光源及照明系統的制作方法

光源及照明系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種光源及照明系統。該光源可包括柱面透鏡(例如柱面菲涅爾透鏡)、發光元件的線性陣列，該線性陣列與所述柱面菲涅爾透鏡對齊并透過所述柱面菲涅爾透鏡發射光線，其中所述柱面菲涅爾透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度，所述線性陣列橫跨透鏡長度。
【專利說明】光源及照明系統
[0001]相關申請
[0002]本申請要求于2013年4月10日提交的美國非臨時專利申請N0.13/860, 440的優先權，該申請要求于2012年4月16日提交的美國臨時專利申請N0.61/624，974的優先權，上述兩件申請的全部內容出于所有目的通過引用結合于此。

【技術領域】
[0003]本申請涉及光源及照明系統。

【背景技術】
[0004]紫外線光源(例如汞弧光燈和包括發光二極管(LED)陣列的固態UV光源)在成像、印刷和電信行業中通常被用于涂料、油墨和粘合劑中的固化。LED技術正在代替傳統的汞弧光燈，因為它們更加節能、持續時間更長，有更低的工作溫度，使用起來更安全并且更環保，能夠被更緊密地制造，等等還有其他原因。
[0005]LED和其他類型的光源的特征在于展示朗伯(Lambertian)或近朗伯(near-Lambertian)發射圖案。因此，UV固化的一個挑戰是在整個目標物體或表面上提供均勻的光線輻照度。特別地，對大的二維表面進行固化可能需要制造大的光源(該大的光源昂貴并且笨重)，或者可能需要組合多個光源來在目標表面區域上提供輻照度。發明人于此已經意識到上述方法的潛在問題。也就是，輻照度均勻性可能較差，特別是在個體(individual)光源的發射圖案的邊緣附近和在多個光源之間的連接處。
實用新型內容
[0006]解決上述問題的一種方法包括一種光源，該光源包括:柱面透鏡(例如柱面菲涅爾(Fresnel)透鏡)、以及發光元件的線性陣列，該發光元件的線性陣列與所述柱面菲涅爾透鏡對齊并透過所述柱面菲涅爾透鏡發射光線，其中所述柱面菲涅爾透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度，所述線性陣列橫跨透鏡長度。此外，所述光源可包括外殼，其中可在該外殼的前平面處安裝窗口，該窗口長度橫跨前平面長度，并且其中所述線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件被放置在相鄰于所述窗口的橫向邊緣的位置處，并且其中橫向邊緣處的窗口側壁被對齊成與外殼側壁齊平。以這種方式，與常規光源相比，對于個體光源以及在多個光源上，光源的發射圖案均勻性能夠得以增強。
[0007]本實用新型提供一種光源，該光源包括:柱面透鏡；發光元件的線性陣列，該線性陣列與所述柱面透鏡對齊并透過所述柱面透鏡發射光線，其中所述柱面透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度，所述線性陣列橫跨透鏡長度。
[0008]優選地，所述柱面透鏡為僅具有單個槽的柱面菲涅爾透鏡。
[0009]優選地，所述柱面透鏡為包括雙柱面菲涅爾透鏡的柱面菲涅爾透鏡。
[0010]優選地，該光源還包括外殼，其中在該外殼的前平面處安裝有窗口，該窗口長度橫跨前平面長度，并且其中所述線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件被放置在相鄰于所述窗口的橫向邊緣的位置處，并且其中所述橫向邊緣處的窗口側壁被對齊成與外殼側壁齊平。
[0011]優選地，所述發光元件的線性陣列還包括位于兩個末端部分之間的中間部分，所述線性陣列僅具有單排元件，其中:所述中間部分包括貫穿該中間部分、以第一間隔分布在該中間部分上的多個發光元件；以及每個末端部分包括貫穿每個末端部分、以第二間隔分布在該末端部分上的多個發光元件，所述第一間隔大于所述第二間隔。
[0012]優選地，在所述中間部分與每個末端部分之間的第三間隔能夠大于所述第二間隔并小于所述第一間隔。
[0013]優選地，所述中間部分中的所述多個發光元件具有第一輻照度；每個末端部分中的所述多個發光元件具有第二輻照度。
[0014]優選地，相比于所述末端部分中的所述多個發光元件中的每個發光元件，所述中間部分中的所述多個發光元件中的每個發光元件包括更高亮度的發光元件，并且其中所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
[0015]優選地，所述中間部分中的所述多個發光元件中的每個發光元件包括光學元件，該光學元件增加其發光元件的第一輻照度，并且其中所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
[0016]優選地，所述末端部分中的所述多個發光元件中的每個發光元件包括光學元件，該光學元件減小其發光元件的第二輻照度，并且其中所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
[0017]優選地，所述中間部分中的所述多個發光元件被提供有第一驅動電流；所述末端部分中的所述多個發光元件被提供有第二驅動電流；以及所述第一驅動電流大于所述第二驅動電流。
[0018]優選地，所述窗口包括正面和所述窗口側壁，該正面與所述前平面齊平，并且所述窗口側壁從所述前平面向后垂直延伸。
[0019]本實用新型還提供一種照明系統，該系統包括:電源；冷卻子系統；發光子系統，該發光子系統包括:外殼；耦合光學器件，其中該耦合光學器件包括柱面菲涅爾透鏡；安裝在所述外殼的前平面處的窗口 ；以及包含在所述外殼內的發光元件的線性陣列，該線性陣列與所述柱面菲涅爾透鏡對齊并透過所述柱面菲涅爾透鏡發射光線，其中所述柱面菲涅爾透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度，所述線性陣列橫跨透鏡長度，其中:所述線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件被放置在相鄰于所述窗口的橫向邊緣的位置處，所述橫向邊緣處的窗口側壁被對齊成與外殼側壁齊平，所述窗口側壁從所述前平面向后垂直延伸，所述發光元件的線性陣列包括位于兩個末端部分之間的中間部分，所述線性陣列僅具有單排元件，其中:所述中間部分包括貫穿該中間部分、以第一間隔分布在該中間部分上的多個發光元件；以及每個末端部分包括貫穿每個末端部分、以第二間隔分布在該末端部分上的多個發光元件，所述第一間隔大于所述第二間隔；控制器，該控制器包括被執行用以從分布在所述中間部分上、具有第一輻照度的發光元件照射光線，以及從分布在所述末端部分上、具有第二輻照度的發光元件照射光線的指令，其中，所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
[0020]優選地，所述柱面菲涅爾透鏡包括僅具有單個槽的柱面菲涅爾透鏡。
[0021]優選地，所述柱面菲涅爾透鏡包括雙柱面菲涅爾透鏡。
[0022]能夠理解的是，提供以上實用新型內容是為了以簡化的形式介紹概念的選擇，這些概念在【具體實施方式】中被進一步描述。該實用新型內容并不意圖標識所要求保護的主題的關鍵或必要特征，該主題的范圍唯一地由【具體實施方式】之后的權利要求書來定義。此外，所要求保護的主題并不限于解決上述或本公開文件的任意部分中的任何缺點的實施。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1示出了近朗伯發射圖案的示例。
[0024]圖2是發光元件的勻稱隔開的線性陣列的示例的示意圖。
[0025]圖3是示出了圖2的發光元件的勻稱隔開的線性陣列的輻照度圖案的示意圖。
[0026]圖4是顯示圖3的輻照度圖案的橫截面的示圖。
[0027]圖5是具有邊賦權間隔的發光元件的線性陣列的示例的示意圖。
[0028]圖6是示出了圖5的發光元件的邊賦權線性陣列的輻照度圖案的示意圖。
[0029]圖7是顯示圖6的輻照度圖案的橫截面的示圖。
[0030]圖8是圖4和圖7的輻照度剖面(profile)的示圖。
[0031]圖9是圖4和圖7的輻照度剖面的示圖，以及具有內部透鏡化(lens)的LED的邊賦權線性陣列的輻照度剖面的示圖。
