KR20150121512A - Ultra violet cure apparatus using a leds - Google Patents

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KR20150121512A KR1020140047468A KR20140047468A KR20150121512A KR 20150121512 A KR20150121512 A KR 20150121512A KR 1020140047468 A KR1020140047468 A KR 1020140047468A KR 20140047468 A KR20140047468 A KR 20140047468A KR 20150121512 A KR20150121512 A KR 20150121512A
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Abstract

The present invention relates to a UV hardening device using an LED, which comprises: a plurality of LED modules having a plurality of LEDs arranged therein to irradiate UV; and a lens unit for focusing UV light from the LED modules. The LED modules are disposed along an upper surface shape of the lens unit on an upper side of the lens unit, and UV light from the LED module is focused through the lens unit, so density of UV light irradiated to a particular region is adjusted. According to the present invention, an LED is three-dimensionally disposed on an upper side thereof corresponding to a lens shape, so UV light is focused through a lens from the LED and UV light density can be adjusted.

Description

ＬＥＤ를 이용한 자외선 경화기 {ULTRA VIOLET CURE APPARATUS USING A LEDS}ULTRA VIOLET CURE APPARATUS USING A LEDS

본 발명은 LED를 이용한 자외선 경화기에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 UV 광을 일정 영역에 집속시키기 위한 렌즈를 배치하고 UV 광원으로서 LED가 배열된 LED 모듈을 상기 렌즈의 외면을 따라 복수개 배열하여 한정된 공간에서 높은 광밀도로 UV 광을 조사할 수 있는 자외선 경화기에 관한 것이다.
The present invention relates to an ultraviolet curing apparatus using LEDs, and more particularly, to an ultraviolet curing apparatus using LEDs, in which a lens for focusing UV light in a certain region is arranged, a plurality of LED modules arranged with LEDs as a UV light source are arranged along the outer surface of the lens, To an ultraviolet curing machine capable of irradiating UV light at a high optical density.

자외선(Ultraviolet)의 응용분야는 전 산업분야에 걸쳐서 무궁무진하며, 여러분야에 걸쳐서 다양하게 적용할 수 있다. 예를 들면, UV 도료를 채용함에 따라 건조나 경화시에 발생하는 유해한 가스의 발생을 줄임으로서, 작업자의 건강을보호할 수 있으며, 환경오염을 줄일 수 있다. 또한 자외선으로 경화된 제품의 표면은 매우 강한 경도를 가지고 있고, 제품의 건조 및 경화속도가 1~2초 이내에서 순간경화가 이루어지므로 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.The application fields of ultraviolet (UV) are unlimited in all industries and can be applied to various fields. For example, by employing a UV paint, it is possible to reduce the generation of harmful gas generated during drying or curing, thereby protecting the operator's health and reducing environmental pollution. In addition, the surface of the product cured with ultraviolet rays has a very strong hardness, and since the drying and curing speed of the product is instantaneous curing within 1 to 2 seconds, the productivity can be remarkably improved.

자외선을 이용하는 자외선 경화기는 주로 약 9트(W)의 UV 램프를 다수개 장착하여 사용하는데, 램프의 소비전력은 비교적 높고, 발열온도가 높아 경화대상에 열변형을 발생시키는 단점이 있다. 또한, 램프의 특성상 발광 파장이 300 내지 400nm로 비교적 넓어 경화대상의 수지재질 및 사용된 접착제에 적합하지 않은 파장의 자외선이 적용될 수 있는 문제점이 있다.An ultraviolet ray curing apparatus using ultraviolet rays is mainly used by mounting a plurality of UV lamps of about 9 watts (W). The power consumption of the lamp is relatively high and the heat generation temperature is high, which causes a thermal deformation in the object to be cured. In addition, due to the nature of the lamp, the emission wavelength is relatively wide ranging from 300 to 400 nm, so that ultraviolet rays of wavelengths not suitable for the resin material to be cured and the adhesive used can be applied.

또한, 경화시간이 3분 이상으로 길게되고, 경화기 자체에 램프 및 램프조정기와 같은 장치가 추가로 구성되어야하기 때문에 무게가 2Kg이상으로 무거워 이동하면서 사용하기 불편한 단점이 있으며, 그 사용 수명이 1000시간으로 자주 사용하는 경우, 3~4개월 마다 램프를 교환하여야 하는 단점이 있다.In addition, since the curing time is longer than 3 minutes and the device such as a lamp and a lamp regulator must be additionally formed in the curing device itself, the weight is over 2Kg and it is heavy and it is inconvenient to use. It is necessary to replace the lamp every 3 to 4 months.

