Led改進設備和方法

文檔序號：2958906閱讀：317來源：國知局

專利名稱：Led改進設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改進設備、系統(tǒng)和方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種固態(tài)發(fā)光器件、系統(tǒng)和方法，可以代替當前高強度直射光源和用于改進應用的技術。
背景技術：
照明系統(tǒng)用于各種應用。家庭、醫(yī)學、牙科和工業(yè)應用常常需要可被利用的光。類似地，飛行器、船舶和汽車應用常常需要高強度照明光束。傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)使用電力燈絲或弧光燈，有時包括聚焦透鏡和/或反射表面，以將產生的照明直接變?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)光源還包括微波驅動光源。因此，對于傳統(tǒng)的應用，使用的光學設備必須被設計和/或特別處理，以承受由高強度(和高熱量)放電燈泡引起的恒定熱效應。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。對于改進應用如固化、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)中方法)現(xiàn)在正在研究。但是，利用這些常規(guī)系統(tǒng)，隨著LED發(fā)射波長變得更短，輻照度和壽命迅速下降。這可能導致通過輻射吸收開始化學反應和通過光引發(fā)
劑響應的問題，光引發(fā)劑典型地被設計為吸收小于450mn的輻射。如果輻照度過低，那么聚合反應將不能得到希望的產品性能。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現(xiàn)希望的固化。但是，以這種方式布置LED導致與熱管理和電連接有關的幾個復雜情況。如果該LED被展開，橫穿該陣列的輻照度均勻性可能變得不理想。反射器有時安裝在LED周圍，以提高輻照度級別，但是該方法仍然有橫穿反射器開口不均勻的問題。如果反射器內未使用適當?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)明內容根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，一種輻射設備包括，多個固態(tài)輻射源，以產生改進第一材料的輻射。包括多個聚光器，以及每個聚光器接收來自多個固態(tài)輻射源的一個或多個的輻射。包括多個光波導，多個光波導的每一個包括第一端和第二端，每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的輻射。包括支撐結構，以至少穩(wěn)定多個光波導的第二端的第一部分。在從波導的第二端發(fā)出的輻射路徑中放置光學元件，改變輻射路徑。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，一種輻射設備包括，多個固態(tài)輻射源，以產生改進第一材料的輻射。包括多個聚光器，以及每個聚光器接收來自多個固態(tài)輻射源的一個或多個的輻射。包括多個光波導，多個光波導的每一個包括第一端和第二端，每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的輻射。包括支撐結構，以至少穩(wěn)定多個光波導的第二端的第一部分。在從波導第二端發(fā)出的輻射的路徑中放置偏振器。根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，一種輻射設備包括，多個固態(tài)輻射源，以產生改進第一材料的輻射。包括多個聚光器，以及每個聚光器接收來自多個固態(tài)輻射源的一個或多個的輻射。包括多個光波導，多個光
波導的每一個包括第一端和第二端，每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的輻射。一個或多個第二端形成改變輻射路徑的光學元件。包括支撐結構，以至少穩(wěn)定多個光波導的第二端的第一部分。根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，一種輻射系統(tǒng)包括，固態(tài)輻射源，該固態(tài)輻射源包括產生能夠改進輻射可改進的化學配方的輻射的多個LED管芯。包括多個聚光器，以及每個聚光器接收來自一個或多個LED管芯的輻射。包括多個光纖，多個光纖的每一個包括第一端和第二端，每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的集中輻射。在從多個光纖的一個或多個第二端發(fā)出的輻射路徑中放置光學元件。包括基底，以支撐該輻射可改進的化學配方。根據(jù)本發(fā)明的第五實施例，一種輻射系統(tǒng)包括，固態(tài)輻射源，該固態(tài)輻射源包括產生能夠改進輻射可改進的化學配方的輻射的多個LED管芯。包括多個聚光器，以及每個聚光器接收來自一個或多個LED 管芯的輻射。包括多個光纖，多個光纖的每一個包括第一端和第二端，每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的集中輻射。在從多個光纖的一個或多個第二端發(fā)出的輻射路徑中放置偏振器。包括基底，以支撐該輻射可改進的化學配方。根據(jù)本發(fā)明的第六實施例，一種輻射系統(tǒng)包括，固態(tài)輻射源，該固態(tài)輻射源包括產生能夠改進輻射可改進的化學配方的輻射的多個 LED管芯。包括多個聚光器，以及每個聚光器接收來自一個或多個LED 管芯的輻射。包括多個光纖，多個光纖的每一個包括第一端和第二端，每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的集中輻射。一個或多個第二端形成光學元件。包括基底，以支撐該輻射可改進的化學配方。本發(fā)明的上述概要不打算描述本發(fā)明的每個所示實施例或每種實施方案。下面的附圖和詳細描述更具體例示這些實施例。

圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的固態(tài)發(fā)光器件的透視圖，以及圖1B示出了分解圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實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)明的實施例的固態(tài)光源的側視圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明實施例通過非成像聚光器耦合到光纖的個別LED管芯的近視圖。圖5A-5F示出了根據(jù)本發(fā)明的選擇性實施例的選擇性光纖輸出圖形。圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的選擇性實施例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構實施方案。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的選擇性實施例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S示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于光纖陣列連接器的選擇性結構。圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實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)光器件的示例性實施方案。圖ll示出了固態(tài)發(fā)光器件的另一示例性實施方案，這里用作牙科固設備的一部分。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的輻射固化設備。圖13示出用于易操縱輸出發(fā)射的選擇性實施例。圖14示出了一種輻射改進設備，該設備包括偏振器，并且其處理在基板上布置的輻射改進材料。圖15示出了一種輻射改進設備，包括柱形透鏡和偏振器，并且其處理在基板上布置的輻射改進材料。
