CN104785425B - 高均匀度uv‑led固化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高均匀度UV‑LED固化设备，包括LED灯箱和控制箱(10)，LED灯箱包括壳体(12)、LED灯组(1)、风机(2)和散热器(13)，LED灯组(1)设置在壳体(12)前侧，壳体(12)内LED灯组(1)后方设有散热器(13)和风机(2)，LED灯组(1)由灯板(14)以及分布在灯板(14)上的多个UV‑LED灯(15)构成，UV‑LED灯(15)采用中间疏、四周密的排布方式分布在灯板(14)上，灯板(14)上中间部分的UV‑LED灯(15)的发光角度大于边缘部分UV‑LED灯(15)的发光角度；本发明大幅度提高了辐射均匀性，固化均匀性好，且没有造成UV能量的损耗。

Description

高均匀度UV-LED固化设备

[技术领域]

本发明涉及固化设备技术领域，具体地说是一种高均匀度UV-LED固化设备。

[背景技术]

UV-LED是一种绿色环保的新型高科技产业，主要应用于UV胶水、油墨固化等行业；LED的优势在于无污染、使用寿命长、能耗低，随着LED的技术日趋成熟，已将很快可以替代传统的UV汞灯和卤素灯。

当前诸多的UV-LED设备采用LED矩阵排列形式，这样的排布方式导致一个问题：光强均匀性比较差。中间区域的高强较高，但是在边缘区域的光强较低，所以导致很多实际固化案例中，工件较大时，边缘区域的胶水固化效果不理想；很多厂家不得不采用增大曝光面积来解决这一问题，但是这样导致使用的LED数量增多，系统成本也急剧增加，造成资源浪费。

针对目前的UV-LED固化设备，虽然基本模块已经成型并投入市场使用，占有一定市场份额，但其也存在以下不足之处：

a、光输出的均匀性差，造成固化效果不理想；

b、为了解决中心区域光强比边缘区域光强高的问题，而增大曝光面积，资源浪费；

c、风冷设备的散热效果不理想，长期使用后衰减严重，系统性能不稳定。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种高均匀度UV-LED固化设备，不仅大幅度提高了辐射均匀性，固化均匀性好，而且没有造成UV光的浪费。

为实现上述目的设计一种高均匀度UV-LED固化设备，包括LED灯箱和控制箱10，所述LED灯箱通过数据线11连接控制箱10，所述LED灯箱包括壳体12、LED灯组1、风机2和散热器13，所述LED灯组1设置在壳体12前侧，所述壳体12内LED灯组1后方设有散热器13和风机2，所述LED灯组1由灯板14以及分布在灯板14上的多个UV-LED灯15构成，所述UV-LED灯15采用中间疏、四周密的排布方式分布在灯板14上，所述灯板14上中间部分的UV-LED灯15的发光角度大于边缘部分UV-LED灯15的发光角度。

所述散热器13采用对流型散热器，所述风机2包括进风风机和抽风风机，所述进风风机、抽风风机沿散热器13翅片方向分布，所述进风风机、抽风风机安装在散热器13的左右两侧。

所述灯板14上自中间部分至边缘部分的UV-LED灯15，其发光角度逐渐变小。

所述灯板14上自中间部分至边缘部分的UV-LED灯15，其相邻之间的间距逐渐变小。

所述控制箱10内侧面上设有220V AC接口8、数据接口9和I/O端口6，所述控制箱10内设有开关电源7、DC驱动板5和蜂鸣报警器4，所述开关电源7由线路连接DC驱动板5和蜂鸣报警器4，所述控制箱10的外侧面上设有触控屏3。

所述LED灯组1与散热器13之间设有热电分离式基板。

本发明同现有技术相比，结构新颖、简单，设计合理，通过采用不同发光角度的UV-LED灯来提高辐射均匀性，以及UV-LED灯中间疏、四周密的不等间距排布方法来大幅度提高辐射均匀性，从而不仅均匀性极高，固化均匀性好，而且没有造成UV光的浪费；此外，本发明沿散热器翅片方向采用两侧风机，一侧进风，另一侧抽风，使用强制风冷散热，从而有效解决了大面积固化时的散热问题。

[附图说明]

图1是本发明的实施例结构示意图；

图2是本发明中UV-LED灯的分布示意图；

图3是本发明中UV-LED灯的发光角度示意图；

图4是本发明中LED灯箱的内部结构示意图；

图5是采用常见的LED矩阵排列的均匀性效果示意图；

图6是采用本发明中间疏四周密以及不同发光角度的排布方式的均匀性效果示意图；

图中：1、LED灯组 2、风机 3、触控屏 4、蜂鸣报警器 5、DC驱动板6、I/O端口 7、开关电源 8、220V AC接口 9、数据接口 10、控制箱 11、数据线 12、壳体 13、散热器 14、灯板15、UV-LED灯。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图所示，本发明包括：LED灯箱和控制箱10，LED灯箱通过数据线11连接控制箱10，LED灯箱包括壳体12、LED灯组1、风机2和散热器13，LED灯组1设置在壳体12前侧，壳体12内LED灯组1后方设有散热器13和风机2，LED灯组1由灯板14以及分布在灯板14上的多个UV-LED灯15构成；UV-LED灯15采用中间疏、四周密的排布方式分布在灯板14上，如附图2所示，可以为：灯板14上自中间部分至边缘部分的UV-LED灯15，其相邻之间的间距逐渐变小；灯板14上中间部分的UV-LED灯15的发光角度大于边缘部分UV-LED灯15的发光角度，如附图3所示，可以为：灯板14上自中间部分至边缘部分的UV-LED灯15，其发光角度逐渐变小。

