KR102331470B1 - 좁은 폭 방사를 통한 방출 및 경화를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

좁은 폭 방사를 통한 방출 및 경화를 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

에지 경화 장치(edge-curing device)는, 각각이 하우징 내에서 세로면에 대해 대칭적으로 정렬되는, 원통형 렌즈, 발광 소자들의 선형 어레이 및 애퍼처를 포함할 수 있으며, 상기 원통형 렌즈는 상기 발광 소자들의 선형 어레이와 상기 애퍼처 사이에 위치되고, 상기 애퍼처는 상기 원통형 렌즈의 길이에 걸쳐 이어져 있고 상기 원통형 렌즈의 방출면에 바로 인접하여 위치되며, 및 상기 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되어 상기 원통형 렌즈를 통과하는 광은, 상기 방출면으로부터 방출되고 상기 세로면에 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서 상기 애퍼처에 의해 집속된다.

Description

좁은 폭 방사를 통한 방출 및 경화를 위한 방법 및 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2016년 4월 15일자로 출원된 "METHOD AND SYSTEM FOR EMISSION OF AND CURING VIA NARROW WIDTH RADIATION"이라는 명칭의 미국 가출원 제62/323,474호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로서 포함된다.
현대의 디스플레이와 같은 장치의 제조는 유리 및 다른 물품의 층을 함께 경화시켜서 디스플레이 스택을 형성하기 위해 광활성 접착제를 사용한다. 광활성 접착제의 경화는 '에어리어(area)' 경화로서 장치의 전면 상에서 및 '에지(edge)' 경화로서 장치의 측면들 상에서, 종래의 LED 장치로 수행될 수 있다. 에지 경화 공정의 핵심은 좁은 타겟 빔 폭 라인에 대해 충분히 높은 조사량을 방출하여 타겟 영역 밖의 민감한 물품에 대한 '과도 경화(over curing)'를 방지하는 것이다. 예시적인 타겟 영역은 10mm의 작동 거리에서 3mm 미만의 원하는 라인 폭을 갖는다.
Childers(미국 특허 제9,101,777호)는 원통형 렌즈에 맞춰 정렬되어 이것을 통해 광을 방출하는 발광 소자들의 선형 어레이를 갖는 광원을 기술하고 있으며, 여기서는 원통형 렌즈가 선형 어레이의 폭 방향 축에서 광의 각도 확산을 감소시킨다.
본 발명자들은 상기 접근 방식으로 잠재적인 문제점들을 인식해왔다. 즉, 종래의 LED 장치는 램버트 방출기이며, 모든 방향의 각도 성분으로 넓은 타겟 영역에 대해 광선을 방출한다. 종래의 LED 장치로부터 방출되는 광은 LED 근방의 작은 거리 내에서, 협폭 타겟 영역을 넘어 폭 방향으로 빠르게 퍼진다. 또한, 램버트 방출기들로부터 방출되는 광을 원통형 렌즈를 통해 통과시키는 것은 초점 조정 및 방출된 광의 폭방향 분산을 감소시키는 것을 돕지만, 원통형 렌즈로부터 방출된 광은 좁은 빔 폭 타겟의 범위를 벗어나 발산된다. 따라서, 민감한 작업물의 타겟 영역을 넘어서는 과도 경화가 실질적으로 감소되지 않을 수 있다.
상기 문제점들을 적어도 부분적으로 다루는 일 접근 방식은 그 각각이 하우징 내의 세로면에 대해 대칭으로 정렬되는 원통형 렌즈, 발광 소자들의 선형 어레이, 및 애퍼처를 포함하는 에지 경화 장치를 포함하며, 여기서 상기 원통형 렌즈는 상기 발광 소자들의 선형 어레이와 상기 애퍼처 사이에 위치되고, 상기 애퍼처는 상기 원통형 렌즈의 길이에 걸쳐 이어져 있고 상기 원통형 렌즈의 방출면에 바로 인접하여 위치되며, 또한 상기 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되어 상기 원통형 렌즈를 통과하는 광은, 상기 방출면으로부터 방출되어 상기 세로면에 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서 상기 애퍼처에 의해 집속된다.
다른 실시예에서, 작업물을 에지 경화하는 방법은 발광 소자들의 선형 어레이, 원통형 렌즈 및 애퍼처 각각의 종축을 세로면 상에 정렬하는 단계와; 상기 원통형 렌즈의 입사면에서 상기 발광 소자들의 선형 어레이로부터의 광을 수용하는 단계와; 상기 애퍼처를 상기 원통 렌즈의 방출면에 바로 인접하게 위치시키는 단계로서, 상기 입사면에서 수용된 광은 상기 원통형 렌즈에 의해 콜리메이트되어 상기 방출면에서 방출되는 상기 위치시키는 단계와; 및 상기 방출면으로부터의 작동 거리에서, 상기 세로면을 따라 위치된 작업물 상에, 상기 세로면에 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서, 상기 애퍼처에 의해 방출된 광을 집속하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 에지 경화 시스템은 하우징을 포함할 수 있으며, 상기 하우징은 그 내부에 장착된 발광 소자들의 선형 어레이, 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처를 포함하며, 상기 원통형 렌즈는 상기 발광 소자들의 선형 어레이와 상기 애퍼처 사이에 위치되고, 상기 발광 소자들의 선형 어레이, 상기 애퍼처 및 상기 원통형 렌즈 각각의 길이는 세로면에 대해 대칭적으로 정렬되고, 상기 애퍼처는 상기 원통형 렌즈의 길이 및 상기 발광 소자들의 길이에 걸쳐 이어져 있고 상기 원통형 렌즈의 방출면에 바로 인접하여 위치되며, 또한 상기 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되어 상기 원통형 렌즈를 통과하는 광은, 상기 방출면으로부터 방출되어 상기 세로면에 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서 상기 애퍼처에 의해 집속된다.
이러한 방식으로, 좁은 빔 폭의 타겟 영역을 포함하는 작업물을 에지 경화하기 위한 좁은 빔 폭의 광선을 방출하며, 좁은 폭의 영역 바깥쪽의 작업물의 과도한 경화를 감소시키는 기술적 결과가 달성될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 애퍼처는 하우징에 착탈 가능하게 장착될 수 있으며, 이에 의해 기존의 조명 장치의 개조(retrofitting)를 용이하게 할 수 있다. 또한, 애퍼처를 하우징에 착탈 가능하게 장착하는 것은 에지 경화 장치의 애퍼처 크기 조정을 가능하게 할 수 있으며, 이것은 에지 경화 장치를 다양한 에지 경화 응용들에 보다 융통성 있게 적용할 수 있게 한다.
상기 요약은 상세한 설명에서 더 설명되는 개념들의 선택을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공되는 것으로 이해해야한다. 이것은 청구된 발명의 핵심 또는 본질적 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 그 범위는 상세한 설명에 따르는 청구 범위에 의해 고유하게 정의된다. 또한, 본 청구되는 발명은 전술한 임의의 단점 또는 본 개시물의 임의의 부분을 해결하는 구현들로 한정되지 않는다.
도 1a는 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출된 근거리 램버트 방출 스펙트럼의 예를 나타낸다.
도 1b는 도 1의 방출 스펙트럼의 폭 방향 단면에서의 조사 스펙트럼을 나타낸다.
도 2는 규칙적으로 이격된 발광 소자들의 선형 어레이의 예에 대한 개략도이다.
도 3은 도 2의 규칙적으로 이격된 발광 소자들의 선형 어레이에 대한 조사 스펙트럼을 도시한 개략도이다.
도 4는 도 1의 발광 소자들의 선형 어레이로부터의 광 방출 스펙트럼의 측 단면도이다.
도 5a는 도 6 및 도 10a 내지 도 10d의 에지 경화 장치로부터의 방출 스펙트럼의 예를 도시한 것이다.
도 5b는 도 5a의 방출 스펙트럼의 폭 방향 단면에서의 조사 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 6은 에지 경화 장치의 개략도를 도시한 것이다.
도 7은 에지 경화 시스템을 포함하는 조명 시스템의 예를 도시하는 개략도이다.
도 8 및 도 9는 도 6 및 도 10a 내지 도 10d의 에지 경화 장치에 대한 빔 크기와 조사량 및 애퍼처 폭 사이의 관계를 도시하는 예시적인 플롯들이다.
도 10a 내지 도 10d는 에지 경화 장치의 정면도, 상면도, 측면도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 일체형 애퍼처가 없는 에지 경화 장치 및 일체형 애퍼처를 갖는 에지 경화 장치에 대한 방출 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 12는 작업물을 에지 경화하는 예시적인 방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다.
도 13은 엔드 투 엔드(end-to-end)로 연속하여 배치된 도 6의 에지 경화 장치의 예시 2의 개략도이다.
본 설명은 에지 경화 장치 및/또는 시스템으로부터 작동 거리에 위치된 작업물 상에 좁은 빔 폭의 광을 방출하는 에지 경화 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 종래의 방사 및 경화 시스템들에서는, 광원으로부터 방출된 광이 넓은 타겟 영역에 걸쳐 작업물 상으로 방출될 수 있다. 원통형 렌즈 커플링 광학 렌즈 및 일체형 애퍼처를 포함함으로써, 발광 소자들의 선형 어레이로부터의 광선은 협폭의 타겟 빔 폭으로 재지향 및 집속될 수 있으며, 이에 따라 협폭 타겟 영역 내에서의 경화를 유리하게 촉진시키고, 좁은 빔 폭 타겟 영역 바깥쪽의 영역들에서의 작업물의 경화를 감소시킨다.
도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 종래의 LED 조명 시스템은 넓은 램버트 방사 스펙트럼을 방출한다. 예를 들어, 도 2에 도시되어 있는 발광 소자들의 선형 어레이을 갖는 발광 디바이스는 도 3에 도시된 바와 같은 넓은 방출 스펙트럼을 갖는다. 발광 소자들의 선형 어레이에 대한 방사 방출 스펙트럼의 단면이 도 4에 도시되어 있다. 원통형 렌즈 및 발광 소자들의 선형 어레이와 타겟 작업물 사이의 일체형 애퍼처를 포지셔닝함으로써, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이 발광 소자들의 선형 어레이로부터의 광선이 협폭 타겟 영역으로 재지향 및 집속될 수 있다. 좁은 빔 폭 광선 방출을 위한 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처를 포함하는 에지 경화 장치의 예가 도 6에 도시되어 있다. 에지 경화 장치들은 엔드 투 엔드로 연속하여 배치될 수 있으며, 도 13에 나타낸 바와 같이, 에지 가중된 발광 소자들의 선형 어레이를 포함할 수 있다. 도 7은 도 6의 에지 경화 장치를 포함하는 예시적인 에지 경화 시스템에 대한 개략도를 도시한 것이다. 에지 경화 시스템의 타겟 빔 폭 및 조사는 도 8 및 도 9의 예시적인 플롯들에 의해 나타낸 바와 같이, 애퍼처 및/또는 원통형 렌즈의 크기를 변경함으로써 조정될 수 있다. 예시적인 에지 경화 시스템의 다양한 개략도들이 도 10a 내지 도 10d에 도시되어 있다. 도 11a 및 도 11b는 원통형 렌즈의 방출면에 위치된 애퍼처가 없는 원통형 렌즈 및 애퍼처가 있는 원통형 렌즈를 포함하는 에지 경화 시스템으로부터의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 마지막으로, 작업물을 에지 경화하는 방법에 대한 흐름도가 도 12에 도시되어 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 이것은 LED 타입 발광 소자들의 어레이와 같은, 근거리 램버트 광원(102)에 대한 방출 스펙트럼(100)을 도시한 것이다. 도 1a에서, 광원(102)은 z 축(축(101) 참조)에 평행한 중앙 축(104)에 대해 대칭적으로 위치된다. 중앙 축(104)은 중앙 축(104)을 x 방향으로 통과하고 y-z 평면에 수직으로 배향된 세로면을 정의할 수 있다. 광원(102)은 발광 소자들의 선형 어레이(120), 하우징(110) 및 커버 글래스(140)를 포함할 수 있다. 이 방출 스펙트럼은 근거리 램버트 광원으로부터 발생하는 광의 각도 확산이 넓으며 0 스캔 각도와 일치하는 중앙 축(104)에 대해 대칭적으로 분산되어 있음을 나타내고 있다. LED들의 선형 어레이를 갖는 표준 LED 광원은 모든 방향의 각도 콘텐츠로 램버트 방사를 방출한다. 커버 글래스(140)의 치수(예를 들어, z 방향의 두께)에 따라, 방출 광선은 광원으로부터 매우 짧은 거리(z 방향을 따라)에 걸쳐 y 방향으로 넓게 퍼진다. 예를 들어, 도 1a의 방출 스펙트럼은 짧은 거리(z 방향으로)에 걸쳐서 너무 빨리 y 방향으로 퍼지며 이에 따라 글래스 표면의 방출면(144)에서도, 3mm 타겟보다 훨씬 큰 단면을 포함하게 된다. 방출 스펙트럼은 점선(108)에 의해 나타낸 바와 같이 +60 내지 -60도(106)의 방출 각도 내에서 주로 방출된다. 조사 강도는, 녹색에서 황색 내지 적색으로 변하는 방출 스펙트럼에 의해 표시된 바와 같이, 그리고 일정한 조사 라인들(132, 134, 136 및 138)에 의해 나타나 있는 바와 같이, 방출면(144)에 더 근접한 위치에서 가장 높고(청색), 작동 거리가 방출면(144)으로부터 멀리 떨어짐에 따라 감소한다. 그레이 스케일로 전환될 경우, 청색은 가장 어두운 회색으로 되며, 이것이 밝은 회색으로 변환된 후 다시 빨간색에 대응하는 더 어두운 회색으로 변환된다.
