Uv led光源结构和平行光曝光的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及曝光机的【技术领域】，公开了UV?LED光源结构和平行光曝光机，包括UV?LED灯头、复眼透镜模组、平面镜以及球面镜，沿UV?LED光源结构的光路方向，UV?LED灯头、复眼透镜模组、平面镜以及球面镜依序布置；UV?LED中设有UV?LED灯珠，UV?LED灯头与复眼透镜模组相邻平行布置，两者之间通过可调节UV?LED灯头与复眼透镜模组之间距离的调节机构连接。UV?LED灯头放置在复眼透镜模组前方，利用复眼透镜模组、平面镜以及球面镜，形成了用于曝光的平行光；将该UV?LED光源结构运用在现有的平行光曝光机中，不需要客户更新换代设备，不需要大规模改造设备，花最少的代价，即可以获得低温、节能、环保、安全的采用UV?LED光源结构的曝光机，避免耽误生产，并且大大降低成本。
【专利说明】UV LED光源结构和平行光曝光机
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及曝光机的【技术领域】，尤其涉及UV LED光源结构和包括该UV LED 光源结构的平行光曝光机。
【背景技术】
[0002] 参照图1所示，为传统平行光曝光机的光源结构1，传统的平行光曝光机，其采用 超高压汞灯10作为光源，该超高压汞灯10首先经过一个椭圆反射镜11聚光，光线汇聚到 一个第一平面镜12上，第一平面镜12把超高压汞灯10光线中热量高的IR光线（红外光 线）部分透射出去，并将超高压汞灯10中的UV光线（紫外光线）反射汇聚到第二平面镜 13上，第二平面镜13再进一步把UV光线几乎无损耗得反射汇聚到一个复眼透镜14上，复 眼透镜14学名叫平行光凸透镜阵列，也叫蝇眼透镜，英文名为fly eyes ;经由复眼透镜14 出来的光线汇聚在第三平面镜15上，并由第三平面镜15反射后，扩散到一个球面镜16上， 球面镜16反射出大面积均匀度高、准直度好（平行半角约1. 5° -5° )的平行光线，平行 光线通过光掩膜板17,即可在曝光玻璃18上显影，从而完成整个曝光的过程。
[0003] 由上述可知，传统的平行光曝光机中都是采用超高压汞灯光源结构1，其超高压汞 灯10通过复杂的光学结构达到产生大面积平行光线的目的，但是，汞灯10的寿命通常只有 1000个小时左右，因此，使用1-2个月后，则需要替换一次光源。而现有技术中，UV LED (紫 外线发光二极管）的发光效率在有了很大的提升，以日本日亚公司、韩国首尔公司、韩国LG 公司、台湾旭明公司、台湾联盛公司等为代表的365匪波长UV LED的晶元发光效率从前几 年的〈15%，到目前的接近40%，并且，UV LED与超高压汞灯相比，具有以下优势：
[0004] 1)、UV LED的寿命在20000个小时以上，因此可以避免频繁更换光源的麻烦；
[0005] 2)、UV LED有效光谱范围窄，其光利用率高，更加节能；
[0006] 3)、UV LED不含萊，不会产生臭氧，更加环保；
[0007] 4)、UV LED光源驱动电源中不含有高压，更加安全。
[0008] 现时科技的发展使得LED UV光源替代超高压汞灯光源成为可能。近两年来，有三 种替代应用方案正在兴起，第一种是以深圳市蓝谱里克科技、深圳市大川光电等为代表的 UV LED扫描式平行光曝光光源结构；第二种是以法国A0TUMARK公司为代表的震动补光式 大面积UV LED平行光曝光光源结构；第三种是以大日本网屏公司为代表的直显式UV LED 曝光光源结构。
