一種新型的led紫外曝光機光源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其包括光源安裝架，所述光源安裝架上依次排列多行等距排列的紫外LED光源，所述紫外LED光源包括透鏡和UVLED，該光源的LED和透鏡排布成矩陣陣列，紫外LED采用大功率LED(3W以上)光波長依據(jù)曝光材料的不同而改變，透鏡的直徑大小依據(jù)曝光材料對能量的需求不同而變化.并最有效的利用光能量，并使得出射光線達(dá)到平行光的效果，透鏡的排列方式是先排成錯位的透鏡矩陣，然后再依據(jù)曝光臺面的大小排成面陣的陣列，通過本光源系統(tǒng)應(yīng)用到的紫外曝光機，在光源的角度，曝光均勻性，以及曝光材料對光源特性的要求上都有極大的提高。
【專利說明】一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種曝光機的光源系統(tǒng)，特別涉及一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外光線的光出射角度的平行度與曝光均勻度是紫外曝光機的兩個重要技術(shù)指標(biāo)。已有的紫外曝光機因其用途不同，或者是曝光分辨率高而其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，光能效利用率低，能耗高及使用維護成本高使得其在倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的今日，日益成為亟須替代或改良的設(shè)備。
[0003]由于光學(xué)曝光照明系統(tǒng)輻照度不均勻，導(dǎo)致線條粗細(xì)不均勻，整塊板上的分辨率不一致，生整塊板上的分辨率不一致等曝光不良現(xiàn)象出現(xiàn).這在PCB或液晶顯示器的生產(chǎn)過程中是不允許的。傳統(tǒng)的曝光機的光學(xué)曝光照明光源多采用金屬鹵化物(如溴化汞)作為受激電離發(fā)光材料，屬于高強度氣體放電燈，內(nèi)部均含有高壓、高溫和有毒物質(zhì)，高壓汞燈從長波紫外到可見光都有很強的輻射，但只有一部分UVA-UVB段的光波長是可作用于紫外曝光用途的，其他光波長波段的輻射均會以光能及輻射能的方式散發(fā)至空間其他物體上，造成環(huán)境溫度升高；高壓汞燈的發(fā)光角度為360度，需要相當(dāng)大面積的反射罩及較遠(yuǎn)的距離來進行光束整形以滿足應(yīng)用需求，但會使得曝光系統(tǒng)的光強度損失50-70%。綜上所述，傳統(tǒng)的曝光機的光學(xué)曝光照明系統(tǒng)存在光效能低下，且能耗高，所使用材料不利于環(huán)保等缺點。而本發(fā)明中的光學(xué)曝光照明系統(tǒng)所具備的特征是:使用LED作為發(fā)光體，輔以準(zhǔn)直透鏡及矩陣排布器實現(xiàn)發(fā)光光波長單一，光能量利用率高，可達(dá)到95%以上，所組成的使用材料為玻璃，GaN類半導(dǎo)體，銅鋁合金等金屬；具有對環(huán)境友好，減少電力消耗，節(jié)約能源等優(yōu)點。
[0004]采用LED進行曝光，由于LED存在發(fā)光強度隨發(fā)光角度變化而變化的方式，其排列方式造成了 LED在曝光上可能出現(xiàn)光源強度強的地方曝光過度，而光源強度低的地方曝光不足的問題，如何去設(shè)計LED排列方式，使曝光均勻化亟待解決，同時以往采用在曝光光源下進行移動曝光，容易出現(xiàn)曝光臺面移出有效曝光區(qū)域，又或者采用曝光光源平移，對曝光臺面進行曝光，兩者都易出現(xiàn)待曝光位置移出有效曝光區(qū)域的缺陷，因為所有的曝光材料的特性都是需要一個持續(xù)的均勻的曝光光源，所以窄光源快速掃描的方式不符合曝光材料的要求，產(chǎn)品的合格率不高。
[0005]為了解決上述技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)及LED紫外曝光機，其有效的提高了接近式大面積紫外均勻輻照曝光的均勻度和光的角度，以及光能量的有效果利用率.本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其包括光源安裝架，所述光源安裝架上排列至少一組多行等距排列的紫外LED光源，所述紫外LED光源包括透鏡和UVLED，所述透鏡的直徑為Φ，K為相鄰兩行同一列的紫外LED光源的中心距離之差，所述透鏡排列構(gòu)成透鏡矩陣，所述透鏡矩陣的行數(shù)為L，K= Φ /L，所述LED紫外曝光機光源系統(tǒng)與待曝光件構(gòu)成相對縱向移動。