이제 도 1b를 참조하면, 이것은 도 1a의 방출 스펙트럼의 y-z 평면에 평행한 단면의 조사 강도를 나타낸다. 0의 y 좌표 값은 중앙 축(104)의 y 좌표에 대응한다. 광선은 램버트 발광 장치에 의해 y 축을 따라 -20mm 내지 +20mm에서, 40mm 폭의 넓은 타겟 영역에 걸쳐 방출된다. 또한, FWHM(full width at half maximum) 조사는 화살표 192로 나타낸 바와 같이 대략 25 mm이다. 명백하게, 표준 램버트 방출 스펙트럼을 갖는 LED 조명 시스템은 좁은 타겟 빔 폭을 초과하여 광을 방출하여, 협폭 타겟 영역 바깥쪽의 작업물의 영역을 실질적으로 과도하게 경화시킬 수 있다.
도 2는 고종횡비 발광 소자들의 선형 어레이(200)의 예에 대한 간단한 개략도를 도시한다. 일 예에서, 발광 소자들은 램버트 발광 소자들을 포함할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 고종횡비 선형 어레이(200)는 10개의 발광 소자들(220)의 규칙적으로 이격된 36mm 선형 어레이를 포함한다. 규칙적으로 이격되어 있다는 것은 각 발광 소자 사이의 간격(240)이 동일할 수 있음을 의미한다. 발광 소자들은 기판(210), 예를 들어 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 탑재될 수 있다. 발광 소자들의 선형 어레이 이외에, 고종횡비 어레이들은 또한 발광 소자들의 2차원 어레이를 포함할 수도 있다. 2차원 고종횡비 어레이들은 제1차원의 제1개수의 발광 소자들 및 제2차원의 제2개수의 발광 소자들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1개수는 적어도 제2개수보다 훨씬 크다. 예를 들어, 2 x 8의 발광 소자들의 2차원 어레이는 고종횡비 어레이로 간주될 수 있다.
도 3은 도 2의 규칙적으로 이격된 발광 소자들의 선형 어레이로부터 z 방향으로 6mm 떨어져 위치되어 있는 고정된 x-y 평면에서의 조사 스펙트럼의 플롯(300)을 도시한다. 플롯(300)의 조사 스펙트럼은 Zemax와 같은 광학 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 생성될 수 있다. 곡선들(310, 320, 330, 340, 350 및 360)은 1.80, 1.65, 1.30, 0.90, 0.40, 및 0.20 W/cm2의 90°방출 각도에 수직 배향된 광원으로부터 6mm 떨어진 표면에서의 일정한 조사 라인들을 각각 근사화하고 있다. 도 3은 폭 방향의 y 축 및 종 방향의 x 축에서 선형 규칙적으로 이격된 어레이로부터 방출된 광의 각도 확산을 나타낸다. 규칙적으로 이격된 어레이의 조사는 x 및 y 방향들 모두에서 스펙트럼의 중심으로부터 주변을 향하여 강도가 감소하는 2 차원 스펙트럼을 가로 질러 변한다. 도 3의 조사 스펙트럼에 나타낸 바와 같이, 광의 분포는 주 발광 축(304) 주위에 넓게 분산되어 있다. y 방향으로 방출되는 광의 분산은 에지 경화 적용을 위한 좁은 타겟 빔 폭으로 지칭되는 것의 경계들을 벗어난다. 따라서, 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처와 같은 커플링 광학계가 없는 경우에, 고종횡비 발광 소자들의 선형 어레이는 좁은 타겟 빔 폭에 의해 조명되는 에지의 바깥쪽의 영역에 위치하는 작업물 감응 영역들을 과도하게 경화시킬 수 있다.
도 4는 고종횡비(예를 들어, 선형) 발광 소자들의 어레이의 종방향 x 축에 따른 단면도를 보여주는 개략도이다. 도 2에서 전술한 고종횡비 어레이(200)와 유사하게, 발광 소자들은 주 발광 축(450)의 주위에 근거리 램버트 프로파일을 갖는 광을 방출할 수 있다. 도 4는 광원(102)에서 방출된 광의 조사 강도 스펙트럼의 광선들(470)을 더 보여준다. 조사 강도는 광원(102)에서 근거리에 가장 집중되어 있으며, 일정한 조사 강도의 컨투어(contour)들(420, 430 및 440)에 의해 나타낸 바와 같이, 광원(102)에서 먼 거리에서 빠르게 분산한다. 광선들(470)은 주 발광 축(450)의 양쪽에 대칭적으로 연장되어 있다.
이제 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 에지 경화 장치(502)에 대한 집속 방출 스펙트럼(500) 및 집속 방출 스펙트럼(500)의 단면(y-z 평면에 평행)에 대한 조사 스펙트럼(590)의 예를 각각 도시하고 있다. 에지 경화 장치(502)는 하우징(510), 발광 소자들의 선형 어레이(520), 원통형 렌즈(540) 및 일체형 애퍼처(550)를 포함한다. 발광 소자들의 선형 어레이는 발광 소자들의 어레이와 원통형 렌즈 사이에 개재된 광 투과 창(518)을 포함할 수 있다. 발광 소자들의 선형 어레이(520), 원통형 렌즈(540) 및 일체형 애퍼처(550) 각각은 중앙 축(104)에 대하여 폭 방향(y 축에 평행) 중심이 맞춰지고, 중앙 축(104)을 통과하여 x 축에 평행한 방향으로 연장되는 세로면에 대하여 종방향으로 평행하고 대칭적으로 정렬될 수 있다. 일체형 애퍼처(550)는 원통형 렌즈(540)의 방출면(544)의 평면에 바로 인접하게 위치될 수도 있고, 애퍼처의 폭(y 방향)은 원통형 렌즈(560)의 직경보다 작을 수 있다. 또한 일체형 애퍼처(550)의 길이는 원통형 렌즈(540)의 길이와 발광 소자들의 선형 어레이(520)의 길이에 걸쳐 이어질 수 있다. 일체형 애퍼처(550)는, 원통형 렌즈(540)를 하우징(510)에 위치시켜 하우징(510)을 조립함으로써 방출면(544)에 일체형 애퍼처(550)가 형성 및 위치되도록 하우징(510)에 일체화될 수 있다. 원통형 렌즈(540)는 발광 소자들의 선형 어레이(520)와 발광 소자들의 선형 어레이(520)로부터 떨어진 거리에 z 축(축(501))을 따라 위치된 작업물 사이에 위치(또는 개재)될 수 있다. 예를 들어, 작업물은 중앙 축(104)에 대하여 중심이 맞춰져 있고 에지 경화 장치(502)로부터 작업 거리만큼 떨어져 위치될 수 있다. 또한, 발광 소자들의 선형 어레이(520)는, 발광 소자들의 선형 어레이(520)와 원통형 렌즈의 입사면 사이의 거리(530)가 원통형 렌즈의 후방 초점 거리(BFL)와 동일하게 될 수 있도록 위치될 수 있다. BFL은 다음의 관계식으로부터 계산될 수 있다: BFL=(2-N)*R/2*(N-1); 여기서 N은 원통형 렌즈의 굴절률이고, R은 원통형 렌즈의 반경이다. 이러한 방식으로, 발광 소자들의 선형 어레이(520)로부터 방출된 광선의 실질적으로 모두가 원통형 렌즈의 입사면(542)으로 향하게 된다. 입사면(542)은 창(518)에 접촉하는 원통형 렌즈(540)의 외부 표면 영역을 포함할 수 있다. 원통형 렌즈(540)에 접하는 창(518)의 표면은, 원통형 렌즈(540)가 거기에 안착되어 하우징(510)에 장착될 경우, 전술한 바와 같이 발광 소자들의 선형 어레이(520)와 중앙 축(104)에 대하여 위치되도록, 원통형 렌즈(540)를 안착시키는 형상으로 이루어질 수 있다.
원통형 렌즈(540)의 단면은, 발광 소자들의 선형 어레이(520)에서 원통형 렌즈(540)의 입사면(542)에 입사하는 광선이 원통형 렌즈(540) 내에서 굴절되고 콜리메이트되어 방출 평면(544)에 위치된 방출면에서 일체형 애퍼처(550)를 향해 지향되도록 발광 소자들의 선형 어레이(520)의 중앙 축(104)에 대하여 중심이 맞춰질 수 있다. 일체형 애퍼처(550)는 일체형 애퍼처(550)를 통과하는 광선이 타겟 작업물의 협폭 영역에 집속되도록, 원통형 렌즈(540)와 타겟 작업물 사이에 위치되어 중앙 축(104)에 대하여 중심이 맞춰질 수 있다. 원통형 렌즈의 길이(예를 들어, 도 5의 페이지에 대한 x 방향)는 발광 소자들의 선형 어레이(520)의 길이에 걸쳐 이어질 수 있다. 원통형 렌즈는 하우징의 경계면들(560)의 입사 광선을 흡수 및/또는 반사하고 분산시킬 수 있으며, 이것은 일체형 애퍼처(550)를 향해 광선을 굴절시키는 것을 포함한다. 경계면들(560)은 일체형 애퍼처(550)에 의해 노출된 채로 남아있는 원통형 렌즈(540)의 외부면의 부분을 제외하고, 및 (예를 들어, 발광 소자들의 선형 어레이(520)로부터 원통형 렌즈(540)로 방출되는 입사광의 경로에서) 창(518)과 접촉하는 원통형 렌즈(540)의 외부면의 부분을 제외하고는, 원통형 렌즈(540)의 외부에 접촉하거나 원통형 렌즈(540)의 외부에 직접 인접하여 위치되는 하우징(510)의 내부면을 포함할 수 있다. 경계면들(560)은 입사광을 원통형 렌즈(540)로 재지향시킬 수 있는(일체형 애퍼처(550)를 향해 광을 재지향시키는 것을 포함함) 반사 코팅들을 포함하는 반사 재료들을 포함할 수 있다. 경계면들(560)은 입사광 또는 광선을 흡수할 수 있는 흡수성 코팅을 포함하는 흡수성 재료를 더 포함할 수 있다. 입사광을 경계면들(560)에서 원통형 렌즈(540)로 다시 재지향시키면 하우징 내의 열 축적을 줄이는데 도움이 될 수 있지만, 에지 경화 장치(502)에서 방출되는 미광(stray light)의 양을 증가시킬 수도 있다. 경계면들(560)에서 재지향된 입사광은 방출 빔 폭의 경계들(508)에 포함되는 위치로 지향될 수 없기 때문에, 미광으로 간주될 수 있다. 반대로, 입사광을 경계면들(560)에서 흡수하면 에지 경화 장치(502)에서 방출되는 미광의 양을 감소시킬 수 있지만, 에지 경화 장치의 열 부하를 증가시킬 수도 있다. 열 부하를 방출하기 위해 에지 경화 장치(502)에 추가 열 관리 장치들 및 팬(fan)들과 냉각 핀(cooling fin)들과 같은 구조들을 설치할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처를 포함하는 에지 경화 장치(502)로부터의 방출 스펙트럼(500)은 일체형 애퍼처(550) 및 원통형 렌즈(540)가 없는 경우, 도 1a의 광원(102)의 방출 스펙트럼(100)에 대하여 상대적으로 더 큰 작동 거리(z 방향으로)에 걸쳐 좁은 빔 폭(y 방향으로) 전역에서 훨씬 더 집속된다. 특히, 방출 스펙트럼(500)은 빔 폭 경계들(508)에 의해 나타낸 바와 같이, 주로 중앙 축(104)에 대하여 중심이 맞춰진 좁은 방출 각도 내에서 방출된다. 방출 스펙트럼의 조사 강도는 일정한 조사 라인들(521, 522, 524, 526, 및 527)에 의해 나타낸 바와 같이, 애퍼처(550) 및 방출면(544)에 대하여 중심이 맞춰 있고 거기에 인접해 있는 영역(청색)에서 가장 높으며, 방출면(544)으로부터 더 긴 작동 거리들에서 강도가 감소된다(녹색에서 황색으로 주황으로 적색으로).