[0032]圖10是示例光源的主視圖。
[0033]圖11是兩個并排放置的圖10的示例光源的局部主視圖。
[0034]圖12是圖10的示例光源的局部側透視圖。
[0035]圖13是圖10的示例光源的前透視圖。
[0036]圖14是示出了照明系統的示例的示意圖。
[0037]圖15是使用光源的方法的示例流程圖。
[0038]圖16A和16C是示例柱面菲涅爾透鏡的透視圖。
[0039]圖16B和16D分別是圖16A和16C的示例柱面菲涅爾透鏡的橫截面圖。
[0040]圖17是具有柱面菲涅爾透鏡的示例光源的局部側透視圖。
[0041]圖18是示例雙柱面菲涅爾透鏡的橫截面圖。

【具體實施方式】
[0042]本說明書涉及光源、使用光源的方法、和在涂料、油墨、粘合劑和其他可固化的工件的制造中使用的照明系統。圖1示出了 LED發光元件的近朗伯發射圖案的示例。圖2顯示了描繪以勻稱隔開的方式布置的發光元件的線性陣列的示例的示意圖。圖3和圖4示出了圖2中的發光元件的勻稱隔開的線性陣列的輻照度圖案的示例和輻照度圖案的橫截面示圖。圖5顯示了描繪發光元件的線性陣列的示例的示意圖，其中所述發光元件以邊賦權間隔分布。圖6和圖7示出了圖5中的發光元件的邊賦權線性陣列的輻照度圖案的示例和輻照度圖案的橫截面示圖。圖8和圖9是將圖4和圖7的示例輻照度剖面進行比較，以及將圖4和圖7的示例輻照度剖面與具有內部透鏡化的LED的邊賦權線性陣列的示例輻照度剖面進行比較的示圖。圖10是包括邊賦權的發光元件的線性陣列的示例光源的主視圖，而圖11示出了兩個光源的局部主視圖的示例，這兩個光源包括并排布置的發光元件的邊賦權線性陣列。圖12和圖13是圖10的示例光源的局部側透視圖和前透視圖。圖14是光源的配置的示例的示意圖，以及圖15是使用光源的方法的示例流程圖。圖16A、16B、16C以及16D示出了多槽柱面菲涅爾透鏡和單槽柱面菲涅爾透鏡的示例。圖17示出了包括單槽柱面菲涅爾透鏡的光源的示例。圖18中示出了雙柱面菲涅爾透鏡。
[0043]現在轉到圖1，其示出了近朗伯光源(例如，LED型發光元件)的發射圖案100。該發射圖案示出了源自所述近朗伯光源的光的角展度是寬廣(broad)且分散的，并且當來自光源的發射角從一 90°變化到+90°時，輻射強度剖面110是可變的。因此，由近朗伯光源照明的表面可能不能被光線均勻地照射。
[0044]圖2示出了 10個發光元件220的勻稱隔開36mm的線性陣列200的示例的簡單示意圖。勻稱隔開意味著每個發光元件之間的間隔240可以是相同的。該發光元件可以被安裝在基板210(例如，印刷電路板(PCB))上。
[0045]圖3示出了位于距離圖2中的LED的勻稱隔開的線性陣列6mm的固定平面處的輻照度圖案的示圖300。示圖300的輻照度圖案可以使用光學仿真程序(例如，Zemax)來生成。曲線310、320、330、340、350和360分別近似于在距離光源6mm的表面處的1.80、1.65、1.30,0.90,0.40和0.20W/cm2的恒定輻照度的直線，該光源以垂直于90°發射角為方向。圖3示出了發射自線性規則間隔陣列的光在橫向軸和縱向軸上的角展度。來自勻稱隔開的陣列的輻照度在該二維圖案上變化，強度從該圖案的中心向外圍減小。
[0046]圖4顯示了示圖300的輻照度圖案沿其主對稱軸或沿對應于線性陣列的中心線取得的橫截面的示圖400。輻照度剖面410示出了輻照度在該表面的中心部分是稍微均勻的，但是朝向邊緣大幅減小。對于UV固化來說，在目標表面處提供均勻輻照度的光源可以在該目標表面上提供均勻的固化速率。為了達到均勻的固化速率，可以使用在該目標表面上提供其中輻照度高于最小閾值且低于最大閾值的發射圖案的光源來對表面進行照射。例如，當輻照度低于最小閾值時，固化速率可較慢，并且可能不能實現目標表面的固化。另一方面，當輻照度高于最大閾值時，固化可能進行得太快，導致過固化，過固化可損害目標表面。一般而言，當最大閾值與最小閾值之間的差越小時，更加均勻的固化速率被實現。例如，可以使用等式(I)來定義用于評價均勻性的度量:
[0047]均勻性=(最大值一最小值)/平均(最大值，最小值)(I)其中，最大值表示對應于提供均勻固化速率的最大閾值輻照度，以及最小值表示對應于提供均勻固化速率的最小閾值福照度。之后，給定均勾性和最大閾值福照度，等式(I)可以解出最小福照度:
[0048]最小值=最大值*(1 一均勻性/2)/(1+均勻性/2) (2)
[0049]例如，最小閾值福照度等于最大閾值福照度的情況對應于完全均勾的福照度。如另一個示例，使用等式(2)，對于20%的均勻性和1.83W/cm2的最大輻照度，最小輻照度被計算為是1.497W/cm2。在這種方式中，在距離圖2的LED的均勻隔開的線性陣列6mm的平面表面處的光線輸出的可用長度可以從圖4確定為是32.3_。該可用長度對應于方框420內的輻照度剖面410的X坐標域的長度，其中，方框420表示其上發射的輻照度在最小閾值與最大閾值之間的X坐標值。因此，超過該計算出的可用長度，根據等式(2)，輻照度均勻性可能是20%或更低。
[0050]現在轉到圖5，其示出了在基板510(例如，PCB)上支持的具有邊賦權間隔的10個發光元件(例如，LED)的36mm線性陣列500的示例。該線性陣列可以包括中間部分516和兩個末端部分，該中間部分516包括在其中以第一間隔540均勾分布的6個LED 520，兩個末端部分中的每個末端部分包括在其中以第二間隔536分布的2個LED 530。此外，可以在該中間部分516與末端部分518之間提供第三間隔560。中間部分516中的發光元件之間的第一間隔524可以大于末端部分518中的發光元件之間的第二間隔536，并且第三間隔560可以小于第一間隔524，而大于第二間隔536。例如，該邊賦權線性陣列500可以以與均勻隔開的線性陣列200相同的物理尺寸來制造，可以被提供有與均勻隔開的線性陣列200等量的電力，并且可以使用與均勻隔開的線性陣列200相同數目和類型的發光元件(例如，LED)。換句話說，發光元件的線性陣列500和200可以僅在它們的發光元件的間隔分布方面有所不同，線性陣列200在所有10個發光元件之間采用均勻間隔，而線性陣列500采用上述邊賦權間隔。
[0051]圖5中示出的邊賦權間隔是發光元件的邊賦權線性陣列的示例，并不意味著具有限制性。例如，發光元件的邊賦權線性陣列可以具有比圖2和圖5中示出的10個LED更少或更多的LED。此外，邊賦權線性陣列的中間部分可以包括更大或更小數目的LED，并且末端部分可以包括更小或更大數目的LED。此外，中間部分中的發光元件之間的第一間隔可以比第一間隔524更大或更小，末端部分中的發光元件之間的第二間隔可以比第二間隔536更大或更小，以及中間部分與末端部分之間的第三間隔可以比第三間隔560更大或更小。然而，邊賦權間隔意味著末端部分中的發光元件之間的第二間隔小于中間部分中的發光元件之間的第一間隔。
[0052]圖6示出了在距離圖5中的LED的邊賦權線性陣列6mm的固定平面處的輻照度圖案的示圖600。示圖600的輻照度圖案可以使用光學仿真程序(例如，Zemax)來生成。曲線610、620、630、640、650、660和670分別近似于在距離光源6mm的表面處的1.80、1.65、1.45、1.30,0.90,0.40和0.20ff/cm2的恒定輻照度的直線，該光源以垂直于90。發射角為方向。來自邊賦權線性陣列的輻照度在該二維圖案上變化，強度從位于該圖案的中心的由曲線620包含的區域向外圍減小。
[0053]現在轉到圖7，其示出了示圖600的輻照度圖案沿其主對稱軸或沿對應于邊賦權線性陣列的中心線取得的橫截面的示圖700。輻照度剖面710示出了相比于均勻隔開的線性陣列的輻照度剖面410，該輻照度在該表面的中心部分是稍微均勻的，但是也朝向該剖面的邊緣大幅減小。使用上述等式(2)，對于20%的均勻性和1.83W/cm2的最大輻照度，最小輻照度被計算為是1.497W/cm2。在這種方式中，在距離圖5的LED的邊賦權線性陣列6mm的固定平面處的光線輸出的可用長度可以從圖7確定為是37.8_。該可用長度對應于方框720內的輻照度剖面710的X坐標域的長度，其中，方框720表示其上發射的輻照度在最小閾值與最大閾值之間的X坐標值。
