TW201341710A - 用於改善均勻性等級的發光二極體的邊緣加重間隔 - Google Patents

用於改善均勻性等級的發光二極體的邊緣加重間隔 Download PDF

Info

Publication number
TW201341710A
TW201341710A TW102101926A TW102101926A TW201341710A TW 201341710 A TW201341710 A TW 201341710A TW 102101926 A TW102101926 A TW 102101926A TW 102101926 A TW102101926 A TW 102101926A TW 201341710 A TW201341710 A TW 201341710A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
emitting elements
linear array
illuminance
window
Prior art date
Application number
TW102101926A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI615575B (zh
Inventor
Doug Childers
Original Assignee
Phoseon Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoseon Technology Inc filed Critical Phoseon Technology Inc
Publication of TW201341710A publication Critical patent/TW201341710A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI615575B publication Critical patent/TWI615575B/zh

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V15/00Protecting lighting devices from damage
    • F21V15/01Housings, e.g. material or assembling of housing parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V21/00Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F21V23/007Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array enclosed in a casing
    • F21V23/009Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array enclosed in a casing the casing being inside the housing of the lighting device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/60Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/60Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air
    • F21V29/67Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air characterised by the arrangement of fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10106Light emitting diode [LED]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10431Details of mounted components
    • H05K2201/10507Involving several components
    • H05K2201/10522Adjacent components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/20Details of printed circuits not provided for in H05K2201/01 - H05K2201/10
    • H05K2201/2054Light-reflecting surface, e.g. conductors, substrates, coatings, dielectrics

Abstract

光源可以包括殼罩、安裝於殼罩之正面的窗、跨越正面長度的窗長度、在殼罩裡之發光元件的線性陣列。線性陣列可以校準於窗並且經過窗發出光,而線性陣列可以跨越窗長度,其中線性陣列的第一和最後發光元件乃定位成相鄰於窗的橫寬邊緣,以及其中在橫寬邊緣的窗側壁乃校準成齊平於殼罩側壁。

