CN107589636A - 一种紫外曝光机的led曝光装置及其紫外曝光机 - Google Patents

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孙秀辉
尹韶云
蔡文涛
陈建军
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Abstract

本发明公开了一种紫外曝光机的LED曝光装置，包括滑动基板，滑动基板上固定有LED光源模块，两排LED光源模块的其中一排的LED光源模块的曝光有效面边缘与另一排对应的LED光源模块的曝光有效面重合；目标面所需的光照面X方向的尺寸为Lx，Y方向的尺寸为Ly，LED光源模块的曝光有效面在X方向的尺寸为Lx1，Y方向的尺寸为Ly1；若Lx＜Ly，所需LED光源模块的数量N＝Lx/Lx1，滑动基板的滑动方向与Y方向相同；若Lx＞Ly，所需LED光源模块的数量N＝Ly/Ly1，滑动基板的滑动方向与X方向相同。该曝光装置利用相互错开排列的LED光源模块扫描形成大面积均匀的照明光斑，降低了成本。

Description

一种紫外曝光机的LED曝光装置及其紫外曝光机
技术领域
本发明涉及一种LED曝光装置，属于曝光技术领域吗，同时，本发明还涉及了一种紫外曝光机的。
背景技术
平行光曝光机是精细图形结构制作的关键设备，在PCB线路板制造领域有着广泛的应用。有效曝光面积和照面均匀性是曝光机性能的两个重要指标。对于PCB板制造，紫外曝光光源需要较高的照面均匀性来保证线条均匀，同时还需要大的曝光面积。现有的平行光曝光机实现大幅面曝光的方式主要有扫描式和阵列拼接式两种模式，扫描式平行光曝光机一般采用一排或多排紫外LED灯珠通过拼接方式形成一条形照明光斑，再通过驱动装置将长条状LED阵列扫描形成大面积照明光斑。扫描式方案可以大量减少紫外LED灯珠的数量，降低成本，但若其中一颗LED出现故障，则整个照明系统无法使用，系统稳定性较差。而阵列式拼接平行光曝光机一般采用高功率紫外LED阵列作为光源，对每颗LED进行光束准直，形成一照明光斑，所有LED准直后的照明光斑即可拼接成大面积照明面。然而，大面积拼接方案存在大量的拼接位置，在每个拼接处照度分布非常不均匀，且拼接需要大量LED，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种紫外曝光机的LED曝光装置，该曝光装置利用相互错开排列的LED光源模块扫描形成大面积均匀的照明光斑，降低了成本。
本发明所要解决的技术问题是：提供一种紫外曝光机，该紫外曝光机使用了上述的曝光装置，通过扫描的方式形成大面积均匀的照明光斑，减少了LED灯珠数量，降低了成本。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种紫外曝光机的LED曝光装置，包括滑动基板，所述滑动基板滑动安装于固定底座上且由驱动装置驱动直线滑动，所述滑动基板上固定有多个尺寸相同的LED光源模块，各LED光源模块间隔排列成两排，每排LED光源模块之间的间距相等；两排LED光源模块相互错位设置且其中一排的LED光源模块的曝光有效面边缘与另一排对应的LED光源模块的曝光有效面边缘重合；目标面所需的光照面X方向的尺寸为Lx，Y方向的尺寸为Ly，每个LED光源模块的曝光有效面在X方向的尺寸为Lx1，Y方向的尺寸为Ly1；若Lx＜Ly，所需LED光源模块的数量N＝Lx/Lx1，滑动基板的滑动方向与Y方向相同；若Lx＞Ly，所需LED光源模块的数量N＝Ly/Ly1，滑动基板的滑动方向与X方向相同。
作为一种优选的方案，每个LED光源模块的结构相同，所述LED光源模块包括外壳，所述外壳内沿光线的传输方向依次固定有电路板、若干个LED灯珠、第一复眼透镜、第一准直透镜、第二复眼透镜和第二准直透镜，所述LED灯珠固定在电路板上，所述电路板的供电接口伸出外壳外，所述外壳内设置有对电路板和LED灯珠进行冷却的冷却装置，每个LED灯珠的发光侧设置有初步准直透镜，第一复眼透镜、第一准直透镜、第二复眼透镜和第二准直透镜平行设置。
