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JP3197099U - Ｌｅｄアレイからの光の角度広がりを減らすためのリニアフレーネルオプティクス - Google Patents

Ｌｅｄアレイからの光の角度広がりを減らすためのリニアフレーネルオプティクス Download PDF

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Abstract

【課題】コーティング、インク、粘着材、及び他の光硬化性製品の製造に使用される光源および照明システムを提供する。【解決手段】光源は、ランバーシアンあるいは近ランバーシアン放射パターンを示し、円柱レンズ、例えば、円柱フレネルレンズ、発光素子のリニアアレイを備えることができ、リニアアレイは、円柱フレネルレンズに位置合わせをされ、円柱フレネルレンズを通して光を発する。なお、円柱フレネルレンズは、リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らし、リニアアレイは、レンズの長さに及んでいる。【選択図】図１

Description

関連出願
本願は、２０１２年４月１６日に出願された米国仮特許出願番号６１／６２４，９７４の優先権を主張する、２０１３年４月１０日に出願された米国非仮特許出願番号１３／８６０，４４０の優先権を主張し、両出願の全内容は、あらゆる目的に対して参照によりここに組み込まれている。
背景および概要
紫外線光光源(Ultraviolet light sources)、例えば水銀アークランプ、及び発光ダイオード（ＬＥＤｓ）のアレイを備えるソリッドステートＵＶ光源が、画像処理、印刷、および電気通信の業界において、コーティング(coatings)、インク(inks)、粘着材(adhesives)のキュアリング(curing)のために一般に使用される。ＬＥＤ技術は従来の水銀アークランプに代わりつつある、というのは、数ある理由の中でも特に、それらは、使用するのに、エネルギー効率がより良く、寿命がより長く、より低い動作温度を有し、より安全であり、より環境にやさしく、よりコンパクトに製造されることができるからである。
ＬＥＤｓおよび他のタイプの光源は、ランバーシアンあるいは近ランバーシアン放射パターン(a Lambertian or near-Lambertian emission pattern)を示すものとして特徴付けられることができる。従って、ＵＶキュアリング(UV curing)に伴う１つの課題は、ターゲットオブジェクト全体あるいは表面全体にわたって均等な光の放射照度(irradiance)を提供することである。特に、大きな二次元表面のキュアリングは、コストがかかって扱いにくい大きな光源の製造を必要とする可能性があり、あるいは、ターゲット表面領域全体にわたって放射照度を提供するために複数の光源(multiple light sources)を組み合わせることを必要とする可能性がある。ここにおける考案者(inventor)は、上記のアプローチに関する潜在的な問題を認識していた。すなわち、放射照度均一性(irradiance uniformity)が、特に、個々の光源(individual light sources)の放射パターンのエッジ(edges)の近くで、および複数の光源間の接合部において悪い可能性がある。
前述の問題に対処する１つのアプローチは、円柱レンズ(cylindrical lens)、例えば円柱フレネルレンズ(cylindrical Fresnel lens)、および、円柱フレネルレンズに位置合わせをされ、円柱フレネルレンズを通して光を発する(emitting light)発光素子のリニアアレイを備える光源を含む、なお、円柱フレネルレンズは、リニアアレイの幅方向軸(widthwise axis)における光の角度広がり(angular spread of light)を減らし、リニアアレイはレンズの長さに及んでいる(spanning)。更に、光源はハウジング(housing)を備えることができる、なお、ウィンドウ(window)はハウジングのフロントプレーン(front plane)にマウントされる(mounted)ことができ、ウィンドウの長さは、フロントプレーンの長さに及んでいる、また、リニアアレイの１番目の発光素子および最後の発光素子は、ウィンドウの幅方向エッジ(widthwise edges)に隣接して位置付けられている、また、幅方向エッジにおけるウィンドウサイドウォール(window sidewalls)は、ハウジングサイドウォール(housing sidewalls)と同一平面上に位置合わせされている(aligned flush with)。このようにして、従来の光源と比較して、光源の放射パターン均一性は、個々の光源について、及び、複数の光源にわたって、強化される(enhanced)ことができる。
上記の概要(summary)は、詳細な説明においてさらに記載された概念から選択したものを簡略化された形式で紹介するために提供されている、ということを理解されるであろう。請求された主題の主要な、あるいは必須の特徴を特定することを意味しておらず、請求された主題の範囲は、詳細な説明に続く実用新案登録請求の範囲の請求項によって一意的に定義されている。更に、請求された主題は、上記において、あるいは本開示の何れかの箇所において言及された何らかの不利な点を解決するインプリメンテーション(implementations)に限定されない。
図１は、近ランバーシアン(near-Lambertian)の放射パターン(emission pattern)の一例を図示する。 図２は、規則的に間隔を置かれた(regularly spaced)発光素子のリニアアレイの一例の概略図(schematic)である。 図３は、図２の規則的に間隔を置かれた発光素子のリニアアレイについての放射照度パターン(irradiance pattern)を図示する概略図である。 図４は、図３の放射照度パターンの断面を示すプロットである。 図５は、エッジ重み付け間隔(edge weighted spacing)を有する発光素子のリニアアレイの一例の概略図である。 図５の発光素子のエッジ重み付けリニアアレイ(edge weighted linear array)についての放射照度のパターンを図示する概略図である。 図７は、図６の放射照度パターンの断面を示すプロットである。 図８は、図４および図７の放射照度プロフィール(irradiance profiles)のプロットである。 図９は、図４および図７の放射照度プロフィールのプロットであり、内部レンズ付きＬＥＤｓ(interior lensed LEDs)を有するエッジ重み付けリニアアレイの放射照度プロフィールのプロットである。 図１０は、一例の光源の正面図(frontal view)である。 図１１は、並んで配置された２つの、図１０の一例の光源、の部分的な正面図である。 図１２は、図１０の一例の光源の部分的な側面斜視図である。 図１３は、図１０の一例の光源の正面斜視図である。 図１４は、照明システム(lighting system)の一例を図示する概略図である。 図１５は、光源を使用する方法の一例のフローチャートである。 図１６Ａは、一例の円柱フレネルレンズの斜視図である。 図１６Ｂは、１６Ａの一例の円柱フレネルレンズの断面図である。 図１６Ｃは、一例の円柱フレネルレンズの斜視図である。 図１６Ｄは、１６Ｃの一例の円柱フレネルレンズの断面図である。 図１７は、円柱フレネルレンズを備えた一例の光源の部分的な側面斜視図である。 図１８は、一例の二重円柱フレネルレンズ(double cylindrical Fresnel lens)の断面図である。
考案の詳細な説明
本記載は、コーティング、インク、粘着材、および他のキュア可能なワークピース(curable workpieces)の製造において使用するための光源、光源を使用する方法、および照明システム(lighting system)に関する。図１は、ＬＥＤ発光素子(LED light-emitting element)の近ランバーシアンの放射パターンの一例を図示する。図２は、規則的に間隔を置かれた方法で配置された発光素子のリニアアレイの一例を表す概略図を示す。図３および４は、図２における規則的に間隔を置かれた発光素子のリニアアレイについての放射照度パターン、および、放射照度パターンの断面のプロットの一例を図示する。図５は、発光素子のリニアアレイの一例を表す概略図を示している、なお、発光素子は、エッジ重み付け間隔を有して分布している。図６および７は、図５における発光素子のエッジ重み付けリニアアレイについての放射照度のパターン、および、放射照度のパターンの断面のプロットの例を図示する。図８および９は、図４および７の例示の放射照度プロフィールを比較し、図４および７の例示の放射照度プロフィールと、内部レンズ付きＬＥＤｓを有するエッジ重み付けリニアアレイの放射照度プロフィールとを比較する。図１０は、エッジ重み付け発光素子のリニアアレイを備える一例の光源の正面図であり、一方、図１１は、並んで配置された、発光素子のエッジ重み付けリニアアレイを備える２つの光源の一例の部分的な正面図である。図１２および１３は、図１０の一例の光源の部分的な側面斜視図、および、正面斜視図である。図１４は、光源の配置の一例の概略図であり、図１５は、光源を使用する方法についての一例のフローチャートである。複数溝(multi-groove)の円柱フレネルレンズ、および単一溝(single-groove)の円柱フレネルレンズの例が、図１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃおよび１６Ｄにおいて図示されている。図１７は、単一溝の円柱フレネルレンズを備える光源の一例を図示する。二重円柱フレネルレンズは、図１８に示されている。
ここで図１を参照すると、図１は、例えばＬＥＤタイプの発光素子などの近ランバーシアン光源についての放射パターン１００を図示する。放射パターンは、近ランバーシアン光源から発生する光(light originating)の角度広がりが広く、且つ分散する(disperse)こと、を示し、放射強度(radiant intensity)プロフィール１１０は、光源からの放射角度(emission angle)が−９０°から＋９０°まで変化するとき、変わりやすい(variable)。従って、近ランバーシアン光源によって照射された表面は、光で均一に放射され(irradiated)ない可能性がある。
図２は、一例の規則的に間隔を置かれた１０個の発光素子２２０の３６ｍｍのリニアアレイ２００の簡単な概略図を図示する。規則的に間隔を置かれたとは、各発光素子間の間隔２４０が同じで有り得るということを含意する(implies)。発光素子は、基板２１０上に、例えばプリント基板（ＰＣＢ）上に、マウントされることができる。
図３は、図２における規則的に間隔を置かれたＬＥＤｓのリニアアレイから６ｍｍ離れて位置付けられた固定プレーンにおける放射照度パターンのプロット３００を図示する。プロット３００の放射照度パターンは、Ｚｅｍａｘなどの光学シミュレーションプログラムを使用して生成されることができる。カーブ３１０、３２０、３３０、３４０、３５０および３６０は、１．８０、１．６５、１．３０、０．９０、０．４０および０．２０Ｗ／ｃｍ２の９０°放射角度にそれぞれ垂直に方向を合わせられた光源から６ｍｍ離れた表面における一定の放射照度の線(lines)に近似する。図３は、幅方向軸(widthwise axis)および長手方向軸(lengthwise axis)における線形の規則的に間隔を置かれたアレイから発せられた光(emitted light)の角度広がりを示す。規則的に間隔を置かれたアレイからの放射照度は、二次元のパターン全体にわたって変化し、パターンの中心から周囲に向かって強度(intensity)を減少させる。
図４は、対称のその主軸にそって、あるいはリニアアレイに対応する中心線に沿って得られたプロット３００の放射照度パターンの断面のプロット４００を示す。放射照度プロフィール４１０は、放射照度が表面の中央部分においては多少均一で有り得るが、エッジに向かって著しく減少し得ることを示す。ＵＶキュアリングの場合、ターゲット表面において均一な放射照度を提供する光源は、ターゲット表面全体にわたって均一のキュアリングレート(curing rate)を提供することができる。放射照度がターゲット表面全体にわたって、最小しきい値よりも上にあり、最大しきい値よりも下にある場合、均一のキュアリングレートを達成するために、表面は、放射パターンを提供する光源を使用して放射される(irradiated)ことができる。例えば、放射照度が最小しきい値未満である場合、キュアリングレートは遅い可能性があり、ターゲット表面のキュアリングが達成されない可能性がある。他方で、放射照度が最大しきい値よりも上にある場合、キュアリングが、非常に速く進みすぎる可能性があり、ターゲット表面にダメッジを与えるオーバキュアリングを引き起こす可能性がある。一般に、最大しきい値と最小しきい値との間の違いが少なければ少ないほど、より均一なキュアリングレートが達成される。例えば、均一性を評価するメトリック(metric)は、方程式（１）を使用して定義されることができる：
均一性＝（最大−最小）／平均（最大、最小） （１）、
但し、最大は、最大しきい値の放射照度を表わし、最小は最小しきい値の放射照度を表し、均一のキュアリングレートを提供することに対応する。方程式（１）は、均一性と最大しきい値の放射照度を与えられると、最小の放射照度について解決されることができる：
最小＝最大＊（１−均一性／２）／（１＋均一性／２） （２）、
