CN208090482U - Uv-led固化光源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种UV‑LED固化光源系统，包括纵向延伸的散热体以及分别固定连接在散热体两个纵向端部的第一端盖和第二端盖，散热体的下侧具有沿其整个纵向延伸的光源容纳腔，光源容纳腔的口部设置有透光面板；光源容纳腔内具有多个平行设置且呈弧形分布的纵向光源槽，每一纵向光源槽内均设置有一UV‑LED灯条组，每一UV‑LED灯条组均由多个UV‑LED子灯条沿纵向拼接组合而成，多个UV‑LED灯条组的照明光斑至少部分重叠；每一纵向光源槽的口部均设置有一条形聚光透镜组，每一条形聚光透镜组均由多个子条形聚光透镜沿纵向拼接组合而成。本实用新型的UV‑LED固化光源系统具有易于制造及维修、聚光效果佳的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于UV（紫外光）固化设备的UV-LED光源系统。
背景技术
UV光固化设备利用紫外线（通常为200-450nm）照射紫外光固化材料（例如胶水或油墨）使其产生聚合反应从而固化，在印刷、涂装等行业具有非常广泛的应用。传统的UV光固化设备利用UV汞灯作为光源，电耗大，且因UV汞灯产生臭氧而需要配置排气装置，导致设备总体运行成本高。由于LED（发光二极管）具有低电耗、长寿命、小型化、轻量化和不含水银成分等优点，近年来UV-LED光源已越来越多地替代UV汞灯使用在UV光固化设备上。
随着紫外光固化技术的快速发展，产业上迫切期望UV-LED固化光源系统具有更强的照射强度。为此，现有技术的常见方法是采用具有更大功率的LED器件和/或更密集的LED器件排列来提供更高的光照强度。但是，这一方面极易导致LED器件因过热而出现“死灯”现象，另一方面受限于系统的散热能力，此种方法光照强度的增加有限，难以充分满足产业的需求。
另外，为了满足印刷幅面的要求，现有UV-LED固化光源系统通常具有纵长结构，其中采用与印刷幅面宽度/长度相匹配的UV-LED灯条。这样的问题在于，UV-LED灯条的制作成本高、难度大，且UV-LED灯条中的单个或某些UV-LED发光元件产生故障时，需要对整个UV-LED灯条进行更换，使得系统的维修成本过高。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的是提供一种具有增强的紫外光照强度、便于维修制造且聚光效果佳的UV-LED固化光源系统。
为了实现上述的主要目的，本实用新型所提供的UV-LED固化光源系统包括纵向延伸的散热体以及分别固定连接在散热体两个纵向端部的第一端盖和第二端盖，散热体的下侧具有沿其整个纵向延伸的光源容纳腔，述光源容纳腔的口部设置有透光面板；其中：
光源容纳腔内具有多个平行设置且呈弧形分布的纵向光源槽，每一纵向光源槽内均设置有一UV-LED灯条组，每一UV-LED灯条组均由多个UV-LED子灯条沿纵向拼接组合而成；多个UV-LED灯条组呈弧形分布设置，且其照明光斑至少部分重叠；
每一纵向光源槽的口部均设置有一条形聚光透镜组，每一条形聚光透镜组均由多个子条形聚光透镜沿纵向拼接组合而成。
上述技术方案中，多个UV-LED灯条组呈弧形分布设置并通过条形聚光透镜组进行聚光，使得多个UV-LED灯条组的照明光斑至少部分重叠，从而以结构简单且低成本的方式使得UV-LED固化光源系统具有增强的光照强度。由于可以不采用如现有技术中所公开的采用具有更大功率的LED器件和/或更密集的LED排列，本实用新型的系统降低了对散热性能的要求，热稳定性和使用寿命得到显著提高。
进一步地，本实用新型中UV-LED灯条组由多个UV-LED子灯条沿纵向拼接组合而成，降低了其制造难度和成本，且当UV-LED灯条组中的单个或某些UV-LED发光元件产生故障时，只需要对相应的UV-LED子灯条进行更换，降低系统维修成本。
特别地，本实用新型中条形聚光透镜组由多个子条形聚光透镜沿纵向拼接组合而成，这样的好处在于，可以精确地控制每个子条形聚光透镜的形状，从而使得条形聚光透镜组能精确地进行聚光而实现所期望的照明光斑。与此相对地，如果将条形聚光透镜一体形成的话，由于其长度较长（需要与印刷幅面宽度/长度相匹配），很容易在纵向上产生形变，由于聚光透镜的聚光效果严格地依赖于其外形设计，因此这种形变将极大地影响其聚光效果，进而降低固化效率。
