, зміна властивості абсорбції заготовки, що є настільки вигідним у скороченні виробничих витрат контейнера, також має шкідливий вплив на появу закінченого контейнера. Зменшення оптичної прозорості контейнера, що іноді називається потускнінням контейнера, змушує визнати цей загальний підхід неоптимальним рішенням цього виробничого виклику. Патент США Номер 5,206,039 описує одноетапну систему инжекційного пресування/видувного формовання, що складається з поліпшених засобів створення відповідних умов та транспортування заготовок від стадії інжекції до стадії видування зазначеного процесу. У цьому патенті, незалежна операція машини інжекційного пресування та машини видувного формування, кожна додає істотну кількість енергії в процес створення відповідних теплових умов для термопластичного матеріалу, описана як марнотратна. Цей патент вчить, що використання єдино-етапного виробничого процесу зменшує як повні енергетичні норми споживання, так і виробничі витрати. Це зменшення в енергетичному споживанні наступає насамперед від факту, що більшість теплової енергії, необхідної для здійснення операції видувного формовання, зберігається заготовкою після стадії інжекційного пресування. Більш конкретно, в одноетапному процесі, як описано у '039 патенті, заготовці не дозволяють стабілізуватися до кімнатної температури після процесу інжекційного пресування. Краще, якщо заготовки переміщаються безпосередньо від стадії інжекційного пресування до секції створення відповідних теплових умов, а потім у на секції видувного формовання. Секція створення відповідних теплових умов, описана в патенті 039 має властивості можливості додавати менші кількості теплової енергії так само як підпорядковувати заготовки керованим періодам стабілізації. Це відрізняється від вимог секції 13 створення відповідних теплових умов в 2етапному процесі підігрівання машини видувного формування, де великі кількості енергії вимагаються для нагрівання заготовки до температури видування. Хоча операція одноетапних машин інжекційного пресування/видувного формовання відома у рівні техніки, для цих машин зберігаються проблеми якості закінченого контейнеру. Ці проблеми якості пов'язані з температурними варіаціями заготовки-до-заготовки, оскільки потік заготовок входить до стадії видування. Незважаючи на переваги, описані у '039 патенті, використовуючи тоді відоме з рівня техніки ІЧ нагрівання та засоби та способи вимірювання температури, процес створення відповідних теплових умов для заготовок незабаром після того, як вони були вилучені з процесу інжекційного пресування все ще, приводить у заготовках зміни теплового змісту входження до стадії видування. Варіації теплового змісту входження заготовок приводять до змінних властивостей та якості закінчених контейнерів. Неефективність у здатності до настроювання користувачем процесу ІЧ нагрівання на етапі заготовки-дозаготовки приводить до того, що виробник обирає для використання спосіб видувного формовання підігрівання, щоб досягти необхідних рівнів якості. З цієї причини, для найпродуктивніших застосувань, впевненість промисловості щодо способів підігрівання зберігається. Крім того, завдяки тому, що заготовки часто виготовляються комерційним конвертером і продаються кінцевому користувачеві, який видуває та заповнює контейнери, процес підігрівання продовжує бути популярним. Перспектива загального поліпшення ефективності та/або функціональних можливостей секції ІЧ нагрівання машин видувного формування ясно вигідна як від експлуатаційних витрат так та від перспективи якості продукту. Хоча кілька спроб були зроблені піддати вдосконаленню підсистеми ІЧ нагрівання сучасного рівня техніки, очевидні недоліки усе ще зберігаються. Намір існуючого винаходу - перебороти ці недоліки через введення новітніх концепції та способів ІЧ нагрівання. У галузі електроніки твердотільні, когерентні твердотільні емітери або лазерні діоди відомі в рівні техніки. Фотонні або потокові випромінювачі цього типу, як відомо, є комерційно доступними та працюють у різних довжинах хвилі від ультрафіолетової (УФ) протягом близько-інфрачервоної. LEDs побудовані з відповідного N- та Р-домішного напівпровідникового матеріалу. Об'єм напівпровідникового матеріалу, відповідно обробленого, щоб містити область Р-домішну, поміщений в прямий контакт із областю N-домішною того ж самого матеріалу, дає загальну назву діода. Діоди мають багато важливих електричних та фотоелектричних властивостей, що гарно відомо в рівні техніки. Наприклад, гарно відомо в рівні техніки, що у фізичній границі розділу між областю N-домішний та областю Р-домішний сформованого напівпровідникового діода, характерна заборонена (енергетична) зона існує в матеріалі. Ця заборонена зона відноситься до різниці в енергетичному рівні електрона, розташованого в зоні провідності в Nобласті відносно до енергетичного рівня електро 94751 14 на в менш доступній орбіталі Р-області. Коли електрони вимушені перетікати крізь PN-перехід, переміщення рівня енергії електрону від орбіталей провідності N-області до нижчих орбіталей Робласті починають траплятися, що приводить до емісії фотона для кожного такого переміщення електрона. Точний енергетичний рівень або, поперемінно, довжина хвилі емітованого фотона відповідає зниженню в енергії проведеного електрона. Коротше кажучи, лазерні діоди працюють як прямі току-до-фотону емітери. На відміну від нитки або інших випромінювачів типу абсолютно чорного тіла, немає ніякої вимоги, щоб передати енергію входу в проміжну форму теплоти до того, щоб було можливо вивільнити вихідний фотон. Через це пряме току-до-фотону поводження, лазерні діоди мають властивість бути надзвичайно швидко діюніжи. Лазерні діоди використовувалися в численних заявках, що вимагає генерації надзвичайно високої частоти повторення імпульсу УФ, видимої, та/або близько-ІЧ світла. На відміну від джерел на основі нитки, лазерні діоди емітують більш відносно обмежений діапазон довжини хвилі, що відповідає специфічній забороненій зоні напівпровідникового матеріалу, що використовується. Предмет винаходу передбачає впровадження незначних або істотних кількостей пристроїв інфрачервоного випромінювання з високою селективністю довжини хвилі, які можуть полегшити використання інфрачервоного випромінювання для цілих нових класів застосувань та способів, які історично не були доступні. Особливістю цього винаходу є забезпечення пресування, або іншого процесу або системи обробки з системою теплового ІЧ нагрівання, які мають поліпшену продуктивність ефективності перетворення ІЧ енергії. Інша особливість цього винаходу є забезпечити систему ІЧ нагрівання, що має характеристики глибини ІЧ проникнення, настроєні на специфічний матеріал, який оброблюється або для якого призначаються. Інша особливість цього винаходу є забезпечити систему термального ІЧ випромінювання, що може включати проектовану композицію REDs (таку як лазерні REDs), які вироблять ІЧ випромінювання у таких обраних вузьких зонах довжини хвилі, які можуть бути оптимальним для класів застосувань. Інша особливість цього винаходу є забезпечити систему ІЧ нагрівання, здатну до того, щоб бути керованою у режимі пульсації; зазначений режим пульсації є особливо підходящим для забезпечення ІЧ нагрівання частин, що виготовляються дискретно, оскільки вони транспортуються протягом виробничого процесу, або полегшувати синхронне простежування цілей випромінювання. Інша особливість цього винаходу є забезпечити систему ІЧ нагрівання, яка є прецизійно спрямовувана або націлювана точно туди, де теплова енергія випромінювання буде найкраще застосована. Інша особливість цього винаходу є забезпечити систему ІЧ нагрівання, здатну до роботи у з'єд 15 нанні із системою виміру температури заготовки, щоб забезпечити заготовко-особливу здатність ІЧ нагрівання. Інша особливість цього винаходу є забезпечити ІЧ лазерні елементи нагрівання, які виготовлені як комплекти прямих току-до-фотону ІЧ твердотільних лазерних емітерів або лазерних діодів емітуючих випромінювання (REDS). Ще одна перевага цього винаходу є забезпечити інфрачервону систему випромінювання істотної випромінюючої потужності в обраних, дуже особливих, єдиних або множинних вузьких зонах довжини хвилі. Ще одна перевага цього винаходу - функціональні можливості вироблення потужного, теплового інфрачервоного випромінювання та бути дуже програмованим для принаймні одного з положень, інтенсивності, довжини хвилі, тривалості контакту випромінювання, норм включено/виключено, спрямованість, частоту пульсації, і простежування продукту. Ще одна перевага винаходу - сприяння більш ефективному способові вхідної енергії для того, щоб увести енергію теплоти в цільовий компонент у порівнянні з сучасними широкополосними джерелами. Ще одна перевага винаходу у нагріванні заготовок пляшок є в збереженні здатності нагрітися ефективно, не вимагаючи добавок до цільових компонентів, які зменшують візуальні якості та збільшують вартість. Ще один аспект цього винаходу є забезпечити загальну систему випромінюючого нагрівання для широкого діапазону застосувань, до яких це може бути пристосовано, щоб забезпечити покращені функціональні можливості селективності довжини хвилі інфрачервоного випромінювання в комбінації з програмовуваністю та здатністю працювати в режимі пульсації. Ще одна перевага винаходу полягає в тому, що він сприяє тому, що теплота невипромінювання легко відведена далеко до іншого місця розташування, де це необхідно, або може вивестись із середовища використання, щоб зменшити навколишнє або нецільове нагрівання. Ще одна перевага винаходу - функціональні можливості, щоб виробити інфрачервоне випромінювання з обраною довжиною хвилі та бути дуже програмовувальним для принаймні одного з положень лазерного випромінювання, інтенсивності, довжини хвилі, зразку сканування, накладення сканування, норми включено/виключено, спрямовування, частоту пульсації і цільове простежування. Фіг.1 - вигляд у поперечному розрізі частини типового напівпровідникового пристрою, здійсненого в одному втіленні існуючого винаходу. Фіг.2 - вигляд у поперечному розрізі буферного шару типового напівпровідникового пристрою, здійсненого в одному втіленні існуючого винаходу. Фіг.3 - вигляд у поперечному розрізі шару квантової точки типового напівпровідникового пристрою, здійсненого в одному втіленні існуючого винаходу. 94751 16 Фіг.4 - вигляд у поперечному розрізі емітуючого випромінювання діоду, що включає шар квантової точки, здійснений в одному втіленні існуючого винаходу. Фіг.5 - вигляд у поперечному розрізі емітуючого випромінювання діоду, що включає шар квантової точки, здійснений в одному втіленні існуючого винаходу. Фіг.6 - вигляд у поперечному розрізі емітуючого випромінювання діоду, що включає шар квантової точки, здійснений в одному втіленні існуючого винаходу. Фіг.7 - вигляд у поперечному розрізі лазерного діода, що включає шар квантової точки, здійснений в одному втіленні існуючого винаходу. Фіг.8 показує графічне подання єдиного RED напівпровідникового пристрою. Фіг.9 та 10 показують відносний відсоток інфрачервоної енергії, переданої через секцію PET товщиною 10мл, як функцію довжини хвилі. Фіг.11а, 11b, і 11с показують типову сукупність індивідуальних RED емітерів, упакованих разом у RED елемент нагрівача. Фіг.12а та 12b показують краще розгортання елементів RED нагрівача в межах видувного пресу. Фіг.13а та 13b показують подальше втілення існуючого винаходу, показуючи виконання заснованих на RED лазерних діодів. Фіг.14 показує кращий спосіб для теплової обробки заготовок як описано відповідно до цього винаходу. Фіг.15-17 показують альтернативні способи теплової обробки термопластичних заготовок відповідно до цього винаходу. Фіг.18 показує елементи RED нагрівача, які використовуються із перевагами для частин, що динамічно транспортуються. Предмет винаходу безпосередньо пов'язаний з новітнім та новим підходом, який зробить можливим безпосередньо виводити істотні кількості інфрачервоного лазерного випромінювання в обраних довжинах хвилі з метою заміни таких широкополосних джерел джерела нагрівання. Багато типів лазерів були б корисними для того, щоб практикувати цей винахід, крім газових та хімічних лазерів, завдяки гаразд більшим складностям в управлінні та недоступності в багатьох з необхідних довжин хвилі. Чи від їхній типовій вихідної довжини хвилі чи від спеціальної адаптації до обраних довжин хвилі, вони бути досить дорогими. Хоча інші лазери можуть задовольняти практикування описаних зараз втілень, твердотільні лазери типово більш практичні, щоб інтегровано закріплюватись, у керуванні та більш економічні. Вказані пристрої для кращого втілення є першими з нового класу пристроїв, які тільки стають доступними та більш ефективними квантові конвертери вхідної енергії. Вони також можуть бути виготовлені в істотно широкому діапазоні обраних довжин хвилі, які можуть вимагатися для деяких матеріалів або застосувань. Нещодавні досягнення технології напівпровідникових процесів привели до того, що є можливість використання безпосередньо електрону-до 17 фотону твердотільних емітерів, які працюють у загальному інфрачервоному діапазону вище 1 мікрометра (1,000 нанометрів). Ці твердотільні лазерні діоди базуються на пристроях, які працюють аналогічно загальним емітуюніж світло діодам (LEDs), тільки вони не випромінюють видиме світло, але емітують точну теплову ІЧ енергію у довших середньо-інфрачервоних довжинах хвилі. Вони є повністю новим класом напівпровідникових пристроїв, які використовують технологію квантової точки, та подолали бар'єри, які запобігали виробленню зручних у використанні, ефективних за витратами та досить потужних твердотільних пристроїв, які можуть функціонувати як конвертери безпосередньо електрона до фотона та видавати довжини хвилі у псевдомонохроматичному та середньо-інфрачервоному діапазоні. Очікується, що подальший розвиток