도 5b는 y 좌표축을 따라 도 5a의 방출 스펙트럼의 단면의 조사 강도를 나타낸다. 0의 y 좌표 값은 중앙 축(104)의 y 좌표에 대응한다. 광선은 y 축을 따라 -2mm 내지 +2mm로, 폭 8mm의 집속된 타겟 영역에 걸쳐 에지 경화 장치(502)에 의해서 방출된다. 따라서, 원통형 렌즈(540) 및 일체형 애퍼처(550)를 포함시킴으로써, 에지 경화 장치(502)는 (Z 축을 따라) 떨어진 거리에 위치된 작업물의 협폭 타겟 영역을 경화시킬 수 있는 한편, 협폭 타겟 영역 바깥쪽에 대한 과도 경화 및 조사를 감소시킬 수 있는 집속된 방출 스펙트럼을 달성할 수 있다. 또한, 반치폭(FWHM:full width at half maximum) 조사는 화살표 592에 의해 표시된 바와 같이 약 2.5mm이며, FWHM 빔 내에서 조사 강도는 거의 7.0에서 피크가 된다. 대조적으로, 광원(102)은 불과 25mm FWHM 빔 및 조사 강도 피크 3.0을 달성한다. 명백하게도, 원통형 렌즈(540) 및 일체형 애퍼처(550)를 포함하는 에지 경화 장치(502)는, 에지 경화 적용들과 관련된 보다 좁은 타겟 빔 폭을 보다 용이하게 달성할 수 있는 보다 집속된 빔 폭을 달성할 수 있으며, 이에 따라, 회피되지 않는다면, 협폭 타겟 영역 바깥쪽의 작업물의 영역들에서의 과도한 경화를 실질적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 에지 경화 장치에 의해 달성되는 보다 좁은 빔 폭들이 더 높은 조사 강도(에지 경화 장치(502)의 경우 7.0 대 조명 장치(102)의 경우 3.0)에서 방출되며, 이에 따라 더 빠른 경화 속도 및 에지 경화 시스템의 성능 증가를 가능하게 한다.
원통형 렌즈(540), 일체형 애퍼처(550) 및 타겟 협폭 영역의 상대적인 치수들은 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 원통형 렌즈(540)의 치수들이 발광 소자들의 선형 어레이에 비해 너무 작은 경우(예를 들면, 반경 R이 너무 작은 경우), 발광 소자들의 선형 어레이의 광선의 대부분이 원통형 렌즈로 지향되지 않게 된다. 원통형 렌즈(540)의 치수들이 일체형 애퍼처(550)에 비해 너무 클 경우에는, 광선의 대부분이 애퍼처를 통해 소실되거나 "차단"(예를 들어, 지향되지 않게)된다. 일 실시예에서, 일체형 애퍼처(550)로부터 10mm 떨어져 위치된(z 방향을 따라) 타겟 작업물 표면에서 3mm 영역을 경화하기 위해, 6mm 직경 원통형 렌즈 및 4mm 폭 애퍼처가 3 mm 폭 좁은 빔(FWHM(full width half max)에서)의 광선을 방출하는데 이용될 수 있다. FWHM은 그것의 피크 조사의 50% 지점에서 측정된 빔 폭을 지칭한다. 협폭 빔의 폭을 3mm 미만으로 줄이면, 원통형 렌즈의 BFL이 발광 소자들의 선형 어레이 치수에 비해 더 작아지기 때문에(원통형 렌즈 치수가 감소됨), 더 큰 방사 강도 손실이 초래될 수 있다. 일체형 애퍼처의 치수들(예를 들어, y 방향의 길이)이 증가함에 따라, 애퍼처로부터 방출되는 빔의 폭이 증가한다. 원통형 렌즈의 반경이 증가함에 따라, 일반적으로, 애퍼처로부터 방출되는 빔의 폭이 증가한다.
이제 도 6을 참조하면, 원통형 렌즈(640), 발광 소자들의 선형 어레이(620) 및 중앙 축(104)을 통과하는 세로면에 대하여 중심이 맞춰진 일체형 애퍼처(650)를 포함하는 하우징(610)을 포함하는 예시적인 에지 경화 장치(600)의 개략도를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 일체형 애퍼처(650)의 길이와 원통형 렌즈(640)의 길이는 각각 발광 소자들의 선형 어레이(620)의 길이에 걸쳐 이어져 있다. 또한, 일체형 애퍼처(650), 원통형 렌즈(640) 및 발광 소자들의 선형 어레이(620)은 중앙 축(104)에 수직인 종축에 평행하게 정렬되어 있다. 이러한 방식으로, 발광 소자들의 선형 어레이(620)의 전체 길이에서 방출되는 광이 입사면(642)에서 원통형 렌즈(540)를 통과하게 되어, 방출면(644)에서 일체형 애퍼처(650)를 통해 재지향 및 방출될 수 있다.
전술한 바와 같이, 발광 소자들의 선형 어레이(620)는 원통형 렌즈(640)의 입사면(642)으로부터 거리(624)에 위치될 수 있으며, 거리(624)는 원통형 렌즈의 BFL에 대응할 수 있다. 입사면(642)을 발광 소자들의 선형 어레이로부터 BFL에 위치시킴으로써, 발광 소자들의 선형 어레이(620)로부터 방출되는 더 높은 분률의 광이 원통형 렌즈(640)를 향해 지향될 수 있으며, 방출면(644)에 인접하게 위치된 일체형 애퍼처(650)에서 콜리메이트되어 방출될 수 있다. 발광 소자들의 선형 어레이(620)로부터의 광선은 원통형 렌즈(640)에 입사하여 원통형 렌즈에 의해서 일체형 애퍼처(650)쪽으로 굴절된다. 일체형 애퍼처(650)는 에지 경화 장치(600)로부터 떨어진 거리에서 중앙 축을 따라 위치된 작업물의 타겟 표면에 광선의 협폭 빔을 집속시키는 크기의 폭(652)을 가질 수 있다. 예를 들어, 애퍼처의 폭(652)은 원통형 렌즈(640)의 직경보다 작을 수 있다. 원통형 렌즈(640)의 직경보다 작은 애퍼처 폭(652)을 가질 경우, 도 8과 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 일체형 애퍼처(650)에서 방출되는 빔 폭을 좁히는 것을 도울 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 원통형 렌즈(640), 일체형 애퍼처(650) 및 발광 소자들의 선형 어레이(620)는, 복수의 에지 경화 장치들(600)이 단일의 에지 경화 장치(600)의 길이보다 긴 협폭 영역들을 경화하는 한편, 복수의 장치들에 걸친 조사 강도의 손실 및 협폭 타겟 영역의 왜곡을 줄이기 위해 엔드 투 엔드로 연속하여 위치 및 정렬될 수 있도록, 하우징(610)의 길이에 걸쳐 이어질 수 있다. 이를 위해, 발광 소자들의 선형 어레이는 선형 어레이의 각 길이방향 에지에 2개 이상의 더 근접하게 이격된(예를 들면, 더 높은 밀도) 발광 소자들을 포함하는, 에지 가중 발광 소자들의 선형 어레이을 포함할 수 있다. 즉, 에지 가중 선형 어레이의 중앙 부분 근처의 발광 소자들은 선형 어레이의 길이방향 에지들에서 근접하게 이격된 발광 소자들보다 더 멀리 떨어져 이격될 수도 있다. 에지 가중 발광 소자들의 선형 어레이는 특히 인접한 엔드 투 엔드(end-to-end) 에지 경화 장치들 사이의 영역들에서, 방출 광의 균일성을 높일 수 있다.
이제 도 13을 참조하면, 이것은 엔드 투 엔드로 연속하여 배치된 2개의 에지 경화 장치(1310, 1320)의 부분 정면도를 나타내고 있다. 에지 경화 장치들(1310 및 1320) 각각은 균등하게 이격된 발광 소자들의 선형 어레이(620)가 에지 가중 발광 소자들의 선형 어레이로 대체된 것을 제외하고는, 에지 경화 장치(600)와 동일할 수 있다. 따라서, 에지 경화 장치들(1310 및 1320) 각각은 에지 가중 발광 소자들의 선형 어레이을 포함할 수 있다. 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이, 에지 가중 발광 소자들의 선형 어레이는 중앙 축(104)을 통과하는 세로면에 따라 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처(1392, 1394로 표시)와 종방향으로 정렬될 수 있다.
각각의 에지 가중 선형 어레이는 중간(중앙) 부분에 제1 간격(1354)으로 분포된 발광 소자들(1350)과 끝 부분들에 제2 간격(1364)으로 분포된 발광 소자들(1360)을 포함한다. 또한, 에지 경화 장치들(1310 및 1320)은 중간 부분과 끝 부분의 발광 소자들(1350 및 1360) 사이에 각각 제3 간격(1368) 및 제4 간격(1374)을 포함한다. 제3 간격(1368)은 제2 간격(1364)보다 크고 제1 간격(1354)보다 작을 수도 있다. 전술한 바와 같이, 에지 가중 발광 소자들의 선형 어레이는 각 광원에서 나오는 광의 사용 가능한 폭을 증가시킨다.
또한, 에지 경화 장치들(1320 및 1320)의 끝 부분들에 있는 첫 번째 및 마지막 발광 소자들은 창(또는 하우징) 측벽들(1386)에 각각 인접하여 위치되며, 여기서 하우징 측벽들(1386)은 각각의 광원 하우징의 전면(front plane) 길이에 걸쳐 이어져 있다. 첫 번째 및 마지막 발광 소자들을 하우징 측벽들(1386)에 인접한 선형 어레이들에 배치함으로써 발광 소자들의 선형 어레이가 에지 경화 장치의 전체 길이에 걸쳐 더 균일하게 광을 조사할 수 있게 된다.
