一种新型的led紫外曝光机光源系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其包括光源安装架，所述光源安装架上依次排列多行等距排列的紫外LED光源，所述紫外LED光源包括透镜和UVLED，该光源的LED和透镜排布成矩阵阵列，紫外LED采用大功率LED(3W以上)光波长依据曝光材料的不同而改变，透镜的直径大小依据曝光材料对能量的需求不同而变化.并最有效的利用光能量，并使得出射光线达到平行光的效果，透镜的排列方式是先排成错位的透镜矩阵，然后再依据曝光台面的大小排成面阵的阵列，通过本光源系统应用到的紫外曝光机，在光源的角度，曝光均匀性，以及曝光材料对光源特性的要求上都有极大的提高。
【专利说明】一种新型的LED紫外曝光机光源系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种曝光机的光源系统，特别涉及一种新型的LED紫外曝光机光源系统。
【背景技术】
[0002]紫外光线的光出射角度的平行度与曝光均匀度是紫外曝光机的两个重要技术指标。已有的紫外曝光机因其用途不同，或者是曝光分辨率高而其结构复杂，光能效利用率低，能耗高及使用维护成本高使得其在倡导节能环保的今日，日益成为亟须替代或改良的设备。
[0003]由于光学曝光照明系统辐照度不均匀，导致线条粗细不均匀，整块板上的分辨率不一致，生整块板上的分辨率不一致等曝光不良现象出现.这在PCB或液晶显示器的生产过程中是不允许的。传统的曝光机的光学曝光照明光源多采用金属卤化物(如溴化汞)作为受激电离发光材料，属于高强度气体放电灯，内部均含有高压、高温和有毒物质，高压汞灯从长波紫外到可见光都有很强的辐射，但只有一部分UVA-UVB段的光波长是可作用于紫外曝光用途的，其他光波长波段的辐射均会以光能及辐射能的方式散发至空间其他物体上，造成环境温度升高；高压汞灯的发光角度为360度，需要相当大面积的反射罩及较远的距离来进行光束整形以满足应用需求，但会使得曝光系统的光强度损失50-70%。综上所述，传统的曝光机的光学曝光照明系统存在光效能低下，且能耗高，所使用材料不利于环保等缺点。而本发明中的光学曝光照明系统所具备的特征是:使用LED作为发光体，辅以准直透镜及矩阵排布器实现发光光波长单一，光能量利用率高，可达到95%以上，所组成的使用材料为玻璃，GaN类半导体，铜铝合金等金属；具有对环境友好，减少电力消耗，节约能源等优点。
[0004]采用LED进行曝光，由于LED存在发光强度随发光角度变化而变化的方式，其排列方式造成了 LED在曝光上可能出现光源强度强的地方曝光过度，而光源强度低的地方曝光不足的问题，如何去设计LED排列方式，使曝光均匀化亟待解决，同时以往采用在曝光光源下进行移动曝光，容易出现曝光台面移出有效曝光区域，又或者采用曝光光源平移，对曝光台面进行曝光，两者都易出现待曝光位置移出有效曝光区域的缺陷，因为所有的曝光材料的特性都是需要一个持续的均匀的曝光光源，所以窄光源快速扫描的方式不符合曝光材料的要求，产品的合格率不高。
[0005]为了解决上述技术的不足，本发明的目的是提供一种新型的LED紫外曝光机光源系统及LED紫外曝光机，其有效的提高了接近式大面积紫外均匀辐照曝光的均匀度和光的角度，以及光能量的有效果利用率.本发明所采用的技术方案是:一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其包括光源安装架，所述光源安装架上排列至少一组多行等距排列的紫外LED光源，所述紫外LED光源包括透镜和UVLED，所述透镜的直径为Φ，K为相邻两行同一列的紫外LED光源的中心距离之差，所述透镜排列构成透镜矩阵，所述透镜矩阵的行数为L，K= Φ /L，所述LED紫外曝光机光源系统与待曝光件构成相对纵向移动。
[0006]所述紫外LED光源照射到曝光台面上构成光源照射区域，光源照射区域内设有待曝光件的有效曝光区域，所述有效曝光区域相对于光源照射区域纵向位移，光源照射区域大于有效曝光区域，且移动时有效曝光区域始终处于光源照射区域内。