[0006]所述紫外LED光源照射到曝光臺面上構(gòu)成光源照射區(qū)域，光源照射區(qū)域內(nèi)設(shè)有待曝光件的有效曝光區(qū)域，所述有效曝光區(qū)域相對于光源照射區(qū)域縱向位移，光源照射區(qū)域大于有效曝光區(qū)域，且移動時有效曝光區(qū)域始終處于光源照射區(qū)域內(nèi)。
[0007]所述透鏡的直徑為20mm-80mm。
[0008]所述任一組紫外LED光源的橫向和縱向均對齊。
[0009]所述透鏡的頂部到曝光臺面的距離A為10mm-800mm。
[0010]所述紫外LED光源通過透鏡的出射角度B為0-60度。
[0011]所述LED紫外曝光機光源系統(tǒng)可橫向移動。
[0012]所述UVLED的光波長范圍為250nm-450nm。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:采用特殊的排列方式，以提高曝光均勻度及降低光源發(fā)散角度為前提，避免由于光學(xué)曝光照明系統(tǒng)輻照度不均勻，導(dǎo)致線條粗細(xì)不均勻，整塊板上的分辨率不一致，或有斷線等現(xiàn)象的發(fā)生，通過本光源系統(tǒng)應(yīng)用到的紫外曝光機，在光源的角度，曝光均勻性，以及曝光材料對光源特性的要求上都有極大的提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為透鏡矩陣的排列以及相互關(guān)系圖。
[0015]圖2為圖1中I處的放大圖。
[0016]圖3為透鏡和UVLED的組合關(guān)系圖。
[0017]圖4為透鏡載板的立體示意圖。
[0018]圖5為透鏡、透鏡載板和UVLED的位置關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明:
如圖1、圖2和圖3所示，一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其包括光源安裝架，所述光源安裝架上排列至少一組多行等距排列的紫外LED光源，所述紫外LED光源包括透鏡和UVLED，所述透鏡的直徑為Φ，K為相鄰兩行同一列的紫外LED光源的中心距離之差，所述透鏡排列構(gòu)成透鏡矩陣，所述透鏡矩陣的行數(shù)為L，Κ=Φ/1，所述LED紫外曝光機光源系統(tǒng)與待曝光件構(gòu)成相對縱向移動。每行相鄰兩個透鏡的中心距離為Μ，Μ大于等于Φ，相鄰兩行同一列的透鏡的中心距離為N，N大于等于Φ，透鏡矩陣的行數(shù)L為3-10行之間。
[0020]所述紫外LED光源照射到曝光臺面上構(gòu)成光源照射區(qū)域，光源照射區(qū)域內(nèi)設(shè)有待曝光件的有效曝光區(qū)域，所述有效曝光區(qū)域相對于光源照射區(qū)域縱向位移，且移動時有效曝光區(qū)域始終處于光源照射區(qū)域內(nèi)。UVLED的光通過透鏡矩陣構(gòu)成的光源照射區(qū)域的面積大于有效曝光區(qū)域的面積，且有效曝光區(qū)域位于光源照射區(qū)域之內(nèi)且可相對縱向位移。有效曝光區(qū)域為100平方毫米到40000平方毫米的矩形區(qū)域，且有效曝光區(qū)域相對于透鏡矩陣成縱向位移配合，且其發(fā)生位移時，有效曝光區(qū)域始終處于透鏡矩陣的范圍之內(nèi)，保證有效曝光區(qū)域一直處于有效曝光狀態(tài)，避免了以往可能產(chǎn)生的有效曝光區(qū)域離開透鏡矩陣區(qū)域，使其曝光不充分。
[0021]UVLED (紫外LED)是LED的一種，是單波長的不可見光，一般在400nm以下，通過專門設(shè)計使UVLED能發(fā)出一個完整連續(xù)紫外光帶，滿足封邊，印刷等領(lǐng)域的生產(chǎn)需要，線光源有超長的壽命、冷光源、無熱輻射、壽命不受開閉次數(shù)影響、能量高、照射均勻提高生產(chǎn)效率，不含有毒物物質(zhì)比傳統(tǒng)的光源更安全、更環(huán)保，紫外LED采用大功率LED (3W以上)，其光波長范圍為250nm-450nm，根據(jù)曝光材料的不同，而選擇不同波長的UVLED。
[0022]參見圖4和圖5，透鏡通過透鏡載板固定在UVLED上端，構(gòu)成紫外LED光源。
[0023]該透鏡矩陣構(gòu)成的光源矩陣加縱向掃描后均勻度能從10%提高到85%，縱向掃描的長度為單顆透鏡直徑的幾何倍數(shù)和行數(shù)L的乘積S (掃描距離)=Φ* L，其掃描速度根據(jù)曝光材料的特性而設(shè)置。其中曝光材料為感光干膜和感光液態(tài)油墨，同時可多次來回移動，移動次數(shù)>=1。
[0024]所述透鏡的直徑為20mm-80mm，透鏡的直徑大小依據(jù)曝光材料對能量的需求不同而變化，并最有效的利用光能量，并使得出射光線達(dá)到平行光的效果。加大了透鏡的選擇范圍，可以根據(jù)透鏡直徑的大小進行光源排列，采用大直徑的透鏡，能有效的降低光源的分布密集度，降低光源的使用量，節(jié)約成本，而為了增強其曝光強度，則可以選擇小直徑的透鏡，提高其光源分布密集度，同時增強曝光強度，使曝光效率提高。
