UV‑LED光源、系统及平行曝光机的制作方法

本实用新型涉及曝光机紫外曝光照明的技术领域，特别是涉及一种UV-LED(紫外发光二极管)光源结构及包含该UV-LED光源结构的平行光曝光机。

背景技术：

紫外曝光机主要应用于PCB线路板制造、半导体生产及高精密细线路曝光。随着触控屏等平面显示电子产品的大力发展，作为实现高精度加工复制的重要装备的紫外平行光曝光装置的需求量正在逐年增加。为实现高精度加工，平行光曝光机采用了350nm～410nm之间的紫外光源作为照明光源。同时要求照明光具有较高的平行度(小于±2°)，这使得光线经过掩模后不会很快扩散，可以很好的保证加工精度。目前的平行光曝光机大都是使用汞灯作为光源，汞灯产生的光谱比较复杂，一方面，其包含多条谱线，还有大量的红外辐射，效率低；另一方面，汞灯的寿命非常短，一般只有1500小时，而且大功率的汞灯价格上万元人民币，使用成本高。

UV-LED(紫外发光二极管)具有效率高、寿命长和谱线窄等优点，是替换汞灯的理想光源。然而，单个UV-LED灯珠光功率低，要达到与汞灯相当的功率密度，需要多个灯珠一起工作。但目前UV-LED的发散角很大，同时多个灯珠排布的点阵属于面光源，能量很难有效利用。目前市场上也开始出现采用UV-LED做固化光源的整套设备，其工作方式主要有扫描式和拼接式。扫描式在对原汞灯的改造过程中，因为要加入扫描运动机构，对原汞灯机型的改动较大，改造过程复杂。拼接式采用多个曝光照明单元拼接使用，在大面积拼接的时候，单元越多，系统可靠行越低，只要一个单元出现故障就会造成拼接的失败。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种UV-LED光源、系统及平行曝光机，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种UV-LED光源，包括UV-LED灯珠、以及覆盖于所述UV-LED灯珠上的自由曲面准直透镜，所述UV-LED灯珠射出的紫外光线通过所述自由曲面准直透镜产生平行光束。

优选的，在上述的UV-LED光源中，所述UV-LED灯珠射出紫外光线的中心波长为365或385或405纳米。

本申请实施例还公开了一种UV-LED光源系统，包括阵列分布的所述的UV-LED光源。

优选的，在所述的UV-LED光源系统中，还包括位于所述UV-LED光源光路上的聚焦球面反射镜。

优选的，在所述的UV-LED光源系统中，多个所述UV-LED光源集成于同一基板上，该基板上设置有散热装置。

优选的，在所述的UV-LED光源系统中，所述散热装置采用水冷散热方式。

优选的，在所述的UV-LED光源系统中，所述基板背离所述UV-LED光源的一侧凹设形成有冷却水循环通道。

相应的，本申请还公开了一种平行曝光机，包括所述的UV-LED光源系统。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型UV-LED光源系统通过UV-LED灯珠阵列射出的紫外光线，在UV-LED灯珠阵列上使用自由曲面准直透镜产生平行光束，且每个自由曲面准直透镜一一对应覆盖于UV-LED灯珠阵列中的单个灯珠上，解决了光源发散角度大的问题；自由曲面准直透镜的应用提高了平行光线的均匀度和平行度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型具体实施例中UV-LED光源系统的原理示意图；

图2所示为本实用新型具体实施例中自由曲面准直透镜的结构示意图；

图3所示为本实用新型具体实施例中UV-LED灯珠阵列的自由曲面准直透镜的结构示意图；

图4所示为本实用新型具体实施例中UV-LED灯珠阵列排列的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1所示，UV-LED光源系统，包括UV-LED光源模块1、自由曲面透镜匀化系统2和聚焦球面反射镜3。自由曲面透镜匀化系统2与聚焦球面反射镜3，沿UV-LED光源模块1的光路方向依次设置。

UV-LED光源模块1包括阵列分布的多个UV-LED灯珠，自由曲面透镜匀化系统2包括阵列分布的多个自由曲面准直透镜，自由曲面准直透镜与UV-LED灯珠数量相同，且每个自由曲面准直透镜一一对应覆盖于单个UV-LED灯珠上。每个自由曲面准直透镜底部分别与对应的UV-LED灯珠紧密贴合。

UV-LED光源模块1用于射出平行紫外光线。

结合图2所示，为自由曲面准直透镜的结构示意图，自由曲面准直透镜2用于对UV-LED灯珠发出的紫外线进行配光，以将UV-LED灯珠发出的光线进行初步准直，使其收窄到预定的角度。

结合如图3所示，为UV-LED灯珠阵列的自由曲面准直透镜的结构示意图，针对于UV-LED灯珠阵列中每个灯珠进行配光，由于单个UVLED灯珠的配光曲线容易测量，能采用自由曲面进行精确配光。单个的准直透镜尺寸更小，更易加工，当自由曲面准直透镜完全覆盖UV-LED灯珠阵列中单个灯珠时，提高了UV-LED光源模组的能量利用率，其中，UV-LED光源模块射出紫外光线的中心波长为365或385或405纳米。

结合图4所示，为UV-LED灯珠阵列的在基板上的排布情况，占空比较高(占空比范围88.0％～90.6％)，使得UV-LED光源模组的功率密度更高。

UV-LED灯珠阵列集成于同一基板4上，该基板上设置有散热装置。

优选的，散热装置采用水冷散热方式。具体地，基板背离UV-LED光源的一侧凹设形成有冷却水循环通道。通过水冷机构往冷却水循环通道输送循环液体(水)达到降低UV-LED灯珠阵列温度的目的。

在其他技术方案中，散热装置还可以设置为风冷模式的散热鳍片和风扇。

进一步地，UV-LED灯珠阵列与控制器相连，根据控制器发出的控制信号控制UV-LED灯珠阵列是否处于工作状态，即开启或关闭状态。

本实施例的UV-LED光源系统可应用于平行光曝光机，并且在平行光曝光机中，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、安全的曝光机，因此其是传统平行光曝光机改造最佳的解决方案。

综上所述，本实用新型通过UV-LED光源系统内部的UV-LED灯珠阵列射出的紫外光线，且在UV-LED灯珠阵列上采用自由曲面准直透镜，自由曲面准直透镜对紫外光线进行初步准直，使射出的光源角度缩小到预定窄度，解决了发散角度大的问题；在其输出的平行光束经聚焦球面镜会聚到原曝光机的复眼透镜系统5进行匀化扩散，提高了输出光束的均匀度。同时，基于UV-LED光源结构的平行光曝光机，相对于汞灯而言，具有结构简单、能耗少、 成本低和寿命长等优点。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。