圖16A示出了一種輻射改進設備，包括微透鏡陣列和偏振器，并且其處理在基板上布置的輻射改進材料。圖16B示出了一種輻射改進設備，包括在波導的輸出端的每個光纖中形成的透鏡和偏振器，并且其處理在基板上布置的輻射改進材料。圖17示出了一種輻射改進設備，包括與柱形透鏡和偏振器結合的透鏡狀陣列，并且其處理在基板上布置的輻射改進材料。圖18示出了一種輻射改進設備的例子，包括通過另一光學元件與偏振器結合的光學元件，作為處理在基板上布置的輻射改進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，包括用于導致 LED陣列產生用于改進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，包括用于導致 LED陣列產生用于改進輻射可固化材料的脈沖輻射的LED符號控制器。圖21示出了脈沖控制系統(tǒng)的第三例子的圖形表示，包括用于導致 LED陣列產生用于改進輻射可固化材料的脈沖輻射的計算機驅動輸出。圖22示出用于增加與圖9的適配電路相關的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的適配電路設置在非均勻結構上的輻射改進材料的均勻輻射改進。圖25示出布置在基板上、具有變化厚度的輻射改進材料的均勻輻射改進。圖26示出一種輻射改進設備，其利用光閥提供高分辨率改進。圖27示出了一種輻射改進設備，利用一個或多個光學元件，以平滑施加到輻射改進材料的強度外形。圖28示出一種輻射改進設備，利用光閥使輻射偏轉，用于產生圖形和或減小到達偏振器的大角度。盡管本發(fā)明受各種改進和選擇性形式影響，但是通過例子其細節(jié) 在圖中被示出和被詳細描述。但是，應該理解，該意圖并不是限制發(fā)
明為所描述的特定實施例。相反，該意圖是覆蓋屬于附加權利要求限定的本發(fā)明范圍內的所有改進、等效權利以及替換。
具體實施方式
圖1A示出了示例性結構中的固態(tài)發(fā)光器件100(在此也稱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 "光"，它意味著電磁輻射具有處于電磁波譜的紫外光、可見光和/或紅外光部分中的波長。在下述結構中，發(fā)光器件100可以具有可與常規(guī) 高強度放電(HID)燈泡相比較的總體緊湊尺寸，因此對包括道路照明、點發(fā)光、背面發(fā)光、圖像投影和輻射激活固化的各種應用中的燈裝置提供一種替換。發(fā)光器件100包括產生輻射的固態(tài)輻射源104的陣列。該輻射被聚光器120的相應陣列聚集和集中。然后該集中的輻射進入波導130的相應陣列中，波導130被支撐結構150支撐?，F(xiàn)在將更詳細地描述這些特征的每一個。在示例性實施例中，固態(tài)輻射源104包括布置在陣列圖形中的多個分立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被分別安裝和具有用于操作控制的獨立電連接(而不是所有LED被它們的公共半導體基底互相電連接的LED陣列)。該 LED管芯可以產生對稱輻射圖形，以及在將電能轉變?yōu)楣鈺r是有效的。因為許多LED管芯不是過度地熱敏的，所以與許多類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。在示例性實施例中，每個LED管芯與其最近鄰間隔至少大于LED管芯寬度的距離。在進一步示例性實施例中，每個LED管芯與其最近鄰間隔至少大于六個LED管芯寬度的距離。這些示例性實施例提供適合的熱管理，如下面進一步詳細說明。此外，LED管芯104可以在-40。至125° C的溫度下工作，以及與
約10,000小時的大部份激光二極管壽命或大約2,000小時的UV弧光燈壽命相比較可以具有100,000小時范圍內的工作壽命。在示例性實施例中，每個LED管芯可以具有約50流明(Lumen)以上的輸出強度。分立大功率LED管芯可以是可從諸如Cree (如Cree的InGaN-基XBrightTM產品) 和Osram買到的GaN-基LED管芯。在一個示例性實施例中，LED管芯的陣列，每個具有約300pmx300Mm發(fā)射面積(由Cree制造)，可用來提供集中的(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。在某些示例性實施例中，可以利用多個僅僅藍光或紫外光(UV) LED管芯。在選擇性的實施例，一個或多個LED管芯優(yōu)選可以在發(fā)光表面上涂敷熒光層(未示出)，如用于藍光LED管芯的YAG: Ce熒光粉，或UVLED管芯利用的RGB (紅、綠、藍)熒光粉的混合物。因此，熒光層可用于在不同的機理下將LED管芯的輸出轉變?yōu)?白"光。在共同擁有和同時申請的申請名稱為"Illumination System Using a Plurality of Light Sources"中詳細描述了熒光層布置和結構(代理案號 58130US004)，引入上面作為參考。在選擇性實施例中，可以在陣列中有選擇地放置紅、藍和綠LED 管芯的集合。所得的發(fā)射被光纖130的陣列聚集，以便當混合在一起時，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，該陣列通常可以提供可見區(qū)的輸出，包括"白"光。如圖1B所示，來自LED管芯104的發(fā)射被多個聚光器120接收，聚光器120被布置在相應的陣列圖形中。在示例性實施例中，每個聚光器接收來自相應的LED管芯104的輻射。在示例性實施例中，聚光器120
包括布置在陣列中的非成像聚光器(也稱為反射光耦合器)。聚光器 120的反射表面的形狀被設計成俘獲由每個光源104發(fā)射的輻射的實質性部分，以保持功率密度。此外，可以以基本上匹配光接收波導的接收角標準的方式設計該集中輸出，以便輻射的實質性部分可用波導俘獲和通過其引導。在示例性實施例中，非成像聚光器120的陣列的每個非成像聚光器具有與二維(2-D)表面一致的內反射面，至少內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、同時申請的專利申請名稱"Reflective Light Coupler"(代理案號59121US002)中詳細地描述了這些及其他反射表面設計，在此將其全部引入作為參考。陣列120中的每個聚光器可以通過例如注入模塑、轉移模塑、微復制、壓印、沖壓或熱成型來形成。其中可以形成聚光器120 (單個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、或多層光學薄膜(MOP)(如可以從3M公司St.Paul， MN獲得的增強鏡面反射器(ESR)膜)。用來形成聚光器120的基底材料可以涂敷反射涂層，如銀、鋁或無機薄膜的反射多層疊層，或簡單地拋光，以便增加其反射率。此外，聚光器基底可以被布置為聚光器的陣列，可以被定向在LED 管芯底下、周圍或上面。在示例性實施例中，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LED管芯104上滑動的陣列120的每個聚光器，以便聚光器下開口123 (參見圖4)提供在LED管芯104的周邊周圍密閉配合。選擇性的聚光器設計包括其上支撐LED管芯的基底上的反射涂層的附加使用。圖1B所示實施例的一方面是每個輻射源、相應聚光器和相應波導之間的一一對應。每個聚光器表面被設計成將來自相應LED管芯的各向同性發(fā)射轉變?yōu)楣馐?，這將滿足相應光接收波導的接收角標準，在某些應用中，相應的LED管芯可以是熒光粉涂敷的LED管芯。如上所述，該聚光器表面設計有助于保持從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光波導130接收，圖1B示出光纖的陣列，每個波導具有輸入端132和輸出端133。本示例性實施例包括大線芯(例如，400lim至1000urn)聚合物包層石英光纖的陣列 130(如市場上的貿易標識TECSTM，可以從3M公司St.Paul，MN獲得)。在進一步示例性實施例中，每個光纖130可以包括具有約600pm至 650pim的線芯直徑的聚合物包層石英光纖。在示例性實施例中，光纖的縱向長度可以約為1至5英寸(2.5cm-12.5cm)長度。因為示例性光纖是非常柔軟的，該短距離對緊密放置光纖、在輸出端放置構圖的光纖束仍然提供緊密型。此外，該短長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。當然，在不導致輸出的不利影響的條件下，在其他應用中可以增加光纖長度。根據(jù)本發(fā)明的實施例也可以利用其他類型的光纖，如常規(guī)或專業(yè) 化的石英光纖，取決于這種參數(shù)，例如LED管芯源的波長輸出。例如，聚合光纖可能對涉及深藍或UV光源應用的日曬和/或漂白劑敏感。在該示例性實施例中，基于將被輻射的光引發(fā)劑或其他可固化材料的類型，可以利用對于450mn或更小的波長提供低損耗的光學纖維/波導。另外，如本說明書所屬領域的普通技術人員將明白，根據(jù)本教導也可以利用其他波導類型如平面型波導、聚合物波導、柔性聚合物波導等。一旦在由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，那么光纖可用來通過全內反射將光傳輸?shù)教囟ㄎ恢?，具有低的?損耗。但是，光接收光纖不僅僅用來通過將光纖從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，來傳輸光，而且來自(相對)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設計，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或多個輸出端133上的光纖鏡頭。類似地，光纖130的每個光接收端132還可以包括光纖鏡頭。在共同擁有和待審的美國專利申請?zhí)?0/317，734和10/670，630中描述了光纖鏡頭制造和實施方案，在此引入作為參考。