이와 같은 UV 램프의 문제점을 해결하고자 LED를 UV 광원으로 적용하는 방안이 제시되었는데, 도 1은 종래기술에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기의 일례를 나타낸다.In order to solve the problem of such a UV lamp, a method of applying an LED as a UV light source has been proposed. FIG. 1 shows an example of a UV curing apparatus using an LED according to the prior art.

상기 도 1에 도시된 종래기술에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기(10)는 평면 상에 다수의 LED(12)를 배열하여 LED를 UV 광원으로 이용함으로써 종래 UV 램프를 이용함에 따라 발생하던 여러 문제점을 해결할 수 있게 되었다.The ultraviolet curing apparatus 10 using the LED according to the related art shown in FIG. 1 arranges a plurality of LEDs 12 on a plane and uses the LED as a UV light source to solve various problems caused by using a conventional UV lamp I can solve it.

그러나 종래기술에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기(10)는 평면 상에 촘촘하게 다수의 LED(12)를 배열하여야 하므로 배치 및 배선이 용이하지 않으며, 한정된 평면 공간만을 이용함으로써 LED 배열의 한계가 있다.However, since the conventional ultraviolet curing apparatus 10 using LEDs requires a plurality of LEDs 12 arranged on a plane in a planar manner, arrangement and wiring are not easy, and there is a limit to the LED arrangement by using only a limited planar space.

특히 UV 경화기에서 가장 중요한 부분이 UV 광의 밀도, 즉 광 파워를 조절하는 것인데, 이와 같은 종래기술에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기(10)는 모두 동일한 LED가 배열됨으로써 UV가 조사되는 면 상의 광 밀도를 조절하는 것은 용이하지 않다.
Particularly, the most important part in the UV curing apparatus is to control the density of UV light, that is, the optical power. In the UV curing apparatus 10 using the LED according to the related art, the same LEDs are arranged, It is not easy to control.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 종래기술에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기는 모두 동일한 LED가 배열됨으로써 UV 경화기에서 가장 중요한 부분이 UV 광의 밀도, 즉 광 파워를 조절하는 것은 용이하지 않은 문제점을 해결하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION [0006] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an ultraviolet curing apparatus using LEDs in which all LEDs are arranged, It tries to solve the problem which is not easy.

나아가서 평면 상에 촘촘하게 다수의 LED를 배열함에 따라 배치 및 배선이 용이하지 않은 문제점을 해결하고자 하며, 특히 한정된 평면 공간만을 이용함으로써 LED 배열의 한계에 따른 밀집도가 낮은 문제점을 해결하고자 한다.
In addition, the present invention aims to solve the problem that arrangement and wiring are not easy due to the arrangement of a large number of LEDs on a flat surface. Particularly, by using only a limited planar space, a problem of low density due to limitations of an LED array is solved.

상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기는, LED를 이용한 자외선 경화기에 있어서, UV를 조사하는 복수개의 LED가 배열된 복수개의 LED 모듈; 및 상기 복수개의 LED 모듈로부터의 UV 광을 집속시키기 위한 렌즈부를 포함하며, 상기 LED 모듈이 상기 렌즈부의 상부에 상기 렌즈부의 상면 형상을 따라 배치되어, 상기 LED 모듈로부터의 UV 광이 상기 렌즈부를 통해 집속되어 일정 영역에 조사되는 UV 광밀도가 조절된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultraviolet curing apparatus using an LED, the ultraviolet curing apparatus comprising: a plurality of LED modules arranged to emit UV light; And a lens unit for focusing the UV light from the plurality of LED modules, wherein the LED module is disposed on the top of the lens unit along the top surface shape of the lens unit, and the UV light from the LED module is transmitted through the lens unit And the UV light density converged and irradiated to a certain region is controlled.

바람직하게는 상기 렌즈부는, 종축 방향의 두께는 일정하면서 횡축 방향의 두께는 중심으로부터 양끝단을 향할수록 축소되는 타원 원통 형상으로 형성된 볼록 렌즈를 포함하며, 종축 방향으로 복수개의 LED가 일렬로 배열되어 하나의 LED 모듈을 형성하며, 상기 볼록 렌즈의 상면에 횡축 방향을 따라 상기 LED 모듈이 서로 평행하게 복수개가 배열될 수 있다.Preferably, the lens portion includes a convex lens formed in an elliptical cylindrical shape in which the thickness in the vertical axis direction is constant and the thickness in the horizontal axis direction is reduced from the center toward both ends, and a plurality of LEDs are arranged in a row in the longitudinal axis direction A plurality of LED modules may be arranged parallel to each other along the horizontal axis direction on the upper surface of the convex lens.

