DE102015013392A1

DE102015013392A1 - Beleuchtungsvorrichtung mit facettiertem Reflektor

Info

Publication number: DE102015013392A1
Application number: DE102015013392.6A
Authority: DE
Inventors: Doug Childers
Original assignee: Phoseon Technology Inc
Current assignee: EXCELITAS TECHNOLOGIES CORP., HILLSBORO, US
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2016-04-21
Also published as: JP2016111340A; KR102431565B1; CN105605531B; KR20160046308A; US20160109097A1; TW201627597A; TWI666405B; US10076005B2; CN105605531A

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung kann ein Licht emittierendes Element und einen Reflektor umfassen, wobei der Reflektor umfasst: eine das Licht emittierende Element umgebende erste Öffnung und eine zweite Öffnung; Reflektorseitenwände, die die ersten und zweiten Öffnungen bilden, wobei die Reflektorseitenwände sich von der ersten Öffnung divergierend weg von dem Licht emittierenden Element zu der zweiten Öffnung erstrecken; und Eckfacetten, wobei jede Eckfacette über einer entsprechenden Reflektorecke, die durch ein benachbartes Paar von Reflektorseitenwänden an der ersten Öffnung gebildet ist, positioniert ist. Auf diese Weise kann ein photosensitives Werkstück gleichmäßig bestrahlt werden, während ein Unterhärten und Überhärten abgeschwächt werden und während eine Koppeloptikgröße und ein Abstand zwischen den Licht emittierenden Elementen und dem Werkstück verringert werden, wodurch Härtungszeiten verkürzt und Herstellungskosten gesenkt werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der vorläufigen U.S. Patentanmeldung Nr. 62/066,228 mit dem Titel ”TAPERED REFLECTOR WITH FACETED CORNERS FOR UNIFORM ILLUMINATION IN THE NEAR FIELD”, eingereicht am 20. Oktober 2014, deren gesamter Inhalt hiermit durch Erwähnung für alle Zwecke mitaufgenommen ist.
GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft Beleuchtungsvorrichtungen, die facettierte Reflektoren umfassen, sowie Verfahren zum Bestrahlen von photosensitiven Materialien.
HINTERGRUND/ZUSAMMENFASSUNG
Licht emittierende Festkörper-Elemente wie Leuchtdioden (LEDs) können zum Härten von photosensitiven Medien wie etwa Beschichtungen, Druckfarben, Klebstoffen und dergleichen verwendet werden. Ein wirksames Härten von photosensitiven Materialien erfordert das gleichmäßige Abstrahlen von Licht von LEDs auf das photosensitive Material, um über einer gewünschten Zielfläche ein Unterhärten oder Überhärten abzuschwächen. Die vorliegenden Erfinder haben bei den vorstehenden herkömmlichen Beleuchtungssystemen und -verfahren mögliche Probleme erkannt. LEDs emittieren nämlich allgemein Licht in einem halbkugelförmigen Muster und können unter Umständen nicht die gesamte Zielfläche, die rechteckig oder ansonsten nicht halbkugelförmig sein kann, gleichmäßig genug bestrahlen, um ein Unterhärten oder Überhärten abzuschwächen. Weiterhin leiden Koppeloptiken wie etwa Reflektoren, die in Verbindung mit LEDs verwendet werden könnten, um das emittierte Licht hin zur Zielfläche zu reflektieren, unter Retroreflexion von Licht an den Reflektorecken, was ein Verschaffen an den Ecken der Strahlungsleistung hervorruft und zu einem Unterhärten von Abschnitten der Zielfläche führen kann.
Eine Vorgehensweise, die das vorstehende Problem zumindest teilweise angehen kann, umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung, die ein Licht emittierendes Element und einen Reflektor umfasst, wobei der Reflektor umfasst: eine das Licht emittierende Element umgebende erste Öffnung und eine zweite Öffnung; Reflektorseitenwände, die die erste und die zweite Öffnung bilden; wobei sich die Reflektorseitenwände von der ersten Öffnung weg von dem Licht emittierenden Element divergierend zu der zweiten Öffnung erstrecken; und Eckfacetten, wobei jede Eckfacette über einer entsprechenden Reflektorecke, die durch ein benachbartes Paar von Reflektorseitenwänden an der ersten Öffnung gebildet wird, positioniert ist.
In einer anderen Ausführungsform kann ein Beleuchtungsverfahren umfassen: Emittieren von Licht von einem Licht emittierenden Element um eine mittlere Achse weiter zu einem Werkstück; Positionieren eines verjüngten Reflektors zwischen dem Licht emittierenden Element und dem Werkstück, wobei Licht, das durch die erste Öffnung emittiert wird und an Seitenwänden des verjüngten Reflektors auftrifft, durch die zweite Öffnung des verjüngten Reflektors hin zu dem Werkstück um die mittlere Achse kollimiert wird; und Positionieren von Eckfacetten an entsprechenden Ecken des verjüngten Reflektors, wobei auf die Eckfacetten auftreffendes Licht hin zu dem Werkstück um die mittlere Achse kollimiert wird, wobei die Seitenwände des verjüngten Reflektors die erste Öffnung nahe dem Licht emittierenden Element bilden und weg von der mittleren Achse hin zu dem Werkstück divergieren, um die zweite Öffnung zu bilden, und die entsprechenden Ecken des verjüngten Reflektors durch ein Schneiden eines benachbarten Paars von Reflektorseitenwänden und der ersten Öffnung gebildet werden.
In einer anderen Ausführungsform kann eine Beleuchtungsvorrichtung ein Array von Licht emittierenden Elementen und einen verjüngten Stumpfreflektor mit einem Formaspekt umfassen, wobei der Stumpfreflektor umfasst: erste und zweite Öffnungen mit einer Öffnungsform, die dem Formaspekt entspricht; Reflektorseitenwände, die verbunden sind, um die ersten und zweiten Öffnungen zu bilden, wobei eine Anzahl von Reflektorseitenwänden dem Formaspekt entsprechen; und Eckfacetten, die an Ecken positioniert sind, die durch Schneiden von benachbarten Reflektorseitenwänden und der ersten Öffnung gebildet sind, wobei eine Anzahl von Eckfacetten dem Formaspekt entsprechen.
Auf diese Weise kann die technische Wirkung eines gleichmäßigen Bestrahlens eines photosensitiven Zielwerkstücks bei Abschwächen eines Unterhärtens und Überhärtens erreicht werden, während eine Größe der Koppeloptiken reduziert wird und ein Abstand zwischen den Licht emittierenden Elementen und dem Werkstück reduziert wird, wodurch Härtungszeiten verkürzt und Herstellungskosten verringert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung, die ein Licht emittierendes Subsystem umfasst.
2A zeigt eine schematische Perspektivansicht einer einen Reflektor umfassenden Beleuchtungsvorrichtung.
2B zeigt eine schematische Querschnittansicht der Beleuchtungsvorrichtung von 2A entlang der Ebene 2B-2B.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines oberen Endes des Reflektors von 2A und 2B.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines unteren Endes des Reflektors von 2A und 2B.
5A–5D zeigen Schemaansichten von verschiedenen beispielhaften Reflektoren, die mit der Beleuchtungsvorrichtung von 2A und 2B verwendet werden können.
6A und 6B zeigen schematisch eine Perspektivansicht und eine Endansicht eines verjüngten Reflektors ohne Eckfacetten.
6C und 6D zeigen schematisch eine Perspektivansicht und eine Endansicht eines verjüngten Reflektors mit Eckfacetten.
7 veranschaulicht ein Schaubild zum Messen der Gleichmäßigkeit der Strahlungsleistung.
8 zeigt ein Schaubild, das Strahlungsleistungsverteilungen von verschiedenen Beleuchtungsvorrichtungen veranschaulicht.
9 zeigt ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Beleuchtungsverfahren, das die Beleuchtungsvorrichtung von 2A und 2B nutzt.
10 zeigt Beispiele für verschiedene Formen und ihre Schwerpunkte.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, die Koppeloptiken mit einem Eckfacetten aufweisenden verjüngten Reflektor umfasst. 1 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm-Schaubild einer beispielhaften Beleuchtungsvorrichtung, in der ein verjüngter Reflektor mit Eckfacetten und ein Licht emittierendes Element vorgesehen sind. 2A und 2B zeigen eine Perspektiv- und eine Querschnittansicht über die Ebene 2B-2B einer Beleuchtungsvorrichtung, die den verjüngten Reflektor mit den Eckfacetten umfasst. Die Eckfacetten sind in 3 in einer Ansicht des oberen Endes des Reflektors von 2A und 2B gezeigt, während eine Ansicht des unteren Endes des verjüngten Reflektors in 4 dargestellt ist. In 5A–5D sind verschiedene Beispiele von verjüngten Reflektoren und Eckfacetten, die mit der Beleuchtungsvorrichtung von 1, 2A und 2B genutzt werden können, gezeigt. Schaubilder, die eine Retroreflexion von auftreffender Strahlungsleistung an den Reflektorecken eines verjüngten Reflektors in 6A und 6B zeigen, stehen Schaubildern gegenüber, die eine Reflexion von auftreffender Strahlungsleistung an den Ecken eines verjüngten Reflektors mit Eckfacetten in 6C und 6D zeigen. 7 zeigt ein Schaubild zum Messen der Gleichmäßigkeit von Strahlungsleistung einer Beleuchtungsvorrichtung wie etwa der von 2A und 2B. Schaubilder, die die Strahlungsleistungsverteilungen an einer Zielfläche von verschiedenen Beleuchtungsvorrichtungen veranschaulichen, sind in 8 gezeigt. 9 zeigt ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Beleuchtungsverfahren für die Beleuchtungsvorrichtung von 2A und 2B zum Härten eines photosensitiven Werkstücks. 10 zeigt Beispiele für zweidimensionale Formen und die Position ihrer Schwerpunkte.
Unter Bezugnahme nun auf 1 kann das Beleuchtungssystem 100 mehrere Licht emittierende Elemente 110 umfassen. Die Licht emittierenden Elemente 110 können zum Beispiel LED-Elemente sein. Ausgewählte der mehreren Licht emittierenden Elementen 110 werden implementiert, um eine Strahlungsleistung 24 vorzusehen, und die Strahlungsleistung 24 kann auf ein photosensitives härtbares Werkstück 26 gerichtet werden. Eine rückkehrende Strahlung 28 kann von dem Werkstück 26 zurück zu dem Beleuchtungssystem 100 oder zu einer Stelle nahe den Licht emittierenden Elementen 110 geleitet werden (z. B. mittels Reflexion der Strahlungsleistung 24 durch Reflektor 200, in 2 gezeigt).
