專(zhuān)利名稱(chēng)：Led改進(jìn)設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)設(shè)備、系統(tǒng)和方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種固態(tài)發(fā)光器件、系統(tǒng)和方法，可以代替當(dāng)前高強(qiáng)度直射光源和用于改進(jìn)應(yīng)用的技術(shù)。
背景技術(shù)：
照明系統(tǒng)用于各種應(yīng)用。家庭、醫(yī)學(xué)、牙科和工業(yè)應(yīng)用常常需要可被利用的光。類(lèi)似地，飛行器、船舶和汽車(chē)應(yīng)用常常需要高強(qiáng)度照明光束。
傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)使用電力燈絲或弧光燈，其有時(shí)包括聚焦透鏡和/或反射表面，以將產(chǎn)生的照明直接變?yōu)楣馐??；陔娏艚z或弧光燈的常規(guī)光源如白熾或放電燈泡輻射360度的光和熱。常規(guī)光源還包括微波驅(qū)動(dòng)光源。因此，對(duì)于傳統(tǒng)的應(yīng)用，使用的光學(xué)設(shè)備必須被設(shè)計(jì)和/或特別處理，以承受由高強(qiáng)度(和高熱量)放電燈泡引起的恒定熱效應(yīng)。此外，如果將從照明區(qū)域除去熱量，那么必須采用昂貴的和復(fù)雜的熱交換系統(tǒng)。
例如，常規(guī)固化系統(tǒng)利用水冷卻輥，以最小化基底和/或配方的變形和/或損壞。其他常規(guī)系統(tǒng)利用剛好位于基底下面或與基底接觸的平坦水冷凝板。
現(xiàn)在正在研究對(duì)于改進(jìn)應(yīng)用如固化、層疊的LED陣列(例如，陣列可以被“層疊”在交叉加工方向(CMD)和加工方向(MD)中方式)。但是，利用這些常規(guī)系統(tǒng)，隨著LED發(fā)射波長(zhǎng)變得更短，輻照度和壽命迅速下降。這些可能導(dǎo)致通過(guò)輻射吸收開(kāi)始化學(xué)反應(yīng)和通過(guò)光引發(fā)劑響應(yīng)的問(wèn)題，光引發(fā)劑典型地被設(shè)計(jì)為吸收小于450nm的輻射。如果輻照度過(guò)低，那么聚合反應(yīng)將不能得到希望的產(chǎn)品性能。
為了阻礙低輻照度，一種常規(guī)方法是將LED互相鄰近放置，以增加總輻照度和實(shí)現(xiàn)希望的固化。但是，以這種方式布置LED導(dǎo)致與熱管理和電連接有關(guān)的幾個(gè)復(fù)雜情況。如果該LED被更加展開(kāi)，橫穿該陣列的輻照度均勻性可能變得不理想。反射器有時(shí)安裝在LED周?chē)蕴岣咻椪斩燃?jí)別，但是該方法仍然有橫穿反射器開(kāi)口不均勻的問(wèn)題。如果反射器內(nèi)未使用適當(dāng)?shù)牟牧?，那么輻照度也將下降距輻射表面的距離的平方。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，一種輻射設(shè)備包括，多個(gè)固態(tài)輻射源，以產(chǎn)生改進(jìn)第一材料的輻射?？刂破髋c固態(tài)輻射源電連通，以選擇地并單獨(dú)地啟動(dòng)多個(gè)固態(tài)輻射源的每一個(gè)固態(tài)輻射源。包括多個(gè)聚光器，每個(gè)聚光器接收來(lái)自多個(gè)固態(tài)輻射源的一個(gè)或多個(gè)的輻射。包括多個(gè)光波導(dǎo)，多個(gè)光波導(dǎo)的每一個(gè)包括第一端和第二端，以及每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的輻射。包括支撐結(jié)構(gòu)，以至少穩(wěn)定多個(gè)光波導(dǎo)的第二端的第一部分。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，輻射系統(tǒng)包括固態(tài)輻射源，該固態(tài)輻射源包括多個(gè)LED管芯，產(chǎn)生能改進(jìn)輻射可改進(jìn)化學(xué)配方的輻射。控制器被電連接到多個(gè)LED管芯，以選擇地并單獨(dú)地啟動(dòng)多個(gè)LED管芯的每一個(gè)LED管芯。包括多個(gè)聚光器，每個(gè)聚光器接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)LED管芯的輻射。包括多個(gè)光纖，多個(gè)光纖的每一個(gè)包括第一端和第二端，其中每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的集中輻射。包括基底，以支撐輻射可改進(jìn)化學(xué)配方。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，輻射裝置包括多個(gè)固態(tài)輻射源，以產(chǎn)生固化第一材料的輻射?？刂破髋c固態(tài)輻射源電連通，以選擇地并單獨(dú)地控制來(lái)自多個(gè)固態(tài)輻射源的每一個(gè)固態(tài)輻射源輻射強(qiáng)度。包括多個(gè)聚光器，每個(gè)聚光器接收來(lái)自多個(gè)固態(tài)輻射源的一個(gè)或多個(gè)的輻射。包括多個(gè)光波導(dǎo)，多個(gè)光波導(dǎo)的每一個(gè)包括第一端和第二端，以及每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的輻射。包括支撐結(jié)構(gòu)，以至少穩(wěn)定多個(gè)光波導(dǎo)的第二端的第一部分。
根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，輻射系統(tǒng)包括固態(tài)輻射源，該固態(tài)輻射源包括多個(gè)LED管芯，以產(chǎn)生能改進(jìn)輻射可改進(jìn)化學(xué)配方的輻射?？刂破鞅浑娺B接到多個(gè)LED管芯，以選擇地并單獨(dú)地控制來(lái)自多個(gè)LED管芯的每一個(gè)LED管芯的輻射強(qiáng)度。包括多個(gè)聚光器，每個(gè)聚光器接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)LED管芯的輻射。包括多個(gè)光纖，多個(gè)光纖的每一個(gè)包括第一端和第二端，以及每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的集中輻射。包括基底，以支撐輻射可改進(jìn)化學(xué)配方。
根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，輻射裝置包括多個(gè)固態(tài)輻射源，以產(chǎn)生改進(jìn)第一材料的輻射。包括多個(gè)聚光器，每個(gè)聚光器接收來(lái)自多個(gè)固態(tài)輻射源的一個(gè)或多個(gè)的輻射。包括多個(gè)光波導(dǎo)，多個(gè)光波導(dǎo)的每一個(gè)包括第一端和第二端，以及每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的輻射。光閥設(shè)置在來(lái)自波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)第二端的輻射的路徑中。包括支撐結(jié)構(gòu)，以至少穩(wěn)定多個(gè)光波導(dǎo)的第二端的第一部分。
根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例，輻射系統(tǒng)包括固態(tài)輻射源，該固態(tài)輻射源包括多個(gè)LED管芯，以產(chǎn)生能改進(jìn)輻射可改進(jìn)化學(xué)配方的輻射。包括多個(gè)聚光器，每個(gè)聚光器接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)LED管芯的輻射。包括多個(gè)光纖，多個(gè)光纖的每一個(gè)包括第一端和第二端，以及每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的集中輻射。光閥設(shè)置在來(lái)自波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)第二端的輻射的路徑中。包括基底，以支撐輻射可改進(jìn)化學(xué)配方。
本發(fā)明的上述概要不打算描述本發(fā)明的每個(gè)所示實(shí)施例或每種實(shí)施方案。下面的附圖和詳細(xì)描述更具體例示這些實(shí)施例。


圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的固態(tài)發(fā)光器件的透視圖，圖1B示出了其分解圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例布置在互連電路上的示例性LED管芯陣列的頂視圖。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)光源的側(cè)視圖。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通過(guò)非成像聚光器耦合到光纖的各個(gè)LED管芯的近視圖。
圖5A-5F示出了根據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施例的替換光纖輸出圖形。
圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的選擇性實(shí)施例的用于易操縱輸出的選擇性光纖輸出圖形，以及圖6B和6C分別示出了用于易操縱輸出的示例性條帶和支撐結(jié)構(gòu)實(shí)施方案。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的選擇性實(shí)施例的用于易操縱輸出的另一選擇性輸出圖形，其中光纖的部分輸出端具有成角度拋光的輸出表面。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于光纖陣列連接器的選擇性結(jié)構(gòu)。
圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的適合于失常的固態(tài)照明系統(tǒng)。
圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例適合于失常的示例性控制器電路。
圖10示出了固態(tài)發(fā)光器件的示例性實(shí)施方案。
圖11示出了固態(tài)發(fā)光器件的另一示例性實(shí)施方案，這里用作牙科固化設(shè)備的一部分。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的輻射固化設(shè)備。
圖13示出用于易操縱輸出發(fā)射的選擇性實(shí)施例。
圖14示出了一種輻射改進(jìn)設(shè)備，該設(shè)備包括偏振器并且處理在基板上布置的輻射可改進(jìn)材料。
圖15示出了一種輻射改進(jìn)設(shè)備，包括柱形透鏡和偏振器，以及處理在基板上布置的輻射可改進(jìn)材料。
圖16A示出了一種輻射改進(jìn)設(shè)備，包括微透鏡陣列和偏振器，以及處理在基板上布置的輻射可改進(jìn)材料。
圖16B示出了一種輻射改進(jìn)設(shè)備，包括在波導(dǎo)的輸出端的每個(gè)光纖中形成的透鏡和偏振器，以及處理在基板上布置的輻射可改進(jìn)材料。
圖17示出了一種輻射改進(jìn)設(shè)備，包括與柱形透鏡和偏振器結(jié)合的透鏡狀陣列，以及處理在基板上布置的輻射可改進(jìn)材料。
圖18示出了一種輻射改進(jìn)設(shè)備的例子，包括通過(guò)另一光學(xué)元件與偏振器結(jié)合的光學(xué)元件，作為處理在基板上布置的輻射可改進(jìn)材料的一種選擇性方法。
圖19示出了脈沖控制系統(tǒng)的第一例子的圖形表示，包括用于導(dǎo)致LED陣列產(chǎn)生用于改進(jìn)輻射可固化材料的脈沖輻射的脈沖發(fā)生器。
