CN208967487U - 液冷散热的uv-led固化光源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种液冷散热的UV‑LED固化光源系统，包括散热体，该散热体具有沿其纵向延伸的光源容纳腔，该容纳腔的内表面具有多个平行设置的纵向光源槽，每一纵向光源槽内均设置有UV‑LED灯条，且每一纵向光源槽的口部均设置有条形聚光透镜，以使得多个UV‑LED灯条的照明光斑至少部分重叠；散热体内形成有液冷管路，液冷管路包括多个相互连通的纵向通道，多个纵向通道分别与多个纵向光源槽对应设置。本实用新型的UV‑LED固化光源系统通过使得多个UV‑LED灯条的照明光斑至少部分重叠而提供增强的光照强度，同时液冷管路包括多个分别与纵向光源槽对应设置的纵向通道，具有结构简单、光照强度高、散热性能佳等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于UV（紫外光）固化设备的UV-LED光源系统。
背景技术
UV光固化设备利用紫外线（通常为200-450nm）照射紫外光固化材料（例如胶水或油墨）使其产生聚合反应从而固化，在印刷、涂装等行业具有非常广泛的应用。传统的UV光固化设备利用UV汞灯作为光源，电耗大，且因UV汞灯产生臭氧而需要配置排气装置，导致设备总体运行成本高。由于LED（发光二极管）具有低电耗、长寿命、小型化、轻量化和不含水银成分等优点，近年来UV-LED光源已越来越多地替代UV汞灯使用在UV光固化设备上。
中国专利申请CN201210427555.5公开了一种具冷风导流和热管散热功能的高效UV固化设备，包括外壳、抽风机、热管散热器、LED光源板、冷风机和送风装置，抽风机固定在外壳的外侧，热管散热器和LED光源板位于外壳内侧且相互固定连接，送风装置包括安装在外壳外侧的送风部件，送风装置还包括安装在外壳内侧且延伸出外壳外侧而连通至送风部件的导风部件，导风部件底部凹陷形成连通送风部件的导风槽，导风槽内设有多个导流片。
中国专利申请CN201410054122.9公开了一种免封装UV LED固化光源模组，包括硅基板，在硅基板的正面设置反射互联层，反射互联层的上表面设置若干组正负共晶层，每组正负共晶层均由P共晶电极和N共晶电极组成，在每组正负共晶层上设置LED芯片，LED芯片表面覆盖灌封胶。在硅基板的背面通过焊接层连接水冷散热器，水冷散热器上设置进水管和出水管。
中国专利申请CN201520777832.4公开了一种UV LED固化灯，其光源模组的若干LED光源排列设置在同一LED主板的正面上；LED主板的正面与一透光板组合形成封闭腔，封闭腔内充入氮气；一散热单元主体与该光源模组围合出一冷却腔，达成冷却水循环冷却光源模组；一外壳包覆光源模组及散热单元，外壳相应端面上的发光口设有外玻璃盖。
随着紫外光固化技术的快速发展，产业上迫切期望UV-LED固化光源系统具有更强的照射强度。如以上现有技术所披露的，当前所采用的常见方法是尽量改善UV-LED光源系统的散热性能，从而采用具有更大功率的LED器件和/或更密集的LED排列来提供更高的光照强度。但是，这一方面极易导致LED因过热而出现“死灯”现象，另一方面受限于模组的散热能力，光照强度的增加有限，难以充分满足产业的需求。
另外，CN201210427555.5中披露了采用冷风机进行散热，这种散热方式存在结构复杂、产品体积大的不足；而CN201410054122.9和CN201520777832.4中虽然公开了采用水冷方式进行散热，但其中冷却流道的设计仍然存在需要提高之处。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的是提供一种结构简单、具有增强紫外光照强度和散热能力的UV-LED固化光源系统。
为了实现上述的主要目的，本实用新型提供了一种液冷散热的UV-LED固化光源系统，包括散热体，其中：
该散热体具有沿其纵向延伸的光源容纳腔，该容纳腔的内表面具有多个平行设置的纵向光源槽，每一纵向光源槽内均设置有UV-LED灯条，且每一纵向光源槽的口部均设置有条形聚光透镜，以使得多个UV-LED灯条的照明光斑至少部分重叠；
散热体内形成有液冷管路，液冷管路包括多个相互连通的纵向通道，多个纵向通道分别与多个纵向光源槽对应设置。
由以上技术方案可见，一方面，本实用新型将多个UV-LED灯条呈弧形分布设置并通过聚光透镜进行聚光，使得多个UV-LED灯条的照明光斑至少部分重叠，从而以结构简单且低成本的方式使得UV-LED固化光源系统具有增强的光照强度；另一方面，散热体内形成有液冷管路，该液冷管路包括多个分别与纵向光源槽对应设置的纵向通道，使得冷却流体可以快速地导出UV-LED灯条所产生的热量，系统的热稳定性和使用寿命得到显著提高。