Die Strahlungsleistung 24 kann mittels einer Koppeloptik 30 auf das Werkstück 26 gerichtet werden. Die Koppeloptik 30 kann bei Verwendung unterschiedlich implementiert werden. Zum Beispiel kann die Koppeloptik ein oder mehrere Schichten, Materialien oder eine andere Struktur, die zwischen die Licht emittierenden Elemente 110, die Strahlungsleistung 24 vorsehen, und das Werkstück 26 gesetzt werden, umfassen. Zum Beispiel kann die Koppeloptik 30 ein Mikrolinsen-Array umfassen, um das Sammeln, Bündeln, Kollimieren oder anderweitig die Qualität oder effektive Größe der Strahlungsleistung 24 zu verbessern. Als weiteres Beispiel kann die Koppeloptik 30 ein Mikroreflektor-Array umfassen. Beim Nutzen eines solchen Mikroreflektor-Arrays können jeweils Halbleiterelemten, die Strahlungsleistung 24 liefern, in einem jeweiligen Mikroreflektor auf Eins-zu-Eins-Basis angeordnet werden. In einem anderen Beispiel kann die Koppeloptik 30 einen verjüngten Reflektor mit einem verjüngten Ende nahe den Licht emittierenden Elementen 110 umfassen. Der Reflektor kann auch mehrere reflektierende Facetten aufweisen, die an jeder Ecke des Reflektors an dem verjüngten Ende angeordnet sind, wie in 2A und 3 gezeigt ist.
Jede der Schichten, jedes der Materialien oder jede andere Struktur der Koppeloptik kann einen ausgewählten Brechungsindex haben. Durch richtiges Wählen jedes Brechungsindexes kann die Reflexion an Grenzflächen zwischen Schichten, Materialien und einer anderen Struktur in dem Weg der Strahlungsleistung 24 (und/oder der zurückkehrenden Strahlung 28) selektiv gesteuert werden. Durch Steuern zum Beispiel von Differenzen solcher Brechungsindizes an einer ausgewählten Grenzfläche, die zwischen den Halbleiterelementen angeordnet ist, zu dem Werkstück 26 mittels der Koppeloptik, etwa eines verjüngten Reflektors, kann die Reflexion an dieser Grenzfläche geändert, reduziert, eliminiert oder minimiert werden, um die Transmission von Strahlungsleistung 24 an dieser Grenzfläche für maximale Abgabe zu der/den Zielfläche(n) in dem Werkstück 26 zu verbessern.
Die Koppeloptik 30 kann für verschiedene Zwecke genutzt werden. Beispielhafte Zwecke umfassen u. a. allein oder kombiniert das Schützen der Licht emittierenden Elemente 110, das Zurückhalten von dem Kühlsubsystem 18 zugeordnetem Kühlfluid, das Sammeln, Bündeln und/oder Kollimieren der Strahlungsleistung 24, das Sammeln, Richten oder Abweisen von rückkehrender Strahlung 28 oder für andere Zwecke. Als weiteres Beispiel kann die Beleuchtungsvorrichtung 10 die Koppeloptik 30 nutzen, um die wirksame Qualität oder Größe der Strahlungsleistung 24 zu verbessern, insbesondere wenn sie der/den Zielfläche(n) in dem Werkstück 26 zugeführt wird.
Ausgewählte der mehreren Licht emittierenden Elemente 110 können mittels Koppelelektronik 22 mit dem Steuergerät 108 gekoppelt werden, um dem Steuergerät 108 Daten zu liefern. In einem Beispiel kann das Steuergerät 108 auch implementiert werden, um diese Daten liefernden Halbleiterelemente zu steuern, z. B. mittels der Koppelelektronik 22. Das Steuergerät 108 ist bevorzugt auch jeweils mit der Stromquelle 102 und dem Kühlsubsystem 18 verbunden und implementiert, um diese zu steuern. Zudem kann das Steuergerät 108 Daten von der Stromquelle 102 und dem Kühlsubsystem 18 empfangen.
Die von dem Steuergerät 108 empfangenen Daten von einem oder mehreren von Stromquelle 102, Kühlsubsystem 18, Beleuchtungssystem 100 können von unterschiedlicher Art sein. Zum Beispiel können die Daten für ein oder mehrere Eigenschaften, die gekoppelten, Licht emittierenden Elementen 110 zugeordnet sind, repräsentativ sein. Als weiteres Beispiel können die Daten für ein oder mehrere Eigenschaften repräsentativ sein, die den jeweiligen Komponenten: Licht emittierendes Subsystem 12, Stromquelle 102 und/oder Kühlsubsystem 18 zugeordnet sind, die die Daten liefern. Als noch weiteres Beispiel können die Daten für ein oder mehrere Eigenschaften repräsentativ sein, die dem Werkstück 26 zugeordnet sind (z. B. repräsentativ für die Energie oder spektrale(n) Komponente(n) der Strahlungsleistung, die auf das Werkstück gerichtet wird). Zudem können die Daten repräsentativ für eine Kombination dieser Eigenschaften sein.
Das Steuergerät 108 kann bei Erhalt solcher Daten implementiert sein, um auf diese Daten zu reagieren. Zum Beispiel kann das Steuergerät 108 reagierend auf solche Daten von einer solchen Komponente implementiert sein, um ein oder mehrere von Stromquelle 102, Kühlsubsystem 18, Beleuchtungssystem 100 (einschließlich ein oder mehrere solche gekoppelte Halbleiterelemente) zu steuern. Als Reaktion zum Beispiel auf Daten von dem Licht emittierenden Subsystem, die anzeigen, dass die Lichtenergie an einem oder mehreren der dem Werkstück zugeordneten Punkte ungenügend ist, kann das Steuergerät 108 implementiert sein, um entweder (a) die Strom- und/oder Spannungszufuhr von der Stromquelle zu einem oder mehreren der Licht emittierenden Elemente 110 zu steigern, (b) ein Kühlen des Beleuchtungssubsystems mittels des Kühlsubsystems 18 zu steigern (d. h. bestimmte Licht emittierende Elemente liefern bei Kühlung eine größere Strahlungsleistung), (c) die Zeit zu verlängern, während der diesen Elementen Strom geliefert wird, oder (d) eine Kombination des Genannten.
Einzelne Licht emittierende Elemente 110 (z. B. LED-Elemente) des Beleuchtungssystems 100 können von dem Steuergerät 108 unabhängig gesteuert werden. Zum Beispiel kann das Steuergerät 108 eine erste Gruppe aus einer oder mehreren einzelnen LED-Elementen steuern, um Licht einer ersten Intensität, Wellenlänge und dergleichen zu emittieren, während es eine zweite Gruppe von einer oder mehreren einzelnen LED-Elementen steuert, um Licht einer anderen Intensität, Wellenlänge und dergleichen zu emittieren. Die erste Gruppe aus einem oder mehreren einzelnen LED-Elementen kann innerhalb des gleichen Arrays von Licht emittierenden Elementen 110 liegen oder kann aus mehr als einem Array von Licht emittierenden Elementen 110 kommen. Arrays von Licht emittierenden Elementen 110 können von dem Steuergerät 108 auch unabhängig von anderen Arrays von Licht emittierenden Elementen 110 in dem Beleuchtungssystem 100 von dem Steuergerät 108 gesteuert werden. Zum Beispiel können die Halbleiterelemente eines ersten Arrays gesteuert werden, um Licht einer ersten Intensität, Wellenlänge und dergleichen zu emittieren, während die eines zweiten Arrays gesteuert werden können, um Licht einer zweiten Intensität, Wellenlänge und dergleichen zu emittieren.
Als weiteres Beispiel kann unter einem ersten Satz von Bedingungen (z. B. für ein bestimmtes Werkstück, Fotoreaktion und/oder Satz von Betriebsbedingungen) das Steuergerät 108 die Beleuchtungsvorrichtung 10 betreiben, um eine erste Steuerungsstrategie zu implementieren, wogegen unter einem zweiten Satz von Bedingungen (z. B. für ein bestimmtes Werkstück, Fotoreaktion und/oder Satz von Betriebsbedingungen) das Steuergerät 108 die Beleuchtungsvorrichtung 10 betreiben kann, um eine zweite Steuerungsstrategie zu implementieren. Wie vorstehend beschrieben kann die erste Steuerungsstrategie das Betreiben einer ersten Gruppe eines oder mehrerer einzelner Halbleiterelemente (z. B. LED-Elemente) umfassen, um Licht einer ersten Intensität, Wellenlänge und dergleichen zu emittieren, während die zweite Steuerungsstrategie das Betreiben einer zweiten Gruppe einer oder mehrerer einzelner LED-Elemente umfassen kann, um Licht einer zweiten Intensität, Wellenlänge und dergleichen zu emittieren. Die erste Gruppe von LED-Elementen kann die gleiche Gruppe von LED-Elementen wie die zweite Gruppe sein und kann ein oder mehrere Arrays von LED-Elementen überspannen oder kann eine zu der zweiten Gruppe unterschiedliche Gruppe von LED-Elementen sein, und die unterschiedliche Gruppe von LED-Elementen kann eine Teilmenge von einem oder mehreren LED-Elementen aus der zweiten Gruppe umfassen.
Das Kühlsubsystem 18 wird implementiert, um das Wärmeverhalten des Beleuchtungssystems 100 zu steuern. Zum Beispiel sieht das Kühlsubsystem 18 im Allgemeinen ein Kühlen dieses Licht emittierenden Subsystems 12 und im Einzelnen der Licht emittierenden Elemente 110 vor. Das Kühlsubsystem 18 kann auch implementiert werden, um das Werkstück 26 und/oder den Raum zwischen dem Werkstück 26 und der Beleuchtungsvorrichtung 10 (z. B. insbesondere das Beleuchtungssystem 100) zu kühlen. Zum Beispiel kann das Kühlsubsystem 18 ein Luft- oder anderes Fluidkühlsystem (z. B. Wasserkühlsystem) sein.