作为一种优选的方案，所述外壳的内部设置内腔室，内腔室内设置有平行的第一环形隔板、第二环形隔板、第三环形隔板和第四环形隔板，第一环形隔板、第二环形隔板、第三环形隔板和第四环形隔板将内腔室依次分隔成第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，所述电路板和冷却装置设置于第一腔室内，所述第一复眼透镜固定于第二环形隔板上，所述第一准直透镜设置于第三环形隔板上，所述第二复眼透镜固定在第四环形隔板上，所述第二准直透镜嵌入固定在第五腔室的室壁内口沿上。
作为一种优选的方案，所述冷却装置包括一个冷却基板，所述冷却基板固定在第一环形隔板上，所述LED灯珠固定在冷却基板上，冷却基板上设置有水冷通道，该水冷通道与冷却水循环供应系统连通。
作为一种优选的方案，所述固定底座包括第一座体和第二座体，所述第一座体和第二座体之间构成了方便LED光源模块照射的光照避让空间，所述第一座体和第二座体上均设置有平行的直线导轨，所述滑动基板的底部设置有与直线导轨配合滑块，所述驱动装置包括电机和滚珠丝杠机构，所述电机的输出轴与滚珠丝杠机构的丝杠传动连接，所述滚珠丝杠机构的螺母与滑动基板固定连接。
另外，本发明还公开了一种紫外曝光机，该紫外曝光机使用了上述的LED曝光装置，因此具有上述LED曝光装置的所有的效果。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该曝光装置包括多个尺寸相同的LED光源模块，各LED光源模块间隔排列成两排，每排LED光源模块之间的间距相等；两排LED光源模块相互错位设置且其中一排的LED光源模块的曝光有效面边缘与另一排对应的LED光源模块的曝光有效面边缘重合，这样，整个滑动基板滑动就带动LED光源模块扫描，而各LED光源模块产生的条状光斑为均匀的光斑，拼接处的照度分布均匀，避免拼接缝隙造成的暗斑对均匀性的影响，该曝光装置在曝光面扫描式移动曝光，减少紫外LED光源模块的使用数量，降低成本，减少光源的体积，一旦某个LED光源模块出现问题，可以更换模块即可，更换快速方便。另外，该曝光装置通过调整调整拼接模块的数量，能够实现多种曝光面积的曝光，适应性更强。
又由于每个LED光源模块的结构相同，所述LED光源模块包括外壳，所述外壳内沿光线的传输方向依次固定有电路板、若干个LED灯珠、第一复眼透镜、第一准直透镜、第二复眼透镜和第二准直透镜，所述LED灯珠固定在电路板上，所述电路板的供电接口伸出外壳外，所述外壳内设置有对电路板和LED灯珠进行冷却的冷却装置，每个LED灯珠的发光侧设置有初步准直透镜，第一复眼透镜、第一准直透镜、第二复眼透镜和第二准直透镜平行设置，该LED光源模块采用初步准直透镜、两个复眼透镜和两个准直透镜解决了紫外LED光源模组发散角大的问题，光照均匀度更好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的立体结构图；
图2是本发明实施例的LED光源模块的剖视图；
图3是本发明实施例的LED光源模块的曝光有效面的布置图；