另外，可以鄰近光纖的第二端放置光學元件如，透鏡、微透鏡、鏡子或偏振器以聚焦、散射、對準或極化該輻照度。光學元件可以連續(xù)跨越多個光纖或可以是不連續(xù)的。光纖陣列連接器134可以用來支撐陣列130的每個光纖的第一端。在示例性實施例中，光纖陣列連接器134包括剛性材料如模制塑料材料，具有多個孔徑，該孔徑具有對應于聚光器120的圖形。每個孔徑容納陣列130的光纖輸入端132，以及在其處可以提供簡單的鍵合。在示例性實施例中，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構，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電材料、電絕緣介質層114和構圖的導電層113構成的金屬安裝基底 112，其中LED管芯被連接到導電層113的鍵合焊盤(未示出)。電絕緣介質層114可以由各種適合的材料組成，包括聚酰亞胺、聚酯、聚乙二醇對酞酸酯(PET)、聚碳酸脂、聚砜或FR4環(huán)氧樹脂復合物。導電層和導熱層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。在示例性實施例中，如下面更詳細地描述，LED管芯104的一個或多個組互相互連，但是與LED管芯的其他組分開，以提供失常的 (pixilated)輻射輸出。通孔(未示出)可用于貫穿介質層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
電絕緣和導熱材料層116與熱沉140隔開。在示例性實施例中，熱沉140 還可以包括一系列熱導體管腳，以在工作過程中進一步散逸來自LED 管芯陣列的熱量。在一個示例性實施例中，每個裸LED管芯104可以位于介質表面 114的凹陷部分中，直接在金屬/電路層113上。在當前待審和共同擁有的申請名稱"Flexible Circuit LED Thermal Packaging"(代理案號 59333US002)中描述了互連電路的例子實施，在此將其全部引入作為參考。在另一實施例中，對于電互連可以利用基于更剛性的FR4環(huán)氧樹脂的印刷電路板結構。在另一實施例中，可以根據(jù)需要，通過在適合的基底上構圖導電環(huán)氧樹脂或導電油墨制備低成本電路，以連接LED管芯陣列。固態(tài)發(fā)光器件100還包括支撐結構。在圖1B的示例性實施例中，支撐結構被配置為外殼150，具有輸入孔徑152和輸出孔徑154。外殼150 為波導130的陣列提供張力減輕并可以防止外面光源損壞波導130。此外，外殼150可以提供剛性支撐，優(yōu)選用于車輛應用，如下面更詳細地描述的那些。選擇性地，當波導130是光纖時，支撐結構還可以包括條帶(banding) 156，該條帶156被布置與波導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130的輸出端，如下面更詳細描述。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。在示例性結構方法中，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)可以用來按行分組光纖，以具有有序的分組。該夾具可以包括多個部分，從輸入端至輸出端重復地放置每個光纖。此外，該夾具可以被設計為光纖不互相跨越和具有用于輸出端的可預測位置。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。然后張力減輕/支撐外殼可以在光纖和帶上滑動并被固定到光纖陣列連接器。通過使用常規(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。另外，該支撐結構可以包括遍及光纖束和圍繞光纖束形成的包封材料。另外，支撐結構150可以包括粘合材料，如鍵合環(huán)氧樹脂，該粘合材料可以被應用于部分波導130，以便當粘合劑設置時，該波導被固定在希望的圖形中。整個定位(alignment)可以通過一個或多個定位管腳160提供，一個或多個定位管腳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與互連電路層對準可以通過使用基準(未示出)來完成。圖2說明管芯固態(tài)發(fā)光器件100的覆蓋區(qū)。在該示例性結構中，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(60) LED管芯104的陣列。當然，根據(jù)本發(fā)明，LED管芯的陣列可以包括大量更大或更少數(shù)目的LED管芯104。但是，因為每個 LED管芯具有約300微米的寬度，每個LED管芯104可與其最近鄰間隔超過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l i^至4ii^或6.5cn^至26cm2)和適當?shù)臏?度控制。此外，在示例性實施例中，光纖133的輸出端的覆蓋區(qū)(參見圖1B)可以更加緊湊，例如約為O.l in2至l in2 (0.65cm2至6.5cm2)。另外，輸出端的覆蓋區(qū)可以更加長，在一個方向上超出另一方向，如下面所述的一個或多個實施例所示。圖3中示出了固態(tài)發(fā)光器件100的側視圖。在該示例性實施例中，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 IIO之間。在該實施例中，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。如圖4更詳細所示，該固態(tài)發(fā)光器件的示例性結構包括減小光纖陣列的個別光纖131和聚光器陣列的個別聚光器121之間的未對準的光纖聚光器定位機構。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，利用該示例性設計，可以在同時拋光光纖的多個輸入端，以便光纖端部相對于聚光器放置。在圖4的例子結構中，聚光器121的接收孔徑123可以被緊鄰相應的 LED管芯104的發(fā)射面周邊或圍繞相應的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這兩個元件之間設置適當?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，包括將LED管芯104鍵合到互連層110的導電環(huán)氧樹脂115。第一和第二電導電層113， 111 (可以包括，例如，鎳和金或其他導電材料)，提供到陣列中的每個LED 管芯的電跡線，利用布置的介質層114(例如，聚酰亞胺)提供電絕緣。提供基板112 (例如，銅)，以支撐導電和絕緣層，以及對熱沉140提供導熱性，以遠離發(fā)射方向傳導熱量。
根據(jù)在此描述的原理，該固態(tài)發(fā)光器件可以在一個或多個方向上同時提供高度定向的和/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可以被構圖，以提供矩形或正方形輸出。圖5A-5F說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) 特定應用需要的照明類型來采用。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施例中，可以提供分段的輸出圖形133F，其中對于特定的目標照明可以利用多個分開的光纖輸出組。因為固定光纖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，以便可以同時或交替地照明一個或多個不同的方向。圖6A示出了例如，在三個不同的組233A， 233B和233C中布置的光纖輸出端部233。例如，在固態(tài)發(fā)光器件中，在正常條件下，通過端部233A可以在正向上提供輸出照明。如果觸發(fā)信號發(fā)生，那么對應于輸出光纖233B的LED管芯可以被激活，以便可以提供附加照明，其中通過輸出光纖233B在側向照明。類似地，對應于輸出光纖233C的LED管芯可以被激活，以便在另一側向中可以提供附加照明。在固化應用中，如下面相對于圖12所述，光纖輸出的"易操縱" 可以便于復雜的三維部件和結構的輻射固化。這類結構不是很適合于利用常規(guī)光源的"泛洪(flood)"型固化，因為陰影效應導致不均勻的固化。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，以適應復雜形狀。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(參見例如圖9A和9B)可以從一側至另一側激活照明光纖塊。以此方式，輸出照明可以根據(jù)應用直接朝向(或遠離)特定的方向。以此方式，非機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，本說明書中所給出的所屬領域的普通技術人員將明白，可以利用更大或更少的光纖組。此外，該分組可以具有不同的相對取向。在圖6B中，示出了可以用來穩(wěn)定和支撐不同光纖組的結構。