[0054]現在轉到圖8，其示出了對分別來自于圖4和圖7的、均勻隔開的線性陣列和邊賦權的線性陣列的輻照度剖面810和820進行比較的示圖800。如圖8所示，在距離光源6mm的固定平面處，在分別對應于1.83W/cm2的最大閾值福照度和1.497W/cm 2的最小閾值輻照度的20%的均勻性的條件下，相對于均勻隔開的線性陣列來說，對發光元件進行邊賦權(例如，在圖5的線性陣列中)可以在可用長度光線輸出方面提供5.5mm的增加。相比于福照度剖面810，方框830 (其對應于最小閾值福照度與最大閾值福照度之間的福照度的值)在更長的可用長度上與輻照度剖面820相交。因此，通過將均勻隔開的線性陣列中的發光元件重新分布成邊賦權線性陣列，能夠增加光源的均勻性，同時維持該線性陣列的尺寸(例如，總長度)和提供給該光源的電力。
[0055]通過使用不同亮度的LED，能夠對輻照度剖面進行進一步的改進。例如，可以在該線性陣列的中間部分(例如，圖5中的中間部分516)中使用較高亮度的LED，同時可以在末端部分中使用較低亮度的LED。增加或減小來自個體發光元件的光線的亮度能夠通過使用不同檔(bin)的LED來實現，其中，不同檔的LED使用光學元件(例如，透鏡)對從個體發光元件照射的光線進行折射、反射和/或衍射，來發出具有不同亮度的光線。例如，光學元件可以被耦合到該線性陣列的中間部分中的發光元件，以校準光線，并且增加來自那些元件的光線的輻照度。如另一個示例，漫射器(diffuser)可以被耦合到該線性陣列的末端部分中的發光元件，以降低從那些元件照射的光線的輻照度。此外，光學元件的組合可以被耦合到中間部分和/或末端部分中的發光元件，以提高或降低從個體發光元件照射的光線的亮度。在上述方式中，除了之前在圖5中描述和示出的邊賦權間隔之外，發光元件的線性陣列的邊賦權因此可以通過透鏡化、施加不同的電力，以及通過將陣列配置有不同亮度的LED來實現。
[0056]現在轉到圖9，其示出了對分別來自于圖4和圖7的、均勻隔開的線性陣列和邊賦權的線性陣列的輻照度剖面810和820進行比較的示圖900。另外，還繪出了與陣列500相似(除了其中最中間的4個LED元件被透鏡化以在它們的輻照度方面提供20 %的提升以夕卜)的LED的邊賦權線性陣列的輻照度剖面940。如圖9所示，將光學透鏡元件耦合到最中間的LED元件進一步增強了發光元件的線性陣列的均勻性，而無需提供額外的電力或增加線性陣列光源的長度。
[0057]圖10示出了光源1000的主視圖，該光源1000包括被包含在外殼1010內的27個發光元件(例如，LED)的邊賦權線性陣列。光源1000還可以包括位于該外殼1010的前平面的前蓋1016、窗口 1020和用于將前蓋固定至外殼1010的多個緊固件1030。外殼1010和前蓋1016可以由剛性材料制成，例如，金屬、金屬合金、塑料或其他材料。發光元件可以被安裝在基板(未示出)(例如，PCB)上，并且該基板的前表面可以具有反射涂層或表面，以使從發光元件照射到基板前表面的光線被朝向窗口反射。
[0058]窗口 1020可以是透光的，例如可見光和/或UV光。因此，窗口 1020可以由玻璃、塑料或其他透明材料來構建。窗口 1020可以被放置在大約相對于前蓋的橫向尺寸的中心處，并且窗口 1020的長度可以橫跨外殼1010的前平面和前蓋1016的長度。此外，窗口 1020可以被安裝，使得其正面(圖12中的1028)與該外殼1010的前蓋齊平，并且使得窗口側壁(圖12中的1086)與外殼側壁(圖13中的1018)和前蓋側壁(未示出)齊平。換句話說，窗口側壁、外殼側壁和前蓋側壁在同一平面中對齊。窗口 1020可以作為針對被包含在外殼內的發光元件的邊賦權線性陣列的透明蓋，其中，從該線性陣列照射的光線透過窗口 1020被發射到目標表面，例如，可以在該目標表面驅動固化反應。
[0059]發光元件的線性陣列可以向下凹進，并且在窗口 1020下面相對于該窗口的縱向尺寸和橫向尺寸被大約居中。將發光元件的線性陣列居中在窗口 1020的下面可以有助于防止照射的光線被窗口的縱向邊緣阻擋，該窗口在其縱向邊緣處與前蓋相接。
[0060]邊賦權線性陣列包括位于兩個末端部分1062之間的中間部分1052。該中間部分1052包括21個以第一間隔1054分布的均勻隔開的發光元件1050，而末端部分1062中的每一個末端部分包括2個具有第二間隔1064的發光元件1060。
[0061]此外，光源1000可以包括位于末端部分1062與中間部分1052之間的第三間隔1068，其中，該第三間隔1068小于第一間隔1054并大于第二間隔1064。此外，光源1000可以包括位于末端部分1062與中間部分1052之間的第四間隔1074。
[0062]圖10中示出的邊賦權間隔是發光元件的邊賦權線性陣列的示例，并不意味著具有限制性。例如，發光元件的邊賦權線性陣列可以具有比圖10中示出的27個LED更少或更多的LED。此外，邊賦權線性陣列的中間部分可以包括更大或更小數目的LED，并且末端部分可以包括更小或更大數目的LED。此外，中間部分中的發光元件之間的第一間隔可以大于或小于第一間隔1054，末端部分中的發光元件之間的第二間隔可以大于或小于第二間隔1064，以及中間部分與末端部分之間的第三間隔可以大于或小于第三間隔1068。然而，邊賦權間隔意味著末端部分中的發光元件之間的第二間隔小于中間部分中的發光元件之間的第一間隔。
[0063]邊賦權線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件可以被直接放置在相鄰于窗口 1020的窗口側壁1086的位置處。以這種方式，發光元件的邊賦權線性陣列可以橫跨窗口 1020和外殼1010的前蓋1016的長度。如圖10所示，窗口側壁1086可以具有厚度，其中，從該線性陣列中的第一個發光元件或最后一個發光元件到對應的窗口側壁的外表面的距離可以是中間部分發光元件之間的第一間隔的一半或更少。在一些示例中，窗口側壁與線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件之間的間隙1082可以存在。間隙1082可以為公差疊加和光源的裝配留出余地。
[0064]光源1000還可以包括位于發光元件的線性陣列與窗口之間的耦合光學器件或透鏡化元件(未示出)。耦合光學器件至少可以用于對從該線性陣列照射的光線進行反射、折射、校準和/或衍射。耦合光學器件也可以與窗口 1020集成在一起。例如，漫射器或衍射層可以被蝕刻或層壓到面向線性陣列的窗口 1020的后表面上。此外，耦合光學器件也可以被集成到面向目標表面的窗口 1020的前表面上。在一些示例中，耦合光學器件還可包括柱面透鏡(例如柱面菲涅爾透鏡(見圖17))，其中，發光元件的線性陣列可與該柱面透鏡對齊并透過該柱面透鏡發射光。以這種方式，所述柱面透鏡能夠減小所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度，由此增強橫向軸上的發射光的均勻性。在一些示例中，所述柱面透鏡可以是柱面菲涅爾透鏡。由此，與相對于圖4和圖6中示出的透過窗口發射光線的發光元件的線性陣列的輻照度圖案的橫向軸上的發射光線的均勻性相比，橫向軸(例如圖5中的軸580和圖6中的軸680)上的發射光線的均勻性可得以增強。此外，耦合光學器件還可包括雙柱面菲涅爾透鏡(見圖18)，其中兩個柱面菲涅爾透鏡中的一個重疊在另一個之上，由此與包括單個柱面菲涅爾透鏡的耦合光學器件相比，可以在更大程度上實現用于減小橫向軸上的光的角展度的增強的校準和聚焦能力。
[0065]現在轉到圖11，其示出了并排布置的兩個光源1110、1120的局部主視圖。光源1110和1120中的每一個都可以與光源1000相同。因此，光源1110、1120中的每一個都可以包括發光元件的邊賦權線性陣列。每個線性陣列包括在中間部分中以第一間隔1054分布的發光兀件1050，和在末端部分中以第二間隔1064分布的發光兀件1060。此外，光源1110和1120包括分別位于中間的發光元件1050之間的第三間隔1068和位于末端部分的發光元件1060之間的第四間隔1074。第三間隔1068可以大于第二間隔1064并小于第一間隔1054。如上所述，對發光元件的線性陣列進行邊賦權增加了來自每個光源的光線輸出的可用長度。