보다 바람직하게는 상기 볼록 렌즈에 대향하는 일면이 상기 볼록 렌즈의 상면 형상에 대응되어 횡축 방향의 다단 층으로 형성된 하우징을 더 포함하며, 상기 하우징의 각 층에 상기 LED 모듈이 배치될 수 있다.The LED module may be disposed on each layer of the housing. The LED module may be disposed on each of the layers of the housing.

여기서 상기 하우징의 각 층은 서로 평행한 면으로 형성될 수 있다.Here, each layer of the housing may be formed as a plane parallel to each other.

또는 상기 하우징의 각 층은 상기 볼록 렌즈의 인접 면으로부터의 법선에 수직한 면으로 형성될 수도 있다.Or each layer of the housing may be formed as a surface perpendicular to the normal line from the adjacent surface of the convex lens.

나아가서 상기 렌즈부는, 상기 볼록 렌즈의 하부에 위치되어, 상기 볼록 렌즈의 하면에 대응되는 오목면이 형성된 오목 렌즈를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the lens unit may further include a concave lens positioned below the convex lens and having a concave surface corresponding to a lower surface of the convex lens.

바람직하게는 상기 오목 렌즈는, 상면이 상기 볼록 렌즈의 하면에 대응되어 오목면으로 형성되고, 하면은 평면으로 형성될 수 있다.Preferably, the concave lens has a concave surface corresponding to a lower surface of the convex lens, and a lower surface formed in a plane.

그리고 상기 LED 모듈은, 하면에 방열판이 형성될 수 있다.A heat sink may be formed on the lower surface of the LED module.

또한 상기 하우징은, 타면에 방열판이 형성될 수도 있다.
Further, the housing may have a heat dissipating plate on the other surface thereof.

이와 같은 본 발명에 의하면, 렌즈 형상에 대응하여 그 상부에 입체적으로 LED를 배치함으로써 LED로부터의 UV 광을 렌즈를 통해 집속시켜 UV 광밀도를 조절할 수 있게 된다.According to the present invention, the LEDs are three-dimensionally arranged in the upper part corresponding to the lens shape, so that UV light from the LEDs can be focused through the lens to control the UV light density.

특히, LED에 인가되는 파워를 높이지 않고도 UV 광의 광밀도를 더욱 높일 수 있게 됨으로써 LED를 이용한 자외선 경화기의 동작 비용뿐만 아니라 유지 비용도 절감시킬 수 있게 된다.
In particular, since the optical density of UV light can be further increased without increasing the power applied to the LED, it is possible to reduce not only the operating cost but also the maintenance cost of the UV curing apparatus using the LED.

도 1은 종래기술에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기에 대한 일례를 도시하며,
도 2는 본 발명에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기에 대한 제1 실시예의 사시도와 분리도를 도시하며,
도 3은 상기 도 2의 제1 실시예에 대한 단면도를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기에 적용되는 LED 모듈의 실시예를 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기에 대한 제2 실시예의 사시도와 분리도를 도시하며,
도 6은 상기 도 5의 제2 실시예에 대한 단면도를 도시하며,
도 7은 상기 도 6의 변형된 실시예에 대한 단면도를 도시하며,
도 8은 종래기술에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기와 본 발명에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기의 실시예에 대한 광 경로를 도시한다.1 shows an example of an ultraviolet curing apparatus using LED according to the prior art,
2 shows a perspective view and an exploded view of a first embodiment of an ultraviolet curing apparatus using an LED according to the present invention,
Fig. 3 shows a cross-sectional view of the first embodiment of Fig. 2,
4 shows an embodiment of an LED module applied to an ultraviolet curing apparatus using an LED according to the present invention,
5 shows a perspective view and a separation view of a second embodiment of an ultraviolet curing apparatus using the LED according to the present invention,
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the second embodiment of FIG. 5,
FIG. 7 shows a cross-sectional view of the modified embodiment of FIG. 6,
FIG. 8 shows optical paths for an embodiment of an ultraviolet curing machine using an LED according to the prior art and an ultraviolet curing machine using the LED according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.First, the terminology used in the present application is used only to describe a specific embodiment, and is not intended to limit the present invention, and the singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. Also, in this application, the terms "comprise", "having", and the like are intended to specify that there are stated features, integers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명은 UV 광을 집속시키기 위해 렌즈의 외면을 따라 UV를 조사하는 LED 모듈들이 배치됨으로써 일정한 영역에 조사되는 UV 광의 광밀도를 보다 높일 수 있는 LED를 이용한 자외선 경화기를 개시한다.The present invention discloses an ultraviolet curing apparatus using an LED capable of increasing the optical density of UV light irradiated to a certain area by disposing LED modules for irradiating UV along the outer surface of the lens to focus UV light.