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)光器件的支撐結構中的一部分。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光纖束產生易操縱的光。例如，光纖輸出端133可以被設置在相同的位置，如圖6B的輸出孔徑254。在該示例性實施例中，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，與相對于圖6A-6C的上述應用相類似，該固態(tài)發(fā)光器件可以在正向(通過輸出端133)和側向(通過輸出光纖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偏離光纖束、中心光纖束730A和側面光纖束730B和730C。由光纖束的輸出端發(fā)射的光被多焦點透鏡750接收，如非球面透鏡，來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，可以通過使用凸緣139來完成固定至現(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。凸緣可以被設計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/或動態(tài)光束移動的失常光控制。系統(tǒng)300包括固態(tài)光源301，以類似于如上所述的固態(tài)光源100的方式構成。控制器 304通過導線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中的個別LED管芯或LED管芯組。此外，因為光接收波導與LED 管芯以一一對應設置，照明系統(tǒng)300可以提供失常輸出。這類失?？刂?允許控制不同的顏色(例如，用于RGB輸出的紅、綠和藍)或類似顏色的(例如，白色、藍色、UV) LED管芯。圖9B示出了可以對包含于固態(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管芯陣列中設置六十個LED 管芯(LD1-LD60)，這些管芯被集合成每二十個LED管芯的三個大組 (314A-314C)，每組進一步被分為較小的分組或每五個LED管芯的溝道(例如，LD1-LD5)?？傮w，在該示例性實施例中，每五個LED管芯的十二個溝道可以被分開地控制。在一個例子實施方案中，在RGB輸出應用中，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)藍光的LED管芯和第三組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計成能為不同的LED管芯組提供分開的互連。根據(jù)在此描述的原理，也可以利用不同類型的LED管芯組，以及更大或更少數(shù)目的LED管芯。利用該結構，分開的RGB LED管芯溝道可以被驅動，以提供"白"或其他顏色輸出。此外，由于LED管芯退化，特定的二極管溝道應該失敗或暗淡(dimmed)，在較高電流下，相鄰溝道可能被驅動，以便輸出照明看起來保持不變。因為互連層的 (相對)寬LED管芯空間和/或熱管理能力，到某些LED管芯溝道的更大驅動電流將不會不利地影響總體性能。更詳細地，通過電源306電壓被提供到電路305。該電壓通過升壓轉換器芯片312A-312C和它們的相關電子設備(未示出)變?yōu)檎{整的輸出電流/電壓源。以此方式，來自電源306的電壓變化可以被減輕，提供給LED管芯的電流/電壓保持調整級別。芯片312A-312C可以包括，例如，可以從National Semiconductor獲得的LM2733芯片。在該示例性實施例中，在80-100mA下，驅動電壓/電流參數(shù)可以約為20伏，因此為整個LED 管芯陣列提供總共約1.0至1.2A。然后驅動電流/電壓被提供給陣列內的不同LED管芯溝道。在該例子中，每個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，對于典型的GaN基LED管芯接近約4.0V。當然，不同的LED管芯效率或成分可能需要不同的偏壓和驅動電平。此外，在電路305中可以包括電阻器/電熱調節(jié)器鏈316，以設置每個LED管芯溝道的總最大電流。此外，可以提供開關組318，包括相應數(shù)目的LED管芯溝道電子開關，由此每個LED管芯溝道被耦合/去耦合到地線(或電源，根據(jù)相對于開關組318的LED取向)，以便激活每個特定的LED管芯溝道。開關組318可以被微控制器(未示出)或遙控開關自動地控制，基于特定應用需要的照明參數(shù)。當然，該電路結構允許許多實施方案和取代，如本說明書給出的技術領域的普通技術人員所理解。例如，控制電路305可以被執(zhí)行為利用相同的電流驅動所有LED
管芯，或者給定的LED管芯溝道可以被自動地導通/截止或在命令時。通過增加固定或可變電阻到開關組的開關腳，不同電流可以被施加到每個溝道。圖10示出了可以用于點固化的燈應用中利用的示例性固態(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)如上所述的實施例配置。通過可滑動嚙合的凸緣 439的使用，發(fā)光器件401可以被固定在室402中，該可滑動嚙合的凸緣 439被配置為在插座的狹槽438內滑動和鎖定。因此，從光輸出方向散發(fā)熱量的熱沉440位于分開的室404中。通過光學元件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。光學元件415可以被設計成根據(jù)可應用的標準提供選擇的輸出圖形。例子光學元件可以包括非球面/變形的光學元件和/或間斷和/或非分析的(鍵槽(spline))光學元件。利用該方法，可以避免使用在隔室402中布置的復雜反射光學元件，此外，因為熱量從隔室402散逸，因此不必特別熱處理隔室402中的任意剩余的光學元件，因此避免由暴露于頻繁的高強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設有輸出光纖和輸出孔徑結構，如圖6A-6C所示，可以完成易操縱的輸出照明，不必利用當前由常規(guī)HID燈操縱輸出時必須采用的移動鏡子，燈泡和/或鏡頭機構。在此描述的固態(tài)發(fā)光器件也可以用于其他應用。例如，圖ll示出了示意性高度-局限(例如，牙科)固化應用，在固化設備500中包含固態(tài)發(fā)光器件501 (具有與圖lA和lB和/或其他實施例類似的結構)。該固態(tài)發(fā)光器件501可以被布置在固化設備500的處理部分510中。此外，用來容納和引導來自LED管芯或其他固態(tài)光產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/或藍光輻射源。
在圖12所示的示例性實施例中，提供一種示意性材料固化設備，如織物(web)固化臺。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光/UV可固化材料，必須在不同的材料或基底上固化。在常規(guī)方法中，高強度放電、弧光燈和微波驅動燈常常用來執(zhí)行固化工序。但是，這些常規(guī)燈輻射360度的光和熱量，因此需要復雜的熱交換和/或冷卻機構。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)熱問題的一種解決辦法，固化臺600包括固態(tài)發(fā)光器件604 (類似于如上所述的實施例構成，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，由固態(tài)發(fā)光器件的輻射源產生的熱量從光輸出的方向散逸，通過適當?shù)腖ED空間、導熱互連電路和/或熱沉。固化臺600可以用于連續(xù)的固化操作和/或零部件、點固化或薄層。此外，固態(tài)發(fā)光器件604可以發(fā)出高度地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，當輻射固化使用常規(guī)LED陣列時該有害效應可能是明顯的。例如，如上面相對于圖 1A， 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強度增加(包括耦合損耗)。例如，每個LED管芯可以是GaN基LED管芯，每個額定365-nm 輻射的管芯具有接近100mW/ci^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-產生源的集中輸出可以被波導陣列聚集和引導，該波導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，丙烯酸脂或環(huán)氧樹脂單體和/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可以被布置在平臺上，如移動平臺或輸送帶，或基底652 可以停止在移動輥(未示出)之間，以提供用于薄層或大量材料的連續(xù)固化。如上面相對于圖5A-5F所述，波導的輸出端，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、及其他結構，不接收來自常規(guī)"泛洪"型源的均勻固化輻射。以此方式，通過光纖輸出端的適當布置可以減小陰影效應。此外，設備600還可以包括被耦合到固態(tài)光源604的控制器670?？?制器670可以被執(zhí)行為單個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，以對應于示例性光引發(fā) 劑的優(yōu)先吸收帶的發(fā)射輻射和/或固化不同類型的配方。例如，控制器 670可以包括多個不同的控制部分(例如，控制部分670a-670d)，對應于不同的LED管芯部分或固態(tài)光源604的LED管芯陣列內的個別(獨立) 溝道。另外，多個獨立的控制器單元可用來分別地控制每個LED管芯溝道。該控制可以使用電子或機械開關來完成，例如，使用觸發(fā)開關(未示出)。每個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型的材料中，設備600可以提供更大的靈活性。例如，一個或