[0025]所述任一組紫外LED光源的橫向和縱向均對齊，構(gòu)成第一陣列、第二陣列、第三陣列等任一陣列均橫向和縱向?qū)R。
[0026]所述透鏡采用高硼硅、石英玻璃或其他抗紫外光學(xué)玻璃制成，采用本技術(shù)方案排列的光源系統(tǒng)，其對于透鏡的選擇余地加大，不需要像以往必須采用特定材料制成的透鏡，提高了其的應(yīng)用范圍。
[0027]所述透鏡的頂部到曝光臺面的距離A為10mm-800mm。
[0028]所述紫外LED光源通過透鏡的出射角度B為0_60度。
[0029]通過設(shè)定透鏡的出射角度、直徑以及透鏡頂部到曝光臺面的距離，可以使解析度達(dá)至Ij 0.5mil。
[0030]所述LED紫外曝光機光源系統(tǒng)可橫向移動。通過橫向移動該光源系統(tǒng),能使均勻度從85%提高到95%，極大的滿足PCB印制電路板、FPCB柔性電路板觸摸屏、玻璃基板、半導(dǎo)體載板以及印刷網(wǎng)版制作等領(lǐng)域的工藝要求。
[0031]當(dāng)紫外LED光源通過透鏡的出射角度為O度時，則必須使該光源系統(tǒng)進行橫行移動，提高其照射均勻度，且橫向移動距離為單顆透鏡直徑Φ，其橫向移動速度根據(jù)曝光材料的特性以及線路板的工藝要求而定，其橫向移動速度從lmm/s到1000mm/s,可多次來回移動，移動次數(shù)>=1。
[0032]采用特殊的排列方式加上使有效曝光區(qū)域始終處于曝光狀態(tài)中的設(shè)計，以提高曝光均勻度及降低光源發(fā)散角度為前提，避免由于光學(xué)曝光照明系統(tǒng)輻照度不均勻，導(dǎo)致線條粗細(xì)不均勻，整塊板上的分辨率不一致，或有斷線等現(xiàn)象的發(fā)生，通過本光源系統(tǒng)應(yīng)用到的紫外曝光機，在光源的角度，曝光均勻性，以及曝光材料對光源特性的要求上都有極大的提聞。
[0033]以上結(jié)合附圖所描述的實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，而并非對本發(fā)明的保護范圍的限定，任何基于本發(fā)明精神所做的改進都理應(yīng)在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其包括光源安裝架，其特征在于:所述光源安裝架上排列至少一組多行等距排列的紫外LED光源，所述紫外LED光源包括透鏡和UVLED，所述透鏡的直徑為Φ，Κ為相鄰兩行同一列的紫外LED光源的中心距離之差，所述透鏡排列構(gòu)成透鏡矩陣，所述透鏡矩陣的行數(shù)為L，Κ=Φ/1，所述LED紫外曝光機光源系統(tǒng)與待曝光件構(gòu)成相對縱向移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外LED光源照射到曝光臺面上構(gòu)成光源照射區(qū)域，光源照射區(qū)域內(nèi)設(shè)有待曝光件的有效曝光區(qū)域，所述有效曝光區(qū)域相對于光源照射區(qū)域縱向位移，光源照射區(qū)域大于有效曝光區(qū)域，且移動時有效曝光區(qū)域始終處于光源照射區(qū)域內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡的直徑為20mm-80mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其特征在于，所述任一組紫外LED光源的橫向和縱向均對齊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡的頂部到曝光臺面的距離A為10mm-800mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外LED光源通過透鏡的出射角度B為0-60度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其特征在于，所述LED紫外曝光機光源系統(tǒng)可橫向移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型LED紫外曝光機光源系統(tǒng)，其特征在于，所述UVLED的光波長范圍為250nm-450nm。
【文檔編號】G03F7/20GK103592821SQ201310481112
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】張方德, 王玉璋, 賀興志, 謝桂平 申請人:浙江歐視達(dá)科技有限公司