[0009] 上述的三种UV LED光源替代超高压汞灯光源方案，其使用在平行光曝光机中，都 需要彻底改变传统曝光机内部的光学结构，以达到能产生平行光的效果，这样，对于将传统 的超高压汞灯光源结构1的曝光机，其要实现方便快捷的改装成UV LED光源结构的曝光 机，则是无能为力的，其需要重新设计获得平行光的整套光学结构，来完全替代现有的曝光 机内的光学结构，才能够实现获得平行光的效果。但是，目前市面上约99%以上的曝光机都 是采用传统的超高压汞灯光源结构1，并且，用于获得平行光的整套光学结构的价格非常昂 贵，几乎占到整个曝光机成本的1/3,这样，不仅成本较高，且重新设计光学结构，也导致曝 光机结构复杂，且需要中断生产导致耽误生产的问题。 实用新型内容
[0010] 本实用新型的目的在于提供uv LED光源结构，旨在解决现有技术中的平行光曝光 机采用UV LED光源，需要重新设计光学结构，导致成本过高、结构复杂以及耽误生产的问 题。
[0011] 本实用新型是这样实现的，UV LED光源结构，包括UV LED灯头、复眼透镜模组、平 面镜以及球面镜，沿所述UV LED光源结构的光路方向，所述UV LED灯头、复眼透镜模组、平 面镜以及球面镜依序布置；所述UV LED中设有用于出射紫外光线的UV LED灯珠，所述UV LED灯头与所述复眼透镜模组相邻平行布置，两者之间通过可调节所述UV LED灯头与所述 复眼透镜模组之间距离的调节机构连接。
[0012] 进一步的，所述UV LED灯头包括灯头壳，所述灯头壳的后端中设有开口的安装腔， 所述安装腔内设有电路板，所述电路板上连接有多个所述UV LED灯珠，所述灯珠朝向所述 复眼透镜模组布置。
[0013] 进一步的，多个所述UV LED灯珠与所述复眼透镜模组之间设有平行光透镜支架， 所述平行光透镜支架上设有多个平行光透镜，多个所述平行光透镜分别对应与多个所述UV LED灯珠正对布置。
[0014] 进一步的，所述灯头壳的前端设有开口的水冷腔，所述水冷腔的开口封盖有盖板， 所述盖板上设有两分别连通所述水冷腔的接口，两所述接口分别通过水管连接于水冷机 构。
[0015] 进一步的，所述水冷腔的底部凸设有多个相邻布置的翅片通道。
[0016] 进一步的，所述灯头壳中嵌入有用于监测所述灯头壳温度的温度传感器。
[0017] 进一步的，所述调节机构包括多个相邻平行布置的导向杆，所述导向杆的一端固 定连接于所述复眼透镜模组，另一端朝所述UV LED灯头，且活动穿设于所述UV LED灯头 中。
[0018] 进一步的，所述灯头壳的端角处设有导向孔，所述导向杆活动穿设于所述导向孔 中，且所述灯头壳上设有锁定孔，所述锁定孔与所述导向孔呈垂直布置，且锁定孔中设有用 于顶住所述导向杆的锁定螺杆。
[0019] 进一步的，所述UV LED光源结构包括用于给UV LED灯头供电的驱动器，所述驱动 器包括具有内腔的壳体，所述内腔中设有开关电源、驱动电路板以及电性连接于所述温度 传感器且接受其温度信号的温度控制板，所述壳体的侧壁中设有可现实UV LED灯头温度信 息的显示屏。
[0020] 本实用新型还提供了平行光曝光机，其包括上述的UV LED光源结构。
[0021] 与现有技术相比，本实用新型提供的UV LED光源结构，其直接将UV LED灯头放置 在复眼透镜模组前方，UV LED灯珠发出的光线经由复眼透镜模组、平面镜以及球面镜，则形 成了用于曝光的平行光；将该UV LED光源结构运用在现有的平行光曝光机中，其可以减去 现有技术中平行光曝光机中的椭圆反射镜以及两个平面镜，使得其光学结构更加简单，不 需要客户更新换代设备，也不需要大规模改造设备，花最少的代价，即可以使得热量大、功 耗高、有污染的采用超高压汞灯的曝光机改造成低温、节能、环保、安全的采用UV LED光源 结构的曝光机，避免耽误生产，并且大大降低成本。