多個LED管芯組可以被有選擇地激活，例如，導通或截止，以適應可固化材料中的一種或多種光引發(fā)劑。在本發(fā)明的該示例性實施例中，來自多個固態(tài)源的發(fā)射輻射可以被集中為預定義的圖形，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度更高的強度。上述固化設備可以用于連續(xù)的基底、薄層、零部件、點固化和/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的固化設備600可以提供較長的壽命、較小的能量需要、更大的效率、小形狀因數(shù)(對于緊密間隙固化應用)，幾乎沒有發(fā)射的紅外線輻射到基底和/或化學劑(對于熱敏的產品結構特別重要)。根據(jù)本發(fā)明的該示例性實施例，通過使用與光波導耦合的光學集中元件，可以由短波長(<500-nm)、低強度LED管芯實現(xiàn)高輻照級別，該光波導的輸出可以被有選擇地構圖。以此方式，可以利用較短波長 LED管芯，而不遭受常規(guī)低輻照問題。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CamphorQuinone (可以從Biddle-Sawyer獲得)、TPO-L (可以從 BASF獲得)以及IRGACURE和DAROCUR系引發(fā)劑(可以從Ciba Specialty Chemicals獲得)。此外，通過使用上述光纖聚光器結構，LED管芯可以被隔開一距離(例如，至少6個管芯寬度以上)，這適合于簡單的熱管理和電連接。所得的有效熱散逸可以有效地延長LED管芯的壽命和保持高輻照。此外，每個LED管芯需要的電流/功率驅動可以被減小，而不影響輻照級別，因為在相對小的覆蓋區(qū)內可以利用更多LED管芯。因此，根據(jù)本發(fā) 明的示例性實施例可以實現(xiàn)較長的總管芯壽命。與低輻照相關的問題是如果輻照過低，那么朝向相對厚的可輻射
固化配方底部的固化速率被減小。因此，固化和粘結的深度可能變?yōu)?利用某些常規(guī)LBD基方法的問題。如果在配方中包含散射中心或輻射吸收顆粒、顏料或染料，那么固化深度的問題被加強。而且，如果在達到配方之前輻射必須穿過承載膜或輥，那么可能產生更多的問題。作為一種解決辦法，設備600還可以包括透鏡，或多個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放置，以進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的元件取向。例如，可以從光纖/波導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，因為從輻射源產生的熱量從發(fā)射的方向散逸，對于連續(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)明的該示例性實施例，設備600通過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)基于燈的系統(tǒng)中，燈橫穿它們的長度具有至少15%變化。在某些情況下，隨著時間的過去燈的均勻性變化可以降低到30-40%。在常規(guī)LED-基方法中，陣列中的LED被分開，以致分開導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品性能上潛在地引起不利影響。本發(fā)明的固化設備也可以利用不同類型的LED管芯陣列，可以通過圖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，不同類型的LED管芯(例如，變化強度和/或波長的LED管芯)可以被引入到該LED管芯陣列中，由此產生波長和/或強度選擇的固化設備，在加工和交叉加工方向具有最小的均勻性損耗。此外，引入不同波長的LED管芯到LED管芯陣列中可以用來在選擇波長下發(fā)射輻射，該選擇波長與示例性光引發(fā)劑，如ITX和TPO-L的混合物的優(yōu)先吸收帶一致。
因此，固化設備600可以被設計成用不同的波長和/或強度固化，以便相同的固化設備可用于固化不同類型的配方，使設備600適合于處理不同配方的實驗室、導向器和生產線，需要不同的輻射波長和強度。此外，利用在此敘述的失常控制器電路，可以控制設備600，以根據(jù)被固化的材料類型，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型的LED。因此，當常規(guī)系統(tǒng)需要不同波長或強度時，需要一種新陣列，以適應配方吸收。這導致附加的模塊，需要更多設備成本和更可能多的維修。設備600也適合于圖形、3維結構、光刻和掩模的高分辨率固化。例如，因為在可重配置帶中可以固定光纖的輸出端，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-維結構和/或部件。此外，對于基于基底的工序，設備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。因為光纖的輸出端可以被緊密地包扎或緊密地構圖，LED管芯可以在變化的強度下被驅動，以產生平滑的強度外形，具有約為光纖直徑的分辨率。相反，進一步隔開的常規(guī)LED陣列(用于熱目的)提供可變的強度外形?，F(xiàn)在轉向圖14，示出了改進設備結構的例子，由此從波導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802是線性的，但是應當理解二維陣列也是可用的。波導802 輸出未被極化的光808，以便電磁能的波被隨機地定位。但是，對于某些改進應用，優(yōu)選用極化的光處理輻射改進材料。這種改進應用的一個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準某些方向。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定位它們自己。因此，在它撞擊主題材料之前極化光，導致液晶或聚合物鍵將本身與定位波對準。在圖14的例子中，從波導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。因為從波導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，以避免浪費從波導802 發(fā)射的光。甚至利用對于特定輻射波長有效的偏振器，該極化的光通過偏振器804并撞擊其上布置了輻射改進材料的基底806，具有較低的強度。各種偏振器設計是可用的。對于紅外線和可見光波長，可接受的偏振器包括但是不局限于Brewster疊層、涂敷極板、多層光學膜、吸收偏振器和棱鏡。但是，對于UV波長，可接受的偏振器典型地具有窄的接受錐形，其需要減窄來自波導的光的發(fā)散角，如下面論述。適合于 UV應用的偏振器的例子包括Brewster疊層、多層涂敷光學元件、線-柵格和某些棱鏡。圖15示出了一種改進設備結構的例子，由此從波導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902發(fā)射的光卯8 沿位于輻射路徑中和波導902和偏振器906之間的柱面透鏡914的軸被聚焦為線。到達偏振器906的光形成線912，與發(fā)射光的全錐形相比具有更高的強度。因此，該極化光到達其上布置了輻射改進材料的基底 906，將具有更高的強度。盡管柱面透鏡將來自波導902的每個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，以避免浪費從波導902發(fā)射的光。如上所述，對于UV應用，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示出了一種改進設備結構的例子，由此從波導1002發(fā)射的光在被極化之前首先被平行校正(collimate)。平行校正光的一個優(yōu)點是可以使用UV偏振器。在該例子中，從波導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1002的光纖的"光纖錐形"無關。