TW202118972A - Led燈以及利用該led燈的曝光裝置用光源 - Google Patents

Led燈以及利用該led燈的曝光裝置用光源 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種LED燈,使追加特定的波長的光量容易,且即使進行追加,也能使開口尺寸的增加程度最小。利用第一LED(14)、第二LED(16)、第三LED(18)、聚光透鏡(20)和分色鏡(22)來構成LED燈(10)。將聚光透鏡(20)配置於第一LED(14)的光軸(LL1)上。將分色鏡(22)配置於同光軸(LL1)上的、第一LED(14)與聚光透鏡(20)之間。將第二LED(16)配置於使其光軸(LL2)與光軸(LL1)交叉的位置。設定分色鏡(22)使來自第一LED(14)的光(L1)透過,且使來自第二LED(16)的光(L2)反射而與光軸(LL1)大致平行。將第三LED(18)配置於使同光軸(LL3)與光軸(LL1)大致平行的位置。使來自第三LED(18)的光(L3)直接進入聚光透鏡(20)。

Description

LED燈以及利用該LED燈的曝光裝置用光源
本發明係關於一種LED燈,尤其關於對波長範圍寬的寬帶光進行放射的LED燈以及利用該LED燈的曝光裝置用光源。
與現有的白熾燈(例如,鹵素燈)相比,具有功耗低且壽命長這樣的長處的發光二極管(以下,稱爲“LED”)隨著消費者的環保意識的提高,作為節能對策之一,其使用範圍急速擴大,尤其是意圖使用LED來代替白熾燈、放電燈的需求高企。
相對於此,LED具有平均每個的光量與白熾燈、放電燈相比較少這樣的課題、從LED放射的光的波長範圍窄(窄帶)這樣的課題,因此爲了對其彌補,開發了通過設置多個LED而能够發出較多的光量、且能够放射波長範圍寬的寬帶光的發光二極管燈(例如,專利文獻1)。
專利文獻1公開的LED燈替代水銀燈(放電燈)而用於曝光裝置的光源。從前,例如配合在印刷基板的布綫圖案形成、阻焊膜形成時所使用的感光材料的靈敏度特性,使用了較强發出436nm(g線)、405nm(h線)以及365nm(i線)的光譜線的水銀燈。在此,若使用LED燈來取代該水銀燈,則如上所述,存在光量少這樣的問題、以及光的波長範圍窄而無法放射與感光材料的靈敏度特性相匹配的光這樣的問題。
為此,在專利文獻1的LED燈中,使用分色鏡將從多個LED放射出的光進行合成,幷使之成像於積分器的入射面。通過配合感光材料的靈敏度特性,將從各LED放射的光的波長設定為彼此不同,從而能夠使用LED燈來替代水銀燈。 (在先技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1:JP特開2012-63390號公報
(發明要解決的課題)
然而,在專利文獻1公開的LED燈中也存在問題。
例如,在利用分色鏡使光透過或者反射時,該光會衰減幾成,因此根據需要,需要追加特定的波長的光量。
另外,若爲了追加特定的波長的光量而排列對該波長的光進行放射的別的LED燈,則將會增加1套LED燈的開口尺寸,且在爲了實現大光量而排列大量的LED燈來作為曝光裝置用光源進行使用等情況下,會產生配置空間的問題。
本發明鑒於上述課題而提出,其目的在於,提供一種LED燈以及利用該LED燈的曝光裝置用光源,使得追加特定的波長的光量容易,且即使進行追加也能使開口尺寸的增加程度最小。 (用於解決課題的技術方案)
根據本發明的一技術方案,提供一種LED燈,具備:第一LED、第二LED、第三LED、聚光透鏡以及分色鏡,所述聚光透鏡配置於所述第一LED的光軸上,所述分色鏡配置於所述第一LED的光軸上,且配置於所述第一LED與所述聚光透鏡之間,所述第二LED配置於使所述第二LED的光軸與所述第一LED的光軸交叉的位置,所述分色鏡使來自所述第一LED的光透過,且使來自所述第二LED的光以與所述第一LED的光軸大致平行的方式反射,所述第三LED配置於使所述第三LED的光軸與所述第一LED的光軸大致平行的位置,來自所述第三LED的光不會透過所述分色鏡,也不會由所述分色鏡反射,而直接進入所述聚光透鏡。
