[发明专利]一种基于LED的UV固化光学系统

说明书

技术领域FieldofInvention

本专利发明了一种基于LED的UV固化光学系统，可用于紫外固化涂料、油漆、油墨、胶粘剂或其它灌封密封剂等。本发明涉及光学元件。特别是一种光学固化系统。本发明利用常规光学元件提供快速、均匀地紫外粘接。

背景技术Backgroundoftheinvention

本专利发明了一种基于LED的UV固化光学系统，可用于紫外固化涂料、油漆、油墨、胶粘剂或其它灌封密封剂等。UV固化与传统固化方式相比具有立即干燥、低运行成本、提高品质、减少存储空间、清洁高效等优点。传统的UV固化主要采用汞灯作为光源。

传统的汞灯固化系统，其汞灯寿命只有800-3000小时。且汞灯启动慢、开闭影响灯泡寿命，必须一直点亮，不仅造成不必要的电力消耗而且缩短了汞灯的工作寿命。汞灯方式固化一般会使被照射产品表面升高60-90℃，使产品的定位发生位移，造成产品质量变差。另外，汞灯灯泡内有水银，废品处理、运输非常麻烦，处理不当会对环境产生严重污染。汞灯固化方式在增加照射通道时会造成单个照射通道的输出能量减少。由此可见，汞灯固化系统无论从成本、环保、节能等方面都不是最佳选择。

UVLED紫外固化系统的使用寿命达到20000-30000小时，其使用寿命相当于汞灯方式的30-40倍。同时，LED方式仅需要瞬时点亮，提高了生产效率，且非常节能。UVLED没有红外线发出，被照射产品表面温升在5℃以下。采用半导体发光，对环境无污染。另外，采用LED式的照射，各个照射头独立发光，照射能量不受通道增加的影响，始终保持在最大值。因此，LED在UV固化领域相对汞灯而言有巨大优势。

采用紫外LED固化的一些系统，设计中往往使用反光碗或两片式透镜进行光源准直，没有匀光机构。出射光斑均匀性较差，使得粘接部位光强不一致，造成粘接应力大，粘接面变形、产品不良率高等问题。

发明内容Summaryoftheinvention

鉴于传统系统存在的缺陷，当前发明提供了一种基于LED照明、光场均匀的UV固化光学系统。该发明采用高功率UVLED作为照明光源。利用一对准直透镜压缩发光二极管的光束发散角,一对蝇眼透镜实现均匀的照明光场,聚光镜进行能量的收集，从而实现其对粘接面的均匀照明和粘接。可进行多个单元的组合以满足不同粘接尺寸和粘接对象的要求。

本发明的技术解决方案如下：

如附图1所示，该光学系统主要由高功率UVLED1、前准直透镜2、后准直透镜3、前蝇眼透镜4、后蝇眼透镜5及聚焦透镜6组成。如附图2所示，该系统还可进行有机组合，以满足不同粘接尺寸和粘接对象的要求。类似的，图2为7个单元的组合。

由附图1可见，系统使用高功率UVLED1作为光源，从LED1发出的光经过前准直透镜2和后准直透镜3进行准直。在实际应用中，由于LED1为面光源，通过两个准直透镜后，光束的发散角被压缩。通过准直透镜的光束，近似平行地投射到蝇眼透镜对4、5上。系统采用双排蝇眼透镜阵列。前蝇眼透镜4是由多个不尽相同的矩形透镜组成,后蝇眼透镜5由多个相同的矩形透镜组成,矩形透镜的数量与前蝇眼透镜4相同,并与前蝇眼透镜4上的矩形透镜一一对应。两组蝇眼透镜的间隔等于第一组透镜4中透镜元的焦距，光束通过第一排蝇眼透镜4的每个小透镜成像到第二组蝇眼透镜5上，在第二组透镜阵列5上形成多个光束像，后面的聚光透镜6将多个光束像叠加后均匀地照射在粘接面7上。

由于整个宽光束被分为多个细光束照明，而每个细光束的均匀性必然大于整个宽光束范围内的均匀性，又因为对称位置细光束的相互叠加，使细光束的细微不均匀性又能获得进一步的补偿，这样粘接面7上的每一个点都可以得到来自每个细光束的照明,这样就实现了所谓的光积分。因而采用双排蝇眼透镜阵列可使整个孔径内的光能更均匀更有效地利用。

附图说明：Briefdivofthedrawings

图1为基于LED的UV固化光学系统结构图；

图2为多个单元组合机构图；

图3为方形蝇眼透镜示意图。

具体实施方式Detaileddivofembodimentsoftheinvention