偏振器1004的需要接收錐形被確定為陣列1014的每個微透鏡的焦距和波導 1002的每個光纖尺寸的函數(shù)，與單獨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達到偏振器，來自每個微透鏡的平行校正光1010撞擊偏振器并覆蓋根據(jù)每個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和其上布置了輻射改進材料的基底1006之間，以將光聚焦為更大強度的線。圖16B示出了與圖16A相同的結構，除了在波導1003的每個光纖端部中形成透鏡之外，以便微透鏡陣列不是必需的。每個光纖的透鏡平行校正來自光纖的光，以便該平行光1009撞擊偏振器1005時具有減小的錐形，以覆蓋由每個光纖的透鏡限定而形成的區(qū)域1011。此外，柱面透鏡可以位于偏振器1005的任一側上，以在該極化的光撞擊其上布置了輻射改進材料基底1007之前，將該光聚焦為更大強度的線。圖17示出了一種改進設備結構的例子，由此從波導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110S 被與柱面透鏡1116結合的透鏡狀陣列1114平行校正。應當理解該透鏡狀陣列114具有用于每個光纖的透鏡，光纖的尺寸和透鏡的焦距決定偏振器1104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并覆蓋相對聚焦的線性區(qū)1112。然后該極化光撞擊其上布置了輻射改進材料的基底1106。如下面根據(jù)圖 18指出，柱面透鏡可以包括偏振器1104和基底1106，以進一步將光聚
焦為更大強度的線。此外，在透鏡狀陣列1114由柔性材料制成的實施例中，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的選擇性結構。在該結構中，波導1202發(fā)出光1208，該光到達光學元件1218，如圖16的微透鏡陣列，或圖17的透鏡狀陣列。光學元件1218平行校正那些光，然后平行光1210達到偏振器1204。此外，因為光1210已經被平行校正，偏振器1204需要的錐形被減小，允許包括適用于UV光的偏振器被選擇。然后從偏振器1204發(fā) 出的極化光1212撞擊第二光學元件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改進材料的基底1206。
相對于這些結構，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)包括透鏡距波導端部的距離和透鏡的直徑。相對于已知值可以選擇這些參數(shù)，包括波導的每個光纖的光纖線芯直徑(DflbeT)、每個光纖的數(shù)值孔徑(NAfiber)和所選偏振器的接受錐形。
作為一個例子，對于選擇的波導，光纖線芯直徑Dfi旨可以等于 600/mi，而數(shù)值孔徑NA仙M等于0.39。選擇的偏振器可以具有5度的全接收錐形，以便實現(xiàn)希望的極化態(tài)。為了使透鏡最佳化，Dfiber或600/mi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，當位于離波導一個焦距，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，需要對著離開波導的光的透鏡的最小直徑，由兩倍NAfiber或0.78乘以己經計算的距離，或6.97mm來近似。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。選擇較長焦距的透鏡將導致更少的發(fā)散，但是透鏡的焦距比數(shù)(F-mimber)應該保持小于NAfiber兩倍的倒數(shù)，或在此情況下，1.28，以便對著來自波導的所有光。圖19-21示出了允許如上所述的任意設備的LED管芯的脈沖調制的控制器結構，包括有或者沒有透鏡和/或偏振器的結構。如上面相對于圖9B所述，和下面更詳細地論述，控制器可以控制個別管芯，以便每個個別管芯可以與其它管芯分開地受脈沖作用，以及可以利用不同于其它管芯的強度脈沖。下面根據(jù)圖22-25更詳細地論述分別控制陣列的LED管芯的激活和強度。當與穩(wěn)態(tài)LED輻射的應用相比較時，固化設備的LED的脈沖調制具有許多優(yōu)點。通過脈沖調制LED，可以實現(xiàn)更高的瞬時輻照，允許在空氣中固化丙烯酸脂，提供更厚涂層的固化。此外，脈沖調制LED產生更少的總體熱量，同時增加涂層中的局部峰值溫度。為了實現(xiàn)更高的輻照度，對于脈沖的持續(xù)時間電流增加。為了防止損壞LED，它被關斷和允許在脈沖之間冷卻。脈沖調制LED固化的優(yōu)點包括增加固化的深度、增加反應速率、增加氧氣損耗和增加自由基的擴散以開始聚合反應。還有暗固化的優(yōu)點，其中在脈沖調制之間的時間過程中將被固化材料不經受光，以便原子團-原子團湮滅被最小化。具體地，LED管芯發(fā)射UV輻射，脈沖調制LED帶來這些優(yōu)點，在更高的分子量產品的制造中達到極點。圖19的控制器結構是提供高頻、短時間脈沖調制的結構，該結構用于各種改進，包括在空氣中固化丙烯酸脂和固化相對厚的涂層。該結構包括可變電壓DC電源1302，提供功率到固態(tài)開關元件1304。對于 LED管芯的個別脈沖調制，固態(tài)開關元件1304可以為LED陣列1308的每個LED管芯提供個別開關。固態(tài)開關1304被脈沖發(fā)生器1306驅動。脈沖發(fā)生器可以被選為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整，以通過固態(tài)開關1304提供希望的驅動電流量到LED陣列。固態(tài)開關1304的例子是功率晶體管，例如場效應晶體管(功率FET)，驅動電路接收來自脈沖發(fā)生器1306的輸入。脈沖發(fā)生器可以是市場上可買到的各種器件，如來自Agilent Technologies的型號81101A 。該特定的脈沖發(fā)生器具有從lmHz至 50MHz的頻率范圍和具有低到10ns的脈沖寬度。眾所周知UVLED，如由Cree Optoelectronics提供，其光學上升時間是30ns左右。圖20的控制器結構提供低頻和長時期脈沖調制。該結構包括用來編程市場上可買到的LED符號控制器1404的個人電腦1402，以提供脈沖調制。然后LED符號控制器1404脈沖調制LED矩陣陣列1406的每個 LED，仿佛LED矩陣陣列1406是閃爍的LED符號。因為LED符號1404被設計成控制可見符號，脈沖頻率更低和約為25Hz。圖21示出另一控制器結構，提供中頻和中期脈沖調制。該結構包括可變電壓DC電源1502，提供功率到固態(tài)開關元件或開關陣列1504。固態(tài)開關陣列1504被數(shù)字輸出板1508驅動，數(shù)字輸出板1508配置為X和 Y陣列，隨后被個人電腦1506控制。個人電腦1506可以執(zhí)行控制程序如 National Instruments Lab VIEW Virtual Instrument程序，以控制National Instrumem數(shù)字輸出板1508。該程序允許LED被隨意地脈沖調制，或在特定的頻率下，典型地在千赫茲范圍內。圖22示出形成其自身的溝道的個別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，如先前相對于圖12所述。每個 LED可以被有選擇地和分別地激活，相對于陣列的其他LED管芯。由此，通過僅僅激活產生圖形需要的LED，在輻射改進材料中可以產生圖形，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提供功率到個別溝道1606A-1606F，每個溝道是單個LED管芯。然后開關陣列組1608 有選擇地激活一個或多個溝道，隨后有選擇地激活一個或多個個別LED 管芯。由此，開關陣列組1608可以被配置為僅僅激活產生希望圖形所