圖20示出了脈沖控制系統(tǒng)的第二例子的圖形表示，包括用于導(dǎo)致LED陣列產(chǎn)生用于改進(jìn)輻射可固化材料的脈沖輻射的LED符號(hào)控制器。
圖21示出了脈沖控制系統(tǒng)的第三例子的圖形表示，包括用于導(dǎo)致LED陣列產(chǎn)生用于改進(jìn)輻射可固化材料的脈沖輻射的計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出。
圖22示出用于增加與圖9的適配電路相關(guān)的LED陣列的分辨率的另一適配電路。
圖23示出用于增加LED陣列的強(qiáng)度控制的另一適配電路。
圖24示出根據(jù)圖23的適配電路設(shè)置在非均勻結(jié)構(gòu)上的輻射可改進(jìn)材料的均勻輻射改進(jìn)。
圖25示出布置在基板上、具有變化厚度的輻射可改進(jìn)材料的均勻輻射改進(jìn)。
圖26示出一種輻射改進(jìn)設(shè)備，利用光閥提供高分辨率改進(jìn)。
圖27示出了一種輻射改進(jìn)設(shè)備，利用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件，以平滑施加到輻射可改進(jìn)材料的強(qiáng)度外形。
圖28示出一種輻射改進(jìn)設(shè)備，利用光閥使輻射偏轉(zhuǎn)，用于產(chǎn)生圖形和或減小到達(dá)偏振器的大角度。
盡管本發(fā)明受各種改進(jìn)和選擇性形式影響，但是通過(guò)例子其細(xì)節(jié)在圖中被示出和被詳細(xì)描述。但是，應(yīng)該理解，該意圖并不是限制發(fā)明為所描述的特定實(shí)施例。相反，該意圖是覆蓋屬于附加權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的所有改進(jìn)、等效權(quán)利以及替換。
具體實(shí)施例方式
圖1A示出了示例性結(jié)構(gòu)中的固態(tài)發(fā)光器件100(在此也稱(chēng)為照明器件或光子發(fā)射器件)。在圖1B中示出了發(fā)光器件100的分解圖。通過(guò)“光”，它意味著電磁輻射具有處于電磁波譜的紫外光、可見(jiàn)光和/或紅外光部分中的波長(zhǎng)。在下述結(jié)構(gòu)中，發(fā)光器件100可以具有可與常規(guī)高強(qiáng)度放電(HID)燈泡相比較的總體緊湊尺寸，因此對(duì)包括道路照明、點(diǎn)發(fā)光、背光、圖像投影和輻射激活固化的各種應(yīng)用中的燈裝置提供一種替換。
發(fā)光器件100包括產(chǎn)生輻射的固態(tài)輻射源104的陣列。該輻射被聚光器120的相應(yīng)陣列聚集和集中。然后該集中的輻射進(jìn)入波導(dǎo)130的相應(yīng)陣列中，波導(dǎo)130被支撐結(jié)構(gòu)150支撐?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述這些特征的每一個(gè)。
在示例性實(shí)施例中，固態(tài)輻射源104包括布置在陣列圖形中的多個(gè)分立的LED管芯或芯片，但是包括激光二極管的其他固態(tài)輻射源也可用。分立的LED管芯104被分別安裝并具有用于操作控制的獨(dú)立電連接(而不是所有LED被它們的公共半導(dǎo)體基底互相電連接的LED陣列)。該LED管芯可以產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)輻射圖形，以及在將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈺r(shí)是有效的。因?yàn)樵S多LED管芯不是過(guò)度地?zé)崦舻?，所以與許多類(lèi)型的激光二極管相比，LED管芯可以僅僅利用適中的熱沉(heat sink)充分地工作。在示例性實(shí)施例中，每個(gè)LED管芯與其最近鄰間隔至少大于LED管芯寬度的距離。在進(jìn)一步示例性實(shí)施例中，每個(gè)LED管芯與其最近鄰間隔至少大于六個(gè)LED管芯寬度的距離。這些示例性實(shí)施例提供適合的熱管理，如下面進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
此外，LED管芯104可以在-40°至125℃的溫度下工作，以及與約10,000小時(shí)的大部份激光二極管壽命或大約2,000小時(shí)的UV弧光燈壽命相比較可以具有100,000小時(shí)范圍內(nèi)的工作壽命。在示例性實(shí)施例中，每個(gè)LED管芯可以具有約50流明(Lumen)或以上的輸出強(qiáng)度。分立的大功率LED管芯可以是可從諸如Cree(如Cree的InGaN-基XBrightTM產(chǎn)品)和Osram買(mǎi)到的GaN-基LED管芯。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，LED管芯的陣列，每個(gè)具有約300μm×300μm發(fā)射面積(由Cree制造)，可用來(lái)提供集中的(小面積、大功率)光源。也可以利用其他發(fā)光表面形狀如矩形或其他多邊形形狀。此外，在選擇性的實(shí)施例中，所利用的LED管芯的發(fā)射層可以位于頂表面或底表面。
在某些示例性實(shí)施例中，可以利用多個(gè)僅僅藍(lán)光或紫外光(UV)LED管芯。在選擇性的實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)LED管芯優(yōu)選可以在發(fā)光表面上涂敷熒光層(未示出)，如用于藍(lán)光LED管芯的YAG:Ce熒光粉，或UV LED管芯利用的RGB(紅、綠、藍(lán))熒光粉的混合物。因此，熒光層可用于在不同的機(jī)理下將LED管芯的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍住惫?。在共同擁有和同時(shí)申請(qǐng)的申請(qǐng)名稱(chēng)為″Illumination System Using a Plurality ofLight Sources″中詳細(xì)描述了熒光層布置和結(jié)構(gòu)(代理案號(hào)58130US004)，引入上面作為參考。
在選擇性實(shí)施例中，可以在陣列中有選擇地放置紅、藍(lán)和綠LED管芯的集合。所得的發(fā)射被光纖130的陣列聚集，以便當(dāng)混合在一起時(shí)，觀察者看到由光纖的輸出端部發(fā)射的光是彩色光或“白”光。
在選擇性實(shí)施例中，LED管芯陣列可以用垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)陣列代替，該陣列通?？梢蕴峁┛梢?jiàn)區(qū)的輸出，包括“白”光。
如圖1B所示，來(lái)自LED管芯104的發(fā)射被多個(gè)聚光器120接收，聚光器120被布置在相應(yīng)的陣列圖形中。在示例性實(shí)施例中，每個(gè)聚光器接收來(lái)自相應(yīng)一個(gè)LED管芯104的輻射。在示例性實(shí)施例中，聚光器120包括布置在陣列中的非成像聚光器(也稱(chēng)為反射光耦合器)。聚光器120的反射表面的形狀被設(shè)計(jì)成俘獲由每個(gè)光源104發(fā)射的輻射的實(shí)質(zhì)性部分，以保持功率密度。此外，可以以基本上匹配光接收波導(dǎo)的接收角標(biāo)準(zhǔn)的方式設(shè)計(jì)該集中輸出，以便輻射的實(shí)質(zhì)性部分可用波導(dǎo)130俘獲和通過(guò)其引導(dǎo)。在示例性實(shí)施例中，非成像聚光器120的陣列的每個(gè)非成像聚光器具有與二維(2-D)表面一致的內(nèi)反射面，至少內(nèi)反射面的第二部分與三維(3-D)表面一致。在共同擁有和待審、同時(shí)申請(qǐng)的專(zhuān)利申請(qǐng)名稱(chēng)″Reflective Light Coupler″(代理案號(hào)59121US002)中詳細(xì)地描述了這些及其他反射表面設(shè)計(jì)，在此將其全部引入作為參考。
陣列120中的每個(gè)聚光器可以通過(guò)例如注入模塑、轉(zhuǎn)移模塑、微復(fù)制、壓印、沖壓或熱成型來(lái)形成。其中可以形成聚光器120(單個(gè)地或作為聚光器陣列的一部分)的基底或薄層可以包括各種材料如金屬、塑料、熱塑性材料、或多層光學(xué)薄膜(MOP)(如可以從3M公司St.Paul，MN獲得的增強(qiáng)鏡面反射器(ESR)膜)。用來(lái)形成聚光器120的基底材料可以涂敷反射涂層，如銀、鋁或無(wú)機(jī)薄膜的反射多層疊層，或簡(jiǎn)單地拋光，以便增加其反射率。
此外，可以布置聚光器基底，使得聚光器的陣列可以被定向在LED管芯底下、周?chē)蛏厦妗Ｔ谑纠詫?shí)施例中，聚光器基底被布置在LED陣列上或緊鄰LED陣列，以便可以形成在每個(gè)LED管芯104上滑動(dòng)的陣列120的每個(gè)聚光器，以便聚光器的下開(kāi)口123(參見(jiàn)圖4)提供在LED管芯104的周邊周?chē)荛]配合。選擇性的聚光器設(shè)計(jì)包括其上支撐LED管芯的基底上的反射涂層的附加使用。
圖1B所示實(shí)施例的一方面是每個(gè)輻射源、相應(yīng)聚光器和相應(yīng)波導(dǎo)之間的一一對(duì)應(yīng)。每個(gè)聚光器表面被設(shè)計(jì)成將來(lái)自相應(yīng)LED管芯的各向同性發(fā)射轉(zhuǎn)變?yōu)楣馐?，這將滿足相應(yīng)光接收波導(dǎo)的接收角標(biāo)準(zhǔn)，在某些應(yīng)用中，相應(yīng)的LED管芯可以是熒光粉涂敷的LED管芯。如上所述，該聚光器表面設(shè)計(jì)有助于保持從LED管芯發(fā)射的光的功率密度。
返回參考圖1B，集中的輸出輻射由多個(gè)光波導(dǎo)130接收，圖1B示出光纖的陣列，每個(gè)波導(dǎo)具有輸入端132和輸出端133。本示例性實(shí)施例包括大線芯(例如，400μm至1000urn)聚合物包層石英光纖的陣列130(如市場(chǎng)上的貿(mào)易標(biāo)識(shí)TECSTM，可以從3M公司St.Paul，MN獲得)。在進(jìn)一步示例性實(shí)施例中，每個(gè)光纖130可以包括具有約600μm至650μm的線芯直徑的聚合物包層石英光纖。在示例性實(shí)施例中，光纖的縱向長(zhǎng)度可以約為1至5英寸(2.5cm-12.5cm)長(zhǎng)度。因?yàn)槭纠怨饫w是非常柔軟的，該短距離對(duì)緊密放置光纖、在輸出端放置構(gòu)圖的光纖束仍然提供緊密型。此外，該短長(zhǎng)度提供非常緊湊的器件，具有可與常規(guī)HID燈的尺寸相比較的尺寸。當(dāng)然，在不導(dǎo)致輸出的不利影響的條件下，在其他應(yīng)用中可以增加光纖長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例也可以利用其他類(lèi)型的光纖，如常規(guī)或?qū)I(yè)化的石英光纖，取決于這種參數(shù)，例如LED管芯源的波長(zhǎng)輸出。例如，聚合光纖可能對(duì)涉及深藍(lán)或UV光源應(yīng)用的曬和/或漂白劑敏感。在該示例性實(shí)施例中，基于將被輻射的光引發(fā)劑或其他可固化材料的類(lèi)型，可以利用對(duì)于450nm或更小的波長(zhǎng)提供低損耗的光學(xué)纖維/波導(dǎo)。
另外，如本說(shuō)明書(shū)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將明白，根據(jù)本教導(dǎo)也可以利用其他波導(dǎo)類(lèi)型如平面型波導(dǎo)、聚合物波導(dǎo)、柔性聚合物波導(dǎo)等。