[0066]此外，光源1120和1110的末端部分中的第一個發光兀件和最后一個發光兀件分別被放置在相鄰于窗口側壁1086的位置處，其中，窗口側壁1086橫跨每個光源外殼的前平面的長度。將線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件放置在相鄰于窗口側壁1086的位置處可以允許光源1120和1110在窗口的整個長度上照射光線。將線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件放置在相鄰于窗口側壁1086的位置處可以包括放置第一個發光元件和最后一個發光元件，其中，在窗口側壁與第一個發光元件和最后一個發光元件之間分別可以有小間隙1082。
[0067]此外，窗口側壁1086與光源1120和1110的外殼的側壁齊平，窗口側壁和外殼側壁從外殼的前平面垂直地向后延伸。將窗口側壁對齊成與外殼側壁齊平可以減小二者之間的間隔，并且可以維持在并排布置的多個光源上的照射的光線的連續性。
[0068]在這種方式中，當被并排放置時，從光源1120的線性陣列中的最后一個發光元件到光源1110中的第一個發光元件的總距離可以與中間部分發光元件之間的第一間隔相等，或比中間部分發光元件之間的第一間隔更小。因此，對于單個光源，從線性陣列中的最后一個發光元件到對應的窗口側壁的外表面的距離可以是中間部分發光元件之間的第一間隔的一半或更少。因此，相比于從被并排布置的常規光源照射的光線，從被并排布置的光源1120和1110照射的光線可以更加均勻。
[0069]圖12示出了圖10的光源1000的局部側透視圖，該光源1000包括前蓋1016、窗口 1020、緊固件1030和發光元件的線性陣列1090。窗口 1020包括正面1028和窗口側壁1086。窗口正面1028和窗口側壁1086都是透明的。因此，從相鄰于和接近窗口側壁1086的末端部分發光元件照射的一部分光線可以透過該窗口側壁1086來被照射。因此，相比于被并排布置的常規光源，透過光源的窗口側壁1086進行光照射可以減小在被并排相鄰布置的多個光源上的照射的光線的非均勾性。窗口側壁1086與前蓋1016的側面和外殼側壁1018齊平，使得光源能夠以齊平的布置被并排安置，其中，并排的光源之間的間隙被減小。為了達到這個目的，當完全牢固時，安裝在外殼側壁1018中的緊固件1030也可以從外殼側壁1018的平面凹進。如上所述，將窗口側壁對齊成與外殼側壁齊平可以減小二者之間的間隔，并且可以維持在被并排布置的多個光源上的照射的光線的連續性。
[0070]現在轉到圖13，其示出了圖10的示例光源1000的透視圖。該光源包括包含發光元件的線性陣列的外殼1010、位于該外殼1010的前平面的窗口和前蓋1016、側壁1018和緊固件1030。如示出的，光源1000可以具有形如正方形或圓角矩形方框的外殼1010。可以使用其他外殼形狀，其中，側壁從外殼的前平面垂直地向后延伸，以及其中，當并排時光源可以被齊平放置。
[0071]現在轉到圖16A和16B，其分別示出了示例多槽柱面菲涅爾透鏡1600的透視圖和橫截面圖。圖16A和16B中的多槽柱面菲涅爾透鏡具有16個槽1620，然而在其他示例中，多槽柱面菲涅爾透鏡可具有更少的槽或更多的槽。根據一個示例，多槽柱面菲涅爾透鏡可包括50個槽。根據另一個示例，如通過圖16C和16D的透視圖和橫截面圖分別所示，柱面菲涅爾透鏡可包括具有單槽1650(例如，單棱鏡)的單槽柱面菲涅爾透鏡1602。一般而言，柱面菲涅爾透鏡中的槽的數量越增加，該透鏡的厚度越減小。在一些示例中，線性柱面菲涅爾透鏡可通過玻璃模制工藝由玻璃制成，或由光學透明塑料制成。與塑料相比，在較高的熱負荷或較高的溫度(例如120°C以上的溫度)下，玻璃透鏡在尺寸上能夠更加耐熱。盡管如此，與塑料柱面菲涅爾透鏡相比，包括大量槽的玻璃柱面菲涅爾透鏡可能會更難進行精確制造，這是因為通過玻璃模制很難精確地取得精細的鋒利邊緣和點。例如，玻璃模制的透鏡可能會具有圓滑的邊緣，并且對于具有大量槽的透鏡來說很難使得多個槽具有精細節距(pitch)。對于具有多個槽的菲涅爾透鏡來說，使用塑料來制造菲涅爾透鏡能夠獲得更鋒利的棱鏡脊以及更精細的棱鏡節距。
[0072]為了校準并減小橫向軸1604上的發射光的角展度，一個或多個柱面菲涅爾槽可以與光源的縱向軸1608平行為方向。此外，所述柱面菲涅爾透鏡可以面向槽(groove-1n)方向為方向，其中所述柱面菲涅爾透鏡的槽表面1630面向所述光源，而平面透鏡表面1640背向所述光源，或者所述柱面菲涅爾透鏡可以背向槽(groove-out)方向為方向，其中所述柱面菲涅爾透鏡的槽表面1630背向所述光源，而平面透鏡表面1640面向所述光源。所述柱面菲涅爾透鏡的面向槽方向和背向槽方向可對光透過所述柱面菲涅爾透鏡的傳播效率造成影響。圖16A、16B、16C和16D中示出的柱面菲涅爾透鏡的槽的幾何尺寸和形狀是出于示意的目的而非按比例繪制。所述柱面菲涅爾透鏡還可包括透明縱向邊緣1610。舉例來說，所述柱面菲涅爾透鏡可在該縱向邊緣1610處被安裝到所述光源。
[0073]現在轉到圖18，其示出了示例雙柱面菲涅爾透鏡1800的橫截面，其中兩個柱面菲涅爾透鏡1820和1840中的一個重疊在另一個之上。在圖18中，兩個柱面菲涅爾透鏡1820和1840是相同的，其具有同樣數量和形狀的槽，然而，在其他的示例雙柱面菲涅爾透鏡中，透鏡1820和1840中的每個的槽的數量和形狀可以不同。此外，在圖18中，所述兩個柱面菲涅爾透鏡都以面向槽方向為方向，其中入射光1850分別進入柱面菲涅爾透鏡1840和1820的槽表面1842和1822，并且分別從柱面菲涅爾透鏡1840和1820的平面表面1844和1824離開。在其他示例雙柱面菲涅爾透鏡配置中，所述菲涅爾透鏡中的一者或兩者的方向可相對于入射光1850以背向槽方向為方向。根據這種方式，與單柱面菲涅爾透鏡相比，雙柱面菲涅爾透鏡可根據雙柱面菲涅爾透鏡配置實現增強的校準和聚焦能力，并且可以在更大程度上減小和校準橫向軸上的光的角展度。根據另一示例，可以堆疊或重疊多于兩個柱面菲涅爾透鏡，由此相比于單柱面菲涅爾透鏡，在更大程度上實現用于減小和校準橫向軸上的光的角展度的增強的校準和聚焦能力。
[0074]現在轉到圖17，其示出了另一示例光源1700的局部側透視圖。光源1700與前述的光源1000、1110和1120類似，并且還可包括耦合光學器件。例如，光源1700的耦合光學器件可包括柱面透鏡(例如柱面菲涅爾透鏡1720)。與光源1000、1110和1120類似，圖17還示出了包括前蓋1016、緊固件1030、外殼側壁1018以及發光元件的線性陣列1090的光源1700。柱面菲涅爾透鏡1720可包括單槽或多槽柱面菲涅爾透鏡(例如分別為柱面菲涅爾透鏡16C和16A)，其中柱面菲涅爾透鏡1720可包括槽表面1724上的一個或多個槽1722。柱面菲涅爾透鏡1720可具有面向槽方向，其中槽表面1724可面向發光元件1090，而平面表面1728可背向發光元件1090，如圖17所示。可替換地，柱面菲涅爾透鏡1720可具有背向槽方向，其中槽表面1724可背向發光元件1090，而柱面菲涅爾透鏡的平面表面1728可面向發光元件1090。柱面菲涅爾透鏡1720還可包括雙柱面菲涅爾透鏡。柱面菲涅爾透鏡的平面表面1728和側壁1786兩者均為透明。由此，從相鄰于和接近透鏡側壁1786的末端部分發光元件照射的一部分光可透過透鏡側壁1786照射。由此，與并排布置的常規光源相比，透過光源的透鏡側壁1786進行光照射可減小并排相鄰布置的多個光源上的照射光線的非均勻性。透鏡側壁1786可與前蓋1016和外殼側壁1018的側邊齊平，使得光源能夠以齊平的布置而并排放置，其中并排光源之間的間隙可得以減小。為此，安裝在外殼側壁1018上的緊固件1030在被完全緊固時也能夠從外殼側壁1018的平面凹進。如前文所述，將透鏡側壁1786對齊成與外殼側壁齊平可減小并排布置的多個光源之間的間隔，并且可維持并排布置的多個光源上的照射光線的連續性。此外，透鏡側壁1786可從前平面垂直地向后延伸。根據這種方式，多個光源可被并排對齊成齊平，其中并排光源的末端部分中的第一個發光元件和最后一個發光元件(例如分別類似于圖11中的光源1120和1110的布置)被放置成與透鏡側壁1786相鄰，其中透鏡側壁1786橫跨每一光源外殼的前平面的長度。將線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件放置在與透鏡側壁1786相鄰的位置處能夠允許并排光源在整個透鏡長度上照射光線。將線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件放置在與透鏡側壁1786相鄰的位置處可包括放置所述第一個發光元件和最后一個發光元件，其中，窗口側壁與所述第一發光元件和最后一個發光元件之間分別具有小間隙(例如間隙1082) ο