또한, 하우징 측벽들(1386)의 두께는 얇고, 하우징 측벽들(1386)은 하우징의 전면으로부터 수직하게 후방으로 연장될 수도 있으며, 이에 따라 에지 경화 장치들이 엔드 투 엔드로 연속하여 위치될 경우 인접한 하우징 측벽들이 동일한 높이로 접촉되도록 에지 경화 장치들이 위치될 수 있다. 얇은 창 및 하우징 측벽들을 구비한 광원들을 구축하고 하우징 측벽들과 동일한 높이가 되도록 창 측벽들을 정렬시키면 나란히 배치된 복수의 광원들 사이의 간격을 감소시켜 이들을 통해 조사되는 광의 연속성을 유지할 수 있다. 이러한 방식으로, 엔드 투 엔드로 연속하여 배치된 에지 경화 장치들(1320 및 1310)로부터 조사되는 광이 종래의 엔드 투 엔드로 연속하여 배치된 광원들로부터 조사되는 광에 비해 더욱 균일하게 될 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 이것은 에지 경화 시스템(1400)의 예시적인 구성의 블록도를 도시하고 있다. 일 예에서, 에지 경화 시스템(1400)은 발광 서브시스템(1412), 컨트롤러(1414), 전원(1416) 및 냉각 서브시스템(1418)을 포함할 수 있다. 발광 서브시스템(1412)은 복수의 반도체 장치들(1419)을 포함할 수 있다. 복수의 반도체 장치들(1419)은, 예를 들어 에지 가중 발광 소자들의 선형 어레이을 포함하는, LED 장치들의 선형 어레이와 같은 발광 소자들의 선형 어레이(1420)일 수 있다. 반도체 장치들은 방사 출력(1424)을 제공할 수 있다. 방사 출력(1424)은 에지 경화 시스템(1400)으로부터 고정 평면에 위치된 작업물(1426)로 향할 수 있다. 또한, 발광 소자들의 선형 어레이는 에지 가중 발광 소자들의 선형 어레이일 수 있으며, 여기서는 하나 이상의 방법들을 이용하여 작업물(1426)에서의 광 출력의 사용 가능한 길이를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 에지 가중 이격, 개별 발광 소자들의 렌즈 결합(예를 들어, 결합 광학계를 제공), 다른 강도의 개별 발광 소자 제공, 개별 LED들에 상이한 전류 공급 중의 하나 이상이 전술한 바와 같이 이용될 수 있다. 예를 들면, 발광 소자들의 선형 어레이의 에지들(예를 들면, 단부들) 근처에 있는 LED들은 발광 소자들의 선형 어레이의 중심에 있는 LED들에 비해 더 고밀도의 간격을 갖도록 위치될 수 있으며, 이에 따라 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되는 조사 강도가 발광 소자들의 선형 어레이의 길이에 걸쳐, 특히, 발광 소자들의 선형 어레이의 단부 영역들 근처에서 더욱 균일하게 된다. 또한, 에지 가중 간격은 그것이 나란히 위치될 경우(예를 들어, 엔드 투 엔드) 발광 소자들의 다중 선형 어레이로부터 방출되는 광의 불균일한 조사 영역들(특히, 발광 소자들의 선형 어레이에 인접한 2개의 단부들이 만나는 영역들) 및 왜곡들을 감소시킬 수 있다.
방사 출력(1424)은 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처를 포함하는 결합 광학계(1430)를 통해 작업물(1426)을 향할 수 있다. 결합 광학계(1430)는, 사용될 경우, 다양하게 구현될 수 있다. 일 예로서, 결합 광학계는 반도체 장치들(1419)과 창(1464) 사이에 개재되어, 작업물(1426)의 표면들에 방사 출력(1424)을 제공하는 하나 이상의 층, 재료 또는 다른 구조를 포함할 수 있다. 일 예로서, 결합 광학계(1430)는 수집, 집광, 콜리메이션 또는 그렇지 않으면 방사 출력(1424)의 품질 또는 유효량을 향상시키기 위한 마이크로-렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 결합 광학계(1430)는 마이크로-반사기 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 마이크로-반사기 어레이를 사용함에 있어서, 방사 출력(1424)을 제공하는 각각의 반도체 장치는 각각의 마이크로-반사기 내에 일 대 일 방식으로 배치될 수 있다. 다른 예로서, 방사 출력(24 및 25)을 제공하는 선형 어레이의 반도체 장치들(1420)은 매크로-반사기들 내에 다 대 일 방식으로 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 결합 광학계(1430)는, 각 반도체 장치가 각각의 마이크로-반사기 내에 일 대 일 방식으로 배치되는 마이크로-반사기 어레이들 및 반도체 장치들로부터의 방사 출력(1424)의 양 및/또는 품질이 매크로-반사기들에 의해 더 향상되는 매크로-반사기들을 포함할 수 있다.
결합 광학계(1430)의 층, 재료 또는 다른 구조 각각은 선택된 굴절률을 가질 수 있다. 각각의 굴절률을 적절하게 선택함으로써, 방사 출력(1424)의 경로 내의 층들, 재료들 및 다른 구조물들 사이의 계면에서의 반사가 선택적으로 제어될 수 있다. 일 예로서, 작업물(1426)에 대한 반도체 장치들 사이에 배치된 선택 계면(예를 들어 창(1464))에서의 굴절률들의 차이를 제어하여, 해당 계면에서의 반사를 감소 또는 증가시킴으로써 작업물(1426)로의 최종 전달을 위한 해당 계면에서의 방사 출력 전송을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 결합 광학계는 특정 파장의 입사광은 흡수되고, 다른 것들은 반사되어 작업물(1426)의 표면에 집속되는 이색 반사기를 포함할 수 있다.
결합 광학계(1430)는 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 예시적 목적으로는 특히 반도체 장치들(1419)을 보호하고, 냉각 서브시스템(1418)과 관련된 냉각 유체를 유지하고, 방사 출력(1424)을 수집, 집광 및/또는 콜리메이트하는 것, 또는 다른 목적, 단독 또는 조합을 포함한다. 다른 예로서, 에지 경화 시스템(1400)은 특히 작업물(1426)에 공급되는 방사 출력(1424)의 유효 품질, 균일성, 또는 양을 높이도록 결합 광학계(1430)를 사용할 수 있다.
다른 예로서, 결합 광학계(1430)는 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되는 광을 지향시키는 원통형 렌즈를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되는 광은 원통형 렌즈의 입사면에 입사될 수 있으며, 원통형 렌즈의 방출면 밖으로 콜리메이트되어 재지향될 수 있다. 원통형 렌즈는 로드 렌즈(rod lens), 반원형 렌즈(semi-circular lens), 평면 볼록 렌즈(plano-convex lens), 양면 볼록 렌즈(bi-convex lens) 및 패시티드 프레넬 렌즈(faceted Fresnel lens) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 원통형 렌즈는 반도체 장치들(1419)의 선형 어레이(1420)로부터 방출되는 광을 콜리메이트 및/또는 집속하기 위한, 원통형 파워 축 및 직교 평면 축을 갖는 원통형 렌즈를 포함할 수 있다. 특히, 원통형 프레넬 렌즈는 선형 어레이(1420)와 정렬될 수 있으며, 이로부터 방출되는 광은 원통형 프레넬 렌즈를 통해 방출되고, 원통형 프레넬 렌즈는 렌즈 길이에 걸쳐 이어져 있는 선형 어레이의 폭방향 축에서의 광의 각도 확산을 감소시킨다. 원통형 렌즈의 방출면은 일체형 애퍼처의 폭방향 치수에 걸쳐 이어질 수 있다. 원통형 렌즈가 원통형 프레넬 렌즈를 포함하는 경우, 싱글 그루브(single-groove) 프레넬 렌즈 또는 멀티 그루브(multiple groove) 프레넬 렌즈를 이용하여 폭방향 축에서의 방출 광의 각도 확산을 싱글 원통형 프레넬 렌즈에 비해 더욱 감소시킬 수 있다.
다른 예로서, 결합 광학계(1430)는 발광 소자들의 선형 어레이의 길이에 걸쳐 있는 일체형 애퍼처(도 6에 도시됨)와 조합된 원통형 렌즈를 포함할 수 있다. 일체형 애퍼처는 에지 경화 적용에 적합한, 작업물 표면 상에 보다 좁은 폭 빔으로 방출되는 광을 집속하기 위해 방출면에 위치될 수 있다. 원통형 렌즈는 원통형 렌즈의 BFL에 대응하는 발광 소자들의 선형 어레이로부터 일정 거리에 위치될 수 있으며, 여기서 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되는 광선이 원통형 렌즈로 들어가고 이 원통형 렌즈에서 광선이 일체형 애퍼처를 향해 굴절된다. 일체형 애퍼처를 빠져 나가는 광선은 타겟 작업물 표면의 협폭 영역을 경화시키기 위해 타겟 작업물 표면 상에 협폭 빔으로 집속된다. 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처 모두는 도 5a, 도 5b 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 발광 소자들의 선형 어레이의 중앙 축에 대해 대칭적으로 위치될 수 있다.
복수의 반도체 장치들(1419) 중 선택된 것이 컨트롤러(1414)에 데이터를 제공하기 위해, 결합 전자 장치(1422)를 통해 컨트롤러(1414)에 연결될 수 있다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 컨트롤러(1414)는 또한 예를 들어 결합 전자 장치(1422)를 통해 이러한 데이터 제공 반도체 장치들을 제어하도록 구현될 수 있다. 컨트롤러(1414)는 전원(1416) 및 냉각 서브시스템(1418)에 연결될 수 있으며, 이들을 제어하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 선형 어레이(1420)의 중간 부분에 분포된 발광 소자들에 더 큰 구동 전류를 공급할 수 있고, 선형 어레이(1420)의 끝 부분들에 분포된 발광 소자들에 더 작은 구동 전류를 공급함으로써 작업물(1426)에 조사되는 광의 사용 가능한 길이를 증가시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러(1414)는 전원(1416) 및 냉각 서브시스템(1418)으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 일 예에서, 작업물(1426) 표면의 하나 이상의 위치에서 조사가 센서들에 의해 검출되어 피드백 제어 방식으로 컨트롤러(1414)로 송신된다. 다른 예에서, 컨트롤러(1414)는 두 조명 시스템의 제어를 조정하기 위해 다른 조명 시스템(도 7에는 도시되지 않음)의 컨트롤러와 통신할 수 있다. 예를 들어, 복수의 조명 시스템들의 컨트롤러(1414)가 마스터-슬레이브 캐스케이드 제어 알고리즘으로 동작할 수 있으며, 여기서 컨트롤러들 중 하나의 세트 포인트가 다른 컨트롤러의 출력에 의해 설정될 수 있다. 다른 조명 시스템과 함께 조명 시스템(10)을 작동시키기 위한 다른 제어 전략들이 또한 사용될 수 있다. 다른 예로서, 나란히 배치된 복수의 조명 시스템들을 위한 컨트롤러(1414)가 복수의 조명 시스템들에 걸쳐 조사되는 광의 균일성을 높이기 위해 동일한 방식으로 조명 시스템들을 제어할 수 있다.
전원(1416), 냉각 서브시스템(1418) 및 발광 서브시스템(1412) 이외에, 컨트롤러(1414)도 또한 내부 엘리먼트(1432) 및 외부 엘리먼트(1434)를 제어하도록 연결되어 구현될 수 있다. 도시된 바와 같이, 엘리먼트(1432)가 에지 경화 시스템(1400)의 내부에 있을 수 있는 한편, 도시된 바와 같이, 엘리먼트(1434)가 에지 경화 시스템(1400)의 외부에 있을 수 있지만, 작업물(1426)(예를 들면, 취급, 냉각 또는 다른 외부 장치)과 관련될 수 있거나 또는 에지 경화 시스템(1400)이 지원하는 광반응(예를 들면, 경화)과 관련될 수 있다.
전원(1416), 냉각 서브시스템(1418), 발광 서브시스템(1412), 및/또는 엘리먼트들(1432 및 1434) 중의 하나 이상으로부터 컨트롤러(1414)에 의해 수신되는 데이터는 다양한 타입의 것일 수 있다. 일 예로서, 데이터는 결합된 반도체 장치들(1419)과 관련된 하나 이상의 특징들을 나타낼 수 있다. 다른 예로서, 데이터는 데이터를 제공하는 각각의 발광 서브시스템(1412), 전원(1416), 냉각 서브시스템(1418), 내부 엘리먼트(1432) 및 외부 엘리먼트(1434)와 관련된 하나 이상의 특징들을 나타낼 수 있다. 또 다른 예로서, 데이터는 작업물(1426)과 관련된 하나 이상의 특징들을 나타낼 수 있다(예를 들어, 작업물로 지향된 방사 출력 에너지 또는 스펙트럼 성분(들)을 나타냄). 또한, 데이터는 이들 특징들 중의 일부 조합을 나타낼 수 있다.
컨트롤러(1414)는 임의의 그러한 데이터의 수신 시에, 해당 데이터에 응답하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 임의의 그러한 컴포넌트로부터 그러한 데이터에 응답하여, 컨트롤러(1414)는 전원(1416), 냉각 서브시스템(1418), 발광 서브시스템(1412)(하나 이상의 이와 같은 결합된 반도체 장치 포함), 및/또는 엘리먼트들(32 및 34) 중의 하나 이상을 제어하도록 구현될 수 있다. 일 예로서, 광 에너지가 작업물과 관련된 하나 이상의 지점들에서 불충분하다는 것을 나타내는 발광 서브시스템으로부터의 데이터에 응답하여, 컨트롤러(1414)는 (a) 하나 이상의 반도체 장치들에 대한 전원의 전력 공급을 증가시키거나, (b) 냉각 서브시스템(1418)을 통한 발광 서브시스템의 냉각을 증가시키거나(예를 들어, 특정 발광 장치들이, 냉각되는 경우, 더 큰 방사 출력을 제공함), (c) 그러한 장치들에 전력이 공급되는 시간을 늘리거나, (d) 이상의 조합을 행하도록 구현될 수 있다.