例えば、最小しきい値の放射照度が最大しきい値放射照度と等しい場合は、完全に均一の放射照度に対応する。更なる例として、２０％の均一性、および１．８３Ｗ／ｃｍ２の最大放射照度の場合について、方程式（２）を使用すれば、最小放射照度は１．４９７Ｗ／ｃｍ２であると計算される。このようにして、図２のＬＥＤｓの均等に間隔を置かれたリニアアレイから６ｍｍのプレーン表面(plane surface)における光出力(light output)の使用可能な長さは、図４から３２．３ｍｍであると、決定されることができる。使用可能な長さは、ボックス４２０の中にある放射照度プロフィール４１０のＸ座標ドメイン(X-coordinate domain)の長さに対応する、なお、ボックス４２０は、複数のｘ座標値を表し、これら全体にわたって、発せられた放射照度(emitted irradiance)が、最小しきい値の値と最大しきい値の値との間にある。したがって、方程式（２）によれば、この計算された使用可能な長さの全体にわたって、放射照度の均一性は２０％以下で有り得る。
ここで図５を参照すると、図５は、例えばＰＣＢなどの基板５１０上で支持され、エッジ重み付け間隔を有した１０個の発光素子（例えばＬＥＤｓ）の３６ｍｍリニアアレイ５００の一例を図示する。リニアアレイは、中間部分(middle portion)５１６と２つの端部(end portions)とを備えることができ、中間部分５１６は、第１の間隔５４０を有してその中において均等に分布する６個のＬＥＤｓ５２０を含み、２つの端部はそれぞれ、第２の間隔５３６を有してその中において分布する２個のＬＥＤｓ５３０を備えている。さらに、第３の間隔５６０が、中間部分５１６と端部５１８との間に設けられることができる。中間部分５１６における発光素子間の第１の間隔５２４は、端部５１８における発光素子間の第２の間隔５３６よりも大きく有り得る、また、第３の間隔５６０は、第１の間隔５２４よりも小さく有り得るが、第２の間隔５３６よりも大きく有り得る。一例として、エッジ重み付けリニアアレイ５００は、同じ物理的な次元で製造されることができ、同じ量の電力(power)が供給されることができ、均等に間隔を置かれたリニアアレイ２００として同じ数とタイプの発光素子（例えばＬＥＤｓ）を使用することができる。言いかえれば、発光素子のリニアアレイ５００および２００は、それらの発光素子のそれらの間隔の分布のみが相違することができ、リニアアレイ２００は１０個すべての発光素子間で均等な間隔を使用し、リニアアレイ５００は、上記に記載のエッジ重み付け間隔を使用する。
図５において図示されたエッジ重み付け間隔は、エッジ重み付けリニアアレイの発光素子の一例であって、限定していることを意味しない。例えば、発光素子のエッジ重み付けリニアアレイは、図２および５において図示された１０個のＬＥＤｓよりも、少なく、あるいは多く保有することができる。更に、エッジ重み付けリニアアレイの中間部分は、より多くの数の、あるいはより少ない数のＬＥＤｓを備えることができ、また、端部はより少ない数の、あるいはより多くの数のＬＥＤｓを備えることができる。なお更に、中間部分における発光素子間の第１の間隔は、第１の間隔５２４よりも大きく、あるいは小さく有り得て、端部における発光素子間の第２の間隔は、第２の間隔５３６よりも大きく、あるいは小さく有り得て、中間部分と端部との間の第３の間隔は、第３の間隔５６０よりも大きく、あるいは小さく有り得る。しかしながら、エッジ重み付け間隔は、端部における発光素子間の第２の間隔が、中間部分における発光素子間の第１の間隔よりも小さいということを含意する(implies)。
図６は、図５におけるＬＥＤｓのエッジ重み付けリニアアレイから６ｍｍ離れて位置付けられた固定プレーンにおける放射照度のパターンを図示する。プロット６００の放射照度パターンは、例えばＺｅｍａｘなどの光学シミュレーションプログラムを使用して生成されることができる。カーブ６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０および６７０は、１．８０、１．６５、１，４５、１．３０、０．９０、０．４０および０．２０Ｗ／ｃｍ２の９０°放射角度にそれぞれ垂直に方向を合わせられた光源から６ｍｍ離れた表面における一定の放射照度の線に近似する。エッジ重み付けリニアアレイの放射照度は、二次元のパターン全体にわたって変化し、パターンの中心におけるカーブ６２０によって取り囲まれる領域から周囲に向かって強度(intensity)を減少させる。
ここで、図７を参照すると、図７は、対称のその主軸にそって、あるいはエッジ重み付けリニアアレイに対応する中心線に沿って得られたプロット６００の放射照度パターンの断面のプロット７００を示す。放射照度プロフィール７１０は、均等に間隔を置かれたリニアアレイの放射照度プロフィール４１０と比較して、放射照度が、表面の中央部分においては多少均一で有り得るが、また、プロフィールのエッジに向かって著しく減少し得ること、を示す。２０％の均一性および１．８３Ｗ／ｃｍ２の最大の放射照度の場合については、上記のように方程式（２）を使用して、最小の放射照度は、１．４９７Ｗ／ｃｍ２であると計算される。このようにして、図５のＬＥＤｓのエッジ重み付けリニアアレイから６ｍｍに位置付けされた固定プレーンにおける光出力の使用可能な長さは、図７から、３７．８ｍｍであると決定されることができる。使用可能な長さは、ボックス７２０の中にある放射照度プロフィール７１０のＸ座標ドメインの長さに対応する、なお、ボックス７２０は、複数のｘ座標値を表し、これら全体にわたって、発せられた放射照度は、最小しきい値の値と最大しきい値の値との間にある。
ここで、図８を参照すると。図８は、均等に間隔を置かれたリニアアレイ、およびエッジ重み付けリニアアレイの図４および図７からの放射照度プロフィール８１０および８２０をそれぞれ比較するプロット８００を図示する。図８に示されるように、発光素子を重み付けしているエッジ(edge weighting the light-emitting elements)は、例えば、図５のリニアアレイにおけるように、光源から６ｍｍの固定プレーンにおける１．８３Ｗ／ｃｍ２および１．４９７Ｗ／ｃｍ２の最大および最小のしきい値放射照度にそれぞれ対応する２０％の均一性の条件の下で、均等に間隔を置かれたリニアアレイと比較して、５．５ｍｍの使用可能な長さの光出力(useable length light output of 5.5 mm)の増加をもたらすことができる。ボックス８３０は、最小しきい値の放射照度と最大しきい値の放射照度との間の放射照度の値に対応し、放射照度プロフィール８１０と比較して、より長い使用可能な長さの全体にわたって、放射照度８２０と交差する(intersects)。このようにして、均等に間隔を置かれたリニアアレイにおける発光素子を、エッジ重み付けリニアアレイに分配しなおすことにより、光源の均一性は、リニアアレイの次元（例えば全長）および光源に供給される電力を維持しながら、増やすことができる。
放射照度プロフィールに対するさらなる改良は、異なる強度(intensity)のＬＥＤs を使用することによって、行なわれることができる。例えば、高強度ＬＥＤｓ(higher intensity LEDs)が、リニアアレイの中間部分（例えば、図５における中間部分５１６）において使用されることができ、一方、低強度ＬＥＤs(lower intensity LEDs)が、端部において使用されることができる。個々の発光素子(individual light-emitting elements)からの光の強度(intensity of light)を増加させること、あるいは減少させることは、異なるビン(bins)からのＬＥＤｓを使用することにより達成されることができる、なお、異なるビンからのＬＥＤｓは、個々の発光素子から放射された光(light irradiated)を屈折させ、反射し、かつ／または、回折させるために、例えばレンズ等の光学エレメント(optical elements)を使用して、異なる強度を有する光を発する(emit light)。例えば、光学エレメントは、光を平行にし、これらの素子からの光の放射照度を増やすために、リニアアレイの中間部分における発光素子に結合されることができる。別の例として、ディフューザ(diffuser)が、これらの素子から放射された光の放射照度を下げるために、リニアアレイの端部における発光素子に結合されることができる。更に、複数の光学エレメントの組合せたものが、個々の発光素子から放射された光の強度を上げるあるいは下げるために、中間部分、および／または、端部における発光素子に結合されることができる。上記に記載された方法において、発光素子のリニアアレイのエッジ重み付け(edge weighting)は、先に記載され、図５に図示されたエッジ重み付け間隔に加えて、差分電力(differential power)を適用し、そして異なる強度のＬＥＤｓを用いてアレイを構成することにより、レンズを通して(through lensing)このように達成されることができる。
ここで図９を参照すると、図９は、それぞれ、均等に間隔を置かれたリニアアレイ、およびエッジ重み付けされたリニアアレイの図４および図７からの放射照度プロフィール８１０および８２０を比較するプロット９００を図示する。さらに、４個の真ん中のＬＥＤ素子が、それらの放射照度の２０％ブースト(20% boost)を提供するためにレンズ付きである(are lensed)ことを除いて、アレイ５００に似たエッジ重み付けＬＥＤｓのリニアアレイの放射照度プロフィール９４０が、プロットされている。図９に示されるように、真ん中のＬＥＤ素子に光学レンズエレメント(optical lens element)を結合することは、更なる電力を供給することも、リニアアレイ光源の長さを増やすこともせずに、発光素子のリニアアレイの均一性をさらに強化する(enhances)。
図１０は、ハウジング１０１０内に含まれた２７個の発光素子（例えばＬＥＤｓ）のエッジ重み付けリニアアレイを備える光源１０００の正面図を図示する。光源１０００はさらに、ハウジング１０１０のフロントプレーンにおけるフロントカバー(front cover)１０１６と、ウィンドウ１０２０と、ハウジング１０１０のフロントカバーをハウジング１０１０に固定するための複数のファスナー(fasteners)１０３０とを備える。ハウジング１０１０およびフロントカバー１０１６は、鋼体材料、例えば、金属、合金、プラスチック、あるいは別の材料など、から製造されることができる。発光素子は、例えばＰＣＢなどの基板（図示されておらず）上に、マウントされることができ、基板のフロント表面上に発光素子から放射された光が、ウィンドウに向かって反射されるように、基板のフロント表面は、反射のコーティングあるいは表面を有することができる。
ウィンドウ１０２０は可視光および／またはＵＶ光のような光を通すことができる(transparent)。ウィンドウ１０２０は、したがって、ガラス、プラスチック、あるいは別の透明材料から構成されることができる。ウィンドウ１０２０は、フロントカバーの幅方向の次元に関して、ほぼ中心に位置付けされることができ、ウィンドウ１０２０の長さは、フロントプレーンの長さ、およびハウジング１０１０のフロントカバー１０１６に及ぶ(span)ことができる。更に、ウィンドウ１０２０は、そのフロントフェース（図１２における１０２８）が、ハウジング１０１０のフロントカバーと同一平面上にあるように、そして、ウィンドウサイドウォール（図１２における１０８６）が、ハウジングサイドウォール（図１３における１０１８）およびフロントカバーサイドウォール(front cover sidewalls)（図示せず）と同一平面上にあるように、マウントされることができる。言いかえれば、ウィンドウサイドウォール、ハウジングサイドウォール、およびフロントカバーサイドウォールは、同じプレーンにおいて位置合わせされている。ウィンドウ１０２０は、ハウジング内に含まれている発光素子のエッジ重み付けリニアアレイに対して、光がとおるカバー(transparent cover)として機能することができ、リニアアレイから放射された光は、ウィンドウ１０２０を通して、ターゲット表面に伝えられ、例えば、キュアリング反応(curing reaction)が駆動される(driven)ことができる。
発光素子のリニアアレイは、ウィンドウの長手方向および幅方向の次元に関して、ウィンドウ１０２０の下で(under)奥まったところに置かれ(recessed)、ウィンドウ１０２０の下に(below)ほぼ中心に置かれる(centered)ことができる。発光素子のリニアアレイを、ウィンドウ１０２０の下に中心に置くことは、放射光が、ウィンドウの長手方向エッジによってブロックされないようにするのに役立つことができる、なお、ウィンドウはフロントカバーに交わる(meets)。
エッジ重み付けリニアアレイは、２つの端部１０６２間の中間部分１０５２を備える。中間部分１０５２は、第１の間隔１０５４で分布する２１個の均等に間隔を置かれた発光素子１０５０を備え、一方、端部１０６２は、それぞれ、第２の間隔１０６４を置いて２個の発光素子１０６０を備える。
更に、光源１０００は、端部１０６２と中間部分１０５２との間に第３の間隔１０６８を備えることができる、なお、第３の間隔１０６８は、第１の間隔１０５４よりも小さく、第２の間隔１０６４よりも大きい。なお更に、光源１０００は、端部１０６２と中間部分１０５２との間に第４の間隔１０７４を備えることができる。