一旦由LED管芯發(fā)射的光被聚光器聚集和重定向到光接收光纖中，那么光纖可用來(lái)通過(guò)全內(nèi)反射將光傳輸?shù)教囟ㄎ恢?，具有低的光損耗。但是，光接收光纖不僅僅用來(lái)通過(guò)將光纖從LED管芯陣列的較寬空間傳輸?shù)礁o密空間或輸出孔徑處的空間，如緊密封裝的光纖束，來(lái)傳輸光，而且來(lái)自(相對(duì))分散的LED陣列的光可以被有效地集中為非常小的區(qū)域。此外，提供示例性光接收光纖線芯和覆層的光學(xué)設(shè)計(jì)，用于由于在輸入端以及輸出端處的光纖的數(shù)值孔徑(NA)構(gòu)形為從光纖束端部發(fā)出的光束。如在此所述，光接收光纖執(zhí)行光集中和光束成形，以及光傳輸。
光纖132還可以包括光纖的一個(gè)或多個(gè)輸出端133上的光纖鏡頭。類(lèi)似地，光纖130的每個(gè)光接收端132還可以包括光纖鏡頭。在共同擁有和待審的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?0/317,734和10/670,630中描述了光纖鏡頭制造和實(shí)施方案，在此引入作為參考。另外，可以鄰近光纖的第二端放置光學(xué)元件如，透鏡、微透鏡、鏡子或偏振器以聚焦、散射、對(duì)準(zhǔn)或極化該輻照度。光學(xué)元件可以連續(xù)跨越多個(gè)光纖或可以是不連續(xù)的。
光纖陣列連接器134可以用來(lái)支撐陣列130的每個(gè)光纖的第一端。在示例性實(shí)施例中，光纖陣列連接器134包括剛性材料如模制塑料材料，具有多個(gè)孔徑，該孔徑具有對(duì)應(yīng)于聚光器120的圖形。每個(gè)孔徑容納陣列130的光纖輸入端132，以及在其處可以提供簡(jiǎn)單的鍵合。
在示例性實(shí)施例中，可以利用剛性或柔性互連電路層，以提供用于LED管芯104的熱管理和電連接到LED管芯104。如圖1B所示，互連電路層可以包括多層結(jié)構(gòu)，如可以從3M公司Saint Paul，MN獲得的3M柔性(或撓性)電路。例如，多層互連層可以包括由例如銅或其他熱導(dǎo)電材料、電絕緣介質(zhì)層114和構(gòu)圖的導(dǎo)電層113構(gòu)成的金屬安裝基底112，其中LED管芯被連接到導(dǎo)電層113的鍵合焊盤(pán)(未示出)。電絕緣介質(zhì)層114可以由各種適合的材料組成，包括聚酰亞胺、聚酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸脂、聚砜或FR4環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物。導(dǎo)電層和導(dǎo)熱層113可以由各種適合的材料組成，包括銅、鎳、金、鋁、錫、鉛及其組合物。
在示例性實(shí)施例中，如下面更詳細(xì)地描述，LED管芯104的一個(gè)或多個(gè)組互相互連，但是與LED管芯的其他組分開(kāi)，以提供失常的(pixilated)輻射輸出。通孔(未示出)可用于貫穿介質(zhì)層114。金屬安裝基底112可以被安裝在熱沉或熱散逸組件140上?；?12可以通過(guò)電絕緣和導(dǎo)熱材料層116與熱沉140隔開(kāi)。在示例性實(shí)施例中，熱沉140還可以包括一系列熱導(dǎo)體管腳，以在工作過(guò)程中進(jìn)一步散逸來(lái)自LED管芯陣列的熱量。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，每個(gè)裸LED管芯104可以位于介質(zhì)表面114的凹陷部分中，直接在金屬/電路層113上。在當(dāng)前待審和共同擁有的申請(qǐng)名稱(chēng)″Flexible Circuit LED Thermal Packaging″(代理案號(hào)59333US002)中描述了互連電路的例子實(shí)施，在此將其全部引入作為參考。
在另一實(shí)施例中，對(duì)于電互連可以利用基于更剛性的FR4環(huán)氧樹(shù)脂的印刷電路板結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施例中，可以根據(jù)需要，通過(guò)在適合的基底上構(gòu)圖導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂或?qū)щ娪湍苽涞统杀倦娐罚赃B接LED管芯陣列。
固態(tài)發(fā)光器件100還包括支撐結(jié)構(gòu)。在圖1B的示例性實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)被配置為外殼150，具有輸入孔徑152和輸出孔徑154。外殼150為波導(dǎo)130的陣列提供張力減輕并可以防止外面光源損壞波導(dǎo)130。此外，外殼150可以提供剛性支撐，優(yōu)選用于車(chē)輛應(yīng)用，如下面更詳細(xì)地描述的那些。選擇性地，當(dāng)波導(dǎo)130是光纖時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)還可以包括條帶(banding)156，該條帶156被布置與波導(dǎo)130的第二端的周邊部分接觸。條帶156可以幫助在選定的輸出圖形中分配波導(dǎo)130的輸出端，如下面更詳細(xì)描述。
此外，光纖陣列連接器134可以包括隆起部或缺口，以容納外殼150的輸入孔徑152。盡管外殼150可以被鍵合或另外粘附到光纖陣列連接器134，但是在示例性實(shí)施例中，外殼150被鎖扣裝配在光纖陣列連接器134上。
在示例性結(jié)構(gòu)方法中，光纖被首先載入光纖陣列連接器并鍵合到連接器。夾具(未示出)可以用來(lái)按行分組光纖，以具有有序的分組。該夾具可以包括多個(gè)部分，其從輸入端至輸出端重復(fù)地放置每個(gè)光纖。此外，該夾具可以被設(shè)計(jì)為光纖不互相跨越和具有用于輸出端的可預(yù)測(cè)位置。為了固定輸出端，利用剛性或柔性的條帶，例如聚合物材料，以將光纖的位置固定在希望的輸出圖形內(nèi)。然后張力減輕/支撐外殼可以在光纖和帶上滑動(dòng)并被固定到光纖陣列連接器。通過(guò)使用常規(guī)粘合劑或鍵合元件，條帶可以被固定在外殼的輸出孔徑內(nèi)。另外，該支撐結(jié)構(gòu)可以包括遍及光纖束和圍繞光纖束形成的包封材料。
另外，支撐結(jié)構(gòu)150可以包括粘合材料，如鍵合環(huán)氧樹(shù)脂，該粘合材料可以被應(yīng)用于部分波導(dǎo)130，以便當(dāng)粘合劑設(shè)置時(shí)，該波導(dǎo)被固定在希望的圖形中。
整個(gè)定位(alignment)可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)定位管腳160提供，該一個(gè)或多個(gè)定位管腳160可用于將光纖陣列連接器134、聚光器陣列120、互連電路層110和熱沉140定位在一起。在器件100的每個(gè)上述部件中可以形成一系列定位孔，如圖2所示的定位孔162，以容納定位管腳160。聚光器陣列120與互連電路層對(duì)準(zhǔn)可以通過(guò)使用基準(zhǔn)(未示出)來(lái)完成。
圖2說(shuō)明固態(tài)發(fā)光器件100的覆蓋區(qū)。在該示例性結(jié)構(gòu)中，在安裝在熱沉140上的互連電路層110上，可以在基本上矩形陣列圖形中提供六十個(gè)(60)LED管芯104的陣列。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明，LED管芯的陣列可以包括基本上更大或更少數(shù)目的LED管芯104。但是，因?yàn)槊總€(gè)LED管芯具有約300微米的寬度，每個(gè)LED管芯104可與其最近鄰間隔超過(guò)LED管芯寬度，本發(fā)明的固態(tài)光源可以提供高的總功率密度、緊湊的覆蓋區(qū)(footprint)面積(約1in2至4in2或6.5cm2至26cm2)和適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂啤４送猓谑纠詫?shí)施例中，光纖133的輸出端的覆蓋區(qū)(參見(jiàn)圖1B)可以更加緊湊，例如約為0.1in2至1in2(0.65cm2至6.5cm2)。另外，輸出端的覆蓋區(qū)可以在一個(gè)方向上更加長(zhǎng)，超出另一方向，如下面所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例所示。
圖3中示出了固態(tài)發(fā)光器件100的側(cè)視圖。在該示例性實(shí)施例中，在熱沉140上布置互連電路層110(具有在其上安裝的LED管芯)，熱沉140還包括在與輸出孔徑154相反方向上延伸的熱散逸管腳142。此外，如上所述，外殼150可以包括突起153，以允許鎖扣固定在光纖陣列連接器134上。聚光器120的陣列被布置在光纖陣列連接器134和互連層110之間。在該實(shí)施例中，光纖130被光纖陣列連接器134和條帶156支撐，條帶156被布置在外殼150的輸出孔徑154內(nèi)。
如圖4更詳細(xì)所示，該固態(tài)發(fā)光器件的示例性結(jié)構(gòu)包括減小光纖陣列的各個(gè)光纖131和聚光器陣列的各個(gè)聚光器121之間的未對(duì)準(zhǔn)的光纖聚光器定位機(jī)構(gòu)。具體，光纖陣列連接器134還可以包括在聚光器陣列基底的凹坑部分125中嚙合的突起部分135。因此，光纖131被容納在光纖陣列連接器134的孔徑中。然后在聚光器基板上布置光纖陣列連接器，以致突起135被凹坑125容納。以此方式，聚光器121的輸出孔徑126可以基本上與光纖131的輸入端齊平。此外，利用該示例性設(shè)計(jì)，可以在同時(shí)拋光光纖的多個(gè)輸入端，以便光纖端部相對(duì)于聚光器放置。
在圖4的例子結(jié)構(gòu)中，聚光器121的接收孔徑123可以被緊鄰相應(yīng)的LED管芯104的發(fā)射面周邊或圍繞相應(yīng)的LED管芯104的發(fā)射面周邊布置。盡管未示出，位于聚光器基板和互連電路層之間的隔片可以在這兩個(gè)元件之間設(shè)置適當(dāng)?shù)目臻g。然后聚光器基板可以被固定到隔片，或使用常規(guī)技術(shù)鍵合到互連電路層。
圖4還示出了示例性多層互連110的截面，其包括將LED管芯104鍵合到互連層110的導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂115。第一和第二電導(dǎo)電層113，111(可以包括，例如，鎳和金或其他導(dǎo)電材料)，提供到陣列中的每個(gè)LED管芯的電跡線，利用布置的介質(zhì)層114(例如，聚酰亞胺)提供電絕緣。提供基板112(例如，銅)，以支撐導(dǎo)電和絕緣層，以及對(duì)熱沉140提供導(dǎo)熱性，以遠(yuǎn)離發(fā)射方向傳導(dǎo)熱量。
根據(jù)在此描述的原理，該固態(tài)發(fā)光器件可以在一個(gè)或多個(gè)方向上同時(shí)提供高度定向的和/或成形的輸出發(fā)射。如圖1A和1B所示，光纖陣列130的輸出端133可以被構(gòu)圖，以提供矩形或正方形輸出。圖5A-5F說(shuō)明用于光纖陣列的選擇性可配置輸出端圖形，該輸出端圖形可以根據(jù)特定應(yīng)用需要的照明類(lèi)型來(lái)采用。例如，圖5A示出了六邊形輸出光纖圖形133A，圖5B示出了圓形輸出光纖圖形133B，圖5C示出了環(huán)形輸出光纖圖形133C，圖5D示出了三角形輸出光纖圖形133D，以及圖5E示出了線形輸出光纖圖形133E。此外，如圖5F所示，在選擇性的示例性實(shí)施例中，可以提供分段的輸出圖形133F，其中對(duì)于特定的目標(biāo)照明可以利用多個(gè)分開(kāi)的光纖輸出組。因?yàn)楣潭ü饫w輸出端的條帶可以由具有韌性的材料形成，如基于鉛、錫和鋅的材料和合金，在某些應(yīng)用中，光纖輸出圖形可以被重配置。
如圖6A-6C所示，該固態(tài)發(fā)光器件的輸出可以是易操縱的，以便可以同時(shí)或交替地照明一個(gè)或多個(gè)不同的方向。圖6A示出了例如，在三個(gè)不同的組233A，233B和233C中布置的光纖輸出端部233。例如，在正常條件下，固態(tài)發(fā)光器件可以通過(guò)端部233A可以在正向上提供輸出照明。如果觸發(fā)信號(hào)發(fā)生，那么對(duì)應(yīng)于輸出光纖233B的LED管芯可以被激活，以便可以提供附加照明，其中通過(guò)輸出光纖233B在側(cè)向照明。類(lèi)似地，對(duì)應(yīng)于輸出光纖233C的LED管芯可以被激活，以便在另一側(cè)向中可以提供附加照明。
