CN109483876A - 一种光源模组及3d打印机 - Google Patents
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Abstract
一种光源模组及3D打印机，涉及3D打印机配件技术领域。该光源模组包括光源和复眼透镜组。其中，所述光源包括在电路板上呈阵列排布的多个灯珠，多个所述灯珠分别与所述电路板电连接。所述复眼透镜组与所述电路板固定连接且设置在所述灯珠的出光方向，所述复眼透镜组包括呈阵列排布的多个复眼透镜单元，所述复眼透镜单元与所述灯珠对应设置，用于使透过复眼透镜组的光均匀出射。该3D打印机采用上述的光源模组。该光源模组能够有效地提高光照强度的均一性，从而有效地提高打印精度。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印机配件技术领域，具体而言，涉及一种光源模组及3D打印机。
背景技术
3D打印机是一种利用快速成型技术进行打印三维物体的设备，其以数字模型为基础，利用塑料、液体光敏树脂或粉末金属等材料，逐层地打印出三维物体。3D打印的过程首先是通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，再根据分析截面信息得到加工路径，从而指导打印机逐层打印。按照工作原理的不同，其所利用的快速成型技术有熔融挤压成型(Fused Deposition Modeling，简称：FDM)、激光选择性烧结成型(Selective Laser Sintering，简称：SLS)、选择性激光熔化成型(Selective laser melting，简称：SLM)、光固化成型(Stereo lithography Apparatus，简称：SLA)等。
其中光固化成型技术发展最早、最为成熟。利用光固化成型，所以对光强的均匀性要求较高，光源分布强度不均匀，会导致成型时各部分的成型速度、成型质量不一样，从而影响模型的成型效果，如表面局部成型差(局部过度固化，局部固化不足等)降低模型硬度等等。目前一般是通过采用反光罩来匀光，但是传统的反光罩的匀光效果并不理想，无法保证整个打印区域光照强度一致，从而导致打印出来的物体尺寸偏差过大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光源模组及3D打印机，其能够有效地提高光照强度的均一性，从而有效地提高打印精度。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例的一方面，提供一种光源模组，该光源模组包括光源和复眼透镜组。其中，所述光源包括在电路板上呈阵列排布的多个灯珠，多个所述灯珠分别与所述电路板电连接。所述复眼透镜组与所述电路板固定连接且设置在所述灯珠的出光方向，所述复眼透镜组包括呈阵列排布的多个复眼透镜单元，所述复眼透镜单元与所述灯珠对应设置，用于使透过复眼透镜组的光均匀出射。该光源模组能够有效地提高光照强度的均一性，从而有效地提高打印精度。
在本发明较佳的实施例中，所述复眼透镜组包括层叠设置的准直透镜层和匀光透镜层，每一个所述复眼透镜单元的准直透镜的主光轴和匀光透镜的主光轴重合。
在本发明较佳的实施例中，该光源模组还包括位于所述电路板背离所述灯珠出光方向一侧的散热板，所述散热板用于为所述光源散热。
在本发明较佳的实施例中，该光源模组还包括防尘框，所述防尘框包括框本体和防尘盖板，所述防尘盖板为透明材质，所述框本体与所述防尘盖板固定连接以形成容置腔，所述复眼透镜组与所述光源收容于所述容置腔内，所述框本体与所述散热板固定连接。
在本发明较佳的实施例中，在所述框本体与所述防尘盖板之间设置密封胶层。
在本发明较佳的实施例中，该光源模组还包括温度传感器和与所述温度传感器电连接的控制器，所述温度传感器用于检测所述光源的温度信号并将所述温度信号发送至所述控制器。
在本发明较佳的实施例中，所述散热板包括壳体、对称设置于所述壳体两侧的进液口与出液口以及设置于所述壳体内部的储液槽与储液管，所述进液口、所述储液槽、所述储液管以及所述出液口依次连通。
在本发明较佳的实施例中，所述散热板的表面设置有导热硅脂层。
在本发明较佳的实施例中，所述灯珠为LED灯珠。
本发明实施例的另一方面，提供一种3D打印机，该3D打印机采用上述的光源模组。该3D打印机能够有效地提高光源模组的光照强度的均一性，从而有效地提高打印精度。
本发明实施例的有益效果包括：
