CN201284942Y - 基于紫外led阵列的高功率表面固化照射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于紫外LED阵列的高功率表面固化照射装置，其特征在于固定支架为球面设计，并在其上布置有两个以上的聚光单元；调整所述聚光单元的聚焦点，使各聚光单元的照射光汇聚于固定支架的球心上。本实用新型的高功率表面固化照射系统具有体积小、重量轻、功率高、光强大、制造成本低、固化效果好、使用寿命长等特点，适于在需紫外光进行表面固化照射领域广泛推广。

Description

基于紫外LED阵列的高功率表面固化照射装置

技术领域

本实用新型涉及一种表面固化照射装置，尤其涉及一种基于紫外LED阵列的高功率表面固化照射装置。

背景技术

在传统的紫外线固化技术中，常用的紫外线光源多为管状高压汞灯，其问题在于：

1、汞灯紫外线光源由于线功率密度较大，属热光源，管壁温度高达800℃。为了防止过热，要进行通风冷却或进行水冷。造成成本高、辅助装备多、整体设备笨重、操作复杂的问题。且冷却效果的好坏直接影响整体固化的效果。

2、此类紫外线光源的汞灯照射不均匀，同时，所放射出的紫外线光比率较低，红外线光比率偏高，存在重金属污染等缺陷。

3、此类紫外线光源的汞灯灯丝易烧毁、有热沉积、光衰减的缺限，缩短了使用寿命，通常仅为600～2000小时。

更主要的问题是在固化时的照射强度远达不到最优强度，单纯的增加功率和增加数量所达到的效果都不佳。所以急需一种高功率装置问世来解决以上问题。

随着紫外LED的产生和发展，近两年紫外LED也逐渐成为紫外线固化的主要光源之一，与传统的汞灯相比，它有很多优点，如它属于冷光源产生热量少，冷却容易，装置简单，寿命长等。但是，使用单个紫外LED作为紫外固化光源的一个最主要缺点就是它的功率较小，固化强度不够。

发明内容

本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种能够大幅度提高固化时的照射强度的基于紫外LED阵列的高功率表面固化照射装置。本实用新型采用的具体技术手段如下：

一种高功率表面固化照射装置，其特征在于固定支架为球面设计，并在其上布置有两个以上的聚光单元，并使各聚光单元的照射光汇聚于固定支架的球心上。

所述聚光单元包括紫外LED、第一光学透镜和第二光学透镜；所述第一光学透镜用于把紫外LED发出的发散光转换成平行光；所述第二光学透镜用于把第一光学透镜转换成的平行光再聚焦成点光源。

第一光学透镜为菲涅耳透镜或多个分别位于所述紫外LED前方位置的透镜；第二光学透镜为能将平行光聚焦成点光源的柱面透镜或球面透镜或其他种类的非球面透镜。

通过调整各聚光单元中的第二光学透镜的位置使所述各聚光单元的焦点汇聚于固定支架的球心位置上。

所述固定支架后端设置有能分别控制各个所述紫外LED发光的控制装置，以及能够冷却所述紫外LED的冷却装置。

通过上述技术方案，本实用新型一种基于紫外LED阵列的高功率表面固化照射系统具有重量轻、体积小巧，制造成本低，照射强度高，固化效果好的特点。其具体效果如下所述：

1、高功率表面固化照射系统采用紫外LED作为光源，紫外LED利用电子光场辐射发光，克服了汞灯灯丝易烧毁、热沉积、光衰减等缺点。

2、利用菲涅耳透镜或其他聚焦透镜，可以将紫外LED所发出的点光源转换成均匀的平行光，克服了现有管状汞灯的照射不均匀的问题。

3、紫外线LED的平均使用寿命达10万小时以上，汞灯的使用寿命仅为600～2000小时，该照射系统大大超过了现有固化设备的使用寿命。

4、由于该照射系统所用的紫外线LED是一种将电流顺向通过半导体p-n节处而发光的器件，采用了双异质结和量子阱结构，属于冷光源，发热量少。仅用简单的风冷就可以排掉所产生的热量。解决了利用汞灯造成的冷却装置笨重、成本高的问题。