[0022] 采用上述UV LED光源结构的平行光曝光机，其避免采用超高压汞灯作为光源，具 有低温、节能、环保、安全等优点，其相对节省器件使用，可以节约生产成本及空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是现有技术中的平行光曝光机的光源结构的主视示意图；
[0024] 图2是本实用新型实施例提供的UV LED光源结构的主视示意图；
[0025] 图3是本实用新型实施例提供的UV LED光源结构的部分立体示意图；
[0026] 图4是本实用新型实施例提供的UV LED灯头与复眼透镜模组之间的立体爆炸示 意图一；
[0027] 图5是本实用新型实施例提供的UV LED灯头与复眼透镜模组之间的立体爆炸示 意图二；
[0028] 图6是本实用新型实施例提供的驱动器的立体爆炸图一；
[0029] 图7是本实用新型实施例提供的驱动器的立体爆炸图二。
【具体实施方式】
[0030] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解 释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0031] 以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
[0032] 参照图2?7所示，为本实用新型提供的较佳实施例。
[0033] 参照2?5所示，本实用新型提供的UV LED光源结构2运用在平行光曝光机中， 或者，其也可以运用在其它需要曝光的设备中，并不仅限制于本实施例中的平行光曝光机。
[0034] UV LED光源结构2包括UV LED灯头23、复眼透镜模组24、平面镜25以及球面镜 26,沿着光路的出射方向，UV LED灯头23、复眼透镜模组24、平面镜25以及球面镜26依序 布置；其中，UV LED灯头23与复眼透镜模组24相邻平行布置，且置于复眼透镜模组24的 前方，内设有UV LED光源，该UV LED用于射出UV光线；UV LED灯头23出射的光线透过复 眼透镜模组24,射至平面镜25,光线经由平面镜25反射至球面镜26,经由球面镜26反射后 形成平行光线，该平行光线透过光掩膜板27,则可以在曝光玻璃28上显影。
[0035] UV LED灯头23与复眼透镜模组24之间相邻平行布置，两者之间通过调节机构连 接，该调节机构可以用于调节UV LED灯头23与复眼透镜模组24之间的距离。
[0036] 上述提供的UV LED光源结构2,其采用UV LED光源，直接将UV LED灯头23放置 在复眼透镜模组24的前方，并且，UV LED光源发出的光线通过复眼透镜模组24、平面镜25 以及球面镜26以后，可以形成平行光，用于对曝光玻璃进行曝光。将上述提供的UV LED光 源结构2运用在现有技术中的平行光曝光机中，其可以直接将UV LED灯头23放置在复眼 透镜模组24前方，代替超高压汞灯光源，利用后端的平面镜25和球面镜26直接得到大面 积均匀平行的紫外光线。并且可以减去现有技术中平行光曝光机中的椭圆反射镜以及两个 平面镜，使得其光学结构更加简单，在更换的过程中，直接拆卸掉一些器件则可，不需要重 新设计光学结构，不会耽误生产，并且可进一步降低成本，另外，通过调节机构，可以调节UV LED灯头23与复眼透镜模组24,使得该UV LED光源结构2达到更加的效果，获得更加均匀 的平行光。
[0037] 将上述的UV LED光源结构2运用在现有的平行光曝光机中，不用客户更新换代设 备、也不用大规模改造设备、花最少的代价即可以使得热量大、功耗高、有污染的采用超高 压汞灯的曝光机改造成低温、节能、环保、安全的采用UV LED光源结构2的曝光机，因此其 是传统平行光曝光机改造最佳的解决方案。