Die Beleuchtungsvorrichtung 10 kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden. Beispiele umfassen ohne Einschränkung Härtungsanwendungen, die von Farbdruck bis zur Herstellung von DVDs, Klebstoffhärtung und Lithographie reichen. Im Allgemeinen weisen die Anwendungen, bei denen die Beleuchtungsvorrichtung 10 genutzt wird, zugeordnete Parameter auf. Um die der vorgegebenen Anwendung zugeordnete Photoreaktion ordnungsgemäß zu verwirklichen, muss unter Umständen optische Leistung an oder nahe dem Werkstück an einer bestimmten Position geliefert werden. In einem Beispiel kann ein polygonalförmiges Werkstück, etwa ein rechteckiges Werkstück, unter Verwenden der Beleuchtungsvorrichtung 10 eine Photoreaktion durchlaufen. Dadurch kann eine Beleuchtungsvorrichtung 10 mit einer geeigneten Koppeloptik 30, die etwa den Reflektor 200 von 2A und 2B umfasst, genutzt werden.
Ferner unterstützt die Beleuchtungsvorrichtung 10 das Überwachen eines oder mehrerer Anwendungsparameter. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 kann ein Überwachen von Licht emittierenden Elementen 110, einschließlich ihrer jeweiligen Eigenschaften und Spezifikationen, vorsehen. Zudem kann die Beleuchtungsvorrichtung 10 auch das Überwachen von ausgewählten anderen Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung 10, einschließlich ihrer Eigenschaften und Spezifikationen, vorsehen.
Das Vorsehen einer solchen Überwachung kann das Prüfen des ordnungsgemäßen Systembetriebs ermöglichen, so dass der Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 10 zuverlässig beurteilt werden kann. Zum Beispiel kann die Beleuchtungsvorrichtung 10 bezüglich eines oder mehrerer der Anwendungsparameter (z. B. Temperatur, Strahlungsleistung, etc.), Eigenschaften von Komponenten, die diesen Parametern zugeordnet sind, und/oder jeweiligen Betriebsspezifikationen der Komponente in unerwünschter Weise arbeiten. Das Vorsehen der Überwachung kann gemäß den Daten ansprechen und ausgeführt werden, die von dem Steuergerät 108 von einer oder mehreren der Systemkomponenten erhalten werden.
In manchen Anwendungen kann dem Werkstück 26 eine hohe Strahlungsleistung zugeführt werden. Demgemäß kann das Licht emittierende Subsystem 12 unter Verwenden eines Arrays von Licht emittierenden Licht emittierenden Elementen 110 implementiert werden. Zum Beispiel kann das Licht emittierende Subsystem 12 unter Verwenden eines Licht emittierenden Dioden(LED)-Arrays hoher Dichte implementiert werden. Auch wenn LED-Arrays verwendet werden können und hierin näher beschrieben werden, versteht sich, dass die Licht emittierenden Elemente 110 und Array(s) derselben unter Verwenden anderer Licht emittierender Technologien implementiert werden können, ohne von den Grundsätzen der Beschreibung abzuweichen, Beispiele für Licht emittierende Technologien umfassen ohne Einschränkung organische LEDs, Laserdioden, andere Halbleiterlaser. Weiterhin kann die Anregungsstrahlungsintensität durch Ändern der Intensität des LED-Arrays, Ändern der Anzahl an LEDs in dem Array und durch Verwenden von Koppeloptiken wie etwa Mikrolinsen und/oder Reflektoren, etwa Reflektor 200 von 2, eingestellt werden, um zum Beispiel die von dem LED-Array emittierte Anregungsstrahlung zu kollimieren und/oder zu bündeln.
Die mehreren Licht emittierenden Elemente 110 können in der Form eines Arrays 20 oder eines Arrays von Arrays vorgesehen werden. Das Array 20 kann so implementiert werden, dass ein oder mehr oder die meisten der Licht emittierenden Elemente 110 ausgelegt sind, Strahlungsleistung vorzusehen. Gleichzeitig werden aber ein oder mehrere der Licht emittierenden Elemente 110 des Arrays so implementiert, dass sie ein Überwachen ausgewählte Eigenschaften des Arrays vorsehen. Die Überwachungselemente 36 könne aus den Elementen in dem Array 20 gewählt werden und können zum Beispiel den gleichen Aufbau wie die anderen Licht emittierenden Elemente aufweisen. Die Differenz zwischen Emittieren und Überwachen kann zum Beispiel durch die Koppelelektronik 22 bestimmt werden, die den bestimmten Halbleiterelementen zugeordnet ist (in einer Grundform kann ein LED-Array überwachende LEDs, wobei die Koppelelektronik einen Rückstrom vorsieht, und emittierende LEDs, wobei die Koppelelektronik einen Durchlassstrom vorsieht, aufweisen).
Beruhend auf der Koppelelektronik können weiterhin ausgewählte der Licht emittierenden Halbleiterelemente 110 in dem Array 20 entweder/oder bzw. sowohl/als auch Multifunktionselemente und/oder Multimodus-Elemente sein, wobei (a) Multifunktionselemente mehr als eine Eigenschaft (z. B. Strahlungsleistung, Temperatur, Magnetfelder, Schwingung, Druck, Beschleunigung und andere mechanische Kräfte oder Verformungen) detektieren können und zwischen diesen Detektionsfunktionen gemäß den Anwendungsparametern oder anderen maßgeblichen Faktoren umgeschaltet werden können und (b) Multimodus-Elemente für Emission, Detektion und einen anderen Modus (z. B. Aus) ausgelegt sein können und zwischen diesen Modi gemäß den Anwendungsparametern oder anderen maßgeblichen Faktoren umgeschaltet werden.
Unter Bezugnahme nun auf 2A und 2B zeigen diese Perspektiv- und Querschnittansichten jeweils an der Ebene 2B-2B eines beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das ein Beleuchtungsvorrichtungsgehäuse 202, einen Reflektor 200 und Licht emittierende Elemente 110 umfasst. 2A und 2B sind relativ zu den x-y-z-Koordinatenachsen 290 gezeigt. Die Licht emittierenden Elemente 110 können in einem Beispiel Leuchtdioden (LEds) umfassen. Jede LED kann eine Anode und eine Kathode aufweisen, wobei die LEDs als einzelnes Array auf einem Substrat, mehrere Arrays auf einem Substrat, einige Arrays entweder einzeln oder mehrfach auf einigen miteinander verbundenen Substraten etc. ausgelegt sein können, wie vorstehend bezüglich 1 beschrieben wurde. In einem Beispiel kann das Array von Licht emittierenden Elementen aus Silicon Light Matrix^TM (SLM), hergestellt von Phoseon Technology, Inc., bestehen. Die Licht emittierenden Elemente 110 können so ausgelegt sein, dass sie Licht hauptsächlich um eine mittlere Achse 208 emittieren. Ein hauptsächliches Emittieren von Strahlungsleistung 24 um die mittlere Achse 208 kann das Ausrichten der Licht emittierenden Elemente in solcher Art umfassen, dass die Strahlungsleistung 24 symmetrisch um die mittlere Achse emittiert wird. Ein hauptsächliches Emittieren von Strahlungsleistung 24 um die mittlere Achse kann weiterhin das Emittieren von Strahlungsleistung mit der höchsten Intensität in der Richtung entlang der mittleren Achse umfassen. Weiterhin können Licht emittierende Elemente 110 so positioniert werden, dass sie innerhalb 1 mm (entlang der z-Achse) der durch die erste Öffnung 214 des Reflektors 200 festgelegten Ebene liegen. Auf diese Weise können Abstand und Freiraum für elektrische Verdrahtung und Anschlüsse vorgesehen werden, während ein Betrag der Strahlungsleistung 24, der nicht durch die erste Öffnung 214 geleitet werden kann, verringert wird.
Die Koppeloptik 30 des Beleuchtungssystems 100 kann den Reflektor 200 umfassen und kann ferner andere Koppeloptiken wie etwa ein Mikroreflektor-Array, einen Kondensor und dergleichen umfassen, wie vorstehend bezüglich 1 beschrieben wurde. Der Reflektor 200 umfasst ein Reflektorgehäuse 204 mit Wänden, die mit dem Beleuchtungsvorrichtungsgehäuse 202 bündig und daran montiert sein können.
Zudem kann der Reflektor 200 in einem Reflektorgehäuse 204 angeordnet sein, wobei das Reflektorgehäuse 204 mit dem Beleuchtungssystem 100 gekoppelt ist. Das Reflektorgehäuse 204 kann Struktur und Lagerung für den verjüngten Reflektor 200 vorsehen, um Stabilität und ordnungsgemäße Ausrichtung zum Leiten von Licht von den Licht emittierenden Elementen 110 sicherzustellen.
Der Reflektor 200 kann ferner Reflektorseitenwände 242, 244 (in 2A nicht sichtbare andere Seitenwände) umfassen, wobei jede Reflektorseitenwand mit zwei benachbarten Reflektorseitenwänden gekoppelt ist und mit diesen gemeinsame Ränder aufweist. Die Reflektorseitenwand 242 ist zum Beispiel an dem Rand 264 mit der Reflektorseitenwand 244 angrenzend gekoppelt. Die Reflektorseitenwände können eine erste Öffnung 214 an einem proximalen Ende 218 (z. B. nahe Z-Achse) des Reflektors 200 und die Licht emittierenden Elemente 110 umgebend bilden. Weiterhin können sich die Reflektorseitenwände divergierend von der ersten Öffnung 214 (z. B. in der zunehmenden z-Achsenrichtung) weg von den Licht emittierenden Elementen 110 erstrecken, um die zweite Öffnung 212 zu bilden. Auf diese Weise kann der Reflektor 200 als verjüngter Reflektor beschrieben werden, wobei die Reflektorseitenwände von der zweiten Öffnung 212 distal von den Licht emittierenden Elementen 110 zu der ersten Öffnung 214 proximal zu den Licht emittierenden Elementen 110 zulaufen. Die erste Öffnung 214, die zweite Öffnung 212 und die Reaktorseitenwände können symmetrisch um die mittlere Achse 208 angeordnet sein.