цієї категорії або інших твердотільних пристроїв можуть бути доступним в майбутньому для середнього або довгого теплового інфрачервоного діапазону довжини хвилі. Вони зможуть використовуватися, щоб практикувати цей винахід або як первинні джерела випромінювання, або у поєднанні з іншими лазерами. Щоб відрізняти цей новий клас пристроїв від звичайних, з більш короткою довжиною хвилі пристроїв (LEDs), ці пристрої більш відповідно описані як випромінювання або емітуючи випромінювання діоди (REDs). Пристрої мають властивість емітувати випромінюючу енергії електромагнітного поля в сильно обмеженому діапазоні довжини хвилі. Крім того, через належні операції із обробки напівпровідника, REDs може бути настроєна, щоб випускати специфічні довжини хвилі, що є найбільш вигідним для особливого застосування обробки випромінюванням. Такі REDs, настроєні з лазерних діодів, можуть згадуватись як L-REDs, лазерні діоди, що емітують випромінювання. Таким чином, потенційно та надалі розвиваються інновації в RED технології, пов'язані з формуванням активованої плоскої області в контакті із протилежно активованою областю, сформованої як випадково розподілена матриця маленьких областей матеріалу або квантових точок для вироблення фотонів в цільовому 14 діапазоні. Ця техніка виготовлення, або інші, такі як розвиток нових напівпровідникових сполук, відповідно застосовані в твердотільних лазерних діодних емітерів середньо-інфрачервоного діапазону для предмету винахода. Альтернативні напівпровідникові технології можуть також стати доступними як у середньоінфрачервоному, так та у довго-інфрачервоному діапазоні довжини хвилі, що було б підходящими стандартними блоками, щоб практикувати цей винахід. Безпосередньо перетворення електрону (або електричного струм) - до-фотону, як розглянуто в межах цих описаних втілень, відбувається в межах вузького діапазону довжини хвилі, часто зазначеним псевдомонохроматичним, сумісним із властивою забороненою зоною та геометрією квантової точки цього виготовленого діодного емітера. Очікується, що напівпотужні ширини смуги лазера можливих діодних емітерів впадуть де-небудь у межах діапазону на 20-500 нанометрів. Вузька 94751 18 ширина інфрачервоних емітерів цього типу повинна підтримати розмаїтість специфічних за довжиною хвилі застосувань випромінювання як ідентифіковано в межах змісту цього повного розкриття. Одне сімейство RED пристроїв і технології, щоб зробити їх, є предметом окремої патентної заявки, американська заявка Номер 60/628,330, поданий 16 листопада 2004, із назвою "Напівпровідниковий Пристрій Квантової Точки", у якій Самар Сінхарой (Samar Sinharoy) та Дейв Вілт (Dave Wilt) вказані як винахідники (Реєстр повіреного Номер ERI.P.US0002; Позначка Експрес пошта Номер EL 726091609 US) (також подана 16 листопада 2005 Заявка СІЛА Номер 11/280,509), застосування якої включене тут посиланням. Відповідно до цієї "Напівпровідникового Пристрою Квантової Точки" заявки, напівпровідникові пристрої відомі в рівні техніки. Вони задіяні у фотогальванічних елементах, які перетворюють електромагнітне випромінювання на електрику. Ці пристрої можуть також використовуватися як емітуючи світло діоди (LEDs), які перетворюють електричну енергію в електромагнітне випромінювання (наприклад, світло). Для більшості напівпровідникових застосувань, визначається бажана заборонена зона (електронвольти) або бажана довжина хвилі (мікрони), і напівпровідник виготовляється таким чином, щоб відповідати цим бажаним діапазонам забороненої зони або діапазону довжини хвилі. Здатність досягати специфічної довжини хвилі емісії або електронвольтів енергії не тривіальна. Дійсно, напівпровідник обмежений вибором специфічних матеріалів, їхньої забороненої зони, їхнього параметру кристалічної решітки, і присутніх їм емісійних здатностей. Одна техніка, що використалася, щоб пристосувати напівпровідниковий пристрій, є використання подвійних або третинних сполук. Змінюючи композиційні характеристики пристрою, проектувалися технологічно корисні пристрої. Конструкцією напівпровідникового пристрою можна також управляти, щоб пристосувати поводження пристрою. В одному прикладі, квантові точки можуть бути включені в напівпровідниковий пристрій. Ці точки квантово обмежують несучу частоту та у такий спосіб змінюють енергію емісії фотона в порівнянні з габаритним зразком подібного напівпровідника. Наприклад, американський патент Номер 6,507,042 викладає напівпровідникові пристрої, що включають шар квантової точки. Конкретно, він викладає, що квантові точки арсеніду індію (InAs), які депоновані на шарі арсеніду індію галію (InxGa. xAs). Цей патент розкриває, що емісія довжини хвилі фотонів, пов'язана із квантовими точками може управлятись шляхом управління кількістю невідповідності решітки між квантовими точками (тобто, InAs) та шаром, на який точки депоновані (тобто, InxGa. xAs). Цей патент також розкриває факт, що невідповідність решітки між підкладкою InxGa-J_xAs та квантової точки InAs можна управляти, змінюючи рівень індію в межах підкладки lnxGa-|. xAs! Оскільки кількість індію в межах підкладки InxGa-I_xAs збільшена, ступінь невідповідності зменшений, і довжина 19 хвилі, пов'язана з емісією фотона збільшена (тобто, заборонена зона зменшена). Дійсно, цей патент розкриває, що збільшення кількості індію в межах підкладки від приблизно 10% до приблизно 20% може збільшити довжину хвилі зв'язаного фотона від приблизно 1.1m приблизно до 1.3m. У той час як технологія, розкрита в американському Патенті Номер 6,507,042 може виявитися корисною в забезпеченні пристроїв, які можуть емітувати або абсорбувати фотони, що мають довжину хвилі приблизно 1.3m, здатність збільшувати кількість індію в межах підкладки InxGa-I _xAs обмежена. Інакше кажучи, оскільки рівень індію збільшений вище 20%, 30%, або навіть 40%, ступінь недоліків або дефектів у межах кристалічної структури стає обмеженим. Це особливо вірно коли підкладка InxGa-J-xAs депонована на підкладку або пластину арсеніду галію (GaAs). Відповідно, пристрої, які емітують або абсорбують фотони більш довгої довжини хвилі (більше низької забороненої зони) не можуть бути досягнуті, використовуючи технологію, розкриту в американському Патенті Номер 6,507,042. Відповідно, оскільки було б бажано мати напівпровідникові пристрої, які емітують або абсорбують фотони довжини хвилі довше ніж 1.3m, залишається потреба в напівпровідниковому пристрої такої суті. Взагалі, RED забезпечує напівпровідниковий пристрій, що включає шар InxGa-I-xAs, де х - молярна фракція приблизно від 0.64 до 0.72 відсотків ваги індію, та квантові точки, розташовані на зазначеному InxGa-]-xAs шарі, де квантові точки включають InAs або АІ2Іn-].zAs, де z - молярна фракція менше ніж приблизно 5 відсотків ваги алюмінію. Даний винахід також включає напівпровідниковий пристрій, що містить квантову точку включаючи InAs або AI2In-J _zAs, де z - молярна фракція менше ніж приблизно 5 відсотків ваги алюмінію, ТА оболонковий шар, що контактує принаймні із частиною квантової точки, де період кристалічної решітки квантової точки та зазначений що оболонковий шар неузгоджуються принаймні на 1.8% і на менше ніж 2.4%. Полупроводникові пристрої включають шар квантової точки, що містить арсенід індію (InAs) або арсенід алюмінію індію (Alzln-|.zAs, де z дорівнює або менше ніж 0.05), квантові точки на шарі арсеніду індію галію (InxGa _xAs), що може згадуватись як матрична оболонка InxGa-J _xAs. Період кристалічної решітки точок та матричний шар InxGa-J. xAs є невідповідними. Невідповідність решіток може бути принаймні 1.8%, в інших втіленнях принаймні 1.9%, в інших втіленнях принаймні 2.0%, та в інших втіленнях принаймні 2.05%. Краще, якщо невідповідність може бути менше ніж 3.2, в інших втіленнях менше ніж 3.0%, в інших втіленнях менше ніж 2.5%, і в інших втіленнях менше ніж 2.2%. В одному або більших втіленнях, період кристалічної решітки матричної оболонки InxGa-I _xAs є меншим ніж період кристалічної решітки точок. В тих втіленнях, де точки розташовані на матричній оболонці InxGa-] _xAs, молярна концентра 94751 20 ція індію (тобто, х) у межах цього шару матричної оболонки може бути від приблизно 0.55 до приблизно 0.80, можливо від приблизно 0.65 до приблизно 0.75, можливо від приблизно 0.66 до приблизно 0.72, та можливо від приблизно 0.67 до приблизно 0.70. В одному або більше втіленнях, матрична оболонка InxGa-),_xAs розташована на шарі арсеніду індію фосфору (In-]-yAsy), що є решіткою, підібраною до матричної оболонки InxGa-I _xAs. В одному або більше втіленнях, шар In- yAsy, на якому депонована оболонка InxGa-I _xAs, є одним або множиною градуйованих (безперервно або дискретно) шарів ІnР. yAsy, які існують між оболонкою InxGa-] xAs та підкладкою, яка підтримує напівпровідник. В одному або більше втіленнях, підкладка включає пластину фосфіду індію (ІnР). Напівпровідник може також включати один або більше інших шарів, таких як шари InxGa-I-xAs, поміщені між оболонкою InxGa-J _xAs та підкладкою. Одне втілення показане на Фіг.1, так само як інші фігури, є схематичними поданнями та не намальовані у масштабі до товщини кожного шару або компонента, або до відносної товщини або виміром між кожним шаром у порівнянні. Пристрій 1000 включає підкладку 1020, додатковий шар провідності 1025, буферну структуру 1030, оболонковий шар 1040, та шар точки 1050. Наскільки оцінять кваліфіковані в рівні техніки, деякі напівпровідникові пристрої працюють, перетворюючи електричний струм в електромагнітне випромінювання або електромагнітне випромінювання до електричного струму. Здатність управляти електромагнітним випромінюванням або електричним струмом у цих пристроях відома в рівні техніки. Це розкриття не обов'язково змінює ці звичайні конструкції, багато з яких відомі в рівні техніки виробництва або проектування напівпровідникових пристроїв. В одному втіленні, підкладка 1020 включає фосфід індію (ІnР). Товщина ІnР підкладки 1020 може бути більше ніж 250 мікронів, в інших втіленнях, більше ніж 300 мікронів, та в інших втіленнях, більше ніж 350 мікронів. Краще, якщо товщина може бути менше ніж 700 мікронами, в інших втіленнях менше ніж 600 мікронів, та в інших втіленнях менше ніж 500 мікронів. В одному або більше втіленнях, передбачувані напівпровідникові пристрої можуть включати епітаксиальний шар фосфіду індію (ІnР). Товщина цього епітаксиального шару фосфіду індію може бути приблизно від 10 нанометрів приблизно до 1 мікрона. В одному втіленні, додатковий шар провідності 1025 включає арсенід індію галію (InxGa-J .xAs). Молярна концентрація індію (тобто, х) у цьому шарі може бути від приблизно 0.51 до приблизно 0.55, можливо від приблизно 0.52 до приблизно 0.54, та можливо від приблизно 0.53 до приблизно 0.535. В одному або більше втіленнях, шар провідності 1025 є решіткою, підібраною до підкладки ІnР. Шар провідності 1025 може додаватися до даного значення та відповідної товщини, щоб забез 21 печити достатню електропровідність для даного пристрою. В одному або більше втіленнях, товщина може бути від приблизно 0.05 мікрона до приблизно 2 мікрон, можливо від приблизно 0.1 мікронів до приблизно 1 мікрона. В одному або більше втіленнях, буферний шар 1030 включає арсенід фосфористого індію (InP-j.yAsy). У певних втіленнях, буферний шар 1030 включає принаймні два, можливо принаймні три, можливо принаймні чотири, та можливо принаймні п'ять шарів In-] .yAsy, із збільшенням періоду кристалічної решітки кожного шару, оскільки шари поміщені далі від підкладки 1020. Наприклад, як зображено на Фіг.2, буферна структура 1030 включає перший буферний шар 1032, другий буферний шар 1034, та третій буферний шар 1036. Нижня поверхня шару 1031 буферної структури 1030 є суміжною до підкладки 1020, а верхня поверхня 1039 буферної структури 1030 - суміжна до бар'єрного шару 1040. Період кристалічної решітки другого шару 1034 більше ніж першого шару 1032, а період кристалічної решітки третього шару 1036 більше ніж другого шару 1034. Оскільки кваліфіковані в рівні техніки оцінять, період кристалічної решітки індивідуальних шарів буферної структури 1030 може бути збільшений шляхом зміни композиції послідовних шарів. В одному або більше втіленнях, концентрація миш'яку в буферних шарах InP-yAsy збільшена у кожному послідовному шарі. Наприклад, перший буферний шар 1032 може включати від приблизно 0.10 до приблизно 0.18 молярних фракцій миш'яку (тобто, у), другий буферний шар 1034 може включати від приблизно 0.22 до приблизно 0.34 молярних фракцій миш'яку, а третій буферний шар 1036 може включати від приблизно 0.34 до приблизно 0.40 молярних фракцій миш'яку. В одному або більше втіленнях, збільшення миш'яку між суміжними буферними шарами (наприклад, між шаром 1032 та шаром 1034) - менше ніж 0.17 молярні фракції. Очікується, що будь-які дефекти сформовані між послідовними буферними шарами, які можуть бути результатом через зміну в періоді кристалічної решітки, що випливає зі збільшення миш'якового змісту, не будуть шкідливим до напівпровідника. Способи для використання критичної атестації композиції цим способом відомі з опису американського Патенту Номер 6,482,672, що включений тут посиланням. В одному або більше втіленнях, товщина першого буферного шару 1032 може бути від приблизно 0.3 до приблизно 1 мікрону. В одному або більше втіленнях, верхній буферний шар взагалі більше товстий, щоб гарантувати повну релаксацію решітчастої структури. В одному або більше втіленнях, індивідуальний буферний шар в або біля верхнього 1039 буферної структури 1030 (наприклад, буферний шар 1036), проектується, щоб мати період кристалічної решітки, що є від приблизно 5.869 А до приблизно 5.960 А, можливо від приблизно 5.870 А до приблизно 5.932 А. В одному або більше втіленнях, індивідуальний буферний шар в або біля нижнього 1031 буферної структури 1030 (наприклад, буферний шар 94751 22 1032) переважно проектується в межах