用于紫外led準(zhǔn)直的透鏡的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡,包括頂部自由曲面、側(cè)部安裝固定面和底部平面。頂部自由曲面為以光軸為軸心的回轉(zhuǎn)體，側(cè)部安裝固定面是一個(gè)沿光軸方向有2度傾角的曲面，并沿光軸出射方向逐漸縮小。頂部自由曲面用于對(duì)進(jìn)入透鏡的光線進(jìn)行折射，使得光線能夠平行于光軸射出；側(cè)部固定面可以與外部固定系統(tǒng)連接，不影響透鏡的光學(xué)性能。底部平面與LED芯片表面能夠貼合，同時(shí)對(duì)光線進(jìn)行第一次的偏折調(diào)制，使得光線能夠全部照射到頂部自由曲面部分。本實(shí)用新型的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，其準(zhǔn)直度高，使用壽命長(zhǎng)，非常適用于紫外LED的準(zhǔn)直，解決了以往LED準(zhǔn)直透鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜、準(zhǔn)直度低，不適用于紫外LED準(zhǔn)直等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體照明技術(shù)和應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種能夠?qū)ED光源發(fā)出的光線進(jìn)行準(zhǔn)直。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體芯片及封裝技術(shù)的發(fā)展，紫外LED的光效和壽命得到不斷提高，成為新一代紫外光源。傳統(tǒng)的紫外汞燈在使用過(guò)程中溫度較高，耗電量巨大，壽命較短，在生產(chǎn)加工過(guò)程中容易造成較大的環(huán)境污染，雖然業(yè)界一直致力于對(duì)其改進(jìn)，但因其原始硬件的局限性一直難以突破。紫外LED因具有恒定的光照強(qiáng)度，優(yōu)秀的溫度控制性，環(huán)保節(jié)能、壽命長(zhǎng)、波段單一純正無(wú)雜波等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
[0003]在紫外曝光領(lǐng)域，由于紫外LED光源的光強(qiáng)分布通常為朗伯型分布，有較大的發(fā)光角度，不能直接應(yīng)用于紫外曝光之中，而目前存在的準(zhǔn)直系統(tǒng)，主要針對(duì)高壓紫外汞燈進(jìn)行準(zhǔn)直，并不適用于紫外LED光源。因此對(duì)紫外LED光源進(jìn)行準(zhǔn)直就成為研究的重點(diǎn)。目前應(yīng)用于紫外LED準(zhǔn)直的器件，一般采用反射型，需要在曲面表面鍍金屬膜進(jìn)行反射準(zhǔn)直，此種透鏡針對(duì)理想點(diǎn)光源的準(zhǔn)直效果較為理想，但是針對(duì)實(shí)際的LED光源，由于發(fā)光較為集中，難以用這種器件進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0004]另外，盡管紫外LED具有很多好處，但以往的紫外LED大多采用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，這使得它的使用壽命明顯降低，這是因?yàn)樽贤饩€束容易分解LED的環(huán)氧樹(shù)脂，從而將紫外LED的壽命降低至不足5千個(gè)小時(shí)。紫外LED的下一代技術(shù)以“硬化”或“防線”環(huán)氧封裝為特征，盡管提供的壽命將達(dá)到I萬(wàn)個(gè)小時(shí)，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了大多數(shù)的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡。
[0006]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本實(shí)用新型提供的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，包括底部平面和頂部自由曲面；所述底部平面與LED芯片上表面緊密貼合，LED發(fā)出的光線從底部平面進(jìn)入頂部自由曲面；所述頂部自由曲面用于對(duì)進(jìn)入透鏡的光線進(jìn)行折射，使得光線能夠平行于光軸射出。
[0008]進(jìn)一步，還包括設(shè)置于底部平面和頂部自由曲面之間的側(cè)部安裝固定面，所述側(cè)部安裝固定面用于與外部的固定系統(tǒng)連接，從而能夠使得底部平面與LED芯片位置保持不變。