Durch das Schneiden von Paaren benachbarter Reflektorseitenwände an der ersten Öffnung 214 werden Reflektorecken gebildet. Zum Beispiel wird durch das Schneiden von benachbarten Seitenwänden 242 und 244 und die erste Öffnung 214 eine Reflektorecke 252 gebildet. Analog können distale Reflektorecken 292, 294, 296 und 298 durch das Schneiden von Paaren von benachbarten Reflektorseitenwänden an der zweiten Öffnung 212 gebildet werden. Der Reflektor 200 kann weiterhin Eckfacetten 222, 224, 226 und 228 umfassen. Jede der Eckfacetten 222, 224, 226 und 2289 kann an oder über einer entsprechenden Reflektorecke an einem proximalen Ende 218 (z. B. nahe z-Achse) des Reflektors 200 positioniert sein. Zum Beispiel kann die Eckfacette 224 an der entsprechende Ecke 252 positioniert sein. Eckfacetten können an oder über einer entsprechenden Reflektorecke positioniert werden, um zu verhindern, dass eine Strahlungsleistung 24 jede der entsprechenden proximalen Reflektorecken erreicht. Weiterhin kann jede der Eckfacetten so positioniert werden, dass sie nicht komplanar zu einer der Reflektorseitenwände und der ersten Öffnung 214 ist. Auf diese Weise können die Eckfacetten das Reduzieren einer Retroreflexion auftreffender Strahlungsleistung 24 an den Reflektorecken unterstützen und können ein Steigern eines Betrags einer Strahlungsleistung 24, die entlang der Reflektorränder hin zu den distalen Ecken reflektiert wird, unterstützen.
In einem Beispiel kann die Eckfacette 224 an der entsprechenden Ecke 252 so positioniert werden, dass eine durch den Schwerpunkt der Facette verlaufende Achse, die normal (z. B. senkrecht) zu der Facettenfläche an dem Schwerpunkt ist, senkrecht zu der mittleren Achse 208 ist. Der Schwerpunkt oder geometrische Mittelpunkt einer Fläche oder eines Objekts ist die arithmetisch mittlere Position aller Punkte in der Fläche oder dem Objekt. Der Schwerpunkt kann als fester Punkt aller Isometrien in seiner Symmetriegruppe definiert werden. Insbesondere kann der geometrische Schwerpunkt einer Eckfacette an dem Schnittpunkt all seiner Symmetriehyperebene liegen, und dieses Prinzip kann genutzt werden, um den Schwerpunkt für viele Arten von Formen wie etwa regelmäßiges Polygon, regelmäßiges Polyeder, Zylinder, Rechteck, Rhombus, Kreis, Kugel, Ellipse, Ellipsoid, Superellipse, Superellipsoid und dergleichen zu positionieren. 10 zeigt Beispiele von Schwerpunkten 1002, 1004, 1006 und 1008 für ein Dreieck 1020, ein Fünfeck 1040, ein Rechteck 1060 bzw. eine Ellipse 1080. Die Strichlinien in 10 stellen Symmetriehyperebenen für jede der in 10 gezeigten Formen dar. Bei konvexen Flächen und Formen kann sich der Schwerpunkt innerhalb der konvexen Fläche oder Form befinden und muss nicht direkt auf der Fläche oder Form liegen.
Wie in 2B gezeigt ist, verlaufen die Schwerpunktnormalen 286 und 280 durch die Schwerpunkte und sind senkrecht zu den Flächen von Eckfacetten 222 bzw. 226 (an ihren Schwerpunkten). Die Winkel 276 und 270 zwischen den Schwerpunktnormalen 286 und 270 und den Eckfacetten 222 und 226 betragen mit anderen Worten jeweils in etwa 90 Grad. Zum Beispiel können die Winkel 276 und 270 innerhalb von 5 Grad von 90 Grad liegen. Der exakte Wert der Winkel 276 und 270 kann von dem Sollabstand 288 von dem Reflektor 200 zu dem Werkstück 26 abhängen und kann angepasst werden, um einen Betrag rückreflektierten Lichts, das auf die Eckfacetten auffällt, zu verringern, während ein Betrag von Eckbeleuchtung (z. B. an den Eckfacetten auftreffendes Licht, das kollimiert und/oder entlang Reflektorrändern zu distalen Ecken des Reflektors 200 reflektiert wird) an der Werkstück-Zielfläche vergrößert wird. Die Eckfacetten 224 und 228 können ebenfalls so positioniert werden, dass ihre Schwerpunktnormalen durch die entsprechenden Ecken laufen, an denen sie positioniert sind. Auf diese Weise kann Strahlungsleistung 24 von Licht emittierenden Elementen 110 um die mittlere Achse 208 und über eine photosensitive härtbare Fläche 27 des Werkstücks 26 gleichmäßiger geleitet und verteilt werden. Wie nachstehend weiter beschrieben wird, können die Eckfacetten des Reflektors 200 so positioniert werden, dass eine Retroreflexion darauf auftreffender Strahlungsleistung reduziert und eine Kollimation und/oder Reflexion der darauf auftreffenden Strahlungsleistung hin zu distalen Ecken (z. B. 292, 294, 296, 298), die durch die Reflektorseitenwände und die zweite Öffnung 212 gebildet sind, vergrößert wird. Auftreffende Strahlungsleistung an Eckfacetten kann mit anderen Worten entlang der Ränder (z. B. etwa Rand 264) zwischen benachbarten Reflektorseitenwänden, die sich distal von den proximalen Ecken erstrecken, die den Eckfacetten entsprechen, zu distalen Reflektorecken reflektiert werden. Auf diese Weise können Eckfacetten ein Verschaffen (z. B. reduzierte Bestrahlung des Werkstücks 26) an den Reflektorecken der photosensitiven härtbaren Fläche 27 reduzieren. Die photosensitive härtbare Fläche 27 des Werkstücks 26 kann bei einem Abstand 288 weg von der z-Achse des Reflektors 200 positioniert werden. In einem Beispiel kann der Abstand 288 für nahe Beleuchtungsanwendungen 10 bis 20 mm umfassen. In einem anderen Beispiel kann der Abstand 288 eine Wurfweite 288 von mehr als 10–20 mm umfassen. Wie vorstehend beschrieben können die Winkel 276 und 270 angepasst werden, um eine Eckbeleuchtung an der Werkstück-Zielfläche zu verstärken. Die Winkel 276 und 270 können weiter angepasst werden, um eine Anpassung einer Eckbeleuchtung an der Werkstück-Zielfläche bei einem Abstand 288 zu ermöglichen. Die Form und Maße der Eckfacette können auch so angepasst werden, dass eine Anpassung der Eckbeleuchtung an der Werkstück-Zielfläche bei einem Abstand 288 von größer oder kleiner als 10 bis 20 mm ermöglicht wird.
Die Eckfacetten 222, 224, 226 und 228 können aus den gleichen hoch reflektierenden Materialien wie die Reflektorseitenwände 242, 244, 246 und 248 hergestellt sein. Zum Beispiel können die Eckfacetten und Reflektorseitenwände aus einem anodisierten Aluminium mit Verspiegelung wie etwa Lorin PreMirror^® hergestellt sein. Andere Materialien umfassen geformten Kunststoff mit einer darauf abgeschiedenen hoch reflektierenden Aluminiumdampfphasenabscheidungsbeschichtung. In einem Beispiel kann ein hoch reflektierendes Material ein Material umfassen, das mehr als 75% reflektierend ist. In einem anderen Beispiel kann ein hoch reflektierendes Material ein Material umfassen, das mehr als 85% reflektierend ist.
In dem Beispiel von 2A und 2B weist der Reflektor 200 einen Formaspekt eines rechteckigen Stumpfes auf. Ein Stumpf ist ein Teil eines Körpers (z. B. einer Pyramide, eines Kegels und dergleichen), der zwischen zwei parallelen Ebenen liegt, die ihn schneiden. In dem Fall des Reflektors 200 besteht der rechteckige Stumpf aus einer regelmäßigen Pyramide mit einem rechteckigen Polygon als Grundfläche. Somit umfasst der Reflektor 200 eine erste Anzahl von Reflektorseitenwänden, die vier beträgt, und die Form der ersten Öffnung 214 und der zweiten Öffnung 212 sind rechteckig, entsprechend dem Formaspekt des Reflektors 200. Entsprechend kann eine Anzahl von Facetten vier betragen, entsprechend dem rechteckigen Formaspekt des Reflektors 200. In anderen Beispielen kann der Reflektor 200 einen Formaspekt eines anderen polygonalen Stumpfes etwa eines dreieckigen, fünfeckigen, sechseckigen Stumpfs und dergleichen aufweisen; und die erste Anzahl von Reflektorseitenwänden kann jeweils entsprechend drei, fünf, sechs und dergleichen betragen; und die Form der ersten Öffnung 214 und der zweiten Öffnung 212 kann jeweils entsprechend dreieckig, fünfeckig, sechseckig und dergleichen sein.
Unter Bezug nun auf 3 zeigt diese eine Endansicht, ausgerichtet hin zur negativen z-Richtung, des Reflektors 200. Wie in 3 gezeigt ist, kann die zweite Öffnung 212 größer als die erste Öffnung 214 sein, da die Reflektorseitenwände 242, 244, 246 und 248 von der ersten Öffnung 214 divergierend zu der zweiten Öffnung 212 verlaufen. Weiterhin sind die Eckfacetten 222, 224, 226 und 228 von dreieckiger Form und sind an den Reflektorecken 252, 254, 256 bzw. 258 positioniert, so dass Schwerpunktnormalen durch die Reflektorecken verlaufen. In dem Beispiel von 3 können die Eckfacetten so ausgelegt sein, dass sie teilweise über die erste Öffnung 214 hängen, wie durch ein teilweises Verdunkeln der Rändern 316 der ersten Öffnung 214 durch die Eckfacetten ersichtlich ist. Somit kann die Anordnung der Eckfacetten eine Größe der ersten Öffnung 214, durch die Strahlungsleistung 24 geleitet wird, effektiv reduzieren.
Wie in 3 für den Fall des Reflektors 200 gezeigt ist, kann ein Scheitel jeder Eckfacette entlang eines Rands (z. B. eines von 262, 264, 266, 268) zwischen zwei benachbarten Reflektorseitenwänden (z. B. zwei von 242, 244, 246, 248) entsprechend der Reflektorecke, an der die Eckfacette positioniert ist, positioniert werden. Weiterhin können andere Scheitel jeder Eckfacette an den Reflektorseitenwänden benachbart zu der entsprechenden Ecke positioniert werden. Im Fall der Eckfacette 224 ist zum Beispiel ein Scheitel am Rand 264 zwischen benachbarten Reflektorseitenwänden 242 und 244 positioniert, während andere Scheitel der Eckfacette 224 an benachbarten Reflektorseitenwänden 242 bzw. 244 positioniert sind. Das Positionieren der Scheitel der Eckfacetten kann das Befestigen und/oder Anbringen der Scheitel der Eckfacetten an den entsprechenden Reflektorseitenwandrändern und benachbarten Reflektorseitenwänden umfassen. Verfahren zum Anbringen können Verschrauben, Schweißen, Kleben, Anklammern und dergleichen umfassen. In manchen Beispielen können alle Scheitel der Eckfacetten an den Reflektorseitenwandrändern und Reflektorseitenwänden angebracht werden. In anderen Beispielen können manche der Scheitel der Eckfacetten frei hängen, während andere Scheitel der Eckfacetten fixiert und befestigt sein können. Eckfacettenscheitel können auch an Wärmesenken oder anderen Komponenten, die sich an der Ebene (mit der gleichen z-Komponente) der Licht emittierenden Elemente 110 befinden, angebracht sein.