需要的那些溝道。該電路可以與上面指出的任意技術結合使用。例如，該電路可以與透鏡和/或偏振器結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。當包括脈沖控制器時，開關組1608 根據(jù)提供的脈沖信號允許電流流過選擇的LED管芯。圖23示出了形成其自身的溝道的個別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，以便可以為每個個別 LED管芯控制強度。通過每個個別升壓電路1704A-1704C分別控制每個 LED管芯1706A-1706C的強度，允許執(zhí)行外形固化或其他外形改進，由此橫穿波導提供的輻照是不均勻的，以便匹配也不均勻的目標。該電路也可以與上面指出的任意技術結合使用。例如，該電路可以與透鏡和/或偏振器結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示出目標不均勻的例子。在該例子中，目標是位于不均勻結構1810上的可固化材料1808。具體地，該例子的結構1810是U形的，以便輻射可固化材料在中心比在端部更遠離波導。由此，如果橫穿波導 1802提供均勻輻照，那么材料180S的表面將不接收相對均勻的輻照。反而，該端部將接收比中心輻照更大強度的輻照。為了計算U形結構1810，波導1802在波導1802處輸出不均勻的輻照。在波導處，端部上的輻照光束1804A和1804B的強度比中心的光束 1806A和1806B的輻照更低。由此，輻照到達材料1808,以及所得的固化從側面至側面更均勻。圖25示出也不均勻的目標的另一例子。但是，在該例子中，該目標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相對于薄的端部1914更少有效，以便固化涂層不可能是相對均勻的。為了計算，偏差是材料1910的傳輸率，波導1902在波導1902處輸出不均勻的輻照。朝向厚端部1912的輻照光束1904的強度是最高的。朝向材料的中間的輻照光束1906的強度具有比光束1904更低的強度，但是具有高于朝向薄端部1914的光束1908的輻照的強度。因此，材料 1910的固化從一側到另一側更均勻。圖26示出控制從波導2002到輻射改進材料2006的輻射應用的選擇性方法。可以通過光閥結構2012控制來自波導2002的個別光纖的輻射，光閥位于從波導2002發(fā)出的輻射路徑中。光閥結構2012用來控制到可改進材料光的路徑。如圖所示，光閥2012可以與一組偏振器2003， 2004 結合工作，允許來自給定光纖的輻射被阻擋，允許來自給定光纖的基本上所有輻射流過，或應用連續(xù)可變減小來自給定光纖的輻射強度。此外，該光閥可以在靜態(tài)或掩模條件中配置或該光閥可以被控制，以便它是動態(tài)的。如圖所示，光閥結構2012是光閥單元2016的一維陣列，其中每個光閥單元2016可被分別地控制，由此動態(tài)地控制接收輻射的路徑。在此使用的光閥通常指包括多個光閥單元2016的光閥結構2012或個別光閥單元2016。應當理解完全的光閥結構2012或僅僅個別光閥單元2016 可以位于輻射路徑中?？梢允褂玫墓忾y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單元作為個別光閥單元2016。標準的LCD控制器(未示出)有選擇地控制該個別LCD單元，以使得它們控制通過光的極化旋轉。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靜電控制的反射帶。有格柵的光閥例子采用光閥相對于波導2002和材料2006的光閥定位，以估計通過個別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)字鏡子裝置的結構例子依靠偏轉來控制光強度，下面根據(jù)圖28更詳細地論述。圖26的LCD光閥通過與初始偏振器2003和最后的偏振器2004工結合作控制到達可改進材料的光強度。初始偏振器2003給于光特定的極化。然后LCD光閥2012旋轉偏振器給定的量，從0至180度任何位置。然后該輻射必須通過最后的偏振器2004。但是，僅僅具有適當?shù)臉O化狀態(tài)的光穿過最后的偏振器2004，具有正常強度。如果偏振態(tài)從最后的偏振器2004需要的偏振態(tài)偏轉90度，那么沒有輻射穿過。由此，LCD 光閥2012可以用來依照要求旋轉偏振態(tài)，由此控制將穿過最后的偏振器2004的輻射量。因為個別LCD單元2016可以被獨立地控制，與穿過其他單元的輻射相比，穿過某些LCD單元的輻射可以給于不同的極化旋轉，以便輻射圖形從最后的偏振器2004發(fā)出。因為光閥控制到達輻射可修改材料的輻射強度，所以光閥可以用來在材料中產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，如圖24和25所示。穿過該光閥的光強度被控制，以產生希望的圖形或改變橫穿光闊的強度外形。由此，來自個別光纖的強度可能基本上是均勻的，與控制激活和/或來自每個個別光纖的強度相反，如上面相對于圖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。應當理解也可利用其他陣列維數(shù)。但是，如該例子所示，當應用陣列如一維陣列2012時，通過使用光學元件在陣列2012上聚焦從波導2002發(fā)出的光是合符需要的。光被聚焦，以便來自波導2002的基本上所有光在到達材料2006之前，必須穿過光閥結構2012。在所示例子中，柱面透鏡 2014位于從波導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和可改進材料2006之間包括第二光學元件2020。具體地，該例子的第二光學元件是投影透鏡，其獲得從偏振器偏離的光并且將該光再次聚焦到可改進材料2006上的點2024。點 2024的集合形成線，隨后由光閥2012所示的圖形或強度外形。另一提高可以與具有多個維數(shù)的光閥結合使用，包括角控制元件如棱鏡膜(未示出)。棱鏡膜被放置在波導2002和光閥2012之間，最好利用離開波導2002的高角度光。圖27示出了利用光學元件來平滑強度外形的輻射改進結構，被應用于輻射改進材料。波導2102朝著光學元件2106例如微透鏡陣列的方向輸出輻射。為了提供無窮波導2102的效果，可以包括鏡子2104A和 2104B，以朝向光學元件2106后反射輻射。在該例子中，也包括可選的第二光學元件2108，如微透鏡陣列，以進一步平行校正從第一光學元件2106發(fā)出的光?？蛇x的模糊過濾器2110被布置在第二光學元件2108 和輻射改進材料2112之間。在圖27中圖示了幾個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從沒有輻射發(fā)出的波導2102的光纖之間的小區(qū)域延伸。如圖所示，該路徑2114延伸至可改進材料2112上的點2116。但是，該點2116不暴露于輻射，輻射路徑2118從光纖的中部延伸到點 2116，以致別的未曝光的點2116接收輻射。類似地，點2224不通過高角度路徑2122接收輻射。但是，點2224通過包括路徑2120的路徑接收輻射。由此，光學元件2106和選擇性地2108產生非成像結構，由此從波導2102發(fā)出的光在材料2112處被模糊，而不是被直接成像。模糊過濾器2110可以包括更多的模糊輻射以平滑強度外形。
圖28示出了一種輻射改進結構，使光閥偏轉，以產生圖形和/或減小至偏振器的輻射接收角。波導2202朝著光學元件2206例如微透鏡陣列的方向輸出輻射。如同圖26的結構一樣，為了提供無窮波導2202的效果，可以包括鏡子2204A和2204B，以朝向光學元件2206向后反射輻射。在該例子中，也包括可選的第二光學元件2208如微透鏡陣列，以進一步平行校正從第一光學元件2206發(fā)出的光。該結構也包括在第一光學元件2206和第二光學元件2208之間放置的偏轉光閥2210。該偏轉光閥2210可以是有格柵的光閥或數(shù)字鏡子裝置。偏轉光閥2210具有可分別地控制的單元，以便選擇偏轉光，以依照要求產生圖形。在圖28中圖示了幾個輻射路徑角以及非輻射路徑角，以論證偏轉以及也圖示了平滑。非輻射路徑2214從沒有輻射發(fā)出的波導2202的光纖之間的小區(qū)域延伸。如圖所示，該路徑2214延伸至可改進材料2212 上的點2216。但是，該點2216不暴露于輻射，輻射路徑2218從光纖的中部延伸到點2216，以便別的未曝光的點2216接收輻射。但是，在該例子中，偏轉光閥2210已經被激活，以便點2224通過包括己經偏轉的路徑2220的路徑接收輻射。偏轉依照要求重定向輻射，這可用于在輻射改進材料2212中產生圖形。此外，偏轉減小輻射的接近角，偏振器 (在該圖中未示出)位于光學元件2206和材料2212之間的點是有用的。盡管參考示例性優(yōu)選實施例敘述了本發(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施例僅僅是示例性的，不應該被認為是限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的范圍可以進行其他改變和改進。
權利要求
1.一種輻射設備，包括多個固態(tài)輻射源，產生改進第一材料的輻射；多個聚光器，其中每個聚光器接收來自多個固態(tài)輻射源的一個或多個的輻射。多個光波導，其中多個光波導的每一個包括第一端和第二端，其中每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的輻射；支撐結構，至少穩(wěn)定多個光波導的第二端的第一部分；以及位于從波導的第二端發(fā)出的輻射路徑中的光學元件，改變輻射路徑。
2. 根據(jù)權利要求l的輻射設備，其中該光學元件通過聚焦該輻射改變輻射路徑。
3. 根據(jù)權利要求2的輻射設備，其該中光學元件是柱面透鏡。
4. 根據(jù)權利要求l的輻射設備，其中該光學元件通過擴散該輻射改變輻射路徑。
5. 根據(jù)權利要求4的輻射設備，其中該光學元件是衍射光學元件。
6. 根據(jù)權利要求l的輻射設備，其中該光學元件通過平行校正該輻射改變輻射路徑。
7. 根據(jù)權利要求6的輻射設備，其中該光學元件是微透鏡陣列。
8. 根據(jù)權利要求l的輻射設備，還包括布置在從光學元件發(fā)出的輻射路徑中的偏振器。
9. 根據(jù)權利要求8的輻射設備，還包括布置在從偏振器發(fā)出的輻射路徑中的第二光學元件。.