図１０において図示されたエッジ重み付け間隔は、発光素子のエッジ重み付けリニアアレイの一例であって、限定していることを意味していない。例えば、発光素子のエッジ重み付けリニアアレイは、図１０において図示された２７個のＬＥＤｓよりも少なくあるいは多く保有することができる。更に、エッジ重み付けリニアアレイの中間部分は、より多い、あるいはより少ない数のＬＥＤｓを備えることができ、また、端部は、より少ない、あるいはより多い数のＬＥＤｓを備えることができる。なお更に、中間部分における発光素子間の第１の間隔は、第１の間隔１０５４よりも大きく、あるいは小さく有り得、端部における発光素子間の第２の間隔は、第２の間隔１０６４よりも大きく、あるいは小さく有り得、また、中間部分と端との間の第３の間隔は、第３の間隔１０６８よりも大きく、あるいは小さく有り得る。しかしながら、エッジ重み付け間隔は、端部における発光素子間の第２の間隔が中間部分における発光素子間の第１の間隔よりも小さいということを含意する(implies)。
エッジ重み付けリニアアレイにおける１番目の発光素子および最後の発光素子は、ウィンドウ１０２０のウィンドウサイドウォール１０８６に直接隣接して位置付けられることができる。このようにして、発光素子のエッジ重み付けリニアアレイは、ウィンドウ１０２０の長さ、およびハウジング１０１０のフロントカバー１０１６に及ぶことができる。図１０において図示されるように、ウィンドウサイドウォール１０８６は厚さ(thickness)を有することができ、リニアアレイの１番目の発光素子あるいは最後の発光素子から対応するウィンドウサイドウォールの外部表面までの距離が、中間部分の発光素子間の第１の間隔の半分、あるいは未満であり有り得る。いくつかの例においては、リニアアレイにおけるウィンドウサイドウォールと１番目および最後の発光素子の間にギャップ１０８２が存在し得る。ギャップ１０８２は、光源の交差スタックアップ(tolerance stackup)およびアセンブリを可能にすることができる。
光源１０００は、発光素子のリニアアレイとウィンドウとの間に位置付けられたカップリングオプティクス(coupling optics)あるいはレンズエレメント(lensing elements)（図示されておらず）をさらに備えることができる。カップリングオプティクスは、リニアアレイからの放射光を、少なくとも反射する、屈折させる、平行にする、および／または回折させるように機能することができる。カップリングオプティクスはまた、ウィンドウ１０２０と一体化されることができる。例えば、ディフューザあるいは回折層(diffracting layer)は、リニアアレイに面するウィンドウ１０２０の裏面上にエッチングされる、あるいは積層される(laminated)ことができる。なお更に、カップリングオプティクスはまた、ターゲット表面(target surface)に面するウィンドウ１０２０のフロント表面に組み込まれることができる。いくつかの例においては、カップリングオプティクスは、円柱レンズ、例えば円柱フレネルレンズ（図１７を参照）をさらに備えることができる、なお、発光素子のリニアアレイは、円柱レンズに位置合わせをされ、円柱レンズを通して光を発する(emit light)ことができる。このようにして、円柱レンズはリニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らすことができ、これによって、幅方向軸全体にわたって(across)発せられた光(emitted light)の均一性を強化することができる。いくつかの例においては、円柱レンズは円柱フレネルレンズで有り得る。従って、幅方向軸（例えば図５における軸５８０、および図６における軸６８０）における発せられた光(emitted light)の均一性は、ウィンドウを通して光を発する(emitting light)発光素子のリニアアレイについて、図４および６において図示された放射照度パターンと比べると、幅方向軸における発せられた光(emitted light)の均一性と比較して強化されることができる。なお更に、カップリングオプティクスは二重円柱フレネルレンズ（図１８を参照）を備えることができ、２つの円柱フレネルレンズが互いの上面(top)上に重ね合わされる(overlaid)ので、幅軸方向における光の角度広がりを減らすための強化された平行化及び集束化パワー(enhanced collimating and focusing power)が、単一の円柱フレネルレンズを備えるカップリングオプティクスと比較して、より大きい程度まで達成されることができる。
ここで図１１を参照すると、図１１は、並んで配置された２つの光源１１１０および１１２０の部分的な正面図を示す。光源１１１０および１１２０は、それぞれが光源１０００と同一で有り得る。したがって、光源１１１０および１１２０はそれぞれ、発光素子のエッジ重み付けリニアアレイを備えることができる。それぞれのリニアアレイは、中間部分における第１の間隔１０５４で分布する発光素子１０５０と、端部における第２の間隔１０６４で分布する発光素子１０６０とを備える。更に、光源１１１０および１１２０は、中間部分と端部の発光素子１０５０と１０６０の間の第３の間隔１０６８および第４の間隔１０７４をそれぞれ備える。第３の間隔１０６８は、第２の間隔１０６４よりも大きく、第１の間隔１０５４よりも小さく有り得る。上記に記載されたように、発光素子のリニアアレイのエッジ重み付けは、それぞれの光源から出力される光の使用可能な長さを増やす。
更に、光源１１２０および１１１０の端部における１番目の発光素子および最後の発光素子は、それぞれ、ウィンドウサイドウォール１０８６に隣接して位置付けられており、ウィンドウサイドウォール１０８６は、それぞれの光源ハウジングのフロントプレーンの長さに及ぶ。ウィンドウサイドウォール１０８６に隣接するリニアアレイにおける１番目の発光素子および最後の発光素子を位置付けること(positioning)は、光源１１２０および１１１０がウィンドウの全体の長さにわたって光を放射する(irradiate light)ことを可能とすることができる。ウィンドウサイドウォール１０８６に隣接するリニアアレイにおける１番目の発光素子および最後の発光素子を位置付けることは、ウィンドウサイドウォールと１番目および最後の発光素子との間にそれぞれ小さなギャップ１０８２が存在し得て、１番目の発光素子および最後の発光素子を位置付けること、を備えることができる。
なお更に、ウィンドウサイドウォール１０８６は、光源１１２０および１１１０のハウジングのサイドウォールと同一平面上にあり(are flush with)、ウィンドウサイドウォールおよびハウジングサイドウォールは、ハウジングのフロントプレーンから後ろに垂直に伸びる。ウィンドウサイドウォールをハウジングサイドウォールと同一平面上にあるように(to be flush with)位置合わせすることは、並んで配置された複数の光源間の間隔を減らすことができ、並んで配置された複数の光源全体にわたる放射された光の連続性を維持することができる。
このようにして、並んで位置付けられたとき、光源１１２０のリニアアレイの最後の発光素子から光源１１１０の１番目の発光素子までの全距離は、中間部分の発光素子間の第１の間隔と同じ、あるいは第１の間隔よりも小さく有り得る。それ故に、単一の光源については、リニアアレイの最後の発光素子から、対応するウィンドウサイドウォールの外部表面までの距離は、中間部の分発光素子間の第１の間隔の半分、あるいは第１の間隔よりも小さく有り得る。このようにして、並んで配置された光源１１２０および１１１０から放射された光は、並んで配置された従来の光源から放射された光と比較して、より均一で有り得る。
図１２は、図１０の光源１０００の部分的な側面斜視図を示しており、フロントカバー１０１６、ウィンドウ１０２０、ファスナー１０３０、およびリニアアレイの発光素子１０９０を備える。ウィンドウ１０２０は、フロントフェース１０２８およびウィンドウサイドウォール１０８６を備える。ウィンドウフロントフェース１０２８およびウィンドウサイドウォール１０８６の両方は、光が通る(transparent)。従って、ウィンドウサイドウォール１０８６に隣接し、ウィンドウサイドウォール１０８６に近い端部の発光素子から放射された光の一部は、ウィンドウサイドウォール１０８６を通して放射されることができる。光源のウィンドウサイドウォール１０８６を通った光の放射は、このようにして、並んで配置された従来の光源と比較して、並んで隣接して配置された複数の光源全体にわたって放射された光における不均一性を減らすことができる。ウィンドウサイドウォール１０８６は、フロントカバー１０１６の側面およびハウジングサイドウォール１０１８と同一平面にあるので、光源は、同一平面配置(flush arrangement)に並んで置かれることができ、並んだ光源間のギャップは小さくなる(reduced)。この目的のために、ハウジングサイドウォール１０１８においてマウントされたファスナー１０３０もまた、十分に固定される(secured)とき、ハウジングサイドウォール１０１８のプレーン(plane)から奥まったところに置かれる(recessed)ことができる。前に説明されたように、ウィンドウサイドウォールをハウジングサイドウォールと同一平面上にあるように位置合わせすることは、並んで配置された複数の光源間の間隔を減らすことができ、並んで配置された複数の光源全体にわたって放射された光の連続性を維持することができる。
ここで図１３を参照すると、図１３は、図１０の例の光源１０００の斜視図を示す。光源は、発光素子のリニアアレイを含んでいるハウジング１０１０、ハウジング１０１０のフロントプレーンにおけるフロントカバー１０１６およびウィンドウ、サイドウォール１０１８、およびファスナー１０３０、を備える。図示されるように、光源１０００は、正方形あるいは丸みのある長方形のボックスとして成形されたハウジングを有することができる。サイドウォールがハウジングのフロントプレーンから後ろに垂直に伸びる場合、および、並んでいるときに複数の光源が同一平面上に位置付けられることができる場合は、他のハウジング形状が使用されることができる。
ここで図１６Ａおよび１６Ｂを参照すると、図１６Ａおよび１６Ｂは、一例の複数溝の円柱フレネルレンズ(multiple-groove cylindrical Fresnel lens)１６００の斜視図および断面図をそれぞれ示す。図１６Ａおよび１６Ｂにおける複数溝の円柱フレネルレンズは１６個の溝１６２０を有するが、しかしながら、他の例においては、複数溝の円柱フレネルレンズは、より少ないあるいはより多くの溝を有することができる。一例として、複数溝の円柱フレネルレンズは、５０個の溝を備えることができる。さらなる例として、図１６Ｃおよび１６Ｄの斜視図および断面図によってそれぞれ示されるように、円柱フレネルレンズは、単一の溝１６５０（例えば単一のプリズム(single prism)）を有する単一溝の円柱フレネルレンズ１６０２を備えることをできる。一般に、円柱フレネルレンズにおける溝の数が増えるにつれ、レンズの厚さは減少し得る。いくつかの例においては、線形の円柱フレネルレンズ(linear cylindrical Fresnel lenses)は、ガラス成型プロセス(glass molding process)によってガラスから、あるいは光学的に透明なプラスチック(optically transparent plastic)から製造されることができる。プラスチックと比較して、ガラスレンズは、より高い熱負荷、あるいはより高い温度、例えば１２０°Ｃを超えた温度で、次元的に、より熱的に安定(dimensionally more heat stable)で有り得る。しかしながら、ガラス成型によって精細なシャープなエッジおよびポイント(fine sharp edges and points)を正確に実現することは困難で有り得るので、多くの数の溝を備えるガラスの円柱フレネルレンズは、プラスチックの円柱フレネルレンズと比較して、正確に製造することがより困難で有り得る。例えば、ガラス成型レンズは、丸みのあるエッジを有する傾向があり得る、また、多くの数の溝を有するレンズについて、精細なピッチ(fine pitch)の複数の溝を実現することは、より困難で有り得る。プラスチックを使用してフレネルレンズを製造することは、複数の溝を有するフレネルレンズについて、よりシャープなプリズムリッジ(sharper prism ridges)、およびより精細なプリズムピッチ表面(finer prism pitch surfaces)を実現することを可能にすることができる。
幅方向軸１６０４における放射された光を平行にし、放射された光の角度広がりを減らすために、１つあるいは複数の円柱状のフレネルの溝は、光源の幅方向軸１６０８に対して平行に方向を合わせられる(oriented parallel to)ことができる。更に、円柱フレネルレンズは、グルーブインオリエンテーション(groove-in orientation)において向きを定められる(oriented)ことができ、円柱フレネルレンズ溝付き表面(cylindrical Fresnel lens grooved surface)１６３０は光源に面し、プレーナレンズ表面(planar lens surface)１６４０は光源からみて外方に向く、あるいはグルーブアウトオリエンテーション(groove-out orientation)において向きを定められることができ、円柱フレネルレンズ溝付き表面１６３０は光源からみて外方に向き、プレーナレンズ表面１６４０は光源に面する。円柱フレネルレンズのグルーブイン及びグルーブアウトオリエンテーションは、円柱フレネルレンズを通しての光の伝達効率に影響を及ぼし得る。図１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃおよび１６Ｄにおいて示される円柱フレネルレンズの溝のジオメトリーおよび形状(geometry and shapes)は、説明の目的のためであり、一定の縮尺で描かれたものではない。円柱フレネルレンズは、光が通る長手方向エッジ(transparent lengthwise edges)１６１０をさらに備えることができる。一例として、円柱フレネルレンズは、長手方向エッジ１６１０において、光源に達する(mount to)ことができる。