在固化應(yīng)用中，如下面參照?qǐng)D12所述，光纖輸出的“易操縱”可以便于復(fù)雜的三維部件和結(jié)構(gòu)的輻射固化。這類(lèi)結(jié)構(gòu)不是很適合于利用常規(guī)光源的“泛洪(flood)”型固化，因?yàn)殛幱靶?yīng)導(dǎo)致不均勻的固化。此外，在剛性電路板上布置的封裝LED的常規(guī)陣列不容易彎曲，以適應(yīng)復(fù)雜形狀。
另外，可以利用光纖的橫向延伸輸出布置提供易操縱的照明系統(tǒng)，如圖5E所示，由此如下所述的失常(pixilation)控制電路(參見(jiàn)例如圖9A和9B)可以從一側(cè)至另一側(cè)激活照明光纖塊。以此方式，輸出照明可以根據(jù)應(yīng)用直接朝向(或遠(yuǎn)離)特定的方向。
以此方式，非機(jī)械方法可用于由該固態(tài)發(fā)光器件提供易操縱輸出照明。另外，如本說(shuō)明書(shū)中所給出的所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將明白，可以利用更多或更少的光纖組。此外，該分組可以具有不同的相對(duì)取向。
在圖6B中，示出了可以用來(lái)穩(wěn)定和支撐不同光纖組的結(jié)構(gòu)。例如，在光纖的輸出端提供條帶256，條帶256可以提供第一孔徑254、第二孔徑254A和第三孔徑254B，其中布置在孔徑254A和254b中的光纖將輸出方向不同于布置孔徑254中的光纖的光。此外，如圖6C所示，條帶256可以被連接到外殼250或與外殼250集成，作為固態(tài)發(fā)光器件的支撐結(jié)構(gòu)中的一部分。
另外，如圖7所示，該固態(tài)發(fā)光器件可以由光纖輸出端的一個(gè)光纖束產(chǎn)生易操縱的光。例如，光纖輸出端133可以被設(shè)置在相同的位置，如圖6B的輸出孔徑254。在該示例性實(shí)施例中，確定為光纖輸出端129的這些輸出端部的一部分以不同的角度被成角度拋光，以至基本上不同于光纖輸出端133的剩余部分的角度(例如，相對(duì)于光纖軸10至50度)。所得的發(fā)射將處于不同于光纖端133的輸出的方向。因此，與相對(duì)于圖6A-6C的上述應(yīng)用相類(lèi)似，該固態(tài)發(fā)光器件可以在正向(通過(guò)輸出端133)和側(cè)向(通過(guò)輸出光纖129)中都提供輸出照明。
在提供易操縱照明的選擇性實(shí)施例中，圖13所示，從陣列連接器734延伸的光纖可以被包扎為多個(gè)偏離光纖束、中心光纖束730A和側(cè)面光纖束730B和730C。由光纖束的輸出端發(fā)射的光被多焦點(diǎn)透鏡750接收，如非球面透鏡，來(lái)自該偏離光纖束的輸出變?yōu)橄Ｍ牟煌彰鲄^(qū)751A，751B和751C。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，該固態(tài)發(fā)光器件可以被用作放電型照明光源的燈泡取代。例如，可以通過(guò)使用凸緣139來(lái)完成固定至現(xiàn)有插座，圖8所示。凸緣139可以被布置在光纖陣列連接器134的周邊部分上。凸緣可以被設(shè)計(jì)成嚙合在這種插座的鎖定槽中。另外，凸緣可以形成在固態(tài)發(fā)光器件中的其他元件上，如外殼或聚光器基板上。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如圖9A所示，提供一種照明系統(tǒng)300，允許可以用于孔徑成形和/或動(dòng)態(tài)光束移動(dòng)的失常光控制。系統(tǒng)300包括固態(tài)光源301，其以類(lèi)似于如上所述的固態(tài)光源100的方式構(gòu)成?？刂破?04通過(guò)導(dǎo)線302和連接器310耦合到固態(tài)光源301，連接器310可以被連接到互連電路層。電源306被耦合到控制器304，以提供電源/電流到固態(tài)光源301。
在示例性實(shí)施例中，控制器304被配置為有選擇地激活包含于固態(tài)光源301中的各個(gè)LED管芯或LED管芯組。此外，因?yàn)楣饨邮詹▽?dǎo)與LED管芯以一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，照明系統(tǒng)300可以提供失常輸出。這類(lèi)失?？刂圃试S控制不同的顏色(例如，用于RGB輸出的紅、綠和藍(lán))或類(lèi)似顏色的(例如，白色、藍(lán)色、UV)LED管芯。
圖9B示出了可以對(duì)包含于固態(tài)發(fā)光器件中的LED管芯陣列提供失常的例子控制電路305。在該例子中，在LED管芯陣列中設(shè)置六十個(gè)LED管芯(LD1-LD60)，這些管芯被集合成每二十個(gè)LED管芯的三個(gè)大組(314A-314C)，每組進(jìn)一步被分為較小的子分組或每五個(gè)LED管芯的溝道(例如，LD1-LD5)?？傮w，在該示例性實(shí)施例中，每個(gè)五個(gè)LED管芯的十二個(gè)溝道可以被分開(kāi)地控制。在一個(gè)例子實(shí)施方案中，在RGB輸出應(yīng)用中，第一組LED管芯可以包括發(fā)紅光的LED管芯，第二組LED管芯可以包括發(fā)藍(lán)光的LED管芯以及第三組LED管芯可以包括發(fā)綠光的LED管芯。另外，在另一例子實(shí)施方案中，LED管芯的第一、第二和第三組可以包括發(fā)“白”光的LED管芯。
此外，該互連電路層也被設(shè)計(jì)成能為不同的LED管芯組提供分開(kāi)的互連。根據(jù)在此描述的原理，也可以利用不同類(lèi)型的LED管芯組，以及更大或更少數(shù)目的LED管芯。利用該結(jié)構(gòu)，分開(kāi)的RGB LED管芯溝道可以被驅(qū)動(dòng)，以提供“白”或其他顏色輸出。此外，由于LED管芯退化，特定的二極管溝道將失效或暗淡，在較高電流下，相鄰溝道可能被驅(qū)動(dòng)，以便輸出照明看起來(lái)保持不變。因?yàn)榛ミB層的(相對(duì))寬LED管芯間隔和/或熱管理能力，到某些LED管芯溝道的更大驅(qū)動(dòng)電流將不會(huì)不利地影響總體性能。
更詳細(xì)地，通過(guò)電源306電壓被提供到電路305。該電壓通過(guò)升壓轉(zhuǎn)換器芯片312A-312C和它們的相關(guān)電子設(shè)備(未示出)變?yōu)檎{(diào)整的輸出電流/電壓源。以此方式，來(lái)自電源306的電壓變化可以被減輕，提供給LED管芯的電流/電壓保持在調(diào)整級(jí)別。芯片312A-312C可以包括，例如，可以從National Semiconductor獲得的LM2733芯片。在該示例性實(shí)施例中，在80-100mA下，驅(qū)動(dòng)電壓/電流參數(shù)可以約為20伏，因此為整個(gè)LED管芯陣列提供總共約1.0至1.2A。然后驅(qū)動(dòng)電流/電壓被提供給陣列內(nèi)的不同LED管芯溝道。在該例子中，每個(gè)LED管芯正常地將需要約20mA偏置電流，偏壓閾值隨電流增加而增加，對(duì)于典型的GaN基LED管芯接近約4.0V。當(dāng)然，不同的LED管芯效率或成分可能需要不同的偏壓和驅(qū)動(dòng)電平。
此外，在電路305中可以包括電阻器/電熱調(diào)節(jié)器鏈316，以設(shè)置每個(gè)LED管芯溝道的總最大電流。此外，可以提供開(kāi)關(guān)組318，包括相應(yīng)數(shù)目的LED管芯溝道電子開(kāi)關(guān)，由此每個(gè)LED管芯溝道被耦合/去耦合到地線(或電源，根據(jù)相對(duì)于開(kāi)關(guān)組318的LED取向)，以便激活每個(gè)特定的LED管芯溝道。開(kāi)關(guān)組318可以被微控制器(未示出)或遙控開(kāi)關(guān)自動(dòng)地控制，基于特定應(yīng)用需要的照明參數(shù)。當(dāng)然，該電路結(jié)構(gòu)允許許多實(shí)施方案和取代，如本說(shuō)明書(shū)給出的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解。例如，控制電路305可以被實(shí)現(xiàn)為利用相同的電流驅(qū)動(dòng)所有LED管芯，或者給定的LED管芯溝道可以被自動(dòng)地或依命令導(dǎo)通/截止。通過(guò)增加固定或可變電阻到開(kāi)關(guān)組的開(kāi)關(guān)腳，不同電流可以被施加到每個(gè)溝道。
圖10示出了可以用于點(diǎn)固化的燈(lamp)應(yīng)用中所利用的示例性固態(tài)發(fā)光器件401的示意圖。例如，固態(tài)發(fā)光器件401被布置在隔室402中，該固態(tài)發(fā)光器件401可以根據(jù)如上所述的實(shí)施例配置。通過(guò)可滑動(dòng)嚙合的凸緣439的使用，發(fā)光器件401可以被固定在隔室402中，該可滑動(dòng)嚙合的凸緣439被配置為在插座的狹槽438內(nèi)滑動(dòng)和鎖定。因此，從光輸出方向散發(fā)熱量的熱沉440位于分開(kāi)的隔室404中。通過(guò)光學(xué)元件415光束成形的輸出照明可以被集中/聚焦為需要的照明圖形。光學(xué)元件415可以被設(shè)計(jì)成根據(jù)可應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)提供選擇的輸出圖形。例子光學(xué)元件可以包括非球面/變形的光學(xué)元件和/或間斷和/或非分析的(鍵槽(spline))光學(xué)元件。
利用該方法，可以避免使用在隔室402中布置的復(fù)雜反射光學(xué)元件，此外，因?yàn)闊崃繌母羰?02散逸，因此不必特別熱處理隔室402中的任意剩余的光學(xué)元件，因此避免由暴露于頻繁的高強(qiáng)度熱量可能引起的性能下降。此外，如果固態(tài)發(fā)光器件401設(shè)有輸出光纖和輸出孔徑結(jié)構(gòu)，如圖6A-6C所示，可以完成易操縱的輸出照明，不必利用當(dāng)前由常規(guī)HID燈操縱輸出時(shí)必須采用的移動(dòng)鏡子，燈泡和/或鏡頭機(jī)構(gòu)。
在此描述的固態(tài)發(fā)光器件也可以用于其他應(yīng)用。例如，圖11示出了示意性高度局限的(例如，牙科)固化應(yīng)用，在固化設(shè)備500中包含固態(tài)發(fā)光器件501(具有與圖1A和1B和/或其他實(shí)施例類(lèi)似的結(jié)構(gòu))。該固態(tài)發(fā)光器件501可以被布置在固化設(shè)備500的處理部分510中。此外，用來(lái)容納和引導(dǎo)來(lái)自LED管芯或其他固態(tài)光產(chǎn)生源輸出的輸出光纖可以貫穿光傳遞臂525，該光傳遞臂525可以被直接放置在可固化材料上。在該應(yīng)用中，可以根據(jù)接收該照明的材料的固化外表利用UV和/或藍(lán)光輻射源。
在圖12所示的示例性實(shí)施例中，提供一種示意性材料固化設(shè)備，如織物(web)固化臺(tái)。例如，在粘合劑、帶或基于織物的制造中，輻射可固化劑常常是藍(lán)光/UV可固化材料，其必須在不同的材料或基底上固化。在常規(guī)方法中，高強(qiáng)度放電、弧光燈和微波驅(qū)動(dòng)燈常常用來(lái)執(zhí)行固化工序。但是，這些常規(guī)燈輻射360度的光和熱量，因此需要復(fù)雜的熱交換和/或冷卻機(jī)構(gòu)。另外，在某些常規(guī)方法中，基底材料和UV固化劑必須適合于承受高強(qiáng)度熱量。
在圖12中示意地圖示了在常規(guī)固化系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的發(fā)熱問(wèn)題的一種解決辦法，其中固化臺(tái)600包括固態(tài)發(fā)光器件604(類(lèi)似于如上所述的實(shí)施例構(gòu)成，如圖1A和1B)，固態(tài)發(fā)光器件的熱散逸或熱沉元件可以被耦合到熱交換單元602或被熱交換單元602替代。如上所述，通過(guò)適當(dāng)?shù)腖ED空間、導(dǎo)熱互連電路和/或熱沉，由固態(tài)發(fā)光器件的輻射源產(chǎn)生的熱量從光輸出的方向散逸。固化臺(tái)600可以用于連續(xù)的固化操作和/或零部件、點(diǎn)固化或薄層。