границь критичної техніки, що градуює композицію. Інакше кажучи, оскільки перший буферний шар (наприклад, буферний шар 1032) депонований на пластину ІnР, кількість миш'яку, присутнього в першому буферному шарі (наприклад, шарі 1032) - менше ніж 17 мольних фракцій. Оболонковий шар 1040 включає InxGa _xAs. В одному або більше втіленнях, цей шар - переважно решітка, підібрана до періоду кристалічної решітки у-площини верхнього буферного шару в або біля верху 1039 буферної структури 1030. Підібрана складова решітка посилається до послідовних шарів, які характеризовані періодом кристалічної решітки, які є в межах 500 частин у мільйон (тобто, 0.005%) один одного. В одному або більше втіленнях, оболонковий шар 1040 може мати товщину, що є від приблизно 10 ангстремів до приблизно 5 мікронів, можливо від приблизно 50 нанометрів до приблизно 1 мікрона, та можливо від приблизно 100 нанометрів до приблизно 0.5 мікронів. В одному або більше втіленнях, шар квантової точки 1050 включає арсенід індію (InAs). Шар 1050 переважно включає змочувальний шар 1051 та квантові точки 1052. Товщина змочувального шару 1051 може бути одним або двома моно шарами. В одному втіленні, товщина точок 1052, вимірюваний від основи 1053 шару 1050 та піку точки 1055 можуть бути від приблизно 10 нанометрів приблизно до 200 нанометрів, можливо приблизно від 20 нанометрів до приблизно 100 нанометрів, та можливо приблизно від 30 нанометрів приблизно до 150 нанометрів. Крім того, в одному втіленні, середній діаметр точок 1052 може бути більше ніж 10 нанометрів, можливо більше ніж 40 нанометрів, та можливо більше ніж 70 нанометрів. В одному або більше втіленнях, квантовий шар 1050 включає множинні шари точок. Наприклад, як показано на Фіг.3, квантова точка 1050 може включати перший точковий шар 1052, другий точковий шар 1054, третій точковий шар 1056, та четвертий точковий шар 1058. Кожен шар включає арсенід індію InAs, і включає змочувальні шари 1053, 1055, 1057, та 1059, відповідно. Кожен точковий шар аналогічно включає точки 1055. Характеристики кожного точкового шару, включаючи змочувальний шар і точки, є істотно подібними, хоча вони не повинні бути ідентичними. Між кожним із точкових шарів 1052, 1054, 1056, і 1058 розташовані проміжні оболонкові шари 1062, 1064, 1066, та 1068, відповідно. Ці проміжні оболонкові шари включають InxGa-J _xAs. В одному або більше втіленнях, InxGa-J xAs проміжні оболонкові шари істотно подібні або ідентичні оболонковому шару 1040. Інакше кажучи, проміжні оболонкові шари - переважно решітка, підібрана до бар'єрного шару 1040, що є переважно решіткою, підібраною до верху буферного шару 1036. В одному або більше втіленнях, товщина проміжних шарів 1062, 1064, 1066, та 1068 може бути від приблизно З нанометрів до приблизно 50 нанометрів, можливо від приблизно 5 нанометрів до приблизно 30 нанометрів, та можливо від приблизно 10 нанометрів до приблизно 20 нанометрів. 23 Як відзначено вище, різні шари, що оточують квантовий точковий шар можуть позитивно або негативно додаватися, щоб управляти потоком току. Способи для того, щоб управляти потоком току у межах напівпровідникових пристроїв відомі в рівні техніки як описано, наприклад, у Патенті США. Номери 6,573,527, 6,482,672, та 6,507,042, які включені тут посиланням. Наприклад, в одному або більше втіленнях, області або шари можуть бути леговані "р-типом", використовуючи цинк, вуглець, кадмій, берилій, або магній. З іншого боку, області або шари можуть бути леговані "nтипом", використовуючи кремній, сірку, телур, селеніум, германій, або олово. Передбачається, що напівпровідникові пристрої можуть бути виготовлені із використанням відомих з рівня техніки способів. Наприклад, в одному або більше втіленнях, різні напівпровідникові шари можуть бути виготовлені шляхом використання металоорганічної епітаксії парової фази (OMVPE). В одному або більше втіленнях, точковий шар виготовлено, використовуючи техніку, що самоформується, таку як спосіб СтранскиКрастанова (спосіб S-K). Ця техніка описана в Патенті США Номер 6,507,042, що включений тут посиланням. Одне втілення емітуючого випромінювання діоду (RED), що включає квантовий точковий шар показаний на Фіг.4. RED 1100, що включає базовий контакт 1105, інфрачервоний рефлектор 1110, напівізолюючу напівпровідникову підкладку 1115, n-типу шар бічної провідності (LCL) 1120, n-типу буферний шар 1125, оболонковий шар 1130, квантовий точковий шар 1135, оболонковий шар 1140, р-типу шар 1145, р-типу шар 1150, та емітерний контакт 1155. Базовий контакт 1105, інфрачервоний рефлектор 1110, напівізолюючу напівпровідникову підкладку 1115, n-типу шар бічної провідності (LCL) 1120, n-типу буферний шар 1125, оболонковий шар 1130, квантовий точковий шар 1135, та оболонковий шар 1140 є аналогами описаних вище напівпровідникових шарів. Базовий контакт 1105 може включати численні дуже провідні матеріали. Зразкові матеріали включають золото, золото-цинкові сплави (особливо коли суміжний до р-областей), золотогерманієвий сплав, або золото-нікелеві сплави, або золото-хромові (особливо коли суміжні до nобластей). Товщина базового контакту 1105 може бути від приблизно 0.5 до приблизно 2.0 мікронів. Тонкий шар титану або хрому може використовуватися для збільшення адгезії між золотом та діелектричним матеріалом. Інфрачервоний рефлектор 1110 включає рефлективний матеріал та, можливо, діелектричний матеріал. Наприклад, кремнієвий окис може використовуватися як діелектричний матеріал, а золото може бути депоноване на ньому як інфрачервоний рефлективний матеріал. Товщина рефлектора 1110 може бути сформована від приблизно 0.5 до приблизно до 2 мікронів. Підкладка 1115 включає ІnР. Товщина підкладки 1115 може бути від приблизно 300 до приблизно 600 мікронів. 94751 24 Бічний шар провідності 1120 включає InxGa-J _xAs, що є підібраною решіткою (тобто в межах 500ppm) до підкладки ІnР 1115. Крім того, в одному або більше втіленнях, шар 1120 є п-домішний. Кращою домішкою є кремній, і кращий ступінь концентрації домішування може бути від приблизно 1 3 до приблизно 3Ei9/cm . Товщина бічного шару провідності 1120 може бути від приблизно 0.5 до приблизно 2.0 мікронів. Буферний шар 1125 включає три градуйовані шари ІnР-] _yASy сумісного з описаним вище способом. Шар 1125 переважно n-домішний. Краща домішка - кремній, і щільність домішування напівпровідника може бути від приблизно 0.1 до прибли3 зно 3Е9/сm . Оболонковий шар 1130 включає InxGa-I .xAs, що є решіткою, підібраною до кристалічної решітки у-площини (тобто в межах 500ррm) верху буферного шару 1125 (тобто третій ступінь або підшар цього). В одному або більше втіленнях, InxGa-IxAs оболонковий шар 1130 включає від приблизно 0.60 до приблизно 0.70 відсотка фракції молю індію. Товщина оболонкового шару 1130 є від приблизно 0.1 до приблизно до 2 мікронів. Квантовий точковий шар 1135 включає точки InAs як описано вище із повагою до навчання цього винаходу. Як з попередніми втіленнями, проміжні шари між кожним точковим шаром включають InxGa-I .xAs оболонку, подібну оболонковому шару 1130 (тобто, підібрана решітка). В одному або більше втіленнях, кількість індію в одному або більше послідовних проміжних шарах оболонки може включати менше індію, ніж оболонковий шар 1130, або попереднє або низький проміжний шар. Оболонковий шар 1140 включає InxGa-I _xAs, що є підібраною решіткою (тобто в межах 500ррm) до верху буферного шару 1125 (тобто третій ступінь або підшар цього). Шар обмеження 1145 включає InP-yAsy, що є решіткою, підібраною до InxGa-I -xAs шару 1140. Крім того, в одному або більше втіленнях, шар 1145 є р-домішним. Краща домішка - цинк, а концентрація домішування може бути від приблизно 3 0.1 до приблизно доприблизно 4Еі9/сm . Товщина шару обмеження 1145 може бути від приблизно 20 нанометрів до приблизно 200 нанометрів. Контактний шар 1150 включає InxGa-I _xAs, що є решіткою, підібраною до шару обмеження 1145. Контактний шар 1150 є переважно рдомішним (наприклад, домішним із цинком.) Концентрація домішування напівпровідника може бути 3 від приблизно 1 до приблизно 4Е19/сm . Товщина контактного шару 1150 є від приблизно 0.5 приблизно до 2 мікронів. Контактний шар 1150 може бути вилучений зі всієї поверхні крім як під шаром 1155. Емітерний контакт 1155 може включати будьякий дуже провідний матеріал. В одному або більше втіленнях, провідний матеріал включає золотий/цинковий сплав. Інше втілення показане на Фіг.5. Напівпровідниковий пристрій 1200 формується як емітуючий випромінювання діод з тунельним переходом в межах р області. Ця конструкція передбачає перевагу більш низькі контакти опору та більше низь 25 кий розподіл опору струму. Багато аспектів напівпровідника 1200 аналогічні напівпровіднику 1100, показаному на Фіг.4 Наприклад, контакт 1205, може походити на контакт 1105, рефлектор 1210 може походити на рефлектор 1110, підкладка 1215 може походити на підкладку 1115, бічний шар провідності 1220 може походити на шар провідності 1120, буферний шар 1225 може походити на буферний шар 1125, оболонковий шар 1230 може походити на оболонковий шар 1130, точковий шар 1235 може походити на точковий шар 1135, оболонковий шар 1240 може походити на оболонковий шар 1140, та шар обмеження 1245 може походити на шар обмеження 1145. Тунельний шар стику 1247 включає lnxGai-xAs, що є решіткою, підібраною до шару обмеження 1245. Товщина тунельного шару стику 1247 - від приблизно 20 до приблизно 50 нанометрів. Тунельний шар стику 1247 переважно р-домішний (наприклад, із цинком), і концентрація домішування напівпровідника може бути від приблизно 1 до 3 приблизно 4 Еі9/сm . Тунельний шар стику 1250 включає InxGa-J .xAs, що є решіткою, підібраною до тунельної сполуки 1247. Товщина тунельного шару стику 1250 - від приблизно 20 до приблизно 5,000 нанометрів. Тунельний шар стику 1250 - переважно n-домішний (наприклад, кремній), і концентрація домішування напівпровідника - від при3 близно 1 до приблизно 4Еi9/cm . Контакт емітера 1255 може включати різноманітність провідних матеріалів, але переважно включає ті матеріали, які кращі для n-областей, такі як сплави золото-хром, золото-германій, або золото-нікель. Інше втілення RED показане на Мал. 6. Напівпровідниковий пристрій 1300 формується як емітуючий випромінювання діод подібним способом до RED, показаного на Фіг.5, за винятком того, що електромагнітне випромінювання може бути емітоване через підкладку напівпровідникового пристрою завдяки принаймні часткової відсутності основного рефлектора (наприклад, відсутність рефлектора, типу 1210 показане на Фіг.5). Крім того, напівпровідниковий пристрій 1300, показаний на Фіг.6 включає емітерний контакт/інфрачервоного рефлектор 1355, що є "повним контактом" покриття всієї поверхні (або більшу частину всієї поверхні) пристрою. У всіх інших відносинах, пристрій 1300 подібний пристрою 1200. Наприклад, контакт 1305, може походити на контакт 1205, підкладка 1315 може походити на підкладку 1215, бічний шар провідності 1320 може походити на шар провідності 1220, буферний шар 1325 може походити на буферний шар 1225, оболонковий шар 1330 може походити на оболонковий шар 1230, точковий шар 1335 може походити на точковий шар 1235, оболонковий шар 1340 може походити на оболонковий шар 1240, і шар обмеження 1345 може походити на шар обмеження 1245, тунельний шар стику 1347 аналогічний до тунельного шару стику 1247, тунельний шар стику 1350 походить на тунельний шар стику 1250. Передбачається, що напівпровідникова технологія може також використовуватися у виготов 94751 26 ленні лазерних діодів. Типовий лазер показаний на Фіг.7. Лазерні 1600 включає контакт 1605, що може включати будь-який провідний матеріал, такий як сплави золото-хром. Товщина контактного шару 1605 є від приблизно 0.5 мікронів до приблизно 2.0 мікронів. Підкладка 1610 включає фосфід індію, що є переважно n-домішним, у концентрації від прибли3 зно 5 до приблизно Е18/ст . Товщина підкладки 1610 є від приблизно 250 до приблизно 600 мікронів. Додатковий епітаксиальний шар фосфіду індію 1615 є переважно n-домішним, у концентрації від 3 3 приблизно 0.24 Е19/ст до приблизно 1Е19/ст . Товщина епітаксиального шару 615 є приблизно від 10 нанометрів до приблизно 500 нанометрів. Решітчастий InP-yAsy шар 1620 походить на решітчастий буфер InP-j.yAsy, показаний на Фіг.2. Буфер 1620 є переважно n-домішним, у концент3 рації від приблизно 1 до приблизно 9 18/сm . Шар 1625 та 1630 формує хвилевод 1627. Шар 1625 включає фосфід арсенід індію галію (lni_xGAxAs2P-|_z). Шар 1630 аналогічно включає In-|-xGAxAszPi-z. Обидва шари 1625 та 1630 є решітками, підібраними до верху шару 1620. Інакше кажучи, шари 1625 та 1630 включають від приблизно 0 до приблизно 0.3 молярної фракції галію та від 0 до приблизно 0.8 молярних фракцій миш'яку. Шар 1625 є товщиною від приблизно 0.5 до приблизно 2 мікрон та є n-домішним, у концентрації 3 приблизно 1-9 18/сm . Шар 1630 є від приблизно 500 до приблизно 1, 500 нанометрів, та - nдомішним, у концентрації приблизно від 0.5 до 1 3 18/сm . Шар обмеження 1635, точковий шар 1640, та шар обмеження 1645 є подібними до точкового шару та шару обмеження, описаним вище щодо інших втілень. Наприклад, шар обмеження 1635 походить на шар обмеження 1040, а точковий шар 1640 походить на точковий шар 1050, показані на Фіг.3. В одному або більше втіленнях, число точкових шарів, використовуваних у точковій області лазерного пристрою є понад 5 точкових шарів, можливо понад 7 точкових шарів, і можливо понад 9 точкових шарів (наприклад, циклів). Шари обмеження 1635 та 1645 можуть мати товщину від приблизно 125 до приблизно 500 нанометрів та є решітками, підібраними до хвилеводу. Шари 1635, 1640, і 1645 є переважно не домішними (тобто, вони властивими). Шари 1650 та 1655 формують хвилевод 1653. Подібним способом шари 1625 та 1630, шари 1650 та 1655 включають ln-|_xGAxAszPi-z, що є решіткою, підібраною до верху буфера 1620. Шар 1650 є від приблизно 500 до приблизно 1 ,500 нанометрів, рдомішним у концентрації від приблизно 0.5 до 3 приблизно 1 Еі8/сm . Шар 655 є товщиною від приблизно 1 до приблизно 2 мікронів та є рдомішним, у концентрації від приблизно 1 до при3 близно 9 Еі8/сm . В одному втіленні, шар 1660 - буферний шар, що походить на буферний шар 1620. Таким чином, молярна фракція миш'якових зменшень з кожним ступенем є далі від квантових точок. Шар 1660 є 3 переважно р-домішним, у концентрації 1-9 Еі8/сm . 