ここで図１８を参照すると、図１８は、一例の二重円柱フレネルレンズ１８００の断面を図示しており、２つの円柱フレネルレンズ１８２０および１８４０が互いの表面上(on top)で重ね合わされている。図１８においては、２つの円柱フレネルレンズ１８２０および１８４０のそれぞれは、同じ数および形状の溝を有し、同一であるが、しかしながら、他の例の二重円柱フレネルレンズにおいては、レンズ１８２０および１８４０のそれぞれの溝の数および形状が異なることが有り得る。更に、図１８においては、２つの円柱フレネルレンズのそれぞれは、グルーブインオリエンテーションで方向を定められており、入射光１８５０は、溝付き表面１８４２および１８２２に入り、円柱フレネルレンズ１８４０および１８２０のプレーナ表面１８４４および１８２４を出る。他の例の二重円柱フレネルレンズ配置においては、一方のあるいは両方のフレネルレンズの方向付け(orientation)は、入射光１８５０に関して、グルーブアウトオリエンテーションで向きを定められる(oriented)ことができる。このようにして、二重円柱フレネルレンズは、二重円柱フレネルレンズ配置からの出力(power)の強化された収束化および平行化を達成することができ、そして、単一の円柱フレネルレンズに比較し、より大きな程度まで、幅方向軸における光の角度広がりを減らし、平行にすることができる。さらなる例として、２つよりも多い円柱フレネルレンズが、単一の円柱フレネルレンズに比較し、より大きな程度まで、幅方向軸における光の角度広がりを減らし、平行にするための強化された出力の収束化および平行化を達成するために、積み重ねられ、あるいは重ね合わされることができる。
ここで図１７を参照すると、図１７、別の例の光源１７００の部分的な側面斜視図を図示する。光源１７００は、上記に説明した光源１０００、１１１０および１１２０と同様で有り得るが、カップリングオプティクスを、さらに備えることができる。例えば、光源１７００のカップリングオプティクスは、円柱レンズ、例えば、円柱フレネルレンズ１７２０を備えることができる。光源１０００、１１１０および１１２０と同じ様に、図１７もまた、フロントカバー１０１６、ファスナー１０３０、ハウジングサイドウォール１０１８、およびリニアアレイの発光素子１０９０を含んでいる光源１７００を示す。円柱フレネルレンズ１７２０は、単一溝あるいは複数溝の円柱フレネルレンズを（例えば、円柱フレネルレンズ１６Ｃおよび１６Ａをそれぞれ）備えることができ、円柱フレネルレンズ１７２０は、溝付き表面１７２４上に、１つあるいは複数の溝１７２２を備えることができる。円柱フレネルレンズ１７２０は、グルーブインオリエンテーションを有することができ、図１７において示されるように、溝付き表面１７２４は、発光素子１０９０に面することができ、プレーナ表面１７２８は、発光素子１０９０から見て外方に向くことができる。あるいは、円柱フレネルレンズ１７２０は、グルーブアウトオリエンテーションを有することができ、溝付き表面１７２４は、発光素子１０９０から見て外方に向くことができ、円柱フレネルレンズのプレーナ表面１７２８は、発光素子１０９０に面することができる。円柱フレネルレンズ１７２０はまた、二重円柱フレネルレンズを備えることができる。円柱フレネルレンズのプレーナ表面１７２８およびサイドウォール１７８６の両方は光が通る(transparent)。従って、レンズサイドウォール１７８６に隣接し、レンズサイドウォール近くの端部の発光素子から放射された光の一部は、レンズサイドウォール１７８６を通して放射されることができる。光源のレンズサイドウォール１７８６を通した光の放射は、したがって、並んで配置された従来の光源と比較して、並んで隣接して配置された複数の光源全体にわたって放射された光における不均一性を減らすことができる。レンズサイドウォール１７８６は、フロントカバー１０１６の側面およびハウジングサイドウォール１０１８と同一平面上に有り得るので、複数の光源は、フラッシュ配置(flush arrangement)において並んで置かれることができ、並んだ光源間のギャップは減少する。この目的のために、ハウジングサイドウォール１０１８においてマウントされたファスナー１０３０はまた、十分に固定されるとき、ハウジングサイドウォール１０１８のプレーンから奥まったところに置かれることができる。前に説明されたように、レンズサイドウォール１７８６をハウジングサイドウォールと同一平面上にあるように位置合わせすることは、並んで配置された複数の光源間の間隔を減らし、並んで配置された複数の光源全体にわたって放射された光の連続性を維持することができる。更に、レンズサイドウォール１７８６は、フロントプレーンから後ろに垂直に伸びることができる。このようにして、複数の光源は、並んで同一平面上に位置合わせされることができ、並んだ光源（例えば、図１１における光源１１２０および１１１０の配置にそれぞれ似ている）の端部における１番目の発光素子および最後の発光素子は、レンズサイドウォール１７８６に隣接して位置付けられ、レンズサイドウォール１７８６は、それぞれの光源のハウジングのフロントプレーンの長さに及ぶ。レンズサイドウォール１７８６に隣接するリニアアレイにおける１番目の発光素子および最後の発光素子を位置付けることは、並んだ光源がレンズの全体の長さにわたって光を放射する(irradiate light)ことを可能とすることができる。レンズサイドウォール１０８６に隣接するリニアアレイにおける１番目の発光素子および最後の発光素子を位置付けることは、ウィンドウサイドウォールと１番目および最後の発光素子との間にそれぞれ小さなギャップ（例えば、ギャップ１０８２）が存在し得て、１番目の発光素子および最後の発光素子を位置付けること、を備えることができる。
別の例として、光源１７００は、ハウジングのフロントプレーンにおいてマウントされ、円柱フレネルレンズ１７２０のフロントフェースをカバーする、光が通るウィンドウ（図示せず）をさらに備えることができ、ウィンドウのフロントフェースは、ハウジングのフロントプレーンとほぼ同一平面上に(approximately flush)位置合わせをされ、ウィンドウサイドウォールはハウジングサイドウォール１０１８と同一平面上に(flushly)位置合わせされている。レンズサイドウォール１７８６およびウィンドウサイドウォールを、ハウジングサイドウォールと同一平面上にあるように位置合わせすることは、並んで配置された複数の光源間の間隔を減らすことができ、並んで配置された複数の光源全体にわたって放射された光の連続性を維持することができる。
更に、発光素子１０９０のリニアアレイは、光源１０００、１１１０および１１２０について上記に記載されたように、エッジ重み付けリニアアレイの発光素子を備えることができる。発光素子のエッジ重み付けリニアアレイおよび発光素子から発せられた(emitted)光の放射照度パターンは、図５−９に図示されている。従って、リニアアレイは、中間部分における第１の間隔で分布する発光素子、および端部における第２の間隔で分布する発光素子を備えることができる。更に、リニアアレイは、中間部分と端部の、発光素子間に第３の間隔および第４の間隔をそれぞれ備えることができる。第３の間隔は、第２の間隔よりも大きくあり得、第１の間隔よりも小さくあり得る。上記に記載されたように、発光素子のリニアアレイを重み付けするエッジは、長手方向における発せられた光(emitted light)の均一性を強化することができ、従って、均等に間隔を置かれたリニアアレイと比較して、リニアアレイの次元（例えば全長）および光源に供給される電力を維持しながら、各光源から出力される光の使用可能な長さを増加させることができる。更に、円柱フレネルレンズ１７２０は、幅方向軸における発せられた光(emitted light)の均一性を強化することができ、従って、円柱フレネルレンズを通して光を発すること(emitting light)を備えることがない従来の光源と比較して、リニアアレイの次元（例えば全幅）および光源に供給される電力を維持しながら各光源から出力される光の使用可能な長さを増加させることができる。
このようにして、リニアアレイ光源１７００の最後の発光素子から、並んで位置付けられた別の光源１７００の１番目の発光素子までの全距離は、中間部分の発光素子間の第１の間隔以下で有り得る。従って、単一の光源については、リニアアレイの最後の発光素子から、対応するウィンドウサイドウォールの外部表面への距離は、中間部分の発光素子間の第１の間隔の半分、あるいは第１の間隔よりも少なく有り得る。したがって、並んで配置された複数の光源１７００から放射された光は、並んで配置された発光素子の均等に間隔を置かれたリニアアレイを有する従来の光源から放射された光と比較して、より均一で有り得る。
こんな風にして、光源は、円柱フレネルレンズ、発光素子のリニアアレイ、を備えることができ、リニアアレイは、円柱フネレルレンズに位置合わせをされて、円柱フレネルレンズを通して光を発する(emitting light)、なお、円柱フレネルレンズは、リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らす。光源は、ハウジングをさらに備えることができる、なお、ウィンドウは、ハウジングのフロントプレーンにおいてマウントされることができ、ウィンドウの長さは、フロントプレーンの長さ、およびハウジング内の発光素子のリニアアレイに及んでいる。更に、リニアアレイは、ウィンドウの長さに及ぶことができ、リニアアレイの１番目の発光素子および最後の発光素子は、ウィンドウのエッジに隣接して配置され、幅方向エッジにおけるウィンドウサイドウォールは、ハウジングサイドウォールと同一平面上に位置合わせをされている。ウィンドウは、１つのフロントフェース及び複数のウィンドウサイドウォールを備えることができ、フロントフェースは、フロントプレーンと同一平面上にあり、ウィンドウサイドウォールは、フロントプレーンから後ろに垂直に伸びる。
発光素子のリニアアレイは、２つの端部間に中間部分をさらに備えることができ、リニアアレイは、単一の行の素子のみを有している。中間部分は、中間部分全体を通して第１の間隔をとって、中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子(a plurality of light-emitting elements distributed over the middle portion with a first spacing throughout the middle portion)を備えることができ、端部のそれぞれは、それぞれの端部全体を通して第２の間隔をとって端部全体にわたって分布する複数の発光素子(a plurality of light-emitting elements distributed over the end portion with a second spacing throughout each end portion)を備えることができる。第１の間隔は第２の間隔よりも大きく有り得る。
発光素子のリニアアレイは、中間部分と端部のそれぞれとの間に第３の間隔をさらに備えることができる、なお、第３の間隔は、第２の間隔よりも大きく有り得、第１の間隔よりも小さく有り得る。中間部分における複数の発光素子は、第１の放射照度を有することができ、それぞれの端部における複数の発光素子は、第２の放射照度を有することができる。中間部分における複数の発光素子のそれぞれは、端部における複数の発光素子のそれぞれよりも高強度の発光素子を備えることができ、第１の放射照度は、第２の放射照度よりも大きく有り得る。
なお更に、中間部分における複数の発光素子は、それぞれ光学エレメントを備えることができ、それぞれの光学エレメントは、その対応する発光素子の第１の放射照度を増加させる、なお、第１の放射照度は第２の放射照度よりも大きい。なお更に、端部における複数の発光素子は、それぞれ光学エレメントを備えることができる、なお、それぞれの光学エレメントは、その対応する発光素子の第２の放射照度を減少させ、第１の放射照度は第２の放射照度よりも大きい。
なお更に、中間部分における複数の発光素子は、第１の駆動電流を供給されることができ、端部における複数の発光素子は、第２の駆動電流を供給されることができる、なお、第１の駆動電流は第２の駆動電流よりも大きく有り得る。
ここで図１４を参照すると、図１４は、一例の照明システム１４００の構成についてのブロック図を図示する。一例において、照明システム１４００は、発光サブシステム(light-emitting subsystem)１４１２、コントローラ１４１４、電源(power source)１４１６、およびクーリングサブシステム(cooling subsystem)１４１８を、備えることができる。発光サブシステム１４１２は、複数の半導体デバイス(semiconductor devices)１４１９を備えることができる。複数の半導体デバイス１４１９は、例えば、複数のＬＥＤデバイス(LED devices)のリニアアレイなどの複数の発光素子のリニアアレイ１４２０で有り得る。半導体デバイスは、放射出力(radiant output)１４２４を供給することができる。放射出力１４２４は、照明システム１４００から、固定プレーンに置かれたワークピース１４２６に向けられることができる。更に、発光素子のリニアアレイは、発光素子のエッジ重み付けリニアアレイであることができる、なお、ワークピース１４２６において光出力の使用可能な長さを増加させるために、１つあるいは複数の方法が使用される。例えば、エッジ重み付け間隔を置くこと(spacing)、個々の発光素子のレンズ付きを行うこと(lensing)（例えばカップリングオプティクスを提供すること）、異なる強度の個々の発光素子を提供すること、および個々のＬＥＤｓへ異なる電流を供給すること、の内の１つあるいは複数が上記に記載されたように使用されることができる。