Description

用於改善均勻性等級的發光二極體的邊緣加重間隔
本敘述關於用來製造披覆、油墨、黏著劑和其他可硬化的工件之光源、使用光源的方法和照明系統。
紫外(ultraviolet,UV)光源,例如水銀電弧燈和包括發光二極體(light-emitting diode,LED)陣列的固態UV光源,通常用於成像、印刷、遠距通訊等產業之披覆、油墨、黏著劑的硬化。LED科技正在取代傳統的水銀電弧燈,原因尤其是因為它們更有能源效率、更持久、具有較低的操作溫度、使用上更安全而更環保、可以製造得更緊湊。
LED和其他類型的光源的特徵可以在於展現朗伯(Lambertian)或接近朗伯的發射圖案。據此,UV硬化的一項挑戰便是在跨越整個目標物體或表面上提供均勻的光照度。尤其,硬化大的二維表面可能須要製造昂貴、笨重的大光源,或者可能須要組合多重光源以在必要的目標表面積上提供照度。發明人在此已體認到上述做法的潛在問題。亦即照度均勻性在接近個別光源之發射圖案的邊緣以及在多重光源之間的接合處係很差。
解決前述問題的一種做法包括光源,其包括殼罩、跨越殼罩之長度的窗、發光元件的線性陣列,其中在線性陣列之末端部分的發光元件具有邊緣加重的間隔。再者,發光元件之線性陣列的第一和最後元件乃定位成相鄰於包含線性陣列之光源殼罩的側壁,其中窗和殼罩的側壁乃校準於同一平面。以此方式,相較於習用的光源,可以增進光源的發射圖案均勻性以用於個別光源和跨越多重光源。
將了解提供上面的【發明內容】係以簡化形式來介紹會在【實施方式】進一步描述的選擇概念。它不是要識別所請標的之關鍵或基本的特色,而所請標的之範圍是由【實施方式】之後的申請專利範圍所獨特界定。再者,所請標的並不限於解決任何上述缺點或於本揭示任何部分的實施例。
100‧‧‧發射圖案
110‧‧‧輻射強度輪廓
200‧‧‧規律間隔的線性陣列
210‧‧‧基板
220‧‧‧發光元件
240‧‧‧間隔
300‧‧‧照度圖案
310~360‧‧‧不同照度的曲線
400‧‧‧照度圖案截面圖
410‧‧‧照度輪廓
420‧‧‧照度是在最小和最大門檻值之間的X座標值
500‧‧‧邊緣加重的線性陣列
510‧‧‧基板
516‧‧‧中間部分
518‧‧‧末端部分
520‧‧‧發光二極體(LED)
524‧‧‧第一間隔
530‧‧‧LED
536‧‧‧第二間隔
560‧‧‧第三間隔
600‧‧‧照度圖案
610~670‧‧‧不同照度的曲線
700‧‧‧照度圖案截面圖
710‧‧‧照度輪廓
720‧‧‧照度是在最小和最大門檻值之間的X座標值
800‧‧‧照度輪廓比較圖
810‧‧‧均勻間隔之線性陣列的照度輪廓
820‧‧‧邊緣加重之線性陣列的照度輪廓
830‧‧‧照度是在最小和最大門檻值之間的X座標值
900‧‧‧照度輪廓比較圖
940‧‧‧邊緣加重之線性陣列的照度輪廓
1000‧‧‧光源
1010‧‧‧殼罩
1016‧‧‧前蓋
1018‧‧‧殼罩的側壁
1020‧‧‧窗
1028‧‧‧窗的前面
1030‧‧‧繫固器
1050‧‧‧發光元件
1052‧‧‧中間部分
1054‧‧‧第一間隔
1060‧‧‧發光元件
1062‧‧‧末端部分
1064‧‧‧第二間隔
1068‧‧‧第三間隔
1074‧‧‧第四間隔
1082‧‧‧間隙
1086‧‧‧窗的側壁
1090‧‧‧發光元件的線性陣列
1110、1120‧‧‧光源
1400‧‧‧照明系統
1412‧‧‧發光子系統
1414‧‧‧控制器
1416‧‧‧電力來源
1418‧‧‧冷卻子系統
1419‧‧‧半導體裝置
1420‧‧‧發光元件的線性陣列
1422‧‧‧耦合電子元件
1424‧‧‧輻射輸出
1426‧‧‧工件
1430‧‧‧耦合光學元件
1432‧‧‧內部元件
1434‧‧‧外部元件
1464‧‧‧窗
1500‧‧‧照射目標表面的範例性方法
1510~1570‧‧‧方法步驟
圖1示範接近朗伯之發射圖案的範例。
圖2是發光元件的規律間隔之線性陣列的範例示意圖。
圖3是示範圖2發光元件的規律間隔之線性陣列的照度圖案示意圖。
圖4是顯示圖3之照度圖案的截面圖。
圖5是具有邊緣加重間隔的發光元件之線性陣列的範例示意圖。
圖6是示範圖5發光元件的邊緣加重之線性陣列的照度圖案示意圖。
圖7是顯示圖6之照度圖案的截面圖。
圖8是圖4和圖7的照度輪廓圖。
圖9是圖4和圖7的照度輪廓圖,並且是具有內部透鏡化LED的邊緣 加重之線性陣列的照度輪廓圖。
圖10是範例性光源的前視圖。
圖11是二個圖10之範例性光源定位成邊靠邊的部分前視圖。
圖12是圖10之範例性光源的部分側視圖。
圖13是圖10之範例性光源的前視平面圖。
圖14是示範照明系統範例的示意圖。
圖15是使用光源之方法的範例性流程圖。
圖1示範LED發光元件之接近朗伯發射圖案的範例。圖2顯示的示意圖顯示出發光元件以規律間隔方式所安排之線性陣列的範例。圖3和4示範圖2發光元件的規律間隔線性陣列之照度圖案和照度圖案截面圖的範例。圖5顯示的示意圖顯示出發光元件之線性陣列的範例,其中發光元件是以邊緣加重間隔來分布。圖6和7示範圖5發光元件的邊緣加重線性陣列之照度圖案和照度圖案截面圖的範例。圖8和9比較圖4和7的範例性照度輪廓,並且比較圖4和7的範例性照度輪廓與具有內部透鏡化LED之邊緣加重線性陣列的範例性照度輪廓。圖10是包括邊緣加重的發光元件線性陣列之範例性光源的前視圖,而圖11示範包括發光元件之邊緣加重線性陣列的二個光源安排成邊靠邊的部分前視圖範例。圖12和13是圖10之範例性光源的部份側視圖和前視平面圖。圖14是圖10光源之組態的範例示意圖,而圖15是使用光源之方法的範例性流程圖。
現在轉到圖1,其示範例如LED型發光元件之接近朗伯光源的發射圖案100。發射圖案示範出輻射強度輪廓110隨著來自光源的發射 角度從-90°變化到+90°而有所變化。據此,被接近朗伯光源所照亮的表面可能不是均勻的被光照射。
圖2示範十個發光元件220的規律間隔之36毫米線性陣列200的簡單範例示意圖。規律的間隔乃暗示每個發光元件之間的間隔240可以是相同的。發光元件可以安裝在例如印刷電路板(printed circuit board,PCB)的基板210上。
圖3示範在位置距離圖2 LED之規律間隔的線性陣列為6毫米之固定平面上的照度圖案300。照度圖案300可以使用例如Zemax的光學模擬程式來產生。曲線310、320、330、340、350、360分別近似於在距離光源6毫米並且指向垂直於90°發射角度的表面上而為每平方公分1.80、1.65、1.30、0.90、0.40、0.20瓦之固定不變的照度線。來自規律間隔陣列的照度跨越二維圖案而變化,其強度從圖案中央朝向周邊而減少。
圖4顯示照度圖案300沿著其對稱主軸或沿著對應於線性陣列之中央線的截面圖400。雖然照度輪廓410示範出照度在表面的中央部分可以是有些均勻的,但是可以朝向邊緣而顯著減少。對於UV硬化而言,在目標表面提供均勻照度的光源可以提供跨越目標表面的均勻硬化速率。為了達成均勻的硬化速率,表面可以使用提供發射圖案的光源來照射,其中跨越目標表面的照度係高於最小門檻和低於最大門檻。舉例而言,當照度低於最小門檻時,硬化速率可能為低,並且可能不會達成目標表面的硬化。另一方面,當照度高於最大門檻時,硬化可能進行得太快,造成可能損傷目標表面的過度硬化。一般而言,當最大和最小門檻之間的差異較小時,達成了較為均勻的硬化速率。舉例而言,評估均勻性的度量法可以使用方 程式(1)來定義:均勻性=(最大-最小)/平均(最大,最小) (1)
其中最大代表對應於提供均勻硬化速率的最大門檻照度,並且最小代表對應於提供均勻硬化速率的最小門檻照度。然後可以解方程式(1)以得出在給定之均勻性和最大門檻照度下的最小照度:最小=最大×(1-均勻性/2)/(1+均勻性/2) (2)
舉例而言,最小門檻照度等於最大門檻照度的情形乃對應於完美的均勻照度。再舉一例來說,使用方程式(2),對於均勻性為20%並且最大照度為每平方公分1.83瓦來說,最小照度計算為每平方公分1.497瓦。以此方式,在距離圖2 LED之均勻間隔線性陣列為6毫米之平面表面的光輸出可用寬度可以從圖4決定為32.3毫米。可用寬度對應於照度輪廓410之X座標範圍的長度,其係在方塊420裡,其中方塊420代表發出的照度是在最小和最大門檻值之間的X座標值。因此,若超出這計算的可用寬度,根據方程式(2),照度均勻性可以為20%或更小。
