CN207413757U - 一种uv led固化灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及LED光源技术领域，尤其涉及UV LED固化灯。一种UV LED固化灯包含LED光源、底板和透镜，其特征在于，透镜固定在底板上，透镜横截面呈左小右大的卧H形，透镜与底板之间形成有一空腔，LED光源固定在底板上并位于空腔中，LED光源面向透镜一侧为发光面，透镜包含入射透射曲面、全反射曲面、出射透射曲面和过渡曲面，其中过渡曲面连接全反射曲面和入射透射曲，全反射曲面连接过渡曲面和出射透射曲面。本实用新型的有益效果为：通过异形聚光透镜将LED光源发出的光线高效的在焦平面上聚集为一个带有一定宽度的光条，提高聚光区的能量水平和光能量利用率。

Description

一种UV LED固化灯

技术领域

本实用新型涉及LED 光源技术领域，尤其涉及UV LED 固化灯。

背景技术

UV固化即紫外固化，是利用紫外光的中、短波（300-800纳米）在UV辐射下，液态UV材料中的光引发剂受刺激变为自由基或阳离子，从而引发含活性官能团的高分子材料（树脂）聚合成不溶不熔的固体涂膜的过程，是一种20世纪60年代兴起的、环保的、低VOC排放的新技术。因其具有干燥极快、低运行成本、品质高、所需储存空间少、清洁环保的特点在越来越多的行业中得到应用。进入21世纪以来，UV固化大都采用新型的UV LED固化灯，有UV LED点光源、线光源、面光源。UV LED固化灯具有超长的寿命、无热辐射、寿命不受开闭次数影响、能量高、照射均匀、不含有毒物物质的特点，使汞、卤素灯慢慢被淘汰。典型的UV LED灯由灯座、LED芯片和透镜组成，而目前的UV LED灯大都采用简单的凸透镜或透明平板，使得UV光线聚合度不高，降低了聚光区的能量并造成了光能量的浪费。

中国专利CN 205372095 U，公开日2016年7月6日，公开了一种新型UV LED 固化灯，其结构为一个主板的正面与一半圆形玻璃透镜组合形成封闭腔，若干LED 光源置于这个封闭腔内，同时在封闭腔内充入氮气，在LED光源周围设置一个冷却水循环腔，而后使用前端带有玻璃盖的外壳包覆整个UV LED灯。其结构紧凑功能较为完整，但采用水冷却及玻璃透镜导致整个UV LED灯的体积和重量大幅增加，较为笨重；且半圆形的玻璃透镜只能将UV光线折射成平行光而不能聚光。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是目前的UV LED灯光线聚合度不高，聚光区的能量及光能量利用率低。提出了一种带有异形聚光透镜的能够高效聚集UV光线的UV LED灯。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种UV LED固化灯，包含LED光源、底板和透镜，所述透镜固定在所述底板上，所述透镜横截面呈左小右大的卧H形，透镜与底板之间形成有一空腔，所述LED光源固定在所述底板上并位于所述空腔中，LED光源面向透镜一侧为发光面；所述透镜包含入射透射曲面(41)、全反射曲面(42)、出射透射曲面(43)和过渡曲面 (45)，其中过渡曲面 (45)连接全反射曲面(42)和入射透射曲面(41)，全反射曲面(42)连接过渡曲面(45)和出射透射曲面(43)；所述入射透射曲面(41)横截面呈底部凹进的U形，所述U形的底面为球面入射透射曲面(412)，侧面为侧入射透射曲面(411)；所述出射透射曲面(43)横截面呈顶部凹陷的“几”字形，所述“几”字形顶部为球面出射透射曲面(432)，底部为主出射透射平面(431) ，两侧为辅出射透射平面(434)。