根据本实用新型的一种具体实施方式，相邻纵向光源槽之间的分隔壁上设置有多个过线槽。这样的好处在于，相应UV-LED子灯条之间的连接导线经由过线槽走线设置，连接导线不会在纵向光源槽内杂乱分布而影响UV光照效果。
优选地，过线槽形成在UV-LED灯条组中任意两个相邻UV-LED子灯条的相互拼接处，从而实现相应UV-LED子灯条之间连接导线走线距离的最小化。
根据本实用新型的另一具体实施方式，UV-LED子灯条包括电路板以及焊接在电路板上的多个UV-LED灯珠，多个UV-LED灯珠沿电路板的纵向排列，以便于进行配光设计。
优选地，电路板为金属基印刷电路板，UV-LED灯珠与金属基印刷电路板的金属基板之间直接导热连接，以降低UV-LED灯珠至金属基板的热阻。
根据本实用新型的另一具体实施方式，UV-LED子灯条包括电路板、封装在电路板上的多个UV-LED芯片以及包覆UV-LED芯片的条形封装透镜，多个UV-LED芯片沿电路板的纵向排列。这样的好处在于，多个UV-LED芯片由共同的条形封装透镜所封装，聚光效果更佳。
优选地，电路板为金属基印刷电路板或陶瓷电路板，UV-LED芯片设置在金属基印刷电路板的金属基板或陶瓷电路板的陶瓷基板上，金属基板或陶瓷基板用于承载UV-LED芯片的区域对紫外光具有至少85%的反射率，以降低UV-LED子灯条的热阻并提高系统的出光效率。
根据本实用新型的另一具体实施方式，纵向光源槽口部的横向两侧具有第一条形卡槽，子条形聚光透镜的横向两侧具有插接在第一条形卡槽内的侧向凸起，以结构简单地实现子条形聚光透镜的组装。
本实用新型中，纵向光源槽及UV-LED灯条组的数量优选为3-8个，更优选为4-6个；多个UV-LED灯条组所形成的照明光斑的总宽度优选为1毫米至10毫米，更优选为1毫米至5毫米。
根据本实用新型的另一具体实施方式，光源容纳腔口部的横向两侧具有第二条形卡槽，透光面板的横向两侧插接在第二条形卡槽内，以结构简单地实现透光面板的组装。
为了更清楚地阐述本实用新型的目的、技术方案及优点，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本实用新型UV-LED固化光源系统实施例1的立体图；
图2是图1所示UV-LED固化光源系统的第一结构分解图；
图3是图1所示UV-LED固化光源系统的第二结构分解图；
图4是图1所示UV-LED固化光源系统的第三结构分解图；
图5是图1所示UV-LED固化光源系统中散热体的横向剖面图；
图6是图1所示UV-LED固化光源系统中散热体的立体图；
图7是图1所示UV-LED固化光源系统的横向剖视图；
图8是表示本实用新型UV-LED固化光源系统照明效果的示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1至7所示，该UV-LED固化光源系统包括纵向延伸的散热体1、第一端盖2、第二端盖3、透光面板4以及顶盖5；其中，第一端盖2和第二端盖3分别通过螺钉（图中未示出）固定连接在散热体1的两个纵向端部；散热体1的下侧具有沿其整个纵向延伸的光源容纳腔101，透光面板4设置在光源容纳腔101的口部；散热体1的两个纵向侧壁102向上延伸，顶盖5通过螺钉（图中未示出）固定在散热体1两个纵向侧壁102的顶部；顶盖5上固定有两个提手51。
散热体1内形成有在纵向上贯穿散热体1的第一流体通道111和第二流体通道112，第一流体通道111和第二流体通道112的内表面形成有纵向延伸的凹凸结构113，以增大冷却流体和散热体1之间的热交换面积。第一流体通道111和第二流体通道112的两端分别由第一端盖2和第二端盖3所密封，具有结构简单且易于制备的优点。第一流体通道111和第二流体通道112在第一端盖2一侧相互隔离，而在第二端盖3一侧则相互连通，使得冷却流体在第一流体通道111和第二流体通道112内形成单向流动。其中，第一端盖2和散热体1之间设置有环绕第一流体通道111的第一密封圈（图中未示出）和环绕第二流体通道112的第二密封圈（图中未示出），第二端盖3和散热体1之间设置有环绕第一流体通道111和第二流体通道112的第三密封圈（图中未示出）。