优选地，液冷管路形成为使得冷却流体在液冷管路内单向流动，以更为快速、均匀地进行散热。与此相对地，如果如现有技术所公开的在散热体内形成一个具有较大体积的流体容纳腔的话，则冷却流体在流体容纳腔内容易形成不规则的流动，进而导致散热效果的降低。
根据本实用新型的一种具体实施方式，光源容纳腔的口部设置有透光面板，散热体的纵向两端分别设置有第一端盖和第二端盖，透光面板、第一端盖和第二端盖共同密封光源容纳腔。这一方面可以防止灰尘进入容纳腔内而沾污聚光透镜和UV-LED发光元件的封装透镜，另一方面可以减缓UV-LED发光元件封装透镜的老化。
优选地，第一端盖或第二端盖上设置有与液冷管路相连通的进液接口和排液接口。进液接口和排液接口设置在同一端盖上，有利于简化冷却管路系统设计以及光源系统在固化设备内的安装。
根据本实用新型的另一具体实施方式，多个UV-LED灯条所形成的照明光斑的总宽度为0.5毫米至10毫米，以进一步提高系统的光照强度。
本实用新型中，对UV-LED灯条的数量可以不作限制。作为一种优选实施方式，纵向光源槽的数量（相应地为UV-LED灯条的数量）为3-8个。容易理解，每一纵向光源槽内的UV-LED灯条可以形成为一个整体或者由多段拼接组合而成。
本实用新型中，聚光透镜可以采用粘结、螺钉固定等各种安装方式。优选地，纵向光源槽口部的横向两侧具有条形卡槽，聚光透镜的横向两侧具有与条形卡槽相卡接的侧向凸起，以结构简单地实现聚光透镜的安装固定。
根据本实用新型的另一具体实施方式，UV-LED灯条包括电路基板和设置在电路基板上的多个UV-LED发光元件，多个UV-LED发光元件沿电路基板的纵向线性排列，以便于进行配光设计和提高系统的出光效率。其中，UV-LED发光元件可以为UV-LED灯珠或UV-LED芯片。
优选地，电路基板为金属基印刷电路板或陶瓷电路板，电路基板和散热体之间具有导热膏或导热垫，以降低UV-LED发光元件和散热体之间的热阻。
为便于移动和安装，本实用新型的UV-LED固化光源系统还可以包括一个或多个与散热体相连接的把手。
为了更清楚地阐述本实用新型的目的、技术方案及优点，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本实用新型UV-LED固化光源系统实施例1的立体图；
图2是本实用新型UV-LED固化光源系统实施例1的另一立体图；
图3是本实用新型UV-LED固化光源系统实施例1中散热体的结构示意图；
图4是本实用新型UV-LED固化光源系统实施例1的内部结构示意图；
图5是表示本实用新型UV-LED固化光源系统实施例1照明效果的示意图。
具体实施方式
实施例1
图1和2是UV-LED固化光源系统实施例1的立体图。参见图1和2，该UV-LED固化光源系统包括散热体10、第一端盖21、第二端盖22、透光面板23和上盖板24；其中，散热体10的下侧具有沿其纵向延伸的光源容纳腔11（参见图3），第一端盖21和第二端盖22分布设置于散热体10的纵向两端，透光面板23设置于光源容纳腔11的口部，并与第一端盖21和第二端盖22共同密封光源容纳腔11。上盖板24固定安装于散热体10的上侧，且其上设置有两个把手25。第一端盖21上设置有两个导电接头26、进液接口27和排液接口28。
图3是散热体10的结构示意图。如图3所示，散热体10具有沿其纵向延伸的光源容纳腔11，光源容纳腔11的内表面具有多个平行设置且呈弧形分布的纵向光源槽12（即光源槽12沿散热体10的纵向延伸），纵向光源槽12口部的横向两侧均具有条形卡槽13。纵向光源槽12的数量为3-8个，典型地为4个或5个。散热体10内形成有包括多个纵向通道141的液冷管路14，多个纵向通道141分别与多个纵向光源槽12对应设置，相邻纵向通道141的其中一个末端相互连通，以使得冷却流体（例如水）在液冷管路14内单向流动。液冷管路14的入口和出口形成在散热体10相邻于第一端盖21的纵向末端，且分别与第一端盖21上的进液接口31和排液接口32相连通。
图4是UV-LED固化光源系统实施例1的内部结构示意图，图5是表示其照明效果的示意图。参见图4和5，每一纵向光源槽12内均设置有一个与导电接头26电连接的UV-LED灯条40，多个UV-LED灯条40同样呈弧形分布；同时，每一纵向光源槽12的口部均设置有条形聚光透镜50（即聚光透镜50沿散热体10的纵向延伸而形成为条状），以使得多个UV-LED灯条40的照明光斑至少部分重叠，并将照明光斑S的总宽度W（参见图5）控制为0.5毫米至10毫米。
