本实用新型涉及光固化技术领域，尤其是涉及一种长聚焦灯头及长聚焦光源系统。
背景技术：
自2010年开始，UVLED光源逐步在很多领域逐渐替换UV汞灯光源，尤其是近三年来，随着UVLED光固化技术的日趋成熟，其多用于喷墨打印固化、标签印刷油墨固化、普通喷码固化、柔版印刷油墨固化等领域的近距离照射固化，其一般照射距离在3～20mm范围内，更多的是在5～10mm范围。近距离光固化领域，因为照射距离近，通常只对UVLED光源的灯珠数量或者是COB光源板封装密度有要求，而对光源UVLED的发散角没有太大要求。
但是，在一些远距离的固化应用中，比如胶印油墨固化的应用案例中，通常UVLED色组灯的照射距离需要达到40～70mm，而UVLED收纸灯的照射距离要达到80～150mm，其主要原因在于：胶印机色组灯需要避开档纸打花板、胶印机收纸灯需要避开叼纸牙排。通常没有二次光学设计的UVLED光源，出光角度在60～120度之间，而UVLED光源的阵列宽度通常会是在20～50mm之间，因此在照射高度较大的时候，光斑的放大会对光源的照度有很大的影响，例如：10mm照射距离处的照度为20W/cm2的灯，其在100mm照射距离处的照度则不到2W/cm2，而胶印油墨的阈值照度为5～20W/cm2。
在实际应用中，油墨或者胶水的光固化，需要满足阈值照度P和阈值能量E两个要求，阈值照度P*固化时间T＝阈值能量E。UVLED光源的照度达不到阈值照度会造成固化速度成指数下降或者根本无法固化的情况，而UVLED光源的照度如果超过阈值照度，会带来固化速度的加倍提升，从而提高固化效率。
而在胶印印刷中机器的转速通常是8000-16000张/小时，折合约80-160m/min的速度。在如此高速的情况下，如果光源的照度低于阈值照度较多，会出现很多固化不良的问题(比如表干差、附着力差、或者完全未固化等)。而且在一些深色大墨量的印刷中，阈值照度值要求很高，通常是要达到16-20W/cm2。因此远距离聚焦高照度的UVLED光源的开发以及市场需求非常迫切。
公开号为CN102263096A的中国实用新型专利公开了一种UVLED固化组件，其光源模组采用UVLED芯片多排(10排)高密封装，故封装密度、高散热风险大，且其聚焦的照射高度只有50mm左右，满足不了胶印光源收纸灯80～150mm的照射距离要求；公开号为CN102574149A的中国实用新型专利公开了一种多列式式可缩放LED-UV模块，其光源模组采用大芯片LED灯珠，成本高，且采用纯反光罩聚光，聚光效率低、聚光照射高度小于100mm，且反光罩加工难度大、成本高，同时其聚光的宽度大，通常宽度会达到50mm左右，聚光照度不够高(小于16W/cm2)；公开号为DE102015214885A1的德国专利公开了一种用于照射聚合物层的紫外线照射单元，其采用石英平行光聚光透镜的成本高、加工难度大，且异形石英透镜必须采用熔融石英模具压铸成型，光学精度无法保证，表面存在很多缺陷，易导致聚光效率低。
有鉴于此，提供一种具有远距离、高效率聚光的照射单元成为现阶段亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种长聚焦灯头及长聚焦光源系统，解决现有技术中UVLED光源无法远距离高效聚光以满足远距离光固化的技术问题。
为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种长聚焦灯头，包括：
灯头主体，其下表面形成有一呈弧形的安装面；
光源组件，其包括沿所述安装面的周向依次均匀布置的多个光源模块；及
多个二次聚光透镜，多个所述二次聚光透镜依次排列呈弧形并与所述光源模块一一对应设置。
同时，本实用新型还提供一种具有上述长聚焦灯头的长聚焦光源系统。