具体地，第一端盖2的内侧具有环绕第一流体通道111的密封槽21和环绕第二流体通道112的密封槽22，第一密封圈设置在第一密封槽21内，第二密封圈设置在第二密封槽22内；第二端盖3的内侧具有环绕第一流体通道111和第二流体通道112的第三密封槽31，第三密封圈设置在第三密封槽31内。第一端盖2的内侧还形成有对应于第一流体通道111的第一凹槽23、对应于第二流体通道112的第二凹槽24，第二端盖3的内侧形成有对应于第一流体通道111和第二流体通道112的第三凹槽32；这样的好处在于，冷却流体可以与第一端盖2和第二端盖3进行充分快速换热，避免第一端盖2和第二端盖3的温度过高。
顶盖5位于第一端盖2的一侧形成有槽口52，槽口52的横向两侧形成有支撑台阶521，连接基座6的横向两侧承载在支撑台阶521上并由支撑台阶621限位。连接基座6的纵向两端分别形成有定位台阶61和62，定位台阶61贴着顶盖5伸入顶盖5下方而被限位，定位台阶62贴着第一端盖2伸入第一端盖2内而被限位；由此，连接基座6被固定在顶盖5上。流体接头7和电连接器8均设置在散热体1相对于透光面板4的一侧，便于在将UV-LED固化光源系统安装到UV-LED光固化设备后进行外部导线81和外部流体管71的组装。
散热体1上侧靠近第一端盖2的位置螺纹连接有两个流体接头7，两个流体接7分别与第一流体通道111和第二流体通道112连通，连接基座6上具有供流体接头7穿过的两个通孔63，外部流体管71与流体接头7连接。连接基座6上还固定有两个电连接器8，穿过散热体1中线孔的内部导线（图中未示出）实现UV-LED灯条10和电连接器8之间的电连接，外部导线81与电连接器8电连接而向系统供电并实现电信号的传输。
散热体1的两个纵向端部分别通过螺钉（图中未示出）固定有用于密封光源容纳腔101的密封盖12和密封盖13，密封盖12和散热体1之间设有环绕光源容纳腔101的密封圈121，密封盖13和散热体1之间设有环绕光源容纳腔101的密封圈131，第一端盖2内侧均形成有用于容纳密封盖12的凹槽25，第一端盖2内侧均形成有用于容纳密封盖12的凹槽33。这样的话，即使在散热体1与第一端盖2和第二端盖3之间存在冷却流体泄露的情形下，也能够防止泄露的冷却流体进入光源容纳腔101内，防水性能佳。
如图5和7所示，光源容纳腔101口部的横向两侧具有条形卡槽1015，透光面板4的横向两侧插接在条形卡槽1015内，条形卡槽1015内还设置有用于密封透光面板4和散热体1之间间隙的密封条14。
光源容纳腔101内具有四个平行设置且呈弧形分布的纵向光源槽1011（即光源槽1011沿散热体1的纵向延伸），四个纵向光源槽1011内各设置有一组沿其纵向延伸的UV-LED灯条10，四组UV-LED灯条10同样呈弧形分布。每组UV-LED灯条10由多个UV-LED子灯条沿纵向组合拼接而成，各个UV-LED子灯条均通过螺钉固定在散热体1上。如图6所示，相邻纵向光源槽1011之间的分隔壁1012上均形成有多个过线槽1013，过线槽1013形成在每组UV-LED灯条10中任意两个相邻UV-LED子灯条的相互拼接处，相应UV-LED子灯条之间的连接导线经由过线槽1013走线设置，从而实现走线距离的最小化且连接导线不会影响UV光照效果。
再次参见图7，四个纵向光源槽1011的口部均设置有一组条形聚光透镜11，每组条形聚光透镜11由多个子条形聚光透镜沿纵向组合拼接而成。具体地，如图5和7所示，纵向光源槽1011口部的横向两侧具有条形卡槽1014，条形聚光透镜11的横向两侧具有插接在条形卡槽1014内的侧向凸起110。如图8所示，四组UV-LED灯条10的照明光斑S至少部分重叠而具有增强的UV光照强度，所形成的照明光斑S的总宽度W控制为1毫米至10毫米，优选为1毫米至5毫米。
本实施例中，UV-LED子灯条包括电路板和设置在电路板上的多个UV-LED灯珠，多个UV-LED灯珠沿电路板的纵向（即散热体1的纵向）线性排列。电路板可以为金属基印刷电路板（典型地包括金属基板、设置在金属基板上的绝缘层和设置在绝缘层上的电路层）或者陶瓷电路板（典型地包括陶瓷基板和形成在陶瓷基板上的电路层），电路板和散热体1之间具有导热膏或导热垫（图中未示出）。其中，当电路板选用金属基印刷电路板时，UV-LED灯珠优选与金属基印刷电路板的金属基板之间直接导热连接（例如将UV-LED灯珠直接焊接至金属基板上），这可以通过在金属基板上形成贯穿绝缘层的导热凸起并将灯珠焊接在该导热凸起上而实现，也可以通过在绝缘层中形成使得金属基板露出的贯穿孔并将灯珠焊接在该金属基板的露出区域而实现。