도 2는 본 발명에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기에 대한 제1 실시예의 사시도와 분리도를 도시한다.2 shows a perspective view and a separation view of the first embodiment of the ultraviolet curing apparatus using the LED according to the present invention.

상기 도 2의 제1 실시예서의 LED를 이용하는 자외선 경화기(100)는 UV를 조사하는 복수개의 LED가 배열된 복수개의 LED 모듈(110)과 복수개의 LED 모듈(110)로부터의 UV 광을 집속시키기 위한 렌즈부를 포함하여 구성되는데, 여기서 렌즈부는 LED 모듈(110)로부터의 광을 일정 영역에 집속시켜 광밀도를 높이기 위한 볼록 렌즈(150)를 포함하며, 볼록 렌즈(150)의 곡률을 조절함으로써 상기 볼록 렌즈로 입사되어 집속되는 UV 광의 광밀도를 조절할 수 있다.The ultraviolet curing apparatus 100 using the LED of the first embodiment of FIG. 2 includes a plurality of LED modules 110 in which a plurality of LEDs for emitting UV light are arranged and a plurality of LED modules 110 for focusing the UV light from the plurality of LED modules 110 The lens unit includes a convex lens 150 for focusing the light from the LED module 110 to a predetermined area to increase the optical density. By controlling the curvature of the convex lens 150, It is possible to control the optical density of the UV light which is incident on the convex lens and is converged.

본 발명에서 렌즈부에는 그 면이 타원 구형의 일반적인 볼록 렌즈가 적용되어 볼록 렌즈의 상부면의 형상을 따라서 LED들이 배치될 수 있도 있지만, 보다 용이하게 LED들을 배치하면서 효과적으로 UV 광을 집속시켜 광밀도를 조절하기 위해서 상기 도 2의 제1 실시예에 도시된 바와 같이 볼록 렌즈(150)가 종축 방향의 두께는 일정하면서 횡축 방향의 두께는 중심으로부터 양끝단을 향할수록 축소되는 타원 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 이와 같은 볼록 렌즈(150)를 적용하는 경우에 볼록 렌즈의 상면 전부가 곡면인 경우의 일반적인 볼록 렌즈와 대비하여, 종축 방향으로는 렌즈의 상부면을 따라서 동일한 높이에서 LED들을 배치하고 횡축 방향으로는 도 3의 상기 제1 실시예에 대한 단면도에 도시된 바와 같이 렌즈의 상부면의 곡률에 따라 일정 높이 간격의 계단 형태로 LED들을 배치할 수 있으므로 보다 용이하게 LED들을 배치할 수 있다. 바람직하게는 상기 도 2 및 도 4에 도시되지 않았으나 볼록 렌즈(150)의 상부면 형상에 대응되는 면을 갖는 하우징을 도입하여 하우징 상에 LED들이 배치될 수도 있다.In the present invention, a general convex lens having an elliptical spherical surface is applied to the lens portion of the lens portion, so that the LEDs can be arranged along the shape of the upper surface of the convex lens. However, The thickness of the convex lens 150 in the vertical axis direction is constant and the thickness in the horizontal axis direction is formed in an elliptical cylindrical shape which is reduced from the center toward both ends as shown in the first embodiment of FIG. In contrast to a general convex lens in the case where the convex lens 150 has a curved surface in the case of applying the convex lens 150, the LEDs are disposed at the same height along the upper surface of the lens in the vertical axis direction, In the direction of the arrows, as shown in the cross-sectional view of the first embodiment of FIG. 3, in accordance with the curvature of the upper surface of the lens, The LEDs can be arranged in a stepped configuration, which makes it easier to arrange the LEDs. Preferably, the LEDs may be arranged on the housing by introducing a housing having a surface corresponding to the top surface shape of the convex lens 150 (not shown in FIGS. 2 and 4).