与现有技术相比，本实用新型通过将灯头主体下表面设置一呈弧形的安装面，并在安装面设置多个光源模块，由于多个光源模块沿安装面排列呈弧形，且其在多个二次聚光透镜的作用下向灯头主体下方聚焦，其聚焦距离远，聚光效率和聚光照度高。
附图说明
图1是本实用新型的长聚焦灯头的立体结构示意图；
图2是本实用新型的长聚焦灯头的主视图；
图3是本实用新型的图2的A-A向视图；
图4是本实用新型的长聚焦灯头的光路原理示意图；
图5是本实用新型的光源组件的布局示意图；
图6是本实用新型的光源模块的结构示意图；
图7是本实用新型的灯头主体的一种视角下的爆炸图；
图8是本实用新型的灯头主体的另一种视角下的爆炸图；
图9是本实用新型的灯头盖的连接结构示意图；
图10是本实用新型的图9的B-B向剖视图；
图11是本实用新型的电控柜的结构示意图；
图12是本实用新型的长聚焦光源系统的连接框图。
具体实施方式
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。
本实用新型提供了一种长聚焦光源系统，包括长聚焦灯头10、电控柜20及水冷机，长聚焦灯头10可实现远距离、高效率、高照度聚光，电控柜20可根据需要控制长聚焦灯头10聚光，冷水机可为长聚焦灯头10提供持续冷媒，以避免长聚焦灯头10温度过高。
如图1～3所示，本实施例长聚焦灯头10包括灯头主体11、光源组件12、灯头盖13及多个二次聚光透镜14，本实施例灯头主体11下表面形成有一呈弧形的安装面11a，光源组件12包括沿所述安装面11a的周向依次均匀布置的多个光源模块121，多个光源模块121安装于安装面11a上并依次排列呈弧形，多个二次聚光透镜14与多个光源模块121一一对应，且多个所述二次聚光透镜14依次排列成与光源模块121相契合的弧形，具体为多个光源模块121可设置于第一弧形面上，而多个二次聚光透镜14则位于第二弧形面上，而第一弧形面和第二弧形面同轴设置，且相对应的光源模块121和二次聚光透镜14沿第二弧形面的径向依次设置。
如图4所示，长聚焦灯头10聚光时，多个二次聚光透镜14分别将多个光源模块121发出的光线均聚焦成平行光线，而多个二次聚光透镜14聚焦的平行光纤可在照射面40聚集成设定宽度W的聚焦光斑，其可将多个光源模块121的发出的光线均聚焦于照射面，故其聚光效率高、聚光照度高，且可根据安装面11a的弯曲弧度控制其聚焦距离，其便于实现远距离聚焦。
如图3、图5所示，在实际光固化应用时，待固化的纸张的长度不一，为了便于适应不同长度的纸张，本实施例所述光源组件12为多个，且沿所述安装面11a轴向依次均匀布置，其可使得多个光源组件12的光源模块121呈弧形矩阵布置；其中，至少相邻两个光源组件12的多个光源模块121依次串联，且至少相邻两个光源组件12与其相邻的至少两个相邻光源组件12并联。为了便于说明，本实施例设置二十四个光源组件12，每个光源组件12可由六个光源模块121构成，且相邻的两个光源组件12的多个光源模块121依次串联，相邻的两个光源组件12为一组光源区域，故二十四个光源组件12可形成十二组光源区域，由于相邻两个光源组件12两两并联，则十二组光源区域之间为并联，其可单独控制每一组光源区域的多个光源模块121同时发光，而通过不同组光源区域发光的数量控制其发光的长度，其可根据纸张的长度控制不同组光源区域发光。可以理解的是，本实施例也可根据需要设置每个光源组件12与每组光源区域一一对应，也可设置多个相邻光源组件12与一组光源区域一一对应。