实施例2
实施例2与实施例1的区别仅在于：
UV-LED子灯条采用了将UV- LED芯片设置在电路板上的COB（板上封装）封装方式，包括电路板、设置在电路板上的多个UV- LED芯片和包覆多个UV- LED芯片的条形封装透镜，多个UV-LED芯片沿电路板的纵向线性排列。电路板可以为金属基印刷电路板或陶瓷电路板，UV-LED芯片设置在金属基印刷电路板的金属基板（在绝缘层中形成使得金属基板露出的贯穿孔并将芯片固晶在该金属基板的露出区域）或陶瓷电路板的陶瓷基板上，该金属基板或陶瓷基板用于承载UV-LED芯片的区域对紫外光具有至少85%，优选90%以上的反射率（例如在电路板中的UV-LED芯片承载区域形成铝膜或银膜）。
虽然以上通过优选实施例描绘了本实用新型，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型的发明范围内，凡依照本实用新型所作的同等改进，应为本实用新型的保护范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种UV-LED固化光源系统，包括纵向延伸的散热体以及分别固定连接在所述散热体两个纵向端部的第一端盖和第二端盖，所述散热体的下侧具有沿其整个纵向延伸的光源容纳腔，所述光源容纳腔的口部设置有透光面板；其特征在于：
所述光源容纳腔内具有多个平行设置且呈弧形分布的纵向光源槽，每一所述纵向光源槽内均设置有一UV-LED灯条组，每一所述UV-LED灯条组均由多个UV-LED子灯条沿纵向拼接组合而成；多个所述UV-LED灯条组呈弧形分布设置，且其照明光斑至少部分重叠；
每一所述纵向光源槽的口部均设置有一条形聚光透镜组，每一所述条形聚光透镜组均由多个子条形聚光透镜沿纵向拼接组合而成。
2.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：相邻纵向光源槽之间的分隔壁上设置有多个过线槽。
3.如权利要求2所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述过线槽形成在所述UV-LED灯条组中任意两个相邻UV-LED子灯条的相互拼接处。
4.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述UV-LED子灯条包括电路板以及焊接在所述电路板上的多个UV-LED灯珠，多个所述UV-LED灯珠沿所述电路板的纵向排列。
5.如权利要求4所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述电路板为金属基印刷电路板，所述UV-LED灯珠与所述金属基印刷电路板的金属基板之间直接导热连接。
6.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述UV-LED子灯条包括电路板、封装在所述电路板上的多个UV-LED芯片以及包覆所述UV-LED芯片的条形封装透镜，所述多个UV-LED芯片沿所述电路板的纵向排列。
7.如权利要求6所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述电路板为金属基印刷电路板或陶瓷电路板，所述UV-LED芯片设置在所述金属基印刷电路板的金属基板或所述陶瓷电路板的陶瓷基板上，所述金属基板或所述陶瓷基板用于承载所述UV-LED芯片的区域对紫外光具有至少85%的反射率。
8.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述纵向光源槽口部的横向两侧具有第一条形卡槽，所述子条形聚光透镜的横向两侧具有插接在所述第一条形卡槽内的侧向凸起。
9.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述纵向光源槽及所述UV-LED灯条组的数量为3-8个；多个所述UV-LED灯条组所形成的照明光斑的总宽度为1毫米至10毫米。
10.如权利要求1所述的UV-LED固化光源系统，其特征在于：所述光源容纳腔口部的横向两侧具有第二条形卡槽，所述透光面板的横向两侧插接在所述第二条形卡槽内。
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