Unter Bezug nun auf 4 zeigt diese eine perspektivische Endansicht des Reflektors 200, der hin zur positiven z-Richtung ausgerichtet ist. Der Reflektor 200 kann Grundplatten 452, 454, 456 und 458 umfassen, die an einem proximalen Ende (nahe der z-Achse) 218 montiert sind und das Aufrechterhalten der Steifigkeit des Reflektors 200 unterstützen und auch beim Montieren oder Positionieren des Reflektors 200 an dem Beleuchtungsvorrichtungsgehäuse 202 mitwirken. Wie in 4 gezeigt ist, können die Grundplatten die erste Öffnung 214 (durch die Reflektorseitenwände 242, 244, 246 und 248 gebildet) teilweise abdecken und können in ebener Weise montiert sein, um bündig zu der ebenen Fläche der Licht emittierenden Elemente 110 montiert werden zu können. Die Form und Maße der Grundplatten können dem Positionieren von Eckfacetten entsprechen, so dass Innenränder 416 der Grundplatten mit den Rändern der Eckfacetten zusammenfallen, die über die erste Öffnung 214 hängen (wie in 3 gezeigt). Auf diese Weise können die Grundplatten beim Vorsehen einer mechanischen Lagerung zum Aufrechterhalten der Steifigkeit und Positionierung der Eckfacetten weiter mitwirken. Der Reflektor 200 kann weiterhin Montagemittel 480 zum Montieren des Reflektors an dem Beleuchtungsvorrichtungsgehäuse 202 umfassen. Wie in 4 gezeigt ist, können die Montagemittel 480 Klammern umfassen, es können aber andere Montagemittel wie etwa Schweißen, Träger, Schrauben, Nieten und dergleichen zum Anbringen und Montieren des Reflektors 200 an dem Beleuchtungsvorrichtungsgehäuse 202 vorgesehen werden. Ein steifes Montieren des Reflektors an dem Beleuchtungsvorrichtungsgehäuse 202 kann zum Leiten von Strahlungsleistung 24 durch die erste Öffnung 214 hin zum Werkstück 26 beitragen.
Unter Bezugnahme nun auf 5A–5D zeigen diese verschiedene beispielhafte Konfigurationen von Reflektoren, die mit der Beleuchtungsvorrichtung 10 genutzt werden können. 5A zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht eines verjüngten Reflektors 500, der über Licht emittierenden Elementen 110 positioniert ist, die an einem proximalen Ende 218 angeordnet sind. Der verjüngte Reflektor 500 umfasst nicht ebene Eckfacetten 532 und 534, die nicht komplanar mit ebenen Reflektorseitenwänden 542 und 546 und mit der Ebene der Licht emittierenden Elemente 110 (und der ersten Öffnung 214) positioniert sind. Als Beispiele können nicht ebene Eckfacetten 532 und 534 parabolische, hyperbolische, kubische und ähnliche nicht ebene Flächen umfassen. Weiterhin werden die Eckfacetten 532 und 534 so positioniert, dass Schwerpunktnormale 570 und 580 der Eckfacetten 532 bzw. 534 durch proximale Ecken 552 und 554 des verjüngten Reflektors 500 verlaufen. Schwerpunktnormale 570 und 580 bilden in etwa orthogonale Winkel 574 bzw. 584 mit Tangenten zu den Eckfacetten 532 und 534 an deren Schwerpunkten.
5B zeigt eine perspektivische Querschnittansicht eines verjüngten Reflektors 501, der ebene Reflektorseitenwände 544 und 548 umfasst, die am Rand 562 anliegend gekoppelt sind. Der verjüngte Reflektor 501 wird in ähnlicher Weise wie beim Positionieren des Reflektors 200 um Licht emittierende Elemente 110 positioniert. Weiterhin verlaufen Reflektorseitenwände 544 und 548 divergierend von den Reflektorecken (z. B. einschließlich der Reflektorecke 556) an der ersten Öffnung proximal zu den Licht emittierenden Elementen 110 zu distalen Reflektorecken an der zweiten Öffnung distale zu den Licht emittierenden Elementen 110. Der Reflektor 501 umfasst die über der Reflektorecke 556 positionierte Eckfacette 535. Wie in 5B gezeigt ist, kann die Eckfacette 535 einen vierseitigen Polygonformaspekt wie etwa einen Rhombus umfassen. Wie vorstehend beschrieben kann die Eckfacette 535 so positioniert werden, dass eine Schwerpunktnormale der Eckfacette 535 durch die Reflektorecke 556 verläuft. Auf diese Weise kann die Eckfacette 535 eine Retroreflexion auftreffender Strahlungsleistung 24 an der Reflektorecke 556 reduzieren und kann eine Gleichmäßigkeit von Licht, das ein distal zu dem Reflektor 501 positioniertes Werkstück 26 bestrahlt, verbessern. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, können ein oder mehrere Eckfacettenscheitel 502, 504, 506 und 508 mit der entsprechenden Reflektorseitenwand gekoppelt (z. B. verschweißt, verschraubt, verklebt und dergleichen) werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Eckfacettenscheitel 502, 504, 506 und 508 mit einer Reflektorgrundplatte (z. B. 452, 454, 456, 458) oder einer anderen Beleuchtungsvorrichtungskomponente, die in der Nähe der Licht emittierenden Elemente 110 etwa einer Wärmesenke positioniert ist, gekoppelt werden. Zum Beispiel kann ein Eckfacetten-Kopplungsmittel (z. B. Träger, Haken und dergleichen) in einem Raum 591 zwischen Licht emittierenden Elementen 110 und dem proximalen Rand der Eckfacette positioniert werden.
5C zeigt eine perspektivische Querschnittansicht eines verjüngten Reflektors 503, der ebene Reflektorseitenwände 544 und 548 umfasst, die am Rand 562 anliegend gekoppelt sind. Der verjüngte Reflektor 503 umfasst eine dreieckige Eckfacette 536, die über der Reflektorecke 556 positioniert ist, so dass eine Schwerpunktnormale der Eckfacette 536 durch die Reflektorecke 556 verläuft. Die Eckfacettenscheitel 518 und 520 sind benachbart zu Reflektorseitenwänden 544 bzw. 548 positioniert. In einem Beispiel können ein oder mehrere Eckfacettenscheitel 518 und 520 mit Reflektorseitenwänden 544 bzw. 548 gekoppelt werden. In einem anderen Beispiel kann der Eckfacettenscheitel 522 proximal zu Licht emittierenden Elementen 110 in dem Raum 591 gekoppelt werden, und Scheitel 518 und 522 können frei zu den Reflektorseitenwänden 544 und 548 hängen.
5D zeigt eine perspektivische Querschnittansicht eines verjüngten Reflektors 505, der nicht ebene Reflektorseitenwände 545 und 547 umfasst, die am nicht geraden Rand 561 anliegend gekoppelt sind. Die nicht ebenen Reflektorseitenwände 545 und 547 können parabolische, hyperbolische oder andere nicht ebene Flächen sein. Die nicht ebenen Reflektorseitenwände können relativ zu ebenen Reflektorseitenwänden vorteilhaft sein, da sie ein gleichmäßigeres Kollimieren von auftreffender Strahlungsleistung 24 an einer photosensitiven härtbaren Fläche 27 des Werkstücks 26 unterstützen. Zum Beispiel können nicht ebene Reflektorseitenwände durch Formen der Reflektorseitenwandflächen gefolgt von einem Auftragen oder Abscheiden einer reflektierenden Beschichtung darauf hergestellt werden. Der verjüngte Reflektor 505 umfasst eine Eckfacette 537, die so positioniert ist, dass sie eine Strahlungsleistung 24 von den Licht emittierenden Elementen 110 an der Reflektorecke 556 verhindert. Wie vorstehend beschrieben kann eine Schwerpunktnormale der Eckfacette 537 durch die Reflektorecke 556 verlaufen. Die Eckfacette 537 kann eine ebene Rechteckform umfassen. Ein oder mehrere Scheitel 510, 512, 514 und 516 können mit benachbarten nicht ebenen Reflektorseitenwänden 545 und 547 gekoppelt werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Scheitel 514 und 516 bei dem Raum 591 proximal (z. B. nahe der z-Achse) zu den Licht emittierenden Elementen 110 gekoppelt werden, und die Scheitel 510 und 512 können benachbart zu Reflektorseitenwänden 545 und 547 frei hängend sein.
Unter Bezugnahme nun auf 6A und 6B zeigen diese schematisch eine perspektivische Ansicht bzw. eine Endansicht eines verjüngten Reflektors 600, welcher umfasst: Reflektorseitenwände 642, 644, 646 und 648; eine erste Öffnung 614 an einem proximalen Ende; aber ohne Eckfacetten. Als Teil der Strahlungsleistung 24 von Licht emittierenden Elementen 110, die an einem proximalen Ende (nahe der z-Achse) des Reflektors 600 positioniert sind, können Lichtstrahlen 690 und 692 hin zu Reflektorecken an den Rändern 662, 664, 666 und 668 emittiert werden. Wie in 6A und 6B gezeigt ist, werden die Lichtstrahlen 690 und 692 an den Reflektorecken zurück zur mittleren Achse 208 hin zurückreflektiert. Auf diese Weise verstärkt der Reflektor 600 ohne Eckfacetten die Retroreflexion von Licht von den Reflektorecken und reduziert einen Betrag von Licht, das entlang der Ränder 662, 664, 666 und 668 hin zu distalen Reflektorecken geleitet wird. Somit kann eine Gleichmäßigkeit bei der Verteilung von Licht an einer photosensitiven härtbaren Fläche eines Werkstücks, das an einer distalen Seite des Reflektors 600 positioniert ist, reduziert werden.