나아가서 본 발명에서는 렌즈부의 볼록 렌즈(150) 상부면 형상을 따라 배열되는 LED들은 모듈화시킴으로써 더욱 설치를 용이하게 하는데, 가령 도 4에 도시된 본 발명에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기에 적용되는 LED 모듈의 실시예를 참조하여 살펴보면, LED 모듈은 기판 상에 복수개의 LED 칩이 배열되어 장착된 LED 패킷으로 구성될 수 있으며, 그 형태는 원형 또는 다각형의 기판 상에 복수개의 LED 칩이 일정 간격으로 이격되어 장착된 형태가 될 수도 있고, 바람직하게는 상기 도 4의 실시예에 도시된 바와 같이 일자형의 기판(115) 상에 복수개의 LED 칩(111)이 배열되어 장착된 LED 모듈(110a, 110b)로서 구현될 수도 있다. 나아가서 상기 도 4에는 도시되지 않은 구조이나 LED 칩이 금속리플렉터에 장착된 형태가 될 수도 있으며, 필요에 따라 UV 광을 조절하기 위한 형광체가 도포될 수도 있다. 그리고 바람직하게는 상기 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 LED(111)로부터 발광되는 UV 광을 집광하거나 조절하기 위한 렌즈(112)가 LED(111)의 상부에 구비될 수도 있다. 또한 LED 모듈(110a, 110b)은 LED(111)들이 발광함에 따라 발생되는 열을 용이하게 방출하기 위해서 기판(115)의 후면에 방열판(117)이 배열되어 형성될 수도 있다.Further, in the present invention, the LEDs arranged along the upper surface shape of the convex lens 150 of the lens unit are further modularized to facilitate installation. For example, in the LED module applied to the ultraviolet curing apparatus using the LED according to the present invention shown in FIG. Referring to an embodiment, the LED module may be configured as an LED packet in which a plurality of LED chips are arranged on a substrate, and a plurality of LED chips are spaced apart from each other on a circular or polygonal substrate The LED modules 110a and 110b may include a plurality of LED chips 111 arranged on a flat substrate 115 as shown in the embodiment of FIG. . Further, a structure not shown in FIG. 4 or a structure in which the LED chip is mounted on the metal reflector may be applied, and a phosphor for controlling UV light may be applied as needed. Preferably, a lens 112 for condensing or adjusting UV light emitted from the LED 111 may be provided on the LED 111, as shown in FIG. 4 (b). The LED modules 110a and 110b may be formed by arranging a heat sink 117 on the rear surface of the substrate 115 to easily discharge the heat generated by the LEDs 111. [

본 발명에서는 이와 같이 단품 LED를 배치하지 않고 LED가 배열된 LED 모듈(110a, 110b)을 배치함으로써 자외선 경화기의 유지 보수가 더욱 용이해지는데, 특히 어느 하나의 LED가 파손된 경우에 해당 LED를 포함하는 LED 모듈을 교체함으로써 자외선 경화기 전체를 교체할 필요가 없게 되므로 비용 손실을 줄일 수 있다.In the present invention, the arrangement of the LED modules 110a and 110b in which the LEDs are arranged without arranging the single-component LEDs makes it easier to maintain the ultraviolet curing apparatus. In particular, when any one of the LEDs is broken, Replacement of the entirety of the ultraviolet ray curing device is not necessary, thereby reducing cost loss.

나아가서 상기 도 2 및 상기 도 4에 도시된 제1 실시예에서는 LED 모둘(110)로부터 발광되는 UV 광이 렌즈부의 볼록 렌즈(150)를 통해 일정 영역으로 집속되지만, 볼록 렌즈의 특성 상 UV 광을 좁은 영역에 집속시킴으로써 광밀도는 높아질 수 있지만 UV 광이 조사되는 영역이 작아질 수 있다. 물론 장착되는 볼록 렌즈의 곡률을 조절함으로써 볼록 렌즈의 초점 거리를 더욱 멀게 만들어 초점 거리 이내에 위치되는 조사 영역을 넓힐 수도 있지만, 렌즈 곡면 조절을 통해 원하는 조사 면적을 적절하게 조절하는 것이 용이하지 않으며 조사되는 영역에 광밀도가 필요이상으로 높아질 수도 있으므로, 본 발명에서는 볼록 렌즈로부터 집속되는 UV 광을 조사 영역으로 보다 넓게 퍼뜨리면서 광밀도를 용이하게 조절할 수 있도록 렌즈부가 볼록 렌즈와 함께 오목 렌즈를 포함하도록 구성할 수 있는데, 이와 관련하여 도 5는 본 발명에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기에 대한 제2 실시예의 사시도와 분리도를 도시한다.2 and FIG. 4, the UV light emitted from the LED module 110 is converged to a predetermined region through the convex lens 150 of the lens portion. However, due to the characteristic of the convex lens, By focusing on a narrow area, the optical density can be increased, but the area irradiated with UV light can be reduced. Of course, by adjusting the curvature of the convex lens to be mounted, it is possible to make the focal distance of the convex lens farther and further increase the irradiation area located within the focal distance, but it is not easy to appropriately adjust the desired irradiation area through the lens curved surface adjustment, The optical density may be increased more than necessary. Therefore, in the present invention, in order to easily adjust the optical density while spreading the UV light focused from the convex lens to the irradiation area, the lens part is configured to include the concave lens together with the convex lens In this regard, FIG. 5 shows a perspective view and a perspective view of a second embodiment of an ultraviolet curing apparatus using the LED according to the present invention.

