CN202794849U - 一种用于曝光机的均匀面光源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于曝光机的均匀面光源装置，包括设置于散热器下方的焊接线路板，所述焊接线路板上设置有若干个LED灯，所述LED灯上设置有透镜，所述透镜的出射面由若干个曲面拼接而成，所述曲面的边缘呈多边形，相邻两个曲面之间相邻的边缘平行或重合。LED灯发出的光线通过设置于透镜出射面的若干个曲面在照明场形成大致成正方形的一次子光斑，这些一次子光斑相互叠加从而在照明场形成中心均匀、边缘照度缓慢变化的呈正方形状的二次子光斑，光照均匀性更好。

Description

一种用于曝光机的均匀面光源装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于曝光机的均匀面光源装置，特别是一种采用LED灯作为光源的用于曝光机的均匀面光源装置。

背景技术

现在用于线路板生产过程中的用于曝光机的均匀面光源装置通常采用汞灯加一个简单的反光器作为光源进行曝光，但是由于汞灯的紫外光效很低，为了达到曝光的光能密度就需要大功率汞灯，其发热量大，并且需要较大的散热功率；同时，开关寿命有限不能频繁启闭，因此开机后在非曝光的时段，汞灯也得工作，能耗较大，最为主要的是，常用汞灯的发光面积较大，很难将照明场上的能量分布均匀。

由于近几年LED技术的突飞猛进，尤其是紫外LED封装在光效上的取得的长足进步，现在紫外LED封装应用到线路板曝光机已经成为可能，并现在已经有一部分厂家将LED封装应用到线路板用于曝光机的均匀面光源装置，如申请号为200920308298.7的中国实用新型专利《PCB曝光机》中所公开的内容，利用LED灯对PCB板直接照射曝光，其存在以下不足之处：

1、LED封装通常为广角发光，而现有的LED封装未作光学处理，LED封装照射于PCB板上的光照分布均匀性差，且光线未能充分地照射于PCB板上，造成光能浪费；

2、现有技术中仅将LED封装焊接在同一平面内，并依靠风冷对LED封装进行散热，而LED芯片结温越高其寿命越短，长期实用后，存在寿命短、光衰大的不足之处。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种光照均匀性更好的用于曝光机的均匀面光源装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于曝光机的均匀面光源装置，包括设置于散热器下方的焊接线路板，所述焊接线路板上设置有若干个LED灯，所述LED灯上设置有透镜，所述透镜的出射面由若干个曲面拼接而成，所述曲面的边缘呈多边形，相邻两个曲面之间相邻的边缘平行或重合。

需要说明的是，本实用新型中，用于线路板生产曝光所采用的LED灯、或LED封装为紫外LED灯、或紫外LED封装。

所述透镜出射面上的曲面的边缘呈矩形或正方形。

所述LED灯包括LED封装以及安装LED封装的散热基板，所述LED封装内部设置有LED发光芯片，所述LED发光芯片呈矩形，所述LED发光芯片的边缘在出射面上的投影与曲面的边缘的夹角为30°～60°。

所述若干个曲面在出射面形成矩形阵列。

所述焊接线路板上固定连接有支架，所述透镜通过支架固定于焊接线路板上，所述透镜和支架均沿曲面边缘的方向在焊接线路板上呈阵列排列。

所述散热器内设置有冷却管路，所述冷却管路连接有液体冷却器，所述液体冷却器的出水端和进水端分别与冷却管路的进水端和出水端连通。

在各个LED灯的上方的散热器内均覆盖有冷却管路。

所述若干个LED灯在焊接线路板内呈矩形阵列排列，所述冷却管路在散热器内沿LED灯的矩形阵列的长、宽方向迂回曲折。

所述散热器内相邻的两列冷却管路中液体流向相反。

所述冷却管路的进水端和出水端位于散热器内相邻的两列冷却管路上，且冷却管路的进水端和出水端位于散热器的同一侧。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：LED灯发出的光线通过设置于透镜出射面的若干个曲面在照明场形成大致成正方形的一次子光斑，这些一次子光斑相互叠加从而在照明场形成中心均匀、边缘照度缓慢变化的呈正方形状的二次子光斑，光照均匀性更好。