現在轉到圖5,其示範十個發光元件(譬如LED)之36毫米線性陣列500的範例,其具有邊緣加重的間隔而支持在基板510(例如PCB)上。線性陣列可以包括:中間部分516,其包含六個LED 520而以第一間隔524在當中均勻的分布;以及二末端部分518,其皆包括二個LED 530而以第二間隔536在當中分布。附帶而言,第三間隔560可以提供在中間部分516和末端部分518之間。中間部分516的發光元件之間的第一間隔524可以大於末端部分518的發光元件之間的第二間隔536,並且第三間隔560可以小於第一間隔524而大於第二間隔536。舉例來說,如同均勻間隔的線性 陣列200,邊緣加重的線性陣列500可以製造成相同的實體尺度、可以供應以相同量的電力、並且可以使用相同數目和類型的發光元件(譬如LED)。換言之,發光元件的線性陣列500和200的差別可以僅在於它們發光元件的間隔分布;線性陣列200採用所有十個發光元件之間的均勻間隔,而線性陣列500採用上述邊緣加重的間隔。
示範於圖5的邊緣加重間隔是發光元件的邊緣加重之線性陣列的範例,並且不是要有限制的意味。舉例而言,發光元件之邊緣加重的線性陣列可以擁有少於或多於圖2和5所示範的十個LED。再者,邊緣加重之線性陣列的中間部分可以包括更大或更小數目的LED,並且末端部分可以包括更小或更大數目的LED。再進一步而言,中間部分的發光元件之間的第一間隔可以大於或小於第一間隔524,末端部分的發光元件之間的第二間隔可以大於或小於第二間隔536,並且中間部分和末端部分之間的第三間隔可以大於或小於第三間隔560。然而,邊緣加重間隔暗示著末端部分的發光元件之間的第二間隔小於中間部分的發光元件之間的第一間隔。
圖6示範在位置距離圖5 LED之邊緣加重的線性陣列為6毫米之固定平面上的照度圖案600。照度圖案600可以使用例如Zemax的光學模擬程式來產生。曲線610、620、630、640、650、660、670分別近似於在距離光源6毫米並且指向垂直於90°發射角度的表面上而為每平方公分1.80、1.65、1.30、0.90、0.40、0.20瓦之固定不變的照度線。來自邊緣加重之線性陣列的照度跨越二維圖案而變化,其強度從在圖案中央由曲線620所包圍的區域往外朝向周邊而減少。
現在轉到圖7,其顯示照度圖案600沿著其對稱主軸或沿著 對應於邊緣加重線性陣列之中央線的截面圖700。相較於均勻間隔之線性陣列的照度輪廓410,雖然照度輪廓710示範出照度在表面的中央部分可以是有些更加均勻的,但是也可以朝向輪廓的邊緣而顯著減少。使用上面的方程式(2),對於均勻性為20%並且最大照度為每平方公分1.83瓦來說,最小照度計算為每平方公分1.497瓦。以此方式,在距離圖5 LED之邊緣加重線性陣列為6毫米之固定平面的光輸出可用寬度可以從圖7判定為37.8毫米。可用寬度對應於照度輪廓710之X座標範圍的長度,其係在方塊720裡,其中方塊720代表發出的照度是在最小和最大門檻值之間的X座標值。
現在轉到圖8,其示範分別來自圖4和7之均勻間隔和邊緣加重的線性陣列之照度輪廓810和820的照度輪廓比較圖800。如圖8所示,在距離光源為6毫米的固定平面而對應於最大和最小門檻照度分別為每平方公分1.83和1.497瓦之20%均勻性的條件下,邊緣加重的發光元件(舉例而言如圖5的線性陣列)可以讓光輸出的可用寬度相對於均勻間隔的線性陣列增加5.5毫米。方塊830對應於在最小和最大門檻照度之間的照度值,其與照度輪廓820相交的可用寬度要比與照度輪廓810相交的來得長。因此,將均勻間隔之線性陣列的發光元件重新分布成邊緣加重的線性陣列,則可以增加光源的均勻性,同時又維持線性陣列的尺度(譬如整體長度)和供應到光源的電力。
可以使用不同強度的LED來進一步改善照度輪廓。舉例而言,較高強度的LED可以用於線性陣列的中間部分(譬如圖5的中間部分516),而較低強度的LED可以用於末端部分。增加或減少來自個別發光元件的光強度可以藉由使用來自不同箱盒的LED而達成,其中來自不同箱盒 的LED使用例如透鏡的光學元件以折射、反射和/或繞射來自個別發光元件所發出的光而發出不同強度的光。舉例而言,光學元件可以耦合於線性陣列之中間部分的發光元件,以將來自那些元件的光加以準直和增加照度。舉另一例來說,散光器可以耦合於線性陣列之末端部分的發光元件以降低來自那些元件的光照度。再者,光學元件的組合可以耦合於中間部分和/或末端部分的發光元件以提高或降低來自個別發光元件的光強度。以上述方式,則發光元件之線性陣列的邊緣加重除了經由之前圖5所描述和示範的邊緣加重間隔來達成以外,因此還可以經由透鏡化、施加差異性電力、並且藉由以不同強度的LED來建構陣列而達成。
現在轉到圖9,其示範分別來自圖4和7之均勻間隔和邊緣加重的線性陣列之照度輪廓810和820的照度輪廓比較圖900。附帶而言,還畫出類似於陣列500的LED之邊緣加重線性陣列的照度輪廓940,其例外之處在於四個最中央的LED元件做透鏡化以提升其照度20%。如圖9所示,將光學透鏡元件耦合到最中央的LED元件更加增進發光元件之線性陣列的均勻性,而不供應額外電力或增加線性陣列光源的長度。
圖10示範光源1000的前視圖,其包括二十七個發光元件(譬如LED)之邊緣加重的線性陣列而包含在殼罩1010裡。光源1000可以進一步包括在殼罩1010正面的前蓋1016、窗1020、用於將前蓋固定於殼罩1010的複數個繫固器1030。殼罩1010和前蓋1016可以由剛性材料所製造,例如金屬、金屬合金、塑膠或別種材料。發光元件可以安裝在例如PCB的基板(未顯示)上,並且基板的正面可以具有反射性披覆或表面,使得來自發光元件而照到基板正面上的光被反射朝向窗。
窗1020對於例如可見光和/或UV光的光可以是透明的。 窗1020因此可以由玻璃、塑膠或別種透明材料所建造。窗1020可以差不多定位成相對於前蓋的橫寬尺度而在中央,並且窗1020的長度可以跨越殼罩1010之正面和前蓋1016的長度。再者,窗1020可以安裝成使得其前面(圖12的1028)齊平於殼罩1010的前蓋,並且使得窗側壁(圖12的1086)齊平於殼罩側壁(圖13的1018)和前蓋側壁(未顯示)。換言之,窗側壁、殼罩側壁、前蓋側壁乃校準於同一平面。窗1020可以做為透明蓋以用於包含在殼罩裡之發光元件的邊緣加重線性陣列,其中來自線性陣列的光透射經過窗1020而到目標表面(舉例而言,可以在此驅動硬化反應)。
相對於窗的縱長和橫寬尺度而言,發光元件的線性陣列可以退縮於窗1020之下而差不多在中央。把發光元件的線性陣列放在窗1020的中央之下可以幫助避免所發出的光被窗接觸前蓋的縱長邊緣所阻擋。
邊緣加重的線性陣列包括在二末端部分1062之間的中間部分1052。中間部分1052包括二十一個均勻間隔的發光元件1050,其以第一間隔1054來分布;同時末端部分1062皆包括具有第二間隔1064的二個發光元件1060。
再者,光源1000可以包括在末端部分1062和中間部分1052之間的第三間隔1068,其中第三間隔1068小於第一間隔1054並且大於第二間隔1064。再進一步而言,光源1000可以包括在末端部分1062和中間部分1052之間的第四間隔1074。
圖10所示範的邊緣加重間隔是發光元件的邊緣加重之線性陣列的範例,並且不是要有限制的意味。舉例而言,發光元件之邊緣加重 的線性陣列可以擁有少於或多於圖10所示範的二十七個LED。再者,邊緣加重之線性陣列的中間部分可以包括更大或更小數目的LED,並且末端部分可以包括更小或更大數目的LED。再進一步而言,中間部分的發光元件之間的第一間隔可以大於或小於間隔1054,末端部分的發光元件之間的第二間隔可以大於或小於第二間隔1064,並且中間部分和末端部分之間的第三間隔可以大於或小於第三間隔1068。然而,邊緣加重的間隔暗示著末端部分的發光元件之間的第二間隔小於中間部分的發光元件之間的第一間隔。
邊緣加重之線性陣列的第一和最後發光元件可以直接定位成相鄰於窗1020的窗側壁1086。以此方式,發光元件之邊緣加重的線性陣列可以跨越殼罩1010之窗1020和前蓋1016的長度。如圖10所示範,窗側壁1086可以具有厚度,其中線性陣列的第一或最後發光元件與對應窗側壁之外表面的距離可以是中間部分的發光元件之間的第一間隔的一半或更小。於某些範例,窗側壁和線性陣列的第一和最後發光元件之間可以存在間隙1082。間隙1082可以允許光源的堆疊和組裝有公差。