상기 도 5에 도시된 제2 실시예에 따른 LED를 이용하는 자외선 경화기(200)에서는 앞서 살펴본 상기 도 2 및 도 4의 제1 실시예와 동일한 구조에 오목 렌즈(270)을 추가적으로 배치하였으며, LED(221)들이 배열된 LED 모듈(210)을 보다 용이하게 설치하기 위해서 하우징(220) 상에 LED 모듈(210)을 배치하였다.5, the concave lens 270 is additionally disposed in the same structure as that of the first and second embodiments shown in FIGS. 2 and 4. In the ultraviolet curing apparatus 200 using the LED according to the second embodiment, The LED module 210 is disposed on the housing 220 in order to more easily install the LED module 210 in which the LED modules 210 are arranged.

상기 제2 실시예에서 렌즈부는 볼록 렌즈(250)와 오목 렌즈(270)를 포함하며, 볼록 렌즈(250)는 앞서 살펴본 상기 제1 실시예에서와 같이 타원 원통 형상의 볼록 렌즈를 적용하였고, 볼록 렌즈(250)의 상부에 LED 모듈(120)이 배치된 하우징(220)이 위치된다. 그리고 볼록 렌즈(250)의 하면에 대응되는 오목면이 형성된 오목 렌즈(270)가 볼록 렌즈(250)의 하부에 위치된다.In the second embodiment, the lens unit includes a convex lens 250 and a concave lens 270. The convex lens 250 applies an elliptical convex lens as in the first embodiment, A housing 220 having the LED module 120 disposed thereon is disposed on the lens 250. The concave lens 270 having the concave surface corresponding to the lower surface of the convex lens 250 is positioned below the convex lens 250.

여기서 오목 렌즈(270)는 그 상면이 볼록 렌즈(250)의 하면에 대응되어 오목면으로 형성되고 그 하면은 UV 광이 조사되는 조사면의 형상에 대응되도록 형성할 수 있는데, 일반적으로 UV 광이 조사되는 조사면이 평면이므로 상기 제2 실시예에서 오목 렌즈(270)의 하면을 평면 형상으로 형성시켰다.The concave lens 270 may have a concave surface corresponding to the lower surface of the convex lens 250, and the lower surface of the concave lens 270 may correspond to the shape of the irradiation surface to which the UV light is irradiated. Generally, Since the irradiation surface to be irradiated is planar, the lower surface of the concave lens 270 in the second embodiment is formed in a planar shape.

그리고 상기 제2 실시예에서 적용되는 하우징(220)은 볼록 렌즈(250)에 대향하는 일면이 볼록 렌즈(240)의 상면 형상에 대응되어 종축 방향은 동일 높이로 형성되면서 횡축 방향은 볼록 렌즈(240)의 곡면을 따라 형성시켰는데, 도 6에 도시된 상기 도 5의 제2 실시예에 대한 단면도를 참조하여 살펴보면, LED 모듈(210)의 배치를 용이하게 하기 위해서 하우징(220)은 횡축 방향을 다단 층(222, 221)으로 형성시키면서 각 층의 크기를 LED 모듈(210)의 기판 하면 크기에 대응되는 면적을 갖도록 형성시켰다.In the housing 220 applied to the second embodiment, one surface of the housing 220 facing the convex lens 250 corresponds to the top surface of the convex lens 240, the vertical axis direction thereof is the same height, and the horizontal axis direction is the convex lens 240 6, in order to facilitate the disposition of the LED module 210, the housing 220 is formed in a shape of a rectangular parallelepiped shape along the transverse axis direction The layers of the LED modules 210 are formed to have a size corresponding to the size of the substrate.

상기 도 6의 단면도에서는 하우징(220)의 각 층을 서로 평행한 면의 계단으로 형성시켰는데, 가령 첫번째 층(221)과 두번째 층(222)은 볼록 렌즈(250)의 곡률에 따른 층간 높이를 가지며 각 층(221, 222)의 면은 LED 모듈(210)의 기판 사이즈에 대응되는 면적을 가지면서 서로 평행한 계단 형태로 형성시켰다.6, each of the layers of the housing 220 is formed in a stepped shape parallel to each other. For example, the first layer 221 and the second layer 222 may have a height corresponding to the curvature of the convex lens 250 And the surfaces of the respective layers 221 and 222 are formed in a stepped shape parallel to each other with an area corresponding to the substrate size of the LED module 210.

