用于紫外led準直的透鏡的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了用于紫外LED準直的透鏡,包括頂部自由曲面、側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。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。本實用新型的用于紫外LED準直的透鏡，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。
【專利說明】用于紫外LED準直的透鏡
【技術領域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[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I萬個小時，但仍遠遠滿足不了大多數的應用。
實用新型內容
[0005]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。
[0006]本實用新型是通過以下技術方案來實現的:
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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；
[0010]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。
[0011 ] 進一步，所述透鏡由光學石英材料制成。[0012]進一步，所述透鏡的棱邊處設置有圓角倒角或直接倒角。
[0013]進一步，所述透鏡準直波長為320?400nm紫外光。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]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:
[0018]圖1為本發明的透鏡基本結構三維圖；
[0019]圖2為本發明的透鏡準直原理示意圖；
[0020]圖3為本發明中的透鏡準直仿真效果圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將參照附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。
[0022]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(圖中箭頭所示為光線照射方向)，圖3為本發明中的透鏡準直仿真效果圖，如圖所示: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。
[0023]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。
[0024]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；[0025]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。
[0026]所述透鏡由光學石英材料制成。
[0027]所述透鏡的棱邊處設置有圓角倒角或直接倒角。
[0028]所述透鏡準直波長為320?400nm紫外光的用途。
[0029]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。
[0030]所述側部安裝固定面不對透鏡的光學系統起作用，主要是能夠與外部的固定系統進行連接，能夠使得透鏡與底部LED芯片位置保持不變；同時，所述側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。所述側部安裝固定面是一個傾角為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，并對光線進行第一次的調制，使得光線偏折到頂部自由曲面部分，避免光線照射到側部固定面。
[0032]所述的透鏡由光學級石英材料制成。光學級石英的透光率在90%以上，而且耐高溫。
[0033]所述透鏡的棱邊處設置有圓角倒角或直接倒角。
[0034]作為上述技術方案的替換方案，所述透鏡由光學石英材料和反光材料分體設計制作而成。其中，所述反光材料用于制作全反射自由曲面；所述光學石英材料用于制作第一自由曲面和第二自由曲面。
[0035]本實施例提供的透鏡準直波長為320?400nm紫外光的用途。波長為320?400nm紫外光為UV-A波段，根據UV-A波段制成的紫外LED準直透鏡更適合用于紫外曝光、固化和醫療【技術領域】。
[0036]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管通過參照本實用新型的優選實施例已經對本實用新型進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍。
【權利要求】
1.用于紫外LED準直的透鏡，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。
2.根據權利要求1所述的用于紫外LED準直的透鏡，其特征在于: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。
3.根據權利要求1所述的用于紫外LED準直的透鏡，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.根據權利要求2所述的用于紫外LED準直的透鏡，其特征在于: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。
5.根據權利要求1所述的用于紫外LED準直的透鏡，其特征在于:所述透鏡由光學石英材料制成。
6.根據權利要求1所述的用于紫外LED準直的透鏡，其特征在于:所述透鏡的棱邊處設置有圓角倒角或直接倒角。
7.根據權利要求1所述的用于紫外LED準直的透鏡，其特征在于:所述透鏡準直波長為320?400nm紫外光。
8.根據權利要求2所述的用于紫外LED準直的透鏡，其特征在于: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。
【文檔編號】F21V5/04GK203642076SQ201320875490
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】孫秀輝, 尹韶云, 史浩飛, 杜春雷 申請人:重慶綠色智能技術研究院