[0009]進(jìn)一步，所述頂部自由曲面為以光軸為軸心的回轉(zhuǎn)體，所述頂部自由曲面的口徑沿光軸出射方向逐漸縮小，最終在頂部匯聚；
[0010]進(jìn)一步，所述側(cè)部安裝固定面是一個(gè)沿光軸方向有2度傾角的圓錐面，并沿光軸出射方向逐漸縮小。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述透鏡由光學(xué)石英材料制成。[0012]進(jìn)一步，所述透鏡的棱邊處設(shè)置有圓角倒角或直接倒角。
[0013]進(jìn)一步，所述透鏡準(zhǔn)直波長(zhǎng)為320?400nm紫外光。
[0014]進(jìn)一步，所述底部平面使得LED芯片發(fā)出的光線全部照射到頂部自由曲面部分。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型采用LED自由曲面作為光線偏折主要部分，引入側(cè)面固定面，同時(shí)采用底部平面對(duì)光線進(jìn)行第一次偏折，以解決現(xiàn)有技術(shù)遇到的問(wèn)題，頂部自由曲面為以光軸為軸心的回轉(zhuǎn)體，側(cè)部安裝固定面是一個(gè)沿光軸方向有2度傾角的曲面，并沿光軸出射方向逐漸縮??；底部平面為平面；頂部自由曲面用于對(duì)進(jìn)入透鏡的光線進(jìn)行折射，使得光線能夠平行于光軸射出；側(cè)部固定面可以與外部固定系統(tǒng)連接，不影響透鏡的光學(xué)性能。底部平面與LED芯片表面能夠貼合，同時(shí)對(duì)光線進(jìn)行第一次的偏折調(diào)制，使得光線能夠全部照射到頂部自由曲面部分，其準(zhǔn)直度高，使用壽命長(zhǎng)，非常適用于紫外LED的準(zhǔn)直，解決了以往LED準(zhǔn)直透鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜、準(zhǔn)直度低，不適用于紫外LED準(zhǔn)直等問(wèn)題。
[0016]通過(guò)側(cè)面安裝固定面，使得頂部自由曲面與底部平面平滑連接起來(lái)，得所述本發(fā)明的準(zhǔn)直透鏡能夠制成一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。同時(shí)由于其不影響透鏡的光學(xué)性質(zhì)，能夠與外部固定安裝系統(tǒng)連接，起到透鏡的固定作用，該LED準(zhǔn)直透鏡能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)直度小于2度的準(zhǔn)直效果，提高透鏡的準(zhǔn)直效果。采用光學(xué)級(jí)石英材料制成，使其特別適用于紫外LED的準(zhǔn)直，使得紫外LED的使用壽命至少延長(zhǎng)十倍，達(dá)到5萬(wàn)個(gè)小時(shí)。LED準(zhǔn)直透鏡的各個(gè)棱邊都進(jìn)行了圓角倒角或直接倒角，使得透鏡不易破裂，更加耐用。適合用于紫外曝光、固化和醫(yī)療技術(shù)等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0018]圖1為本發(fā)明的透鏡基本結(jié)構(gòu)三維圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的透鏡準(zhǔn)直原理示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明中的透鏡準(zhǔn)直仿真效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下將參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本實(shí)用新型，而不是為了限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0022]圖1為本發(fā)明的透鏡基本結(jié)構(gòu)三維圖，圖2為本發(fā)明的透鏡準(zhǔn)直原理示意圖(圖中箭頭所示為光線照射方向)，圖3為本發(fā)明中的透鏡準(zhǔn)直仿真效果圖，如圖所示:本實(shí)用新型提供的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，包括底部平面和頂部自由曲面；所述底部平面與LED芯片上表面緊密貼合，LED發(fā)出的光線從底部平面進(jìn)入頂部自由曲面；所述頂部自由曲面用于對(duì)進(jìn)入透鏡的光線進(jìn)行折射，使得光線能夠平行于光軸射出。