[0075]根據另一實例，光源1700還可包括安裝在外殼的前平面上且遮蓋了柱面菲涅爾透鏡1720的正面的透明窗口(未示出)，其中該窗口的正面被對齊成與外殼的前平面基本齊平，并且窗口側壁被對齊成與外殼側壁1018齊平。將透鏡側壁1786和窗口側壁對齊成與外殼側壁齊平可減小并排布置的多個光源之間的間隔，并且可以維持在并排布置的多個光源上的照射光線的連續性。
[0076]此外，發光元件的線性陣列1090可包括發光元件的邊賦權線性陣列，如前文中所述的針對光源1000、1110和1120。示例發光元件的邊賦權線性陣列以及從其處發射的光輻照度圖案在圖5-9中進行了描述。由此，所述線性陣列可包括以第一間隔在中間部分分布的發光元件以及以第二間隔在末端部分分布的發光元件。此外，所述線性陣列可包括分別在中間部分和末端部分的發光元件之間的第三間隔和第四間隔。所述第三間隔可以大于第二間隔且小于第一間隔。如前文所述，與均勻間隔的線性陣列相比，對發光元件的線性陣列進行邊賦權可增強縱向方向上的發射光的均勻性，并且由此增加來自每個光源的光線輸出的可用長度，同時維持該線性陣列的尺寸(例如總長度)及提供給所述光源的電力。此夕卜，與不包括透過柱面菲涅爾透鏡進行光線發射的常規光源相比，柱面菲涅爾透鏡1720可增強橫向軸上的發射光的均勻性，并且由此增加來自每個光源的光線輸出的可用長度，同時維持該線性陣列的尺寸(例如總長度)及提供給所述光源的電力。
[0077]以這種方式，從一個線性陣列光源1700的最后一個發光元件到與之并排放置的另一個光源1700的第一個發光元件的總距離可以等于或小于中間部分發光元件之間的第一間隔。由此，對于單個光源，從線性陣列的最后一個發光元件到對應的窗口側壁的外表面的距離可以是中間部分發光元件之間的第一間隔的一半或更少。由此，與從具有并排布置的發光元件的均勻間隔的線性陣列的常規光源照射的光線相比，從并排布置的多個光源1700照射的光線可以更加均勻。
[0078]以這種方式，光源可包括柱面菲涅爾透鏡、發光元件的線性陣列，所述線性陣列與所述柱面菲涅爾透鏡對齊并且透過所述柱面菲涅爾透鏡來發射光線，其中所述柱面菲涅爾透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度。所述光源還可包括外殼(其中可在該外殼的前平面處安裝窗口，窗口長度橫跨所述前平面長度)、以及在所述外殼內的發光元件的線性陣列。此外，所述線性陣列可以橫跨所述窗口長度，其中，所述線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件被放置在相鄰于窗口的橫向邊緣的位置處，并且其中，橫向邊緣處的窗口側壁被對齊成與外殼側壁齊平。所述窗口可以包括正面和窗口側壁，該正面與前平面齊平，并且所述窗口側壁從該前平面垂直地向后延伸。
[0079]發光元件的線性陣列還可以包括位于兩個末端部分之間的中間部分，該線性陣列僅具有單排兀件。該中間部分可以包括貫穿該中間部分、以第一間隔分布在該中間部分上的多個發光元件，并且每一個末端部分可以包括貫穿每個末端部分、以第二間隔分布在該末端部分上的多個發光元件。所述第一間隔可以大于所述第二間隔。
[0080]發光元件的線性陣列還可以包括中間部分與每個末端部分之間的第三間隔，其中該第三間隔可以大于第二間隔并小于第一間隔。中間部分中的多個發光元件可以具有第一輻照度，并且每個末端部分中的多個發光元件可以具有第二輻照度。相比于末端部分中的多個發光元件中的每一個發光元件，中間部分中的多個發光元件中的每一個發光元件可以包括更高亮度的發光元件，并且，第一輻照度可以大于第二輻照度。
[0081]此外，中間部分中的多個發光元件中的每個發光元件可以包括光學元件，每個光學元件增加其對應的發光元件的第一輻照度，其中，第一輻照度大于第二輻照度。此外，末端部分中的多個發光元件中的每個發光元件可以包括光學元件，其中該光學元件減小其對應的發光元件的第二輻照度，并且其中，第一輻照度大于第二輻照度。
[0082]此外，可以向中間部分中的多個發光元件提供第一驅動電流，可以向末端部分中的多個發光元件提供第二驅動電流，其中第一驅動電流可以大于第二驅動電流。
[0083]現在參考圖14，其示出了照明系統1400的示例配置的方框圖。在一個示例中，照明系統1400可以包括發光子系統1412、控制器1414、電源1416和冷卻子系統1418。發光子系統1412可以包括多個半導體裝置1419。所述多個半導體裝置1419例如可以是發光元件的線性陣列1420，例如LED裝置的線性陣列。半導體裝置可以提供輻射輸出1424。該輻射輸出1424可以被定向至位于距離照明系統1400的固定平面處的工件1426。此外，該發光元件的線性陣列可以是發光元件的邊賦權線性陣列，其中，采用一種或多種方法來增加在工件1426處的光線輸出的可用長度。例如，可以如前文所述的使用以下中的一者或多者:邊賦權間隔、個體發光元件的透鏡化(例如，提供耦合光學器件)、提供不同亮度的個體發光元件、以及向個體LED提供不同的電流。
[0084]福射輸出1424可以經由親合光學器件1430被定向至工件1426。親合光學器件1430(如果使用的話)可以以多種方式來實施。例如，該耦合光學器件可以包括在半導體裝置1419與窗口 1464之間插入的、并將輻射輸出1424提供到工件1426的表面的一個或多個層、物質或其他結構。例如，耦合光學器件1430可以包括微透鏡陣列，用于增強聚集、冷凝、校準，或者另外增強該輻射輸出1424的質量或有效數量。如另一個示例，耦合光學器件1430可以包括微反射鏡陣列。在采用這種微反射鏡陣列中，在一對一的基礎上，提供輻射輸出1424的每個半導體裝置可以被設置在各自的微反射鏡中。如又一個示例，在多對一的基礎上，提供輻射輸出24和25的半導體裝置的線性陣列1420可以被設置在宏反射鏡中。以這種方式，親合光學器件1430可以包括微反射鏡陣列和宏反射鏡兩者，在該微反射鏡陣列中，在一對一的基礎上，每個半導體裝置被設置在各自的微反射鏡中，以及在該宏反射鏡中，來自半導體裝置的輻射輸出1424的數量和/或質量通過該宏反射鏡被進一步增強。
[0085]耦合光學器件1430的層、物質或其他結構中的每一者可以具有選中的折射率。通過正確地選擇每個折射率，可以選擇性地控制在輻射輸出1424的路徑中的層、物質與其他結構之間的接口處的反射。例如，通過對位于被設置在半導體裝置與工件1426之間的選中的接口(例如，窗口 1464)處的這種折射率的差異進行控制，可以減小或增加該接口處的反射，以增強在該接口處的輻射輸出的傳輸，以便最終傳遞到工件1426。例如，耦合光學器件可以包括分色反射鏡，在該分色反射鏡中，特定波長的入射光被吸收，而其他的入射光被反射并聚焦到工件1426的表面。
[0086]耦合光學器件1430可以用于各種目的。除其他之外，示例目的包括保護半導體裝置1419，保留與冷卻子系統1418關聯的冷卻液，聚集、冷凝和/或校準輻射輸出1424，或用于其他目的，這些目的是單獨的或被結合。如又一個示例，照明系統1400可以采用耦合光學器件1430，以增強輻射輸出1424的有效質量、均勻性或數量，特別是在被傳遞到工件1426 時。
[0087]根據另一示例，耦合光學器件1430可包括柱面菲涅爾透鏡，例如用于對發射自半導體裝置1419的線性陣列1420的光線進行校準和/或聚焦的線性柱面菲涅爾透鏡。具體地，柱面菲涅爾透鏡可與線性陣列1420對齊，其中從線性陣列1420發射的光線透過所述柱面菲涅爾透鏡發射出，并且其中所述柱面菲涅爾透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度，所述線性陣列橫跨透鏡長度。在一些示例中，柱面菲涅爾透鏡可代替窗口(例如窗口 1020，如圖17中所示)使用。所述柱面菲涅爾透鏡可以是單槽透鏡或多槽透鏡，并且還可包括雙柱面菲涅爾透鏡(見圖18)，與單柱面菲涅爾透鏡相比，該雙柱面菲涅爾透鏡能夠進一步地減小橫向軸上的發射光的角展度。
