CN106907583A - 一种新型基于紫外led的3d丝印光源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型基于紫外LED的3D丝印光源，包括LED光源模组、复眼系统、准直光路、3D丝印准直透镜、紫外LED阵列、散热铜冷排、水冷管、小透镜阵列、可变光阑和凸透镜，其特征在于：所述LED光源模组由紫外LED阵列、3D丝印准直透镜、散热铜冷排和水冷管组成，所述复眼系统是由小透镜阵列和可变光阑组成，所述可变光阑安装在小透镜阵列后方，所述准直光路由两个凸透镜构成，所述紫外LED阵列固定在散热铜冷排上，本发明采用长光路设计的方式，几乎隔绝所有杂光，并让平行半角在1°到5°内可控，应用于3D丝印中多种工艺。

Description

一种新型基于紫外LED的3D丝印光源
技术领域
本发明涉及3D印丝领域，具体涉及一种新型基于紫外LED的3D丝印光源。
背景技术
近年来，手机领域更新愈加频繁，新型技术及对应加工工艺顺势不断更新。目前曲面屏手机愈演愈烈，而曲面屏制作工艺如3D丝印随之需求巨大。由于3D丝印工艺是在曲面上形成图案，传统的散光丝印已无法满足精度要求，需要近平行光进行曝光工艺。但是目前的平行光曝光机都是基于汞灯作为光源，汞灯产生的光谱比较复杂，并且还有大量的红外辐射，效率极低。另外大功率汞灯价格高，寿命短，污染重，还存在炸灯的风险，导致生产成本非常高。而紫外LED具有效率高、寿命长和谱线窄等优点，是替换汞灯的理想光源。
目前单颗紫外LED发光功率极为有限，紫外LED曝光光源的实现方式通常采用透镜拼接的思想，即单个模组的灯珠只负责曝光面上一部分，通过多个模组拼接的方式来实现大面积匀化光斑。而紫外LED的发散角很大，需增加准直透镜或反射镜，实现平行光出射。然而该平行半角一般只能做到6°以内，且杂光不可控，对于要求精度非常的3D丝印很难提高其良品率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种新型基于紫外LED的3D丝印光源。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种新型基于紫外LED的3D丝印光源，包括LED光源模组、复眼系统、准直光路、3D丝印准直透镜、紫外LED阵列、散热铜冷排、水冷管、小透镜阵列、可变光阑和凸透镜，其特征在于：所述LED光源模组由紫外LED阵列、3D丝印准直透镜、散热铜冷排和水冷管组成，所述复眼系统是由小透镜阵列和可变光阑组成，所述可变光阑安装在小透镜阵列后方，所述准直光路由两个凸透镜构成，所述紫外LED阵列固定在散热铜冷排上。
优选的，所述紫外LED阵列由中心波长365nm-405nm的LED灯珠组成，所述LED灯珠上装有3D丝印准直透镜。
优选的，所述紫外LED阵列按照六边形排布。
优选的，所述小透镜阵列由方形小透镜以品字形紧密排列而成。
优选的，所述凸透镜由光学石英材料制成。
本发明所达到的有益效果是：本发明采用长光路设计的方式，几乎隔绝所有杂光，并让平行半角在1°到5°内可控，应用于3D丝印中多种工艺。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种新型基于紫外LED的3D丝印光源原理结构示意图；
图2是本发明一种新型基于紫外LED的3D丝印光源中散热铜冷排结构示意图；
图3是本发明一种新型基于紫外LED的3D丝印光源中3D丝印准直透镜结构示意图；
图4是本发明一种新型基于紫外LED的3D丝印光源中小透镜阵列结构示意图。
图中：1、LED光源模组，2、复眼系统，3、准直光路，4、3D丝印准直透镜，5、紫外LED阵列，6、散热铜冷排，7、水冷管，8、小透镜阵列，9、可变光阑，10、凸透镜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-图4所示，本实施例的一种新型基于紫外LED的3D丝印光源，包括LED光源模组1、复眼系统2、准直光路3、3D丝印准直透镜4、紫外LED阵列5、散热铜冷排6、水冷管7、小透镜阵列8、可变光阑9和凸透镜10，其特征在于：所述LED光源模组1由紫外LED阵列5、3D丝印准直透镜4、散热铜冷排6和水冷管7组成，所述复眼系统2是由小透镜阵列8和可变光阑9组成，所述可变光阑9安装在小透镜阵列8后方，所述准直光路3由两个凸透镜10构成，所述紫外LED阵列5固定在散热铜冷排6上。
所述紫外LED阵列5由中心波长365nm-405nm的LED灯珠组成，所述LED灯珠上装有3D丝印准直透镜4；所述紫外LED阵列5按照六边形排布；所述小透镜阵列8由方形小透镜以品字形紧密排列而成；所述凸透镜10由光学石英材料制成。
所述LED光源模组1初步将紫外LED阵列5发出的光进行整形，所述复眼系统2对初步整形的光束进行分割，所述准直光路3将分割的光束在丝印面上重叠，并缩小发散角，达到光束小角度出射并在丝印面上均匀分布，所述紫外LED阵列5按照六边形排布，与后方光路的圆形口径对应，尽量提高光能利用率，所述紫外LED阵列5由中心波长365nm-405nm的LED灯珠组成，每颗LED灯珠上均装有3D丝印准直透镜4，将大角度光束可以高效地收集在±5°内射出，所述紫外LED阵列5固定在散热铜冷排6上，通过水冷管7出入水带走紫外LED阵列5工作时产生的大量热量，确保紫外LED阵列5正常工作，所述小透镜阵列8由方形小透镜以品字形紧密排列而成，其主要是对紫外LED阵列5发出的光束进行混合后重新分割成矩形小光束,所述可变光阑9安装在小透镜阵列8后方，其孔径大小决定出射小光束的多少，所述准直光路3主要是对复眼系统2出射的小光束进行准直和成像，该准直角度与出射小光束尺寸有关，可控制在1°到5°范围内，同时小光束经准直光路3成像后在目标面上重叠，光斑的均匀度可达92％以上。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型基于紫外LED的3D丝印光源，包括LED光源模组(1)、复眼系统(2)、准直光路(3)、3D丝印准直透镜(4)、紫外LED阵列(5)、散热铜冷排(6)、水冷管(7)、小透镜阵列(8)、可变光阑(9)和凸透镜(10)，其特征在于：所述LED光源模组(1)由紫外LED阵列(5)、3D丝印准直透镜(4)、散热铜冷排(6)和水冷管(7)组成，所述复眼系统(2)是由小透镜阵列(8)和可变光阑(9)组成，所述可变光阑(9)安装在小透镜阵列(8)后方，所述准直光路(3)由两个凸透镜(10)构成，所述紫外LED阵列(5)固定在散热铜冷排(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种新型基于紫外LED的3D丝印光源，其特征在于:所述紫外LED阵列(5)由中心波长365nm-405nm的LED灯珠组成，所述LED灯珠上装有3D丝印准直透镜(4)。
3.根据权利要求1所述的一种新型基于紫外LED的3D丝印光源，其特征在于:所述紫外LED阵列(5)按照六边形排布。
4.根据权利要求1所述的一种新型基于紫外LED的3D丝印光源，其特征在于:所述小透镜阵列(8)由方形小透镜以品字形紧密排列而成。
5.根据权利要求1所述的一种新型基于紫外LED的3D丝印光源，其特征在于:所述凸透镜(10)由光学石英材料制成。
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