光源1000可以進一步包括定位在發光元件的線性陣列和窗之間的耦合光學元件或透鏡化元件(未顯示)。耦合光學元件可以用於至少反射、折射、準直和/或繞射來自線性陣列的光。耦合光學元件也可以整合於窗1020。舉例而言,散光器或繞射層可以蝕刻或層合於窗1020面對線性陣列的背面上。再進一步而言,耦合光學元件也可以整合至窗1020面對目標表面的正面中。
現在轉到圖11,其示範二個光源1110、1120安排成邊靠邊 的部分前視圖。光源1110和1120可以皆相同於光源1000。因此,光源1110、1120可以皆包括發光元件之邊緣加重的線性陣列。每條線性陣列可以包括發光元件1050,其以第一間隔1054分布於中間部分;以及包括發光元件1060,其以第二間隔1064分布於末端部分。再者,光源1110和1120包括分別在中間部分和末端部分的發光元件1050、1060之間的第三間隔1068和第四間隔1074。第三間隔1068可以大於第二間隔1064並且小於第一間隔1054。如上所述,發光元件之邊緣加重的線性陣列增加來自每個光源之光輸出的可用寬度。
再者,光源1120和1110之末端部分的第一和最後發光元件分別定位成相鄰於窗側壁1086,其中窗側壁1086跨越每個光源殼罩之正面的長度。把線性陣列的第一和最後發光元件定位成相鄰於窗側壁1086可以允許光源1120和1110跨越整個窗長度來照光。把線性陣列的第一和最後發光元件定位成相鄰於窗側壁1086可以包括定位第一和最後發光元件,其中窗側壁與第一和最後發光元件之間分別可以有小間隙1082。
再進一步而言,窗側壁1086乃齊平於光源1120和1110之殼罩的側壁,而窗和殼罩側壁從殼罩正面垂直向後延伸。將窗側壁校準成齊平於殼罩側壁則可以減少安排成邊靠邊的多重光源之間的間隔,並且可以維持跨越此多重光源之照射光的連續性。
以此方式,當定位成邊靠邊時,光源1120之線性陣列的最後發光元件與光源1110之第一發光元件的總距離可以相同或小於中間部分的發光元件之間的第一間隔。據此,對於單一光源來說,線性陣列的最後發光元件與對應窗側壁之外表面的距離可以是中間部分的發光元件之間的 第一間隔的一半或更小。因此,相較於來自邊靠邊安排之習用光源的照射光,來自邊靠邊安排之光源1120和1110的照射光可以更均勻。
圖12示範圖10之光源1000的部分側視圖,其包括前蓋1016、窗1020、繫固器1030、發光元件的線性陣列1090。窗1020包括前面1028和窗側壁1086。窗前面1028和窗側壁1086都是透明的。據此,來自相鄰於和接近窗側壁1086的末端部分之發光元件的一部分照射光可以照射經過窗側壁1086。相較於邊靠邊安排的習用光源,經過光源之窗側壁1086的光線照射可以藉此減少跨越邊靠邊相鄰安排的多重光源之照射光的非均勻性。窗側壁1086乃齊平於前蓋1016的側面和殼罩側壁1018,如此則光源可以採齊平安排而放置成邊靠邊,其中邊靠邊的光源之間的間隙有所減少。為此,安裝於殼罩側壁1018的繫固器1030當完全固定時也可以從殼罩側壁1018的平面退縮。如之前所述,將窗側壁校準成齊平於殼罩側壁則可以減少邊靠邊安排的多重光源之間的間隔,並且可以維持跨越此多重光源之照射光的連續性。
現在轉到圖13,其示範圖10之範例性光源1000的平面圖。光源包括殼罩1010,其包含發光元件的線性陣列1090、在殼罩1010之正面的窗1020和前蓋1016、側壁1018、繫固器1030。如所示範,光源1000具有的殼罩1010形狀可以為方形或圓化的矩形方塊。可以使用其他的殼罩形狀,其中側壁從殼罩的正面而垂直向後延伸,並且其中光源當邊靠邊時可以定位成齊平的。
以此方式,光源可以包括殼罩、安裝於殼罩之正面的窗、跨越正面之長度的窗長度、在殼罩裡之發光元件的線性陣列。線性陣列可以 校準於窗並且經過窗發出光。再者,線性陣列可以跨越窗長度,其中線性陣列的第一和最後發光元件乃定位成相鄰於窗的橫寬邊緣,以及其中在橫寬邊緣的窗側壁乃校準成齊平於殼罩側壁。窗可以包括前面和窗側壁,該前面齊平於正面,而窗側壁從正面垂直向後延伸。
發光元件的線性陣列可以進一步包括在二末端部分之間的中間部分,而線性陣列僅具有單一列的元件。中間部分可以包括複數個發光元件,其以遍及中間部分的第一間隔而分布於中間部分;並且每個末端部分可以包括複數個發光元件,其以遍及每個末端部分的第二間隔而分布於末端部分。第一間隔可以大於第二間隔。
發光元件的線性陣列可以進一步包括在中間部分和每個末端部分之間的第三間隔,其中第三間隔可以大於第二間隔並且小於第一間隔。中間部分的複數個發光元件可以具有第一照度,並且每個末端部分的複數個發光元件可以具有第二照度。中間部分之複數個發光元件的每一者的強度可以高於末端部分之複數個發光元件的每一者,並且第一照度可以大於第二照度。
再進一步而言,中間部分的複數個發光元件可以皆包括光學元件,而每個光學元件增加其對應發光元件的第一照度,其中第一照度大於第二照度。再進一步而言,末端部分的複數個發光元件可以皆包括光學元件,其中光學元件減少其對應發光元件的第二照度,以及其中第一照度大於第二照度。
再進一步而言,中間部分的複數個發光元件可以以第一驅動電流供應,而末端部分的複數個發光元件可以以第二驅動電流供應,其中 第一驅動電流可以大於第二驅動電流。
現在參見圖14,其示範照明系統1400之範例性組態的方塊圖。於一範例,照明系統1400可以包括發光子系統1412、控制器1414、電力來源1416、冷卻子系統1418。發光子系統1412可以包括複數個半導體裝置1419。複數個半導體裝置1419可以是發光元件的線性陣列1420,舉例而言例如LED裝置的線性陣列。半導體裝置可以提供輻射輸出1424。輻射輸出1424可以導向位在離開照明系統1400之固定平面的工件1426。再者,發光元件的線性陣列可以是發光元件之邊緣加重的線性陣列,其中採用一或更多種方法來增加光輸出在工件1426的可用寬度。舉例而言,可以採用以下一或更多者:邊緣加重的間隔、個別發光元件的透鏡化(譬如提供耦合光學元件)、提供個別不同強度的發光元件、供應差異性電流給個別LED。
輻射輸出1424可以經由耦合光學元件1430導向工件1426。耦合光學元件1430如果使用的話可以採多樣方式來實施。舉例來說,耦合光學元件可以包括一或更多層、材料或其他結構而插在半導體裝置1419和窗1464之間,並且提供對工件1426之表面的輻射輸出1424。舉例來說,耦合光學元件1430可以包括微透鏡陣列以增進輻射輸出1424的收集、會聚、準直、品質或有效量。舉另一例來說,耦合光學元件1430可以包括微反射器陣列。於採用此種微反射器陣列,提供輻射輸出1424的每個半導體裝置可以採一對一的方式配置於個別的微反射器中。舉另一例來說,提供輻射輸出1424之半導體裝置的線性陣列1420可以採多對一的方式配置於巨反射器中。以此方式,耦合光學元件1430可以包括微反射器陣列和巨反射器二者,其中每個半導體裝置採一對一的方式配置於個別的微反射器中,並且 來自半導體裝置之輻射輸出1424的量和/或品質則由巨反射器所進一步增進。
耦合光學元件1430的每一層、材料或其他結構可以具有選定的折射率。藉由適當選擇每個折射率,則可以選擇性的控制在輻射輸出1424路徑上的層、材料和其他結構之間的介面反射。舉例來說,藉由控制配置在半導體裝置到工件1426之間的選定介面(例如窗1464)的此種折射率差異,則在該介面的反射可以有所減少或增加,如此以增進在該介面之輻射輸出的透射而最終傳遞到工件1426。舉例而言,耦合光學元件可以包括二色性反射器,其中特定波長的入射光被吸收,而其他的則被反射並且聚焦於工件1426的表面。
可以為了多樣目的而採用耦合光學元件1430。範例性目的尤其包括以下單獨或組合的項目:保護半導體裝置1419;保持冷卻子系統1418所相關的冷卻流體;收集、會聚和/或準直輻射輸出1424;或為了其他目的。舉例來說,照明系統1400可以採用耦合光學元件1430如此以增進輻射輸出1424(特別是傳遞到工件1426)的有效品質、均勻性或量。