27 Шар 1665 включає фосфід індію (ІnР). Шар 1665 є від приблизно 200 до приблизно 500 нанометрів товщиною та є переважно р-домішним, у концентрації від приблизно 1 до приблизно 4 3 Еі9/сm . Шар 1670 - шар контакту, аналогічний іншим шарам контакту, описаним у попередніх втіленнях. В інших втіленнях, шари 1660, 1665, і 1670 можуть походити на інші конфігурації, описані відповідно до інших втілень. Наприклад, ці шари можуть походити на шари 1145, 1150, і 1155 показані на Фіг.4. Альтернативно, аналогічні шари 1245, 1247, 1250, та 1255 показані на Фіг.5 можуть бути замінені шарами 1660,1665, і 1670. Різні модифікації та зміни, які не відступлять від можливостей і загальної тенденції втілень цього пристрою, стануть очевидними для тих, хто є кваліфікованими в рівні техніки. Звичайно, повинно бути оцінене, що, в одній формі, винахід включає RED елементи, як описано. Однак, повинно розумітися, що різні інші технології пристрою можуть використовуватися у зв'язку до того ж. Наприклад, RED-основані лазерні діоди можуть бути застосовані в багатьох способах, приклад яких буде описаний у зв'язку з Ілюстрацією 13. Крім того, різні напівпровідникові лазери та інші лазерні діоди можуть використовуватися з підходящими модифікаціями. Звичайно, іншого можливі технології можуть бути розвинені для того, щоб ефективно виробляти випромінювання обмеженої ширини смуги у вигідних довжинах хвилі. Щоб практикувати винахід для конкретного застосування, звичайно вимагаються розгортати множинні пристрої, щоб виробляти достатньо вихідної теплоти енергії випромінювання для того, щоб мати адекватну амплітуду випромінювання. Знову, в одній формі, ці пристрої будуть REDоснованими лазерними діодами (які також називаються L-REDs). У більшості теплових застосувань винаходу, такі пристрої будуть типово розгортатися у свого роду матриці високої щільності х на у або в множині матриць х на у, деякі з яких можуть прийняти форму настроєного розміщення окремих RED пристроїв (знову, в одній формі, LREDs). Матриці можуть бути ранжирувані від одиночних пристроїв до, що більш типово, сотень, тисяч, або необмежених кількостей матриць пристроїв залежно від типів і розмірів пристроїв, що використовуються, необхідної потужності та довжини хвилі, необхідних для специфічного використання винаходу. RED пристрої звичайно встановлюються на монтажних платах, які принаймні мають здатність розкладання теплоти, якщо немає спеціальних пристосувань видалення теплоти. Часто RED пристрої встановлюються на таких монтажних платах у дуже високій щільності/розміщенні у безпосередньої близькості. Можливо використовувати переваги недавніх нововведень в установці матриці та конструкції монтажної плати, щоб максимізувати щільність яка бажана для потужних застосувань. Наприклад, такі способи, як використання перевернених кристалів, переважні для таких цілей. Хоча ефективність RED пристроїв гарна для цього унікального класу 94751 28 діодного пристрою, більшість вхідної електричної енергії безпосередньо перетворена у локалізоване тепло. Ця непотрібна теплота повинна відводитись далеко від напівпровідникової сполуки, щоб запобігти перегрівання та спалювання окремих пристроїв. Для матриць найвищої щільності, ймовірно можливе використання технологій переверненого кристалу та пакування кристалу-на-плату з активним та/або пасивним охолодженням. Множинні монтажні плати будуть часто використовуватися для гнучкості розташування та практичності. Матриці х на у можуть також включати асортимент RED пристроїв, які представляють принаймні дві різних відібраних довжини хвилі інфрачервоного випромінювання в діапазоні від, наприклад, 1 мікрометру до 5 мікрометрів. Для більшості застосувань, RED пристрої будуть корисно розгорнуті у по-різному розмірних матрицях, деякі з яких можуть бути тривимірними або неплоскими по суті для кращого опромінювання певних типів цілей. Це вірно принаймні за наступними причинами: 1. Забезпечувати достатню вихідну потужність, комбінуючи потужність множинних пристроїв. 2. Передбачати достатнє 'поширення' потужності по більшій поверхні ніж єдиний пристрій може належним чином опромінити. 3. Забезпечувати функціональні можливості, які програмованість матриці RED пристроїв може перенести до застосування. 4. Дозволяти змішуватися в пристроях матриці, які настроєні до різних зазначених довжин хвилі за багатьма функціональних причин, описаних у цьому документі. 5. Полегшувати відповідність 'геометрії' на виході до специфічної вимоги застосування. 6. Полегшувати відповідність пристроям, що місцю встановлення, кутам випромінювання та економіці вимог застосування. 7. Полегшувати синхронізацію потужності на цілі, що переміщається, або для іншого Вихідного руху'. 8. Пристосувати групи пристроїв, що приводяться у дію, до загальної електричної схеми контролю. 9. Пристосовувати багатоступінчасті способи нагрівання. Через типові кінцеві використання діодів, вони були виготовлені способом, що мінімізує затрати, зменшуючи розмір стику. Через це вимагається менша область напівпровідникової пластини, що безпосередньо впливає на затрати. Кінцеве використання RED пристроїв часто вимагає істотної потужності випромінювання енергії у формі більшої кількості фотонів. Було теоретично передбачене, що REDs могли бути виготовлені із творніжи способами сформувати велику площину стику, що виробляє фотони. Роблячи так, було б можливо виробити RED пристрої, здатні до підтримки значно більшої потужності середньо-інфрачервоного випромінювання. Якщо такі пристрої доступні, то абсолютна кількість RED пристроїв, потрібна на практиці для цього винаходу може бути зменшена. Це не обов'язково було б бажаним або практичним, однак, з огляду на високі вихідні потужності, 29 пов'язані з багатьма застосуваннями цього винаходу, кількість пристроїв зводиться до єдиного пристрою. Винахід може практикуватись з єдиним пристроєм для низькоенерговитратних застосувань, застосувань єдиної довжини хвилі, або, якщо RED пристрої можуть бути виготовлені з достатньою вихідною здатністю. Точно так само можливо виготовити RED матриці пристрою як інтегральні схеми. У такому виконанні REDs вишикувались би у межах границь єдиної частини кремнію, Арсеніду Галлія, Фосфіду Індія, або іншої підходящої підкладки, але із множинними стиками або збільшеними областями забороненої зони, які функціонують як місця виробництва фотонів на чипі. Вони можуть бути подібні до інших пакетів інтегральної схеми, які використовують кулькові сіткові матриці для електричної зв'язності. Такі пакети пристрою могли тоді використовуватися як матриця, полегшуючи бажану електричну можливість сполуки для зв'язку та керування системою керування. Знову, важливий параметр конструкції - керування температурою стику або забороненої зони, якій не можна дозволити досягти приблизно від 100° до 105° С, з поточною хімією, перш ніж ушкодження починає відбуватися. Для кращої ефективності, бажано тримати область забороненої зони настільки прохолодною наскільки можливо, менше ніж 30 градусів С, так, щоб максимальний електричний струм міг витримуватись та перетворюватись на випромінювання фотонів. Таким чином, конструкція для того, щоб встановлювати кожну RED матрицю до монтажної плати, потрібно розглянути важливість видалення теплоти від пристрою настільки ефективно наскільки можливо. Наприклад, теплота може бути вилучена провідністю контактних стовпчиків, які також, призначені для електропровідності до анода та катода відповідно до пристрою. Монтажна плата, на якій установлені пристрої, повинна бути обрана для гарної теплопровідності також так, щоб теплота могла бути віднесена від пристроїв, які в багатьох застосуваннях будуть використовувати зливи теплоти або сорочку системи охолодження, що необхідно для утримання у прохолодному стані монтажної плати. Очікується, що майбутні хімічні сполуки, можливо, збільшать допуск теплоти, але теплота повинна завжди зберігатися нижче критичного діапазону ушкодження пристрою, що використовується. Вони могли далі бути розгорнуті або на монтажних платах індивідуально або багатократно, або вони могли вишикуватися як матриця вищого рівня пристроїв як продиктовано застосуванням та економікою. Під час проектування кращої конфігурації для того, щоб розгорнути RED пристрої в матрицю випромінювання, незалежно від форм-фактору пристроїв, конструктор повинен розглянути цілий діапазон змінних. Деякі зі змінних, які будуть розглянуті в цільовій заявці, включають упакування, легкість розгортання, витрати, електронну комунікаційність, управління щодо програмування, охолодження, маршрутизацію енергії, електроживлення, послідовність вольтажу, послідовність геометрії, вимоги випромінювання, безпеки та ба 94751 30 гато інших, зрозуміють багато фахівців, кваліфікованих у рівні техніки. Усе сировина, що використовується, щоб виготовити продукцію пов'язана з її специфічними характеристиками поглинання та передачі в різних довжинах хвилі в електромагнітному спектрі. Кожен матеріал також має характерні властивості інфрачервоної рефлекції та емісії, але ми не будемо витрачати час, обговорюючи їх, тому що використання цього винаходу більш пов'язане із властивостями поглинання/передачі. Відсоток поглинання в будь-якій даній довжині хвилі може бути виміряний та схематично представлений для будь-якого матеріалу. Потім це може бути представлено графічно у широкому діапазоні довжин хвилі, що буде роз'яснено та докладно розглянуто на прикладах більш пізніше в цьому документі. Оскільки кожен тип матеріалу має характерне поглинання або властивості передачі на різних довжинах хвилі, для кращої теплової оптимізації процесу, дуже важливо знати ці властивості матеріалу. Повинно усвідомлювати, що якщо певний матеріал є дуже передавальним у певному діапазоні довжин хвилі, то було б дуже неефективно пробувати нагріти цей матеріал у тому же діапазоні довжини хвилі. Навпаки, якщо матеріал є дуже поглинаючим ніж у певній довжині хвилі, то застосування випромінюючого нагрівання приведе до поверхневого нагрівання матеріалу. Для матеріалів, які є неефективними провідниками теплоти, звичайно це не оптимальний спосіб нагрітися через матеріал. Той факт, що різні матеріали мають особливі характеристики поглинання або передачі в різних довжинах хвилі, був відомий у рівні техніки багато років. Однак, оскільки, велико-потужні інфрачервоні джерела, які були б здатні застосовуватись у специфічних довжинах хвилі, або комбінаціях довжин хвилі, не були доступні, історично не було можливо повністю оптимізувати багато існуючих операцій з нагрівання або обробки. Оскільки на практиці не було реалізовано постачання специфічних довжин хвилі інфрачервоного випромінювання до продукту, багато виготовлювачів не знають про довжини хвилі, у яких їхній специфічний продукт є найбільш підготовленим, щоб бути нагрітим або обробленим. Це ілюстровано прикладом з промисловості пластмас. Що стосується ілюстрацій 9 та 10, досліджуючи криву передачі Терефталату поліетилена (матеріал PET смоли, оскільки це відомо в промисловості), з якого пластмасові контейнери напою виготовляються спресованим ударом видування, може спостерігатися що PET матеріал є дуже поглинаючим ніж у довгій області довжини хвилі та дуже передавальним у видимих та близько-інфрачервоних областях довжини хвилі. Його передача значно змінюється між 1 мікрометром та 5 мікрометрами. Його передача не тільки значно змінюється у цьому діапазоні, але змінюється часто та різко та часто дуже істотно, іноді в межах 0.1 мікрометрів. Наприклад, PET при 2.9 мікрометри має дуже сильне поглинання. Це означає, що, якби інфрачервоне випромінювання було б уведено до PET 31 при 2.9 мікрометрах, воно було б майже все поглинено в поверхневі, або зовнішній оболонці матеріалу. Якщо було бажано нагріти тільки зовнішню поверхню матеріалу, то ця довжина хвилі може використовуватися. Оскільки PET - дуже поганий провідник теплоти (має низький коефіцієнт теплопровідності), та тому що це більш бажано в операціях видувного формовання розтягування нагріти PET матеріал глибоко зсередини та повністю рівномірно у його об'ємі, на практиці, це є поганою довжиною хвилі, щоб нагріти PET належним чином. Розглядаючи іншу умову, при 1.0 мікрометрах (1000 нанометрів) PET матеріали є дуже передавальним. Це означає, що високий відсоток випромінювання на цій довжині хвилі, що зіткається з поверхнею PET, буде переданий через PET та вийде, не завдаючи ніякого бажаного нагрівання, отже буде в значній мірі витрачено марно. Важливо відзначити, що передача електромагнітної енергії зменшується по експоненті як функція товщини для всіх діелектричних матеріалів, тому товщина матеріалу має істотне значення при виборі оптимальної довжини хвилі для даного матеріалу. Повинно розумітися, що хоча PET термопластичний матеріал використовувався тут як приклад, принципи зберігаються для дуже широкого діапазону різних типів матеріалів, що використовуються у різних галузях промисловості та для різних типів процесів. Наприклад, PEN або PLA-матеріали, до яких можуть застосуватися ці принципи. Як зовсім інший приклад, ілюструється клей або клейка ламінарна система. У цьому прикладі, припущення, що матеріал похідного елементу, який має бути склеєний, є дуже передавальним в обраній інфрачервоній довжині хвилі. Затвердіваючий при обробці теплотою клей, що повинен використовуватися, міг би бути дуже поглинаючим ніж у тій