附图说明

图1是本实用新型中LED灯的侧视图；

图2是本实用新型中LED灯的正视图；

图3是本实用新型中透镜出射面中曲面的示意图；

图4是本实用新型中用于曝光机的均匀面光源装置的正视图；

图5是本实用新型用于曝光机的均匀面光源装置的结构半剖示意图；

图6是本实用新型中LED灯与透镜装配后使用的正视图；

图7是本实用新型中冷却液在冷却管路内的流动路径的示意图。

图中标记：焊接线路板－220，LED灯—230，散热基板－310，LED封装－320，LED发光芯片－410，曲面－510，透镜－720，支架－730，冷却管路－711，LED发光芯片的边缘在出射面上的投影与曲面的边缘的夹角－810，冷却液在冷却管路内的流动路径—110。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1至图7所示，本实施例用于曝光机的均匀面光源装置包括设置于散热器710下方的焊接线路板220，所述焊接线路板220上设置有若干个LED灯230，LED灯230包括LED封装320以及安装LED封装320的散热基板310，所述LED封装320内部设置有LED发光芯片410，所述LED发光芯片410呈矩形，所述LED灯230上设置有透镜720，透镜720的数量和位置与LED灯230的数量和位置一一对应，透镜720通过支架730固定于焊接线路板220上，支架730固定连接于焊接线路板220上，透镜720卡式连接于支架730与焊接线路板220之间，即透镜720悬挂于支架730上实现定位紧固，所述透镜720和支架730均沿曲面510边缘的方向在焊接线路板220上呈阵列排列。

所述透镜720的出射面由若干个曲面510拼接而成，各个曲面510的面形参数相同，本实施例中，各个曲面510的边缘均呈正方形状，相邻两个曲面510之间相邻的边缘平行，使得若干个曲面510通过相邻的边缘在透镜720的出射面拼合成为一个整体，若干个LED灯230、透镜720、支架730、沿着曲面510的边缘方向均匀排列成阵列且相邻的透镜的曲面510的边缘相互平行；采用这样的结构，LED灯230发出的光线通过设置于透镜720出射面的若干个曲面510在照明场形成大致成正方形的一次子光斑，这些相邻的一次子光斑相互叠加从而在照明场形成中心均匀、边缘照度缓慢变化的呈正方形状的二次子光斑，光照均匀性更好。

本实施例中，所述LED发光芯片410的边缘在透镜720的出射面上的投影与曲面510上与之相邻的边缘的夹角为45°，即：透镜720的出射面上曲面510的一边缘的方向、与其对应的LED光源芯片410边缘在透镜出射面上的投影之间的夹角为45°，采用这样的结构，可以弥补曲面510在形成一次子光斑时引起的像差，这样形成的二次子光斑相互拼接可以在照明场拼接出更加均匀的二次子光斑从而形成均匀的面光源。在其他实施例中，各个曲面510的边缘还可以均为三角形、六边形等，在此就不再赘述。

实施例2

如图1至图7所示，本实施例用于曝光机的均匀面光源装置中的若干个曲面510在出射面沿焊接线路板220的横向和竖向均匀排列形成矩形阵列，同时，各个LED灯230所对应的透镜720在焊接线路板220上的横向和竖向亦排列呈矩形阵列，采用这样的结构，二次子光斑沿着正方形曲面510边缘的方向，在竖向与横向相互交叉且边缘部分重叠，这样在照明场拼接形成更均匀的面光源，各LED发光芯片410呈正方形。本实施例中，所述LED发光芯片410的边缘在出射面上的投影与曲面510上与之相邻的边缘的夹角为60°，采用这样的结构，可以弥补曲面510在形成一次子光斑时引起的像差，这样形成的二次子光斑可以在照明场拼接出更加均匀的面光源，另外，在本实施例中，两个相邻曲面510之间的相邻边缘重合共线。

其余结构请参阅实施例1。

实施例3

如图1至图7所示，本实施例用于曝光机的均匀面光源装置中，所述散热器710内设置有用以流通冷却液的冷却管路711，所述冷却管路711连接有液体冷却器，所述液体冷却器的出水端和进水端分别与冷却管路711的进水端和出水端连通，构成液冷循环回路，为了保证各个LED灯230均得到均匀冷却，各个LED灯230的上方的散热器710内均覆盖有冷却管路711，即冷却液在冷却管路内的流动路径110覆盖各个LED灯230，使得工作区域内的各个LED灯230附近均有冷却液流动冷却，保证各个LED灯230均进行有效散热。