選定的複數個半導體裝置1419可以經由耦合電子元件1422耦合於控制器1414,如此以提供資料給控制器1414。如底下進一步所述,控制器1414也可以實施成控制此種提供資料的半導體裝置,譬如經由耦合電子元件1422來為之。控制器1414可以連接到並且可以實施成控制電力來源1416和冷卻子系統1418。舉例而言,控制器可以供應較大的驅動電流給分布於線性陣列1420之中間部分的發光元件,以及供應較小的驅動電流給分布於線性陣列1420之末端部分的發光元件,以便增加照射在工件1426 之光的可用寬度。此外,控制器1414可以從電力來源1416和冷卻子系統1418接收資料。於一範例,在工件1426表面之一或更複數個位置的照度可以由感測器所偵測並且以回饋控制機制而傳送到控制器1414。於進一步範例,控制器1414可以與另一照明系統(未顯示於圖14)的控制器溝通以協調控制二個照明系統。舉例而言,多重照明系統的控制器1414可以採主僕串接控制演算法來操作,其中某一控制器的設定點是由其他控制器的輸出所設定。也可以使用其他的控制策略以使照明系統1400聯合另一照明系統來操作。舉另一例來說,邊靠邊安排之多重照明系統的控制器1414可以採相同方式來控制諸照明系統以增加跨越多重照明系統之照射光的均勻性。
除了電力來源1416、冷卻子系統1418、發光子系統1412以外,控制器1414也可以連接到並且實施成控制內部元件1432和外部元件1434。如所示,元件1432可以在照明系統1400的內部;而如所示,元件1434可以在照明系統1400的外部,不過可以關聯於工件1426(譬如處理、冷卻或其他外部設備)或者可以關聯於照明系統1400所支持的光反應(譬如硬化)。
控制器1414從電力來源1416、冷卻子系統1418、發光子系統1412和/或元件1432和1434當中一或更多者所接收的資料可以有多樣的類型。舉例來說,資料可以代表關聯於所耦合之半導體裝置1419的一或更複數個特徵。舉另一例來說,資料可以代表關聯於提供資料的個別發光子系統1412、電力來源1416、冷卻子系統1418、內部元件1432、外部元件1434的一或更複數個特徵。再舉另一範例,資料可以代表關聯於工件1426的一或更複數個特徵(譬如代表導向工件的輻射輸出能量或光譜成分)。此 外,資料可以代表這些特徵的某種組合。
控制器1414在收到任何此種資料時可以實施成回應於該資料。舉例而言,回應於來自任何此種構件的此種資料,則控制器1414可以實施成控制電力來源1416、冷卻子系統1418、發光子系統1412(其包括一或更複數個此種耦合的半導體裝置)和/或元件1432和1434當中一或更多者。舉例來說,回應於來自發光子系統的資料而指出光能量在關聯於工件的一或更複數個點是不足的,則控制器1414可以實施成:(a)增加電力來源對一或更複數個半導體裝置所供應的功率,(b)經由冷卻子系統1418來增加發光子系統的冷卻(譬如特定的發光裝置如果冷卻的話則提供更大的輻射輸出),(c)增加電力供應到此種裝置的期間,或者(d)上述的組合。
發光子系統1412的個別半導體裝置1419(譬如LED裝置)可以由控制器1414所獨立的控制。舉例而言,控制器1414可以控制第一群的一或更複數個個別LED裝置以發出第一強度、波長和類似者的光,而控制第二群的一或更複數個個別LED裝置以發出不同強度、波長和類似者的光。第一群的一或更複數個個別LED裝置可以在半導體裝置的同一線性陣列1420裡,或者可以是來自多重照明系統1400之半導體裝置的多於一條之線性陣列1420。半導體裝置的線性陣列1420也可以由來自其他照明系統之半導體裝置的其他線性陣列之控制器1414所獨立控制。舉例而言,第一線性陣列的半導體裝置可以被控制成發出第一強度、波長和類似者的光,而另一照明系統之第二線性陣列的半導體裝置可以被控制成發出第二強度、波長和類似者的光。
再舉一例來說,在第一組的狀況下(譬如用於特定的工件、 光反應和/或一組操作條件),控制器1414可以操作照明系統1400來實施第一控制策略;而在第二組的狀況下(譬如用於特定的工件、光反應和/或一組操作條件),控制器1414可以操作照明系統1400來實施第二控制策略。如上所述,第一控制策略可以包括操作第一群的一或更複數個個別半導體裝置(譬如LED裝置)以發出第一強度、波長和類似者的光,而第二控制策略可以包括操作第二群的一或更複數個個別LED裝置以發出第二強度、波長和類似者的光。第一群的LED裝置可以是相同於第二群的一群LED裝置,並且可以跨越LED裝置的一或更複數個陣列,或者可以是不同於第二群的一群LED裝置,但這不同群的LED裝置可以包括來自第二群之次組的一或更複數個LED裝置。
冷卻子系統1418可以實施成管理發光子系統1412的熱行為。舉例而言,冷卻子系統1418可以提供冷卻給發光子系統1412,更特定而言是給半導體裝置1419。冷卻子系統1418也可以實施成冷卻工件1426和/或工件1426與照明系統1400(譬如發光子系統1412)之間的空間。舉例而言,冷卻子系統1418可以包括空氣或其他流體(譬如水)的冷卻系統。冷卻子系統1418也可以包括冷卻元件,例如附著於半導體裝置1419或其線性陣列1420的冷卻鰭片,或者附著於耦合光學元件1430。舉例而言,冷卻子系統可以包括吹送冷卻空氣於耦合光學元件1430上,其中耦合光學元件1430乃裝有外部鰭片以增進熱傳。
照明系統1400可以用於多樣的用途。範例包括而不限於硬化用途,其範圍從油墨印刷到製造DVD和微影術。可以採用照明系統1400的用途可以具有關聯的操作參數。亦即用途可以具有如下的關聯操作參 數:提供一或更複數個程度的輻射功率、在一或更複數個波長、施加於一或更複數個時期。為了適當完成關聯於該用途的光反應,光學功率可以傳遞在或接近工件1426而在或高於一或更複數個預定程度的一或複數個這些參數(以及/或者達特定時間、複數個時間或時間範圍)。
為了遵循所要用途的參數,提供輻射輸出1424的半導體裝置1419可以依據關聯於用途之參數(譬如溫度、光譜分布、輻射功率)的多樣特徵來操作。同時,半導體裝置1419可以具有特定的操作規格,其尤其可以關聯於半導體裝置的製造,而可以遵循以便排除裝置的破壞和/或預先制止劣化。照明系統1400的其他構件也可以具有關聯的操作規格。就參數規格來說,這些規格尤其可以包括操作溫度和施加電力的範圍(譬如最大和最小值)。
據此,照明系統1400可以支持用途參數的監視。附帶而言,照明系統1400可以提供監視半導體裝置1419,包括它們個別的特徵和規格。此外,照明系統1400也可以提供監視照明系統1400的所選其他構件,包括其特徵和規格。
提供此種監視可以能夠驗證系統的適當操作,如此則可以可靠的評估照明系統1400的操作。舉例而言,照明系統1400可以相對於以下一或更多者而不當的操作:用途的參數(譬如溫度、光譜分布、輻射功率和類似者)、關聯於此種參數的任何構件特徵和/或任何構件個別的操作規格。提供監視則可以有所回應並且依據控制器1414從一或更複數個系統構件所接收的資料來執行。
監視也可以支持系統操作的控制。舉例而言,控制策略可以 經由控制器1414來實施,而控制器1414接收以及回應於來自一或更複數個系統構件的資料。此控制策略如上所述的可以直接實施(譬如基於關於構件操作的資料,而經由導向該構件的控制訊號來控制該構件)或者間接實施(譬如經由導向於調整其他構件操作的控制訊號來控制該構件的操作)。舉例來說,可以經由導向電力來源1416的控制訊號(其調整施加於發光子系統1412的電力)和/或經由導向冷卻子系統1418的控制訊號(其調整施加於發光子系統1412的冷卻),而間接調整半導體裝置的輻射輸出。
可以採用控制策略以便能夠做到和/或增進系統的適當操作和/或用途的表現。於更特定的範例,也可以採用控制以便能夠做到和/或增進線性陣列的輻射輸出和其操作溫度之間的平衡,如此譬如排除將半導體裝置1419加熱超過它們的規格,同時也將足夠的輻射能量導向工件1426,舉例而言以進行用途的光反應。
於某些應用,高輻射功率可以傳遞到工件1426。據此,發光子系統1412可以使用發光半導體裝置的線性陣列1420來實施。舉例而言,發光子系統1412可以使用高密度的發光二極體(LED)陣列來實施。雖然在此可以使用並且詳細描述了LED陣列,但是要了解半導體裝置1419及其線性陣列1420可以使用其他發光科技來實施,而不偏離本發明的原理;其他發光科技的範例包括而不限於有機LED、雷射二極體、其他半導體雷射。
以此方式,照明系統可以包括電源供應器、冷卻子系統、發光子系統。發光子系統可以包括殼罩、安裝於殼罩之正面的窗、跨越正面長度的窗長度、包含在殼罩裡之發光元件的線性陣列。線性陣列可以校準於窗並且經過窗發出光,並且線性陣列可以跨越窗長度,其中線性陣列的 第一和最後發光元件可以定位成相鄰於窗的橫寬邊緣。在橫寬邊緣的窗側壁可以校準成齊平於殼罩側壁,而窗側壁從正面垂直向後延伸。
再進一步而言,發光元件的線性陣列可以包括在二末端部分之間的中間部分,而線性陣列僅具有單一列的元件。中間部分可以包括複數個發光元件,其以遍及中間部分的第一間隔而分布於中間部分;以及每個末端部分可以包括複數個發光元件,其以遍及每個末端部分的第二間隔而分布於末端部分;第一間隔大於第二間隔。