放射出力１４２４は、カップリングオプティクス１４３０経由で、ワークピース１４２６に向けられることができる。カップリングオプティクス１４３０は、もし使用されるならば、さまざまにインプリメントされることができる。一例として、カップリングオプティクスは、１つあるいは複数の層、材料、あるいは、半導体デバイス１４１９とウィンドウ１４６４との間に置かれる他の構造体(structures)を含むことをでき、ワークピース１４２６の表面に放射出力１４２４を供給する。例として、カップリングオプティクス１４３０は、放射出力１４２４の収集(collection)、集光(condensing)、平行化(collimation)、あるいは別の方法で、質あるいは有効な量、を強化するために、マイクロレンズアレイ(micro-lens array)を含むことができる。別の例として、カップリングオプティクス１４３０は、マイクロ反射体アレイ(micro-reflector array)を含むことができる。そのようなマイクロ反射体アレイを使用する際に、放射出力１４２４を供給するそれぞれの半導体デバイスは、１対１の方式で(on a one-to-one basis)、それぞれのマイクロ反射体(micro-reflector)において配置されることができる。別の例として、放射出力２４および２５を供給する半導体デバイス１４２０のリニアアレイは、他対１の方式で(on a many-to-one basis)、マクロ反射体(macro-reflectors)において配置されることができる。このようにし、カップリングオプティクス１４３０は、それぞれの半導体デバイスがそれぞれのマイクロ反射体において１対１の方式で配置されるマイクロ反射体アレイ、および、半導体デバイスからの放射出力１４２４の量および／または質がマクロ反射体によってさらに強化されるマクロ反射体アレイ、の両方を含むことができる。
カップリングオプティクス１４３０の層、材料、あるいは他の構造体のそれぞれは、選択された屈折率を有することができる。それぞれの屈折率を適切に選択することによって、放射出力１４２４のパスにおける層間、材料間、および他の構造体間のインターフェース(interfaces)における反射は、選択的に制御されることができる。一例として、ワークピース１４２６との選択されたインターフェース、例えば、半導体デバイス間に配置されたウィンドウ１４６４、においてそのような屈折率の差を制御することによって、ワークピース１４２６への最高の送出(ultimate delivery)のために、そのインターフェースでの放射出力(radiant output)の伝達を強化するように、そのインターフェースでの反射は減らされる、あるいは増やされることができる。例えば、カップリングオプティクスは、二色性反射体(dichroic reflector)を含むことができ、この場合、入射光のある特定の波長は吸収され、一方、他のものは、反射され、ワークピース１４２６の表面に焦点を合わせられる(focused)。
カップリングオプティクス１４３０は、様々な目的のために使用されることができる。目的の例は、数ある中でも、半導体デバイス１４１９を保護すること(to protect)、クーリングサブシステム１４１８に関連する冷却液を保存する(retain)こと、放射出力１４２４を集め(collect)、集光し(condense)、および／または平行にする(collimate)こと、あるいは他の目的のため、を単独で、あるいは組み合わせて、含む。更なる例として、照明システム１４００は、特にワークピース１４２６に送出されるときに放射出力１４２４の効果的な質、均一性、あるいは量を高めるように、カップリングオプティクス１４３０を使用することができる。
更なる例として、カップリングオプティクス１４３０は、半導体デバイス１４１９のリニアアレイ１４２０から発せられた光(light emitted)を平行にし(collimating)、および／または焦点を合わせる(focusing)ための線形の円柱フレネルレンズを備えることができる。特に、円柱フレネルレンズは、リニアアレイ１４２０と位置合わせをされることができる、なお、そこから発せられる光(emitted light)は、円柱フレネルレンズを通して発せられ(emitted)、円柱フレネルレンズは、リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らし、リニアアレイは、レンズの長さに及んでいる。いくつかの例において、図１７に示されるように、円柱フレネルレンズは、ウィンドウ、例えばウィンドウ１０２０など、の代わりに使用されることができる。円柱フレネルレンズは、単一溝のレンズあるいは複数溝のレンズで有り得ることができ、また、単一円柱フレネルレンズと比較して、幅方向軸における発せられた光(emitted light)の角度広がりを更に減らすために、二重円柱フレネルレンズ（図１８参照）もまた備えることができる。
複数の半導体デバイス１４１９の選択されたものは、コントローラ１４１４にデータを供給するために、カップリングエレクトロニクス(coupling electronics)１４２２を経由してコントローラ１４１４に結合されることができる。さらに下記に説明されるように、コントローラ１４１４もまた、例えば、カップリングエレクトロニクス１４２２を経由して、そのようなデータを供給する半導体デバイス(data-providing semiconductor devices)を制御するためにインプリメントされることができる。コントローラ１４１４は、電源１４１６およびクーリングサブシステム１４１８を制御するように接続されることができ、インプリメントされることができる。例えば、コントローラは、ワークピース１４２６で放射された光の使用可能な長さを増加させるために、リニアアレイ１４２０の中間部分において分布する発光素子に、より大きな駆動電流を、そして、リニアアレイ１４２０の端部において分布する発光素子に、より小さな駆動電流を供給することができる。さらに、コントローラ１４１４は、電源１４１６およびクーリングサブシステム１４１８からのデータを受け取ることができる。１つの例において、ワークピース１４２６の表面における１つあるいは複数の位置の放射照度は、センサーによって検知され、フィードバック制御スキーム(feedback control scheme)においてコントローラ１４１４に伝達されることができる。更なる例において、コントローラ１４１４は、別の照明システム（図１４においては示されておらず）のコントローラとコミュニケーションをとり、両方の照明システムの制御を調整することができる。例えば、複数の照明システム(multiple lighting systems)のコントローラ１４１４はマスタースレーブカスケーディング制御アルゴリズム(master-slave cascading control algorithm)において作動することができる、なお、複数のコントローラのうちの１つのセットポイントは他のコントローラの出力によってセットされる。別の照明システムと連動して、照明システム１０のオペレーションのための他の制御ストラテジ(control strategies)も使用されることができる。別の例として、並んで配置された複数の照明システムのためのコントローラ１４１４が、複数の照明システム全体にわたって放射された光(irradiated light)の均一性を増加させるために、同一の方法で照明システムを制御することができる。
電源１４１６、クーリングシステム１４１８、および発光サブシステム１４１２に加えて、コントローラ１４１４もまた、内部エレメント(internal element)１４３２および外部エレメント(external element)１４３４を制御するために接続され。インプリメントされることができる。エレメント１４３２は、示されるように、照明システム１４１０の内部で有り得、一方、エレメント１４３４は、示されるように、照明システム１４１０の外部で有り得るが、ワークピース１４２６(例えば、ハンドリング、クーリング、あるいは他の外部機器）に関連付けられる(associated)ことができ、あるいはそうでなければ、照明システム１４１０がサポートする光化学反応(photoreaction)（例えば、キュアリング）に関係付けられる(related)ことができる。
電源１４１６、クーリングサブシステム１４１８、発光サブシステム１４１２、および／または、エレメント１４３２および１４３４のうちの１つあるいは複数からの、コントローラ１４１４によって受け取られたデータは、様々なタイプのデータで有り得る。一例として、データは、結合された半導体デバイス１４１９に関連した１つあるいは複数の特性を表すもので有り得る。別の例として、データは、それぞれの発光サブシステム１４１２、電源１４１６、クーリングサブシステム１４１８、内部エレメント１４３２、およびデータを供給する外部エレメント１４３４に関連した１つあるいは複数の特性を表すもので有り得る。更に別の例として、データは、ワークピース１４２６に関連した１つあるいは複数の特性を表すもの（例えば、ワークピースに向けられた放射出力エネルギー(radiant output energy)あるいはスペクトル成分(spectral component(s))を表すもの)で有り得る。更に、データはこれらの特性の、ある組合せを表すもので有り得る。
任意のそのようなデータ(any such data)を受け取っているコントローラ１４１４は、そのデータに応答するようにインプリメントされることができる。例えば、任意のそのようなコンポーネントからのそのようなデータに応答して、コントローラ１４１４は、電源１４１６、クーリングサブシステム１４１８、発光サブシステム１４１２（１つあるいは複数のそのような結合された半導体デバイスを含む）、および／または、エレメント３２および３４、のうちの１つあるいは複数を制御するようにインプリメントされることができる。一例として、ワークピースに関連した１つまたは複数のポイントにおいて光エネルギーが不十分であることを示している発光サブシステムからのデータに反応して、コントローラ１４１４は、（ａ）半導体デバイスの内の１つあるいは複数への電源電力供給(power source’s supply of power)を増やすか、（ｂ）クーリングサブシステム１４１８経由で発光サブシステムの冷却(cooling)を増大させるか（例えば、ある特定の発光デバイスは、冷却された場合は、より大きな放射出力を供給する）、あるいは（ｃ）電力がそのようなデバイスに供給される間の時間を増やすように、あるいは（ｄ）上記の組合せを行なうように、インプリメントされることができる。
発光サブシステム１４１２の個々の半導体デバイス(individual semiconductor devices)１４１９（例えばＬＥＤデバイス）は、コントローラ１４１４によって、独立して制御されることができる。例えば、コントローラ１４１４は、第１グループの１つあるいは複数の個々のＬＥＤデバイスを、第１の強度、波長、およびその類の光を発する(emit)ように制御することができ、一方、第２グループの１つあるいは複数の個々のＬＥＤデバイスを、異なる強度、波長、およびその類の光を発するように制御することができる。第１グループの１つあるいは複数の個々のＬＥＤデバイスは、半導体デバイスの同じリニアアレイ１４２０の内部に有り得る、あるいは、複数の照明システム１４００の半導体デバイス１４２０の１つよりも多いリニアアレイからのもので有り得る。半導体デバイスのリニアアレイ１４２０はまた、他の照明システムの中の半導体デバイスの他のリニアアレイのコントローラ１４１４によって、独立して制御されることができる。例えば、第１のリニアアレイの半導体デバイスは、第１の強度、波長、およびその類の光を発する(emit)ように制御されることができ、一方、別の照明システムにおける第２のリニアアレイの半導体デバイスは、第２の強度、波長、およびその類の光を発するように制御されることができる。
更なる例として、第１セットの条件（例えば、特定のワークピース、光化学反応、および／または動作条件のセットについて）下で、コントローラ１４１４は、照明システム１４１０を、第１の制御ストラテジをインプリメントするように動作させることができる、一方、第２セットの条件（例えば、特定のワークピース、光化学反応、および／または動作条件のセットについて）下で、コントローラ１４１４は、照明システム１４１０を、第２の制御ストラテジをインプリメントするように動作させることができる。上記に記載されたように、第１の制御ストラテジは、第１グループの１つあるいは複数の個々の半導体デバイス（例えばＬＥＤデバイス）を第１の強度、波長、およびその類の光を発するように動作させること、を含むことができ、一方、第２の制御ストラテジは、第２グループの１つあるいは複数の個々のＬＥＤデバイスを第２の強度、波長、およびその類の光を発するように動作させること、を含むことができる。第１グループのＬＥＤデバイスは、第２のグループと同じグループのＬＥＤデバイスであることができ、また、１つあるいは複数のアレイのＬＥＤデバイスに及ぶ(span)ことができる、あるいは、第２グループとは異なるグループのＬＥＤデバイスであることができるが、異なるグループのＬＥＤデバイスは、第２のグループの１つあるいは複数のＬＥＤデバイスのサブセット(subset)を含むことができる。
