CN202133820U - 一种紫外曝光装置 - Google Patents

Abstract

一种光斑面积可调节且能量分布均匀的紫外曝光装置。同时发射紫外线和可见光的光源、传导紫外线和可见光的导光管、紫外线光学透镜依次设置。其特征在于，紫外线和可见光以大于0°小于180°的夹角射入导光管，在导光管内混合，并在导光管出射端形成能量分布均匀的光场。通过观察可见光光斑，调节紫外线光学透镜与导光管出射端的焦距，可以形成面积可调节的、能量分布均匀的紫外线光斑。该结构可以过滤掉光源产生的大部分红外线，有效保护被曝光物体。该结构可以使曝光光斑达到肉眼可直接观察的亮度，便于观察曝光过程。

Description

一种紫外曝光装置

技术领域

本发明涉及利用紫外线进行光固化的曝光装置。

技术背景

在现有的光固化技术中，利用紫外线进行胶水表面干燥和元器件胶合的光固化处理，具有效率高，定位精确，无污染等优点，因而广泛应用于光学、电子、印刷等领域科研和生产中。目前公知的光固化技术主要有两种：一、大面积曝光技术。这种技术一般是由弧灯或无极灯辐射的紫外或可见光的能量通过反光罩收集，定向照射在被曝光物体上。这种技术能耗大而效率低，热量高易损坏被曝光物体，亮度过高又导致难以观察被曝光物体，曝光面积固定且不均匀，这些缺点导致该技术适用性受到限制；二、点光源曝光技术。这种技术利用紫外光纤传导紫外线能量照射被曝光物体，或直接用紫外LED照射。这种技术成本高，曝光面积小，适用性同样受到限制。

发明内容

为了克服两种传统曝光技术的缺点，本实用新型提供一种曝光能量分布均匀，曝光面积可调节，曝光面热量低，且可直接观察曝光过程的曝光技术。

本实用新型采用的技术方案是：同时发射紫外线和可见光的光源、传导紫外线和可见光的导光管、一个或多个紫外线光学透镜依次同轴设置。紫外线和可见光以一定夹角射入导光管的入射端，在导光管内经过多次折射充分混合，在导光管出射端形成均匀的光场，通过调节紫外线光学透镜的焦距，就可以将导光管出射端的均匀可见光光场的像在被曝光物体表面成像。由于光路内紫外线和可见光的共生性，被曝光表面同时形成了能量分布均匀的紫外线光斑；通过调节透镜的焦距可改变光斑的大小，也就实现了曝光面积的调节；如果光源中含有红外线，导光管通过材料的选择和镀选择性反射膜来屏蔽红外线，紫外线光学透镜也可以阻挡和反射一部分红外线。这样，曝光面的热量就极大的降低了；通过选择导光管和紫外线光学透镜的材料，校正导光管和紫外线光学透镜的镀膜层来控制光路内可见光的反射率和透过率，从而将曝光面内的可见光光斑的强度控制到肉眼可以观察的强度。这样，就可以直接观察紫外线的曝光过程。

本实用新型的有益效果是，可以提供曝光能量均匀，曝光面积可调节，曝光面热量低，且可以直接观察曝光过程的曝光装置。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的原理图。

图2是本实用新型的第一个实施例。

图3是本实用新型的第二个实施例。

附图说明：图中1、紫外线和可见光光源，2、导光管入射端，3、导光管，4、导光管出射端，5、紫外线光学透镜，6、紫外线光源聚焦透镜，7、紫外LED光源，8、紫外线气体放电灯。

具体实施方式

在图1中，同时发射紫外线和可见光的光源(1)、导光管(3)、紫外光学透镜(5)依次同轴设置。紫外线和可见光光源呈大于0°小于180°的夹角，射入导光管(3)的导光管入射端(2)，在导光管(3)内充分混合。导光管(3)可以传导紫外线和适量可见光。紫外线和可见光经过导光管(3)内的多次折射混合，在导光管出射端(4)处形成紫外线和适量可见光的均匀光场；同时，如果光源中含有红外线，导光管(3)可以通过材料选择和光学镀膜屏蔽红外线，红外线在导光管(3)内经过屏蔽作用，在导光管出射端(4)的红外线强度大大降低，紫外线光学透镜(5)通过材料选择和光学镀膜，又能屏蔽掉一部分红外线。利用透镜成像原理，调节紫外线光学透镜(5)与导光管出射端(4)之间的相对距离，由于光路内紫外线和可见光是共生的，当导光管出射端(4)的可见光均匀光场在曝光面上成像时，也就在曝光面上获得了能量分布均匀的紫外线光斑。

根据透镜成像原理，调节导光管出射端(4)和紫外线光学透镜(5)的焦距，可以在曝光面上形成面积不同的曝光光斑。当需要大面积曝光时，调节紫外线光学透镜(5)焦距，将曝光光斑调节大，适当延长曝光时间，不需要增加曝光机数量；当被曝光物体面积小时，可以将曝光光斑调节小，单位面积内紫外线能量更高，可适当缩短曝光时间，提高了效率，避免了因曝光面积固定而带来的紫外线能量浪费；曝光光斑也可以调节到点状，整合到紫外光纤系统中，作为紫外光纤系统的紫外线发生器。曝光面积可调节功能赋予了该实用新型广阔的适用性。