此外，固態(tài)發(fā)光器件604可以發(fā)出高度集中的輻射到可輻射固化的材料，因此減小由固化的不足深度引起的有害效應(yīng)，當(dāng)輻射固化使用常規(guī)LED陣列時(shí)該有害效應(yīng)可能是明顯的。例如，如上面參照?qǐng)D1A，1B和2所述，LED管芯覆蓋區(qū)可以集中到初始LED管芯陣列面積的一小部分。例如，輸出端的覆蓋區(qū)可以是小于LED管芯陣列的覆蓋區(qū)2-5倍的系數(shù)，光纖陣列的端部的每單位面積的相應(yīng)強(qiáng)度增加(包括耦合損耗)。例如，每個(gè)LED管芯可以是基于GaN的LED管芯，每個(gè)額定365-nm輻射的管芯具有接近100mW/cm2的輸出功率密度。所得的輻照度數(shù)值可以接近以甚至超出常規(guī)高功率(600W/in)聚焦水銀紫外燈的輸出，額定365-nm輻射的典型地輸出約2W/cm2。
LED管芯或其他輻射產(chǎn)生源的集中輸出可以被波導(dǎo)陣列聚集和引導(dǎo)，該波導(dǎo)陣列布置在張力減輕外殼630中，并傳遞給輻射可固化材料或配方650。輻射可固化材料可以包括，例如，丙烯酸脂(acrylate)或環(huán)氧樹(shù)脂單體和/或低聚物，具有適合的光引發(fā)劑或混合物。輻射可固化材料或配方650可以被布置在基底652上。例子基底可以包括連續(xù)的聚合物、紡織品、金屬箔等。
基底652可以被布置在平臺(tái)上，如移動(dòng)平臺(tái)或輸送帶，或基底652可以停止在移動(dòng)輥(未示出)之間，以提供用于薄層或大量材料的連續(xù)固化。如上面相對(duì)于圖5A-5F所述，波導(dǎo)的輸出端，例如光纖，可以被布置在大量不同的可重配置圖形中，因此制成固態(tài)發(fā)光器件，特別適合于固化具有各種各樣形狀的材料和/或固化深度需要。
例如，如上所述，光纖的輸出端可以被布置在選擇的圖形中。在固化應(yīng)用中，選擇的圖形可以被選定，以提供用于零部件基底的固化，具有拐角、縫隙、及其他結(jié)構(gòu)，不接收來(lái)自常規(guī)“泛洪”型源的均勻固化輻射。以此方式，通過(guò)光纖輸出端的適當(dāng)布置可以減小陰影效應(yīng)。
此外，設(shè)備600還可以包括被耦合到固態(tài)光源604的控制器670?？刂破?70可以被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)控制器單元或一組控制器單元，可以適合于有選擇地激活LED管芯陣列中的不同LED管芯，以對(duì)應(yīng)于示例性光引發(fā)劑的優(yōu)先吸收帶的發(fā)射輻射和/或固化不同類(lèi)型的配方。例如，控制器670可以包括多個(gè)不同的控制部分(例如，控制部分670a-670d)，對(duì)應(yīng)于不同的LED管芯部分或固態(tài)光源604的LED管芯陣列內(nèi)的各個(gè)(獨(dú)立)溝道。另外，多個(gè)獨(dú)立的控制器單元可用來(lái)分別地控制每個(gè)LED管芯溝道。該控制可以使用電子或機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)完成，例如，使用觸發(fā)開(kāi)關(guān)(未示出)。
每個(gè)LED管芯部分可以包括，例如，一組LED管芯，以與另一組LED管芯不同的波長(zhǎng)發(fā)射輻射和/或輻射該輻射可固化材料650的不同部分。使用如上所述的示例性失常電路，因此在使用相同固化裝置固化不同類(lèi)型的材料中，設(shè)備600可以提供更大的靈活性。例如，一個(gè)或多個(gè)LED管芯組可以被有選擇地激活，例如，導(dǎo)通或截止，以適應(yīng)可固化材料中的一種或多種光引發(fā)劑。
在本發(fā)明的該示例性實(shí)施例中，來(lái)自多個(gè)固態(tài)源的發(fā)射輻射可以被集中為預(yù)定義的圖形，以便受輻照表面接收比利用互相緊密鄰近的所述光源和所述受輻照表面另外獲得的強(qiáng)度更高的強(qiáng)度。上述固化設(shè)備可以用于連續(xù)的基底、薄層、零部件、點(diǎn)固化和/或3D輻射固化工序。
與使用燈的常規(guī)固化裝置相比較，圖12的固化設(shè)備600可以提供較長(zhǎng)的壽命、較小的能量需要、更大的效率、小形狀因數(shù)(對(duì)于緊密間隙固化應(yīng)用)，幾乎沒(méi)有發(fā)射的紅外線輻射到基底和/或化學(xué)劑(對(duì)于熱敏的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特別重要)。
根據(jù)本發(fā)明的該示例性實(shí)施例，通過(guò)使用與光波導(dǎo)耦合的光學(xué)集中元件，可以由短波長(zhǎng)(＜500-nm)、低強(qiáng)度LED管芯實(shí)現(xiàn)高輻照級(jí)別，該光波導(dǎo)的輸出可以被有選擇地構(gòu)圖。以此方式，可以利用較短波長(zhǎng)LED管芯，而不遭受常規(guī)低輻照問(wèn)題。此外，在固化材料650中，可以使用各種各樣的光引發(fā)劑和光引發(fā)劑混合物。例子光引發(fā)劑可以包括ITX和Camphor Quinone(可以從Biddle-Sawyer獲得)、TPO-L(可以從BASF獲得)以及IRGACURE和DAROCUR系列引發(fā)劑(可以從CibaSpecialty Chemicals獲得)。
此外，通過(guò)使用上述光纖聚光器結(jié)構(gòu)，LED管芯可以被隔開(kāi)一距離(例如，至少6個(gè)管芯寬度以上)，這適合于簡(jiǎn)單的熱管理和電連接。所得的有效熱散逸可以有效地延長(zhǎng)LED管芯的壽命和保持高輻照。此外，每個(gè)LED管芯需要的電流/功率驅(qū)動(dòng)可以被減小，而不影響輻照級(jí)別，因?yàn)樵谙鄬?duì)小的覆蓋區(qū)內(nèi)可以利用更多LED管芯。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的總管芯壽命。
與低輻照相關(guān)的問(wèn)題是如果輻照過(guò)低，那么朝向相對(duì)厚的可輻射固化配方底部的固化速率被減小。因此，固化和粘結(jié)的深度可能變?yōu)槔媚承┏Ｒ?guī)LBD基方法的問(wèn)題。如果在配方中包含散射中心或輻射吸收顆粒、顏料或染料，那么固化深度的問(wèn)題被加強(qiáng)。而且，如果在達(dá)到配方之前輻射必須穿過(guò)承載膜或輥，那么可能產(chǎn)生更多的問(wèn)題。
作為一種解決辦法，設(shè)備600還可以包括透鏡，或多個(gè)透鏡也可以形成與光纖的端部集成(例如，光纖鏡頭)或與光纖的端部分開(kāi)放置，以進(jìn)一步集中或平行校正到被固化的材料或配方的輻射。這種透鏡可以便于相對(duì)厚的和/或高吸收和/或散射配方的固化和用于輻射的配方內(nèi)的元件取向。例如，可以從光纖/波導(dǎo)的輸出端選擇以一距離布置透鏡或透鏡陣列(在該圖中未示出)。如先前提及，因?yàn)閺妮椛湓串a(chǎn)生的熱量從發(fā)射的方向散逸，對(duì)于連續(xù)熱暴露，附加輸出平行校正/聚焦透鏡不必被特別處理。
此外，根據(jù)本發(fā)明的該示例性實(shí)施例，設(shè)備600通過(guò)將集中的圖形延伸到交叉加工方向(CMD)和/或加工方向(MD)陣列中，可以提供更均勻的固化光束。在常規(guī)的基于燈的系統(tǒng)中，燈橫穿它們的長(zhǎng)度具有至少15％變化。在某些情況下，隨著時(shí)間的過(guò)去，燈的均勻性變化可以降低到30-40％。在常規(guī)的基于LED方法中，陣列中的LED被分開(kāi)，以致分開(kāi)導(dǎo)致橫穿陣列的輻照不均勻性。由于不均勻固化，該不均勻性可能在最終產(chǎn)品性能上潛在地引起不利影響。
本發(fā)明的固化設(shè)備也可以利用不同類(lèi)型的LED管芯陣列，可以通過(guò)圖9A和9B所述的失常電路控制。例如，由于光纖的輸出端可以被緊密地耦合，不同類(lèi)型的LED管芯(例如，變化強(qiáng)度和/或波長(zhǎng)的LED管芯)可以被引入到該LED管芯陣列中，由此產(chǎn)生波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度選擇的固化設(shè)備，在加工和交叉加工方向具有最小的均勻性損耗。此外，引入不同波長(zhǎng)的LED管芯到LED管芯陣列中可以用來(lái)在選擇波長(zhǎng)下發(fā)射輻射，該選擇波長(zhǎng)與示例性光引發(fā)劑，如ITX和TPO-L的混合物的優(yōu)先吸收帶一致。
因此，固化設(shè)備600可以被設(shè)計(jì)成用不同的波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度固化，以便相同的固化設(shè)備可用于固化不同類(lèi)型的配方，使設(shè)備600適合于處理不同配方的實(shí)驗(yàn)室、導(dǎo)向器和生產(chǎn)線，需要不同的輻射波長(zhǎng)和強(qiáng)度。此外，利用在此敘述的失?？刂破麟娐?，可以控制設(shè)備600，以根據(jù)被固化的材料類(lèi)型，有選擇地激活特定的LED管芯或LED管芯組。相反，利用常規(guī)方法，LED陣列通常僅僅配置有一種特定類(lèi)型的LED。因此，當(dāng)常規(guī)系統(tǒng)需要不同波長(zhǎng)或強(qiáng)度時(shí)，需要一種新陣列，以適應(yīng)配方吸收。這導(dǎo)致附加的模塊，需要更多設(shè)備成本和更可能多的維修。
設(shè)備600也適合于圖形、3維結(jié)構(gòu)、光刻和掩模的高分辨率固化。例如，因?yàn)樵诳芍嘏渲脦е锌梢怨潭ü饫w的輸出端，如圖1B的條帶156，光纖的輸出端可以被布置到圖形中，以固化特定的3-維結(jié)構(gòu)和/或部件。此外，對(duì)于基于基底的工序，設(shè)備600可以在交叉-加工和加工方向提供高分辨率輻照外形固化。因?yàn)楣饫w的輸出端可以被緊密地包扎或緊密地構(gòu)圖，LED管芯可以在變化的強(qiáng)度下被驅(qū)動(dòng)，以產(chǎn)生平滑的強(qiáng)度外形，具有為光纖直徑的級(jí)別的分辨率。相反，進(jìn)一步隔開(kāi)的常規(guī)LED陣列(用于熱目的)提供可變的強(qiáng)度外形。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖14，示出了改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)的例子，由此從波導(dǎo)802發(fā)射的光在撞擊輻射極化材料之前被極化。如下面論述的圖14和圖15-18所示，波導(dǎo)802是線性的，但是應(yīng)當(dāng)理解二維陣列也是可用的。波導(dǎo)802輸出未被極化的光808，以便電磁能的波被隨機(jī)地對(duì)準(zhǔn)。但是，對(duì)于某些改進(jìn)應(yīng)用，優(yōu)選用極化的光處理輻射可改進(jìn)材料。這種改進(jìn)應(yīng)用的一個(gè)例子是液晶材料的處理。另一例子是聚合物鏈的處理。在這些情況下，希望液晶或聚合物鏈鍵變得對(duì)準(zhǔn)某些方向。液晶或聚合物鍵根據(jù)撞擊主題材料的輻射電磁能的波的定位來(lái)定位它們自己。因此，在它撞擊主題材料之前極化光，導(dǎo)致液晶或聚合物鍵將本身與定位波對(duì)準(zhǔn)。
在圖14的例子中，從波導(dǎo)802發(fā)射的光808直接發(fā)出到偏振器804，它覆蓋基本上圓形的區(qū)域812。因?yàn)閺牟▽?dǎo)802直接發(fā)射的光808具有較寬的發(fā)射角，偏振器804必須具有寬的接受錐形，以避免浪費(fèi)從波導(dǎo)802發(fā)射的光。甚至利用對(duì)于特定輻射波長(zhǎng)有效的偏振器，該極化的光通過(guò)偏振器804并撞擊其上布置了輻射可改進(jìn)材料的基底806，具有較低的強(qiáng)度。
