CN218054026U - 光源装置及光固化3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种光源装置及光固化3D打印设备。该光源装置包括光源机构、反射镜和遮光座，反射镜位于遮光座背离光源机构的一侧。遮光座构造有通光孔，光线能够穿过通光孔投射至反射镜，经反射镜朝上反射至显示屏。由于通光孔位于光线投射至遮光座的投射区域以内，即通光孔的面积小于光线投射至遮光座的光斑面积。因此只有位于通光孔区域内的光线能够被反射镜投射至显示屏上，通光孔以外的区域即边缘区域的光线被遮光座吸收，从而遮挡边缘区域光强较小的杂光，仅光强较大的光能够投射至显示屏，保证投射至显示屏的光线的强度大小较为均衡，没有光强较小的杂光，提升光线的均匀性，进而保证后续的固化质量。

Description

光源装置及光固化3D打印设备

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种光源装置及光固化3D打印设备。

背景技术

在光固化领域，LCD光固化技术在分辨率、打印精度、成型面积以及价格上有都明显的优势。随着LCD成型面积的增加，从而对紫外光源的功率、均匀度和准直度提出了更高的要求。

现有的光固化成型设备多采用分布式区域曝光拼接技术，主要是由许多紫外灯珠整列均匀排布，灯珠发射出的光线全部照射至显示屏幕上。由于灯珠在不同照射区域内的强度不同，使得打印模型在不同位置的固化效果和固化速度存在差异，从而影响整体的固化质量。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的光源装置存在光源不均匀导致LCD光固化质量差的问题，提供一种解决上述问题的光源装置。

一种光源装置，应用于光固化3D打印设备，包括：

光源机构，用于发出光线；

反射镜，与所述光源机构沿第一方向相对设置；

遮光座，所述反射镜位于所述遮光座背离所述光源机构的一侧；所述遮光座构造有通光孔，所述光源机构发出的光线能够穿过所述通光孔投射至所述反射镜，经过所述反射镜朝上反射至所述光固化3D打印设备中的显示屏；其中，所述通光孔位于所述光线投射至所述遮光座的投射区域以内。

在其中一个实施例中，所述遮光座为遮光板；自下而上，所述遮光板与所述光源机构的间距逐渐增大，所述通光孔的孔径逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述通光孔为梯形。

在其中一个实施例中，所述通光孔为矩形。

在其中一个实施例中，所述光源装置包括连接于所述光源机构和所述遮光座之间的第一遮光罩，所述第一遮光罩具有第一空间；所述光源机构发出的所述光线经过所述第一空间到达所述反射镜。

在其中一个实施例中，所述光源装置包括连接于所述遮光座的第二遮光罩，所述第二遮光罩具有第二空间；经过所述反射镜反射的光线经过所述第二空间到达所述显示屏。

在其中一个实施例中，所述光源装置包括散热机构，所述散热机构连接于所述光源机构，所述散热机构用于对所述光源机构散热。

在其中一个实施例中，所述散热机构包括散热主体和多个连接于所述散热主体的散热片；所述散热片相对所述散热主体沿第二方向延伸，多个所述散热片沿第三方向间隔分布，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直。

在其中一个实施例中，所述光源机构包括沿第三方向并排设置的多组灯珠，每组灯珠组均包括多个沿第二方向并排设置的灯珠。

一种光固化3D打印设备，包括如上所述的光源装置。

本技术方案具有以下有益效果：上述光源装置，包括光源机构、反射镜和遮光座，反射镜位于遮光座背离光源机构的一侧。遮光座构造有通光孔，光线能够穿过通光孔投射至反射镜，经反射镜朝上反射至显示屏。由于通光孔位于光线投射至遮光座的投射区域以内，即通光孔的面积小于光线投射至遮光座的光斑面积。对应地，反射镜接收到的光线面积小于投射至遮光座的光斑面积，即只有位于通光孔区域内的光线能够被反射镜投射至显示屏上，通光孔以外的区域的光线被遮光座吸收。由于光源机构发出的光线在边缘区域的光强较小，因此通过遮光座遮挡掉通光孔以外即边缘区域的杂光，使得位于通光孔区域内的光强较大的光能够投射至显示屏，从而保证投射至显示屏的光线的强度大小较为均衡，没有光强较小的杂光，提升光线的均匀性，进而保证后续的固化质量。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的光固化3D打印设备的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的光源装置的结构示意图；