为了进一步使各个LED灯230的散热效果更加均匀，所述冷却管路711在散热器710内沿若干个LED灯230在焊接线路板220上形成的矩形阵列的长、宽方向迂回曲折，冷却管路711的进水端和出水端位于散热器710内相邻的两列冷却管路711上，且冷却管路711的进水端和出水端位于散热器710的同一侧，采用这样的结构，冷却液能够充分流经排列于散热器710内的各个LED灯230的附近，所述散热器710内相邻的两列冷却管路711中液体流向相反，且进水端和出水端几乎设置在同一位置，区别于将其分设于散热器710两侧的方式，在工作区域内任何一个局部区域附近的冷却液温差更小，从而保证了散热器710上各个LED灯230散热的均匀性和一致性，更有益于延长LED灯230的使用寿命，改善各个局部的散热情况。

本实施例中，冷却管路711的主路径沿LED灯230在焊接线路板220上形成的矩形阵列的长度方向延伸，即冷却液沿冷却管路711流经整个长度方向后，再沿宽度方向折弯至下一长度方向后沿长度方向流动，且在长度方向和宽度方向上，相邻两列冷却管路711中的冷却液流向相反，如此反复直至冷却管路711延及矩形阵列中各个LED灯230。从而进一步保证了焊接线路板220上各个LED灯230散热的均匀性和一致性，更有益于延长LED灯230的使用寿命，改善各个局部的散热情况。

本实施例中，所述LED发光芯片410的边缘在透镜720的出射面上的投影与曲面510上与之相邻的边缘的夹角为30°，即：透镜720的出射面上曲面510的一边缘的方向、与其对应的LED光源芯片410边缘在透镜出射面上的投影之间的夹角为30°，采用这样的结构，可以弥补曲面510在形成一次子光斑时引起的像差，这样形成的二次子光斑相互拼接可以在照明场拼接出更加均匀的二次子光斑从而形成均匀的面光源。

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。

Claims (10)

1.一种用于曝光机的均匀面光源装置，包括设置于散热器（710）下方的焊接线路板（220），所述焊接线路板（220）上设置有若干个LED灯（230），其特征在于：所述LED灯（230）上设置有透镜（720），所述透镜（720）的出射面由若干个曲面（510）拼接而成，所述曲面（510）的边缘呈多边形，相邻两个曲面（510）之间相邻的边缘平行或重合。

2.根据权利要求1所述的用于曝光机的均匀面光源装置，其特征在于：所述透镜（720）出射面上的曲面（510）的边缘呈矩形或正方形。

3.根据权利要求2所述的用于曝光机的均匀面光源装置，其特征在于：所述LED灯（230）包括LED封装（320）以及安装LED封装（320）的散热基板（310），所述LED封装（320）内部设置有LED发光芯片（410），所述LED发光芯片（410）呈矩形，所述LED发光芯片（410）的边缘在出射面上的投影与曲面的边缘的夹角（810）为30°～60°。

4.根据权利要求1至3中任一所述的用于曝光机的均匀面光源装置，其特征在于：所述若干个曲面（510）在出射面形成矩形阵列。

5.根据权利要求1至3中任一所述的用于曝光机的均匀面光源装置，其特征在于：所述焊接线路板（220）上固定连接有支架（730），所述透镜（720）通过支架（730）固定于焊接线路板（220）上，所述透镜（720）和支架（730）均沿曲面（510）边缘的方向在焊接线路板（220）上呈阵列排列。

6.根据权利要求1至3中任一所述的用于曝光机的均匀面光源装置，其特征在于：所述散热器（710）内设置有冷却管路（711），所述冷却管路（711）连接有液体冷却器，所述液体冷却器的出水端和进水端分别与冷却管路（711）的进水端和出水端连通。

7.根据权利要求6所述的用于曝光机的均匀面光源装置，其特征在于：在各个LED灯（230）的上方的散热器（710）内均覆盖有冷却管路（711）。

8.根据权利要求6所述的用于曝光机的均匀面光源装置，其特征在于：所述若干个LED灯（230）在焊接线路板（220）内呈矩形阵列排列，所述冷却管路（711）在散热器（710）内沿LED灯（230）的矩形阵列的长、宽方向迂回曲折。

9.根据权利要求8所述的用于曝光机的均匀面光源装置，其特征在于：所述散热器（710）内相邻的两列冷却管路（711）中液体流向相反。

10.根据权利要求8所述的用于曝光机的均匀面光源装置，其特征在于：所述冷却管路（711）的进水端和出水端位于散热器（710）内相邻的两列冷却管路（711）上，且冷却管路（711）的进水端和出水端位于散热器（710）的同一侧。

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