综上，该光源模组通过在光源的出光方向上设置复眼透镜组，由于复眼透镜组包括呈阵列排布的多个复眼透镜单元，且复眼透镜单元与灯珠对应设置，使每个灯珠发出的光均通过复眼透镜单元出射。这样一来，光源发出的光束经过复眼透镜组后，成为均匀的出射光，有利于提升光固化的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的光源模组的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的光源模组的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的复眼透镜组的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的散热板的结构示意图。
图标：100-光源模组；110-光源；113-灯珠；115-电路板；120-复眼透镜组；123-准直透镜层；125-匀光透镜层；130-散热板；132-壳体；134-进液口；136-出液口；138-储液槽；139-储液管；140-防尘框；143-框本体；145-密封层；147-防尘盖板；150-固定架。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1与图2，本实施例提供一种光源模组100，该光源模组100包括光源110和复眼透镜组120。其中，光源110包括在电路板115上呈阵列排布的多个灯珠113，多个灯珠113分别与电路板115电连接。复眼透镜组120与电路板115固定连接且设置在灯珠113的出光方向，复眼透镜组120包括呈阵列排布的多个复眼透镜单元，复眼透镜单元与灯珠113对应设置，用于使透过复眼透镜组120的光均匀出射。
需要说明的是，第一，光源110由多个灯珠113和电路板115共同组成，且多个灯珠113均与电路板115电连接，以使多个灯珠113能均匀地排布于电路板115上。在本实施例中，灯珠113可采用LED灯珠，应理解，LED灯珠并非是对该灯珠113的限制，在本领域技术人员可选择的范围内，也可以选择其他的灯珠113。
第二，请再结合参照图3，复眼透镜组120是由呈阵列排布的多个复眼透镜单元拼合而成，复眼透镜组120与电路板115固定连接且设置在LED灯珠的出光方向，复眼透镜单元与LED灯珠对应设置，以将光强分布不均匀的入射光斑转化为均匀的光柱，从而实现透过复眼透镜组120的光线均匀射出。
第三，为了使复眼透镜单元排布得更加紧密以提高配光能力，在本实施例中，复眼透镜组120的多个复眼透镜单元也可采用六边形排布，应理解，这时每个复眼透镜单元的整体形状呈六边形，相邻的两个复眼透镜单元采用拼接的方式相互连接。当然，复眼透镜单元也可以呈四边形等，本领域技术人员可以适当选择，只要能无缝拼接即可。
综上，该光源模组100通过在光源110的出光方向上设置复眼透镜组120，由于复眼透镜组120包括呈阵列排布的多个复眼透镜单元，且复眼透镜单元与灯珠113对应设置，使每个灯珠113发出的光均通过复眼透镜单元出射。这样一来，光源110发出的光束经过复眼透镜组120后，成为均匀的出射光，有利于提升光固化的品质。
可选地，复眼透镜组120包括层叠设置的准直透镜层123和匀光透镜层125，每一个复眼透镜单元的准直透镜的主光轴和匀光透镜的主光轴重合。
需要说明的是，第一，复眼透镜组120包括呈阵列排布的多个复眼透镜单元。其中，复眼透镜单元包括层叠设置的单个准直透镜和单个匀光透镜，每一个复眼透镜单元的准直透镜形成准直透镜层123，每一个复眼透镜单元的匀光透镜形成匀光透镜层125。
第二，由于准直透镜层123将光源110发出的光束分割成以每一个复眼透镜单元为中心的多个小尺寸光束，每一个小尺寸范围内，光束的均匀性得到了提高。每一个相对应的准直透镜与匀光透镜的主光轴重合，准直透镜的焦点，落在匀光透镜的入射面处，匀光透镜在对光束进行整形和均匀化后，将准直透镜层123分割的多个小尺寸光束，光束叠加成像于照明靶面上，等效于以准直透镜层123中每一个准直透镜为中心的多个光束，同时对目标靶面进行照明，多个光束照度的互补性大大提高了整体照度均匀性，从而得到高效的光照均匀性。
可选地，请再结合参照图4，当光源110采用能量较高的LED灯珠阵列时，LED灯珠的输入电能部分转化为热量，这些热量若不及时传导出去将导致结温的升高，使光源模组100的发光效率下降，从而加快器件的老化，甚至永久失效。而且结温过高会引起波长的红移，将会使发光的均匀性，一致性变差。因此，在本实施例中，为了有效地降低温升对光源110的影响，该光源模组100还包括位于电路板115背离灯珠113出光方向一侧的散热板130，该散热板130用于为光源110散热。
在本实施例中，如图4所示，该散热板130包括壳体132、对称设置于壳体132两侧的进液口134与出液口136以及设置于壳体132内部的储液槽138与储液管139。其中，进液口134、储液槽138、储液管139以及出液口136依次连通。