附图中：1.LED光源模块；11.供电接口；12.电路板；13.冷却基板；14.LED灯珠；15.初步准直透镜；16.第一复眼透镜；17.第一准直透镜；18.第二复眼透镜；19.第二准直透镜；110.外壳；1101.第一环形隔板；1102.第二环形隔板；1103.第三环形隔板；1104.第四环形隔板；1105.第一腔室；1106.第二腔室；1107.第三腔室；1108.第四腔室；1109.第五腔室；2.滑动基板；3.第一直线导轨；4.第一座体；5.第二直线导轨；6.滑块；7.第二座体；8.光源光斑；9.曝光有效面；10.拼接后的有效光照带。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1至图3所示，一种紫外曝光机的LED曝光装置，包括滑动基板2，所述滑动基板2滑动安装于固定底座上且由驱动装置驱动直线滑动。所述固定底座包括第一座体4和第二座体7，所述第一座体4和第二座体7之间构成了方便LED光源模块1照射的光照避让空间，所述第一座体4和第二座体7上分别设置有第一直线导轨3和第二直线导轨5，第一直线导轨3和第二直线导轨5之前相互平行，所述滑动基板2的底部设置有与第一直线导轨3和第二直线导轨5配合滑块6，所述驱动装置包括电机和滚珠丝杠机构，所述电机的输出轴与滚珠丝杠机构的丝杠传动连接，所述滚珠丝杠机构的螺母与滑动基板2固定连接。电机和滚珠丝杠机构均为目前的现有技术，可在市面上购买，本领域技术人员可以从工具书中得到其结构和原理，例如，《机械设计手册第五版》中就有详细描述，因此结构是清楚的。因此，图1中并未描述电机和滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构的螺母可以固定在滑动基板2的上方，电机和滚珠丝杠机构驱动可以精确的控制移动位置和距离。
所述滑动基板2上固定有多个尺寸相同的LED光源模块1，各LED光源模块1间隔排列成两排，每排LED光源模块1之间的间距相等；两排LED光源模块1相互错位设置且其中一排的LED光源模块1的曝光有效面9边缘与另一排对应的LED光源模块1的曝光有效面边缘重合；滑动基板2上设置了与LED光源模块1形状适配的固定通孔，LED光源模块1安装在固定通孔处，方便光线通过。
设定目标面所需的光照面X方向的尺寸为Lx，Y方向的尺寸为Ly，每个LED光源模块1的曝光有效面9在X方向的尺寸为Lx1，Y方向的尺寸为Ly1；若Lx＜Ly，所需LED光源模块的数量N＝Lx/Lx1，滑动基板2沿Y方向滑动；若Lx＞Ly，所需LED光源模块的数量N＝Ly/Ly1，滑动基板2沿X方向滑动。经过上述的优化可以尽可能的节省LED光源模块1的数量，而延长LED光源模块1的扫描距离。
如图3所示，图3中LED光源模块1的数量为7个且成两排排列，其中一排的LED光源模块1的曝光有效面9边缘与另一排对应的LED光源模块1的曝光有效面边缘重合，7个LED光源模块1的曝光有效面9形成了连续的拼接后的有效光照带10。
如图1和图2所示，每个LED光源模块1的结构相同，所述LED光源模块1包括外壳110，所述外壳110内沿光线的传输方向依次固定有电路板12、若干个LED灯珠14、第一复眼透镜16、第一准直透镜17、第二复眼透镜18和第二准直透镜19，所述LED灯珠14固定在电路板12上，所述电路板12的供电接口11伸出外壳110外，所述外壳110内设置有对电路板12和LED灯珠14进行冷却的冷却装置，每个LED灯珠14的发光侧设置有初步准直透镜15，第一复眼透镜16、第一准直透镜17、第二复眼透镜18和第二准直透镜19平行设置。LED灯珠14发出的光线先经过初步准直透镜15进行初步准直，准直处理后光线平行于光轴射出，先后经过一次匀化、一次准直、二次匀化和二次准直，最终形成更加均匀的光源光斑8。
所述外壳110的内部设置内腔室，内腔室内设置有平行的第一环形隔板1101、第二环形隔板1102、第三环形隔板1103和第四环形隔板1104，第一环形隔板1101、第二环形隔板1102、第三环形隔板1103和第四环形隔板1104将内腔室依次分隔成第一腔室1105、第二腔室1106、第三腔室1107、第四腔室1108和第五腔室1109，所述电路板12和冷却装置设置于第一腔室1105内，所述第一复眼透镜16固定于第二环形隔板1102上，所述第一准直透镜17设置于第三环形隔板1103上，所述第二复眼透镜18固定在第四环形隔板1104上，所述第二准直透镜19嵌入固定在第五腔室1109的室壁内口沿上。所述冷却装置包括一个冷却基板13，所述冷却基板13固定在第一环形隔板1101上，所述LED灯珠14固定在冷却基板13上，冷却基板13上设置有水冷通道，该水冷通道与冷却水循环供应系统连通，冷却水循环供应系统采用目前的常规LED灯珠14的冷却系统冷却。