各種偏振器設(shè)計(jì)是可用的。對(duì)于紅外線和可見(jiàn)光波長(zhǎng)，可接受的偏振器包括但是不局限于布魯斯特(Brewster)疊層、涂敷極板、多層光學(xué)膜、吸收偏振器和棱鏡。但是，對(duì)于UV波長(zhǎng)，可接受的偏振器典型地具有窄的接受錐形，其需要減窄來(lái)自波導(dǎo)的光的發(fā)散角，如下面論述。適合于UV應(yīng)用的偏振器的例子包括Brewster疊層、多層涂敷光學(xué)元件、線-柵格和某些棱鏡。
圖15示出了一種改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)的例子，由此從波導(dǎo)902發(fā)射的光在被極化之前，首先被聚焦為線。在該例子中，從波導(dǎo)902發(fā)射的光908沿位于輻射路徑中和波導(dǎo)902和偏振器906之間的柱面透鏡914的軸被聚焦為線。到達(dá)偏振器906的光形成線912，與發(fā)射光的全錐形相比具有更高的強(qiáng)度。因此，該極化光到達(dá)其上布置了輻射可改進(jìn)材料的基底906，將具有更高的強(qiáng)度。
盡管柱面透鏡將來(lái)自波導(dǎo)902的每個(gè)光纖端的光聚焦為線，從柱面透鏡914發(fā)出的光910沿柱面透鏡914的軸繼續(xù)具有寬的發(fā)散角。因此，偏振器904必須也具有寬的接收錐形，至少沿相同的軸，以避免浪費(fèi)從波導(dǎo)902發(fā)射的光。如上所述，對(duì)于UV應(yīng)用，可接受的偏振器具有較小的接收錐形，要求光的發(fā)散角被減小，如下面論述。
圖16A示出了一種改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)的例子，由此從波導(dǎo)1002發(fā)射的光在被極化之前首先被平行校正(collimate)。平行校正光的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使用UV偏振器。在該例子中，從波導(dǎo)1002發(fā)射的光1008被微透鏡(lenslet)陣列1014平行校正，該微透鏡陣列1014具有與數(shù)目和發(fā)散角相配的大量微透鏡，與波導(dǎo)1002的光纖的“光纖錐形”無(wú)關(guān)。偏振器1004的需要接收錐形被確定為陣列1014的每個(gè)微透鏡的焦距和波導(dǎo)1002的每個(gè)光纖尺寸的函數(shù)，與單獨(dú)由光纖性能決定相反。由此，微透鏡陣列1014平行校正光，以便偏振器1004需要的接收錐形被減少到適于許多偏振器的數(shù)量，包括適用于UV光。
然后該平行校正的光1010達(dá)到偏振器，來(lái)自每個(gè)微透鏡的平行校正光1010撞擊偏振器并覆蓋根據(jù)每個(gè)微透鏡限定的形狀覆蓋形成的區(qū)域1012。如下面根據(jù)圖18所指出，柱面透鏡可以包括在偏振器1004和其上布置了輻射可改進(jìn)材料的基底1006之間，以將光聚焦為更大強(qiáng)度的線。
圖16B示出了與圖16A相同的結(jié)構(gòu)，除了在波導(dǎo)1003的每個(gè)光纖端部中形成透鏡之外，以便微透鏡陣列不是必需的。每個(gè)光纖的透鏡平行校正來(lái)自光纖的光，以便該平行光1009撞擊偏振器1005時(shí)具有減小的錐形，以覆蓋由每個(gè)光纖的透鏡限定而形成的區(qū)域1011。同樣，柱面透鏡可以位于偏振器1005的任一側(cè)上，以在該極化的光撞擊其上布置了輻射可改進(jìn)材料基底1007之前，將該光聚焦為更大強(qiáng)度的線。
圖17示出了一種改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)的例子，由此從波導(dǎo)1102發(fā)射的光在被極化之前，首先被平行校正，然后聚焦為線。在該例子中，光1108被與柱面透鏡1116結(jié)合的透鏡狀陣列1114平行校正。應(yīng)當(dāng)理解該透鏡狀陣列114具有用于每個(gè)光纖的透鏡，光纖的尺寸和透鏡的焦距決定偏振器1104所需要的接收錐形。此外，透鏡狀陣列1114平行校正該光，以便偏振器1104需要的接收錐形被減少到許多偏振器可用的數(shù)量，包括適用于UV光。
該平行光1110撞擊偏振器1104并覆蓋相對(duì)聚焦的線性區(qū)1112。然后該極化光撞擊其上布置了輻射可改進(jìn)材料的基底1106。如下面根據(jù)圖18指出，柱面透鏡可以包括在偏振器1104和基底1106之間，以進(jìn)一步將光聚焦為更大強(qiáng)度的線。此外，在透鏡狀陣列1114由柔性材料制成的實(shí)施例中，透鏡狀陣列1114可以被彎曲為彎曲形狀，以執(zhí)行柱面透鏡1116的聚焦功能。
圖18示出了圖16和17的選擇性結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，波導(dǎo)1202發(fā)出光1208，該光到達(dá)光學(xué)元件1218，如圖16的微透鏡陣列，或圖17的透鏡狀陣列。光學(xué)元件1218平行校正那些光，然后平行光1210達(dá)到偏振器1204。此外，因?yàn)楣?210已經(jīng)被平行校正，偏振器1204需要的接受錐形被減小，允許選擇包括適用于UV光的偏振器。然后從偏振器1204發(fā)出的極化光1212撞擊第二光學(xué)元件1214，如柱面透鏡。在柱面透鏡的情況下，極化光1216被聚焦為線，然后撞擊其上布置了輻射可改進(jìn)材料的基底1206。
相對(duì)于這些結(jié)構(gòu)，作為組合的透鏡和偏振器的參數(shù)可以被選擇，以最佳化強(qiáng)度或極化的均勻性和最小化光損失?？紤]透鏡的參數(shù)包括透鏡距波導(dǎo)端部的距離和透鏡的直徑。相對(duì)于已知值可以選擇這些參數(shù)，包括波導(dǎo)的每個(gè)光纖的光纖線芯直徑(Dfiber)、每個(gè)光纖的數(shù)值孔徑(NAfiber)和所選偏振器的接受錐形。
作為一個(gè)例子，對(duì)于選擇的波導(dǎo)，光纖線芯直徑Dfiber可以等于600μm，而數(shù)值孔徑NAfiber等于0.39。選擇的偏振器可以具有5度的全接收錐形，以便實(shí)現(xiàn)希望的極化態(tài)。為了使透鏡最佳化，Dfiber或600μm被除以希望發(fā)散角的一半的切線兩倍(5度或以下的一半)，其為0.86或以下。這些為透鏡給出最小允許焦距，當(dāng)位于離波導(dǎo)一個(gè)焦距，從波導(dǎo)得到具有錐角的光，該錐角匹配偏振器的接受錐形，在該例子中，該最小距離是6.97mm。接下來(lái)，需要對(duì)著離開(kāi)波導(dǎo)的光的透鏡的最小直徑，由兩倍NAfiber或0.78乘以已經(jīng)計(jì)算的距離，或6.97mm來(lái)近似。用于該例子的所得直徑是5.44mm。為了在這些最小參數(shù)上提供某些容差，到透鏡的距離可以被選為7mm，而透鏡的直徑被選為5.5mm。選擇較長(zhǎng)焦距的透鏡將導(dǎo)致更少的發(fā)散，但是透鏡的焦距比數(shù)(F-number)應(yīng)該保持小于NAfiber兩倍的倒數(shù)，或在此情況下，1.28，以便對(duì)著來(lái)自波導(dǎo)的所有光。
圖19-21示出了允許如上所述的任意設(shè)備的LED管芯的脈沖調(diào)制的控制器結(jié)構(gòu)，包括有或者沒(méi)有透鏡和/或偏振器的結(jié)構(gòu)。如上面相對(duì)于圖9B所述，和下面更詳細(xì)地論述，控制器可以控制各個(gè)管芯，以便每個(gè)各個(gè)管芯可以與其它管芯分開(kāi)地受脈沖作用，以及可以利用不同于其它管芯的強(qiáng)度脈沖。下面根據(jù)圖22-25更詳細(xì)地論述分別控制陣列的LED管芯的激活和強(qiáng)度。
當(dāng)與穩(wěn)態(tài)LED輻射的應(yīng)用相比較時(shí)，固化設(shè)備的LED的脈沖調(diào)制具有許多優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)脈沖調(diào)制LED可以實(shí)現(xiàn)更高的瞬時(shí)輻照，允許在空氣中固化丙烯酸脂，并提供更厚涂層的固化。此外，脈沖調(diào)制LED產(chǎn)生更少的總體熱量，同時(shí)增加涂層中的局部峰值溫度。為了實(shí)現(xiàn)更高的輻照度，對(duì)于脈沖的持續(xù)時(shí)間電流增加。為了防止損壞LED，它被關(guān)斷和允許在脈沖之間冷卻。脈沖調(diào)制LED固化的優(yōu)點(diǎn)包括增加固化的深度、增加反應(yīng)速率、增加氧氣損耗和增加自由基的擴(kuò)散以開(kāi)始聚合反應(yīng)。還有暗固化的優(yōu)點(diǎn)，其中在脈沖調(diào)制之間的時(shí)間過(guò)程中將被固化材料不經(jīng)受光，以便原子團(tuán)-原子團(tuán)湮滅被最小化。具體地，LED管芯發(fā)射UV輻射，脈沖調(diào)制LED帶來(lái)這些優(yōu)點(diǎn)，在更高的分子量產(chǎn)品的制造中達(dá)到極點(diǎn)。
圖19的控制器結(jié)構(gòu)是提供高頻、短時(shí)間脈沖調(diào)制的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用于各種改進(jìn)，包括在空氣中固化丙烯酸脂和固化相對(duì)厚的涂層。該結(jié)構(gòu)包括可變電壓DC電源1302，其提供功率到固態(tài)開(kāi)關(guān)元件1304。對(duì)于LED管芯的各個(gè)脈沖調(diào)制，固態(tài)開(kāi)關(guān)元件1304可以為L(zhǎng)ED陣列1308的每個(gè)LED管芯提供各個(gè)開(kāi)關(guān)。固態(tài)開(kāi)關(guān)1304被脈沖發(fā)生器1306驅(qū)動(dòng)。脈沖發(fā)生器可以被選為使它具有可變脈沖頻率和可變脈沖寬度。
DC電源1302的輸出電壓可以被調(diào)整，以通過(guò)固態(tài)開(kāi)關(guān)1304提供希望的驅(qū)動(dòng)電流量到LED陣列。固態(tài)開(kāi)關(guān)1304的例子是功率晶體管，例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(功率FET)，具有驅(qū)動(dòng)電路，接收來(lái)自脈沖發(fā)生器1306的輸入。脈沖發(fā)生器可以是市場(chǎng)上可買(mǎi)到的各種器件，如來(lái)自AgilentTechnologies的型號(hào)81101A。該特定的脈沖發(fā)生器具有從1mHz至50MHz的頻率范圍和具有低到10ns的脈沖寬度。眾所周知UV LED，如由Cree Optoelectronics提供，其光學(xué)上升時(shí)間是30ns左右。
圖20的控制器結(jié)構(gòu)提供低頻和長(zhǎng)時(shí)期脈沖調(diào)制。該結(jié)構(gòu)包括用來(lái)編程市場(chǎng)上可買(mǎi)到的LED符號(hào)(sign)控制器1404的個(gè)人電腦1402，以提供脈沖調(diào)制。然后LED符號(hào)控制器1404脈沖調(diào)制LED矩陣陣列1406的每個(gè)LED，仿佛LED矩陣陣列1406是閃爍的LED信號(hào)。因?yàn)長(zhǎng)ED信號(hào)1404被設(shè)計(jì)成控制可見(jiàn)符號(hào)，脈沖頻率更低和約為25Hz。
圖21示出另一控制器結(jié)構(gòu)，提供中頻和中期脈沖調(diào)制。該結(jié)構(gòu)包括可變電壓DC電源1502，提供功率到固態(tài)開(kāi)關(guān)元件或開(kāi)關(guān)陣列1504。固態(tài)開(kāi)關(guān)陣列1504被數(shù)字輸出板1508驅(qū)動(dòng)，數(shù)字輸出板1508配置為X和Y陣列，隨后被個(gè)人電腦1506控制。個(gè)人電腦1506可以執(zhí)行控制程序如National Instruments Lab VIEW Virtual Instrument程序，以控制NationalInstrument數(shù)字輸出板1508。該程序允許LED被隨意地脈沖調(diào)制，或在特定的頻率下，典型地在千赫茲范圍內(nèi)。