[0023]還包括設(shè)置于底部平面和頂部自由曲面之間的側(cè)部安裝固定面，所述側(cè)部安裝固定面用于與外部的固定系統(tǒng)連接，從而能夠使得底部平面與LED芯片位置保持不變。
[0024]所述頂部自由曲面為以光軸為軸心的回轉(zhuǎn)體，所述頂部自由曲面的口徑沿光軸出射方向逐漸縮小，最終在頂部匯聚；[0025]所述側(cè)部安裝固定面是一個(gè)沿光軸方向有2度傾角的圓錐面，并沿光軸出射方向逐漸縮小。
[0026]所述透鏡由光學(xué)石英材料制成。
[0027]所述透鏡的棱邊處設(shè)置有圓角倒角或直接倒角。
[0028]所述透鏡準(zhǔn)直波長(zhǎng)為320?400nm紫外光的用途。
[0029]所述底部平面使得LED芯片發(fā)出的光線全部照射到頂部自由曲面部分。
[0030]所述側(cè)部安裝固定面不對(duì)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)起作用，主要是能夠與外部的固定系統(tǒng)進(jìn)行連接，能夠使得透鏡與底部LED芯片位置保持不變；同時(shí)，所述側(cè)部安裝固定面連接自由曲面部分和底部平面部分，使得透鏡成為一體。所述側(cè)部安裝固定面是一個(gè)傾角為2度的圓錐面，方便加工。
[0031]所述底部平面使得透鏡底部能夠與LED芯片上表面緊密貼合，并對(duì)光線進(jìn)行第一次的調(diào)制，使得光線偏折到頂部自由曲面部分，避免光線照射到側(cè)部固定面。
[0032]所述的透鏡由光學(xué)級(jí)石英材料制成。光學(xué)級(jí)石英的透光率在90%以上，而且耐高溫。
[0033]所述透鏡的棱邊處設(shè)置有圓角倒角或直接倒角。
[0034]作為上述技術(shù)方案的替換方案，所述透鏡由光學(xué)石英材料和反光材料分體設(shè)計(jì)制作而成。其中，所述反光材料用于制作全反射自由曲面；所述光學(xué)石英材料用于制作第一自由曲面和第二自由曲面。
[0035]本實(shí)施例提供的透鏡準(zhǔn)直波長(zhǎng)為320?400nm紫外光的用途。波長(zhǎng)為320?400nm紫外光為UV-A波段，根據(jù)UV-A波段制成的紫外LED準(zhǔn)直透鏡更適合用于紫外曝光、固化和醫(yī)療【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0036]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)參照本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，其特征在于:包括底部平面和頂部自由曲面；所述底部平面與LED芯片上表面緊密貼合，LED發(fā)出的光線從底部平面進(jìn)入頂部自由曲面；所述頂部自由曲面用于對(duì)進(jìn)入透鏡的光線進(jìn)行折射，使得光線能夠平行于光軸射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，其特征在于:還包括設(shè)置于底部平面和頂部自由曲面之間的側(cè)部安裝固定面，所述側(cè)部安裝固定面用于與外部的固定系統(tǒng)連接，從而能夠使得底部平面與LED芯片位置保持不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，其特征在于:所述頂部自由曲面為以光軸為軸心的回轉(zhuǎn)體，所述頂部自由曲面的口徑沿光軸出射方向逐漸縮小，最終在頂部匯聚。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，其特征在于:所述側(cè)部安裝固定面是一個(gè)沿光軸方向有2度傾角的圓錐面，并沿光軸出射方向逐漸縮小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，其特征在于:所述透鏡由光學(xué)石英材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，其特征在于:所述透鏡的棱邊處設(shè)置有圓角倒角或直接倒角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，其特征在于:所述透鏡準(zhǔn)直波長(zhǎng)為320?400nm紫外光。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡，其特征在于:所述底部平面使得LED芯片發(fā)出的光線全部照射到頂部自由曲面部分。
【文檔編號(hào)】F21V5/04GK203642076SQ201320875490
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】孫秀輝, 尹韶云, 史浩飛, 杜春雷 申請(qǐng)人:重慶綠色智能技術(shù)研究院