クーリングサブシステム１４１８は、発光サブシステム１４１２の温度特性(thermal behavior)を管理するためにインプリメントされることができる。例えば、クーリングサブシステム１４１８は、発光サブシステム１４１２、より具体的には半導体デバイス１４１９の冷却(cooling)のために設けられることができる。クーリングサブシステム１４１８はまた、ワークピース１４２６、および／または、ワークピース１４２６と照明システム１４１０（例えば発光サブシステム１４１２）との間のスペース(space)を冷やすためにインプリメントされることができる。例えば、クーリングサブシステム１４１８は、エアあるいは他の流動体(fluid)（例えば水）のクーリングシステムを備えることができる。クーリングサブシステム１４１８はまた、半導体デバイス１４１９、あるいはそのリニアアレイ１４２０に、あるいはカップリングオプティクス１４３０に付けられた冷却フィン(cooling fins)などの、クーリングエレメント(cooling element)を含むことができる。例えば、サブシステムを冷やすことは、カップリングオプティクス１４３０上に冷却エア(cooling air)を吹きつけること(blowing)を含むことができる、なお、カップリングオプティクス１４３０は、熱伝達(heat transfer)を強化するために外部フィンが装備されている。
照明システム１４１０は様々なアプリケーション(applications)のために使用されることができる。例は、限定することなく、インク印刷からＤＶＤｓおよびリソグラフィ(lithography)の製造まで及ぶアプリケーションをキュアすること(curing)を含む。照明システム１４１０が使用されることができるアプリケーションは、関連した動作パラメータを有することができる。すなわち、アプリケーションは、次のとおり、関連した動作パラメータを有することができる：１つあるいは複数の期間にわたって適用された、１つあるいは複数の波長においての１つあるいは複数のレベルの放射パワー(radiant power)の提供(provision)。アプリケーションに関連した光化学反応を適切に遂行するために、光パワー(optical power)は、１つあるいは複数のこれらのパラメータの（および／またはある特定の時間、あるいは時間の範囲についての）１つあるいは複数の予め決められたレベルで、あるいは、予め決められたレベルよりも上で、ワークピース１４２６に、あるいはそのワークピースの近くに伝達されることができる。
意図されたアプリケーションのパラメータに従うために、放射出力１４２４を供給する半導体デバイス１４１９は、アプリケーションのパラメータ、例えば、温度、分光分布(spectral distribution)、および放射パワーに関連した様々な特性に従って動作することができる。同時に、半導体デバイス１４１９は、半導体デバイスの製造に関連付けられることができ、特に、デバイスの破壊を排除し、および／または、デバイスの劣化を未然に防ぐために従われることができる、ある特定の動作仕様(operating specification)を有することができる。照明システム１４１０の他のコンポーネントもまた、関連した動作仕様を有することができる。これらの仕様書は、他のパラメータ仕様書の中の、動作温度および適用された電力(applied electrical power)の範囲（例えば最大および最小）を含むことができる。
従って、照明システム１４１０は、アプリケーションのパラメータのモニタリング(monitoring)をサポートすることができる。加えて、照明システム１４１０は、複数の半導体デバイス１４１９のモニタリングを、それらそれぞれの特性および仕様書を含んで、提供することができる。さらに、照明システム１４１０はまた、照明システム１４１０の選択された他の複数のコンポーネントのモニタリングを、その特性および仕様書を含んで、提供することができる。
そのようなモニタリングを提供することは、システムの適正オペレーションの確認(verification)を可能とすることができるので、照明システム１４１０の動作は信頼して評価されることができる。例えば、照明システム１４１０は、アプリケーションのパラメータ（例えば温度、分光分布、放射パワー、およびその類）、そのようなパラメータに関連した任意のコンポーネントの特性、および／または任意のコンポーネントのそれぞれの動作仕様、の内の１つあるいは複数に関して、不適切に動作し得る。モニタリングの提供は、１つあるいは複数のシステムのコンポーネント(one or more of the system’s components)からの、コントローラ１４１４によって受け取られたデータに従って、すぐに反応を示し、実行されることができる。
モニタリングはまた、システムのオペレーション(system’s operation)の制御をサポートすることができる。例えば、制御ストラテジは、コントローラ１４１４を経由してインプリメントされることができ、コントローラ１４１４は、１つあるいは複数のシステムコンポーネント(one or more system components)からのデータを受け取り、反応する。この制御ストラテジは、上記に記載されたように、直接的に（例えば、そのコンポーネントのオペレーションに関するデータに基づいて、コンポーネントに向けられた制御信号を通してコンポーネントを制御することによって）、あるいは間接的に（他のコンポーネントのオペレーションを調節するように向けられた制御信号を通してコンポーネントのオペレーションを制御することによって）、インプリメントされることができる。一例として、半導体デバイスの放射出力は、発光サブシステム１４１２に加えられた電力を調節する電源１４１６に向けられた制御信号を通して、および／または、発光サブシステム１４１２に適用された冷却(cooling)を調節するクーリングサブシステム１４１８に向けられた制御信号を通して、間接的に調節されることができる。
制御ストラテジは、システムの適正オペレーションおよび／またはアプリケーションの実行(performance)を可能にしかつ／または強化するように使用されることができる。より具体的な例においては、例えば、アプリケーションの光化学反応を実行するために、ワークピース１４２６に十分な放射エネルギーを向けることもしながら、例えば、半導体デバイス１４１９をそれらの仕様書を超えて過熱することを排除するように、制御はまた、リニアアレイの放射出力とその動作温度の間のバランスを可能にしかつ／または強化するために使用されることができる。
いくつかのアプリケーションでは、高い放射パワーはワークピース１４２６に出力される(delivered)ことができる。それに応じて、発光サブシステム１４１２は、発光半導体デバイス(light-emitting semiconductor devices)１４２０のリニアアレイを使用してインプリメントされることができる。例えば、発光サブシステム１４１２は、高密度発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを使用してインプリメントされることができる。ＬＥＤアレイが使用されることができ、またここにおいて詳細に説明されているが、半導体デバイス１４１９、および、そのリニアアレイ１４２０は、本考案の原理から逸脱することなく、他の発光技術を使用してインプリメントされることができる：他の発光技術の例は、制限無く、有機的なＬＥＤ、レーザーダイオード、他の半導体レーザーを含む。
このように、照明システムは、電源、クーリングサブシステム、および発光サブシステムを備えることができる。発光サブシステムは、ハウジング、ハウジングのフロントプレーンにおいてマウントされたウィンドウ、フロントプレーンの長さに及ぶウィンドウの長さ、および、ハウジング内に含まれた発光素子のリニアアレイを備えることができる。発光サブシステムは、カップリングオプティクスをさらに備えることができる、なお、カップリングオプティクスは、ハウジングのフロントプレーンにおいてマウントされた円柱フレネルレンズを備える。リニアアレイは、円柱フレネルレンズに位置合わせをされ、円柱フレネルレンズを通して光を発することができる、なお、円柱フレネルレンズは、リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らし、リニアアレイはレンズの長さに及んでいる。更に、リニアアレイは、ウィンドウの長さに及ぶことができる、なお、リニアアレイの１番目の発光素子および最後の発光素子は、ウィンドウの幅方向エッジに隣接して位置付けられることができる。幅方向エッジにおけるウィンドウサイドウォールは、ハウジングサイドウォールと同一平面上に位置合わせをされることができる、なお、ウィンドウサイドウォールは、フロントプレーンから後ろに垂直に伸びている。
なお更に、発光素子のリニアアレイは、２つの端部間において中間部分を備えることができ、リニアアレイは、単一の行の素子のみを有している。中間部分は、中間部分の全体を通して第１の間隔をとって中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子、を備えることができ、端部のそれぞれは、それぞれの端部全体を通して第２の間隔をとって端部全体にわたって分布する複数の発光素子を備えることができ、第１の間隔は、第２の間隔よりも大きい。
照明システムは、第１の放射照度を有する中間部分全体にわたって分布する発光素子からの光を放射するために、また、第２の放射照度を有する端部全体にわたって分布する発光素子からの光を放射するために、実行可能な命令を含んでいるコントローラを、さらに備えることができる、なお、第１の放射照度は第２の放射照度よりも大きい。更に、カップリングオプティクスは、中間部分の中の複数の発光素子のそれぞれにおける第１の光学エレメントと、端部の中の複数の発光素子のそれぞれにおける第２の光学エレメントとを、さらに備えることができる。クーリングサブシステムは、発光素子のリニアアレイの裏面に導電的に付けられた冷却フィンを有するヒートシンク(heat sink)、および冷却ファンを備えることができる。
ここで図１５を参照すると、図１５は、ターゲット表面を放射する一例の方法１５００のフローチャートを、図示する。方法１５００は１５１０において始まり、放射されるべきターゲット表面の次元が決定される。ターゲット表面は、表面の一部分あるいは表面全体を備えることができる。ターゲット表面は、均一に放射されるべき表面あるいはオブジェクトの一部分をさらに備えることができる。例えば、ターゲット表面の第１の部分は、強化された放射照度均一性(enhanced irradiance uniformity)（例えば、方程式（１）および（２）を用いて決定される均一性）でキュアされることができ、また、ターゲット表面の第２の部分は、強化されていない放射照度均一性(non-enhanced irradiance uniformity)でキュアされることができる。一例として、第１の部分は、中央部分(central portion)で有り得、第２の部分は周辺部分(periphery portion)で有り得る。他の例においては、第１および第２の部分は、左側および右側の部分で有り得る、そして、他の割り当てスキームが、放射されるべきターゲット表面に適切であるとして使用されることができる。
１５２０に進み、エッジ重み付けリニアアレイ光源の数が決定される。例えば、並んで配置された１つあるいは複数のエッジ重み付け付けリニアアレイ光源が、ターゲット表面を放射するために使用されることができる。光源の数は、特に、放射されるべきターゲット表面の次元、１つあるいは複数の光源の放射照度パターン、光源の次元、光源へ供給される電力、およびターゲット表面露光時間、を含む１つあるいは複数の要因にもとづいて決定されることができる。例えば、ターゲット表面の長さが非常に長い場合、並んで配置された複数の光源が、ターゲット表面の全体の長さを放射するために使用されることができる。更に、１つあるいは複数の光源のそれぞれは、カップリングオプティクスを備えることができる、なお、カップリングオプティクスは、円柱フレネルレンズに位置合わせをされ円柱フレネルレンズを通して光を発する発光素子のリニアアレイ、を含む。なお更に、カップリングオプティクスは、二重円柱フレネルレンズを備えることができる。
次に、方法１５００は１５３０に進み、放射照度均一性計算が実行されることができる。均一性計算は、光源の放射照度パターンおよび放射照度プロフィールについての知識だけではなく、方程式（１）および（２）も使用して、計算されることができる。例えば、放射照度パターンおよび放射照度プロフィールは、センサー測定および／または光学シミュレーションに基づいて、予め決められることができる。更に、方程式（２）を使用して、最大の放射照度および予め決められた均一性レベル、最小の放射照度強度(minimum irradiance intensity)が、１つあるいは複数の光源からの特定の距離に位置づけされた固定プレーンにおけるターゲット表面の放射照度について、計算されることができる。なお更に、均一性計算を行なうことは、光源に供給される電力、光源から発せられた(emitted)最大の放射照度、光源からのターゲット表面の距離、放射照度露光時間、および他の要因、の内の１つあるいは複数をトグルすること(toggling)を含むことができる。例えば、ターゲット表面を、１つあるいは複数の光源により近い固定プレーンに位置づけすることは、特定の放射照度均一性を満たすターゲット表面の領域を増加させることができるが、しかしながら、より近い固定プレーンにおける最大の放射照度レベルは、最大の放射照度しきい値を超える可能性がある。このため。１つあるいは複数の光源へ供給される電力は、同じ放射照度均一性を維持しながら、最大の放射照度しきい値を下げるように減らされ得る。
方法１５００は１５４０に進み、放射照度均一性が強化されるべきかどうかが決定される。例えば、１５２０および１５３０に基づいて、予め決定された放射照度露光時間内で予め決定された放射照度均一性を用いてターゲット表面を放射するために、放射照度均一性が強化されるべきであると、決定されることができる。例えば、予め決定された放射照度露光時間は、放射された光によって駆動されるべきターゲット表面におけるキュアリング反応の特定のキュアリングレートあるいはキュアリング時間に対応することが可能である。別の例として、放射均一性(irradiation uniformity)は、最小の放射照度しきい値よりも上の均一な放射照度を供給するために強化されることができる。