圖22示出形成其自身的溝道的各個(gè)LED管芯的電路例子，以便可以在高分辨率下執(zhí)行固化或其他改進(jìn)，如先前相對(duì)于圖12所述。相對(duì)于陣列的其他LED管芯，每個(gè)LED可以被有選擇地和分別地激活。由此，通過(guò)僅僅激活產(chǎn)生圖形需要的LED，在輻射可改進(jìn)材料中可以產(chǎn)生圖形，與陣列的所有LED相反。圖22包括提供功率到升壓電路1604的Vcc電源1602，如上面根據(jù)圖9B所述的電源。然后升壓電路1604提供功率到各個(gè)溝道1606A-1606F，每個(gè)溝道是單個(gè)LED管芯。然后開(kāi)關(guān)陣列組1608有選擇地激活一個(gè)或多個(gè)溝道，隨后有選擇地激活一個(gè)或多個(gè)各個(gè)LED管芯。由此，開(kāi)關(guān)陣列組1608可以被配置為僅僅激活產(chǎn)生希望圖形所需要的那些溝道。
該電路可以與上面指出的任意技術(shù)結(jié)合使用。例如，該電路可以與透鏡和/或偏振器結(jié)合使用或不使用透鏡和/或偏振器。此外，該電路可以使用或不使用脈沖發(fā)生控制器。當(dāng)包括脈沖控制器時(shí)，開(kāi)關(guān)組1608根據(jù)提供的脈沖信號(hào)允許電流流過(guò)選擇的LED管芯。
圖23示出了形成其自身的溝道的各個(gè)LED管芯1706A-1706C的電路例子，以便可以在高分辨率下執(zhí)行固化，以及每個(gè)溝道具有連接到Vcc電源1702的其功率控制電路1704A-1704C，以便可以為每個(gè)各個(gè)LED管芯控制強(qiáng)度。通過(guò)每個(gè)各個(gè)升壓電路1704A-1704C分別控制每個(gè)LED管芯1706A-1706C的強(qiáng)度，允許執(zhí)行外形固化或其他外形改進(jìn)，由此橫穿波導(dǎo)提供的輻照是不均勻的，以便匹配也不均勻的目標(biāo)。
該電路也可以與上面指出的任意技術(shù)結(jié)合使用。例如，該電路可以與透鏡和/或偏振器結(jié)合使用或不使用透鏡和/或偏振器，和使用或不使用脈沖發(fā)生控制器。
圖24示出目標(biāo)不均勻的例子。在該例子中，目標(biāo)是位于不均勻結(jié)構(gòu)1810上的可固化材料1808。具體地，該例子的結(jié)構(gòu)1810是U形的，以便輻射可固化材料在中心比在端部更遠(yuǎn)離波導(dǎo)。由此，如果橫穿波導(dǎo)1802提供均勻輻照，那么材料1808的表面將不接收相對(duì)均勻的輻照。反而，該端部將接收比中心輻照更大強(qiáng)度的輻照。
為了計(jì)算U形結(jié)構(gòu)1810，波導(dǎo)1802在波導(dǎo)1802處輸出不均勻的輻照。在波導(dǎo)處，端部上的輻照光束1804A和1804B的強(qiáng)度比中心的光束1806A和1806B的輻照更低。由此，輻照到達(dá)材料1808，以及所得的固化從側(cè)面至側(cè)面更均勻。
圖25示出也不均勻目標(biāo)的另一例子。但是，在該例子中，該目標(biāo)是具有變化傳輸率的可固化材料1910，具體地從一端至另一端的厚度。因此，如果在波導(dǎo)1902處的輻照是均勻的，那么在材料表面的輻照在厚的端部1912相對(duì)于薄的端部1914更少有效，以便固化整個(gè)涂層不可能是相對(duì)均勻的。
為了計(jì)算，偏差是材料1910的傳輸率，波導(dǎo)1902在波導(dǎo)1902處輸出不均勻的輻照。朝向厚端部1912的輻照光束1904的強(qiáng)度是最高的。朝向材料的中間的輻照光束1906的強(qiáng)度具有比光束1904更低的強(qiáng)度，但是具有高于朝向薄端部1914的光束1908的輻照的強(qiáng)度。因此，材料1910的固化從一側(cè)到另一側(cè)更均勻。
圖26示出控制從波導(dǎo)2002到輻射可改進(jìn)材料2006的輻射應(yīng)用的選擇性方法?？梢酝ㄟ^(guò)光閥結(jié)構(gòu)2012控制來(lái)自波導(dǎo)2002的各個(gè)光纖的輻射，該光閥位于從波導(dǎo)2002發(fā)出的輻射路徑中。光閥結(jié)構(gòu)2012用來(lái)控制到可改進(jìn)材料光的路徑。如圖所示，光閥2012可以與一組偏振器2003，2004結(jié)合工作，允許來(lái)自給定光纖的輻射被阻擋，允許來(lái)自給定光纖的基本上所有輻射流過(guò)，或應(yīng)用連續(xù)可變減小來(lái)自給定光纖的輻射強(qiáng)度。此外，該光閥可以在靜態(tài)或掩模條件中配置或該光閥是可控的，以便它是動(dòng)態(tài)的。
如圖所示，光閥結(jié)構(gòu)2012是光閥單元2016的一維陣列，其中每個(gè)光閥單元2016可被分別地控制，由此動(dòng)態(tài)地控制接收輻射的路徑。在此使用的術(shù)語(yǔ)光閥通常指包括多個(gè)光閥單元2016的光閥結(jié)構(gòu)2012或各個(gè)光閥單元2016。應(yīng)當(dāng)理解完全的光閥結(jié)構(gòu)2012或僅僅各個(gè)光閥單元2016可以位于輻射路徑中。
可以使用的光閥有各種形式。如圖26所示，可以提供液晶顯示器(“LCD”)陣列。LCD陣列使用LCD單元作為各個(gè)光閥單元2016。標(biāo)準(zhǔn)的LCD控制器(未示出)有選擇地控制該各個(gè)LCD單元，以使得它們控制通過(guò)光的極化旋轉(zhuǎn)。光閥的其他例子包括有格柵的光閥和數(shù)字鏡子裝置。有格柵的光閥使用光閥單元，包括形成衍射光柵的多個(gè)靜電控制的反射帶。有格柵的光閥例子采用光閥相對(duì)于波導(dǎo)2002和材料2006的光閥定位，以估計(jì)通過(guò)各個(gè)光閥單元提供的反射，與如用于LCD光閥所示的直線方法相反。利用有格柵的光閥或數(shù)字鏡子裝置的結(jié)構(gòu)例子依靠偏轉(zhuǎn)來(lái)控制光強(qiáng)度，下面根據(jù)圖28更詳細(xì)地論述。
圖26的LCD光閥通過(guò)與初始偏振器2003和最后的偏振器2004結(jié)合工作，控制到達(dá)可改進(jìn)材料的光強(qiáng)度。初始偏振器2003給予光特定的極化。然后LCD光閥2012旋轉(zhuǎn)偏振器給定的量，從0至180度任何位置。然后該輻射必須通過(guò)最后的偏振器2004。但是，僅僅具有適當(dāng)?shù)臉O化狀態(tài)的光穿過(guò)最后的偏振器2004，具有正常強(qiáng)度。如果偏振態(tài)從最后的偏振器2004需要的偏振態(tài)偏轉(zhuǎn)90度，那么沒(méi)有輻射穿過(guò)。由此，LCD光閥2012可以用來(lái)依照要求旋轉(zhuǎn)偏振態(tài)，由此控制將穿過(guò)最后的偏振器2004的輻射量。因?yàn)楦鱾€(gè)LCD單元2016可以被獨(dú)立地控制，與穿過(guò)其他單元的輻射相比，穿過(guò)某些LCD單元的輻射可以給予不同的極化旋轉(zhuǎn)，以便輻射圖形從最后的偏振器2004發(fā)出。
因?yàn)楣忾y控制到達(dá)輻射可改進(jìn)材料的輻射強(qiáng)度，所以光閥可以用來(lái)在材料中產(chǎn)生圖形或提高固化的均勻性或用于高度不均勻材料或材料位置的其他改進(jìn)，如圖24和25所示。穿過(guò)該光閥的光強(qiáng)度被控制，以產(chǎn)生希望的圖形或改變橫穿光閥的強(qiáng)度外形。由此，來(lái)自各個(gè)光纖的強(qiáng)度可能基本上是均勻的，與控制激活和/或來(lái)自每個(gè)各個(gè)光纖的強(qiáng)度相反，如上面相對(duì)于圖22-25所述。
如論述，圖26的該例子示出了光閥單元2016的一維陣列。應(yīng)當(dāng)理解也可利用其他陣列維數(shù)。但是，如該例子所示，當(dāng)應(yīng)用陣列如一維陣列2012時(shí)，通過(guò)使用光學(xué)元件在陣列2012上聚焦從波導(dǎo)2002發(fā)出的光是合符需要的。光被聚焦，以便來(lái)自波導(dǎo)2002的基本上所有光在到達(dá)材料2006之前，必須穿過(guò)光閥結(jié)構(gòu)2012。在所示例子中，柱面透鏡2014位于從波導(dǎo)2002發(fā)出的輻射2008的路徑中，以便從柱面透鏡2014發(fā)出的光2010變得聚焦在光閥2012上。
此外，進(jìn)一步改變從第二偏振器2004發(fā)出輻射路徑也是有利的。在所示例子中，在偏振器2004和可改進(jìn)材料2006之間包括第二光學(xué)元件2020。具體地，該例子的第二光學(xué)元件是投影透鏡，其獲得從偏振器偏離的光并且將該光再次聚焦到可改進(jìn)材料2006上的點(diǎn)2024。點(diǎn)2024的集合形成線，其遵照由光閥2012所示的圖形或強(qiáng)度外形。
另一提高可以與具有多個(gè)維數(shù)的光閥結(jié)合使用，包括角控制元件如棱鏡膜(未示出)。棱鏡膜被放置在波導(dǎo)2002和光閥2012之間，最好利用離開(kāi)波導(dǎo)2002的高角度光。
圖27示出了利用光學(xué)元件來(lái)平滑強(qiáng)度外形的輻射改進(jìn)結(jié)構(gòu)，被應(yīng)用于輻射可改進(jìn)材料。波導(dǎo)2102朝著光學(xué)元件2106例如微透鏡陣列的方向輸出輻射。為了提供無(wú)窮波導(dǎo)2102的效果，可以包括鏡子2104A和2104B，以朝向光學(xué)元件2106反射回錯(cuò)誤輻射。在該例子中，也包括可選的第二光學(xué)元件2108，如微透鏡陣列，以進(jìn)一步平行校正從第一光學(xué)元件2106發(fā)出的光。可選的模糊過(guò)濾器2110被布置在第二光學(xué)元件2108和輻射可改進(jìn)材料2112之間。
在圖27中圖示了幾個(gè)輻射路徑角和非輻射路徑角，以論證平滑效果。非輻射路徑2114從沒(méi)有輻射發(fā)出的波導(dǎo)2102的光纖之間的小區(qū)域延伸。如圖所示，該路徑2114延伸至可改進(jìn)材料2112上的點(diǎn)2116。但是，該點(diǎn)2116不暴露于輻射，輻射路徑2118從光纖的中部延伸到點(diǎn)2116，以致別的未曝光的點(diǎn)2116接收輻射。類(lèi)似地，點(diǎn)2224不通過(guò)高角度路徑2122接收輻射。但是，點(diǎn)2224通過(guò)包括路徑2120的路徑接收輻射。由此，光學(xué)元件2106和選擇性地2108產(chǎn)生非成像結(jié)構(gòu)，由此從波導(dǎo)2102發(fā)出的光在材料2112處被模糊，而不是被直接成像。模糊過(guò)濾器2110可以包括更多的模糊輻射以平滑強(qiáng)度外形。
圖28示出了一種輻射改進(jìn)結(jié)構(gòu)，其使光閥偏轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生圖形和/或減小到偏振器的輻射接收角。波導(dǎo)2202朝著光學(xué)元件2206例如微透鏡陣列的方向輸出輻射。如同圖26的結(jié)構(gòu)一樣，為了提供無(wú)窮波導(dǎo)2202的效果，可以包括鏡子2204A和2204B，以朝向光學(xué)元件2206反射回錯(cuò)誤輻射。在該例子中，也包括可選的第二光學(xué)元件2208如微透鏡陣列，以進(jìn)一步平行校正從第一光學(xué)元件2206發(fā)出的光。
該結(jié)構(gòu)也包括在第一光學(xué)元件2206和第二光學(xué)元件2208之間放置的偏轉(zhuǎn)光閥2210。該偏轉(zhuǎn)光閥2210可以是有格柵的光閥或數(shù)字鏡子裝置。偏轉(zhuǎn)光閥2210具有可分別地控制的單元，以便選擇偏轉(zhuǎn)光，以依照要求產(chǎn)生圖形。