же самій довжині хвилі. Опромінюючи «сандвіч» клей/ламінат в цій окремій вигідній довжині хвилі, процес надалі оптимізується завдяки тому що клей, а не суміжний похідний матеріал, є нагрітим. Вибірково обираючи ці довжини хвилі взаємодії, оптимальні пункти знайдені у промисловості в межах різних широко різноманітних видів застосувань обробки або нагрівання. Історично, здатність виробляти відносно високу щільність інфрачервоного випромінювання в специфічних довжинах хвилі просто не була доступна для промисловості. Тому, оскільки цей тип оптимізації нагрівання або обробки не був доступний, це не було розглянуто більшістю виробників. Очікується, що доступність такої інфрачервоної енергії випромінювання специфічної довжини хвилі відкриє повністю нові способи та процеси. Предмет винаходу зробить такі нові процеси практичними та забезпечить технологію виконання, що має досягнути широкий діапазон застосувань. У той час як очікується, що перші використання предмету винаходу будуть у промисловості, також визнано, що будуть багато застосувань у комерційній, медичній, споживчій та інших областях також. Очікується, що винахід буде дуже корисним як альтернатива широкополосним кварцовим колбам 94751 32 інфрачервоного нагрівання, або іншім звичайним пристроєм нагрівання, які перебувають у цей час у широкому використанні. Такі кварцові колби використовуються для діапазону використань, включаючи нагрівання листів пластмасового матеріалу в підготовці до термоформуючої операції. Предмет винаходу може використовуватися не тільки як альтернатива існуючим функціональним можливостям кварцових інфрачервоних ламп або інших звичайних пристроїв нагрівання, але передбачено можливість додавання істотних додаткових функціональних можливостей. Відмінністю даного винаходу є те, що він може або виробляти випромінюючу енергію в режимі безупинно, або, як альтернатива, у режимі пульсації. Оскільки основні RED пристрої предмету винаходу мають надзвичайно швидкий час спрацьовування, який вимірюється в мікросекундах, можлива більша ефективність енергії, щоб включати енергію, коли це необхідно або коли цільовий компонент знаходиться у межах цільової області, та потім виключати її, коли компонент більше не перебуває в цільовій області. Додаткові функціональні можливості інфрачервоного джерела працювання в режимі пульсації може привести до значного вдосконалення повної енергетичної ефективності багатьох випромінюючих тепло застосувань. Наприклад, відповідно модулюючи час включення або окремого, або матриці емітуючих інфрачервоне випромінювання пристроїв (REDs), можливо відстежити індивідуальні цілі, оскільки вони рухаються повз велике інфрачервоне матричне джерело. Інакше кажучи, будуть включені лише ті інфрачервоні емітуючі пристрої, які є найближчими до цілі. Оскільки цільовий компонент або область переміщаються вперед, "хвиля включення" може передаватися далі по матриці. У випадку нагрівання матеріалу, який буде термоформоватися, бажано прикласти більше вхідної теплоти в ті області, які будуть більше сформовані в порівнянні з областями, які будуть скромно сформовані або не сформовані взагалі. Це можливо коректним конструюванням конфігурації матриць інфрачервоного емітерів, щоб не тільки не мати одночасне включення всіх пристроїв, але мати можливість включати їх дуже стратегічно, щоб відповідати формі області, що буде нагріта. Для ліній безупинного переміщення продукції, наприклад, могло б бути найбільш бажаним програмувати особливо сформовану область бажаного теплового профілю, що може бути програмно переведено у синхронний рух із цільовою областю, що буде нагріта. Розглядаючи кадр зображення, сформований областю, що вимагає нагрівання, як показано на Малюнку 18. У цьому випадку, було б можливо мати подібний кадр зображення, сформований матрицею пристроїв (402) у бажаній випромінюючій інтенсивності, що буде програмовано переміщено вниз матриці, синхронізовано з рухом цільового термоформованого листа (401). При використанні датчика положення, відстежуючого рух продукту, такого як термоформований лист (401), гарно відомі способи синхронізації електроніки можуть використовуватися, 33 щоб включати відповідні пристрої в бажаній інтенсивності відповідно до програмувального регулятора або інструкціям комп'ютера. Пристрої в межах матриці можуть бути включені системою керування на їх бажану вихідну інтенсивність або в "безперервному" режимі, або в режимі "пульсації". Обидва режими можуть модулювати інтенсивність як функцію часу до самої бажаної вихідної умови. Це управління може відноситись до групи пристроїв або до окремих RED пристроїв. Для конкретного застосування, що можливо і не буде потрібно, мається гранульоване управління окремих RED пристроїв. У цих випадках RED пристрої можуть бути змонтовані в послідовності самої бажаної геометрії. Тоді ці послідовності або групи послідовностей можуть бути керовані програмовані наскільки це диктують вимоги застосування. Практичність буде іноді диктувати, що RED пристрої перебувають у групах або послідовностях, щоб сприяти напругам, які є самими зручними та зменшити вартість індивідуального керування пристроєм. Послідовності або матриці RED можуть управлятись простим постачанням струму у конфігурації відкритого електричного контуру, або може використовуватися більш складне управління! Факт інтенсивної оцінки будь-якого специфічного застосування диктує кількість та рівень відповідного управління інфрачервоного випромінювання. До ступеня, що складний або точний контроль продиктують, електрична схема управління могла безупинно відстежувати та моделювати вхідний струм, напругу, або специфічну потужність. Відстеження для самої бажаної потужності випромінювання або результату може бути здійснено безпосередньо вимірюванням потужності інфрачервоної матриці або, альтернативно, деяких параметрів, пов'язаних із цільовим об'єктом інфрачервоного випромінювання. Це могло бути виконане контінуумом різних технологій від поєднання простих термопар або пірометрів до набагато більше складних технологій, які могли прийняти форму, наприклад, інфрачервоних камер. Той, хто кваліфікований у рівні техніки, може рекомендувати техніку відстеження специфічного замкнутого контуру, що є економічно чутливою та припустимою для специфічного застосування винаходу. Обидва, прямі та непрямі способи відстеження можуть бути поєднані. Наприклад, якщо специфічний матеріал нагрівається заради досягнення температурного діапазону формовання, може бути бажано виміряти силу, потрібну для того, щоб сформовати матеріал та використовувати ці дані принаймні як частину зворотного зв'язку для модуляції матриці інфрачервоного випромінювання. Багато інших прямих або непрямих засобів зворотного зв'язку можливі, щоб полегшити оптимізацію та управління потужністю предмету винаходу. Повинне чітко усвідомлювати, що форми, інтенсивності, та час подачі живлення джерелу випромінювання теплоти даного винаходу, як описано тут, є дуже програмувальними та піддають себе дуже високому рівню програмувального настроювання. Часто в промисловості, замовні форми або конфігурації джерел теплоти розроблені та побудовані для специфічного компонента, щоб спря 94751 34 мувати нагрівання до правильних місць розташування на компоненти. Із гнучкою програмованістю предмету винаходу це можливо для єдиної програмувальної панелі нагрівання служити гнучкою заміною до майже нескінченної кількості виготовлених на замовлення панелей. Промисловість переповнена широкою розмаїтістю інфрачервоних пічок та систем обробки. Такі пічки використовуються для того, щоб термообробляти фарби, покриття, суспензії різних видів і типів, та багатьох інших цілей. Вони також можуть використовуватися в широкій розмаїтості різних ліній ламінатів для теплоти, що плавить матеріали разом або для того, щоб термообробляти клеї, адгезії, поверхневі обробки, покриття, або різні шари, які можуть бути додані до 'сендвічного' ламінату. Інші пічки можуть використовуватися для широкої розмаїтості застосувань для висушування. Наприклад, у промисловості пляшок безалкогольних напоїв з двох частин є звичайним, щоб нанести покриття на внутрішність пляшки безалкогольного напою, та потім транспортувати їх безупинно конвеєром "масово" через довгу пічку термообробки. Не термооброблене внутрішнє покриття має появу білої фарби при застосуванні, але після термообробки стає майже прозорим. У цьому розмаїтті застосувань висушування та термообробки за даним винаходом було б можливо вибрати довжину хвилі або комбінацію довжин хвилі, які є найбільше підготовлені та відповідно поглинені матеріалом, що повинен бути висушеним, обробленим, або термообробленим. У деяких застосуваннях довжини хвилі, які не присутні, можуть бути більше важливими для поліпшеного процесу ніж ті, які присутні. Небажані довжини хвилі можуть несприятливо впливати на матеріали через висушування, нагрівання, зміну структури зерна або багато інших шкідливих результатів, яких у більш оптимальному процесі можна було б уникнути відповідно до предмету винаходу. Часто бажано підняти температуру цільового матеріалу, що буде термооброблений або висушений, істотно не торкаючись підкладки або початкового матеріалу. Може цілком бути, що початковий матеріал може бути ушкоджений такою обробкою. Більш бажано не наводити в нього теплоту все ще наводячи теплоту в цільовий матеріал. Предмет винаходу полегшує цей тип селективного нагрівання. Щоб розглянути іншу прикладну область винаходу, медична промисловість експериментувала із обробкою випромінювання у широкому діапазоні видимого світла та близько-інфрачервоного. Було теоретично передбачено, що певні довжини хвилі електромагнітної енергії стимулюють та сприяють лікуванню. Також є постулатом, що опромінювання певними довжинами хвилі може стимулювати виробництво ферментів, гормонів, антитіл, і інших хімічних речовин у межах тіла так само як стимулювати дію у млявих органах. За межі цього патенту виходять дослідження будь-які з специфічних деталей або способів обробки або заслуг таких постулатів. Однак, предмет винаходу може забезпечити твердотільний, із селекцією довжини хвилі 35 та можливістю програмування джерела середньоінфрачервоного випромінювання, що може полегшити широкий діапазон таких способів лікування. Однак, історично вірно, що медична промисловість не мала практичних способів для того, щоб виробляти високопотужне, із специфічною довжиною хвилі опромінювання в серединьо-ІЧ довжині хвилі зоні. Існуючий винахід дозволить таке опромінювання у такій специфічній інфрачервоній довжині хвилі вузької зоні, і це може бути зроблено у тонкому, із легкою вагою, безпечному і зручному форм-факторі, що легко використовувалось би для медичних застосувань. Для лікування є кілька дуже важливих переваг, коли є можливість обрати специфічну довжину хвилі або комбінацію довжин хвилі, які використовуються для опромінювання. Так само, як в промислових виробничих матеріалах, органічні матеріали також мають характерні спектральні криві абсорбції/передачі. Тваринна, рослинна або людська тканина демонструють специфічні вікна абсорбції/передачі, які можуть експлуатуватися для досягнення великої переваги. Дуже високий відсоток людського тіла елементно складений з води, тому імовірно, що криві абсорбції/передачі для води є гарною відправною точкою для грубої апроксимації для більшості людської тканини. Через велике дослідження можливо розвити точні криві для всіх типів тканини людини, тварин, і рослин. Також можливо розвити відносини між різними видами лікування або стимуляції, що могло б бути знайдено від органів або тканини та зв'язано із кривими абсорбції/передачі. Ретельно вибираючи довжину хвилі або комбінацію довжин хвилі, було б можливо розвити режими обробки, які могли б мати позитивний ефект у широкому діапазоні захворювань та хвороб. Деякі тканини або органи, які було б бажано обробити, є дуже близькі до поверхні, у той час як інші лежать глибоко в межах тіла. Через поглинальні особливості людської тканини, не могло б бути можливим досягти таких глибоких областей неруйнівними способами. Можливо, необхідно використовувати деяку форму інвазійної техніки, щоб помістити джерела випромінювання біля цільової тканини. Даним винаходом можливо проектувати матриці випромінювання так, щоб вони мали відповідний розмір та/або форму, що використовується в широкому діапазоні інвазійного або нон-інвазійного лікування. У той час як способи обробки, способи (терапевтичного) впливу та конфігурації виходять за межі цього обговорення; винахід є першим у своєму класі, доступним, щоб зробити твердотільний, із селективною довжиною хвилі опромінювання, доступний у середньоінфрачервоній зоні довжини хвилі. Він може бути конфігурований для широкого діапазону типів обробки та способів (терапевтичного) впливу. Через його дуже гнучкий форм-фактор та програмовану сутність він здатний до того, щоб бути зформованим для специфічного розміру тіла та ваги, щоб виробляти відповідні кути, інтенсивності, і довжини хвилі для замовленої обробки. Інфрачервоне випромінювання буде використане для збільшення кількості медичних застосу 94751 36 вань від лікування геморою до дерматології. Один приклад інфрачервоної обробки, що у цей час виконується із широкополосними інфрачервоними джерелами, називають інфрачервоною обробкою коагуляції. Додатково, діабетичну периферійну невропатію іноді лікують обробкою інфрачервоної лампи. «Лікоть тенісиста» та інші подібні хвороби в цей час також часто лікуються широкополосними інфрачервоними лампами. Поєднання можливості існуючого винаходу виробляти специфічні довжини хвилі випромінювання так само як його здатність робити опромінювання в режимі пульсації може забезпечити істотне вдосконалення цих лікувань. Це також може забезпечити кращу терпимість і комфорт пацієнту. Винахід також полегшує виробництво медичного пристрою, енергія якого може забезпечуватись