인쇄 및 경화 시스템이 에지 경화 시스템(1400)을 포함하는 예에서, 컨트롤러(1414)는 또한 프린터 헤드에서 광 센서(436)로부터의 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 작업물(1426)로부터 프린터 헤드로 반사된 광의 측정 강도에 응답하여, 컨트롤러(1414)는 광학 요소(예를 들어, 에지 경화 시스템(1400)의 결합 광학계(1430))의 횡 방향 오프셋을 조정함으로써 작업물(1426)로부터 프린터 헤드 상으로 반사되는 광의 강도를 감소시킬 수 있다.
발광 서브시스템(1412)의 개별 반도체 장치들(1419)(예를 들어, LED 장치들)은 컨트롤러(1414)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1414)는 하나 이상의 개별 LED 장치들의 제1 그룹을 제어하여 제1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 하고, 하나 이상의 개별 LED 장치들의 제2 그룹을 제어하여 상이한 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 할 수 있다. 하나 이상의 개별 LED 장치들의 제1 그룹이 반도체 장치들의 동일한 선형 어레이(1420) 내에 있을 수 있거나, 또는 복수의 에지 경화 시스템들(1400)로부터의 반도체 장치들(1420)의 하나보다 많은 선형 어레이로부터의 것일 수 있다. 반도체 장치의 선형 어레이(1420)는 또한 다른 조명 시스템들 내의 반도체 장치들의 다른 선형 어레이로부터 컨트롤러(1414)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 선형 어레이의 반도체 장치들은 제1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있는 반면, 다른 조명 시스템 내의 제2 선형 어레이의 반도체 장치들은 제2 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있다.
다른 예로서, 제1 세트의 조건들(예를 들어, 특정 작업물, 광반응 및/또는 동작 조건 세트에 대한) 하에서, 컨트롤러(1414)는 제1 제어 전략을 구현하도록 에지 경화 시스템(1400)을 작동시킬 수 있는 한편, 제2 세트의 조건들(예를 들어, 특정 작업물, 광반응 및/또는 동작 조건 세트에 대한) 하에서, 컨트롤러(1414)는 제2 제어 전략을 구현하도록 에지 경화 시스템(1400)을 작동시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 제어 전략은 제1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 하나 이상의 개별 반도체 장치들(예를 들어, LED 장치들)의 제1 그룹을 작동시키는 것을 포함할 수 있는 한편, 제2 제어 전략은 제2 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 하나 이상의 개별 LED 장치들의 제2 그룹을 작동시키는 것을 포함할 수 있다. 제1 그룹의 LED 장치들은 제2 그룹과 동일한 그룹의 LED 장치들일 수 있고, LED 장치들의 하나 이상의 어레이들에 걸쳐있을 수 있거나, 제2 그룹과 다른 그룹의 LED 장치들일 수 있지만, 상이한 그룹의 LED 장치들은 제2 그룹으로부터의 하나 이상의 LED 장치들의 서브세트를 포함할 수 있다.
냉각 서브시스템(1418)은 발광 서브시스템(1412)의 열적 거동을 관리하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 냉각 서브시스템(1418)은 발광 서브시스템(1412),보다 구체적으로는 반도체 장치들(1419)의 냉각을 제공할 수 있다. 냉각 서브시스템(1418)은 또한 작업물(1426) 및/또는 작업물(1426)과 에지 경화 시스템(1400)(예를 들어, 발광 서브시스템(1412)) 사이의 공간을 냉각하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 냉각 서브시스템(1418)은 공기 또는 다른 유체(예를 들어, 물) 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 냉각 서브시스템(1418)은 또한 반도체 장치들(1419) 또는 그것의 선형 어레이(1420) 또는 결합 광학계(1430)에 부착된 냉각 핀과 같은 냉각 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각 서브시스템은 결합 광학계(1430) 상에 냉각 공기를 불어 넣는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 결합 광학계(1430)는 열 전달을 향상시키는 외부 핀을 갖추고 있다.
에지 경화 시스템(1400)은 다양한 응용들에 사용될 수 있다. 예들로는 디스플레이, 광활성 접착제 및 잉크 인쇄에서부터 DVD 및 리소그래피의 제조에 이르는 경화 응용들을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 에지 경화 시스템(1400)이 이용될 수 있는 응용들은 연관된 동작 파라미터들을 가질 수 있다. 즉, 응용은 다음과 같이 연관된 동작 파라미터들을 가질 수 있다: 하나 이상의 시간 구간들 동안 적용되는, 하나 이상의 파장들에서, 하나 이상의 레벨의 방사 전력을 제공하는 것. 응용과 관련된 광반응을 적절하게 달성하기 위해, 광학 전력은 이러한 파라미터들 중의 하나 또는 복수의 것의 하나 이상의 미리 정해진 레벨 이상(및/또는 특정 시간, 시간들 또는 시간 범위 동안)에서 작업물(1426) 또는 그 근처에 전달될 수 있다.
의도된 응용의 파라미터들을 따르기 위해, 방사 출력(1424)을 제공하는 반도체 장치들(1419)은 예를 들어 온도, 스펙트럼 분포 및 방사 전력과 같은 응용의 파라미터들과 관련된 다양한 특징들에 따라 작동될 수 있다. 동시에, 반도체 장치들(1419)은 특정 작동 사양들을 가질 수도 있고, 이것은 반도체 장치들의 제작과 관련될 수 있으며, 특히, 장치들의 파괴 및/또는 전체 열화를 방지하기 위해 준수될 수 있다. 에지 경화 시스템(1400)의 다른 컴포넌트들은 또한 연관된 작동 사양들을 가질 수 있다. 이러한 사양들은 다른 파라미터 사양들 중에서도, 작동 온도 및 적용 전력에 대한 범위(예를 들어, 최대 및 최소)를 포함할 수 있다.
따라서, 에지 경화 시스템(1400)은 응용의 파라미터들의 모니터링을 지원할 수 있다. 또한, 에지 경화 시스템(1400)은 그들 각각의 특징들 및 사양들을 포함하는, 반도체 장치들(1419)의 모니터링을 제공할 수 있다. 또한, 에지 경화 시스템(1400)은 그것의 특징들 및 사양들을 포함하는, 에지 경화 시스템(1400)의 선택된 다른 컴포넌트들의 모니터링을 제공할 수도 있다.
이러한 모니터링을 제공하면 시스템의 적절한 동작의 검증을 가능하게 하여 에지 경화 시스템(1400)의 동작이 신뢰성 있게 평가될 수 있다. 예를 들어, 에지 경화 시스템(1400)은 응용의 파라미터들(예를 들어, 온도, 스펙트럼 분포, 방사 전력 등), 그러한 파라미터들과 연관된 임의의 컴포넌트의 특징들 및/또는 임의의 컴포넌트의 각 작동 사양들 중의 하나 이상의 것에 대해 부적절하게 작동할 수 있다. 모니터링의 제공은 시스템의 컴포넌트들 중 하나 이상으로부터 컨트롤러(1414)에 의해 수신된 데이터에 따라 응답 가능하며 이에 따라 수행될 수 있다.
모니터링은 또한 시스템의 동작 제어도 지원한다. 예를 들어, 제어 전략은 컨트롤러(1414)를 통해 구현될 수 있으며, 컨트롤러(1414)는 하나 이상의 시스템 컴포넌트들로부터 데이터를 수신하고 이에 응답한다. 이 제어 전략은, 전술한 바와 같이, 직접적으로(예를 들어, 해당 컴포넌트 동작에 관한 데이터에 따라, 컴포넌트에 지시된 제어 신호들을 통해 컴포넌트를 제어함으로써) 또는 간접적으로(예를 들면, 다른 컴포넌트들의 동작을 조절하도록 지시된 제어 신호들을 통해 컴포넌트의 동작을 제어함으로써) 구현될 수 있다. 일 예로서, 반도체 장치의 방사 출력은 발광 서브시스템(1412)에 인가되는 전력을 조절하는 전원(1416)에 지시된 제어 신호들 및/또는 발광 서브시스템(1412)에 인가되는 냉각을 조절하는 냉각 서브시스템(1418)에 지시된 제어 신호들을 통해 간접적으로 조절될 수 있다.
제어 전략들은 시스템의 적절한 동작 및/또는 응용의 성능을 가능하게 하고 및/또는 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 보다 구체적인 예에서, 선형 어레이의 방사 출력과 그 동작 온도 사이의 균형을 가능하게 하거나 및/또는 향상시켜, 예를 들어 반도체 장치들(1419)을 그들의 사양 이상으로 가열하는 것을 방지하는 동시에, 예를 들어, 응용의 광반응을 수행하기 위해 작업물(1426)에 충분한 방사 에너지를 제공하도록 하는 제어가 또한 사용될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 에지 경화 장치(1000)로부터 타겟 기판(440)을 향해 방출된 광의 각도 편향을 조절하기 위해 광원의 주 발광 축에 대해 렌즈의 오프셋 위치를 자동적으로 조절하도록 컨트롤러가 사용될 수 있다. 따라서, 인쇄 및 경화 시스템은 수동으로 인쇄 및 경화 시스템을 조절할 필요없이 연속 방식으로 다양한 경화 조건들 및 타겟 기판들에 자동으로 조절될 수 있다.
다른 예에서, 작업물(1426) 표면의 하나 이상의 위치에서의 조사가 센서들에 의해 검출되고 피드백 제어 방식으로 컨트롤러(1414)에 송신될 수 있다. 컨트롤러(1414)가 에지 경화 응용에서 불충분한 조사량을 검출하는 경우, 원통형 렌즈 직경을 조정하거나 또는 애퍼처 폭을 조정하여 빔 폭을 늘리거나 줄이거나 또는 조사량을 높이거나 낮추도록 하는 신호가 전송될 수 있다(예를 들어, 오디오 경고 또는 조작자 인터페이스에서의 시각적 경고). 원통형 렌즈 직경 또는 애퍼처 폭에 대해 이루어지는 조정들은 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 애퍼처 폭, 원통형 렌즈 직경, 조사량 및 빔 폭 사이의 미리 결정된(경험적 또는 다른 방식으로) 관계들에 따라 수행될 수 있다. 또한, 애퍼처 폭 및/또는 원통형 렌즈 직경을 조정하는 것은 일체형 애퍼처(또는 도 10a 내지 도 10d를 참조하여 설명한 바와 같은 그것과 관련된 하우징 컴포넌트들)를 착탈 가능하게 장착하고 및/또는 원통형 렌즈(또는 도 10a 내지 도 10d를 참조하여 설명한 바와 같은 그것과 관련된 하우징 컴포넌트들)를 착탈 가능하게 장착하는 것을 포함할 수 있다. 원통형 렌즈 및/또는 일체형 애퍼처를 착탈 가능하게 장착하는 능력은 에지 경화 장치와 작업물 사이의 위치 또는 상대적인 정렬을 변화시키지 않고 애퍼처 폭 및 원통형 렌즈 직경(및 그 결과 빔 폭 및 조사량)의 조정을 용이하게 하며, 이것은 제조 중단 시간을 줄이고 작동 효율을 높일 수 있다.
일부 응용들에서는, 높은 방사 파워가 작업물(1426)에 전달될 수 있고, 작업물(1426)은 그 위에 인쇄된 광 경화성 재료가 있는 기판을 포함하는, 광 경화성 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 발광 서브시스템(1412)은 발광 반도체 장치들의 선형 어레이(1420)를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 발광 서브시스템(1412)은 고밀도, 발광 다이오드(LED) 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. 발광 소자들의 선형 어레이가 사용될 수 있고 본 명세서에 상세하게 설명되어 있지만, 반도체 장치들(1419) 및 그 선형 어레이(1420)는 본 발명의 원리를 벗어나지 않고 다른 발광 기술들을 사용하여 구현될 수 있음을 이해해야 하며; 다른 발광 기술들의 예로는 유기 LED, 레이저 다이오드, 다른 반도체 레이저를 포함하고, 이에 한정되지 않는다.