[0088]多個半導體裝置1419中被選中的半導體裝置可以經由耦合電子設備1422被耦合到控制器1414，以向該控制器1414提供數據。如下文進一步所述的，控制器1414還可以被實施為控制這些提供數據的半導體裝置，例如，經由耦合電子設備1422。控制器1414可以連接到電源1416和冷卻子系統1418，并且可以被實施為對電源1416和冷卻子系統1418進行控制。例如，為了增加照射在工件1426處的光線的可用長度，控制器可以向分布在線性陣列1420的中間部分中的發光元件提供較大的驅動電流，并且向分布在線性陣列1420的末端部分中的發光元件提供較小的驅動電流。而且，控制器1414可以從電源1416和冷卻子系統1418接收數據。在一個示例中，在反饋控制方案中，在工件1426表面的一個或多個位置處的輻照度可以由傳感器檢測，并被傳送到控制器1414。在又一個示例中，控制器1414可以與另一個照明系統(圖14中未示出)的控制器進行通信，以協調兩個照明系統的控制。例如，多個照明系統的控制器1414可以以主從級聯控制算法進行操作，其中，一個控制器的設定點由其他控制器的輸出來設置。也可以使用針對照明系統10連同另一照明系統的操作的其他控制策略。如另一個示例，用于被并排布置的多個照明系統的控制器1414可以以相同的方式來控制照明系統，以用于增加在多個照明系統上的照射的光線的均勻性。
[0089]除電源1416、冷卻子系統1418和發光子系統1412之外，控制器1414還可以連接到內部元件1432和外部元件1434，并且被實施為對內部元件1432和外部元件1434進行控制。元件1432(如示出的)可以位于照明系統1410的內部，而元件1434(如示出的)可以位于照明系統1410的外部，但可以與工件1426關聯(例如，對外部設備進行處理、冷卻或其他)，或者另外可以與照明系統1410支持的光反應(例如，固化)相關。
[0090]由控制器1414從電源1416、冷卻子系統1418、發光子系統1412和/或元件1432和1434中的一者或多者接收的數據可以具有各種類型。例如，該數據可以表示與耦合的半導體裝置1419關聯的一個或多個特性。如另一個示例，該數據可以表示與提供該數據的各個發光子系統1412、電源1416、冷卻子系統1418、內部兀件1432和外部兀件1434關聯的一個或多個特性。如又一個示例，該數據可以表示與工件1426關聯的一個或多個特性(例如，表示被定向至工件的輻射輸出能量或光譜成分)。此外，該數據可以表示這些特性的一些組合。
[0091]在接收到任意所述數據時，控制器1414可以被實施為對該數據進行響應。例如，響應于來自任意這些組件的所述數據，控制器1414可以被實施為對電源1416、冷卻子系統1418、發光子系統1412 (包括一個或多個所述耦合的半導體裝置)和/或元件32和34中的一者或多者進行控制。例如，響應于來自發光子系統的、指示在與工件關聯的一個或多個點處的光能量不充足的數據，控制器1414可以被實施為:(a)增加電源對一個或多個半導體裝置的電力供給，(b)經由冷卻子系統1418增加對發光子系統的冷卻(例如，如果被冷卻，某些發光裝置提供更大的輻射輸出)，(c)增加電力被提供到這些裝置的持續時間，或者⑷上述的組合。
[0092]發光子系統1412的個體半導體裝置1419(例如，LED裝置)可以由控制器1414獨立地控制。例如，控制器1414可以控制一個或多個個體LED裝置的第一群組發出第一亮度、波長等的光線，同時控制一個或多個個體LED裝置的第二群組發出不同亮度、波長等的光線。所述一個或多個個體LED裝置的第一群組可以位于半導體裝置的同一線性陣列1420的內部，或者可以來自于多于一個的半導體裝置的線性陣列1420(其來自于多個照明系統H00)。半導體裝置的線性陣列1420也可以由控制器1414從其他照明系統中的半導體裝置的其他線性陣列中獨立地控制。例如，可以控制第一線性陣列的半導體裝置發出第一亮度、波長等的光線，同時可以控制另一個照明系統中的第二線性陣列的半導體裝置發出第二亮度、波長等的光線。
[0093]如又一個示例，在第一組條件下(例如，對于特定的工件、光反應和/或一組操作條件)，控制器1414可以操作照明系統1410來實施第一控制策略，而在第二組條件下(例如，對于特定的工件、光反應和/或一組操作條件)，控制器1414可以操作照明系統1410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一個或多個個體半導體裝置(例如，LED裝置)的第一群組發出第一亮度、波長等的光線，而第二控制策略可以包括操作一個或多個個體LED裝置的第二群組發出第二亮度、波長等的光線。LED裝置的第一群組可以與第二群組是同一 LED裝置群組，并且可以橫跨一個或多個LED裝置陣列，或者可以是與第二群組不同的LED裝置群組，但是該不同的LED裝置群組可以包括來自于第二群組的一個或多個LED裝置的子集。
[0094]冷卻子系統1418可以被實施為對發光子系統1412的熱行為進行管理。例如，該冷卻子系統1418可以提供對發光子系統1412的冷卻，并且更具體地，可以提供對半導體裝置1419的冷卻。冷卻子系統1418還可以被實施為對工件1426和/或工件1426與照明系統1410(例如，發光子系統1412)之間的空間進行冷卻。例如，冷卻子系統1418可以包括氣流或其他流體(例如，水)冷卻系統。冷卻子系統1418還可以包括冷卻元件，例如，附著于半導體裝置1419、或者該半導體裝置1419的線性陣列1420、或者耦合光學器件1430的冷卻翅片。例如，冷卻子系統可以包括在耦合光學器件1430上吹冷卻空氣，其中，該耦合光學器件1430裝有用于增強熱傳遞的外部翅片。
[0095]照明系統1410可以用于各種應用。示例包括但不限于從油墨印刷到DVD的制造和光刻(lithography)范圍的固化應用。可以在其中采用照明系統1410的應用能夠具有相關聯的工作參數。也就是，應用可以具有以下相關聯的工作參數:以一個或多個波長、在一個或多個時段上應用的一個或多個輻射功率等級的規定。為了正確地完成與該應用關聯的光反應，在這些參數中的一者或多者的一個或多個預定等級或該等級之上(和/或針對特定時間、次數或時間范圍)，光學功率可以被傳遞到工件1426或其附近。
[0096]為了遵循預期的應用參數，提供輻射輸出1424的半導體裝置1419可以根據與應用參數(例如，溫度、光譜分布和輻射功率)關聯的各種特性來進行操作。同時，半導體裝置1419可以具有特定的操作規范，該操作規范可以與該半導體裝置的制造相關聯，并且此夕卜，該操作規范可以被遵守以防止破壞裝置和/或預先阻止裝置的退化。照明系統1410的其他組件也可以具有相關聯的操作規范。除了其他參數規范之外，這些規范可以包括針對工作溫度和施加的電功率的范圍(例如，最大值和最小值)。
[0097]因此，照明系統1410可以支持對應用參數的監控。另外，照明系統1410可以提供對半導體裝置1419的監控，包括它們各自的特性和規范。此外，照明系統1410還可以提供對照明系統1410的選中的其他組件的監控，包括其特性和規范。
[0098]提供這些監控可以使得系統的正確操作能夠得到驗證，以使照明系統1410的操作可以被可靠地評估。例如，在應用參數中的一者或多者(例如，溫度、光譜分布、輻射功率等)、與這些參數關聯的任意組件的特性和/或任意組件的各自的操作規范的方面，照明系統1410可能正錯誤地工作。監控的提供可以根據由控制器1414從系統組件中的一者或多者接收的數據來被響應和實施。
[0099]監控也可以支持對系統操作的控制。例如，可以經由控制器1414來實施控制策略，該控制器1414從一個或多個系統組件接收數據，并對該數據進行響應。這個控制策略(如上所述)可以被直接實施(例如，通過基于關于組件操作的數據，借由被定向至組件的控制信號來控制該組件)或被間接實施(例如，通過借由用于調整其他組件的操作的控制信號來控制組件的操作)。例如，半導體裝置的輻射輸出可以借由被定向至電源1416的控制信號來被間接調整，和/或借由被定向至冷卻子系統1418的控制信號來被間接調整，該電源1416對施加給發光子系統1412的電力進行調整，該冷卻子系統1418對施加給發光子系統1412的冷卻進行調整。