безпечними напругами. Пульсування енергії випромінювання, може виявитися, ключовим аспектом, зв'язаним з багатьма застосуваннями медичного лікування. Безперервне опромінювання може викликати перегрівання тканини, у той час як пульсуюче опромінювання, може виявитися, забезпечує достатню стимуляцію без шкідливого ефекту перегрівання, дискомфорту, або ушкодження тканини. Самий факт, що пристрої/матриці можуть пульсувати з надзвичайно високими нормами із часом включення, яке вимірюється у мікросекундах або швидше, забезпечують іншу корисну властивість. Очікується, що дуже висока інтенсивність імпульсів випромінювання може допускатися без ушкодження матриць, якщо вони активовані для дуже коротких циклів роботи, тому що перегрів напівпровідникового стику не мав би часу, щоб відбутися за такими короткими проміжками часу імпульсу. Це дозволило б більшу підсумовану миттєву інтенсивність, що могла полегшити проникнення через більшість тканин. Частота, у якій відбувається пульсування, може також виявитися важливою. Відомо з літератури, що певні частоти опромінювання людей можуть мати лікувальний або, навпаки, шкідливий ефекти. Наприклад, певні амплітудні модуляційні частоти або комбінації частот видимого світла можуть змусити людей знудити, а інші амплітудні модуляційні частоти або комбінації частот можуть викликати епілептичні припадки. Оскільки далі медичне дослідження зроблене, це може чітко вирішити, що частота пульсування, форма сигналу, або комбінація частот поряд з обраною довжиною хвилі або комбінацією довжин хвилі мають дуже істотний вплив на успіх різних лікувань випромінюванням. Дуже імовірно що багато способів обробки, які використовує цей винахід, ще не зрозумілі, та не реалізовані тому що предмет винаходу не був доступний для дослідників або практиків. Інше застосування предмету винаходу знаходиться в галузі готування, обробки або організації стадій їжі. Звичайно дуже широкий діапазон різних типів пічок і систем нагрівання використовувався в готуванні їжі на протязі людській історії. Тому що більшість із них гарно відомі, за межі заявки цього патенту виходить опис повного діапазону таких пічок і систем нагрівання. З примітним виключенням кулінарії мікрохвильової печі, що використовує 37 технологію не-інфрачервоного/не-теплового джерела для приготування, фактично всі інші технології кулінарії використовують широкополосні джерела нагрівання різних типів. Інфрачервоні джерела нагрівання та елементи, які використовуються в таких пічках є широкополосними джерелами. Вони не мають здатності виробити специфічні довжини хвилі інфрачервоної енергії, які могли би бути найвигіднішими для специфічної ситуації кулінарії або продукту, що приготовляється. Як був обговорений раніше з іншими матеріалами, рослинні та тваринні продукти мають специфічні спектральні криві абсорбції. Ці специфічні криві абсорбції пов'язані з тим, наскільки абсорбції або передавача певного продовольчого продукту є у специфічних довжинах хвилі. Вибираючи специфічну довжину хвилі або кілька ретельно обраних довжин хвилі, щоб опромінювати предмет їжі можливо поліпшити або оптимізувати бажані кулінарні характеристики. Найефективніше використання енергії випромінювання може знизити вартість нагрівання або кулінарії. Наприклад, якщо найбажаніше нагріти або засмажити зовнішню поверхню певного продовольчого продукту, предмет винаходу дозволить вибір довжини хвилі, у якій той певний продовольчий продукт є дуже абсорбтивним. Результат складався б у тім, що коли опромінено в обраній довжині хвилі, інфрачервоної енергії буде вся абсорбована дуже близько до поверхні, у такий спосіб викликаючи бажане нагрівання та/або засмаження буде мати місце прямо в поверхні. Навпаки, якщо бажано не перегріти поверхню, а скоріше готовити їжу з її глибокою обробкою, тоді можливо вибрати довжину хвилі або комбінацію обраних довжин хвилі, у яких певна їжа є набагато більше передавальною так, щоб бажаний результат кулінарії міг бути досягнут. У такий спосіб випромінююча енергія буде абсорбована поступово, оскільки буде проникати до бажаної глибини. Важливо відзначити, що для електромагнітних хвиль, що їдуть через неметалічний матеріал, інтенсивність цієї хвилі 1 (t) зменшується як функція довжини переміщення t, як описано наступним рівнянням: at l(t)=I0(е ) У цьому рівнянні, І0 - початкова інтенсивність пучка та а є специфічним коефіцієнтом абсорбції для матеріалу. В той час як t збільшується, інтенсивність пучка піддається експонентному розпаду, що викликано тим, що енергія випромінювання оригінального пучка абсорбується масою матеріалу. З цієї причини, використання нагрівання інфрачервоним випромінюванням досягає оптимальних результатів кулінарії, викликане складною взаємодією між товщиною компонентів їжі, інтенсивністю прикладеного інфрачервоного випромінювання, довжини хвилі опромінювання, і коефіцієнту(ів) абсорбції матеріалу. Змішуючи RED елементи, які опромінюють у різних довжинах хвилі, можливо далі оптимізувати результат приготування. У межах такої багатоволнової матриці, один тип елемента обирається у тій довжині хвилі, де абсорбція енергії випромінювання є низькою, що у такий спосіб дозволяє від 94751 38 буватися проникненню теплоти у глибину. Другий тип елемента обирається, де абсорбція енергії випромінювання є високою, що в такий спосіб полегшує відбування нагрівання поверхні. Завершуючи матрицю, третій RED тип елемента може бути задуманий із обранням довжини хвилі у проміжній ланці до цих двох екстремумів абсорбції. Шляхом управління відносним вихідним рівнем випромінювання З типів RED емітерів, що містяться у такій матриці, було б можливо оптимізувати важливі властивості приготовлених компонентів їжі. З'єднуючи колір, температуру, та потенційно візуальні датчики до системи керування, можливо замкнути контур та далі оптимізовувати бажані результати кулінарії. При таких обставинах, може бути можливо перевірити точний параметр, який розглядається, та дозволити системі керування відповідати, посилаючи опромінювання у відповідній довжині хвилі, інтенсивності, та напрямку, що буде самим бажаним. Шляхом використання та інтеграції датчику зображення було б можливо фактично розглянути місця розташування та розміри продовольчих продуктів, які повинні бути приготовлені та потім оптимізувати потужність пічки відповідно описаному вище. Використання в комбінації з датчиком вологості надасть можливість відповісти комбінацією, яка буде підтримувати бажаний вологовміст. Тому можливо зрозуміти, як предмет винаходу, у комбінації з відповідними датчиками та "інтелектуальним" контролером може дійсно покращити «розумну» пічку майбутнього. Звичайно, можливо об'єднати даний винахід зі звичайними технологіями кулінарії, включаючи конвекційні пічки та можливості мікрохвильової печі, щоб одержати кращу суміш кожного із цих запропонованих технологій. Інтелектуальна система керування може бути розроблена, щоб найкраще оптимізувати обидві технології даного винаходу в комбінації зі звичайними технологіями кулінарії. Також можливо, вибираючи довжини хвилі, які були б абсорбовані однією їжею та не так високо абсорбовані другою їжею, бути дуже селективними у кількості нагрівання, що має місце в змішаній порції їжі. У такий спосіб може розумітися, що, змінюючи комбінації та перестановки та інтенсивності різних довжин хвилі, які є обраними, можливо досягти широкого діапазону специфічно проектованих результатів кулінарії. З будь-яким застосуванням предмету винаходу, можливо використовувати різні пристрої фокусування або направлення пучку для досягнення бажаного спрямування енергії випромінювання. Обрані пристрої направлення пучку повинні обратись відповідно до функціонування в довжині хвилі випромінювання, що направляється або скеровується. Використовуючи добре зрозумілі способи для дифракції, рефракції, та рефлекції, можливо направити енергію від різних частин матриці RED пристроїв у бажаних напрямках. Шляхом програмованого керування окремими пристроями, які включені, і модулюючи їх інтенсивності, можливо досягти широкого діапазону селективності випромінювання. Вибираючи постійний стан або режим пульсації та подальше програмуючи, які пристрої 39 пульсують у який час, можливо підвищити функціональні можливості навіть далі. Хоча це розкриття обговорює застосування випромінюючої енергії насамперед у межах від 1.0 до 3.5 мікрометрів, є очевидним для будь-кого кваліфікованого в рівні техніки, що подібні ефекти нагрівання матеріалу можуть бути досягнуті в інших експлуатаційних довжинах хвилі, включаючи більш довгі довжини хвилі в інфрачервоному або більш коротких довжинах хвилі, донизу через видиму область. Суть розкритого винаходу включає застосування безпосередньо твердо тільних емітерів електрону-до-фотону з метою нагрівання випромінюванням, де емітери є очевидно експлуатаційними від видимого до далекоінфрачервоного. Може бути бажаним, для певних типів застосувань, поєднувати пристрої згідно винаходу, що обирають іншу довжину хвилі, які опромінюють в інших довжинах хвилі поза середньо-інфрачервоного діапазону. Фіг.8 дає графічну ознаку єдиного RED компоненту 10. RED 10 включає пакет 20. Пакет 20 може прийняти розмаїтість конфігурацій, типу пакетів напівпровідникових шарів, і т.п.ілюстрованих у зв'язку з Фіг.1-7. Принаймні в одній формі, контакт 40 (відповідний, наприклад, контактам 1105, 1205 та 1305) RED 10 установлений до пакету 20 через проведення 80. Коли потік 60 зроблений текти через сполучне проведення 80 і пакет 20, фотони 70 емітуються, що має характерну енергію або довжину хвилі, сумісну з конфігурацією пакета 20. Оскільки багато що з досвіду напівпровідників, вивчене у виробництві LEDs може бути відповідно прикладене до RED, корисно згадати паралель, що може допомогти розвитку нових RED пристроїв. Рішучі вдосконалення ефективності енергетичного перетворення (оптична енергія на виході/електрична енергія на вході) LEDs відбулися за ці роки, що датуються починаючи із їхнім введенням у загальний ринок. Енергетична ефективність перетворення вище 10% була досягнута в комерційно доступних LEDs, які працюють у видимому світлі та близько-ІЧ частині спектру. Цей винахід розглядає використання нової експлуатації RED, що працює де-небудь у межах діапазону від 1 мікрометру до 3.5 мікрометрів як первинні елементи інфрачервоного нагрівання в різних системах нагрівання. Це застосування описує специфічну реалізацію в системах видувного формовання. Фіг.9 та 10 показують відносний відсоток від енергії 14, переданої в межах секції PET товщиною 10мл, як функцію довжини хвилі. У межах діапазону кварцової передачі (до 3.5 мікрометрів), присутність сильного діапазону абсорбції (зони довжини хвилі з невеликою або відсутністю передачі) очевидна в декількох довжинах хвилі, включаючи 2.3 мікрометра, 2.8 мікрометра, та 3.4 мікрометра. Фундаментальне поняття, пов'язане з предметом винаходу є використання RED елементів, розроблених та обраних, щоб працювати в обраній довжині (ах) хвилі в межах діапазону від 1 мікрометра до 3.5 мікрометрів як фундаментальні елементи нагрівання в межах теплового перетину створення умов для машин видувного формовання. 94751 40 Фіг.11а, 11b, і 11с показують приклади набору індивідуальних RED емітерів 10 упакованих разом у підходящий нагрівальний RED елемент 100. У цьому втіленні винаходу, REDs 10 фізично встановлений так, що N-домішні області безпосередньо приєднані до катодної шини 120. Ідеально, якщо катодна шина 120 виготовлена з матеріалу такого як мідь, або золото, які обидва є гарним провідником електрики так само як теплоти. Відповідні області REDs 10 зв'язані через з'єднувачі 80 на анодну шину 110. Ідеально, анодна шина має ті ж самі теплові та електричні властивості як катодна шина. Вхідна напруга генерується ззовні крізь пластини шини 2, що змушує струм (І) текти в межах REDs 10, що приводить до емісії ІЧ фотонів або випромінюючої енергії, як показане на 170. В кращому втіленні рефлектор 130 використовується, щоб направити випромінюючу енергію в краще спрямування далеко від RED нагрівального елемента 100. Маленький фізичний розмір REDs дозволяє більш легко направити випромінюючу енергію 170, що емітується в кращому спрямуванні. Це твердження, порівняно застосовується до випадку коли є набагато більше намотаної нитки; такі відносини між фізичним розміром випромінювача та здатності направляти випромінюючий потік, що виникає, використовуючи традиційні засоби фокусування є гарно відомими в рівні техніки. Тепловідвід 140 використовується, щоб відвести непотрібну теплоту, вироблену в процесі створення енергії 14 випромінювання 170 далеко від нагріваючого RED елемента 100. Тепловідвід 140 може реалізовуватись із використанням різних засобів, відомі у промисловості. Ці засоби включають пасивний тепловідвід, активний тепловідвід із використанням конвекційного повітряного охолодження, та активний тепловідвід із використанням водного або рідинного охолодження. Рідинне охолодження через, наприклад, рідинну сорочку, має перевагу через можливість відвести далеко значну кількість теплоти, яка вироблена від кількості електричної енергії, що не була перетворена до випромінюючих фотонів. Враховуючи рідкій носій, ця теплота може проводитись до зовнішнього місця розташування або до іншої області, де теплота необхідна. Якщо теплота відводиться з фабрики, або іншого місця розташування, тоді енергія повітряного кондиціонування/охолодження могла б бути суттєво зменшена. Додатково, колба 150 оптимально використовується в цьому втіленні винаходу. Первинна функція колби 150 згідно тому, що застосовано тут, є захист REDs 10 та сполучних проводів 80 від того, щоб бути ушкодженими. Колба 150 переважно побудована із кварцу через його діапазон передачі, який простирається від видимого до 3.5 мікрометрів. Однак, інші оптичні матеріали, включаючи скло, мають діапазон передачі, що простирається поза