Unter Bezugnahme nun auf 6C und 6D zeigen diese schematisch eine perspektivische Ansicht bzw. eine Endansicht eines verjüngten Reflektors 602, welcher umfasst: Reflektorseitenwände 642, 644, 646 und 648; eine erste Öffnung 614 an einem proximalen Ende; und Eckfacetten 622, 624, 626 und 628, die an entsprechenden Ecken 652, 654, 656 bzw. 658 positioniert sind. Wie vorstehend beschrieben können die Eckfacetten so positioniert werden, dass sie die Reflektorecken vor auftreffender Strahlungsleistung 24 blockieren, die von Licht emittierenden Elementen 110 emittiert wird, die an einem proximalen Ende des Reflektors 602 positioniert sind, das von der ersten Öffnung 614 umgeben ist.
Weiterhin kann jede der Eckfacetten so positioniert sein, dass ihre Schwerpunktnormalen durch ihre entsprechende Ecke laufen. Wie in 6C und 6D gezeigt ist, können Eckfacetten ebenfalls symmetrisch um die mittlere Achse 208 positioniert werden, um eine Gleichmäßigkeit einer Lichtverteilung zu verbessern, die auf eine photosensitive härtbare Fläche eines distal des Reflektors 602 positionierten Werkstücks gerichtet wird. Auftreffende Lichtstrahlen wie etwa die Lichtstrahlen 694 und 696 an den Reflektorecken werden entlang der Reflektorränder zu den distalen Ecken des Reflektors 602 hin reflektiert und kollimiert. Auf diese Weise verstärkt der Reflektor 602 mit Eckfacetten die Retroreflexion von Licht von den Reflektorecken und vergrößert einen Betrag von Licht, das entlang der Ränder 662, 664, 666 und 668 hin zu distalen Reflektorecken geleitet wird. Somit kann eine Gleichmäßigkeit bei der Verteilung von Licht an einer photosensitiven härtbaren Fläche eines an einer distalen Seite des Reflektors 602 positionierten Werkstücks relativ zu einem Reflektor ohne Eckfacetten verbessert werden.
Unter Bezugnahme nun auf 7 zeigt diese eine beispielhafte schematische Darstellung 700, die ein Verfahren zum Messen einer Gleichmäßigkeit von Strahlungsleistung an einer Werkstückfläche 710 zeigt. Es können photosensitive Vorrichtungen konfiguriert werden, um eine Intensität von Licht an verschiedenen Detektorstellen 720 der Werkstückfläche 710 zu detektieren. In dem Beispiel der schematischen Darstellung 700 sind neun Detektorpositionen 720 (z. B. Neunpunkt-Gleichmäßigkeitsmetrik) in einem Gittermuster über einer quadratischen Werkstückfläche 710 zum Messen von Strahlungsleistung an der Werkstückfläche 710 verteilt. Zum Beispiel kann die Werkstückfläche 710 100 mm auf 100 mm groß sein, und die Detektorpositionen 720 können einen Durchmesser von 10 mm aufweisen. Die Werkstückfläche 710 kann symmetrisch um die mittlere Achse 208 positioniert werden. Eine Gleichmäßigkeit der Strahlungsleistung über der Werkstückfläche 710 lässt sich aus Gleichung (1) quantifizieren: U = ( Max(I) – Min(I) / Max(I)) Gleichung (1)
In Gleichung (1) stellt I die Intensität der Strahlungsleistung gemessen an einer bestimmten Position dar, Max(I) stellt die maximale Intensität der Strahlungsleistung gemessen an der bestimmten Position dar und Min(I) stellt die minimale Intensität der Strahlungsleistung gemessen an der bestimmten Position dar. U ist ein Maß der Gleichmäßigkeit der Strahlungsleistung, wobei ein niedrigerer Wert von U eine höhere Gleichmäßigkeit bei der Verteilung der Strahlungsleistung darstellt. U kann an jeder Detektorposition berechnet werden oder kann über allen Detektorpositionen gemittelt werden, um eine Metrik vorzusehen, die die Gleichmäßigkeit der Strahlungsleistungsverteilung angibt.
In anderen Beispielen kann eine größere oder kleinere Anzahl von Detektorpositionen 720 verwendet werden. Eine größere Anzahl von Detektorpositionen kann ein zuverlässigeres Maß der Strahlungsleistungsgleichmäßigkeit an einer Werkstückfläche vorsehen, kann aber teurer zu implementieren sein. In dem Beispiel von 7 sind ein Großteil der Detektorpositionen 720 an Ecken und Rändern der Werkstückfläche 710 positioniert. Das Konfigurieren der Detektorpositionen 720 auf diese Weise kann das Messen von Ungleichmäßigkeiten bei der Strahlungsleistungsverteilung an der Werkstückfläche 710 unterstützen, die durch Retroreflexion von Licht an Reflektorecken und -rändern hervorgerufen wird, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 2A, 2B, 3, 4, 5A–D und 6A–D beschrieben wurde. Das Konfigurieren der Detektorpositionen 720 auf diese Weise kann weiterhin das Messen von Zunahmen der Gleichmäßigkeit der Strahlungsleistungsverteilung an der Werkstückfläche 710 unterstützen, die bei Reflektoren mit Eckfacetten durch die Reflexion und Kollimation von Licht entlang Rändern zu distalen Reflektorecken hin hervorgerufen wird.
Unter Bezugnahme nun auf 8 zeigt diese eine schematische Darstellung von Strahlungsintensitätsverteilungen 800, 810, 820 und 830 (mit entsprechenden Strahlungsintensitätsskalen 809, 819, 829 bzw. 839) einer Strahlungsleistung verschiedener Beleuchtungsvorrichtungen. Die Verteilungen 800 und 810 zeigen 160 mm im Quadrat große Strahlungsleistungsverteilungen von Beleuchtungsvorrichtungen mit 65 mm langen (z. B. Maß in der z-Richtung) Quadratstumpf-Reflektoren ohne Eckfacetten zu einer Werkstückfläche, die bei einem Abstand von 10 mm bzw. 20 mm weg von der Beleuchtungsvorrichtung positioniert ist. Zum Beispiel können die Verteilungen 800 und 810 Strahlungsleistungsverteilungen von einem Quadratstumpf-Reflektor ohne Eckfacetten wie etwa Reflektor 600 darstellen. Mittlere Bereiche 808 und 818 weisen die höchsten Strahlungsleistungsintensitätswerte der Strahlungsintensitätsverteilungen 800 bzw. 810 auf. Der Bereich 808 weist in etwa 0,9 W/cm²–1,0 W/cm² auf, während der Bereich 810 in etwa 0,8 W/cm²–0,89 W/cm² aufweist. Die Retroreflexion an den Reflektorrändern lässt aber nicht gleichmäßige Bereiche 806 und 816 in den mittleren Bereichen 808 bzw. 818 entstehen, die geringere Strahlungsleistungsintensitäten von etwa 0,7 W/cm² aufweisen. Die Strahlungsleistungsintensität der Verteilungen 800 und 810 nimmt allmählich hin zu ihren jeweiligen Umfängen ab: die Umfangsbereiche 807 und 817 weisen niedrigere Strahlungsleistungsintensitäten (in etwa 0,6 W/cm²) als die mittleren Bereiche 808 bzw. 818 auf; und die Umfangsbereiche 804 und 814 weisen niedrigere Strahlungsleistungsintensitäten (in etwa 0,35 W/cm²) als die Umfangsbereiche 807 bzw. 817 auf. Weiterhin lässt die Retroreflexion an Reflektorecken bei Fehlen von Eckfacetten eine Eckenverschattung an den Bereichen 802 bzw. 812 entstehen, wo die Strahlungsleistungsintensitäten auf knapp 0,1 W/cm² sinken. Die Neunpunkt-Gleichmäßigkeitsmetrik für Strahlungsleistungsverteilungen 800 und 810 beträgt 33%. Ein Vergleich der Strahlungsleistungsverteilungen 800 und 810 deutet an, dass das Positionieren des Werkstücks bei einem größeren Abstand weg von einer Beleuchtungsvorrichtung die Bereich nicht gleichmäßiger Strahlungsleistung vergrößert und zerstreut. Zum Beispiel tritt eine Eckenverschattung an den Bereichen 812 verglichen mit den Bereichen 802 über größeren Eckbereichen auf; die Retroreflexion entlang der Reflektorränder lässt größere und diffusere Bereiche 816 relativ zu den Bereichen 806 entstehen; und die Umfangsbereiche 817 und 814 sind größer (dicker), aber diffuser als die Bereiche 807 bzw. 804. Das Vergrößern des Abstands eines Werkstücks von einer Lichtquelle kann aber auch eine Zeitdauer verlängern, die zum Beenden des Härtens des Werkstücks erforderlich ist.
Unter Hinwenden auf die Verteilungen 820 und 830 zeigen diese Strahlungsleistungsverteilungen, die auf eine Werkstückfläche gerichtet sind, die bei einem Abstand von 10 mm bzw. 20 mm weg von der Beleuchtungsvorrichtung mit einem 65 mm langen Quadratstumpf-Reflektor mit Eckfacetten positioniert ist. Die Neunpunkt-Gleichmäßigkeitsmetrik für die Verteilungen 820 und 830 beträgt 12%. Somit verbessert das Nutzen eines Reflektors mit Eckfacetten die Gleichmäßigkeit der Strahlungsleistungsverteilung relativ zu einer Beleuchtungsvorrichtung, die den gleichen Reflektor, aber ohne Eckfacetten, nutzt. Eine Prüfung der Verteilungen 820 und 830 zeigt, dass mittlere Bereiche 828 und 838 (z. B. Bereiche höherer Intensität) verglichen mit den mittleren Bereichen 808 und 818 größer sind. Folglich sind die Umfangsbereiche 824 und 827 sowie 834 und 837 verglichen mit den Umfangsbereichen 804 und 807 bzw. 814 und 817 dünner und näher am Verteilungsumfang. Aufgrund des Vorhandenseins von Eckfacetten wird zudem eine Retroreflexion entlang der Reflektorränder reduziert und es werden keine Ungleichmäßigkeiten in den mittleren Bereichen 828 und 838 detektiert (siehe Bereiche 806 bzw. 816 bei dem Fall, dass keine Eckfacetten genutzt werden). Aufgrund des Vorhandenseins von Eckfacetten ist zudem eine Retroreflexion von Licht an Reflektorecken, die eine Eckenverschattung hervorruft, reduziert, wie durch die Bereiche 822 und 832 angedeutet wird, die viel kleiner als die Bereiche 802 und 812 sind. Weiterhin kann die Strahlungsleistungsintensität der Bereiche 822 und 832 verglichen mit der Strahlungsleistungsintensität der Bereiche 802 bzw. 812 etwas höher (z. B. etwa 0,15–0,2 W/cm²) sein.