[0038] 平面镜25通常由钠钙玻璃或者耐热硼矽酸玻璃之城，并且其反射面做针对紫外 线优化的特殊铝镀膜层，其可以将照射在其上的紫外线几乎无损耗的反射汇聚到复眼透镜 模组24中。
[0039] 复眼透镜模组24学名叫平行光凸透镜阵列，也叫蝇眼透镜，英文名为fly eyes， 是采用多个耐热石英玻璃平行光凸透镜单体通过高温键和的方式阵列而成，透镜光学面还 要做紫外线透射率增强镀膜处理，作用是让紫外光尽可能多的透过去，并且极大提高出光 面区域的均匀度，平行光的均匀度越高、平行半角越小，则平行光在曝光玻璃上的曝光显影 的精度越高。
[0040] 本实施例中，调节机构包括多个相邻平行布置的导向杆20,该多个导向杆20的一 端固定连接在复眼透镜模组24上，其另一端朝UV LED灯头23延伸，且活动穿设在UV LED 灯头23中，这样，灯头则可以沿着该多个导向杆20移动，从而缩小或扩大器与复眼透镜模 组24之间的距离。
[0041] 当然，作为其它实施例，导向杆20的两端都可以活动穿设在UV LED灯头23及复 眼透镜模组24中，或者，一端固定连接在UV LED灯头23上，另一端活动穿设在复眼透镜模 组24中，都可以实现UV LED灯头23与复眼透镜模组24之间距离的改变。
[0042] 当然，调节机构也还可以是其它的结构，如直接将UV LED灯头23及复眼透镜模组 24分别连接在同一导轨上，利用其在导轨上移动，实现两者之间距离的改变。
[0043] UV LED灯头23包括灯头壳233,该灯头壳233的后端中设有开口的安装腔，该安 装腔的开口朝向复眼透镜模组24布置；灯头壳233的安装腔内设有电路板234,电路板234 上布设有多个UV LED灯珠235,形成UV LED光源，这样，该多个UV LED灯珠235也朝向复 眼透镜模组24布置，使得其发出的光线可以透过复眼透镜模组24 ;UV LED灯珠235通过低 温焊锡膏的焊接工艺连接在电路板234上，电路板234则直接利用螺丝固定在灯头壳233 内部的安装腔中，且在其与安装腔的接触面之间采用高导热系数的硅脂作为填充物。
[0044] 上述的导向杆20穿设在UV LED灯头23中，在灯头壳233的四个端部设有导向孔 238,导向杆20直接穿设在该导向孔238中，且可以在导向孔238中穿行，当然，根据灯头壳 233设置形状不同，导向孔238的设置情况也相对应改变，并不仅限制本实施例中的设置方 式。
[0045] 当然，当UV LED灯头23与复眼透镜模组24之间的距离确定后，则需要将UV LED 灯头23进行固定，本实施例中，在灯头壳233上设有锁定孔，该锁定孔连通导向孔238,且与 导向孔238呈垂直布置，这样，通过在锁定孔中锁进螺杆，使得螺杆顶住在导向杆20上，则 可以使UV LED灯头23在导向杆20上固定位置，当然，需要移动UV LED灯头23时，则只需 要松开螺杆则可。
[0046] 在多个UV LED灯珠235与复眼透镜模组24之间设有平行光透镜支架236,该平行 光透镜支架236上设有多个平行光透镜237,且该多个平行光透镜237正对于多个UV LED 灯珠235布置，这样，多个UV LED灯珠235发出的光线则先经过平行光透镜237,则进入复 眼透镜模组24。
[0047] 具体地，上述的平行光透镜支架236固定的灯头壳233的安装腔的开口处，其可以 通过螺丝连接等方式固定，当然，也可以通过其它多种固定方式固定，或者，该平行光透镜 支架236可以直接放置在安装腔中，这样，则使得UV LED灯头23的结构更加紧凑。在该平 行光透镜支架236中设有多个卡孔，多个平行光透镜237则直接嵌合在该多个卡孔中，且为 了使得平行光透镜237与卡孔之间连接更加稳固，两种之间可以采用UV胶连接，或者其它 卡合结构连接。