나아가서 하우징의 각 층을 볼록 렌즈의 형상에 더욱 유사한 계단 형태로 형성시킬 수도 있는데, 일례로서 도 7에 도시된 상기 도 6의 변형된 실시예에 대한 단면도를 참조하면, 상기 도 7의 LED를 이용하는 자외선 경화기(300)에 적용된 하우징(320)은 각 층(321, 322)이 볼록 렌즈(350)의 인접 면으로부터의 법선에 수직한 면으로 형성됨으로써 보다 더 볼록 렌즈(350)의 곡률과 유사하게 계단 형태를 형성시켰다.Further, each layer of the housing may be formed in a step shape more similar to the shape of the convex lens. For example, referring to the cross-sectional view of the modified embodiment of FIG. 6 shown in FIG. 7, The housing 320 applied to the ultraviolet curing unit 300 is formed so that each layer 321 and 322 is formed as a plane perpendicular to the normal line from the adjacent surface of the convex lens 350, A stepped shape was formed.

나아가서 상기 도 5 및 도 6의 제2 실시예와 상기 도 7의 변형된 실시예에서와 같이 LED 모듈(210, 310)의 발광에 따라 발생되는 열을 방출하기 위해서 하우징(220, 320)의 후면에 방열판(227, 327)이 설치될 수 있다.Further, in order to emit heat generated by the light emission of the LED modules 210 and 310 as in the second embodiment of FIGS. 5 and 6 and the modified embodiment of FIG. 7, Heat sinks 227 and 327 may be installed.

이상에서 살펴본 본 발명에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기를 통해 UV 광이 조사되는 면 상의 UV 광에 대한 광밀도의 조절이 가능하게 되는데, 도 8은 종래기술에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기와 본 발명에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기의 실시예에 대한 광 경로를 도시한다.FIG. 8 is a schematic view illustrating a conventional UV curing apparatus using an LED according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the UV curing apparatus using the LED according to the present invention. The optical path for an embodiment of an ultraviolet curing machine using LEDs according to the present invention.

상기 도 8의 (a)는 종래기술에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기에 의한 UV 광 경로를 도시하는데, 종래기술에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기(10)의 경우에는 2차원 평면 상에 LED를 배치함으로써 단순히 LED들이 배치된 면과 동일한 면적에 UV 광을 조사하게 된다. 따라서 조사되는 UV 광의 광밀도는 각각의 LED로부터 조사되는 UV 광량 수준이며, 상황에 따라서는 인접한 LED들로부터 조사되는 UV 광이 중첩됨으로써 조사되는 UV 광량이 다소 높아질 수도 있지만 중첩 광으로서 광밀도를 높이는데 한계가 있으며, 보다 높은 UV 광밀도를 얻기 위해서는 그만큼 높은 파워를 LED에 인가해줘야 하므로 그에 따른 전원 비용이 소요되고 또한 LED 수명을 단축시키게 된다.8 (a) shows a UV light path by an ultraviolet curing apparatus using an LED according to the related art. In the case of the conventional ultraviolet curing apparatus 10 using an LED, an LED is arranged on a two-dimensional plane The UV light is simply irradiated onto the same area as the surface on which the LEDs are arranged. Accordingly, the optical density of the UV light to be irradiated is the level of UV light emitted from each LED. Depending on the situation, the amount of UV light to be irradiated may be somewhat increased by overlapping the UV light emitted from the adjacent LEDs. However, In order to obtain a higher UV light density, a higher power is required to be applied to the LED, thereby requiring a power cost and shortening the lifetime of the LED.

이와 대비하여 상기 도 8의 (b)는 본 발명에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기에 의한 UV 광 경로를 도시하는데, 본 발명에 따른 LED를 이용한 자외선 경화기(200)의 경우에는 단순히 2차원적으로 LED들이 배치되지 않고 3차원 공간적으로 LED 모듈(210)들이 배치되면서 LED 모듈(210)로부터의 UV 광이 볼록 렌즈(250)를 통해 집속되고 집속된 광이 오목 렌즈(270)를 통해 UV 조사 면으로 조사됨으로써 보다 높은 광밀도로 UV를 조사할 수 있게 된다.In contrast, FIG. 8 (b) shows the UV light path by the ultraviolet curing apparatus using the LED according to the present invention. In the case of the ultraviolet curing apparatus 200 using the LED according to the present invention, The UV light from the LED module 210 is converged through the convex lens 250 and the converged light passes through the concave lens 270 to the UV irradiation surface It becomes possible to irradiate UV with a higher optical density.

특히 LED에 인가되는 파워를 조절하지 않고 UV 광의 광밀도를 더욱 높일 수 있게 됨으로써 LED를 이용한 자외선 경화기의 동작 비용뿐만 아니라 유지 비용도 절감시킬 수 있게 된다.
In particular, since the optical density of the UV light can be further increased without adjusting the power applied to the LED, it is possible to reduce not only the operating cost but also the maintenance cost of the ultraviolet curing apparatus using the LED.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

100, 200, 300 : LED를 이용한 자외선 경화기,
110, 210, 310 : LED 모듈,
150, 250, 250 : 볼록 렌즈,
220, 320 : 하우징,
270, 370 : 오목 렌즈.100, 200, 300: UV curing machine using LED,
110, 210 and 310: LED module,
150, 250, 250: convex lens,
220, 320: Housing,
270, 370: concave lens.