довжиною хвилі, у яких REDs 10 могли також використовуватися. Одне використання нагрівального RED елемента 100, у межах видувного пресу, зображено на Фіг.12а та 12b. У цій системі, заготовки 240 поступають у тепловий моніторинг та створення умов 41 для системи 210 через трансферну систему 220. Заготовки 240 можуть ввійти в тепловий контроль та систему керування 210 при кімнатній температурі, будучи попередньо інжекційно спресованими у раніше. Або, альтернативно, заготовки 240 могли прибути безпосередньо з процесу інжекційного пресування, як відбувається у єдиних-етапних інжекційних системах пресування/видувного формовання. Альтернативно, заготовки могли бути зроблені одним з декількох інших процесів. Безвідносно форми та часу виробництва заготовки, вступаючи в такій спосіб, заготовки 240 мали б змінні кількості захованої теплоти, що міститься в їх межах. Вже представлені трансферною системою 220, заготовки 240 транспортуються через тепловий контроль і систему керування 210 через конвеєр 250, такі конвеєри є гарно відомими у промисловості. В той час як заготовки 240 переміщуються через тепловий контроль і систему керування 210, вони піддані випромінюючої ІЧ енергії 170, ще емітується серією нагрівальних RED елементів 100. Корисно, якщо ці нагрівальні RED елементи можуть прийняти форму лазеробазованих RED елементів (L-REDs), що буде детально описано в подальшому. ІЧ енергія 170, емітована цими нагрівальними RED елементами 100 безпосередньо абсорбована заготовками 240 у підготовці до входу в систему видування 230. Повинне бути оцінене, що енергія може бути безперервною або пульсуючою, як функція струму, що підводиться та/або інших конструкційних вимог. Система керування, така як система керування 280, в одній формі, управляє цими функціональними можливостями. Як вибір, система керування оперує пульсацією системи на рівнях електричного струму, які є істотно більше ніж рекомендовані рівні постійного струму, щоб досягти вищої миттєвої інтенсивності емітування у режимі пульсації та відклику на вхідний сигнал від пов'язаної здатності сенсору визначити час операції пульсації. У кращому втіленні операції видувного формовання, використовуючи спосіб і засоби, описані відповідно до цього винаходу, також переважно використана конвекційна система охолодження 260. Ця система видаляє непотрібну теплоту з повітря та механіки, які перебувають у близькості до заготовки 240 при процесі. Щоб це зробити, можуть також використовуватися пристрої кондукційного охолодження. У рівні техніки відомо, що нагрівання заготовок конвекцією та/або провідністю є шкідливим до повного теплового процесу створення умов. Це є тому що PET - дуже поганий тепловий провідник, і нагрівання зовнішнього периметру заготовки приводить до нерівномірності нагрівання, із занадто прохолодним центром та занадто тепла зовнішньою оболонкою. Також в межах кращого втілення системи є температурні датчики 270 (які можуть прийняти форму інтелектуальних датчиків або камери, що є здатною до моніторингу цілі принаймні в одному аспекті крім того, що є здатним датчик виміру температури однієї точки), та система керування температурою 280. Ці аспекти кращої конструкції видувного формувальника особливо застосовні до 94751 42 ознак одноетапної системи видувного формовання. В одностайній системі видувного формовання, заготовки 240 вступають у систему теплового моніторингу і створення умов 210, утримуючу латентну енергію теплоти, отриману протягом стадії інжекційного пресування. Контролюючи температуру та у такий спосіб зміст теплоти заготовок, що приходять 240 (або специфічні підсекції таких заготовок), можливо для системи контролю температури та керування 280, виробляти специфічнозаготовочні нагрівальні вимоги (або вимоги специфічних підсекцій), а потім повідомляти ці вимоги у формі сигналів до індивідуальних нагрівальних RED елементів 100. Твердотільна сутність та пов'язаний швидкий час спрацьовування RED емітерів 10 робить їх особливо підходящими, щоб дозволити електричному струму, що поставляється або вмикається, бути модульованим як функція руху заготовки. Крім того, підсекціями RED матриці можна управляти, як буде оцінено. Система керування температурою 280 пропонує такий вихідний контроль, що міг бути здійснений як промисловий PC як вкладена логіка замовника або як промисловий програмувальний логічний регулятор (PLC), сутність та операції всіх трьох є гарно відомими в промисловості. Система керування, така як показана як 280, може формуватися розмаїтістю способів, що цільово тут зустрічаються. Однак, як деякі приклади, система може управляти статусом вмик/вимик, потоком електричного струму та місцями розташування активізованих пристроїв для кожної довжини хвилі у RED матриці. В іншій техніці, здійсненої відповідно до існуючого винаходу, забезпечується спосіб нагрівання контейнеру із використанням лазерного випромінювання. Лазерне світло висвітлює контейнер, звичайно на його стадії "заготовки", щоб зм'якшити його через абсорбцію світла. Контейнер є згодом видувно сформований. Спосіб постачання енергії, та вибіру довжини(довжин) хвилі може бути різний, відповідно до потреб застосування. В одній формі, обраний вузький діапазон довжини хвилі може бути специфічно настроєний до вимог нагрівання матеріалу, з якого виготовлюється специфічний цільовий компонент. Хоча можливо виготовити діодні пристрої до близько-монохроматичної специфіки довжини хвилі, це звичайно не необхідно, щоб бути у цьому обмеженні. Часто, якщо довжина хвилі правильно зосереджена в смузі абсорбції, плюс або мінусі 20, або навіть 50 мілімікронів можуть повністю задовольняти. Інші застосування, через вузькість або близькість смуг абсорбції, можливо, повинні мати дуже вузький допуск довжини хвилі. Вибрані довжини хвилі, обрані для використання можуть бути де-небудь у діапазоні від 1.0 до 5.0 мікронів, або можуть, більш практично, бути обрані з більш вузького діапазону від 1.5 до 3.5 мікронів. Характеристики поглинальних норм матеріалу в різних довжинах хвилі є фактором. Якщо більше ніж один поглинач залучений, оцінка "двері та вікна" можуть бути відповідними, якщо, наприклад, один матеріал повинен бути нагрітий, але не інший. Для одного потрібно визначити, чи можуть довжини хвилі бути обрані такими, що один мате 43 ріал є поганим абсорбером, у той час як, у тій же самій довжині хвилі, інший є гарним абсорбером. Ці взаємодії є значним аспектом даного винаходу. Звертаючи значну увагу на абсорбції та/або взаємодію, оптимізація системи можебути досягнута. Смуга абсорбції для специфічного матеріалу може бути обрана базуючись на, або оптимізуючи, бажану глибину нагрівання, місце розташування нагрівання, швидкість нагрівання або товщини, що буде нагріта, у доповнення, лазерні діоди (або інші пристрої) розглянуті тут можуть використовуватися, щоб підкачувати інші коливні елементи, щоб досягти бажаних довжин хвилі. Запропонований спосіб швидко вирішує більшість вищезгаданих проблем, та віддає невідповідний залишок. Основна вимога для будь-якого способу теплообміну випромінювання відповідає спектральній абсорбції матеріалу спектральної потужності джерела випромінювання. Стандартні лазери мають багато довжин хвилі, щоб вибрати ті, які задовольняють ці вимоги. Ефективність мережевої вилки для більшості лазерів - між 10 та 20%, яка, підібрана належним чином до абсорбції цілі, приведе до ефективності теплообміну 8-15%, порівняна з тільки декількома % для існуючого способу. Просторова когерентність лазерного світла дозволяє йому бути поміщеним точно, де це необхідно. Це сприятливо відрізняється від стандартної практики, де світло випускається у всіх напрямках від нитки колби, і повинно бути забрано та націлено у правильному напрямку. Фізика розширених джерел віддає це дуже неефективно. Когерентність лазерного світла не доречна цьому способу, але яскравість, або "спрямованість" є критичною. Лазери є по своїй суті яскравими, і лазерне світло відповідних довжин хвилі, проноситься через вільний простір з невеликою втратою, отже стороннє нагрівання більше не проблема. Лазери типово охолоджуються водою, та надлишкова теплота уходить у водну сорочку, а не у навколишність, що робить управління теплоти набагато більше прямою. Багато лазерів також пристосовуються негайно у широкому діапазоні інтенсивності, і в деяких застосуваннях, їхня просторова інтенсивність також швидко пристосовується. Є два головних підходи до осадження лазерної енергії на цілі: стаціонарно сформований пучок, та пучок, що пристосовується скануванням. Вони будуть описані окремо. У першому підході, використовуючи постійний пучок, лазерне світло сформоване рефракційно або дифракційно, відповідно до бажаного профілю простору та інтенсивності, перш, ніж він вдаряє по пластмасовому цільовому компоненту або заготовці контейнеру. Для типової заготовки, що є номінально циліндричною, комбінація лінз використовується, щоб розширити та колімувати пучок, потім проста циліндрична лінза адекватна зробити прямокутний профіль. Номінальний Гаусовий профіль інтенсивності типової лазерної потужності ТЕМоо може бути змінена декількома способами, залежно від бажаного заключного профілю інтенсивності. Для однорідного опромінення, "циліндр", або профіль плоскої вершини бажаний, і може бути зроб 94751 44 лений декількома відомими способами, такими як інтеграторами фасетного пучку, голографічними елементами (НОЕ), та матрицями мікролінз. Неоднорідні розподіли є звичайно більше відповідними, оскільки різні сегменти контейнера типово вимагають більшої кількості теплоти. Це може бути найкраще досягнуто з HOEs, хоча вони можуть також бути вироблені з пучком аподизаторів. Однак, аподизатори працюють вибірково абсорбуючими частинами пучка, і приводять до збільшеної неефективності. Ідеальна система починається з вибору лазерної довжини хвилі. Це задається контейнерним матеріалом та товщиною. Для PET заготовки зі стінками 4 мм, довжина хвилі біля 2шп забезпечила б приблизно 90% абсорбції через всю товщину обох стінок заготовки. Це визначено використанням закону Бера та коефіцієнта абсорбції для PET (альфа). Для вибору є кілька лазерів, які емітують у біля 2 мікронів; YAG із зміщенням Рамана, Ho. YAG, і Tm:YAG. Вони всі є YAG варіантами твердотільних лазерів, та є дуже надійними. Просторове та опромінюване профілювання пучка найкраще досягається комбінацією дифракційних і рефракційних елементів, наприклад, пучок розширений, колімований, і гомогенізований експандером Галілею, супроводжуваний фасетним інтегратором пучку. Площина пучку однорідної інтенсивності, що виникає в результаті, вдаряє НОЕ, що була розроблена, щоб змінити вхід у прямокутну форму з профілем інтенсивності, який є вище на вершині та зменшується до приблизно 1/2 максимуму у низі. Точна форма залежить від контейнера, але найбільше вимагати більшої кількості нагрівання нагорі. HOEs - дуже ефективні пристрої, і відносно недорогі у виготовленні. Однак, деякі, матеріали можуть вимагати лазерів більш довгих довжин хвилі, вимагаючи екзотичного матеріалу для НОЕ. Частина системи, що залишилась, вимагає, щоб засіб виклику лазера експонував контейнерну заготовку в той час, коли вона перебуває в центрі зразка опромінювання. Це не необхідно, і може бути вигідним, для просторового профілю бути меншим ніж контейнер безпосередньо, і для тривалості імпульсу, бути досить довгим для контейнерної заготовки, щоб охопити через профіль. Деякі засоби для того, щоб забезпечувати множинні експозиції також потрібні, тому що кожна контейнерна заготовка буде мати потребу в множинних експозиціях або запропоновану довжину часу експозиції. Це може бути досягнуто декількома засобами, самі прямі з яких полягають у тому, щоб улаштувати дзеркало, щоб відстежувати за контейнером на зазначеній відстані, у такий спосіб дозволяючи профілю інтенсивності бути підтриманим протягом більш тривалого часу. Часто це бажано для цілі, що обертається перетинаючи через область експозиції так, щоб всі сторони могли бути експоновані енергією випромінювання. Інший підхід - за допомогою пучка сканування. Первинна різниця між підходами постійного та сканованого пучка перебуває в заміні всього пристрою формування пучка двома пристроями; електромеханічним, серво-, або акустично-оптичним 45 сканером, та деякими засоби для змінного ослаблення. Діючий принцип повинен внести енергію від сирого лазерного променя в цільовий компонент, швидко скануючи пучок поперек його поверхні. Якщо норма сканування лазера дуже швидка відносно руху компонента, для якого призначаються, і бажаної норми нагрівання, то немає ніякої різниці між цими двома способами, щодо перспективи цілі. Всі інші розгляди застосовуються, але відхід від додаткової оптики може бути вигідним. Підхід сканування не вимагає, щоб НОЕ були розроблені та виготовлені заздалегідь. Просторові профілі застосовуються, змінюючи межі сканування, та зміни інтенсивності можуть бути здійснені або вповільненням сканера, де більше теплоти бажано, або повторним скануванням деяких областей, або розмиванням форми сканування. Також можливо здійснити активний атенюатор, або в лазері безпосередньо, або лямбда/2 пластині, для ослаблення базованої поляризації. Будь-який спосіб, що змушує лазер робити менше оптичної енергії при тієї ж самої вхідної енергії, несприятливо вплине на ефективність. Зміна сканування є переважною. Цей підхід має іншу вигоду, тому що слідування за ціллю, у той час як вона переходить через тунель, закладено у цей підхід, тоді як деяка форма цього повинна бути пристосована до підходу "постійного" пучка враховувати цільовий компонент, що швидко пересувається у та із профілю, занадто швидко, щоб поглинути досить енергії за один тільки прохід. Із посиланням на Фіг.13, система 2000 проілюстрована. Повинне розумітися, що система може бути адоптована, щоб бути системою сканування або постійною системою. Вибір однієї з цих систем - функція того, чи надані певні компоненти (як буде описане) рухливими. Крім того, як показано, система використовує лазерні діоди (наприклад. LREDs), та може використовуватися як заміна для нагрівальних елементів 100 та інакше інтегруватися в систему на Фіг.12а та 12b. Незначні модифікації до системи, включаючи тепловий контроль і систему керування 210 можуть бути бажані, щоб пристосувати заміну; однак, будь-які такі зміни будуть очевидні до кваліфікованого в рівні техніки. Наприклад, управління системою через використання підсистеми управління 280 може бути пристосовано, щоб також включати управління пристроєм сканера (описане) системи, щоб досягти вибір часу в системі так, щоб вихідна енергія лазерного діоду була синхронізована до переміщення. Аналогічно, операції у режимі пульсування та безперервному можуть управлятись у системі підсистемою управління 280 та іншими компонентами системи. Система 2000 включає виконання RED базованої лазерної діодної матриці, щоб виробити ті відповідні енергетичні довжини хвилі, розглянуті у предметних втіленнях. Як показано, система, 2000 включає твердотільну RED-базовану лазерну матрицю 2002, сканерні засоби 2004 і транспортну систему 2006 для зразкових цільових компонентів або заготовок 2008, щоб поставляти компоненти до області теплової обробки системи. Матриця 2002 включає монтажну плату, що підтримує RED 94751 46 базовані лазерні діодні пристрої 2010 підтримані у межах сорочки охолодження 2012. В одній формі, матриця діє щоб емітувати одну або більше обрані довжини хвилі інфрачервоної випромінюючої енергії в межах діапазону довжини хвилі від 1.0 до 5.0 мікронів через прямий електричний процес перетворення току-до-фотону. L-REDs розташовані у матриці в упорядкуванні, що полегшує емітування істотної частини енергії у цільові компоненти. Матриця 2002 також використовує конічне дзеркало 2014. Засоби сканера можуть бути сканером X-Y або просто сканер Y, підтримуючи дзеркало 2016. Щоб привести систему в дію як скануючу, принаймні одне з матриці 2002, засобів сканування 2004, та/або транспортних засобів 2006 рухаються протягом генерації лазерних пучків. Ті, хто обізнаний у цій галузі, мають розуміння різних способів, якими такий рух може бути зроблений. Однак, тільки як один приклад, засоби сканування 2004 можуть прийняти форму гальванометра, що є здатним до переміщення дзеркала в напрямках X і Y. Ці X та Y рух типово управляється програмовано, щоб повторити рух, що є бажаним зразком випромінювання. Це дозволить області цільових компонентів бути опроміненими лазерними пучками. Як інший приклад, система може бути наладжена, щоб використовувати у своїх інтересах факт, що цільові компоненти можуть рухатись в одному напрямку (наприклад, напрямку X), оскільки вони переміщуються транспортною системою 2006. У цьому випадку, засоби сканеру повинні діяти тільки щоб переміщувати пучки у, як приклад, напрямку Y, щоб досягти опромінювання обраних областей цільових компонентів. Якщо ціль полягає в тому, щоб досягти постійного пучка, компоненти системи можуть бути постійними, і обирані точки на цільових компонентах, що транспортуються транспортними засобами будуть опромінені. Принаймні в одній формі, з посиланням назад на Фіг.12, наприклад, кожен лазерний діод матриці лазерних діодів міг бути зосереджений на специфічних точках. Це може бути бажано, щоб використовувати лінзи розширника пучка, щоб упевнитися, що матриця спроектованих лазерів має бажану область охоплення та накладення пучка відповідно до застосування. У цьому випадку один або обидва із засобів сканера або конічного дзеркала, навіть не були б необхідними. Повинне бути надалі оцінено, що окремі LREDS можуть або використовувати або не використовувати будь-яку колімацію або способи фокусування, залежно від специфічного застосування. Можуть бути застосування, де відхилення енергії діодів може забезпечити краще охоплення або вигідне накладення за допомогою більше широкої області подання чим більш звичайний, колімований лазерний промінь. Розташовані в матриці, вихідні зразки таких пристроїв можуть накладатись для відповідного та більш бажаного покриття поверхні цілі. Крім того, комбінації L-REDs з деякими маючими колімацію або фокусування пучками та іншими L-RED, маючими відхилення можуть бути здійснені пучками випромінювання. Проте, як показано на Фіг.13а та 13b, функціонуюча, система 2000 здатна виробити лазерні пучки від матриці 47 діодів 2002. Матриця може прийняти розмаїтість конфігурацій, щоб задовольнити застосуванню. Наприклад, матриця може містити пристрої, генеруючі єдину довжину хвилі або множинні довжини хвилі. В одній формі, пристрої, що виробляють першу довжину хвилі енергії можуть бути стратегічно об'єднані із пристроями, що виробляють другу довжину хвилі енергії, щоб досягти бажаного результату. В одній формі, як показано, х-на-у матриця діодів сформовано принаймні в частину циліндричної конфігурації, щоб полегшити остаточну поставку енергії з лазерного джерела до цільового компонента. Як показано, ці пучки спрямовані у напрямку неплоского, наприклад, взагалі конічного, дзеркала 2014, що відбиває промені у напрямку пристрою сканера або засобів 2004. Повинне бути оцінене, що будь-яке підходяще неплоске дзеркало може бути застосовано, будь-яке таке дзеркало, сформоване, щоб полегшити поліпшену поставку теплової інфрачервоної випромінюючої енергії від лазерних діодів у цільовий компонент, або частини цільового компонента. Тоді пристрій сканера 2004 зосереджує промені на обрані області цільового компонента 2008, наприклад заготовки як показано. Повинне розумітися, що розмаїтість форм пристроїв сканера 2004 може бути застосована. Наприклад, множинні сканери можуть бути застосовані, точна кількість яких залежить від швидкості обробки, кількості цільових компонентів, і т.д. В одній формі, як показано на Фіг.13b, множинні сканери 2004 показуються розміщеними, щоб відповідно вводити теплоту в множинність цільових компонентів у, наприклад, середовище видувного формовання. Звичайно, у середовищі більше повільного процесу, або середовищі сканерів, що мають поліпшену швидкість операції, менше сканерів можуть здійснювати застосування. У деяких застосуваннях, може бути достатній єдиний сканер. Тепер, посилаючись назад до Фіг.13b, множинні сканерні пристрої 2004 показані в системі 2000. Додаткові конічні дзеркала 2002 відображено показані у поєднанні з кожним сканерним пристроєм 2004. Пристрій перевезення, такий як 2006, та місцезнаходження продукту 2007 – також показані. Дуга відстеження 2005 для лазеру 6 (один із сканерних пристроїв 2004) та прикладні пучки випромінювання 2003 є також проілюстрованими. Діаграма призначення показана, щоб ілюструвати операцію системи. Як показано, лазер 1 опромінює перший, сьомий, тринадцятий... і т.д. цільовий компонент, який проходять повз лазеру І. Інші лазерні сканерні пристрої опромінюють відповідні компоненти як показано у діаграмі. Подібна або запрограмована дуга відстеження до дуги 2005 мається для кожного сканерного пристрою. У цій спосіб, кожен компонент опромінений для достатнього часу та може бути опромінений специфічно до його потреб. Звичайно, кількість сканерів, дуг відстеження, та кількість компонентів, які обробляє кожен пристрій сканера зміниться як функція конструкції та цілей специфічної системи. Далі, сканерний пристрій 2004 може мати дзеркало 2016, пов'язане із сканерним пристроєм, дзеркало 2016 діє, щоб направити випромінюючу 94751 48 енергію в обрані частини цільових компонентів. Пристрій може також бути здатним до перенаправлення випромінюючої енергії в плоску, двовимірну область сканування, за допомогою чого третій вимір руху забезпечується перевезенням, яке переміщає ціль крізь область випромінювання. Пристрій може також бути здатним до перенаправлення випромінюючої енергії в межах тримірної області сканування. Принаймні в одній формі, пристрій сканування програмований так, що принаймні одним із часу, кількості випромінювання, або розміщенням випромінювання можна управляти через сигнали, визначені системою керування. В одній формі, вхід до системи керування поставляється температурними датчиками або камерами (наприклад, інфрачервоні камери), які, у з'єднанні з підходящими програмами, можуть визначити кількість і вибір часу необхідного випромінювання. Ця конфігурація забезпечує підходящий зворотний зв'язок для того, щоб закрити контури на системі. Повинне також бути оцінено, що, хоча матриця лазерних діодів або L-REDs описано у зв'язку з Фіг.12а та Фіг.12b та Фіг.13а та Фіг.13b, відповідно включена єдина лазерна система може використовуватися, щоб виробити бажане опромінювання. Така система вимагає змін до систем Фіг.12а та Фіг.12b та Фіг.13а та Фіг.13b, щоб пристосувати архітектуру єдиного, більш потужного. Будь-які такі зміни будуть очевидними для тих, хто має навички в рівні техніки. Повинне також розумітися, що різні комбінації твердотільних лазерів, лазерних діодів, L-REDs, і традиційних лазерних систем (так само як REDs) можуть бути застосовані, щоб досягти цілей енергії та довжини (довжин) хвилі винаходу. Крім того, інші технології можуть бути об'єднані з різними комбінаціями, розглянутими тут, щоб покращити впровадження. Наприклад, може використовуватися оптоволоконна технологія, щоб зібрати енергію лазерного джерела та доставити її до розглянутої цільової області. Використання конфігурацій оптоволокна можуть замінити інші типи оптики, які можуть використовуватися, для колімації або фокусування переданої енергії. Фіг.14-17 ілюструють способи відповідно до даного винаходу. Повинне бути оцінене, що ці способи можуть бути застосовані, використовуючи підходяще програмне забезпечення та комбінації апаратних засобів і способів. Наприклад, згадані елементи апаратних засобів можуть управлятись програмним забезпеченням, яке зберігається та виконується системою керування температурою 280. Тепер, посилаючись до Фіг.14, кращий спосіб 300 для теплової обробки термопластичних заготовок показаний, виділяючи основні кроки операції. Заготовки 240 транспортуються конвеєром 250 через тепловий контроль і систему керування 210 (Крок 305). Звичайно, повинне розумітися, що, з усіма втіленнями, які показують перевезення, прості засоби розміщення предметів для експозиції, з або без перевезення, можуть використовуватися. Заготовки 240 опромінені, використовуючи скануючі теплові інфрачервоні лазери (наприклад матриця 2002 лазер-базованих RED або лазерних 49 діодів), розміщені в межах системи теплового контролю та керування 210 (Крок 310). Конвекційна система охолодження 260 використовується, щоб видалити непотрібну теплоту з повітря та механічних компонентів у межах системи теплового контролю та керування 210 (Крок 315). Інший спосіб 301 для обробки термопластичних заготовок виділений на Малюнку 15. У способі 301, (Крок 310), процес опромінення заготовок 240 із використанням скануючого інфрачервоного лазеру (наприклад, лазер-базовані REDs або лазерні діоди) замінений Кроком 320. Протягом Кроку 320 способу 301, заготовки 240 опромінені синхронно до їхнього руху через тепловий контроль та систему створення відповідних умов 210. Це синхронне, імпульсне опромінювання забезпечує істотний додатковий енергетичний вихід, тому що пристрої L-RED, які в цей час націлені на заготовку є єдиними, які включені в даний момент. В одній формі, максимальна потужність імпульсної енергії синхронно розрахована із транспортуванням індивідуальних цілей. Ще один спосіб 302 для обробки термопластичних заготовок виділений на Фіг.16. У цьому способі 302, температура вхідних заготовок 240 обмірюється, використовуючи температурні датчики 270. Це зроблено, щоб калібрувати латентну теплову енергію заготовок 240, коли вони вступають у систему (Крок 325) і тому, скільки теплоти (або час експозиції) повинно бути додано, щоб довести їх до бажаної температури для належного видування. Заготовки 240 тоді транспортуються конвеєром 250 через тепловий контроль і систему керування 210 (Крок 305). Система керування температурою 280 використовує температурну інформацію, що поставляється температурними датчиками 270, 94751 50 щоб виробити кращий сигнал керування, який буде застосован до скануючої інфрачервоної лазерної підсистеми (наприклад, матриці лазербазованої RED або лазерних діодів) (Крок 330). Кращий сигнал керування тоді передається від системи керування температурою 280 до скануючої інфрачервоної лазерної підсистеми (Крок 335). Заготовки 240 тоді опромінюються, використовуючи лазери, що утримуються в межах системи теплового контролю та керування 210 (Крок 310). Конвекційна система охолодження 260 тоді використовується, щоб видалити непотрібну теплоту з повітря та механічних компонентів у межах системи теплового контролю та керування 210 (Крок 315). Все ще інший спосіб 303 з обробки термопластичних заготовок виділений на Малюнку 17. У способі 303, Крок 310, процес опромінення заготовок 240 із використанням скануючої інфрачервоної лазерної підсистеми (наприклад, яка має матрицю лазер-базованих RED або лазерних діодів), замінений Кроком 320. Протягом Кроку 320 з способу 303, заготовки 240 є імпульсно опроміненими синхронно до їхнього руху через системи тепловий контроль і створення відповідних умов 210. Вищезгаданий опис просто забезпечує розкриття специфічних втілень винаходу та не призначений щоб його обмежувати. Також, винахід не обмежений до меж тільки вищеописаних застосувань або втілень. Це розкриття адресується до багатьох застосувань винаходу у загальних рисах, та одного втілення застосування конкретно. Визнано, що той, хто кваліфікований в рівні техніки, може замислити альтернативні застосування і специфічні втілення, які перебувають у межах можливостей винаходу. 51 94751 52 53 94751 54 55 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 94751 Підписне 56 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601