作为优选，所述LED光源位于所述球面入射透射曲面(412)与所述球面出射透射曲面(432)共同组成的透镜的焦点上。

作为优选，所述全反射曲面(42)呈抛物线形，且开口朝向远离LED光源的方向。

从LED光源发出的UV光包含小角度光和大角度光，由于LED光源位于由球面入射透射曲面(412)和球面出射透射曲面(432)组成的透镜焦点上，所以小角度光通过球面入射透射曲面(412)和球面出射透射曲面(432)后将变为平行光，形成聚光区；大角度光首先通过侧入射透射曲面(411)经折射后传播方向更加向外张开并到达全反射曲面(42)，全反射曲面(42)为抛物线形，且具有靠近LED光源侧曲率大，远离LED光源曲率小的特点，能够将光线传播方向调整为焦点位于焦平面及小角度光聚光区内的聚集光，从而能够将UV LED光源发出的大部分UV光都聚集在焦平面的聚光区内，提高聚光区能量水平及光能力利用率。

作为优选，所述底板和LED光源之间安装有一反光板，所述透镜两侧安装有一灯罩，所述灯罩形状与透镜相同并与所述透镜紧贴，所述底板和灯罩为PCB板。通过反光板能够将透镜入射透射曲面(41)反射回来的少量UV光线再次反射使其进入入射透射曲面(41)，减少光线损失，采用PCB材料能够减轻UV LED灯的整灯重量。

作为优选，所述底板为铝合金板，底板背面安装有散热鳍片，所述散热鳍片为铝合金材料。由于LED光源在工作中将产生大量的热量，使用铝制底板和鳍片贴合LED光源能够及时将热量导出，避免LED光源在工作中温度过高。

作为优选，所述底板两侧安装有散热风扇，所述散热风扇与所述透镜与底板之间形成的空腔连通，所述散热风扇排气方向相同。散热风扇排气方向相同将使空腔中形成一个方向上的连续气流，能够有效的排出LED光源在空腔内散出的热量，进一步提高散热效率。

作为优选，所述透镜材料为聚甲基丙烯酸甲酯。聚甲基丙烯酸甲酯能够方便的加工成复杂的形状，且具有重量轻和透光率高的特点。

本实用新型的实质性效果是：通过异形聚光透镜将LED光源发出的光线高效的在焦平面上聚集为一个带有一定宽度的光条，提高聚光区的能量水平和光能量利用率。

附图说明

图1为透镜形状示意图。

图2为光路图。

图3为UV固化灯结构图。

其中，1、底板，2、LED光源，3、空腔，4、透镜，5、光线，6、焦平面，7、灯罩，8、散热鳍片。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。

如图1所示为透镜形状示意图，透镜4包含入射透射曲面41、全反射曲面42、出射透射曲面43和过渡曲面45，其中过渡曲面45连接全反射曲面42和入射透射曲面41，全反射曲面42连接过渡曲面45和出射透射曲面43，入射透射曲面41横截面呈底部凹进的U形，U形的底面为球面入射透射曲面412，侧面为侧入射透射曲面411，出射透射曲面43横截面呈顶部凹陷的“几”字形，“几”字形顶部为球面出射透射曲面432，底部为主出射透射平面431 ，两侧为辅出射透射平面434，LED光源2位于球面入射透射曲面412和球面出射透射曲面432组成的透镜的焦点上。透镜4安装在底板1一侧，透镜4与底板1之间形成有空腔3，LED光源2面向透镜4一侧为发光面。相对于传统球面透镜，本实用新型发明的透镜4创造性的将LED光源2包围在由球面入射透射曲面412和侧入射透射曲面411形成的空腔3中，从而能够收集更多从LED光源2发出的大角度的光线，并通过全反射曲面42及出射透射曲面43的作用转化为有效的工作光线，大幅减少光辐射能量的浪费，提高聚光区的光辐射能量水平，有助于提高固化速度和质量，提高UV LED灯的效率，节省能源。