[0100]可以采用控制策略來使能和/或增強系統的正確操作和/或應用的性能。在更具體的示例中，還可以采用控制來使能和/或增強線性陣列的輻射輸出與其工作溫度之間的平衡，例如，以阻止加熱半導體裝置1419超越它們的規范，同時還將充足的輻射能量定向到工件1426，例如，以實施應用的光反應。
[0101]在一些應用中，高輻射功率可以被傳遞到工件1426。因此，發光子系統1412可以使用發光半導體裝置1420的線性陣列來被實施。例如，該發光子系統1412可以使用高亮度的發光二極管(LED)陣列來被實施。雖然LED陣列可以被使用并且于此被詳細描述，但是可以理解的是，半導體裝置1419及其線性陣列1420可以使用其他發光技術來被實施，而不與本實用新型的原理相背離；其他發光技術的示例包括但不限于有機LED、激光二極管、其他半導體激光。
[0102]在這種方式中，照明系統可以包括電源、冷卻子系統和發光子系統。該發光子系統可以包括外殼、安裝在所述外殼的前平面中的窗口(窗口長度橫跨前平面長度)、以及包含在所述外殼內的發光元件的線性陣列。所述發光子系統還可包括耦合光學器件，其中所述耦合光學器件包括安裝在所述外殼的前平面處的柱面菲涅爾透鏡。所述線性陣列可與所述柱面菲涅爾透鏡對齊并透過所述柱面菲涅爾透鏡發射光線，其中所述柱面菲涅爾透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度，所述線性陣列橫跨透鏡長度。此外，所述線性陣列可以橫跨窗口長度，其中，所述線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件可以被放置在相鄰于所述窗口的橫向邊緣的位置處。所述橫向邊緣處的窗口側壁可以被對齊成與外殼側壁齊平，所述窗口側壁從所述前平面向后垂直延伸。
[0103]此外，該發光元件的線性陣列可以包括位于兩個末端部分之間的中間部分，所述線性陣列僅具有單排元件。所述中間部分可以包括貫穿該中間部分、以第一間隔分布在該中間部分上的多個發光元件；并且每個末端部分可以包括貫穿每個末端部分、以第二間隔分布在該末端部分上的多個發光元件，所述第一間隔大于所述第二間隔。
[0104]照明系統還可以包括控制器，該控制器包括被執行用以從分布在所述中間部分上、具有第一輻照度的發光元件照射光線，以及從分布在所述末端部分上、具有第二輻照度的發光元件照射光線的指令，其中，所述第一輻照度大于所述第二輻照度。此外，所述耦合光學器件還可包括第一光學元件和第二光學元件，所述第一光學元件位于所述中間部分中的多個發光元件中的每個發光元件處，所述第二光學元件位于所述末端部分中的多個發光元件中的每個發光元件處。所述冷卻子系統可以包括具有冷卻翅片的散熱器和冷卻風扇，該冷卻翅片導電性地附著于發光元件的線性陣列的后表面。
[0105]現在轉到圖15，其示出了照射目標表面的示例方法1500的流程圖。方法1500在1510開始，在該1510，確定要被照射的目標表面的尺寸。該目標表面可以包括表面的一部分或全部表面。該目標表面還可以包括要被均勻照射的表面或物體的部分。例如，目標表面的第一部分可以以增強的輻照度均勻性(例如，使用等式(I)和(2)確定的均勻性)來被固化，并且，目標表面的第二部分可以以非增強的輻照度均勻性來被固化。例如，該第一部分可以是中心部分，并且，該第二部分可以是邊緣部分。在其他示例中，第一部分和第二部分可以是左側部分和右側部分，并且當其他分配方案適用于要被照射的目標表面時，可以使用所述其他分配方案。
[0106]在1520繼續，確定邊賦權線性陣列光源的數目。例如，一個或多個并排布置的邊賦權線性陣列光源可以用于照射目標表面。光源的數目可以基于一個或多個因素來確定，該因素包括要被照射的目標表面的尺寸、一個或多個光源的輻照度圖案、光源的尺寸、提供給光源的電力以及目標表面的暴露時間，等等。例如，如果目標表面的長度非常長，則可以使用并排布置的多個光源來照射目標表面的全部長度。此外，所述一個或多個光源中的每一個光源可包括耦合光學器件，其中所述耦合光學器件包括發光元件的線性陣列，該發光元件的線性陣列與柱面菲涅爾透鏡對齊并透過柱面菲涅爾透鏡發射光線。更進一步地，所述耦合光學器件可包括雙柱面菲涅爾透鏡。
[0107]接下來，方法1500在1530繼續，在該1530，可以執行輻照度均勻性計算。均勻性計算可以使用等式(I)和等式(2)以及對光源的輻照度圖案和輻照度剖面的認知來計算。例如，輻照度圖案和輻照度剖面可以基于傳感器測量和/或光學仿真來被預先確定。此外，使用等式(2)、最大輻照度和預定的均勻性等級，可以針對在位于距離一個或多個光源的特定距離的固定平面處的目標表面的輻照度，計算出最小輻照度亮度。此外，執行均勻性計算可以包括切換以下中的一者或多者:提供給光源的電力、從光源發出的最大輻照度、目標表面距離光源的距離、輻照度暴露時間和其它因素。例如，將目標表面放置在更靠近于一個或多個光源的固定平面處，可以增加滿足特定輻照度均勻性的目標表面的面積，然而，在更靠近的固定平面處的最大輻照度等級會超過最大輻照度閾值。因此，提供給一個或多個光源的電力可以被減小以降低最大輻照度閾值，同時維持相同的輻照度均勻性。
[0108]方法1500在1540繼續，在該1540，確定輻照度均勻性是否要被增強。例如，基于1520和1530，可以確定輻照度均勻性要被增強，以在預定的輻照度暴露時間之內以預定的輻照度均勻性來照射目標表面。例如，預定的輻照度暴露時間可以對應于在目標表面處的、由照射的光線驅動的固化反應的特定固化速率或固化時間。如另一個示例，輻照度均勻性可以被增強以提供高于最小輻照度閾值的均勻輻照度。
[0109]如果確定輻照度均勻性要被增強，方法1500在1550繼續，在該1550，一個或多個邊賦權線性陣列光源的中間部分發光元件的輻照度可以被提升。例如，該提升可以包括以下中的一者或多者:在邊賦權線性陣列光源的中間部分中使用較高亮度的發光元件(例如，LED);在邊賦權線性陣列光源的末端部分中使用較低亮度的發光元件；將透鏡元件或其他光學元件與線性陣列發光元件集成；或獨個地向發光元件提供不同的驅動電流。例如，提升中間部分發光元件的輻照度可以包括向中間部分發光元件提供附加的驅動電流，或向末端部分發光元件提供較低的驅動電流。如另一個示例，提升中間部分發光元件的輻照度可以包括對中間部分發光元件進行透鏡化以校準來自于它的照射的光線，和/或向中間部分發光元件提供附加的驅動電流。提升中間部分發光元件的輻照度的其它方法和組合可以用于增強輻照度均勻性。
[0110]接下來，方法1500在1560繼續，在該1560，一個或多個邊賦權線性陣列光源被并排布置在位于固定平面處的目標表面的對面。該固定平面距離一個或多個光源的距離可以基于1520、1530、1540和1550中的一者或多者來確定，其中，將位于固定平面處的目標表面布置在一個或多個光源的對面，能夠實現目標表面的均勻輻照度。
[0111]方法1500在1570繼續，在該1570，電力被提供給一個或多個邊賦權線性陣列光源以照射目標表面。為了增強輻照度均勻性，如在1540和1550中，將電力提供給一個或多個邊賦權線性陣列光源可以包括向中間部分發光元件提供附加的驅動電流，或向末端部分發光元件提供較低的驅動電流。將電力提供給一個或多個邊賦權線性陣列光源還可以包括提供電力達預定的時間長度，或者如控制器控制方案中規定的那樣提供電力。例如，一個或多個控制器(例如，1414)可以將電力提供給一個或多個邊賦權線性陣列光源，以根據反饋控制方案來照射該目標表面。控制方案的其它示例已在上文參考圖14被描述。在1570之后，方法1500結束。
[0112]在這種方式中，照射光線的方法可以包括從發光元件的線性陣列照射光線，所述發光元件的線性陣列與柱面菲涅爾透鏡對齊并透過該柱面菲涅爾透鏡發射光線，其中所述柱面菲涅爾透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度。所述發光元件的線性陣列可包括位于兩個末端部分之間的中間部分，線性陣列僅具有單排元件。所述中間部分可以包括貫穿該中間部分、以第一間隔分布在該中間部分上的多個發光元件，并且，每個末端部分可以包括貫穿每個末端部分、以第二間隔分布在該末端部分上的多個發光元件，其中，所述第一間隔大于所述第二間隔。所述中間部分與每個末端部分之間的第三間隔可以大于所述第二間隔，并小于所述第一間隔。