照明系統可以進一步包括控制器,其包括可執行的指令以從分布於中間部分而具有第一照度的發光元件來照光,以及從分布於末端部分而具有第二照度的發光元件來照光,其中第一照度大於第二照度。再者,照明系統可以包括耦合光學元件,該耦合光學元件包括在中間部分之複數個發光元件的每一者之第一光學元件,以及包括在末端部分之複數個發光元件的每一者之第二光學元件。冷卻子系統可以包括具有冷卻鰭片的熱槽和冷卻風扇,該等鰭片傳導附著於發光元件的線性陣列背面。
現在轉到圖15,其示範照射目標表面之範例性方法1500的流程圖。方法1500開始於1510,在此決定要照射之目標表面的尺度。目標表面可以包括部分表面或整個表面。目標表面可以進一步包括表面或物體要均勻照射的部分。舉例而言,目標表面的第一部分可以用增進的照度均勻性(譬如使用方程式(1)和(2)所決定的均勻性)來硬化,並且目標表面的第二部分可以用非增進的照度均勻性來硬化。舉例來說,第一部分可以是中央部分,並且第二部分可以是周邊部分。於其他範例,第一和第二部分可以是左和右側部分,並且可以使用其他的劃分方案以適於所要照射的目標表 面。
繼續於1520,決定邊緣加重線性陣列光源的數目。舉例而言,可以使用一或複數個邊緣加重的線性陣列光源而安排成邊靠邊以照射目標表面。光源的數目可以基於一或更複數個因素來決定,尤其包括要照射之目標表面的尺度、一或複數個光源的照度圖案、光源的尺度、供應給光源的電力、目標表面的曝光時間。舉例而言,如果目標表面的長度極長,則可以使用邊靠邊安排的多重光源來照射目標表面的整個長度。
其次,方法1500繼續於1530,在此可以進行照度均勻性的計算。均勻性的計算可以使用方程式(1)和(2)以及光源之照度圖案和照度輪廓的知識來計算。舉例而言,照度圖案和照度輪廓可以基於感測器測量和/或光學模擬而預先決定。再者,使用方程式(2),可以計算出最大照度、預定的均勻性程度、最小照射強度以用於照射位在與一或更複數個光源為特定距離之固定平面的目標表面。再進一步而言,進行均勻性的計算可以包括加減以下一或更多者:供應給光源的電力、從光源發出的最大照度、目標表面與光源的距離、照度曝光時間和其他因素。舉例而言,把目標表面定位在較靠近一或更複數個光源的固定平面可以增加目標表面符合特定照度均勻性的面積;然而,在較靠近之固定平面的最大照度可能超過最大照度門檻。因此,可以減少供應給一或更複數個光源的電力以降低最大照度門檻,同時仍維持相同的照度均勻性。
方法1500繼續於1540,在此判定是否要增進照度均勻性。舉例而言,基於1520和1530,可能判定要增進照度均勻性,以便以預定的照度均勻性、在預定的照度曝光時間裡來照射目標表面。舉例而言,預定 的照度曝光時間可以對應於在目標表面要由照射光所驅動之硬化反應的特定硬化速率或硬化時間。舉另一例來說,可能增進照射均勻性以提供在最小照度門檻之上的均勻照度。
如果判定要增進照度均勻性,則方法1500繼續於1550,在此可以提升一或更複數個邊緣加重之線性陣列光源的中間部分之發光元件的照度。舉例而言,提升可以包括以下一或更多者:在邊緣加重之線性陣列光源的中間部分使用較高強度的發光元件(譬如LED)、在邊緣加重之線性陣列光源的末端部分使用較低強度的發光元件、將透鏡元件或其他光學元件整合於線性陣列發光元件、或者將發光元件獨立的供應以不同的驅動電流。舉例而言,提升中間部分之發光元件的照度可以包括供應額外的驅動電流給中間部分的發光元件,或者供應較低的驅動電流給末端部分的發光元件。舉另一例來說,提升中間部分之發光元件的照度可以包括將中間部分的發光元件加以透鏡化而準直其所照射的光以及/或者供應額外的驅動電流給中間部分的發光元件。可以使用提升中間部分的發光元件之照度的其他方法和組合以增進照度均勻性。
其次,方法1500繼續於1560,在此一或複數個邊緣加重的線性陣列光源乃安排成邊靠邊而相對於在固定平面的目標表面。固定平面與一或更複數個光源的距離可以基於1520、1530、1540、1550當中一或更多者來決定,其中安排目標表面在固定平面而相對於一或更複數個光源則可以達成目標表面的均勻照度。
方法1500繼續於1570,在此供應電力給一或複數個邊緣加重的線性陣列光源以照射目標表面。供應電力給一或複數個邊緣加重的線 性陣列光源可以包括供應額外的驅動電流給中間部分的發光元件,或者供應較低的驅動電流給末端部分的發光元件,以便增進照度均勻性,如於1540和1550所為。供應電力給一或複數個邊緣加重的線性陣列光源可以進一步包括供應電力達預定長度的時間或者由控制器的控制方案所指定。舉例而言,一或更複數個控制器(譬如1414)可以供應電力給一或複數個邊緣加重的線性陣列光源,以根據回饋控制方案來照射目標表面。控制方案的其他範例乃參考圖14而敘述如上。在1570之後,方法1500便結束。
以此方式,照光的方法可以包括從發光元件的線性陣列來照光,該發光元件的線性陣列包括在二末端部分之間的中間部分,而線性陣列僅具有單一列的元件。中間部分可以包括複數個發光元件,其以遍及中間部分的第一間隔而分布於中間部分;並且每個末端部分可以包括複數個發光元件,其以遍及每個末端部分的第二間隔而分布於末端部分;其中第一間隔大於第二間隔。中間部分和每個末端部分之間的第三間隔可以大於第二間隔並且小於第一間隔。
再者,中間部分的複數個發光元件可以具有第一照度,並且每個末端部分的複數個發光元件可以具有第二照度。從分布於中間部分之複數個發光元件所照射的光可以具有第一強度,並且從分布於末端部分之發光元件所照射的光可以具有第二強度,其中第一強度大於第二強度。
再進一步而言,第一驅動電流可以供應到中間部分之複數個發光元件的每一者,並且第二驅動電流可以供應到末端部分之複數個發光元件的每一者,其中第一驅動電流大於第二驅動電流,並且第一照度大於第二照度。
再進一步而言,該方法可以包括經由光學元件而將來自中間部分之複數個發光元件的每一者的光加以反射、折射和/或繞射,其中中間部分之複數個發光元件的每一者包括某一光學元件,以及其中第一照度大於第二照度。該方法可以進一步包括經由光學元件而將來自末端部分之複數個發光元件的每一者的光加以反射、折射和/或繞射,其中末端部分之複數個發光元件的每一者包括某一光學元件,以及其中第一照度大於第二照度。
將體會在此揭示的組態本質上是範例性的,並且這些特定具體態樣不是要視為限制的意味,因為可能有許多變化。舉例而言,上述具體態樣可以應用於例如油墨、披覆表面、黏著劑、光纖、纜線、條帶的工件。再者,上述的光源和照明系統可以整合於既有的製造設備,並且不是為了特定類型的光引擎而設計。如上所述,可以使用任何適合的光引擎,例如微波供能的燈、LED、LED陣列、水銀電弧燈。本揭示之標的包括多樣組態之所有新穎和非顯而易知的組合和次組合以及在此揭示的其他特色、功能和/或性質。
注意在此所述的範例性流程可以用於多樣的照明來源和照明系統組態。在此所述的流程可以代表一或更多種任何數目的處理策略,例如連續、批次、半批次、半連續的處理和類似者。如此,則示範之多樣的動作、操作或功能可以採示範的序列來執行、平行的執行、或者於某些情況下省略來執行。類似而言,未必需要處理的次序才能達成在此所述之範例性具體態樣的特色和優點,而是提供處理的次序以便於示範和描述。一或更複數個示範的動作或功能可以重複進行,此視正在使用的特殊策略 而定。將體會在此揭示之組態和例行程序本質上是範例性的,並且這些特定具體態樣不是要視為限制的意味,因為可能有許多的變化。本揭示之標的包括多樣組態之所有新穎和非顯而易知的組合和次組合以及在此揭示的其他特色、功能和/或性質。
後面的申請專利範圍特別指出視為新穎和非顯而易知的特定組合和次組合。這些申請專利範圍可能指稱「一」元件、「第一」元件或其等同者。此種申請專利範圍要了解成包括併入了一或更複數個此種元件,既不需要也不排除有二或更複數個此種元件。揭示之特色、功能、元件和/或性質的其他組合和次組合可以經由修正本申請專利範圍或經由本案或相關申請案提出新的申請專利範圍而請求之。此種申請專利範圍,不論範圍較廣、較窄、相等或不同於原始的申請專利範圍,也視為包括在本揭示之標的裡。
500‧‧‧邊緣加重的線性陣列
510‧‧‧基板
516‧‧‧中間部分
518‧‧‧末端部分
520‧‧‧發光二極體(LED)
524‧‧‧第一間隔
530‧‧‧LED
536‧‧‧第二間隔
560‧‧‧第三間隔