Die Reflektormaße können ebenfalls die Gleichmäßigkeit der Strahlungsleistungsverteilung an der Werkstückfläche beeinflussen. Zum Beispiel kann ein Verlängern eines Reflektors (entlang der z-Richtung) ein Reduzieren von Ungleichmäßigkeiten bei der Strahlungsleistungsverteilung unterstützen. Zum Beispiel kann ein 125 mm großer Reflektor ohne Eckfacetten (z. B. Verdoppeln der Länge des Reflektors 600) eine Strahlungsleistungsverteilung erzeugen, die äquivalent zu den Verteilungen 820 und 830 ist. Das Vergrößern des Abstands eines Werkstücks von einer Lichtquelle kann aber wie vorstehend beschrieben auch eine Zeitdauer vergrößern, die zum Beenden des Härtens des Werkstücks erforderlich ist.
Ein Reflektor ohne Eckfacetten kann somit die Länge eines Reflektors mit Eckfacetten in etwa verdoppeln, um eine äquivalente gleichmäßige Strahlungsleistungsverteilung zu erzeugen. Die Reflektormaße können durch die Form und Größe der Strahlungsleistungsverteilung beeinflusst werden. Die Strahlungsintensität kann durch die gesamte Leistung (z. B. Anzahl an Licht emittierenden Elementen, den Licht emittierenden Elementen gelieferter Strom und dergleichen) und die Anordnung der Licht emittierenden Elemente angepasst werden. Der Kegelwinkel und die Länge des Reflektors können von dem Abstand zu der Werkstück-Zielfläche und der Gleichmäßigkeit der Strahlungsleistungsverteilung abhängen. Das Integrieren von Eckfacetten in einen Beleuchtungsvorrichtungsreflektor kann einen kürzeren, kleineren Reflektor ermöglichen, der verglichen mit einem Reflektor ohne Eckfacetten einer Werkstückfläche eine höhere Strahlungsleistungsintensität liefert, während die Strahlungsleistungsgleichmäßigkeit gehalten wird. Der verjüngte Stumpfreflektor mit Eckfacetten kann weiterhin so bemessen sein, dass er jeweils durch Vergrößern oder Verkleinern der Reflektor- und Facettenmaße und der Anzahl und/oder Leistung der Licht emittierenden Elemente äquivalent gleichmäßige Strahlungsleistungsverteilungen über größeren oder kleineren Werkstückflächen liefert.
Auf diese Weise kann eine Beleuchtungsvorrichtung ein Licht emittierendes Element und einen Reflektor umfassen, wobei der Reflektor umfasst: eine das Licht emittierende Element umgebende erste Öffnung und eine zweite Öffnung; Reflektorseitenwände, die die ersten und zweiten Öffnungen bilden, wobei die Reflektorseitenwände sich von der ersten Öffnung divergierend weg von dem Licht emittierenden Element zu der zweiten Öffnung erstrecken; und Eckfacetten, wobei jede Eckfacette über einer entsprechenden Reflektorecke, die durch ein benachbartes Paar von Reflektorseitenwänden an der ersten Öffnung gebildet ist, positioniert ist. Zusätzlich oder alternativ kann eine Schwerpunktnormale jeder Eckfacette durch die entsprechende Reflektorecke verlaufen. Zusätzlich oder alternativ können die ersten und zweiten Öffnungen polygonale Öffnungen mit einer ersten Anzahl von Seiten umfassen, die der ersten Anzahl von Reflektorseitenwänden entsprechen. Zusätzlich oder alternativ können die Reflektorseitenwände ebene Flächen umfassen. Zusätzlich oder alternativ können die Reflektorseitenwände nicht ebene Flächen umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann jede der Eckfacetten an mindestens einer Reflektorseitenwand angebracht werden. Zusätzlich oder alternativ kann jede der Eckfacetten ebene Flächen umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann jede der Eckfacetten nicht ebene Flächen umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann jede der Eckfacetten polygonale Eckfacetten umfassen, wobei die polygonalen Eckfacetten jeweils eine zweite Anzahl von Scheiteln aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann jede der Eckfacetten dreieckige Eckfacetten umfassen, und die zweite Anzahl von Scheiteln umfasst drei. Zusätzlich oder alternativ kann jede der Eckfacetten rechteckige Eckfacetten umfassen, und die zweite Anzahl von Scheiteln umfasst vier.
In einer anderen Ausführungsform kann eine Beleuchtungsvorrichtung umfassen: ein Array von Licht emittierenden Elementen, einen Stumpfreflektor mit einem Formaspekt, wobei der Stumpfreflektor erste und zweite Öffnungen mit einer dem Formaspekt entsprechenden Öffnungsform umfasst, Reflektorseitenwände, die verbunden sind, um die ersten und zweiten Öffnungen zu bilden, wobei eine Anzahl von Reflektorseitenwänden dem Formaspekt entsprechen, und Eckfacetten, die an Ecken positioniert sind, die durch Schneiden von benachbarten Reflektorseitenwänden und der ersten Öffnung gebildet sind, wobei eine Anzahl von Eckfacetten dem Formaspekt entspricht. Zusätzlich oder alternativ kann der Formaspekt eine Rechteckform umfassen, wobei die Öffnungsform ein Rechteck umfasst, die Anzahl an Reflektorseitenwänden vier umfasst und die Anzahl an Eckfacetten vier umfasst. Zusätzlich oder alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung Eckfacetten umfassen, die an den Ecken positioniert sind, wobei Schwerpunktnormale der Eckfacetten durch die entsprechenden Ecken verlaufen. Zusätzlich oder alternativ können die Eckfacetten dreieckige Facetten umfassen. Zusätzlich oder alternativ können die Eckfacetten rechteckige Facetten umfassen.
Unter Hinwendung nun auf 9 zeigt diese ein Flussdiagramm für ein Beleuchtungsverfahren zum Nutzen einer Beleuchtungsvorrichtung 10 mit einem Reflektor mit Eckfacetten. Das Verfahren 900 kann ausführbare Befehle umfassen, die zum Teil oder vollständig durch ein Beleuchtungsvorrichtungssteuergerät, wie etwa Steuergerät 108, oder durch ein anderes Steuergerät extern von der Beleuchtungsvorrichtung 10 ausgeführt werden. Das Verfahren 900 beginnt bei 910, wo Lichtenergie (z. B. Strahlungsleistung 24) mittels einer Licht emittierenden Vorrichtung hauptsächlich entlang einer mittleren Achse 208 einem Werkstück geliefert wird. Ein hauptsächliches Emittieren von Strahlungsleistung 24 um die mittlere Achse 208 kann das Ausrichten der Licht emittierenden Elemente in solcher Art umfassen, dass die Strahlungsleistung 24 symmetrisch um die mittlere Achse emittiert wird. Ein hauptsächliches Emittieren von Strahlungsleistung 24 um die mittlere Achse kann weiterhin das Emittieren von Strahlungsleistung mit der höchsten Intensität in der Richtung entlang der mittleren Achse umfassen. Das Verfahren 900 fährt bei 920 fort, wo ein verjüngter Reflektor, wie etwa Reflektor 200, zwischen den Licht emittierenden Elementen der Beleuchtungsvorrichtung 10 und dem Werkstück 26 positioniert ist. Wie vorstehend beschrieben kann der verjüngte Reflektor 200 Reflektorseitenwände umfassen, wobei jede Reflektorseitenwand mit zwei benachbarten Reflektorseitenwänden gekoppelt ist und mit diese gemeinsame Ränder aufweist. Die Reflektorseitenwände können eine erste Öffnung 214 an einem proximalen Ende 218 des Reflektors 200 und die Licht emittierenden Elemente 110 umgebend bilden. Weiterhin können sich die Reflektorseitenwände divergierend von der ersten Öffnung 214 weg von den Licht emittierenden Elementen 110 erstrecken, um die zweite Öffnung 212 zu bilden. Auf diese Weise kann der Reflektor 200 als verjüngter Reflektor beschrieben werden, wobei die Reflektorseitenwände von der zweiten Öffnung 212 distal von den Licht emittierenden Elementen 110 zu der ersten Öffnung 214 proximal zu den Licht emittierenden Elementen 110 zulaufen. Die erste Öffnung 214, die zweite Öffnung 212 und die Reaktorseitenwände können symmetrisch um die mittlere Achse 208 angeordnet sein.
Das Verfahren 900 fährt bei 930 fort, wo Eckfacetten an Ecken des verjüngten Reflektors positioniert sind. Wie vorstehend beschrieben kann der Reflektor 200 Ecken an einem proximalen Ende 218 umfassen, die durch das Schneiden von Paaren von benachbarten Seitenwänden und der ersten Öffnung 214 gebildet sind. Eckfacetten können an oder über einer entsprechenden Reflektorecke positioniert werden, um zu verhindern, dass eine Strahlungsleistung 24 jede der entsprechenden proximalen Reflektorecken erreicht. Weiterhin kann jede der Eckfacetten so positioniert werden, dass sie nicht komplanar zu einer der Reflektorseitenwände und der ersten Öffnung 214 ist. Auf diese Weise können die Eckfacetten das Reduzieren einer Retroreflexion auftreffender Strahlungsleistung 24 an den Reflektorecken unterstützen und können ein Steigern eines Betrags einer Strahlungsleistung 24, die entlang der Reflektorränder hin zu den distalen Ecken reflektiert wird, unterstützen. In einem Beispiel können Eckfacetten an einer entsprechenden Ecke so positioniert werden, dass eine Schwerpunktnormale durch die entsprechende Ecke verläuft. Wie vorstehend beschrieben kann das Positionieren der Eckfacetten das Montieren oder Anbringen mindestens eines der Scheitel jeder der Eckfacetten an einer benachbarten Reflektorseitenwand umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Positionieren der Eckfacetten das Montieren oder Anbringen mindestens eines der Scheitel jeder der Eckfacetten an einem Raum 591 zwischen den Licht emittierenden Elementen 110 und den Reflektorseitenwänden umfassen.