[0048] 平行光透镜237可以对UV LED灯珠235出射的光线进行二次配光，使得光线的 平行半角很小，一般小于3°，当然，该平行光透镜237可以采用融石英自由曲面平行光透 镜。
[0049] 当UV LED灯头23处于工作状态时，为了降低其内部UV LED灯珠235发光产生 的热量，UV LED光源结构2还包括水冷机构22 ;且在灯头壳233前端中设有开口的水冷腔 230,该水冷腔230的开口上覆盖有盖板231，该盖板231使得水冷腔230形成密闭空间，且 在盖板231设两个连通水冷腔230的接口，该两个接口分别通过水管与水冷机构22连接， 这样，水冷机构22、两水管以及水冷腔230之间则形成了水冷循环，通过冷水在该水冷循环 中不断循环，则可以带走灯头壳233中产生的大量热量。
[0050] 为了盖板231与灯头壳233之间连接处更加密闭，压盖上设有嵌入凹槽，该嵌入凹 槽呈环形状，其中嵌入有密封圈232,当盖板231盖设在灯头壳233的前端上时，密封圈232 环绕在水冷腔230开口的外周，从而也起到对水冷腔230的密闭作用；密封圈232采用耐高 温硅胶材质，其耐温达到260°C，硅胶硬度为50° -60°。
[0051] 在盖板231的接口处连接有水冷快速插头2311，这样，便于水管的快速连接，也便 于将水管从盖板231上拆卸下来。
[0052] 本实施例中，为了进一步增加水冷效果，在水冷腔230的底部设有多个翅片通道 239,该多个翅片通道239相邻布置，其进一步增加灯头壳233与冷水之间的接触面积，使得 灯头壳233中的热量尽快通过冷水带走。
[0053] 该翅片通道239与灯头壳233 -体成型加工而成，其都采用硬质阳极氧化处理工 艺处理，表面硬度可以达到HV540以上，可以更加耐水循环的冲刷及腐蚀。
[0054] 为了监测灯头壳233的温度，避免因温度过高，造成灯头损坏，该灯头壳233中设 有定位孔，该定位孔中安装有温度传感器，用于监测灯头壳233的温度，以便用户根据灯 头壳233的温度，米取相对应的冷却方式。具体地，温度传感器的型号可以是LM35或者 DS18B20。
[0055] 在灯头壳233中设有固定槽2302,该固定槽2302中设有电连接器2301，该电连接 器2301电性连接于电路板234,且显露在灯头壳233外，用于与外部的电源连接，从而可以 给整个灯头提供电源支持。
[0056] 本实施例中采用的复眼透镜模组24为现有的原件，其是现有技术中平行光曝光 机的配置原件，此处不再赘述。
[0057] 参照图6及7所示，UV LED光源结构2还包括驱动器21，该驱动器21电性连接UV LED灯头23的电路板234,采用恒流方式给UV LED灯头23进行供电，当然，该驱动器21直 接通过电线与UV LED灯头23的电连接器2301连接则可。
[0058] 驱动器21包括壳体，该壳体内设有内腔，内腔中设有开关电源212、驱动电路板 234以及温度控制板，该温度控制板用于接收UV LED灯头23内温度传感器的信号，当UV LED灯头23的温度超过极限值时，则暂时工作，并进一步采用散热方式进行散热。
[0059] 在壳体的侧壁上还设有显示屏214、多个按键218、AC插座216、信号接线端子217 等；显示屏214用于显示整个驱动器21的工作状态；壳体的腔体内设有按键电路板215,其 与多个按键218电性连接，这样，用户通过按动按键218,进而输进信号值按键电路板215， 实现对驱动器21的操作；AC插座216则用于与外部电源等连接；信号接线端子217则可以 用于与外部的信号端子连接。