10. 根據(jù)權利要求l的輻射設備，還包括布置在波導的第二端和光學元件之間的輻射路徑中的偏振器。
11. 一種輻射設備，包括多個固態(tài)輻射源，產生改進第一材料的輻射；多個聚光器，其中每個聚光器接收來自該多個固態(tài)輻射源的一個或多個的輻射。多個光波導，其中多個光波導的每一個包括第一端和第二端，其中每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的輻射；支撐結構，至少穩(wěn)定多個光波導的第二端的第一部分；以及位于從波導的第二端發(fā)出的輻射路徑中的偏振器。
12. 根據(jù)權利要求ll的輻射設備，還包括位于波導的第二端和偏振器之間的輻射路徑中的光學元件。
13. 根據(jù)權利要求12的輻射設備，其中該光學元件通過聚焦該輻射改變輻射路徑。
14. 根據(jù)權利要求13的輻射設備，其中該光學元件是柱面透鏡。
15. 根據(jù)權利要求12的輻射設備，其中該光學元件通過平行校正該輻射改變輻射路徑。
16. 根據(jù)權利要求15的輻射設備，其中該光學元件是微透鏡陣列。
17. 根據(jù)權利要求15的輻射設備，還包括位于從偏振器發(fā)出的輻射路徑中的第二光學元件。
18. 根據(jù)權利要求ll的輻射設備，還包括位于從偏振器發(fā)出的輻射路徑中的光學元件。
19. 根據(jù)權利要求ll的輻射設備，還包括使從波導發(fā)出的高角度輻射偏轉，以減小到達偏振器的輻射角的光閥。
20. —種輻射設備，包括多個固態(tài)輻射源，產生改進第一材料的輻射；多個聚光器，其中每個聚光器接收來自多個固態(tài)輻射源的一個或多個的輻射。多個光波導，其中多個光波導的每一個包括第一端和第二端，其中每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的輻射，以及其中一個或多個第二端形成改變輻射路徑的光學元件；以及支撐結構，至少穩(wěn)定多個光波導的第二端的第一部分。
21. 根據(jù)權利要求20的輻射設備，射改變輻射路徑。
22. 根據(jù)權利要求20的輻射設備，的輻射路徑中的第二光學元件。
23. 根據(jù)權利要求20的輻射設備，射改變輻射路徑。
24. 根據(jù)權利要求23的輻射設備，件。
25. 根據(jù)權利要求20的輻射設備，該輻射改變輻射路徑。其中該光學元件通過聚焦該輻還包括布置在從光學元件發(fā)出其中該光學元件通過擴散該輻其中該光學元件是衍射光學元其中該光學元件通過平行校正
26. 根據(jù)權利要求20的輻射設備，還包括布置在從光學元件發(fā)出的輻射路徑中的偏振器。
27. 根據(jù)權利要求26的輻射設備，還包括布置在從偏振器發(fā)出的輻射路徑中的第二光學元件。
28. —種輻射系統(tǒng)，包括固態(tài)輻射源，包括多個LED管芯，產生能改進輻射可改進的化學配方的輻射；多個聚光器，其中每個聚光器接收來自一個或多個LED管芯的輻射；多個光纖，其中多個光纖的每一個包括第一端和第二端，其中每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的集中的輻射；位于從多個光纖的一個或多個第二端發(fā)出的輻射路徑中的光學元件；以及基底，支撐該輻射可改進的化學配方。
29. 根據(jù)權利要求28的輻射設備，其中該光學元件是透鏡。
30. 根據(jù)權利要求28的輻射設備，還包括布置在從光學元件發(fā)出的輻射路徑中的偏振器。
31. 根據(jù)權利要求28的輻射設備，其中通過輻射的應用固化該輻射可改進的化學配方。
32. 根據(jù)權利要求30的輻射設備，其中該輻射可改進的化學配方包括液晶，以及其中液晶被輻射定位。
33. —種輻射系統(tǒng)，包括固態(tài)輻射源，包括多個LED管芯，產生能改進輻射可改進的化學配方的輻射；多個聚光器，其中每個聚光器接收來自一個或多個LED管芯的輻射；多個光纖，其中多個光纖的每一個包括第一端和第二端，其中每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的集中的輻射；位于從多個光纖的一個或多個第二端發(fā)出的輻射路徑中的偏振器；以及襯底，支撐該輻射可改進的化學配方。
34. 根據(jù)權利要求33的輻射設備，還包括位于一個或多個第二端和偏振器之間的輻射路徑中的光學元件。
35. 根據(jù)權利要求34的輻射設備，其中該光學元件是透鏡。
36. 根據(jù)權利要求34的輻射設備，還包括位于從偏振器發(fā)出的輻射路徑中的第二光學元件。
37. 根據(jù)權利要求33的輻射設備，還包括位于從偏振器發(fā)出的輻射路徑中的光學元件。
38. 根據(jù)權利要求33的輻射設備，還包括位于從波導發(fā)出的輻射路徑中的光闊，該光閥使高角度輻射偏轉，以減小到達偏振器的角度或輻射。
39. 根據(jù)權利要求33的福射設備，其中該輻射可改進的化學配方包括液晶，以及其中液晶被輻射定位。
40. —種輻射系統(tǒng)，包括固態(tài)輻射源，包括多個LED管芯，產生能改進輻射可改進的化學配方的輻射；多個聚光器，其中每個聚光器接收來自一個或多個LED管芯的輻射；多個光纖，其中多個光纖的每一個包括第一端和第二端，其中每個第一端接收來自多個聚光器的一個或多個的集中的輻射，以及其中一個或多個第二端形成光學元件；以及襯底，支撐該輻射可改進的化學配方。
41. 根據(jù)權利要求40的輻射設備，還包括布置在從光學元件發(fā)出的輻射路徑中的偏振器。
42. 根據(jù)權利要求40的輻射設備，其中通過輻射的應用固化該輻射可改進的化學配方。
43. 根據(jù)權利要求40的輻射設備，其中該輻射可改進的化學配方包括液晶，以及其中液晶被輻射定位。
全文摘要
一種輻射設備(100)，包括，產生輻射的多個固態(tài)輻射源(104)，通過固化或通過極化產生對準來改進第一材料。該固態(tài)輻射源(104)可以被布置在陣列圖形中。在相應陣列圖形中布置的聚光器(120)接收來自相應固態(tài)輻射源(104)的輻射。該集中的輻射被多個光波導(130)接收，光波導也被布置在相應的陣列圖形中。每個光波導管包括接收該輻射的第一端部(132)和輸出該輻射的第二端部(133)。該輻射改進設備(100)可以用于連續(xù)的基底、薄層、零部件、點固化和/或3D輻射固化工序。
文檔編號F21V17/00GK101120202SQ200480039859
公開日2008年2月6日申請日期2004年12月1日優(yōu)先權日2003年12月2日
發(fā)明者大衛(wèi)·L·菲利普斯, 大衛(wèi)·L·霍費爾特, 弗朗西斯·M·阿吉雷, 彼得·T·本松, 杰克·W·萊, 米謝勒·A·克拉頓申請人:3M創(chuàng)新有限公司

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