優選地,所述第一LED、所述第二LED以及所述第三LED分別放射彼此不同的峰值波長的光。
根據本發明的另一技術方案,提供一種曝光裝置用光源,具備:多個上述LED燈;以及框架,其用於將多個所述LED燈排列配置。 (發明效果)
根據本發明的LED燈,來自第一LED的光與來自第二LED的光由分色鏡合成而構成合成光,此外,來自第三LED的光與該合成光進入的方式相同,直接進入聚光透鏡,從而在照射對象處,來自第三LED的光與合成光被進一步合成。
如此,能夠以直接進入聚光透鏡的來自第三LED的光來容易地追加調節特定的波長的光量,且合成光與來自第三LED的光使用相同的聚光透鏡,因此與分別設置合成光用的開口與來自第三LED的光用的開口的情況相比,能夠使作為LED燈的開口尺寸的增加程度最小。
(LED燈10的構成)以下,使用附圖來說明本發明所涉及的LED燈10的構成。
如圖1所示,LED燈10大致具備:燈主體12、第一LED14、第二LED16、第三LED18、聚光透鏡20、分色鏡22、第一平行化透鏡24、第二平行化透鏡26以及複眼透鏡28。
燈主體12利用有底圓筒狀或有底角筒狀的主構件34和有底圓筒狀或有底角筒狀的附屬構件40而構成,主構件34具有內部空間30、開口31以及底部所具有的基底部32,附屬構件40形成得與該主構件34相比直徑略小,同樣地具有內部空間36、開口37以及底部所具有的基底部38。
在主構件34的側面中央部,形成有對附屬構件40進行連接的連接孔41,通過將附屬構件40與該連接孔41連接,從而主構件34的內部空間30與附屬構件40的內部空間36彼此連通。
第一LED14例如是對峰值波長為405nm的第一光L1進行放射的LED,安裝於主構件34中的基底部32的表面。
第一LED14的光軸LL1設定為朝主構件34的開口31而與該主構件34的長邊方向大致平行。
此外,在圖1中描繪了3個第一LED14,但第一LED14的數量不限於此,還可以為2個以下,也可以為4個以上。
第二LED16例如是對峰值波長為365nm的第二光L2進行放射的LED,安裝於附屬構件40中的基底部38的表面。
第二LED16的光軸LL2設定為朝附屬構件40的開口37而與該附屬構件40的長邊方向大致平行。在本實施方式的情況下,第二LED16的光軸LL2相對於第一LED14的光軸LL1大致正交。由此,從開口37離開附屬構件40的第二光L2以相對於第一LED14的光軸LL1大致正交的朝向進入主構件34的內部空間30。當然,光軸LL1與光軸LL2所成的角度不限於直角,根據需要能選擇其他角度。
此外,在圖1中描繪了4個第二LED16,但第一LED14的數量不限於此,還可以為3個以下,也可以為5個以上。
第三LED18例如是對峰值波長為385nm的第三光L3進行放射的LED,安裝於主構件34中的基底部32的表面的、與第一LED14不同的位置。
第三LED18的光軸LL3設定為朝主構件34的開口31而與該主構件34的長邊方向大致平行。換言之,第三LED18的光軸LL3也與第一LED14的光軸LL1大致平行。
此外,在圖1中,描繪了2個第三LED18,但第三LED18的數量不限於此,還可以為1個,也可以為3個以上。
聚光透鏡20是配置於第一LED14的光軸LL1上的、主構件34的開口31的凸透鏡。如後所述,從各LED14、16、18放射出的光L1、L2、L3作為平行光進入聚光透鏡20。故而,透過聚光透鏡20而折射後的各光L1、L2、L3朝配置於該聚光透鏡20的焦點位置F處的照射對象S進行聚光。