[0060] 为了实现对驱动器21的散热，该壳体的内腔中还设有多个散热风扇213,该多个 散热风扇213显露在壳体外，通过吹风循环方式带走驱动器21内腔中的热量。针对上述开 关电源212以及驱动电路板234的设置位置，该多个散热风扇213也分别对应不同位置布 置，从而实现对主要发热元件的散热。
[0061] 本实施例中，壳体包括上壳210与下壳211，两者之间相互盖合形成壳体，当然其 也可以是其它多个结构构成，并不仅限制于本实施例中结构。
[0062] 本实施例还提供的平行光曝光机，其包括了上述的UV LED光源结构2，这样，平 行光曝光机则采用UV LED光源，具有低温、节能、环保、安全等优点，且在实际改造过程中， 可以直接在现有的平行光曝光机上进行改造，不会耽误生产，且大大降低成本。
[〇〇63] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
【权利要求】
1. UV LED光源结构，其特征在于，包括UV LED灯头、复眼透镜模组、平面镜以及球面镜， 沿所述UV LED光源结构的光路方向，所述UV LED灯头、复眼透镜模组、平面镜以及球面镜 依序布置；所述UV LED中设有用于出射紫外光线的UV LED灯珠，所述UV LED灯头与所述 复眼透镜模组相邻平行布置，两者之间通过可调节所述UV LED灯头与所述复眼透镜模组之 间距离的调节机构连接。
2. 如权利要求1所述的UV LED光源结构，其特征在于，所述UV LED灯头包括灯头壳， 所述灯头壳的后端中设有开口的安装腔，所述安装腔内设有电路板，所述电路板上连接有 多个所述UV LED灯珠，所述灯珠朝向所述复眼透镜模组布置。
3. 如权利要求2所述的UV LED光源结构，其特征在于，多个所述UV LED灯珠与所述复 眼透镜模组之间设有平行光透镜支架，所述平行光透镜支架上设有多个平行光透镜，多个 所述平行光透镜分别对应与多个所述UV LED灯珠正对布置。
4. 如权利要求2或3所述的UV LED光源结构，其特征在于，所述灯头壳的前端设有开 口的水冷腔，所述水冷腔的开口封盖有盖板，所述盖板上设有两分别连通所述水冷腔的接 口，两所述接口分别通过水管连接于水冷机构。
5. 如权利要求4所述的UV LED光源结构，其特征在于，所述水冷腔的底部凸设有多个 相邻布置的翅片通道。
6. 如权利要求2或3所述的UV LED光源结构，其特征在于，所述灯头壳中嵌入有用于 监测所述灯头壳温度的温度传感器。
7. 如权利要求2或3所述的UV LED光源结构，其特征在于，所述调节机构包括多个相 邻平行布置的导向杆，所述导向杆的一端固定连接于所述复眼透镜模组，另一端朝所述UV LED灯头，且活动穿设于所述UV LED灯头中。
8. 如权利要求7所述的UV LED光源结构，其特征在于，所述灯头壳的端角处设有导向 孔，所述导向杆活动穿设于所述导向孔中，且所述灯头壳上设有锁定孔，所述锁定孔与所述 导向孔呈垂直布置，且锁定孔中设有用于顶住所述导向杆的锁定螺杆。
9. 如权利要求6所述的UV LED光源结构，其特征在于，所述UV LED光源结构包括用于 给UV LED灯头供电的驱动器，所述驱动器包括具有内腔的壳体，所述内腔中设有开关电源、 驱动电路板以及电性连接于所述温度传感器且接受其温度信号的温度控制板，所述壳体的 侧壁中设有可现实UV LED灯头温度信息的显示屏。
10. 平行光曝光机，其特征在于，包括权利要求1?9任一项所述的UV LED光源结构。
【文档编号】G03F7/20GK203870394SQ201420273771
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】张河生, 唐威, 张春玲 申请人:张河生