[實用新型]用于紫外LED準直的透鏡

有效

• 申請號: 201320875490.0
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN203642076U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 孫秀輝;尹韶云;史浩飛;杜春雷
• 申請（專利權）人: 重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;F21Y101/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本實用新型涉及一種半導體照明技術和應用技術領域，特別涉及一種能夠對LED光源發出的光線進行準直。

背景技術

近年來，隨著半導體芯片及封裝技術的發展，紫外LED的光效和壽命得到不斷提高，成為新一代紫外光源。傳統的紫外汞燈在使用過程中溫度較高，耗電量巨大，壽命較短，在生產加工過程中容易造成較大的環境污染，雖然業界一直致力于對其改進，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度，優秀的溫度控制性，環保節能、壽命長、波段單一純正無雜波等優點，而被廣泛的應用于各個領域。

在紫外曝光領域，由于紫外LED光源的光強分布通常為朗伯型分布，有較大的發光角度，不能直接應用于紫外曝光之中，而目前存在的準直系統，主要針對高壓紫外汞燈進行準直，并不適用于紫外LED光源。因此對紫外LED光源進行準直就成為研究的重點。目前應用于紫外LED準直的器件，一般采用反射型，需要在曲面表面鍍金屬膜進行反射準直，此種透鏡針對理想點光源的準直效果較為理想，但是針對實際的LED光源，由于發光較為集中，難以用這種器件進行準直。

另外，盡管紫外LED具有很多好處，但以往的紫外LED大多采用環氧樹脂封裝，這使得它的使用壽命明顯降低，這是因為紫外線束容易分解LED的環氧樹脂，從而將紫外LED的壽命降低至不足5千個小時。紫外LED的下一代技術以“硬化”或“防線”環氧封裝為特征，盡管提供的壽命將達到1萬個小時，但仍遠遠滿足不了大多數的應用。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用于紫外LED準直的透鏡。

本實用新型是通過以下技術方案來實現的：

本實用新型提供的用于紫外LED準直的透鏡，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發出的光線從底部平面進入頂部自由曲面；所述頂部自由曲面用于對進入透鏡的光線進行折射，使得光線能夠平行于光軸射出。

進一步，還包括設置于底部平面和頂部自由曲面之間的側部安裝固定面，所述側部安裝固定面用于與外部的固定系統連接，從而能夠使得底部平面與LED芯片位置保持不變。

進一步，所述頂部自由曲面為以光軸為軸心的回轉體，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；

進一步，所述側部安裝固定面是一個沿光軸方向有2度傾角的圓錐面，并沿光軸出射方向逐漸縮小。

進一步，所述透鏡由光學石英材料制成。

進一步，所述透鏡的棱邊處設置有圓角倒角或直接倒角。

進一步，所述透鏡準直波長為320～400nm紫外光。

進一步，所述底部平面使得LED芯片發出的光線全部照射到頂部自由曲面部分。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型采用LED自由曲面作為光線偏折主要部分，引入側面固定面，同時采用底部平面對光線進行第一次偏折，以解決現有技術遇到的問題，頂部自由曲面為以光軸為軸心的回轉體，側部安裝固定面是一個沿光軸方向有2度傾角的曲面，并沿光軸出射方向逐漸縮小；底部平面為平面；頂部自由曲面用于對進入透鏡的光線進行折射，使得光線能夠平行于光軸射出；側部固定面可以與外部固定系統連接，不影響透鏡的光學性能。底部平面與LED芯片表面能夠貼合，同時對光線進行第一次的偏折調制，使得光線能夠全部照射到頂部自由曲面部分，其準直度高，使用壽命長，非常適用于紫外LED的準直，解決了以往LED準直透鏡結構復雜、準直度低，不適用于紫外LED準直等問題。

通過側面安裝固定面，使得頂部自由曲面與底部平面平滑連接起來，得所述本發明的準直透鏡能夠制成一體，結構簡單。同時由于其不影響透鏡的光學性質，能夠與外部固定安裝系統連接，起到透鏡的固定作用，該LED準直透鏡能夠實現準直度小于2度的準直效果，提高透鏡的準直效果。采用光學級石英材料制成，使其特別適用于紫外LED的準直，使得紫外LED的使用壽命至少延長十倍，達到5萬個小時。LED準直透鏡的各個棱邊都進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、固化和醫療技術等領域。

附圖說明

為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中：

圖1為本發明的透鏡基本結構三維圖；

圖2為本發明的透鏡準直原理示意圖；

圖3為本發明中的透鏡準直仿真效果圖。

具體實施方式