分色鏡22是具有使特定的波長的光反射、且使其他的波長的光透過的性質的構件。在本實施方式中,分色鏡22配置於主構件34的內部空間30中的第一LED14的光軸LL1上,且配置於第一LED14與聚光透鏡20之間。此外,配置有分色鏡22的位置是第二LED16的光軸LL2與第一LED14的光軸LL1交叉的位置。進而,本實施方式中的分色鏡22設定為使來自第二LED16的光L2反射、且使其他的波長的光透過。
分色鏡22的角度設定為使由該分色鏡22反射後的光L2成為與透過該分色鏡22的光L1大致平行的朝向,來自第二LED16的光L2與來自第一LED14的光L1合成而成爲合成光LG。
此外,在圖1中,描繪了2個分色鏡22,但分色鏡22的數量不限於此,還可以為1個,也可以為3個以上。
第一平行化透鏡24是分別配置於各LED14、16、18的出光面的附近的凸透鏡,是用於將從各LED14、16、18以給定的打開角度放射出的各光L1、L2、L3聚光為給定的角度的構件。此外,第一平行化透鏡24並非本發明的必須的構成要素。故而,可以省略第一平行化透鏡24來構成LED燈10。
第二平行化透鏡26是用於將透過第一平行化透鏡24後的各光L1、L2、L3進一步聚光的構件,配設於各LED14、16、18的光軸LL1、LL2、LL3上。此外,與第一平行化透鏡24同樣,第二平行化透鏡26也並非本發明的必須的構成要素。故而,可以省略第二平行化透鏡26來構成LED燈10。
複眼透鏡28是具有使從其入射面42進入的光均勻化幷從出射面44射出的功能的透鏡。
在本實施方式中,在主構件34的內部空間30,2個複眼透鏡28彼此平行地配置得比聚光透鏡20靠第一LED14以及第三LED18側,來自各LED14、16、18的各光L1、L2、L3經過這些複眼透鏡28。
此外,複眼透鏡28並非本發明的必須的構成要素。故而,可以省略複眼透鏡28來構成LED燈10。另外,複眼透鏡28的數量既可以是1個,也可以為3個以上。
(曝光裝置用光源100的構成)接下來,針對使用多個上述LED燈10而構成的曝光裝置用光源100進行簡單說明。
如圖2所示,該曝光裝置用光源100具備多個LED燈10、以及用於將這多個LED燈10排列配置的框架102,例如對設置於曝光裝置的DMD(Digital Micromirror Device;數位顯微鏡裝置)進行照射。
在框架102,形成有能夠嵌入各LED燈10中的燈主體12的前端部(主構件34的開口31側端部)的凹處104。通過在這些凹處104嵌入安裝各LED燈10,來構成曝光裝置用光源100。
(LED燈10的特徵)根據上述實施方式所涉及的LED燈10,來自第一LED14的光L1與來自第二LED16的光L2由分色鏡22進行合成來構成合成光LG,此外,來自第三LED18的光L3與該合成光LG進入的方式相同,直接進入聚光透鏡20,從而在照射對象S處,來自第三LED18的光L3與合成光LG被進一步合成。
如此,能夠以直接進入聚光透鏡20的來自第三LED18的光L3來容易地追加調節特定的波長的光量,且合成光LG與來自第三LED18的光L3使用相同的聚光透鏡20,因此與分別設置合成光LG用的開口與來自第三LED18的光L3用的開口的情況相比,能夠使作為LED燈10的開口31尺寸的增加程度最小。
若進一步講,通過能使開口31尺寸的增加程度最小,從而能夠像曝光裝置用光源100那樣將多個LED燈10排列配置於窄角度範圍。由此,如圖3所示,能使相對於照射對象S的照射角度θ接近直角,因此能夠使以來自各LED燈10的光照射照射對象S的效率得以提高。
(變形例1)儘管在上述實施方式中將LED燈10用於曝光裝置用光源100,但LED燈10的用途不限於此,還能用於其他用途。另外,不限於將多個LED燈10合起來使用,還可以將1個LED燈10以單體進行使用。