图3为图2所示的光源装置的爆炸图；

图4为图2所示的光源装置在另一视角的爆炸图；

图5为图2所示的光源装置的剖视图；

图6为图2所示的光源装置在另一视角的剖视图。

附图标记：10-光固化3D打印设备；100-光源装置；110-光源机构；111-灯珠；120-反射镜；130-遮光座；131-通光孔；140-第一遮光罩；150-第二遮光罩；160-散热机构；161-散热主体；162-散热片；200-显示屏；300-成型平台；400-料槽；500-升降机构。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1至图3所示，本实用新型一实施例提供了一种光源装置100，用于将光固化3D打印设备10中的流体材料固化成型。光源装置100包括光源机构110、反射镜120和遮光座130。光源机构110用于发出光线；反射镜120与光源机构110沿第一方向相对设置；反射镜120位于遮光座130背离光源机构110的一侧；遮光座130构造有通光孔131，光源机构110发出的光线能够穿过通光孔131投射至反射镜120，经过反射镜120朝上反射至光固化3D打印设备10中的显示屏200；其中，通光孔131位于光线投射至遮光座130的投射区域以内。

可以理解地，光线即指代光源机构110辐射出的光，光源机构110辐射出的光具有一定的投射面积，而并非是一条直线。由于通光孔131位于光线投射至遮光座130的投射区域以内，即通光孔131的面积小于光线投射至遮光座130的光斑面积。对应地，反射镜120接收到的光线面积小于投射至遮光座130的光斑面积，即只有位于通光孔131区域内的光线能够被反射镜120投射至显示屏200上，通光孔131以外的区域的光线被遮光座130吸收。由于光源机构110发出的光线在边缘区域的光强较小，因此通过遮光座130遮挡通光孔131以外即边缘区域的杂光，使得位于通光孔131区域内的光强较大的光能够投射至显示屏200，从而保证投射至显示屏200的光线的强度大小较为均衡，没有光强较小的杂光，提升光线的均匀性，进而保证后续的固化质量。

在一实际的应用场景中，第一方向为图示中的X方向，第二方向为图示中的Y方向，第三方向为图示中的Z方向。下文均以X方向指代第一方向，以Y方向指代第二方向，以Z方向指代第三方向。

如图3和图4所示，在一具体的实施例中，遮光座130为遮光板；自下而上，遮光板与光源机构110的间距逐渐增大，通光孔131的孔径逐渐增大。

具体地，如图5所示，由于遮光板相对光源机构110倾斜，且上端距离光源机构110较远，下端距离光源机构110较近，而光源是发散的，因此投射至上端的光斑面积较大，投射至下端的光斑面积较小。也就是说，自下而上，投射至遮光板的光斑沿Y方向的尺寸逐渐增大，通过设计通光孔131的孔径逐渐增大，使其适配不同位置的光斑大小，保证遮光板遮挡边缘区域的杂光的同时，降低对光强较大的光线造成遮挡的可能。

如图4和图6所示，在又一具体的实施例中，通光孔131为梯形。通过前述分析可知，自下而上，投射至遮光板的光斑面积逐渐增大，即投射区域的形状近似为梯形。通过在遮光板上设置对应的梯形通光孔，使得投射至遮光板上的位于梯形区域以内的光源被反射至上方的显示屏200，位于梯形区域以外的光线被遮光板吸收，从而滤除边缘区域的杂光。使得投射至顶部的光线的强度大小较为均衡，没有光强较小的杂光，提升光线的均匀性，进而保证后续的固化质量。在其他实施方式中，通光孔也可以为矩形，只有位于矩形区域内的光线能够被反射至上方的显示屏，从而滤除边缘区域的杂光。需要说明的是，通光孔的形状并不以此为限，只要满足通光孔位于遮光座上的投射区域以内即可。