本实施例还公开了一种曝光机，该曝光机采用上述的LED曝光装置，该曝光装置滑动基板2滑动就带动LED光源模块1扫描，而各LED光源模块1产生的条状光斑为均匀的光斑，拼接处的照度分布均匀，避免拼接缝隙造成的暗斑对均匀性的影响，该曝光装置在曝光面扫描式移动曝光，减少紫外LED光源模块1的使用数量，降低成本，减少光源的体积，该曝光装置通过调整调整拼接模块的数量，能够实现多种曝光面积的曝光，适应性更强。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种紫外曝光机的LED曝光装置，其特征在于：包括滑动基板，所述滑动基板滑动安装于固定底座上且由驱动装置驱动直线滑动，所述滑动基板上固定有多个尺寸相同的LED光源模块，各LED光源模块间隔排列成两排，每排LED光源模块之间的间距相等；两排LED光源模块相互错位设置且其中一排的LED光源模块的曝光有效面边缘与另一排对应的LED光源模块的曝光有效面边缘重合；目标面所需的光照面X方向的尺寸为Lx，Y方向的尺寸为Ly，每个LED光源模块的曝光有效面在X方向的尺寸为Lx1，Y方向的尺寸为Ly1；若Lx＜Ly，所需LED光源模块的数量N＝Lx/Lx1，滑动基板的滑动方向与Y方向相同；若Lx＞Ly，所需LED光源模块的数量N＝Ly/Ly1，滑动基板的滑动方向与X方向相同。
2.如权利要求1所述的一种紫外曝光机的LED曝光装置，其特征在于：每个LED光源模块的结构相同，所述LED光源模块包括外壳，所述外壳内沿光线的传输方向依次固定有电路板、若干个LED灯珠、第一复眼透镜、第一准直透镜、第二复眼透镜和第二准直透镜，所述LED灯珠固定在电路板上，所述电路板的供电接口伸出外壳外，所述外壳内设置有对电路板和LED灯珠进行冷却的冷却装置，每个LED灯珠的发光侧设置有初步准直透镜，第一复眼透镜、第一准直透镜、第二复眼透镜和第二准直透镜平行设置。
3.如权利要求1所述的一种紫外曝光机的LED曝光装置，其特征在于：所述外壳的内部设置内腔室，内腔室内设置有平行的第一环形隔板、第二环形隔板、第三环形隔板和第四环形隔板，第一环形隔板、第二环形隔板、第三环形隔板和第四环形隔板将内腔室依次分隔成第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，所述电路板和冷却装置设置于第一腔室内，所述第一复眼透镜固定于第二环形隔板上，所述第一准直透镜设置于第三环形隔板上，所述第二复眼透镜固定在第四环形隔板上，所述第二准直透镜嵌入固定在第五腔室的室壁内口沿上。
4.如权利要求3所述的一种紫外曝光机的LED曝光装置，其特征在于：所述冷却装置包括一个冷却基板，所述冷却基板固定在第一环形隔板上，所述LED灯珠固定在冷却基板上，冷却基板上设置有水冷通道，该水冷通道与冷却水循环供应系统连通。
5.如权利要求4所述的一种紫外曝光机的LED曝光装置，其特征在于：所述固定底座包括第一座体和第二座体，所述第一座体和第二座体之间构成了方便LED光源模块照射的光照避让空间，所述第一座体和第二座体上均设置有平行的直线导轨，所述滑动基板的底部设置有与直线导轨配合滑块，所述驱动装置包括电机和滚珠丝杠机构，所述电机的输出轴与滚珠丝杠机构的丝杠传动连接，所述滚珠丝杠机构的螺母与滑动基板固定连接。
6.一种紫外曝光机，其特征在于：该紫外曝光机使用了如权利要求1至5中任一项中的LED曝光装置。
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