需要说明的是，第一，循环冷却液从容液槽中经由泵体引入进液口134，循环冷却液从进液口134经过储液槽138进入储液管139，然后到达出液口136，最后从出液口136流出进入容液槽中，依次往复。其中，循环冷却液本领域技术人员可以自行选择，例如冷却水等。应理解循环冷却液的循环方式只是本申请的一种实施例而已，并非是对循环方式的具体限制，本领域技术人员可根据实际情况做适当选择。
第二，在本实施例中，该光源模组100还包括固定架150，该固定架150位于散热板130远离光源110的一侧，散热板130固定连接于该固定架150上。该固定架150的设置可以更加方便的将该光源模组100组装到需要使用该光源模组100的设备上，使该光源模组100配合使用时更加便捷。
第三，在本实施例中，该散热板130的表面设置有导热硅脂层。应理解，导热硅脂层是填充于散热板130与电路板115之间的，这样一来，可有效地电路板115的提高热传导效率。
为了防止灰尘污染光源110或者复眼透镜组120，需要使得光源110和复眼透镜组120等部件位于较为封闭的环境中，故此，在本实施例中，该光源模组100还设有防尘框140，防尘框140包括框本体143和防尘盖板147，防尘盖板147为透明材质(例如可以为玻璃)，框本体143与防尘盖板147固定连接以形成容置腔，复眼透镜组120与光源110收容于容置腔内，框本体143与散热板130固定连接。这样一来，光源110和复眼透镜组120等部件就被封闭在防尘框140与散热板130组成的封闭腔室中了。
需要说明的是，框本体143与防尘盖板147之间设置有密封层145，在本实施例中，该密封层145为密封胶层，该防尘框140采用密封胶层使防尘盖板147与框本体143粘结密封。
为了实时监测电路板115的温度，当电路板115出现温度异常时便于停机维护，进而减少光源110的衰减率，在本实施例中，该光源模组100还包括温度传感器和与温度传感器电连接的控制器，温度传感器用于检测光源110的温度信号并将温度信号发送至控制器。
本实施例还提供一种3D打印机，该3D打印机采用上述的光源模组100。由于该光源模组100的光照强度的均匀性较佳，从而使得3D打印机在成型时各部分的成型速度、成型质量相同，所以使得模型的成型效果较佳。
该光源模组100与前述实施例中的光源模组100具有相同的结构和有益效果。光源模组100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种光源模组，其特征在于，包括：
光源，包括在电路板上呈阵列排布的多个灯珠，多个所述灯珠分别与所述电路板电连接；以及
复眼透镜组，与所述电路板固定连接且设置在所述灯珠的出光方向，所述复眼透镜组包括呈阵列排布的多个复眼透镜单元，所述复眼透镜单元与所述灯珠对应设置，用于使透过复眼透镜组的光均匀出射。
2.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述复眼透镜组包括层叠设置的准直透镜层和匀光透镜层，每一个所述复眼透镜单元的准直透镜的主光轴和匀光透镜的主光轴重合。
3.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，还包括位于所述电路板背离所述灯珠出光方向一侧的散热板，所述散热板用于为所述光源散热。
4.根据权利要求3所述的光源模组，其特征在于，还包括防尘框，所述防尘框包括框本体和防尘盖板，所述防尘盖板为透明材质，所述框本体与所述防尘盖板固定连接以形成容置腔，所述复眼透镜组与所述光源收容于所述容置腔内，所述框本体与所述散热板固定连接。
5.根据权利要求4所述的光源模组，其特征在于，在所述框本体与所述防尘盖板之间设置密封胶层。
6.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，还包括温度传感器和与所述温度传感器电连接的控制器，所述温度传感器用于检测所述光源的温度信号并将所述温度信号发送至所述控制器。
7.根据权利要求3所述的光源模组，其特征在于，所述散热板包括壳体、对称设置于所述壳体两侧的进液口与出液口以及设置于所述壳体内部的储液槽与储液管，所述进液口、所述储液槽、所述储液管以及所述出液口依次连通。
8.根据权利要求3所述的光源模组，其特征在于，所述散热板的表面设置有导热硅脂层。
9.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述灯珠为LED灯珠。
10.一种3D打印机，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的光源模组。
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