이제 도 8 및 도 9를 참조하면, 이들은 3mm 로드 렌즈(추세선 810), 4mm 로드 렌즈(추세선 820) 및 5mm 로드 렌즈(추세선 830)에 대한 빔 폭 대 애퍼처 폭 사이의 관계를 보여주는 플롯과, 3mm 로드 렌즈(추세선 930), 4mm 로드 렌즈(추세선 920) 및 5mm 로드 렌즈(추세선 910)에 대한 조사량 대 애퍼처 폭 사이의 관계를 보여주는 플롯을 도시한다. 에지 경화 응용들에서, 원통형 렌즈 직경 및 애퍼처 폭은 작업물의 표면에 방출되는 원하는 빔 폭 및 원하는 조사량을 달성하도록 선택될 수 있다. 도 8을 참조하면, 주어진 원통형 렌즈 직경에 대해, 방출되는 빔 폭은 빔 폭이 레벨 오프되는 이상에서는 임계 애퍼처 폭까지 증가하게 된다. 예를 들어, 로드 렌즈 직경이 3mm인 경우, 빔 폭(추세선 810)은 빔 폭이 약 3.5mm로 유지되는 이상에서는 0.5mm 근처의 임계 애퍼처 폭까지 증가한다. 유사하게, 로드 렌즈 직경이 4mm인 경우, 빔 폭(추세선 820)은 빔 폭이 약 3.0mm로 유지되는 이상에서는 0.8mm 근처의 임계 애퍼처 폭까지 증가하고, 로드 렌즈 직경이 5mm인 경우, 빔 폭(추세선 830)은 빔 폭이 약 2.4mm로 유지되는 이상에서는 01.0mm 근처의 임계 애퍼처 폭까지 증가한다. 곡선들 (추세선 810), (추세선 820) 및 (추세선 830)을 비교하여 나타낸 바와 같이, 빔 폭들은 주어진 애퍼처 폭에 대해 원통형 렌즈 직경이 증가함에 따라 감소할 수 있다. 또한, 빔 폭이 레벨 오프되는 이상에서는 임계 애퍼처 폭은 로드 렌즈 직경의 증가에 따라 증가할 수 있다. 즉, 보다 큰 원통형 렌즈 직경을 사용하는 에지 경화 장치들(600)은 더 좁은 빔 폭을 얻는 것을 용이하게 할 수 있으며, 애퍼처 폭을 조정함으로써 더 넓은 범위에 걸쳐 빔 폭들을 토글링(toggling)할 수 있다. 그러나, 보다 큰 원통형 렌즈 직경을 사용하는 에지 경화 장치들은 전체 에지 경화 장치의 크기 및 간섭을 증가시킬 수 있고, 밀폐된 공간에서의 에지 경화 응용(또는 더 작은 컴포넌트들의 경화를 포함)을 더 어렵게 만들 수 있는 보다 큰 크기의 하우징(610)으로 곤란을 겪을 수 있다. 또한, 임의의 특정 에지 경화 응용에서, 애퍼처 폭은 원하는 빔 폭 및 원통형 렌즈 직경에 대응하여 선택될 수 있다.
도 9를 참조하면, 주어진 원통형 렌즈 직경에 대해, 작업물 표면에서의 방출 조사량은 조사량이 레벨 오프될 수 있는 이상에서는 임계 애퍼처 폭까지 증가할 수 있다. 예를 들어, 로드 렌즈 직경이 3mm인 경우, 조사량(추세선 910)은 조사량이 약 1.3 W/cm2로 유지되는 이상에서는 0.5mm 근처의 임계 애퍼처 폭까지 증가한다. 유사하게, 로드 렌즈 직경이 4mm인 경우, 조사량(추세선 920)은 조사량이 약 2.3 W/cm2로 유지되는 이상에서는 0.9mm 근처의 임계 애퍼처 폭까지 증가한다. 곡선들 (추세선 910), (추세선 920) 및 (추세선 930)을 비교하여 나타낸 바와 같이, 작업물 표면에 방출되는 조사량은 주어진 애퍼처 폭에 대해 원통형 렌즈 직경이 증가함에 따라 증가할 수 있다. 또한, 조사량이 레벨 오프되는 이상에서는 임계 애퍼처 폭은 로드 렌즈 직경의 증가에 따라 증가할 수 있다. 즉, 보다 큰 원통형 렌즈 직경을 사용하는 에지 경화 장치들(600)은 보다 높은 조사량 레벨을 달성하는 것을 용이하게 할 수 있으며, 애퍼처 폭을 조정함으로써 더 넓은 범위에 걸쳐 조사량을 토글링할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 보다 큰 원통형 렌즈 직경을 사용하는 에지 경화 장치들은 전체 에지 경화 장치의 크기 및 간섭을 증가시킬 수 있고, 밀폐된 공간에서의 에지 경화 응용(또는 더 작은 컴포넌트들의 경화를 포함)을 더 어렵게 만들 수 있는 보다 큰 크기의 하우징(610)으로 곤란을 겪을 수 있다. 또한, 임의의 특정 에지 경화 응용에서, 애퍼처 폭은 원하는 조사 레벨 및 원통형 렌즈 직경에 대응하여 선택될 수 있다.
이제 도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 이들은 그 각각이 중앙 축(104)을 통과하고 x 축에 평행한 방향으로 연장되는 세로면에 대해 종 방향으로 평행하고 대칭적으로 정렬되는 발광 소자들의 선형 어레이(1020), 원통형 렌즈(1040) 및 일체형 애퍼처를 포함하는 에지 경화 장치(1000)의 정면도, 상면도, 측면도 및 단면도를 나타낸다. 에지 경화 장치는 에지 경화 장치의 전자 장치(1080), 및 발광 소자들의 선형 어레이(1020)용 와이어들을 에지 경화 시스템(1400)과 같은 에지 경화 시스템의 컨트롤러, 인간-기계 인터페이스 등에 전기적으로 연결하기 위한 하나 이상의 도관(1002)을 더 포함할 수 있다. 내부 도관들(1070)은 에지 경화 장치(1000)의 전체 길이를 따라 전기적 연결을 만들기 위한 하우징(1010) 내에서의 종 방향 전기 와이어들 및 컴포넌트들의 분배를 용이하게 할 수 있다. 도관들(1002)은 에지 경화 장치(1000)의 후방 측으로부터 하부 방향으로 연장하는 것으로 도시되어 있지만, 도관들(1002)은 또한 에지 경화 장치(1000)의 후방 측으로부터 상부 방향으로 연장될 수도 있다.
원통형 렌즈(1040) 및 발광 소자들의 선형 어레이(1020)는 에지 경화 장치(1000)의 발광 측을 향하여 위치된 전방 부분(1012) 및 후방 부분(1015)을 포함하는 하우징(1010) 내에 포함될 수 있다. 전방 부분(1012)은 체결구(1008)에 의해 착탈 가능하게 장착되거나 착탈 가능하게 고정될 수 있는 상부 및 하부 커버들(1013, 1014)을 포함할 수 있다. 체결구(1008)는 하우징(1010)을 손상시키지 않으며 또한 작업물 표면에 대해 에지 경화 장치(1000)를 재위치시키지 않고 착탈 가능하게 고정될 수 있는 스크류, 클램프, 브래킷 및 다른 타입의 체결구를 포함할 수 있다. 착탈 가능한 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)은 하우징(1010)의 길이(및 원통형 렌즈(1040)의 길이 및 일체형 애퍼처(1050)의 길이)에 걸쳐 이어지며 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)을 서로를 향해 폭 방향으로 돌출시킬 수 있는 전방 립형 에지들(lipped edges)(1090)을 포함할 수 있다. 립형 에지들(1090)은 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)의 후방 장착 부분(1016)에 대해 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)을 돌출시킬 수 있다. 또한, 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)의 내부 표면(1018)은 원통형 렌즈(1040) 및 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)이 에지 경화 장치(1000)의 하우징(1010)에 착탈 가능하게 장착될 경우 원통형 렌즈(1040)를 안착하도록 하는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)은 원통형 렌즈(1040)를 위한 렌즈 홀더일 수 있다. 또한, 발광 소자들의 선형 어레이(1020)의 원통형 렌즈-대향 표면(1042)은 그것의 길이 및 폭을 따라 원통형 렌즈(1040)의 입사면을 안착하여 수용하도록 하는 형상(예를 들어, 웰, 그루브 등)을 가질 수 있으며, 이에 따라 하우징(1010)에 원통형 렌즈(104)를 착탈 가능하게 장착하는 것은 전술한 바와 같이, 원통형 렌즈(1040)를 발광 소자들의 선형 어레이에 대해 안착시키고, 이에 의해 두 컴포넌트를 서로에 대해 종 방향으로 정렬시키는 것을 포함한다.
일체형 애퍼처(1050)는 방출면(1044)에 바로 인접하게(상부 및 하부 커버들이 하우징(1010)에 착탈 가능하게 장착될 경우에는 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)의 전방 립형 에지들(1090) 사이에 위치함) 형성될 수 있기 때문에, 일체형 애퍼처(1050)는 하우징(1010)과 일체형인 것으로 기술될 수 있다. 이어서 일체형 애퍼처(1050)의 폭(1060)은 립형 에지들(1090)의 돌출 치수 또는 양, 애퍼처 폭(1060) 축소를 위해 증가되는 돌출 양을 설계하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 립형 에지들(1090)의 돌출 정도를 감소하면 그들 사이의 간극(gap)을 증가시킬 수 있고, 이에 의해 일체형 애퍼처의 폭(1060)을 증가시킬 수 있다. 대안적으로, 소정의 원통형 렌즈 직경 및 형상(예를 들어, 로드, 프레넬, 양면 볼록 등)을 위해 일 세트의 상부 및 하부 커버들이 애퍼처 폭의 범위를 산출하도록 제조될 수 있다. 결과적으로, 애퍼처 폭(1060)은 제1 세트의 상부 및 하부 커버들을 제거하고 이들을 상이한 립형 에지들(1090)을 갖는 착탈 가능하게 장착할 수 있는 제2 세트의 상부 및 하부 커버들로 교체하여 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 원통형 렌즈(1040) 및 일체형 애퍼처(1050) 모두는 작업물의 표면에서 에지 경화 장치로부터 방출되는 광에 대한 원하는 조사량 및 빔 폭을 달성하기 위한 크기 및 형상(예를 들어, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명된 바와 같음)으로 착탈 가능하게 장착, 조정 및/또는 선택될 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 립형 에지들(1090)의 돌출부는 대칭적일 수 있으며, 다른 경우들에 있어서, 립형 에지(1090)의 돌출부는 비대칭적일 수 있고, 일체형 애퍼처가 중앙 축(104)으로부터 중심을 벗어나 시프트될 수 있다. 애퍼처를 중심으로부터 벗어나 시프트하는 것(및 렌즈-대향 표면(1042)을 중심으로부터 벗어나 시프트하는 것)은 원통형 렌즈(1040) 및 일체형 애퍼처 중의 하나 또는 모두가 중앙 축(104)으로부터 중심을 벗어나 위치될 수 있게 하고, 이로 인해 중앙 축(104)에 대하여 에지 경화 장치로부터 방출되는 빔 폭을 앵글링할 수 있게 되며, 이것은 한정된 공간에서 더욱 용이한 작업물의 경화를 가능하게 할 수 있다.