もし放射照度均一性が強化されるべきであると決定される場合は、方法１５００は１５５０に進み、１つあるいは複数のエッジ重み付けリニアアレイ光源の、中間部分発光素子の放射照度が増強される(boosted)ことができる。例えば、増強すること(boosting)は、エッジ重み付けリニアアレイ光源の中間部分においてより高強度の発光素子（例えばＬＥＤｓ）を使用すること、エッジ重み付けリニアアレイ光源の端部においてより低強度の発光素子を使用すること、レンズエレメントあるいは他の光学エレメントをリニアアレイ発光素子と一体化すること、あるいは発光素子に異なる駆動電流を個別に供給すること、の内の１つあるいは複数を備えることができる。例えば、中間部分発光素子の放射照度を増強することは、更なる駆動電流を中間部分発光素子に供給すること、あるいはより低い駆動電流を端部発光素子に供給することを備えることができる。別の例として、中間部分発光素子の放射照度を増強することは、そこから放射された光を平行にするために中間部分発光素子をレンズ付きにすること(lensing)、および／または、中間部分発光素子に更なる駆動電流を供給することを備えることができる。中間部分発光素子の放射照度を増強する他の方法および組合せが、放射照度均一性を強化するために使用されることができる。
次に、方法１５００は１５６０に進み、１つあるいは複数のエッジ重み付けリニアアレイ光源が、固定プレーンにおけるターゲット表面に向き合い、並んで配置される。１つあるいは複数の光源からの固定プレーンの距離は、１５２０、１５３０、１５４０、および１５５０の内の１つあるいは複数に基づいて決定されることができる、なお、ターゲット表面を、１つあるいは複数の光源に向き合う固定プレーンにおいて配置することは、ターゲット表面の均一の放射照度を実現できる。
方法１５００は１５７０に進み、電力(power)が、ターゲット表面を放射するために、１つあるいは複数のエッジ重み付けリニアアレイ光源に供給される。電力を１つあるいは複数のエッジ重み付けリニアアレイ光源に供給することは、１５４０および１５５０におけるように放射照度均一性を強化するために、更なる駆動電流を中間部分発光素子に供給すること、あるいは、より低い駆動電流を端部発光素子に供給することを、含むことができる。電力を１つあるいは複数のエッジ重み付けリニアアレイ光源に供給することは、電力を、予め決定された長さの時間、あるいは、コントローラ制御スキームによって定められたように供給すること、をさらに備えることができる。例えば、１つあるいは複数のコントローラ（例えば１４１４）は、フィードバック制御スキームに従ってターゲット表面を放射するために、１つあるいは複数のエッジ重み付けリニアアレイ光源に電力を供給することができる。制御スキームの他の例は、図１４を参照して上記に記載されている。１５７０の後、方法１５００は終了する。
このようにして、光を放射する方法は、発光素子のリニアアレイからの光を放射することを備えることができ、発光素子のリニアアレイは、円柱フレネルレンズに位置合わせをされ、円柱フレネルレンズを通して光を発する、なお、円柱フレネルレンズは、リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らす。発光素子のリニアアレイは、２つの端部の間に、中間部分を備えることができ、リニアアレイは、単一の行の素子のみを有する。中間部分は、中間部分全体を通して第１の間隔をとって、中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子を備えることができ、また、端部のそれぞれは、それぞれの端部全体を通して第２の間隔をとって、端部全体にわたって分布する複数の発光素子を備えることができる、なお、第１の間隔は第２の間隔よりも大きい。中間部分と端部のそれぞれとの間の第３の間隔は、第２の間隔よりも大きく有り得、第１の間隔よりも小さく有り得る。
更に、中間部分における複数の発光素子は第１の放射照度を有することができ、それぞれの端部における複数の発光素子は第２の放射照度を有することができる。中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子から放射された光は、第１の強度を有することができ、端部全体にわたって分布する発光素子から放射された光は、第２の強度を有することができる、なお、第１の強度は第２の強度よりも大きい。
なお更に、第１の駆動電流は、中間部分における複数の発光素子のそれぞれに供給されることができ、第２の駆動電流は、端部における複数の発光素子のそれぞれに供給されることができる、なお、第１の駆動電流は第２の駆動電流よりも大きく、第１の放射照度は第２の放射照度よりも大きい。
なお更に、方法は、光学エレメントを経由して中間部分における複数の発光素子のそれぞれからの光を反射すること、屈折させること、および回折させること、の内の１つあるいは複数を備えることができる、なお、中間部分における複数の発光素子のそれぞれは光学エレメントのうちの１つを備え、第１の放射照度は第２の放射照度よりも大きい。方法は、光学エレメントを経由して端部における複数の発光素子のそれぞれからの光を反射すること、屈折させること、および回折させること、の内の１つあるいは複数をさらに備えることができる、なお、端部における複数の発光素子のそれぞれは光学エレメントのうちの１つを備え、第１の放射照度は第２の放射照度よりも大きい。
ここに開示された構成は本質的に典型的なものであって、多数の変形が可能であるので、これらの特定の実施形態は、限定する意味で考慮されるべきではない、ということが理解されるであろう。例えば、上記の実施形態は、インク、塗布面(coated surface)、粘着材、光ファイバ、ケーブル、およびリボンなどのワークピースに適用されることができる。更に、上記に記載された光源および照明システムは、既存する生産デバイスと一体化されることができ、特定のライトエンジン(light engine)ために意図されていない。上記に記載されたように、マイクロ波駆動ランプ(microwave-powered lamp)、ＬＥＤの、ＬＥＤアレイ(LED’s, LED arrays)、および水銀アークランプなどの、任意の適切なライトエンジンが使用されることができる。本開示の主題は、全ての新規な、自明でない(non-obvious)、様々な構成の組み合わせおよびサブコンビネーション(subcombinations)、および、ここに開示された他の特徴、機能、および／または特性(properties)を含む。
ここに開示された例示的なプロセスフローは、様々な照明用光源(lighting sources)および照明システム構成(lighting system configuration)を用いて使用されることができる、ということに注意してください。ここに説明された処理フローは、例えば、連続的、バッチ(batch)、半バッチ(semi-batch)、および半連続処理、およびその類の、任意の数のプロセシングストラテジ(processing strategies)の内の１つあるいは複数を表すことができる。そのようなものとして、説明された様々な行為、動作、あるいは機能が、図示されたシーケンスにおいて、並行して、あるいは、いくつかの省略されたケースにおいて、実行されることができる。同様に、処理の順序は、ここに記載された例示的な実施形態の特徴および利点を達成するためには必ずしも必要とされないが、図示および記載の容易さのために提供されている。１つあるいは複数の図示された行為、あるいは機能は、使用されている特定のストラテジに応じて、繰り返し実行されることができる。ここに開示された構成およびルーチン(routines)は、本質的に典型的なものであって、多数の変形が可能であるので、これらの特定の実施形態は、限定する意味で、考慮されるべきでない、ということが理解されるであろう。本開示の主題は、全ての新規な、自明でない、様々なシステムおよび構成の組み合わせおよびサブコンビネーション、および、ここに開示された他の特徴、機能、および／または特性(properties)を含む。
添付された特許請求の範囲の請求項は、新規で、自明でないと見なされる組合せおよびサブコンビネーションを、特に示す。これらの請求項は、「１つの」エレメント、あるいは「第１の」エレメント、あるいはその同等物を言及するかもしれない。そのような請求項は、１つあるいは複数のそのようなエレメントを含んでいることを含むように理解されるべきであって、２つあるいはそれよりも多いエレメントを必要とすることもなければ、除外することもない。開示された特徴、機能、エレメント、および／または特性の他の組み合わせおよびサブコンビネーションは、現在の請求項の補正を通して、あるいは、本願あるいは関連出願において新たな請求項の提出を通して、請求される可能性がある。そのような請求項は、オリジナルな請求項に対して範囲が、より広い、より狭い、等しい、あるいは異なるものであろうがなかろうが本開示の主題内に含まれるものと見なされる。
添付された特許請求の範囲の請求項は、新規で、自明でないと見なされる組合せおよびサブコンビネーションを、特に示す。これらの請求項は、「１つの」エレメント、あるいは「第１の」エレメント、あるいはその同等物を言及するかもしれない。そのような請求項は、１つあるいは複数のそのようなエレメントを含んでいることを含むように理解されるべきであって、２つあるいはそれよりも多いエレメントを必要とすることもなければ、除外することもない。開示された特徴、機能、エレメント、および／または特性の他の組み合わせおよびサブコンビネーションは、現在の請求項の補正を通して、あるいは、本願あるいは関連出願において新たな請求項の提出を通して、請求される可能性がある。そのような請求項は、オリジナルな請求項に対して範囲が、より広い、より狭い、等しい、あるいは異なるものであろうがなかろうが本開示の主題内に含まれるものと見なされる。
以下に、本願の出願当初の［実用新案登録請求の範囲］に記載された考案を付記する。
［１］
円柱レンズと、
発光素子のリニアアレイと、
を備え、
前記リニアアレイは、前記円柱レンズに位置合わせをされ、前記円柱レンズを通して光を発し、前記円柱レンズは、前記リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らし、前記リニアアレイはレンズの長さに及んでいる、
光源。
［２］
前記円柱レンズは、単一の溝のみを有する円柱フレネルレンズである、［１］に記載の光源。
［３］
前記円柱レンズは、二重円柱フレネルレンズを備える円柱フレネルレンズである、［１］に記載の光源。
［４］
ハウジングを更に備え、
ウィンドウが、前記ハウジングのフロントプレーンにマウントされており、前記ウィンドウの長さはフロントプレーンの長さに及んでおり、
前記リニアアレイの１番目の発光素子および最後の発光素子は、前記ウィンドウの幅方向エッジに隣接して位置付けられており、前記幅方向エッジにおけるウィンドウサイドウォールは、ハウジングサイドウォールと同一平面上に位置合わせされている、
［１］に記載の光源。
［５］
発光素子の前記リニアアレイは、２つの端部間に中間部分を更に備え、前記リニアアレイは単一の行の素子のみを有しており、
前記中間部分は、前記中間部分全体を通して第１の間隔をとって、前記中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、
前記端部のそれぞれは、前記それぞれの端部全体を通して第２の間隔をとって、前記端部全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、
前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも大きい、
［４］に記載の光源。
［６］
前記中間部分と前記それぞれの端部との間の第３の間隔は、前記第２の間隔よりも大きく、前記第１の間隔よりも小さく有り得る、［５］に記載の光源。
［７］
前記中間部分における前記複数の発光素子は、第１の放射照度を有し、
それぞれの端部における前記複数の発光素子は、第２の放射照度を有する、
［６］に記載の光源。
［８］
前記中間部分における前記複数の発光素子のそれぞれが、前記端部における前記複数の発光素子のそれぞれよりも高強度の発光素子を備え、
前記第１の放射照度は、前記第２の放射照度よりも大きい、
［７］に記載の光源。
［９］
前記中間部分における前記複数の発光素子は、それぞれ光学エレメントを備え、前記光学エレメントは、その発光素子の第１の放射照度を増加させ、前記第１の放射照度は、前記第２の放射照度よりも大きい、［７］に記載の光源。
［１０］
前記端部における前記複数の発光素子は、それぞれ光学エレメントを備え、前記光学エレメントは、その発光素子の第２の放射照度を減少させ、前記第１の放射照度は、前記第２の放射照度よりも大きい、［７］に記載の光源。
［１１］
前記中間部分における前記複数の発光素子は、第１の駆動電流が供給され、
前記端部における前記複数の発光素子は、第２の駆動電流が供給され、
前記第１の駆動電流は前記第２の駆動電流よりも大きい、
［７］に記載の光源。
［１２］
前記ウィンドウは、フロントフェースと前記ウィンドウサイドウォールとを備え、
前記フロントフェースは、前記フロントプレーンと同一平面上にあり、前記ウィンドウサイドウォールは、前記フロントプレーンから後ろに垂直に伸びている、
［４］に記載の光源。
［１３］