如图6所示，本实施例的光源模块121优选采用COB光源模组，其包括一基板121a、与所述基板121a连接的压接电极121b、呈阵列布置于所述基板121a上的多个发光芯片121c及设于所述发光芯片121c远离基板121a一侧的一次聚光透镜121d；本实施例基板121a可采用铝基板、铜基板、陶瓷基板等，本实施例优选采用氮化铝陶瓷基板，多个发光芯片121c可通过m串n并的方式，其排列成一排或多排，本实施例优选采用二十四个发光芯片121c并通过4串6并的方式阵列成一排，且二十四个发光芯片121c沿基板121a的长度方向布置于其中部；多个发光芯片121c的波长可在200～450nm之间任意选择，也可同时选择多种波长，即多个发光芯片121c的波长可设置为不同，本实施例优选采用365nm、375nm、385nm、395nm、405nm等目前发光芯片121c技术成熟中的一种或者多种组合，也根据实际应用选择不同波长，例如针对当前市场主流LED胶印油墨的固化可选择385nm，针对当前市场主流LED胶印光油的固化可选择365nm和385nm组合；本实施例的一次聚光透镜121d沿多个发光芯片121c的排列方向布置，其可采用平凸柱面镜或大半柱体，本实施例的大半柱体指的是一圆柱形透镜沿其轴向切割后形成的横截面积较大的柱体，且设置时一次聚光透镜121d的平面正对发光芯片121c，而弧面则正对二次聚光透镜14。本实施例一次聚光透镜121d和二次聚光透镜14均可以采用高透UV的硅胶通过MoDing方法成型，也可采用K9光学玻璃、高硼硅玻璃、石英玻璃等通过模具压铸或者光学冷加工得到，由于石英玻璃的优良透光耐热性能，本实施例一次聚光透镜121d优选采用石英玻璃光学冷加工的方法获得；本实施例二次聚光透镜14可采用圆柱状的石英玻璃棒，优选采用石英玻璃挤出成棒状，切割成所需长度即可，而不做任何光学冷加工，且可通过调节石英玻璃棒的直径控制聚焦的距离，即聚焦距离越大时，选择的石英玻璃棒的直径越大，本实施例石英玻璃棒的直径优选20mm、22mm、25mm、30mm等规格。
本实施例所述基板121a上设置有四个压接电极121b，其通过陶瓷溅射钛铜、电镀铜、蚀刻、溅射镍金、电镀金等工艺流程后获得，四个压接电极121b分别两个为正极、两个为负极，且两个正极位于发光芯片121c的一侧、而两个负极则位于发光芯片121c另一侧，其可便于后续光源模块121的串联。其中，本实施例的相邻两个光源模块121可通过电极连接片122进行串联，即电极连接片122可串联相邻两个光源模块121的正负极的压接电极121b。本实施例的电极连接片122可采用通常采用黄铜、紫铜、铍铜等材质加工后镀锡或者镀银得到，优选采用铍铜镀雾锡工艺制备。
如图1所示，为了便于为多个光源组件12提供电源支持，本实施例还设置有电线盒15及电连接器16，电线盒15固定于灯头主体11上表面，其可用于实现多个光源模块121的串并联，而电连接器16则与电线盒15连接，其用于连接电源，其可采用一个或多个航空插头、重载连接器等。
如图3、如图7、图8所示，本实施例所述灯头主体11包括散热板111及两个盖板112，所述散热板111内形成有沿所述安装面11a周向均匀布置的多个流道111a，相邻两个流道111a依次首尾连通，两个所述盖板112分别密封连接于所述散热板111两端端面；具体的，多个流道111a依次排列呈与安装面11a同轴的弧形，且每个流道111a均靠近安装面11a并与每个光源组件12的光源模块121一一对应设置，由于本实施例的光源组件12由六个光源模块121构成，则本实施例设置六个流道111a，且相邻两个流道111a依次首尾连通构成一相连通的通路，而位于末端和位于首端的两个流道111a自由端则分别与两个流体连接器17连通，水冷机的出水端和进水端分别与两个流体连接器17连接，进而驱动冷媒循环进入流道111a内以带走光源模块121发光产生的热量，本实施例流道111a与每个光源组件12的光源模块121一一对应设置则有利于提高热量带走的均衡性。本实施例的每个流道111a均沿散热板111长度方向贯穿散热板111，且相邻的两个流道111a在其一端连通，两个盖板112则可通过螺钉固定于散热板111两端端面并将流道111a一端封盖，且散热板111一端端面与盖板112之间设置有密封圈113，其避免流道111a内的冷媒溢出；为了提高流道111a的散热效果，本实施例的流道111a可设置呈花型，其可增大流道111a内冷媒与散热板111的接触面积，可以理解的是，其也可设置为其他形状，例如圆形、椭圆形、任意多边形。其中，本实施例散热板111可采用铝合金、铜、不锈钢等金属材质模具挤出成型，后再通过CNC加工而成，而为了兼顾散热性和经济性，本实施例散热板111优选采用6063牌号铝合金材质，密封圈113材质选用耐高温硅橡胶或者氟橡胶，盖板112也采用金属材质，优选6063牌号的铝合金。