根据光源光谱的组成和所使用固化胶水性质的不同，导光管(3)可以通过材料选择和光学镀膜，反射和屏蔽特定波段的光谱。当光源含有大量红外线时，导光管(3)可以通过材料选择和光学镀膜屏蔽红外线，有效降低曝光面的热量；当使用需要可见光进行辐助固化的紫外线胶水时，导光管(3)通过材料选择和光学镀膜，有效反射可见光。为了便于通过肉眼观察来调节曝光光斑和观察曝光过程，不论光源光谱的组成还是固化胶水的性质不同，导光管(3)均应可以反射适量的可见光。

紫外线光学透镜(5)可以由石英、透紫外线玻璃或其它材料加工而成。根据光源光谱的组成和所使用固化胶水性质的不同，紫外线光学透镜(5)可以通过材料选择和光学镀膜，反射和透过特定波段的光谱。当光源含有大量红外线时，紫外线光学透镜(5)基材本身可以阻挡部分红外线，为增强红外线屏蔽效果，可以镀红外线反射膜，从而有效降低曝光光斑的热量；当使用需要可见光进行辐助固化的紫外线胶水时，紫外线光学透镜(5)可以选择可见光透过率高的材料或镀可见光增透膜，以提高其可见光透过率。为了便于通过肉眼观察来调节光斑，不论光源光谱组成还是固化胶水性质不同，紫外线光学透镜(5)均应可以透过适量的可见光。

在图2所示实施例中，紫外LED光源(7)由一个或多个紫外LED组成，紫外LED光源(7)发射的紫外线和可见光经紫外线光源聚焦透镜(6)会聚后，以大于0°小于180°的夹角射入导光管入射端(2)，在导光管(3)内经过多次折射充分混合，并在导光管出射端(4)形成均匀的光场。通过观察可见光光斑，调节紫外线光学透镜(5)与导光管出射端(4)的焦距，可以得到能量分布均匀的紫外线光斑，且光斑的面积可以调节。这样，就将紫外LED由多个点光源整合起来，转化为能量均匀的、面积可调节的紫外线面光源。

在图3所示实施例中，紫外线气体放电灯(8)发射出的紫外线、可见光和红外线以大于0°小于180°夹角射入导光管入射端(2)，在导光管(3)内，紫外线经过多次折射充分混合，在导光管出射端(4)形成均匀的紫外线光场；一部分可见光透过导光管(3)向外发散，适量可见光在导光管(3)内经过多次折射充分混合，在导光管出射端(4)形成均匀的、适量强度的可见光光场；由于导光管(3)有屏蔽红外线的作用，导光管出射端(4)的红外线强度大大降底。通过校正导光管(3)的材料选择和光学镀膜，以及紫外线光学透镜(5)的材料选择和光学镀膜，可以过滤出适用的紫外线和适量强度的可见光，屏蔽掉多余的可见光和大部分红外线。通过观察可见光光斑，调节紫外线透镜(5)与导光管出射端(4)的焦距，可以得到一定面积的、能量分布均匀的紫外线光斑，且光斑的热量大大降低。这样，就可以将紫外气体放电灯(8)的紫外线能量转化为能量均匀的、面积可调节的紫外线面光源，同时屏蔽了紫外线气体放电灯发射的红外线所带来的热量，有效保护了被曝光物体，且曝光光斑的亮度被调节到肉眼容易观察的强度，调节和使用非常方便。

Claims (8)

1.一种利用紫外线进行固化的曝光装置，其特征在于，包括依次设置的发射紫外线和可见光的光源、导光管和光学透镜，光源发出的紫外线和可见光射入导光管入射端，导光管出射端附近设有光学透镜。

2.根据权利要求1所述的利用紫外线进行固化的曝光装置，其特征在于，紫外线和可见光穿过导光管。

3.根据权利要求2所述的利用紫外线进行固化的曝光装置，其特征在于，导光管是截面为圆形、椭圆形、多边形和不规则形的实心导光体，或者是截面为圆形、椭圆形、多边形和不规则形的反射面构成的空心反射棱镜。

4.根据权利要求1所述的利用紫外线进行固化的曝光装置，其特征在于，光源发出的紫外线和可见光直接或间接以大于0°小于180°的夹角射入导光管。

5.根据权利要求1所述的利用紫外线进行固化的曝光装置，其特征在于，导光管出射端发出的紫外线和可见光，直接或间接穿过光学透镜。

6.根据权利要求1所述的利用紫外线进行固化的曝光装置，其特征在于，紫外线和可见光穿过光学透镜。

7.根据权利要求1所述的利用紫外线进行固化的曝光装置，其特征在于，光学透镜是一个球面或非球面的透镜，或者是多个球面、非球面透镜组成的光学透镜组。

8.根据权利要求1所述的利用紫外线进行固化的曝光装置，其特征在于，通过设置光学透镜与导光管出射端的焦距，可以在特定距离得到特定面积的紫外线光斑。 

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