Claims (9)

LED를 이용한 자외선 경화기에 있어서,
UV를 조사하는 복수개의 LED가 배열된 복수개의 LED 모듈; 및
상기 복수개의 LED 모듈로부터의 UV 광을 집속시키기 위한 렌즈부를 포함하며,
상기 LED 모듈이 상기 렌즈부의 상부에 상기 렌즈부의 상면 형상을 따라 배치되어, 상기 LED 모듈로부터의 UV 광이 상기 렌즈부를 통해 집속되어 일정 영역에 조사되는 UV 광밀도가 조절된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 자외선 경화기.In an ultraviolet curing machine using an LED,
A plurality of LED modules arranged with a plurality of LEDs for irradiating UV light; And
And a lens unit for focusing UV light from the plurality of LED modules,
Wherein the LED module is disposed on the upper portion of the lens portion along the top surface shape of the lens portion, and the UV light density from the LED module is converged through the lens portion to be irradiated to a predetermined region. Used ultraviolet curing machine. 제 1 항에 있어서,
상기 렌즈부는,
종축 방향의 두께는 일정하면서 횡축 방향의 두께는 중심으로부터 양끝단을 향할수록 축소되는 타원 원통 형상으로 형성된 볼록 렌즈를 포함하며,
종축 방향으로 복수개의 LED가 일렬로 배열되어 하나의 LED 모듈을 형성하며,
상기 볼록 렌즈의 상면에 횡축 방향을 따라 상기 LED 모듈이 서로 평행하게 복수개가 배열된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 자외선 경화기.The method according to claim 1,
The lens unit includes:
The thickness in the vertical axis direction being constant and the thickness in the horizontal axis direction being formed in an elliptical cylindrical shape reduced from the center toward both ends,
A plurality of LEDs are arranged in a row in the longitudinal axis direction to form one LED module,
Wherein a plurality of the LED modules are arranged parallel to each other along the transverse axis direction on the upper surface of the convex lens. 제 2 항에 있어서,
상기 볼록 렌즈에 대향하는 일면이 상기 볼록 렌즈의 상면 형상에 대응되어 횡축 방향의 다단 층으로 형성된 하우징을 더 포함하며,
상기 하우징의 각 층에 상기 LED 모듈이 배치된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 자외선 경화기.3. The method of claim 2,
Further comprising a housing having one surface opposed to the convex lens corresponding to the top surface shape of the convex lens and formed into a multi-layered layer in the transverse direction,
Wherein the LED module is disposed on each layer of the housing. 제 3 항에 있어서,
상기 하우징의 각 층은 서로 평행한 면으로 형성된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 자외선 경화기.The method of claim 3,
Wherein each layer of the housing is formed in a plane parallel to each other. 제 3 항에 있어서,
상기 하우징의 각 층은 상기 볼록 렌즈의 인접 면으로부터의 법선에 수직한 면으로 형성된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 자외선 경화기.The method of claim 3,
Wherein each layer of the housing is formed as a plane perpendicular to a normal line from an adjacent surface of the convex lens. 제 2 항에 있어서,
상기 렌즈부는,
상기 볼록 렌즈의 하부에 위치되어, 상기 볼록 렌즈의 하면에 대응되는 오목면이 형성된 오목 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 자외선 경화기.3. The method of claim 2,
The lens unit includes:
Further comprising a concave lens located below the convex lens and having a concave surface corresponding to a lower surface of the convex lens. 제 6 항에 있어서,
상기 오목 렌즈는,
상면이 상기 볼록 렌즈의 하면에 대응되어 오목면으로 형성되고,
하면은 평면으로 형성된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 자외선 경화기.The method according to claim 6,
Wherein the concave lens comprises:
An upper surface corresponding to the lower surface of the convex lens is formed as a concave surface,
And the lower surface is formed in a flat surface. 제 2 항에 있어서,
상기 LED 모듈은, 하면에 방열판이 형성된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 자외선 경화기.3. The method of claim 2,
Wherein the LED module has a heat sink formed on a lower surface thereof. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은, 타면에 방열판이 형성된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 자외선 경화기.8. The method according to any one of claims 3 to 7,
Wherein the housing has a heat radiating plate formed on the other surface thereof.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105817381A (en) * 2016-05-26 2016-08-03 武夷学院 UV paint electrostatic spraying and LED UV curing system and work method

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