需要说明的时，本实施例的水冷机可采用市场购买的工业冷水机，可根据印刷机现场选择风冷式工业冷水机或者水冷式工业冷水机。水冷机内的冷媒可以是添加20％浓度的乙二醇的蒸馏水或者采用汽车防冻液，优选采用汽车防冻液，因为汽车防冻液中含有乙二醇以及抑菌剂，乙二醇可以防止结冰，抑菌剂可以较长时间保持水质的干净。
本实施例所述安装面11a布置于所述散热板111下表面，其可便于带走安装于安装面11a上的光源模块121产生的热量。为了便于光源模块121的安装，本实施例所述安装面11a由沿其周向布置的多个安装平面a11依次连接而成，且相邻两个所述安装平面a11之间的夹角相同设置；每个所述光源组件12的多个光源模块121一一对应固定于所述安装面11a的多个安装平面a11上，具体为安装平面a11为平面结构，其便于基板121a固定于安装平面a11上，且每个安装平面a11均沿安装面11a的轴向设置，而多个光源组件12的其中一个光源模块121则沿安装平行长度方向依次均匀布置，而多个光源组件12的多个光源模块121则依然能够形成一弧形矩阵结构。其中，本实施例相邻两个安装平面a11的相交位置向散热板111内延伸形成一散热槽a12，其可增大散热板111与空气的接触面积，进而加快热传递速率，其有利于提高散热效率，而且每个安装平面a11沿其长度方向可分隔形成多个固定块，光源模块121一一对应安装于固定块上。
如图9、图10所示，本实施例灯头盖13包括连接于所述散热板111下侧面的前盖131及靠近所述前盖131两端设置的两个压盖132，每个所述的二次聚光透镜14两端分别内嵌于前盖131与所述压盖132之间。所述前盖131呈框状，其包括沿所述安装面11a轴向平行布置的两个安装条131a及分别连接两个所述安装条131a两端的两个固定条131b，两个固定条131b平行设置且其两端分别两个两个安装条131a一端，其可连接形成一矩形框，每个所述固定条131b上侧面均设置有依次排列成弧形的多个下固定槽b11，下固定槽b11可设置与二次聚光透镜14外壁相契合的弧形，且下固定槽b11可设置于两个固定条131b的相对侧，即二次聚光透镜14放置时其一端端面可抵接于下固定槽b11侧壁，从而避免二次聚光透镜14沿下固定槽b11轴向移动；所述压盖132与所述固定条131b对应设置且其下表面设置有与所述下固定槽b11一一对应的多个上固定槽132a，其可将二次聚光透镜14固定于下固定槽b11内，即多个所述二次聚光透镜14均一端一一对应容置于所述下固定槽b11和上固定槽132a合围的固定腔内，进而保证二次聚光透镜14与光源模块121之间的相对位置不会发生变化。
如图3所示，本实施例安装条131a上侧面可设置呈阶梯状，即每个安装条131a远离另一安装条131a一侧向上延伸形成第一连接部131c，而散热板111靠近其两侧向下延伸形成有第二连接部111b，其连接时第一连接部131c的内侧壁抵接于第二连接部111b的外侧壁，从而便于通过螺钉实现第一连接部131c和第二连接部111b的固定连接；同时，每个固定条131b部分抵接于盖板112，而压盖132则内置于安装面11a内凹形成的内凹腔体中。其中，为了增加连接的密封性，本实施例前盖131与灯头主体11相抵接的位置设置有密封条113。