继续参见图3和4，聚光透镜50的横向两侧具有与条形卡槽13相卡接的侧向凸起51，以便于将聚光透镜50安装到纵向光源槽12的口部。UV-LED灯条40包括电路基板41和设置在电路基板上的多个UV-LED灯珠42，多个UV-LED灯珠42沿电路基板41的纵向（即散热体10的纵向）线性排列。电路基板41可以为金属基印刷电路板（典型地包括金属基板、设置在金属基板上的绝缘层和设置在绝缘层上的电路层）或者陶瓷电路板（典型地包括陶瓷基板和形成在陶瓷基板上的电路层），电路基板41和散热体10之间具有导热膏或导热垫（图中未示出）。其中，当电路基板41选用金属基印刷电路板时，UV-LED灯珠42优选与金属基印刷电路板的金属基板之间直接导热连接（例如将UV-LED灯珠42直接焊接至金属基板上），这可以通过在金属基板上形成贯穿绝缘层的导热凸起并将灯珠焊接在该导热凸起上而实现，也可以通过在绝缘层中形成使得金属基板露出的贯穿孔并将灯珠焊接在该金属基板的露出区域而实现。
实施例2
实施例2与实施例1的区别仅在于：
UV-LED灯条采用了直接将UV- LED芯片设置在电路基板上的COB（板上封装）封装方式，包括电路基板、设置在电路基板上的多个UV- LED芯片和包覆多个UV- LED芯片的条形封装透镜，多个UV-LED芯片沿电路基板的纵向线性排列。电路基板可以为金属基印刷电路板或陶瓷电路板，UV-LED芯片设置在金属基印刷电路板的金属基板（在绝缘层中形成使得金属基板露出的贯穿孔并将芯片固晶在该金属基板的露出区域）或陶瓷电路板的陶瓷基板上，该金属基板或陶瓷基板用于承载UV-LED芯片的区域对紫外光具有至少85%，优选90%以上的反射率（例如在电路基板中的UV-LED芯片承载区域形成铝膜或银膜）。
虽然以上通过优选实施例描绘了本实用新型，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型的发明范围内，凡依照本实用新型所作的同等改进，应为本实用新型的保护范围所涵盖。
Claims (8)
1.一种液冷散热的UV-LED固化光源系统，包括散热体，其特征在于：
所述散热体具有沿其纵向延伸的光源容纳腔，所述容纳腔的内表面具有多个平行设置且呈弧形分布的纵向光源槽，每一所述纵向光源槽内均设置有UV-LED灯条，且每一所述纵向光源槽的口部均设置有条形聚光透镜，以使得多个所述UV-LED灯条的照明光斑至少部分重叠；
所述散热体内形成有液冷管路，所述液冷管路形成为使得冷却流体在所述液冷管路内单向流动；所述液冷管路包括多个相互连通的纵向通道，多个所述纵向通道分别与多个所述纵向光源槽对应设置，相邻纵向通道的其中一个末端相互连通。
2.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述容纳腔的口部设置有透光面板，所述散热体的纵向两端分别设置有第一端盖和第二端盖，所述透光面板、所述第一端盖和所述第二端盖共同密封所述容纳腔。
3.如权利要求2所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述第一端盖或所述第二端盖上设置有与所述液冷管路相连通的进液接口和排液接口。
4.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：多个所述UV-LED灯条所形成的照明光斑的总宽度为0.5毫米至10毫米。
5.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述纵向光源槽的数量为3-8个。
6.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述纵向光源槽口部的横向两侧具有条形卡槽，所述聚光透镜的横向两侧具有与所述条形卡槽相卡接的侧向凸起。
7.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述UV-LED灯条包括电路基板和设置在所述电路基板上的多个UV-LED发光元件，所述多个UV-LED发光元件沿所述电路基板的纵向线性排列。
8.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于还包括一个或多个与所述散热体相连接的把手。
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