CN212949198U - 一种lcd光固化3d打印机光源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LCD光固化3D打印机光源装置，包括灯板散热板，所述灯板散热板的上端设有倾斜且左右对称的安装面，所述安装面上安装有灯板，所述灯板上设有灯珠，左右所述安装面之间设有夹角，所述灯板散热板的下端安装有散热风扇，所述灯板散热板的上端固定有四组LCD屏幕，四组所述LCD屏幕的下端罩在灯板的外侧，所述LCD屏幕的内侧底部设有反光罩。本实用新型通过多个单颗灯珠的空间布置模拟球形灯，提高光源总能量；灯珠的空间布置有效控制光线发散角度，提高准直度和光强均匀度；结合反光罩3的反射作用将杂散光线整理利用，提高光线利用率，降低功耗；本实用新型结构简单，成本低廉，维护简单，有很高的经济效益。

Description

一种LCD光固化3D打印机光源装置

技术领域

本实用新型涉及光固化3D打印技术领域，具体为一种LCD光固化3D打印机光源装置。

背景技术

LCD光固化3D打印机原理为：光敏树脂在由LCD屏幕图像显示区域透过的特定波段的UV光照射下发生固化，单次固化一层，层厚由机械结构控制，逐层累加，由面成体形成立体结构。其中LCD屏幕控制每一层固化截面形状， LCD底部光源提供UV光。

理想状态下，光源应该为平行光源即准直光，垂直于成型面，且各点光强一致。此时成型边缘为理想状态，成型边缘即为LCD显示图像边缘；当光源为非准直光源时，由于LCD屏幕像素点也有一定尺寸的宽度，导致带有角度的光线也能穿过屏幕，同时由于屏幕自身有一定厚度，带角度光线由屏下入射后发生折射，造成成型边缘与LCD屏幕图像显示不一致现象，最终影响打印件尺寸精度。

此外，不同光照强度会导致树脂吸收光照不同而固化程度不一致，影响打印件表面质量和尺寸精度。

目前市场主要LCD光固化3D打印机的光源主要有以下几种：

点光源加反光罩结构；阵列光源加透镜结构。

点光源加反光罩结构中，光源为近似单一点光源，准直度差，虽然反光罩对部分光线起到反射聚拢作用，但边缘位置依旧光强较弱，而中间部分光强较强，准直度和均匀度都较差，同时由于是点光源，光线覆盖面积有限；阵列光源加透镜结构，该结构灯板部分由单颗灯珠阵列而成，每颗透镜上方对应有相对独立的透镜，由灯珠发射出的光线透过透镜被重新校直，经过校直的光线准直度有较大改善，同时提高了光的利用率。覆盖尺寸由打印面积即LCD尺寸决定，理论上该灯板可以做到无线大。

该方案的缺点有以下几点：1、透镜之间有物理的界限，投射出的光线在透镜范围内较为均匀，但是在透镜间的分界处会有明显的强弱区别，直观表现为该阵列光源光线投射出的明暗光线对比明显的网格，因此在跨网格区域成型时会有明显成型区别，无论是表面质量还是尺寸精度都得不到很好保证； 2、透镜在校直光线的同时也会将部分光线打乱，虽然区域光强较为均匀，但是光线角度不尽一致，对打印效果依然有影响；3、成本较高。为此，我们推出一种LCD光固化3D打印机光源装置。

实用新型内容

为了改善目前3D打印机UV光源准直度差、光强不均匀状况，提高LCD 光固化3D打印机成型质量，有效利用能量、降低功耗和制造成本；理论上单颗点光源为营造出准直度高的光线，需要尽量拉长灯光源和屏幕之间的距离，取光源中心处光线。但在实际的应用中，这样的距离是不能够忍受的，也是不经济的。

本实用新型的目的在于提供一种LCD光固化3D打印机光源装置，能够有效改善光源准直度，同时在打印界面各个区域的光强较为均匀。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种LCD光固化D打印机光源装置，包括灯板散热板，所述灯板散热板的上端设有倾斜且左右对称的安装面，所述安装面上安装有灯板，所述灯板上设有灯珠，左右所述安装面之间设有夹角，所述灯板散热板的下端安装有散热风扇，所述灯板散热板的上端固定有四组LCD屏幕，四组所述LCD屏幕的下端罩在灯板的外侧，所述LCD屏幕的内侧底部设有反光罩。