Das Verfahren 900 fährt bei 940 fort, wo eine Strahlungsleistung, die durch die erste Öffnung emittiert wird und auf die Refektorseitenwände auftrifft, um die mittlere Achse 208 durch die zweite Reflektoröffnung hin zu dem Werkstück kollimiert wird. Dieser Teil der Strahlungsleistung kann weitgehend die mittleren Bereiche (z. B. 828, 838) der Strahlungsleistungsverteilung entstehen lassen. Das Verfahren 900 fährt bei 950 fort, wo die Strahlungsleistung, die durch die erste Öffnung emittiert wird und auf Eckfacetten entlang Eckrändern des verjüngten Reflektors auftrifft, kollimiert und/oder hin zu distalen Ecken des verjüngten Reflektors reflektiert wird. Auf diese Weise können Eckfacetten eine Retroreflexion an Reflektorecken reduzieren und eine Gleichmäßigkeit einer Strahlungsleistungsverteilung an einer Werkstückfläche distal zu der Beleuchtungsvorrichtung steigern.
Bei 960 ermittelt das Verfahren 900, ob ein Gleichmäßigkeitsmesswert kleiner als eine Schwellengleichmäßigkeit ist. In einem Beispiel kann eine Gleichmäßigkeitsmessung eine Gleichmäßigkeitsmetrik, U, umfassen, wie vorstehend unter Bezug auf 7 beschrieben ist, und die Schwellengleichmäßigkeit kann U_TH sein. Wenn der Gleichmäßigkeitsmesswert kleiner als eine Schwellengleichmäßigkeit ist (z. B. U > U_TH), fährt das Verfahren 900 bei 964 fort, wo die Beleuchtungsvorrichtung neu positioniert werden kann (z. B. um die mittlere Achse 208 symmetrischer positioniert werden kann), der Reflektor angepasst werden kann (z. B. symmetrischer um die mittlere Achse 208 positioniert werden kann oder ein Abstand von dem Werkstück vergrößert oder verkleinert werden kann oder ein Ersatzreflektor mit anderen Maßen oder einem anderen Formaspekt verwendet werden kann) oder die Eckfacetten angepasst werden können (z. B. symmetrischer um die mittlere Achse 208 positioniert oder so angepasst werden, dass eine Schwerpunktnormale näher durch die entsprechende Ecke verläuft, oder eine Ersatzeckfacette mit anderen Maßen oder einem anderen Formaspekt verwendet werden kann). Nach 964 endet das Verfahren 900.
Auf diese Weise kann ein Beleuchtungsverfahren umfassen: Emittieren von Licht von einem Licht emittierenden Element um eine mittlere Achse weiter zu einem Werkstück; Positionieren eines Reflektors zwischen dem Licht emittierenden Element und dem Werkstück, wobei Licht, das durch eine erste Öffnung emittiert wird und an Reflektorseitenwänden auftrifft, durch die zweite Öffnung des Reflektors hin zu dem Werkstück um die mittlere Achse kollimiert wird; und Positionieren von Eckfacetten an entsprechenden Ecken des Reflektors, wobei auf die Eckfacetten auftreffendes Licht hin zu dem Werkstück um die mittlere Achse kollimiert wird, wobei die Seitenwände des Reflektors die erste Öffnung proximal zu dem Licht emittierenden Element bilden und weg von der mittleren Achse hin zu dem Werkstück divergieren, um die zweite Öffnung zu bilden, und die entsprechenden Ecken des Reflektors durch ein Schneiden eines benachbarten Paars von Reflektorseitenwänden und der ersten Öffnung gebildet werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Positionieren der Eckfacetten an den entsprechenden Ecken des Reflektors das Positionieren der Eckfacetten umfassen, wobei eine Schwerpunktnormale jeder der Eckfacetten durch die entsprechende Ecke verläuft. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren das Positionieren der Eckfacetten an den entsprechenden Ecken umfassen, wobei an den Eckfacetten auftreffendes Licht entlang der Schnittfläche des benachbarten Paars von Reflektorseitenwänden der entsprechenden Ecke hin zu dem Werkstück kollimiert wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren das Positionieren der Eckfacetten an den entsprechenden Ecken umfassen, wobei an den Eckfacetten auftreffendes Licht hin zu distalen Ecken des verjüngten Reflektors reflektiert wird, die durch das Schneiden des benachbarten Paars von Reflektorseitenwänden der entsprechenden Ecke und der zweiten Öffnung gebildet sind.
Auf diese Weise kann die technische Wirkung eines gleichmäßigen Bestrahlens eines photosensitiven Zielwerkstücks bei Abschwächen eines Unterhärtens und Überhärtens erreicht werden, während eine Größe der Koppeloptiken reduziert wird und ein Abstand zwischen den Licht emittierenden Elementen und dem Werkstück reduziert wird, wodurch Härtungszeiten verkürzt und Herstellungskosten verringert werden.
Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzroutinen mit verschiedenen Beleuchtungsvorrichtungs- oder Beleuchtungssystemkonfigurationen genutzt werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert werden und von dem Steuersystem, das das Steuergerät kombiniert mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Beleuchtungssystemhardware umfasst, ausgeführt werden können. Die hierin beschriebenen bestimmten Routinen können ein oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Somit können verschiedene gezeigte Schritte, Operationen und/oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen übergangen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die hierin beschriebenen Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, wird aber für einfache Darstellung und Beschreibung vorgesehen. Abhängig von der verwendeten bestimmten Strategie können ein oder mehrere der gezeigten Schritte, Operationen und/oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Schritte, Operationen und/oder Funktionen einen Code graphisch darstellen, der in einen nicht flüchtigen Speicher des maschinell lesbaren Speichermediums in dem Beleuchtungssystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Schritte durch Ausführen der Befehle in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Beleuchtungshardware-Komponenten kombiniert mit dem Steuergerät umfasst.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder dessen Entsprechung hinweisen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Enthalten eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei zwei oder mehr dieser Elemente weder gefordert noch ausgeschlossen werden. Es können andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, seien sie nun breiter, enger, äquivalent oder von anderem Schutzumfang als die ursprünglichen Ansprüche gefasst, werden ebenfalls im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung, welche ein Licht emittierendes Element und einen Reflektor umfasst, wobei der Reflektor umfasst: eine das Licht emittierende Element umgebende erste Öffnung und eine zweite Öffnung; Reflektorseitenwände, die die ersten und zweiten Öffnungen bilden, wobei die Reflektorseitenwände sich von der ersten Öffnung divergierend weg von dem Licht emittierenden Element zu der zweiten Öffnung erstrecken; und Eckfacetten, wobei jede Eckfacette über einer entsprechenden Reflektorecke, die durch ein benachbartes Paar von Reflektorseitenwänden an der ersten Öffnung gebildet ist, positioniert ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Schwerpunktnormale jeder Eckfacette durch die entsprechende Reflektorecke verläuft.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die ersten und zweiten Öffnungen polygonale Öffnungen mit einer ersten Anzahl von Seiten umfassen, die der ersten Anzahl von Reflektorseitenwänden entspricht.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Reflektorseitenwände ebene Flächen umfassen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Reflektorseitenwände nicht ebene Flächen umfassen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede der Eckfacetten an mindestens einer Reflektorseitenwand montiert ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei jede der Eckfacetten ebene Flächen umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei jede der Eckfacetten nicht ebene Flächen umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei jede der Eckfacetten polygonale Eckfacetten umfasst, wobei die polygonalen Eckfacetten jeweils eine zweite Anzahl von Scheiteln aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei jede der Eckfacetten dreieckige Eckfacetten umfasst und die zweite Anzahl von Scheiteln drei umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei jede der Eckfacetten rechteckige Eckfacetten umfasst und die zweite Anzahl von Scheiteln vier umfasst.
Beleuchtungsverfahren, umfassend: Emittieren von Licht von einem Licht emittierenden Element um eine mittlere Achse weiter zu einem Werkstück; Positionieren eines Reflektors zwischen dem Licht emittierenden Element und dem Werkstück, wobei Licht, das durch eine erste Öffnung emittiert wird und an Reflektorseitenwänden auftrifft, durch die zweite Öffnung des Reflektors hin zu dem Werkstück um die mittlere Achse kollimiert wird; und Positionieren von Eckfacetten an entsprechenden Ecken des Reflektors, wobei an den Eckfacetten auftreffendes Licht hin zu dem Werkstück um die mittlere Achse kollimiert wird, wobei die Reflektorseitenwände die erste Öffnung proximal zu dem Licht emittierenden Element bilden und weg von der mittleren Achse hin zu dem Werkstück divergieren, um die zweite Öffnung zu bilden, und die entsprechenden Ecken des Reflektors durch ein Schneiden eines benachbarten Paars von Reflektorseitenwänden und der ersten Öffnung gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Positionieren der Eckfacetten an den entsprechenden Ecken des Reflektors das Positionieren der Eckfacetten umfasst, wobei eine Schwerpunktnormale jeder der Eckfacetten durch die entsprechende Ecke verläuft.
Verfahren nach Anspruch 13, welches weiterhin das Positionieren der Eckfacetten an den entsprechenden Ecken umfasst, wobei an den Eckfacetten auftreffendes Licht entlang der Schnittfläche des benachbarten Paars von Reflektorseitenwänden der entsprechenden Ecke hin zu dem Werkstück kollimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, welches weiterhin das Positionieren der Eckfacetten an den entsprechenden Ecken umfasst, wobei an den Eckfacetten auftreffendes Licht hin zu distalen Ecken des verjüngten Reflektors reflektiert wird, die durch das Schneiden des benachbarten Paars von Reflektorseitenwänden der entsprechenden Ecke und der zweiten Öffnung gebildet sind.
Beleuchtungsvorrichtung, umfassend: ein Array von Licht emittierenden Elementen, einen Stumpfreflektor mit einem Formaspekt, wobei der Stumpfreflektor umfasst: erste und zweite Öffnungen mit einer Öffnungsform, die dem Formaspekt entspricht, Reflektorseitenwände, die verbunden sind, um die ersten und zweiten Öffnungen zu bilden, wobei eine Anzahl von Reflektorseitenwänden dem Formaspekt entsprechen, und Eckfacetten, die an Ecken positioniert sind, die durch Schneiden von benachbarten Reflektorseitenwänden und der ersten Öffnung gebildet sind, wobei eine Anzahl von Eckfacetten dem Formaspekt entspricht.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Formaspekt eine Rechteckform umfasst, wobei die Öffnungsform ein Rechteck umfasst, die Anzahl von Reflektorseitenwänden vier umfasst und die Anzahl von Eckfacetten vier umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 17, welche weiterhin an den Ecken positionierte Eckfacetten umfasst, wobei Schwerpunktnormale der Eckfacetten durch die entsprechenden Ecken verlaufen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Eckfacetten dreieckige Facetten umfassen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Eckfacetten rechteckige Facetten umfassen.