Claims (17)

  1. 一種光源,其包括:殼罩;安裝於該殼罩之正面的窗,而窗長度跨越正面長度;以及在該殼罩裡之發光元件的線性陣列,該線性陣列校準於該窗以及透過該窗發出光,並且該線性陣列跨越該窗長度,其中該線性陣列的第一和最後發光元件乃定位成相鄰於該窗的橫寬邊緣,以及其中在該橫寬邊緣的窗側壁乃校準成齊平於殼罩側壁。
  2. 如申請專利範圍第1項的光源,其中發光元件的線性陣列進一步包括在二末端部分之間的中間部分,而該線性陣列僅具有單一列的元件,其中:該中間部分包括複數個發光元件,其以遍及該中間部分的第一間隔而分布於該中間部分;以及每個末端部分包括複數個發光元件,其以遍及每個末端部分的第二間隔而分布於該末端部分,而該第一間隔大於該第二間隔。
  3. 如申請專利範圍第2項的光源,其中該中間部分和每個末端部分之間的第三間隔可以大於該第二間隔並且小於該第一間隔。
  4. 如申請專利範圍第3項的光源,其中:該中間部分的複數個發光元件具有第一照度;每個末端部分的複數個發光元件具有第二照度。
  5. 如申請專利範圍第4項的光源,其中該中間部分之複數個發光元件的每一者的強度高於該末端部分之複數個發光元件的每一者,以及其中 該第一照度大於該第二照度。
  6. 如申請專利範圍第4項的光源,其中該中間部分的複數個發光元件皆包括光學元件,該光學元件增加其發光元件的第一照度,以及其中該第一照度大於該第二照度。
  7. 如申請專利範圍第4項的光源,其中末端部分的複數個發光元件皆包括光學元件,該光學元件減少其發光元件的第二照度,以及其中第一照度大於第二照度。
  8. 如申請專利範圍第4項的光源,其中:該中間部分的複數個發光元件以第一驅動電流供應;該末端部分的複數個發光元件以第二驅動電流供應;以及該第一驅動電流大於該第二驅動電流。
  9. 如申請專利範圍第1項的光源,其中:該窗包括前面和該窗側壁,該前面乃齊平於該正面,並且該窗側壁從該正面垂直向後延伸。
  10. 一種照光的方法,其包括:從發光元件的線性陣列來照光,該發光元件的線性陣列包括在二末端部分之間的中間部分,而該線性陣列僅具有單一列的元件,其中:該中間部分包括複數個發光元件,其以遍及該中間部分的第一間隔而分布於該中間部分;每個末端部分包括複數個發光元件,其以遍及每個末端部分的第二間隔而分布於該末端部分,而該第一間隔大於該第二間隔;該中間部分和每個末端部分之間的第三間隔乃大於該第二間隔並 且小於該第一間隔;該中間部分的複數個發光元件具有第一照度;以及每個末端部分的複數個發光元件具有第二照度。
  11. 如申請專利範圍第10項的方法,其中從該發光元件的線性陣列來照光進一步包括:從分布於該中間部分而具有第一強度的複數個發光元件來照光,以及從分布於該末端部分而具有第二強度的發光元件來照光,其中該第一強度大於該第二強度。
  12. 如申請專利範圍第10項的方法,其中從該發光元件的線性陣列來照光進一步包括:供應第一驅動電流到該中間部分之複數個發光元件的每一者;以及供應第二驅動電流到該末端部分之複數個發光元件的每一者,其中該第一驅動電流大於該第二驅動電流,並且該第一照度大於該第二照度。
  13. 如申請專利範圍第10項的方法,其進一步包括:經由光學元件而將來自該中間部分之複數個發光元件的每一者的光加以反射、折射和/或繞射,其中該中間部分之複數個發光元件的每一者包括該些光學元件之一者,以及其中該第一照度大於該第二照度。
  14. 如申請專利範圍第10項的方法,其進一步包括:經由光學元件而將來自該末端部分之複數個發光元件的每一者的光加以反射、折射和/或繞射,其中該末端部分之複數個發光元件的每一者包括該些光學元件之一者,以及其中該第一照度大於該第二照度。
  15. 一種照明系統,其包括,電源供應器; 冷卻子系統;發光子系統,其包括:殼罩;安裝於該殼罩之正面的窗,而窗長度跨越正面長度;以及包含在該殼罩裡之發光元件的線性陣列,該線性陣列校準於該窗以及透過該窗發出光,並且該線性陣列跨越該窗長度,其中:該線性陣列的第一和最後發光元件乃定位成相鄰於該窗的橫寬邊緣,在該橫寬邊緣的窗側壁乃校準成齊平於殼罩側壁,而該窗側壁從該正面垂直向後延伸,該發光元件的線性陣列包括在二末端部分之間的中間部分,而該線性陣列僅具有單一列的元件,其中:該中間部分包括複數個發光元件,其以遍及該中間部分的第一間隔而分布於該中間部分;以及每個末端部分包括複數個發光元件,其以遍及每個末端部分的第二間隔而分布於該末端部分,而該第一間隔大於該第二間隔;控制器,其包括可執行的指令以從分布於該中間部分而具有第一照度的發光元件來照光,以及從分布於該末端部分而具有第二照度的發光元件來照光,其中該第一照度大於該第二照度。
  16. 如申請專利範圍第15項的照明系統,其進一步包括:耦合光學元件,該耦合光學元件包括在該中間部分之複數個發光元件的每一者處的第 一光學元件,以及包括在該末端部分之複數個發光元件的每一者處的第二光學元件。
  17. 如申請專利範圍第15項的照明系統,其中該冷卻子系統包括具有冷卻鰭片的熱槽和冷卻風扇,該等鰭片傳導附著於該發光元件的線性陣列背面。
TW102101926A 2012-01-19 2013-01-18 光源、照光的方法及照明系統 TWI615575B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261588451P 2012-01-19 2012-01-19
US61/588,451 2012-01-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201341710A true TW201341710A (zh) 2013-10-16
TWI615575B TWI615575B (zh) 2018-02-21