散热器13采用对流型散热器，风机2包括进风风机和抽风风机，进风风机、抽风风机沿散热器13翅片方向分布，进风风机、抽风风机安装在散热器13的左右两侧，如附图4所示。控制箱10内侧面上设有220V AC接口8、数据接口9和I/O端口6，控制箱10内设有开关电源7、DC驱动板5和蜂鸣报警器4，开关电源7由线路连接DC驱动板5和蜂鸣报警器4，控制箱10的外侧面上设有触控屏3；LED灯组1与散热器13之间设有热电分离式基板。

本发明中，LED排布方式为中间疏、四周密。目前，市面常见的UV-LED设备的LED排布方式为矩阵排布，这样的排布方式在外行人看来均匀性会较好，其实不然，通过测试我们可以很明显的发现四周边缘部分的光强会比中间低许多，均匀性只有60％左右；经研究发现，近场光学中，矩阵排列的LED所辐射的圆形光斑累加，这就导致方形曝光面的均匀性较差；为此本发明通过中间疏、四周密的LED排布方式，并使用专业光学仿真软件TracePro不断模拟优化，使得辐射均匀性大幅提升，可高达95％。

本发明在中间疏四周密排布的基础上，采用不同发光角度的LED。通常来说，大部分LED厂家在一块灯板上只会使用同一发光角度的LED来曝光，这样会导致边缘部分的很多光线没有被利用到，散射到需要曝光的区域以外，进而转化为热量；为此，本发明在中间LED排布较多的区域使用发光角度较大的LED，充分拉开LED辐射面积；边缘部分LED较少，使用发光角度较小的LED，收紧LED向外扩散的角度，这样在光功率相一致的时候可以保证中间和边缘部分的光功率密度相接近，进而提高UV光输出均匀性。

如附图5和附图6所示，为使用光学仿真软件TracePro模拟分析两种LED排列方式的均匀性对比图，其中，附图5是采用常见的LED矩阵排列的均匀性效果，附图6是采用本发明中间疏四周密以及不同发光角度的排布方式的均匀性效果，可见，采用本发明可大大提升辐射均匀性。

另外，本发明采用强制风冷散热方式，以确保系统散热效果良好，稳定运行。该设备由于LED排布较密集，热功率密度也相对较高，而若采用水冷散热代价昂贵，故本发明将其排除在外，考虑使用风冷散热方式；为此，本发明在设计出对流型散热器，沿着散热器的翅片方向，采用两侧风机：一侧风机进风，另一侧风机抽风，从而可以有效的将热量强制带出。

本发明中，UV-LED灯和控制系统间通过25pin数据线连接。其工作原理为：当接入220V AC时，闭合电源开关，灯箱风机即开始工作，LED灯方可以启动；在待机状态下，通过调节工作功率百分比，可以使LED灯的辐射强度变化；通过人机界面选择LED灯的工作模式，包括手动控制、外部控制和点动控制；LED灯工作之后，热量通过热电分离式基板迅速传导至散热器，再由灯箱两侧风机对其强制冷却，同时系统对LED灯实行实时温度和回路监控，当系统温度超高或者有LED开路、短路等情况发生时，立马掐断LED灯，人机界面会显示对应的报警状态，同时蜂鸣报警器会发出强烈的报警蜂鸣声。本设备还支持外部信号输入和触发，可以和客户全自动或半自动产品线搭载使用。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高均匀度UV-LED固化设备，包括LED灯箱和控制箱(10)，所述LED灯箱通过数据线(11)连接控制箱(10)，所述LED灯箱包括壳体(12)、LED灯组(1)、风机(2)和散热器(13)，所述LED灯组(1)设置在壳体(12)前侧，所述壳体(12)内LED灯组(1)后方设有散热器(13)和风机(2)，所述LED灯组(1)由灯板(14)以及分布在灯板(14)上的多个UV-LED灯(15)构成，其特征在于：所述UV-LED灯(15)采用中间疏、四周密的排布方式分布在灯板(14)上，所述灯板(14)上中间部分的UV-LED灯(15)的发光角度大于边缘部分UV-LED灯(15)的发光角度。

2.如权利要求1所述的高均匀度UV-LED固化设备，其特征在于：所述散热器(13)采用对流型散热器，所述风机(2)包括进风风机和抽风风机，所述进风风机、抽风风机沿散热器(13)翅片方向分布，所述进风风机、抽风风机安装在散热器(13)的左右两侧。

3.如权利要求1或2所述的高均匀度UV-LED固化设备，其特征在于：所述灯板(14)上自中间部分至边缘部分的UV-LED灯(15)，其发光角度逐渐变小。

4.如权利要求3所述的高均匀度UV-LED固化设备，其特征在于：所述灯板(14)上自中间部分至边缘部分的UV-LED灯(15)，其相邻之间的间距逐渐变小。

5.如权利要求4所述的高均匀度UV-LED固化设备，其特征在于：所述控制箱(10)内侧面上设有220V AC接口(8)、数据接口(9)和I/O端口(6)，所述控制箱(10)内设有开关电源(7)、DC驱动板(5)和蜂鸣报警器(4)，所述开关电源(7)由线路连接DC驱动板(5)和蜂鸣报警器(4)，所述控制箱(10)的外侧面上设有触控屏(3)。

6.如权利要求5所述的高均匀度UV-LED固化设备，其特征在于：所述LED灯组(1)与散热器(13)之间设有热电分离式基板。