本实施例散热板111靠近第二连接部111b内侧形成有一容置槽111c，容置槽111c内可内嵌温度传感器18，其可实时监测散热板111的温度，避免散热板111温度过高导致无法及时光源模块121的热量带走，其可避免光源模块121温度过高而损坏。本实施例温度传感器18为工业级的NTC温感电阻，型号可以是：WZYN2031PB100。
如图1所示，本实施例散热板111上表面还设置至少两个提手19，其可便于长聚焦灯头10的手持、搬运，其可采用重型的铝或不锈钢材质，并通过螺钉固定于散热板111上。
如图11、图12所示，本实施例电控柜20包括机柜21、PLC控制器22、人机交互界面23、远程监控组件24、电源模块25及报警器26。
机柜21包括机柜主体211、前门212、后门213、侧门214及脚轮脚杯215，机柜主体211可采用标准的19寸机柜21形式，采用冷板钣金加工而成，优选的高度是34U，即1.8米高。前门212和后门213均一侧边铰接于机柜主体211、另一侧边通过前门锁216和后门锁217与机柜主体211连接，进而实现开门式打开，侧门214为卡扣式装配，同时可在两个侧门214上设置有用于散热的百叶窗结构。脚轮脚杯215固定在机柜主体211的底部，用于移动定位后的固定，且脚轮脚杯215也可以替换成带刹车的脚轮。
电源模块25可设置为多个，且均为LED恒流驱动控制电源，外形为标准的机箱形式，本实施例中为19寸2U机箱，由下至上分层固定在机柜21内，每个电源模块25对应一组光源区域的多个光源模块121，即每一组串联的多个光源模块121由一个电源模块25供电，也可每个电源模块25为两组光源区域的多个光源模块121供电，具体为每个电源模块25为相对灯头主体11中部对称的两组光源区域供电，例如本实施例为十二组光源区域，且沿散热板111本体长度方向依次为第一组、第二组、第三组等，直至第十二组，则可设置六个电源模块25，其分别为第一组和第十二组、第二组和第十一组、第三组和第十组、第四组和第九组、第五组和第八组、第六组和第七组供电，其可便于多个电源模块25分别点亮多个光源区域，也便于控制多个光源区别由中间至其两侧同步增长光源长度，从而利于适应不同长度分纸张；而且，电源模块25正面设有拉手、电流和温度显示表头、硬件开关，背面设有信号端口、恒流输出端口、AC输入端口等。
PLC控制器22内置于机柜主体211靠近其上端，其可实时监控多个电源模块25，从而实现控制长聚焦灯头10的不同光源模块121发光，进而控制不同组光源区域照亮。人机交互界面23嵌设于前门212上，其可采用10寸的触摸屏，以便于操作控制PLC控制器22。
远程监控组件24包括数据采集终端241和通讯模块242，数据采集终端241主要用于采集长聚焦灯头10运行参数，例如温度传感器18检测的温度、光源模块121的电流和电压、光源模块121点亮的数量等等，也可同时监控水冷机的运行状况，通讯模块242可采用无线通信和/或有线通讯，例如可设置手机SIM卡和无线通讯天线进行无线通讯，也可设置网线进行有线通讯，其中本实施例的无线通讯天线可设置机柜主体211顶端；本实施例的数据采集终端241采集的相关数据可通过通讯模块242发送至监控终端，监控终端可以为电脑、手机等，其可通过长聚焦灯头10的运行参数判断长聚焦灯头10的运行状况，其便于及时获取长聚焦灯头10的运行状况，也利于及时预警、检修。
报警器26可以采用工业的三段式报警器26或者声光报警器26，其可在长聚焦灯头10运行状态发生异常时报警，例如当水冷机异常、温度传感器18检测温度过高、电压模块异常、光源模块121的电流和电压异常等，而PLC控制器22可实时获取上述异常信息并控制报警器26发出报警信号，同时将报警信息显示在人机交互界面23上。
同时，本实施例电控柜20还包括交流接触器、浪涌抑制器、空气开关、分线器等，其均采用现有的常规方式连接，本实施例不作详细赘述。
以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。