이제 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 이들은 각각 일체형 애퍼처가 없는 에지 경화 장치(1102) 및 일체형 애퍼처가 있는 에지 경화 장치(502)에 대응하는 방출 스펙트럼들(1100 및 500)을 나타낸다. 특히, 에지 경화 장치(1102)는 일체형 애퍼처(550)를 포함하지 않는다는 점을 제외하고는, 에지 경화 장치(502)와 동일할 수 있다. 즉, 에지 경화 장치(1102)의 원통형 렌즈(540)를 통과하는 광은 에지 경화 장치의 방출면(1144)으로부터 방출될 수 있다. 원통형 렌즈(540)가 중앙 축(104)(예를 들어, 경계들(1108) 내에서)에 대해 더 근접하게 중심이 맞추어진 방출 광의 일부를 집속하는 것을 돕지만, 경계들(1108)에 의해 표시되는 빔 폭(1108)은 원통형 렌즈(540) 및 일체형 애퍼처(550)를 모두 포함하는 에지 경화 장치(502)로부터의 방출 광에 대한 경계들(508)에 의해 표시되는 빔 폭과 비교하여 (일체형 애퍼처(550)가 없는 경우) 에지 경화 장치(1102)로부터 z 방향으로의 대응하는 작동 거리에서 더 넓다. 또한, 일체형 애퍼처(550)가 없기 때문에, 추가 방출된 광은 에지 경화 장치(1102)의 방출면(1144)으로부터 더 넓게(경계들(1112)에 의해 표시되는 바와 같이) 산란된다. 따라서, 원통형 렌즈의 직경보다 작은 애퍼처 폭을 갖는 일체형 애퍼처(550)를 포함함으로써, 더욱 좁은 빔 폭이 작업물의 에지 경화를 제공할 수 있는 에지 경화 장치로부터 방출될 수 있으며 타겟이 되는 더 좁은 빔 폭 바깥쪽의 표면의 과도한 경화를 감소시킨다.
이제 도 12를 참조하면, 이것은 작업물을 에지 경화하는 방법(1200)에 대한 흐름도를 도시하고 있다. 도 12에 도시된 단계들 중 일부는 에지 경화 시스템(1400)의 컨트롤러(1414)와 같은 에지 경화 시스템에 탑재된 컴퓨터 컨트롤러 상의 명령들로서 실행될 수 있다. 방법(1200)은 원하는 빔 폭, 에지 경화 장치와 에지 경화될 작업물 표면 사이의 작동 거리, 작업물에서의 원하는 조사량 등과 같은 작동 조건이 결정되는 1210에서 시작될 수 있다. 1220에서, 발광 소자들의 선형 어레이가 에지 경화 장치의 하우징 내에 위치되는 방법(1200)이 계속된다. 일 예에서, 발광 소자들의 선형 어레이는 고종횡비 1차원 또는 2차원의 발광 소자들의 어레이를 포함할 수 있고, 도 13을 참조하여 논의된 바와 같은, 에지 가중 발광 소자들의 어레이를 더 포함할 수 있다. 다음으로, 1230 및 1240에서, 방법(1200)은 조사량 및 빔 폭과 같은 원하는 동작 파라미터들에 대응하는 원통형 렌즈 크기 및 애퍼처 폭을 선택하는 것에 의해 계속된다. 예를 들어, 원통형 렌즈 크기 및 애퍼처 폭은 플롯들(800 및 900)과 같은 미리 결정된 관계에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 원하는 조사량 및 빔 폭에 기초하여, 원통형 렌즈의 타입(예를 들어, 프레넬 렌즈, 로드 렌즈, 양면 볼록, 평면 볼록 등)이 선택될 수 있다. 또한, 원통형 렌즈의 크기는 에지 경화 시스템의 구성과 일치하도록 선택될 수 있다; 예를 들어, 매우 한정된 에지 경화 시스템들에서는, 보다 작은 원통형 렌즈가 이용될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 애퍼처 폭을 선택하는 것은 하우징(1010)의 전방 부분(1012)의 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)은 적절한 크기의 돌출부들을 갖는 종 방향 립형 에지들(1090)을 포함하며, 이에 따라 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)이 하우징(1010)에 착탈 가능하게 장착될 경우 이들이 일체형 애퍼처(원하는 애퍼처 폭을 가짐)를 형성한다. 따라서, 단계(1240)는 일체형 애퍼처를 하우징 내에 착탈 가능하게 장착하는 것을 더 포함할 수 있다. 유사하게, 단계(1230)는 선택된 원통형 렌즈를 하우징 내에 착탈 가능하게 장착하는 것을 더 포함할 수 있다. 선택된 원통형 렌즈는 발광 소자들의 선형 어레이와 일체형 애퍼처 사이에 위치될 수 있다. 또한, 하우징 내에 원통형 렌즈를 착탈 가능하게 장착하는 것은 원통형 렌즈의 입사면에 일치하는 발광 소자들의 선형 어레이(또는 그 창)의 외부 표면에 원통형 렌즈를 안착시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 원통형 렌즈에 대한 발광 소자들의 선형 어레이의 정렬은 에지 경화 시스템의 작동 중에 견고하게 유지될 수 있다.
다음으로, 1250에서, 방법(1200)은 일체형 애퍼처를 원통형 렌즈의 방출면에 바로 인접하게 위치시키는 것에 의해 계속된다. 전술한 바와 같이, 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)의 내부 표면들은 원통형 렌즈의 외부 표면과 일치하는 형상을 가질 수 있다. 이와 같이, 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)을 하우징에 착탈 가능하게 장착하면, 일체형 애퍼처가 원통형 렌즈의 방출면에 바로 인접하게 자동적으로 위치되고, 이것은 원통형 렌즈와 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014) 사이에 어떠한 간극도 개재되지 않는 것을 포함한다. 즉, 원통형 렌즈는 착탈 가능하게 장착된 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)에 의해 안착될 수 있다. 이러한 방식으로, 원통형 렌즈에 대한 일체형 애퍼처의 정렬은 에지 경화 시스템의 작동 중에 견고하게 유지될 수 있다.
1260에서, 방법(1200)은 발광 소자들의 선형 어레이로부터 발광 소자들의 부합하는 표면(conforming surface)에 안착되는 원통형 렌즈의 입사 표면으로 광을 방출한다. 방출된 광은 그 후에 원통형 렌즈를 통과할 수 있으며, 그 내부에서 광은 원통형 렌즈의 방출면으로부터 방출되기 전에 콜리메이트되어 집속될 수 있다. 1270에서 원통형 렌즈의 방출면으로부터 방출된 광은 거기에 안착된 상부 및 하부 커버들(1013 및 1014)에 의해 방출면에 바로 인접하게 위치된 일체형 애퍼처에 의해 추가로 집속될 수 있다. 일체형 애퍼처는 에지 경화 장치의 중앙 축(104)을 통과하는 세로면에 대해 중심이 맞춰질 수 있으며, 이와 같이, 일체형 애퍼처로부터 방출된 광은 이 세로면에 중심이 맞춰진 좁은 빔 폭을 작업물의 표면 상에 포함할 수 있다.
다음으로, 1280에서, 방법(1200)은 하나 이상의 기준에 기초하여 빔 폭 및/또는 조사량을 조정할 수 있다. 예를 들어, 빔 폭이 경화될 에지의 치수보다 작은 것에 반응하여 빔 폭이 증가되거나, 빔 폭이 경화될 에지의 치수보다 큰 것에 반응하여 빔 폭이 감소될 수 있다. 다른 예로서, 원하는 빔 폭의 경계 바깥쪽의 작업물의 과도한 경화에 반응하여 빔 폭이 감소될 수 있다. 다른 예로서, 빔 폭 및/또는 조사량이 조정되어 작업물에서의 경화 속도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 기준이 빔 폭 및/또는 조사량이 조정되어야 한다고 표시하는 경우, 방법(1200)은 1230으로 복귀할 수 있다. 전술한 바와 같이, 빔 폭 및/또는 조사량은 일체형 애퍼처의 크기 및/또는 원통형 렌즈의 크기를 변경함으로써 조정될 수 있으며, 이것은 새로운 원통형 렌즈 및/또는 일체형 애퍼처 크기를 선택하는 것을 포함할 수 있다. 새로운 원통형 렌즈 및/또는 일체형 애퍼처 크기를 선택하는 것은 에지 경화 장치를 재위치시키지 않고 1288에서 기존의 착탈 가능하게 장착할 수 있는 원통형 렌즈 및/또는 일체형 애퍼처를 제거하는 것과, 1230 및 1240에서 새로운 착탈 가능하게 장착할 수 있는 원통형 렌즈 및/또는 일체형 애퍼처를 착탈 가능하게 장착함으로써 원하는 빔 폭 및/또는 조사량을 달성하는 것을 포함할 수 있다.
이러한 방식으로, 에지 경화 장치는 원통형 렌즈, 발광 소자들의 선형 어레이 및 일체형 애퍼처를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 세로면에 대해 하우징 내에 대칭적으로 정렬된다. 원통형 렌즈는 발광 소자들의 선형 어레이과 일체형 애퍼처 사이에 위치될 수 있다. 또한, 일체형 애퍼처는 원통형 렌즈의 길이에 걸쳐 이어질 수 있고, 원통형 렌즈의 방사면에 바로 인접하여 위치될 수 있다. 또한, 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되고 원통형 렌즈를 통과하는 광은, 방출면으로부터 방출되어 세로면에 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서 애퍼처에 의해 집속될 수 있다. 일 예에서, 원통형 렌즈로부터 방출된 광은 렌즈의 초점 길이보다 큰 작동 거리에서 빔 폭 내에서 일체형 애퍼처에 의해 집속될 수 있다. 또한, 원통형 렌즈로부터 방출된 광은 일체형 애퍼처가 없는 경우 빔 폭을 벗어나 발산하게 된다. 다른 예에서, 원통형 렌즈는 원통형 파워 축 및 직교 평면 축을 갖는 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 원통형 렌즈는 원통형 렌즈, 반원형 렌즈, 평면 볼록 렌즈, 양면 볼록 렌즈 또는 패시티드 프레넬 렌즈 중 하나를 포함할 수 있다. 또한, 발광 소자들의 선형 어레이는 원통형 렌즈로부터 떨어져 있는 후방 초점 거리에 위치될 수 있다. 다른 예에서, 발광 소자들의 선형 어레이는 에지 가중 발광 소자들의 선형 어레이를 포함할 수 있다.
이러한 방식으로, 작업물을 에지 경화하는 방법은 세로면 상에 발광 소자들의 선형 어레이, 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처 각각의 종축을 정렬하는 단계와, 원통형 렌즈의 입사면에서 발광 소자들의 선형 어레이로부터의 광을 수용하는 단계와, 일체형 애퍼처를 원통형 렌즈의 방출면에 바로 인접하게 위치시키는 단계로서 입사면에서 수용된 광은 원통형 렌즈에 의해 콜리메이트되어 방출면에서 방출되는 상기 위치시키는 단계 및 방출면으로부터 작동 거리에서 세로면을 따라 위치된 작업물 상에, 세로면에 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서 일체형 애퍼처에 의해 방출된 광을 집속하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 빔 폭은 작동 거리에서 FWHM(full width at half maximum) 빔폭에 대응할 수 있다. 다른 예에서, 발광 소자들의 선형 어레이, 원통형 렌즈, 및 일체형 애퍼처 각각을 세로면에 대해 대칭적으로 정렬하는 것은, 발광 소자들의 선형 어레이, 원통형 렌즈 및 애퍼처 각각을 하우징 내에 장착하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 원통형 렌즈는 발광 소자들의 선형 어레이와 일체형 애퍼처 사이에 개재될 수 있다. 또 다른 예에서, 일체형 애퍼처를 하우징 내에 장착하는 것은 일체형 애퍼처를 하우징 내에 착탈 가능하게 장착하여 애퍼처가 원통형 렌즈의 방출면에 인접하여 위치하도록 하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 일체형 애퍼처 폭을 증가시킴으로써 빔 폭을 증가시키고, 일체형 애퍼처 폭을 감소시킴으로써 빔 폭을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 일체형 애퍼처 폭을 증가시키는 것은 증가된 일체형 애퍼처 폭을 갖는 다른 착탈 가능하게 장착할 수 있는 애퍼처로 애퍼처를 교체하는 것을 포함할 수 있고, 애퍼처 폭을 감소시키는 것은 감소된 일체형 애퍼처 폭을 갖는 다른 착탈 가능하게 장착할 수 있는 일체형 애퍼처로 일체형 애퍼처를 교체하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 방법은 원통형 렌즈의 직경을 감소시킴으로써 빔 폭을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 방식으로, 에지 경화 시스템은 그 내부에 장착된 발광 소자들의 선형 어레이, 원통형 렌즈, 및 일체형 애퍼처를 포함하는 하우징을 포함할 수 있다. 원통형 렌즈는 발광 소자들의 선형 어레이와 일체형 애퍼처 사이에 위치될 수 있으며, 발광 소자들의 선형 어레이, 일체형 애퍼처 및 원통형 렌즈 각각의 길이는 세로면에 대해 대칭적으로 정렬될 수 있다. 또한, 일체형 애퍼처는 원통형 렌즈의 길이 및 발광 소자의 길이에 걸쳐 이어질 수 있고, 원통형 렌즈의 방출면에 바로 인접하여 위치될 수 있다. 또한, 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되어 원통형 렌즈를 통과하는 광은, 방출면으로부터 방출될 수 있고 세로면에 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서 일체형 애퍼처에 의해 집속될 수 있다. 일 예에서, 하우징은 하우징의 발광 측에 위치된 렌즈 홀더를 포함할 수 있으며, 이 렌즈 홀더는 상부 커버 및 하부 커버를 갖고, 이 상부 및 하부 커버들 각각은 세로면의 대향 측면들 상에서 하우징에 착탈 가능하게 장착될 경우 서로를 향하여 안쪽으로 마주하는 립형 종 방향 에지를 구비한다. 다른 예에서, 일체형 애퍼처 폭은 원통형 렌즈의 직경보다 작을 수 있다. 또 다른 예에서, 원통형 렌즈와 마주하는 립형 종 방향 에지들의 내부 표면은 간극 없이 원통형 렌즈의 외부 표면을 안착시키는 형상을 가질 수 있으며, 이 립형 에지들은 하우징에 착탈 가능하게 장착될 경우 이에 의해 원통형 렌즈의 위치를 고정시킨다.