在圖28中圖示了幾個(gè)輻射路徑角以及非輻射路徑角，以論證偏轉(zhuǎn)，以及也圖示了平滑。非輻射路徑2214從沒(méi)有輻射發(fā)出的波導(dǎo)2202的光纖之間的小區(qū)域延伸。如圖所示，該路徑2214延伸至可改進(jìn)材料2212上的點(diǎn)2216。但是，該點(diǎn)2216不暴露于輻射，輻射路徑2218從光纖的中部延伸到點(diǎn)2216，以便別的未曝光的點(diǎn)2216接收輻射。但是，在該例子中，偏轉(zhuǎn)光閥2210已經(jīng)被激活，以便點(diǎn)2224通過(guò)包括已經(jīng)偏轉(zhuǎn)的路徑2220的路徑接收輻射。偏轉(zhuǎn)依照要求重定向輻射，這可用于在輻射可改進(jìn)材料2212中產(chǎn)生圖形。此外，偏轉(zhuǎn)減小輻射的接近角，偏振器(在該圖中未示出)位于光學(xué)元件2206和材料2212之間的點(diǎn)是有用的。
盡管參考示例性優(yōu)選實(shí)施例敘述了本發(fā)明，但是在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下，本發(fā)明可以以其他特定的形式體現(xiàn)。由此，在此敘述和圖示的實(shí)施例僅僅是示例性的，不應(yīng)該被認(rèn)為是限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的范圍可以進(jìn)行其他改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種輻射設(shè)備，包括多個(gè)固態(tài)輻射源，生成改進(jìn)第一材料的輻射；與固態(tài)輻射源電連通的控制器，選擇性地并單獨(dú)地激活多個(gè)固態(tài)輻射源的每一個(gè)；多個(gè)聚光器，其中每個(gè)聚光器接收來(lái)自多個(gè)固態(tài)輻射源的一個(gè)或多個(gè)的輻射；多個(gè)光波導(dǎo)，其中多個(gè)光波導(dǎo)的每一個(gè)包括第一端和第二端，其中每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的輻射；以及支撐結(jié)構(gòu)，至少穩(wěn)定多個(gè)光波導(dǎo)的第二端的第一部分。
2.如權(quán)利要求1的輻射設(shè)備，其中控制器選擇性地并單獨(dú)地控制來(lái)自所激活的多個(gè)固態(tài)輻射源的每一個(gè)的輻射強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求1的輻射設(shè)備，其中控制器使得固態(tài)輻射源產(chǎn)生脈沖調(diào)制的輻射。
4.如權(quán)利要求1的輻射設(shè)備，還包括放置在從第二端發(fā)出的輻射的路徑中的光學(xué)元件。
5.如權(quán)利要求1的輻射設(shè)備，其中控制器選擇性地并單獨(dú)地激活每個(gè)固態(tài)輻射源，以在第一材料中產(chǎn)生圖形。
6.一種輻射系統(tǒng)，包括固態(tài)輻射源，包括多個(gè)LED管芯，生成能夠改進(jìn)輻射可改進(jìn)化學(xué)配方的輻射；電連接到多個(gè)LED管芯的控制器，選擇性地并單獨(dú)地激活多個(gè)LED管芯的每一個(gè)；多個(gè)聚光器，其中每個(gè)聚光器接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)LED管芯的輻射；多個(gè)光纖，其中多個(gè)光纖的每一個(gè)包括第一端和第二端，其中每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的集中輻射；以及基底，支撐該輻射可改進(jìn)化學(xué)配方。
7.如權(quán)利要求6的輻射系統(tǒng)，其中控制器選擇性地并單獨(dú)地控制來(lái)自所激活的多個(gè)LED管芯的每一個(gè)的輻射強(qiáng)度。
8.如權(quán)利要求6的輻射系統(tǒng)，其中控制器選擇性地并單獨(dú)地激活每個(gè)LED管芯，以在輻射可改進(jìn)化學(xué)配方中產(chǎn)生圖形。
9.如權(quán)利要求6的輻射系統(tǒng)，還包括放置在從第二端發(fā)出的輻射的路徑中的光學(xué)元件。
10.一種輻射設(shè)備，包括多個(gè)固態(tài)輻射源，生成改進(jìn)第一材料的輻射；與固態(tài)輻射源電連通的控制器，選擇性地并單獨(dú)地控制來(lái)自多個(gè)固態(tài)輻射源的每一個(gè)的輻射強(qiáng)度；多個(gè)聚光器，其中每個(gè)聚光器接收來(lái)自多個(gè)固態(tài)輻射源的一個(gè)或多個(gè)的輻射；多個(gè)光波導(dǎo)，其中多個(gè)光波導(dǎo)的每一個(gè)包括第一端和第二端，其中每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的輻射；以及支撐結(jié)構(gòu)，至少穩(wěn)定多個(gè)光波導(dǎo)的第二端的第一部分。
11.如權(quán)利要求10的輻射設(shè)備，其中控制器選擇性地并單獨(dú)地激活多個(gè)固態(tài)輻射源的每一個(gè)。
12.如權(quán)利要求10的輻射設(shè)備，其中控制器使得固態(tài)輻射源產(chǎn)生脈沖調(diào)制的輻射。
13.如權(quán)利要求10的輻射設(shè)備，其中在非均勻結(jié)構(gòu)上設(shè)置第一材料，并且其中控制器選擇性地并單獨(dú)地控制來(lái)自每個(gè)固態(tài)輻射源的輻射的強(qiáng)度，以根據(jù)該非均勻結(jié)構(gòu)向第一材料輸送均勻輻射。
14.如權(quán)利要求10的輻射設(shè)備，其中第一材料包括具有變化的傳輸率的表面，并且其中控制器根據(jù)變化的傳輸率，選擇性地并單獨(dú)地控制來(lái)自每個(gè)固態(tài)輻射源的輻射的強(qiáng)度。
15.一種輻射系統(tǒng)，包括固態(tài)輻射源，包括多個(gè)LED管芯，生成能夠改進(jìn)輻射可改進(jìn)化學(xué)配方的輻射；電連接到多個(gè)LED管芯的控制器，選擇性地并單獨(dú)地控制來(lái)自多個(gè)LED管芯的每一個(gè)的輻射強(qiáng)度；多個(gè)聚光器，其中每個(gè)聚光器接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)LED管芯的輻射；多個(gè)光纖，其中多個(gè)光纖的每一個(gè)包括第一端和第二端，其中每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的集中輻射；以及基底，支撐該輻射可改進(jìn)化學(xué)配方。
16.如權(quán)利要求15的輻射系統(tǒng)，其中控制器選擇性地并單獨(dú)地激活多個(gè)LED管芯的每一個(gè)。
17.如權(quán)利要求15的輻射系統(tǒng)，其中控制器使得多個(gè)LED管芯產(chǎn)生脈沖調(diào)制的輻射。
18.如權(quán)利要求15的輻射系統(tǒng)，其中在非均勻結(jié)構(gòu)上設(shè)置輻射可改進(jìn)化學(xué)配方，并且其中控制器選擇性地并單獨(dú)地控制來(lái)自每個(gè)LED管芯的輻射的強(qiáng)度，以根據(jù)該非均勻結(jié)構(gòu)向輻射可改進(jìn)化學(xué)配方輸送均勻輻射。
19.如權(quán)利要求15的輻射設(shè)備，其中輻射可改進(jìn)化學(xué)配方包括具有變化的傳輸率的表面，并且其中控制器根據(jù)變化的傳輸率，選擇性地并單獨(dú)地控制來(lái)自每個(gè)LED管芯的輻射的強(qiáng)度。
20.一種輻射設(shè)備，包括多個(gè)固態(tài)輻射源，生成改進(jìn)第一材料的輻射；多個(gè)聚光器，其中每個(gè)聚光器接收來(lái)自多個(gè)固態(tài)輻射源的一個(gè)或多個(gè)的輻射；多個(gè)光波導(dǎo)，其中多個(gè)光波導(dǎo)的每一個(gè)包括第一端和第二端，其中每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的輻射；以及光閥，設(shè)置在來(lái)自波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)第二端的輻射的路徑中；以及支撐結(jié)構(gòu)，至少穩(wěn)定多個(gè)光波導(dǎo)的第二端的第一部分。
21.如權(quán)利要求20的輻射設(shè)備，其中光閥是液晶陣列。
22.如權(quán)利要求20的輻射設(shè)備，其中光閥是有格柵的光閥。
23.如權(quán)利要求20的輻射設(shè)備，還包括放置在從第二端發(fā)出的輻射的路徑中的光學(xué)元件，使得光閥在從光學(xué)元件發(fā)出的輻射的路徑中。
24.如權(quán)利要求23的輻射設(shè)備，其中光學(xué)元件將來(lái)自波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)第二端的輻射聚焦到光閥。
25.如權(quán)利要求20的輻射設(shè)備，其中光閥調(diào)節(jié)輻射，以在輻射可改進(jìn)材料中產(chǎn)生圖形。
26.如權(quán)利要求25的輻射設(shè)備，其中光閥偏轉(zhuǎn)至少部分輻射，以產(chǎn)生圖形。
27.如權(quán)利要求27的輻射設(shè)備，還包括第一偏振器，放置在從波導(dǎo)發(fā)出的輻射的路徑中，使得偏振的輻射到達(dá)光閥，其中光閥旋轉(zhuǎn)輻射的偏振；第二偏振器，放置在從光閥發(fā)出的輻射的路徑中，該第二偏振器根據(jù)偏振的旋轉(zhuǎn)控制輻射強(qiáng)度。
28.一種輻射系統(tǒng)，包括固態(tài)輻射源，包括多個(gè)LED管芯，生成能夠改進(jìn)輻射可改進(jìn)化學(xué)配方的輻射；多個(gè)聚光器，其中每個(gè)聚光器接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)LED管芯的輻射；多個(gè)光纖，其中多個(gè)光纖的每一個(gè)包括第一端和第二端，其中每個(gè)第一端接收來(lái)自多個(gè)聚光器的一個(gè)或多個(gè)的集中輻射；光閥，設(shè)置在來(lái)自波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)第二端的輻射的路徑中；以及基底，支撐該輻射可改進(jìn)化學(xué)配方。
29.如權(quán)利要求28的輻射系統(tǒng)，其中光閥是液晶陣列。
30.如權(quán)利要求28的輻射系統(tǒng)，其中光閥是有格柵的光閥。
31.如權(quán)利要求28的輻射系統(tǒng)，其中光閥在輻射可改進(jìn)化學(xué)配方中產(chǎn)生圖形。
全文摘要
一種輻射(100)設(shè)備包括，產(chǎn)生輻射的多個(gè)固態(tài)輻射源，通過(guò)固化或通過(guò)極化產(chǎn)生對(duì)準(zhǔn)來(lái)改進(jìn)第一材料(650)。該固態(tài)輻射源(104)可以被布置在陣列圖形中。在相應(yīng)陣列圖形中布置的聚光器(120)，接收來(lái)自相應(yīng)固態(tài)輻射源(104)的輻射。該集中的輻射被多個(gè)光波導(dǎo)(130)接收，光波導(dǎo)也被布置在相應(yīng)的陣列圖形中。每個(gè)光波導(dǎo)(130)包括接收該輻射的第一端(132)和輸出該輻射的第二端(133)。與固態(tài)源(104)電連通的控制器(104)可以控制每個(gè)照射狀態(tài)。該輻射改進(jìn)設(shè)備(100)可以用于連續(xù)的基底、薄層、零部件、點(diǎn)固化和/或3D－輻射固化工序。
文檔編號(hào)G02B6/00GK1914453SQ200480041298
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2004年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月2日
發(fā)明者弗朗西斯·M·阿吉雷, 彼得·T·本松, 米凱萊·A·克拉頓, 戈?duì)枛|·D·亨森, 大衛(wèi)·L·霍費(fèi)爾特, 杰克·W·萊, 邁克爾·A·梅斯, 大衛(wèi)·L·菲利普斯 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司