発光素子のリニアアレイから光を放射することを備え、前記発光素子のリニアアレイは、円柱フレネルレンズに位置合わせをされ、この円柱フレネルレンズを通して光を発し、なお、前記円柱フレネルレンズは、前記リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らし、前記発光素子のリニアアレイは、２つの端部の間の中間部分を備えており、前記リニアアレイは、単一の行の素子のみを有し、
前記中間部分は、前記中間部分全体を通して第１の間隔をとって、前記中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、
前記端部のそれぞれは、前記それぞれの端部全体を通して第２の間隔をとって、前記端部全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも大きく、
前記中間部分と前記それぞれの端部との間の第３の間隔は、前記第２の間隔よりも大きく、前記第１の間隔よりも小さく、
前記中間部分における前記複数の発光素子は、第１の放射照度を有し、
それぞれの端部における前記複数の発光素子は、第２の放射照度を有する、
光を放射する方法。
［１４］
前記リニアアレイの発光素子から光を放射することは、第１の強度を有する前記中間部分全体にわたって分布する前記複数の発光素子から光を放射することと、第２の強度を有する前記端部全体にわたって分布する発光素子から光を放射することとを更に備え、前記第１の強度は第２の強度よりも大きい、［１３］に記載の方法。
［１５］
前記リニアアレイの発光素子から光を放射することは、
前記中間部分における前記複数の発光素子のそれぞれに、第１の駆動電流を供給することと、
前記端部における前記複数の発光素子のそれぞれに、第２の駆動電流を供給することと、
を更に備え、
前記第１の駆動電流は前記第２の駆動電流よりも大きく、前記第１の放射照度は前記第２の放射照度よりも大きい、
［１３］に記載の方法。
［１６］
光学エレメントを経由して前記中間部分における前記複数の発光素子のそれぞれからの光を、反射すること、屈折させること、および回折させること、のうちの１以上を更に備え、前記中間部分における前記複数の発光素子のそれぞれは、前記光学エレメントの１つを備えており、前記第１の放射照度は前記第２の放射照度よりも大きい、［１３］に記載の方法。
［１７］
光学エレメントを経由して前記端部における前記複数の発光素子のそれぞれからの光を、反射すること、屈折させること、および回折させること、のうちの１以上を更に備え、前記端部における前記複数の発光素子のそれぞれは、前記光学エレメントの１つを備えており、前記第１の放射照度は前記第２の放射照度よりも大きい、［１３］に記載の方法。
［１８］
電源と；
クーリングサブシステムと；
ハウジング；
カップリングオプティクス、なお、前記カップリングオプティクスは円柱フレネルレンズを備える；
前記ハウジングのフロントプレーンにマウントされたウィドウ；及び
前記ハウジング内に含まれている発光素子のリニアアレイ、なお、前記リニアアレイは、前記円柱フレネルレンズに位置合わせをされ、前記円柱フレネルレンズを通して光を発し、前記円柱フレネルレンズは、前記リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らし、前記リニアアレイはレンズの長さに及んでいる、なお、
前記リニアアレイの１番目の発光素子および最後の発光素子は、前記ウィンドウの幅方向エッジに隣接して位置付けられており、
前記幅方向エッジにおけるウィンドウサイドウォールは、ハウジングサイドウォールと同一平面上に位置合わせされており、前記ウィンドウサイドウォールは、前記フロントプレーンから後ろに垂直に伸びており、
発光素子の前記リニアアレイは、２つの端部間に中間部分を備え、前記リニアアレイは単一の行の素子のみを有しており、なお、
前記中間部分は、前記中間部分全体を通して第１の間隔をとって、前記中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、
前記端部のそれぞれは、それぞれの端部全体を通して第２の間隔をとって、前記端部全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも大きい；
第１の放射照度を有する前記中間部分全体にわたって分布する前記発光素子からの光を放射するために、また、第２の放射照度を有する前記端部全体にわたって分布する発光素子からの光を放射するために、実行可能な命令を含んでいるコントローラ、なお、前記第１の放射照度は前記第２の放射照度よりも大きい；
を備える、
発光サブシステムと；
を備える照明システム。
［１９］
前記円柱フレネルレンズは、単一の溝のみを有する円柱フレネルレンズを備える、［１８］に記載の照明システム。
［２０］
前記円柱フレネルレンズは、二重円柱フレネルレンズを備える、［１８］に記載の照明システム。

Claims (20)

  1. 円柱レンズと、
    発光素子のリニアアレイと、
    を備え、
    前記リニアアレイは、前記円柱レンズに位置合わせをされ、前記円柱レンズを通して光を発し、前記円柱レンズは、前記リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らし、前記リニアアレイはレンズの長さに及んでいる、
    光源。
  2. 前記円柱レンズは、単一の溝のみを有する円柱フレネルレンズである、請求項１に記載の光源。
  3. 前記円柱レンズは、二重円柱フレネルレンズを備える円柱フレネルレンズである、請求項１に記載の光源。
  4. ハウジングを更に備え、
    ウィンドウが、前記ハウジングのフロントプレーンにマウントされており、前記ウィンドウの長さはフロントプレーンの長さに及んでおり、
    前記リニアアレイの１番目の発光素子および最後の発光素子は、前記ウィンドウの幅方向エッジに隣接して位置付けられており、前記幅方向エッジにおけるウィンドウサイドウォールは、ハウジングサイドウォールと同一平面上に位置合わせされている、
    請求項１に記載の光源。
  5. 発光素子の前記リニアアレイは、２つの端部間に中間部分を更に備え、前記リニアアレイは単一の行の素子のみを有しており、
    前記中間部分は、前記中間部分全体を通して第１の間隔をとって、前記中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、
    前記端部のそれぞれは、前記それぞれの端部全体を通して第２の間隔をとって、前記端部全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、
    前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも大きい、
    請求項４に記載の光源。
  6. 前記中間部分と前記それぞれの端部との間の第３の間隔は、前記第２の間隔よりも大きく、前記第１の間隔よりも小さく有り得る、請求項５に記載の光源。
  7. 前記中間部分における前記複数の発光素子は、第１の放射照度を有し、
    それぞれの端部における前記複数の発光素子は、第２の放射照度を有する、
    請求項６に記載の光源。
  8. 前記中間部分における前記複数の発光素子のそれぞれが、前記端部における前記複数の発光素子のそれぞれよりも高強度の発光素子を備え、
    前記第１の放射照度は、前記第２の放射照度よりも大きい、
    請求項７に記載の光源。
  9. 前記中間部分における前記複数の発光素子は、それぞれ光学エレメントを備え、前記光学エレメントは、その発光素子の第１の放射照度を増加させ、前記第１の放射照度は、前記第２の放射照度よりも大きい、請求項７に記載の光源。
  10. 前記端部における前記複数の発光素子は、それぞれ光学エレメントを備え、前記光学エレメントは、その発光素子の第２の放射照度を減少させ、前記第１の放射照度は、前記第２の放射照度よりも大きい、請求項７に記載の光源。
  11. 前記中間部分における前記複数の発光素子は、第１の駆動電流が供給され、
    前記端部における前記複数の発光素子は、第２の駆動電流が供給され、
    前記第１の駆動電流は前記第２の駆動電流よりも大きい、
    請求項７に記載の光源。
  12. 前記ウィンドウは、フロントフェースと前記ウィンドウサイドウォールとを備え、
    前記フロントフェースは、前記フロントプレーンと同一平面上にあり、前記ウィンドウサイドウォールは、前記フロントプレーンから後ろに垂直に伸びている、
    請求項４に記載の光源。
  13. 発光素子のリニアアレイから光を放射することを備え、前記発光素子のリニアアレイは、円柱フレネルレンズに位置合わせをされ、この円柱フレネルレンズを通して光を発し、なお、前記円柱フレネルレンズは、前記リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らし、前記発光素子のリニアアレイは、２つの端部の間の中間部分を備えており、前記リニアアレイは、単一の行の素子のみを有し、
    前記中間部分は、前記中間部分全体を通して第１の間隔をとって、前記中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、
    前記端部のそれぞれは、前記それぞれの端部全体を通して第２の間隔をとって、前記端部全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも大きく、
    前記中間部分と前記それぞれの端部との間の第３の間隔は、前記第２の間隔よりも大きく、前記第１の間隔よりも小さく、
    前記中間部分における前記複数の発光素子は、第１の放射照度を有し、
    それぞれの端部における前記複数の発光素子は、第２の放射照度を有する、
    光を放射する方法。
  14. 前記リニアアレイの発光素子から光を放射することは、第１の強度を有する前記中間部分全体にわたって分布する前記複数の発光素子から光を放射することと、第２の強度を有する前記端部全体にわたって分布する発光素子から光を放射することとを更に備え、前記第１の強度は第２の強度よりも大きい、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記リニアアレイの発光素子から光を放射することは、
    前記中間部分における前記複数の発光素子のそれぞれに、第１の駆動電流を供給することと、
    前記端部における前記複数の発光素子のそれぞれに、第２の駆動電流を供給することと、
    を更に備え、
    前記第１の駆動電流は前記第２の駆動電流よりも大きく、前記第１の放射照度は前記第２の放射照度よりも大きい、
    請求項１３に記載の方法。
  16. 光学エレメントを経由して前記中間部分における前記複数の発光素子のそれぞれからの光を、反射すること、屈折させること、および回折させること、のうちの１以上を更に備え、前記中間部分における前記複数の発光素子のそれぞれは、前記光学エレメントの１つを備えており、前記第１の放射照度は前記第２の放射照度よりも大きい、請求項１３に記載の方法。
  17. 光学エレメントを経由して前記端部における前記複数の発光素子のそれぞれからの光を、反射すること、屈折させること、および回折させること、のうちの１以上を更に備え、前記端部における前記複数の発光素子のそれぞれは、前記光学エレメントの１つを備えており、前記第１の放射照度は前記第２の放射照度よりも大きい、請求項１３に記載の方法。
  18. 電源と；
    クーリングサブシステムと；
    ハウジング；
    カップリングオプティクス、なお、前記カップリングオプティクスは円柱フレネルレンズを備える；
    前記ハウジングのフロントプレーンにマウントされたウィドウ；及び
    前記ハウジング内に含まれている発光素子のリニアアレイ、なお、前記リニアアレイは、前記円柱フレネルレンズに位置合わせをされ、前記円柱フレネルレンズを通して光を発し、前記円柱フレネルレンズは、前記リニアアレイの幅方向軸における光の角度広がりを減らし、前記リニアアレイはレンズの長さに及んでいる、なお、
    前記リニアアレイの１番目の発光素子および最後の発光素子は、前記ウィンドウの幅方向エッジに隣接して位置付けられており、
    前記幅方向エッジにおけるウィンドウサイドウォールは、ハウジングサイドウォールと同一平面上に位置合わせされており、前記ウィンドウサイドウォールは、前記フロントプレーンから後ろに垂直に伸びており、
    発光素子の前記リニアアレイは、２つの端部間に中間部分を備え、前記リニアアレイは単一の行の素子のみを有しており、なお、
    前記中間部分は、前記中間部分全体を通して第１の間隔をとって、前記中間部分全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、
    前記端部のそれぞれは、それぞれの端部全体を通して第２の間隔をとって、前記端部全体にわたって分布する複数の発光素子を備え、前記第１の間隔は前記第２の間隔よりも大きい；
    第１の放射照度を有する前記中間部分全体にわたって分布する前記発光素子からの光を放射するために、また、第２の放射照度を有する前記端部全体にわたって分布する発光素子からの光を放射するために、実行可能な命令を含んでいるコントローラ、なお、前記第１の放射照度は前記第２の放射照度よりも大きい；
    を備える、
    発光サブシステムと；
    を備える照明システム。
  19. 前記円柱フレネルレンズは、単一の溝のみを有する円柱フレネルレンズを備える、請求項１８に記載の照明システム。
  20. 前記円柱フレネルレンズは、二重円柱フレネルレンズを備える、請求項１８に記載の照明システム。
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