进一步地，为了保证遮光座130能够充分地遮挡住光强较小的光线，通光孔131的中心与光源机构的中心沿X方向对准，且通光孔131的面积为遮光座130上形成的光斑面积的80％。通过此种设置，提高对边缘区域的杂光的遮挡效果，保证固化质量。

如图3和图5所示，在一实施例中，反射镜120通过紧固件例如螺栓等安装在遮光座130背离光源机构110的一侧，反射镜120和遮光座130均相对水平面倾斜。反射镜120采用前镀膜反射镜，对于波长在400nm-700nm的光源，其反射率能够达到94％以上，具有高反射比以及反射精度较高的特点，能够将光源机构110提供的光线精确无偏差的反射入显示屏200。反射镜120的镀膜层可以为银薄膜或铝薄膜等。

如图3和图4所示，在一实施例中，光源装置100包括连接于光源机构110和遮光座130之间的第一遮光罩140，第一遮光罩140具有第一空间；光源机构110发出的光线经过第一空间到达反射镜120。通过第一遮光罩140形成封闭的第一空间，一方面，能够起到遮光的作用，即降低光线外漏而意外照射到非固化区域影响打印效果的风险。另一方面，能够保证投射至反射镜120的光线的能量的稳定性。由于光具有发散性，大部分光线会经过该第一空间投射至反射镜120，小部分光线会投射至第一遮光罩140的内壁，从而将热量转移至第一遮光罩140，使得第一遮光罩140的第一空间内的温度升高，进而使得经过第一空间投射至反射镜120的光线的能量损失较小，进而保证经反射镜120反射至显示屏200的光线的强度。另外，通过第一遮光罩140形成封闭的第一空间，使得光线经过的区域具有密封性，能够降低灰尘对光源机构110散热性能及对光线光路产生阻挡的影响，提高光源机构110的使用寿命及保证光源光照强度的稳定性。具体地，第一遮光罩140可以为长方体结构，由多个防尘板围设而成，第一遮光罩140沿X方向的两端构造有开口，一端的开口用于安装光源机构110，另一端的开口用于供光线穿过。

如图3至图5所示，在又一实施例中，光源装置100包括连接于遮光座130的第二遮光罩150，第二遮光罩150具有第二空间；经过反射镜120反射的光线经过第二空间到达显示屏200。具体地，如图4所示，显示屏200连接于第二遮光罩150上端的开口，第一遮光罩140连接于第二遮光罩150右端的开口，遮光座130连接于第二遮光罩150左端的开口，第一遮光罩140、第二遮光罩150和遮光座130配合形成封闭结构，从而起到遮光作用，降低光线外漏的可能，使得经过反射镜120反射出的光线的一小部分投射至第二遮光罩150，从而将热量转移至第二遮光罩150，使得第二空间内的温度升高，进而使得经过第二空间投射至显示屏200的光线的能量损失较小，保证投射至显示屏200的光线的能量与实际成型所需的能量的差异较小，保证成型的稳定性。另外，第二遮光罩还能减小灰尘粘附在显示屏200上的可能。

如图2和图3所示，在其中一个实施例中，光源装置100包括散热机构160，散热机构160连接于光源机构110，散热机构160用于对光源机构110散热。具体地，散热机构160设置于光源机构110背离遮光座130的一侧，降低风扇将外侧的灰尘带入光源机构110内的风险，进而降低灰尘对显示屏200中的光学器件的影响。通过散热机构160降低光源机构110的温度，降低热量过高影响光源机构110使用寿命的可能。