作为本技术方案的进一步优化，所述灯板散热板的侧边设有若干组等距设置且长短不一的条形散热孔。

作为本技术方案的进一步优化，四组所述LCD屏幕的整体呈上宽下窄的设置，且单个所述LCD屏幕的形状为矩形。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过多个单颗灯珠的空间布置模拟球形灯，提高光源总能量；灯珠的空间布置有效控制光线发散角度，提高准直度和光强均匀度；结合反光罩3的反射作用将杂散光线整理利用，提高光线利用率，降低功耗；本实用新型结构简单，成本低廉，维护简单，有很高的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型LCD屏幕长度方向光线分布图；

图2为本实用新型结构示意图。

图中：1-灯板；2-灯板散热板；3-反光罩；4-散热风扇；5-LCD屏幕。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种LCD光固化3D打印机光源装置，包括灯板散热板2，所述灯板散热板2的上端设有倾斜且左右对称的安装面，所述安装面上安装有灯板1，所述灯板1上设有灯珠，左右所述安装面之间设有夹角，所述灯板散热板2的下端安装有散热风扇4，所述灯板散热板2的上端固定有四组LCD屏幕5，四组所述LCD屏幕5的下端罩在灯板 1的外侧，所述LCD屏幕5的内侧底部设有反光罩3。

具体的，所述灯板散热板2的侧边设有若干组等距设置且长短不一的条形散热孔6。

具体的，四组所述LCD屏幕5的整体呈上宽下窄的设置，且单个所述LCD 屏幕5的形状为矩形。

具体的，使用时，将灯板1安装在灯板散热板2上端的安装面上，左右安装面之间设有夹角，该夹角为α，则左右两组灯板1组成球心在A点的近似球形灯，因为LCD屏幕5的形状为矩形，故此只对灯板散热板2在对应LCD 屏幕5长度方向设置角度即可。

α值决定有效辐射面积的大小，以8.9寸屏幕为例，鉴于入光线射角对固化成型的影响，应保证α＜50度，此时灯珠与LCD屏幕距离为160mm左右；

其中灯板1的灯珠发射部分光线直接射入LCD屏幕5，角度过大不能直接射入LCD屏幕5的光线，由反光罩3反射后，再射入LCD屏幕5。(灯珠边缘大角度发散光线过弱，对打印影响较小，不予考虑。)因此，所有入射LCD屏幕的光线的角度均得到有效控制，且无杂散光线干扰。因此打印模型表面质量好。

通过多个单颗灯珠的空间布置模拟球形灯，提高光源总能量；灯珠的空间布置有效控制光线发散角度，提高准直度和光强均匀度；结合反光罩3的反射作用将杂散光线整理利用，提高光线利用率，降低功耗；本实用新型结构简单，成本低廉，维护简单，有很高的经济效益。

其中灯珠空间排列布置特点、角度，反光罩的结构特点为保护重点。

角度分布布置点光源，将多个单颗灯珠布置在具有一定角度的灯板散热板上，在灯板散热板2和LCD屏幕之间设置反光罩聚拢光线，同时将所有光线全部集中在LCD屏幕的屏幕区域。

该灯板散热板的角度及灯珠位置设置，使得灯珠的光线以一个虚拟球心向四周发散，利用多颗灯珠的合理排布营造近似球形灯的点光源，结合反光罩聚拢光线，同时将一部分发散严重的光线进行反射后形成小角度光线入射到LCD屏幕。因此灯珠光源的最大发散角得到有效控制，同时照射面积可控，将该夹角定义为理想值，结合LCD屏幕的大小，确定灯珠与LCD屏幕的距离。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种LCD光固化3D打印机光源装置，包括灯板散热板(2)，其特征在于：所述灯板散热板(2)的上端设有倾斜且左右对称的安装面，所述安装面上安装有灯板(1)，所述灯板(1)上设有灯珠，左右所述安装面之间设有夹角，所述灯板散热板(2)的下端安装有散热风扇(4)，所述灯板散热板(2)的上端固定有四组LCD屏幕(5)，四组所述LCD屏幕(5)的下端罩在灯板(1)的外侧，所述LCD屏幕(5)的内侧底部设有反光罩(3)。

2.根据权利要求1所述的一种LCD光固化3D打印机光源装置，其特征在于：所述灯板散热板(2)的侧边设有若干组等距设置且长短不一的条形散热孔(6)。

3.根据权利要求1所述的一种LCD光固化3D打印机光源装置，其特征在于：四组所述LCD屏幕(5)的整体呈上宽下窄的设置，且单个所述LCD屏幕(5)的形状为矩形。

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