[0007]所述透镜的直径为20mm-80mm。
[0008]所述任一组紫外LED光源的横向和纵向均对齐。
[0009]所述透镜的顶部到曝光台面的距离A为10mm-800mm。
[0010]所述紫外LED光源通过透镜的出射角度B为0-60度。
[0011]所述LED紫外曝光机光源系统可横向移动。
[0012]所述UVLED的光波长范围为250nm-450nm。
[0013]本发明的有益效果是:采用特殊的排列方式，以提高曝光均匀度及降低光源发散角度为前提，避免由于光学曝光照明系统辐照度不均匀，导致线条粗细不均匀，整块板上的分辨率不一致，或有断线等现象的发生，通过本光源系统应用到的紫外曝光机，在光源的角度，曝光均匀性，以及曝光材料对光源特性的要求上都有极大的提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为透镜矩阵的排列以及相互关系图。
[0015]图2为图1中I处的放大图。
[0016]图3为透镜和UVLED的组合关系图。
[0017]图4为透镜载板的立体示意图。
[0018]图5为透镜、透镜载板和UVLED的位置关系示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明实施例作进一步说明:
如图1、图2和图3所示，一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其包括光源安装架，所述光源安装架上排列至少一组多行等距排列的紫外LED光源，所述紫外LED光源包括透镜和UVLED，所述透镜的直径为Φ，K为相邻两行同一列的紫外LED光源的中心距离之差，所述透镜排列构成透镜矩阵，所述透镜矩阵的行数为L，Κ=Φ/1，所述LED紫外曝光机光源系统与待曝光件构成相对纵向移动。每行相邻两个透镜的中心距离为Μ，Μ大于等于Φ，相邻两行同一列的透镜的中心距离为N，N大于等于Φ，透镜矩阵的行数L为3-10行之间。
[0020]所述紫外LED光源照射到曝光台面上构成光源照射区域，光源照射区域内设有待曝光件的有效曝光区域，所述有效曝光区域相对于光源照射区域纵向位移，且移动时有效曝光区域始终处于光源照射区域内。UVLED的光通过透镜矩阵构成的光源照射区域的面积大于有效曝光区域的面积，且有效曝光区域位于光源照射区域之内且可相对纵向位移。有效曝光区域为100平方毫米到40000平方毫米的矩形区域，且有效曝光区域相对于透镜矩阵成纵向位移配合，且其发生位移时，有效曝光区域始终处于透镜矩阵的范围之内，保证有效曝光区域一直处于有效曝光状态，避免了以往可能产生的有效曝光区域离开透镜矩阵区域，使其曝光不充分。
[0021]UVLED (紫外LED)是LED的一种，是单波长的不可见光，一般在400nm以下，通过专门设计使UVLED能发出一个完整连续紫外光带，满足封边，印刷等领域的生产需要，线光源有超长的寿命、冷光源、无热辐射、寿命不受开闭次数影响、能量高、照射均匀提高生产效率，不含有毒物物质比传统的光源更安全、更环保，紫外LED采用大功率LED (3W以上)，其光波长范围为250nm-450nm，根据曝光材料的不同，而选择不同波长的UVLED。
[0022]参见图4和图5，透镜通过透镜载板固定在UVLED上端，构成紫外LED光源。
[0023]该透镜矩阵构成的光源矩阵加纵向扫描后均匀度能从10%提高到85%，纵向扫描的长度为单颗透镜直径的几何倍数和行数L的乘积S (扫描距离)=Φ* L，其扫描速度根据曝光材料的特性而设置。其中曝光材料为感光干膜和感光液态油墨，同时可多次来回移动，移动次数>=1。
[0024]所述透镜的直径为20mm-80mm，透镜的直径大小依据曝光材料对能量的需求不同而变化，并最有效的利用光能量，并使得出射光线达到平行光的效果。加大了透镜的选择范围，可以根据透镜直径的大小进行光源排列，采用大直径的透镜，能有效的降低光源的分布密集度，降低光源的使用量，节约成本，而为了增强其曝光强度，则可以选择小直径的透镜，提高其光源分布密集度，同时增强曝光强度，使曝光效率提高。