如图2和图3所示，在一具体的实施例中，散热机构160包括散热主体161和多个连接于散热主体161的散热片162；散热主体161连接于光源机构110，散热片162相对散热主体161沿Y方向延伸，多个散热片162沿Z方向间隔分布。光源机构110产生的热量辐射传递到散热片162，相邻的散热片162之间的间隙形成散热通道，通过散热片162与外界的空气进行热交换，从而将热量散热到空气中，实现对光源机构110的散热。相邻散热片162之间的间距相等，使得气流通过各个间隙内的流量更加均匀。

进一步地，为了提升散热效果，散热机构包括风扇，风扇的出风口与散热片相对，风扇吹出的冷空气能够及时将散热片上的热量带走，极大地提高了对光源机构的散热效果。

如图3所示，在其中一个实施例中，光源机构110包括沿Z方向并排设置的多组灯珠111，每组灯珠111组均包括多个沿Y方向并排设置的灯珠111。多个灯珠111均安装于光源机构110的灯板上，灯珠111朝向反射镜120设置，使得灯珠111提供的光线能够投射到反射镜120，再由反射镜120反射到显示屏200。多个灯珠111形成矩阵式分布，降低光强不足以及灯珠111的拼接区域之间的光强不均匀的问题。灯珠具体可以为紫外光灯珠。

如图1所示，进一步地，本实用新型还提供一种光固化3D打印设备10，包括上述的光源装置100。可以理解地，光固化3D打印设备10还包括显示屏200、料槽400、成型平台300和升降机构500，料槽400位于显示屏200的上方，光源机构110发出的光线透过显示屏200以将料槽400内的液体材料固化成型，成型平台300设置于料槽400的上方，成型平台300可拆卸的连接于升降机构500，升降机构500用于带动成型平台300和打印模型沿堆积方向即图示中的Z方向移动。升降机构500具体可以为丝杆组件等。

该光固化3D打印设备10由于具有上述的光源装置100，因此在固化过程中，能够利用遮光座130上的通光孔131遮挡边缘区域(通光孔131以外的区域)的杂光，使得位于通光孔131区域内的光强较大的光能够投射至显示屏200，从而保证投射至显示屏200的光线的强度大小较为均衡，没有光强较小的杂光，提升光线的均匀性，进而保证后续的固化质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光源装置，应用于光固化3D打印设备，其特征在于，包括：

光源机构，用于发出光线；

反射镜，与所述光源机构沿第一方向相对设置；

遮光座，所述反射镜位于所述遮光座背离所述光源机构的一侧；所述遮光座构造有通光孔，所述光源机构发出的光线能够穿过所述通光孔投射至所述反射镜，经过所述反射镜朝上反射至所述光固化3D打印设备中的显示屏；其中，所述通光孔位于所述光线投射至所述遮光座的投射区域以内。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述遮光座为遮光板；自下而上，所述遮光板与所述光源机构的间距逐渐增大，所述通光孔的孔径逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述通光孔为梯形。

4.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述通光孔为矩形。

5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置包括连接于所述光源机构和所述遮光座之间的第一遮光罩，所述第一遮光罩具有第一空间；所述光源机构发出的所述光线经过所述第一空间到达所述反射镜。

6.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置包括连接于所述遮光座的第二遮光罩，所述第二遮光罩具有第二空间；经过所述反射镜反射的光线经过所述第二空间到达所述显示屏。

7.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置包括散热机构，所述散热机构连接于所述光源机构，所述散热机构用于对所述光源机构散热。

8.根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于，所述散热机构包括散热主体和多个连接于所述散热主体的散热片；所述散热片相对所述散热主体沿第二方向延伸，多个所述散热片沿第三方向间隔分布，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直。

9.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光源机构包括沿第三方向并排设置的多组灯珠，每组灯珠组均包括多个沿第二方向并排设置的灯珠。

10.一种光固化3D打印设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的光源装置。

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