(變形例2)儘管在上述實施方式中使用了3種LED,即LED14、16、18,但LED的種類不限於3種,也可以使用4種以上種類的LED。例如,考慮進一步設置將第4種的LED與第二LED16鄰接配置而使來自該第4種的LED的光反射的分色鏡22。當然,也可以與第一LED14、第三LED18並列來配置其他種類的LED。
(變形例3)儘管在上述實施方式中爲了使來自各LED14、16、18的光L1、L2、L3均勻化而使用了複眼透鏡28,但也可以取代其而使用棒狀透鏡來使光L1、L2、L3均勻化。
應該認爲,本次公開的實施方式在全部方面只是例示幷非用於限制。本發明的範圍不是由上述說明而是由申請專利範圍示出,旨在包含與申請專利範圍等同的含義以及範圍內的全部變更。
10:LED燈 12:燈主體 14:第一LED 16:第二LED 18:第三LED 20:聚光透鏡 22:分色鏡 24:第一平行化透鏡 26:第二平行化透鏡 28:複眼透鏡 30:(主構件34的)內部空間 31:(主構件34的)開口 32:(主構件34的)基底部 34:主構件 36:(附屬構件40的)內部空間 37:(附屬構件40的)開口 38:(附屬構件40的)基底部 40:附屬構件 41:連接孔 42:(複眼透鏡28的)入射面 44:(複眼透鏡28的)出射面 100:曝光裝置用光源 102:框架 104:凹處 L1:(來自第一LED14的)第一光 LL1:(第一LED14的)光軸 L2:第二光 LL2:(第二LED16的)光軸 L3:第三光 LL3:(第三LED18的)光軸 S:照射對象 LG:合成光 F:焦點位置。
圖1是表示適用本發明的、實施方式所涉及的LED燈10的圖。 圖2是表示實施方式所涉及的曝光裝置用光源100的圖。 圖3是表示利用多個LED燈10來對照射對象S進行照射的曝光裝置用光源100的圖。
10:LED燈
12:燈主體
14:第一LED
16:第二LED
18:第三LED
20:聚光透鏡
22:分色鏡
24:第一平行化透鏡
26:第二平行化透鏡
28:複眼透鏡
30:(主構件34的)內部空間
31:(主構件34的)開口
32:(主構件34的)基底部
34:主構件
36:(附屬構件40的)內部空間
37:(附屬構件40的)開口
38:(附屬構件40的)基底部
40:附屬構件
41:連接孔
42:(複眼透鏡28的)入射面
44:(複眼透鏡28的)出射面
L1:(來自第一LED14的)第一光
LL1:(第一LED14的)光軸
L2:第二光
LL2:(第二LED16的)光軸
L3:第三光
LL3:(第三LED18的)光軸
S:照射對象
LG:合成光
F:焦點位置

Claims (3)

  1. 一種LED燈,其特徵在於,具備: 第一LED、第二LED、第三LED、聚光透鏡以及分色鏡, 所述聚光透鏡配置於所述第一LED的光軸上, 所述分色鏡配置於所述第一LED的光軸上,且配置於所述第一LED與所述聚光透鏡之間, 所述第二LED配置於使所述第二LED的光軸與所述第一LED的光軸交叉的位置, 所述分色鏡使來自所述第一LED的光透過,且使來自所述第二LED的光以與所述第一LED的光軸大致平行的方式反射, 所述第三LED配置於使所述第三LED的光軸與所述第一LED的光軸大致平行的位置, 來自所述第三LED的光不會透過所述分色鏡,也不會由所述分色鏡反射,而直接進入所述聚光透鏡。
  2. 如請求項1所述的LED燈,其中 所述第一LED、所述第二LED以及所述第三LED分別放射彼此不同的峰值波長的光。
  3. 一種曝光裝置用光源,其為具備: 如請求項1所述的多個LED燈;以及 框架,其用以讓多個所述LED燈排列配置。
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