如图2所示为光路图，从LED光源2发出的光线经空腔3和第一入射透射面41进入透镜，LED光源2发出的光线分为小角度光线512和大角度光线511，大角度光线511经侧入射透射曲面411作用入射到透镜内部传送到全反射曲面42；小角度光线512经球面入射透射曲面412进入透镜，在透镜内部传导至球面出射透射曲面432。大角度光线511在全反射曲面42表面发生全反射作用，传输方向发生改变，经主出射透射平面431射出透镜，小角度光线512从出射面432射出透镜。大角度光线511和小角度光线512射出透镜后，在焦平面6汇聚，形成有一定宽度的高亮度聚光区。综上所述，经过本实用新型设计的具有特殊形状的透镜4的作用下，由LED光源2发出的光线大部分被聚集在焦平面6上的聚光区内，相对于普通球面透镜，透镜4具有聚光效果和收集光线角度广的特点，结合使用质量轻且透光率高的聚甲基丙烯酸甲酯材料，将使得本实用新型UV LED灯具有轻量化和高效率的特点，在小型及便携UVLDE灯方向具有良好的市场前景。

如图3所示为UV固化灯结构图，底板1一侧固定有散热鳍片8，散热鳍片8由一组横截面为T字形的散热片等距离排列组成，散热片由铝合金材料制作，底板1另一侧固定有LED光源2、透镜4和灯罩7，透镜4与底板1之间形成空腔3，底板1两端各固定有一个散热风扇，散热风扇与空腔3连通，且散热风扇的排气方向相同，从而能够形成穿过空腔3的连续气流，及时有效的带走空腔3内聚集的热量，降低LED光源2的温度。灯罩7的形状透镜4相同并且与透镜4贴合安装，能够减小UV LED灯的整灯体积，而且能够避免灰尘等杂质落到全反射曲面42上。LED光源2固定在底板1上并处于空腔3内，朝向透镜4的一侧为发光面，在底板1背面散热鳍片8及空腔3内连续气流的作用下，LED光源2能够及时散热，保证处于合适的工作温度内。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种UV LED固化灯，包含LED光源、底板和透镜，其特征在于，所述透镜固定在所述底板上，所述透镜横截面呈左小右大的卧H形，透镜与底板之间形成有一空腔，所述LED光源固定在所述底板上并位于所述空腔中，LED光源面向透镜一侧为发光面；

所述透镜包含入射透射曲面(41)、全反射曲面(42)、出射透射曲面(43)和过渡曲面(45)，其中过渡曲面 (45)连接全反射曲面(42)和入射透射曲面 (41)，全反射曲面(42)连接过渡曲面(45)和出射透射曲面(43)；

所述入射透射曲面(41)横截面呈底部凹进的U形，所述U形的底面为球面入射透射曲面(412)，侧面为侧入射透射曲面(411)；

所述出射透射曲面(43)横截面呈顶部凹陷的“几”字形，所述“几”字形顶部为球面出射透射曲面(432)，底部为主出射透射平面(431) ，两侧为辅出射透射平面(434)。

2.根据权利要求1所述的一种UV LED固化灯，其特征在于，所述底板和LED光源之间安装有一反光板，所述透镜两侧安装有一灯罩，所述灯罩形状与透镜相同并与所述透镜紧贴，所述底板和灯罩为PCB板。

3.根据权利要求1所述的一种UV LED固化灯，其特征在于，所述底板为铝合金板，底板背面安装有散热鳍片，所述散热鳍片为铝合金材料。

4.根据权利要求1所述的一种UV LED固化灯，其特征在于，所述底板两侧安装有散热风扇，所述散热风扇与所述透镜与底板之间形成的空腔连通，所述散热风扇排气方向相同。

5.根据权利要求1所述的一种UV LED固化灯，其特征在于，所述LED光源位于所述球面入射透射曲面(412)与所述球面出射透射曲面(432)共同组成的透镜的焦点上。

6.根据权利要求1所述的一种UV LED固化灯，其特征在于，所述全反射曲面(42)呈抛物线形，且开口朝向远离LED光源的方向。

7.根据权利要求1所述的一种UV LED固化灯，其特征在于，所述透镜材料为聚甲基丙烯酸甲酯。