Family

ID=48796660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102101926A TWI615575B (zh) 2012-01-19 2013-01-18 光源、照光的方法及照明系統

Country Status (6)

Country Link
US (3) US9310032B2 (zh)
KR (1) KR200484992Y1 (zh)
CN (1) CN204201594U (zh)
DE (1) DE212013000056U1 (zh)
TW (1) TWI615575B (zh)
WO (1) WO2013109899A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013129611A1 (ja) * 2012-02-29 2013-09-06 昭和電工株式会社 エレクトロルミネッセント素子の製造方法
WO2014148527A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 国立大学法人 浜松医科大学 発光装置
US9625119B2 (en) 2014-07-31 2017-04-18 Excelitas Canada, Inc. Non-uniform lens array for illumination profile modification
JP6192628B2 (ja) * 2014-10-28 2017-09-06 株式会社エル光源 デスクライト
TW201922348A (zh) * 2017-09-25 2019-06-16 日商日本光電科技股份有限公司 自led放射之紫外線之照度計算方法及記憶用於其之程式之記憶媒體
JP2019109136A (ja) * 2017-12-19 2019-07-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 照明装置、照明装置の設置方法及び道路管理システム

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7652244B2 (en) * 2004-10-05 2010-01-26 Finisar Corporation Combined laser transmitter and photodetector receiver package
WO2006090858A1 (ja) * 2005-02-24 2006-08-31 Litehouse Technologies Corporation 発光装置及びそれを利用した発光物
JP4836119B2 (ja) 2005-12-28 2011-12-14 株式会社モリテックス 複数の点状発光部を用いた照明装置
WO2007106856A2 (en) * 2006-03-14 2007-09-20 Allux Medical, Inc. Phototherapy device and method of providing phototherapy to a body surface
JP4877552B2 (ja) 2007-07-13 2012-02-15 Necディスプレイソリューションズ株式会社 照明装置
JP2009140835A (ja) 2007-12-08 2009-06-25 Citizen Electronics Co Ltd 発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置
TW200937668A (en) * 2008-02-20 2009-09-01 Harvatek Corp LED chip package structure with different LED arrangement spacing and its packaging method
JP5413871B2 (ja) * 2008-03-14 2014-02-12 独立行政法人国立高等専門学校機構 照明装置
CN101650010A (zh) * 2008-08-14 2010-02-17 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Led光源模组及其应用的光机装置
JP2010103687A (ja) 2008-10-22 2010-05-06 Sanyo Electric Co Ltd 線状照明装置及び画像読取装置
DE112009003123B4 (de) * 2008-12-11 2020-02-06 Osram Oled Gmbh Organische leuchtdiode und beleuchtungsmittel
US20100302769A1 (en) * 2009-05-28 2010-12-02 Alex Horng Lamp
CA2675390A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-13 Norik Bonyadi Moulding with embedded lighting
KR101045509B1 (ko) * 2009-09-02 2011-06-30 주식회사 남영전구 Led 형광등
TWM382431U (en) * 2009-12-31 2010-06-11 Formolight Technologies Inc Illumination device with quick-release replaceable circuit board
JP2012004024A (ja) * 2010-06-18 2012-01-05 Mitsubishi Electric Corp Led照明装置
US20120075885A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Backlight for large format illumination
TWM413807U (en) * 2011-05-27 2011-10-11 Usta Co Ltd LED lamp structure for long channel

Also Published As

Publication number Publication date
DE212013000056U1 (de) 2014-10-15
WO2013109899A1 (en) 2013-07-25
US9335010B2 (en) 2016-05-10
US9388967B2 (en) 2016-07-12
US20150338030A1 (en) 2015-11-26
US20160076742A1 (en) 2016-03-17
CN204201594U (zh) 2015-03-11
US20130187548A1 (en) 2013-07-25
KR20140005227U (ko) 2014-10-07
KR200484992Y1 (ko) 2017-11-17
TWI615575B (zh) 2018-02-21
US9310032B2 (en) 2016-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10024518B2 (en) Linear fresnel optic for reducing angular spread of light from LED array
US9388967B2 (en) Edge weighted spacing of LEDs for improved uniformity range
US9616679B2 (en) Method and system for emitting offset illumination for reduced stray light
TWI615580B (zh) 用於照明模組之環繞式窗
US20110149565A1 (en) Lighting module with diffractive optical element
CN109073167B (zh) 利用窄宽度辐射进行照射固化的方法和系统
US11369039B2 (en) Methods and systems for operating a lighting device
Jasenak et al. Investigation of light output uniformity and performance using a UV transmitting glass optic to improve cure quality