[0025]所述任一组紫外LED光源的横向和纵向均对齐，构成第一阵列、第二阵列、第三阵列等任一阵列均横向和纵向对齐。
[0026]所述透镜采用高硼硅、石英玻璃或其他抗紫外光学玻璃制成，采用本技术方案排列的光源系统，其对于透镜的选择余地加大，不需要像以往必须采用特定材料制成的透镜，提高了其的应用范围。
[0027]所述透镜的顶部到曝光台面的距离A为10mm-800mm。
[0028]所述紫外LED光源通过透镜的出射角度B为0_60度。
[0029]通过设定透镜的出射角度、直径以及透镜顶部到曝光台面的距离，可以使解析度达至Ij 0.5mil。
[0030]所述LED紫外曝光机光源系统可横向移动。通过横向移动该光源系统,能使均勻度从85%提高到95%，极大的满足PCB印制电路板、FPCB柔性电路板触摸屏、玻璃基板、半导体载板以及印刷网版制作等领域的工艺要求。
[0031]当紫外LED光源通过透镜的出射角度为O度时，则必须使该光源系统进行横行移动，提高其照射均匀度，且横向移动距离为单颗透镜直径Φ，其横向移动速度根据曝光材料的特性以及线路板的工艺要求而定，其横向移动速度从lmm/s到1000mm/s,可多次来回移动，移动次数>=1。
[0032]采用特殊的排列方式加上使有效曝光区域始终处于曝光状态中的设计，以提高曝光均匀度及降低光源发散角度为前提，避免由于光学曝光照明系统辐照度不均匀，导致线条粗细不均匀，整块板上的分辨率不一致，或有断线等现象的发生，通过本光源系统应用到的紫外曝光机，在光源的角度，曝光均匀性，以及曝光材料对光源特性的要求上都有极大的提闻。
[0033]以上结合附图所描述的实施例仅是本发明的优选实施方式，而并非对本发明的保护范围的限定，任何基于本发明精神所做的改进都理应在本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其包括光源安装架，其特征在于:所述光源安装架上排列至少一组多行等距排列的紫外LED光源，所述紫外LED光源包括透镜和UVLED，所述透镜的直径为Φ，Κ为相邻两行同一列的紫外LED光源的中心距离之差，所述透镜排列构成透镜矩阵，所述透镜矩阵的行数为L，Κ=Φ/1，所述LED紫外曝光机光源系统与待曝光件构成相对纵向移动。
2.根据权利要求1所述的一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其特征在于，所述紫外LED光源照射到曝光台面上构成光源照射区域，光源照射区域内设有待曝光件的有效曝光区域，所述有效曝光区域相对于光源照射区域纵向位移，光源照射区域大于有效曝光区域，且移动时有效曝光区域始终处于光源照射区域内。
3.根据权利要求1所述的一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其特征在于，所述透镜的直径为20mm-80mm。
4.根据权利要求1所述的一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其特征在于，所述任一组紫外LED光源的横向和纵向均对齐。
5.根据权利要求1或3所述的一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其特征在于，所述透镜的顶部到曝光台面的距离A为10mm-800mm。
6.根据权利要求1所述的一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其特征在于，所述紫外LED光源通过透镜的出射角度B为0-60度。
7.根据权利要求1所述的一种新型的LED紫外曝光机光源系统，其特征在于，所述LED紫外曝光机光源系统可横向移动。
8.根据权利要求1所述的一种新型LED紫外曝光机光源系统，其特征在于，所述UVLED的光波长范围为250nm-450nm。
【文档编号】G03F7/20GK103592821SQ201310481112
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】张方德, 王玉璋, 贺兴志, 谢桂平 申请人:浙江欧视达科技有限公司