5、由于采用特殊结构的紫外LED固定支架，使多个紫外LED发出的光经过光学透镜处理后都能聚焦到一点，从而解决了单个LED照射强度低，固化强度不够的问题。

附图说明

图1为本实用新型的外观视图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型中的聚光单元的电气连接图。

具体实施方式

如图1、图2所示是基于紫外LED阵列的高功率表面固化照射系统的系统组成示意图。本实施例以包含4组聚光单元2的照射系统为例进行说明，具体应用时可根据实际情况设置多组聚光单元2。该固化照射系统的固定支架1为球面设计，在其上均匀布置有4个聚光单元2；其中聚光单元由紫外LED 301、第一光学透镜302和第二光学透镜303组成；如图3所示，所述的第一光学透镜302用于把紫外LED 301发出的发散光转换成平行光，所述的第一光学透镜302为菲涅耳透镜或多个分别位于所述紫外LED前方位置的透镜构成；所述的第二光学透镜303用于把第一光学透镜302转换成的平行光再聚焦成一点，这个第二光学透镜303可由能将平行光聚焦成一点的柱面透镜或球面透镜或其他种类的非球面透镜构成。具体组成是4个第一光学透镜分别放在4个紫外LED发光方向上，即每个紫外LED的前端位置，将紫外LED发出的光转换为平行光，以使光照均匀。另外，4个第二光学透镜分别放在4个紫外LED发光方向上每个第一光学透镜的前端位置，将由第一光学透镜转换后的平行光再聚焦成在一点上。固定支架1后端还设置有能分别控制各个所述紫外LED 301发光的控制装置(即紫外LED驱动装置)，该控制装置和4个紫外LED之间电气连接，用于给紫外LED提供驱动电流保证其正常发光。此外，固定支架1后端还设置有能够冷却所述紫外LED301的冷却装置，冷却装置控制TEC紫外LED 301发光时不会因为温度过高而损坏和烧毁。通过所述紫外LED固定支架1本身的特殊结构、每组聚光单元的安装位置以及每个第二透镜的位置调节可使4个紫外LED发出的光的方向都指向同一位置，并且都聚焦于球面之间的球心位置。为达到最大照射强度，使每组聚光单元2的轴心都对准固定支架1的球心后调整所述第二透镜，使各组聚光单元2的照射光汇聚于固定支架1的球心位置的固化物304上，以达到最大照射强度。

本实用新型的基于紫外LED阵列的高功率表面固化点光源照射系统紫外LED发光功率可达100～1000mW。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1、一种高功率表面固化照射装置，其特征在于固定支架(1)为球面设计，并在其上布置有两个以上的聚光单元(2)，并使各聚光单元(2)的照射光汇聚于固定支架(1)的球心上。

2、根据权利要求1所述的一种高功率表面固化照射装置，其特征在于所述聚光单元(2)包括紫外LED(301)、第一光学透镜(302)和第二光学透镜(303)；所述第一光学透镜(302)用于把紫外LED(301)发出的发散光转换成平行光；所述第二光学透镜(303)用于把第一光学透镜(302)转换成的平行光再聚焦成点光源。

3、根据权利要求2所述的一种高功率表面固化照射装置，其特征在于第一光学透镜(302)为菲涅耳透镜或多个分别位于所述紫外LED前方位置的透镜；第二光学透镜(303)为能将平行光聚焦成点光源的柱面透镜或球面透镜或其他种类的非球面透镜。

4、根据权利要求3所述的一种高功率表面固化照射装置，其特征在于通过调整各聚光单元(2)中的第二光学透镜(303)的位置使所述各聚光单元(2)的焦点汇聚于固定支架(1)的球心位置上。

5、根据权利要求1至4中任意一项所述的一种高功率表面固化照射装置，其特征在于所述固定支架(1)后端设置有能分别控制各个所述紫外LED(301)发光的控制装置，以及能够冷却所述紫外LED(301)的冷却装置。

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