[0113]此外，所述中間部分中的多個發光元件可以具有第一輻照度，以及每個末端部分中的多個發光元件可以具有第二輻照度。從分布在所述中間部分上的多個發光元件照射的光線可以具有第一亮度，以及從分布在所述末端部分上的發光元件照射的光線可以具有第二亮度，其中，所述第一亮度大于所述第二亮度。
[0114]此外，第一驅動電流可以被提供給所述中間部分中的多個發光元件中的每個發光元件，以及第二驅動電流可以被提供給所述末端部分中的多個發光元件中的每個發光元件，其中，所述第一驅動電流大于所述第二驅動電流，并且所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
[0115]此外，該方法可以包括經由光學元件對來自所述中間部分中的多個發光元件中的每個發光元件的光線進行反射、折射和衍射中的一者或多者，其中，所述中間部分中的多個發光元件中的每個發光元件包括所述光學元件中的一個光學元件，并且其中，所述第一輻照度大于所述第二輻照度。該方法還可以包括經由光學元件對來自所述末端部分中的多個發光元件中的每個發光元件的光線進行反射、折射和衍射中的一者或多者，其中，所述末端部分中的多個發光元件中的每個發光元件包括所述光學元件中的一個光學元件，并且其中，所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
[0116]可以理解的是，此處公開的配置本質上是示例性的，并且這些【具體實施方式】不被認為具有限制意義，因為眾多變化是可能的。例如，上述實施方式能夠被應用于諸如油墨、涂料表面、粘合劑、光纖、電纜和緞帶之類的工件。此外，以上描述的光源和照明系統可以與現有的制造設備集成，并且不被設計用于特定類型的光引擎。如上所述，可以使用任意合適的光引擎，例如，微波供電的燈，LED，LED陣列和汞弧光燈。本公開文件的主題包括這里公開的各種配置、以及其它特征、功能和/或性能的所有新穎的且不顯而易見的組合和子組合。
[0117]注意的是，這里描述的示例處理流程能夠用于各種光源和照明系統配置。這里描述的處理流程可以表示任意數目的處理策略中的一者或多者，例如，連續處理、批量處理、半間歇處理和半連續處理等。如此，示出的各種行為、操作或功能可以以圖示的次序、并行地或者在一些遺漏的情況中來執行。同樣地，不需要為了實現這里描述的示例實施方式的特征和優點來要求處理的順序，但為了便于圖示和描述，所述處理的順序被提供。示出的行為或功能中的一者或多者可以依據使用的特定策略來被重復執行。可以理解的是，這里公開的配置和例程本質上是示例性的，并且這些【具體實施方式】不應該被認為具有限制意義，因為眾多變化是可能的。本公開文件的主題包括這里公開的各種系統和配置、以及其它特征、功能和/或性能的所有新穎的且不顯而易見的組合和子組合。
[0118]接下來的權利要求書特別指出被認為是新穎的且不顯而易見的某些組合和子組合。這些權利要求可以涉及“一個”元件或“第一”元件或其等價物。這些權利要求被理解為包括一個或多個這種元件的合并，既不必要也不排除兩個或更多個這種元件。公開的特征、功能、元件和/或性能的其它組合和子組合可以通過對本權利要求書進行修改或通過在這個或有關申請中呈現新的權利要求來被要求保護。不論是比原始權利要求的范圍更寬、比原始權利要求的范圍更窄、與原始權利要求的范圍相等或不同于原始權利要求的范圍，這些權利要求也被視為被包括在本公開文件的主題之內。
【權利要求】
1.一種光源，其特征在于，該光源包括: 柱面透鏡； 發光元件的線性陣列，該線性陣列與所述柱面透鏡對齊并透過所述柱面透鏡發射光線，其中所述柱面透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度，所述線性陣列橫跨透鏡長度。
2.根據權利要求1所述的光源，其特征在于，所述柱面透鏡為僅具有單個槽的柱面菲涅爾透鏡。
3.根據權利要求1所述的光源，其特征在于，所述柱面透鏡為包括雙柱面菲涅爾透鏡的柱面菲涅爾透鏡。
4.根據權利要求1所述的光源，其特征在于，該光源還包括外殼，其中在該外殼的前平面處安裝有窗口，該窗口長度橫跨前平面長度，并且其中所述線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件被放置在相鄰于所述窗口的橫向邊緣的位置處，并且其中所述橫向邊緣處的窗口側壁被對齊成與外殼側壁齊平。
5.根據權利要求4所述的光源，其特征在于，所述發光元件的線性陣列還包括位于兩個末端部分之間的中間部分，所述線性陣列僅具有單排元件，其中: 所述中間部分包括貫穿該中間部分、以第一間隔分布在該中間部分上的多個發光兀件；以及 每個末端部分包括貫穿每個末端部分、以第二間隔分布在該末端部分上的多個發光元件，所述第一間隔大于所述第二間隔。
6.根據權利要求5所述的光源，其特征在于，在所述中間部分與每個末端部分之間的第三間隔能夠大于所述第二間隔并小于所述第一間隔。
7.根據權利要求6所述的光源，其特征在于: 所述中間部分中的所述多個發光元件具有第一輻照度； 每個末端部分中的所述多個發光元件具有第二輻照度。
8.根據權利要求7所述的光源，其特征在于，相比于所述末端部分中的所述多個發光元件中的每個發光元件，所述中間部分中的所述多個發光元件中的每個發光元件包括更高亮度的發光元件，并且其中所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
9.根據權利要求7所述的光源，其特征在于，所述中間部分中的所述多個發光元件中的每個發光元件包括光學元件，該光學元件增加其發光元件的第一輻照度，并且其中所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
10.根據權利要求7所述的光源，其特征在于，所述末端部分中的所述多個發光元件中的每個發光元件包括光學元件，該光學元件減小其發光元件的第二輻照度，并且其中所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
11.根據權利要求7所述的光源，其特征在于: 所述中間部分中的所述多個發光元件被提供有第一驅動電流； 所述末端部分中的所述多個發光元件被提供有第二驅動電流；以及 所述第一驅動電流大于所述第二驅動電流。
12.根據權利要求4所述的光源，其特征在于: 所述窗口包括正面和所述窗口側壁，該正面與所述前平面齊平，并且所述窗口側壁從所述前平面向后垂直延伸。
13.一種照明系統，其特征在于，該系統包括: 電源； 冷卻子系統； 發光子系統，該發光子系統包括: 夕卜殼; 耦合光學器件，其中該耦合光學器件包括柱面菲涅爾透鏡； 安裝在所述外殼的前平面處的窗口 ；以及 包含在所述外殼內的發光元件的線性陣列，該線性陣列與所述柱面菲涅爾透鏡對齊并透過所述柱面菲涅爾透鏡發射光線，其中所述柱面菲涅爾透鏡減小了所述線性陣列的橫向軸上的光的角展度，所述線性陣列橫跨透鏡長度，其中: 所述線性陣列中的第一個發光元件和最后一個發光元件被放置在相鄰于所述窗口的橫向邊緣的位置處， 所述橫向邊緣處的窗口側壁被對齊成與外殼側壁齊平，所述窗口側壁從所述前平面向后垂直延伸， 所述發光元件的線性陣列包括位于兩個末端部分之間的中間部分，所述線性陣列僅具有單排元件，其中: 所述中間部分包括貫穿該中間部分、以第一間隔分布在該中間部分上的多個發光兀件；以及 每個末端部分包括貫穿每個末端部分、以第二間隔分布在該末端部分上的多個發光元件，所述第一間隔大于所述第二間隔； 控制器，該控制器包括被執行用以從分布在所述中間部分上、具有第一輻照度的發光元件照射光線，以及從分布在所述末端部分上、具有第二輻照度的發光元件照射光線的指令，其中，所述第一輻照度大于所述第二輻照度。
14.根據權利要求13所述的照明系統，其特征在于，所述柱面菲涅爾透鏡包括僅具有單個槽的柱面菲涅爾透鏡。
15.根據權利要求13所述的照明系統，其特征在于，所述柱面菲涅爾透鏡包括雙柱面菲涅爾透鏡。
【文檔編號】F21S2/00GK204240088SQ201390000409
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2012年4月16日
【發明者】D·奇爾德斯 申請人:鋒翔科技公司