또한, 원통형 렌즈는 발광 소자들의 선형 어레이의 방출 측 상의 그루브가 있는 표면 내에 간극없이 안착될 수 있으며, 이에 의해 원통형 렌즈의 종축을 세로면에 대해 대칭적으로 정렬시킬 수 있다. 또한, 상부 커버와 하부 커버는 형상 및 치수가 동일할 수 있다.
이러한 방식으로, 좁은 빔 폭의 타겟 영역을 포함하는 작업물을 에지 경화하기 위한 좁은 빔 폭의 광선을 방출하며, 좁은 폭의 영역 바깥쪽의 작업물의 과도한 경화를 감소시키는 기술적 결과가 달성될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 애퍼처는 하우징에 착탈 가능하게 장착될 수 있으며, 이에 의해 기존의 조명 장치의 개조(retrofitting)를 용이하게 할 수 있다. 또한, 애퍼처를 하우징에 착탈 가능하게 장착하는 것은 에지 경화 장치의 애퍼처 크기 조정을 가능하게 할 수 있으며, 이것은 에지 경화 장치를 다양한 에지 경화 응용들에 보다 융통성 있게 적용할 수 있게 한다.
본 명세서에 포함된 예시적인 제어 및 추정 루틴들은 다양한 조명 소스 및 조명 시스템 구성과 함께 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 여기에 개시된 제어 방법들 및 루틴들은 비일시적 메모리에 실행 가능한 명령들로서 저장될 수 있다. 여기에 설명된 특정 루틴들은 이벤트 구동, 인터럽트 구동, 멀티 태스킹, 멀티 스레딩 등과 같은 임의의 수의 처리 전략 중 하나 이상을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 예시된 다양한 액션, 동작 및/또는 기능은 예시된 순서로 수행되거나, 병렬적으로 수행될 수 있으며, 어떤 경우에는 생략될 수도 있다. 마찬가지로, 처리 순서가 여기서 설명된 예시적인 실시예들의 특징 및 이점을 달성하기 위해 반드시 요구되는 것은 아니며, 예시 및 설명의 용이함을 위해 제공된다. 예시된 액션, 동작 및/또는 기능 중 하나 이상은 사용되는 특정 전략에 따라 반복적으로 수행될 수 있다. 또한, 설명된 액션, 동작 및/또는 기능은 엔진 제어 시스템에서 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 비일시적인 메모리로 프로그래밍될 코드를 그래픽으로 나타낼 수 있다.
본 명세서에 개시된 구성 및 루틴은 본질적으로 예시적인 것이며, 다양한 변형이 가능하기 때문에 이들 특정 실시예는 제한적인 의미로 고려되어서는 안된다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 상기 기술은 다양한 램버트식 또는 유사 램버트식 광원들에 적용될 수 있다. 본 개시의 주제는 여기에 개시된 다양한 시스템 및 구성, 및 다른 특징, 기능 및/또는 특성의 모든 신규하고 자명하지 않은 조합 및 하위 조합을 포함한다.
다음의 청구 범위는 특히 신규하고 비자명한 것으로 간주되는 특정 조합 및 하위 조합을 나타낸다. 이러한 청구 범위는 "일" 요소 또는 "제1" 요소 또는 그 등가물을 지칭할 수 있다. 이러한 청구 범위는 하나 이상의 그러한 요소의 통합을 포함하고, 둘 이상의 그러한 요소를 필요로하거나 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 개시된 특징, 기능, 엘리먼트들 및/또는 특성의 다른 조합 및 하위 조합은 본 청구 범위의 보정을 통해 또는 본 출원 또는 관련 출원에서의 새로운 청구항들의 제시를 통해 청구될 수 있다. 이러한 청구 범위는 원래의 청구 범위보다 더 넓거나, 더 좁거나, 동일하거나 또는 상이할지라도, 본 발명의 주제 내에 포함되는 것으로 간주된다.

Claims (20)

  1. 각각이 하우징 내에서 세로면에 대해 대칭적으로 정렬되는, 원통형 렌즈, 발광 소자들의 선형 어레이 및 일체형 애퍼처를 포함하며,
    상기 원통형 렌즈는 상기 발광 소자들의 선형 어레이와 상기 일체형 애퍼처 사이에 위치되고,
    상기 일체형 애퍼처는 상기 원통형 렌즈의 길이에 걸쳐 이어져 있고 상기 원통형 렌즈의 방출면에 바로 인접하여 위치되며, 상기 일체형 애퍼처는 상기 원통형 렌즈의 직경보다 작고 균일한 폭을 가지고, 및
    상기 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되어 상기 원통형 렌즈를 통과하는 광은, 상기 방출면으로부터 방출되어 상기 세로면에 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서 상기 애퍼처에 의해 집속되고,
    상기 발광 소자들의 선형 어레이는 상기 원통형 렌즈로부터 떨어진 후방 초점 거리에 위치되는 에지 경화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈로부터 방출된 광은 상기 렌즈의 초점 길이보다 큰 작동 거리에서 상기 빔 폭 내에서 상기 일체형 애퍼처에 의해 집속되는 에지 경화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈로부터 방출된 광은 상기 일체형 애퍼처가 없는 경우 상기 빔 폭을 벗어나 발산되는 에지 경화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈는 원통형 파워 축 및 직교 평면 축을 갖는 렌즈를 포함하는 에지 경화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈는 원통형 렌즈(cylindrical lens), 반원형 렌즈(semi-circular lens), 평면 볼록 렌즈(plano-convex lens), 양면 볼록 렌즈(bi-convex lens) 또는 패시티드 프레넬 렌즈(faceted Fresnel lens) 중 하나를 포함하는 에지 경화 장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 발광 소자들의 선형 어레이는 에지 가중(edge-weighted) 발광 소자들의 선형 어레이를 포함하는 에지 경화 장치.
  8. 작업물을 에지 경화하는 방법으로서,
    발광 소자들의 선형 어레이, 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처 각각의 종축들을 하우징 내에서 세로면 상에 정렬시키는 단계;
    상기 원통형 렌즈의 입사면에서 상기 발광 소자들의 선형 어레이로부터 광을 수용하는 단계;
    상기 일체형 애퍼처를 상기 원통 렌즈의 방출면에 바로 인접하게 위치시키는 단계로서, 상기 입사면에서 수용된 광은 상기 원통형 렌즈에 의해 콜리메이트되어 상기 방출면에서 방출되는 상기 위치시키는 단계; 및
    상기 방출면으로부터의 작동 거리에서, 상기 세로면을 따라 위치된 상기 작업물 상에, 상기 세로면에 대해 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서, 상기 일체형 애퍼처에 의해 방출된 광을 집속하는 단계를 포함하고,
    상기 일체형 애퍼처는 상기 원통형 렌즈의 직경보다 작고 균일한 폭을 가지고,
    상기 발광 소자들의 선형 어레이는 상기 원통형 렌즈로부터 떨어진 후방 초점 거리에 위치되는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 빔 폭은 상기 작동 거리에서 반치폭(FWHM:full width at half maximum)의 빔 폭에 대응하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발광 소자들의 선형 어레이, 상기 원통형 렌즈 및 상기 일체형 애퍼처 각각을 상기 세로면에 대해 대칭으로 정렬하는 것은, 상기 발광 소자들의 선형 어레이, 상기 원통형 렌즈 및 상기 애퍼처를 하우징 내에 장착하는 것을 포함하며,
    상기 원통형 렌즈는 상기 발광 소자들의 선형 어레이과 상기 일체형 애퍼처 사이에 개재되어있는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 일체형 애퍼처를 상기 하우징 내에 장착하는 것은, 상기 일체형 애퍼처를 상기 하우징 내에 착탈 가능하게 장착하여 상기 애퍼처가 상기 원통형 렌즈의 방출면에 인접하게 위치되도록 하는 것을 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 일체형 애퍼처 폭을 증가시킴으로써 빔 폭을 증가시키고, 상기 일체형 애퍼처 폭을 감소시킴으로써 빔 폭을 감소시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 일체형 애퍼처 폭을 증가시키는 것은 증가된 일체형 애퍼처 폭을 갖는 다른 착탈 가능하게 장착할 수 있는 애퍼처로 상기 애퍼처를 교체하는 것을 포함하고,
    상기 일체형 애퍼처 폭을 감소시키는 것은 감소된 일체형 애퍼처 폭을 갖는 다른 착탈 가능하게 장착할 수 있는 일체형 애퍼처로 상기 일체형 애퍼처를 교체하는 것을 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈의 직경을 감소시킴으로써 상기 빔 폭을 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 하우징을 포함하는 에지 경화 시스템으로서,
    상기 하우징은 내부에 장착된 발광 소자들의 선형 어레이, 원통형 렌즈 및 일체형 애퍼처를 포함하며,
    상기 원통형 렌즈는 상기 발광 소자들의 선형 어레이와 상기 일체형 애퍼처 사이에 위치되고,
    상기 발광 소자들의 선형 어레이, 상기 일체형 애퍼처 및 상기 원통형 렌즈 각각의 길이는 세로면에 대해 대칭적으로 정렬되고,
    상기 일체형 애퍼처는 상기 원통형 렌즈의 길이 및 상기 발광 소자들의 길이에 걸쳐 이어져 있고 상기 원통형 렌즈의 방출면에 바로 인접하여 위치되며, 상기 일체형 애퍼처는 상기 원통형 렌즈의 직경보다 작고 균일한 폭을 가지고, 및
    상기 발광 소자들의 선형 어레이로부터 방출되어 상기 원통형 렌즈를 통과하는 광은, 상기 방출면으로부터 방출되어 상기 세로면에 중심이 맞춰진 빔 폭 내에서 상기 일체형 애퍼처에 의해 집속되고,
    상기 발광 소자들의 선형 어레이는 상기 원통형 렌즈로부터 떨어진 후방 초점 거리에 위치되는 에지 경화 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징의 발광 측에 위치된 렌즈 홀더를 포함하고,
    상기 렌즈 홀더는 상부 커버 및 하부 커버를 갖고, 상기 상부 및 하부 커버들 각각은 상기 세로면의 대향 측면들 상에서 상기 하우징에 착탈 가능하게 장착될 경우 서로를 향하여 안쪽으로 마주하는 립형 종 방향 에지들(lipped longitudinal edges)을 구비하는 에지 경화 시스템.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    원통형 렌즈와 마주하는 립형 종 방향 에지들의 내부 표면은 간극 없이 상기 원통형 렌즈의 외부 표면을 안착시켜 수용하는 형상을 가지며, 상기 립형 에지들은 상기 하우징에 착탈 가능하게 장착될 경우 이에 의해 상기 원통형 렌즈의 위치를 고정시키는 에지 경화 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈는 상기 발광 소자들의 선형 어레이의 방출 측 상에 그루브(groove)가 있는 표면 내에 간극 없이 안착되어서 상기 원통형 렌즈의 종축을 상기 세로면에 대해 대칭적으로 정렬되는 에지 경화 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 상부 커버와 상기 하부 커버는 형상 및 치수가 동일한 에지 경화 시스템.
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