[实用新型]用于紫外LED准直的透镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体照明技术和应用技术领域，特别涉及一种能够对LED光源发出的光线进行准直。

背景技术

近年来，随着半导体芯片及封装技术的发展，紫外LED的光效和寿命得到不断提高，成为新一代紫外光源。传统的紫外汞灯在使用过程中温度较高，耗电量巨大，寿命较短，在生产加工过程中容易造成较大的环境污染，虽然业界一直致力于对其改进，但因其原始硬件的局限性一直难以突破。紫外LED因具有恒定的光照强度，优秀的温度控制性，环保节能、寿命长、波段单一纯正无杂波等优点，而被广泛的应用于各个领域。

在紫外曝光领域，由于紫外LED光源的光强分布通常为朗伯型分布，有较大的发光角度，不能直接应用于紫外曝光之中，而目前存在的准直系统，主要针对高压紫外汞灯进行准直，并不适用于紫外LED光源。因此对紫外LED光源进行准直就成为研究的重点。目前应用于紫外LED准直的器件，一般采用反射型，需要在曲面表面镀金属膜进行反射准直，此种透镜针对理想点光源的准直效果较为理想，但是针对实际的LED光源，由于发光较为集中，难以用这种器件进行准直。

另外，尽管紫外LED具有很多好处，但以往的紫外LED大多采用环氧树脂封装，这使得它的使用寿命明显降低，这是因为紫外线束容易分解LED的环氧树脂，从而将紫外LED的寿命降低至不足5千个小时。紫外LED的下一代技术以“硬化”或“防线”环氧封装为特征，尽管提供的寿命将达到1万个小时，但仍远远满足不了大多数的应用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于紫外LED准直的透镜。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型提供的用于紫外LED准直的透镜，包括底部平面和顶部自由曲面；所述底部平面与LED芯片上表面紧密贴合，LED发出的光线从底部平面进入顶部自由曲面；所述顶部自由曲面用于对进入透镜的光线进行折射，使得光线能够平行于光轴射出。

进一步，还包括设置于底部平面和顶部自由曲面之间的侧部安装固定面，所述侧部安装固定面用于与外部的固定系统连接，从而能够使得底部平面与LED芯片位置保持不变。

进一步，所述顶部自由曲面为以光轴为轴心的回转体，所述顶部自由曲面的口径沿光轴出射方向逐渐缩小，最终在顶部汇聚；

进一步，所述侧部安装固定面是一个沿光轴方向有2度倾角的圆锥面，并沿光轴出射方向逐渐缩小。

进一步，所述透镜由光学石英材料制成。

进一步，所述透镜的棱边处设置有圆角倒角或直接倒角。

进一步，所述透镜准直波长为320～400nm紫外光。

进一步，所述底部平面使得LED芯片发出的光线全部照射到顶部自由曲面部分。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用LED自由曲面作为光线偏折主要部分，引入侧面固定面，同时采用底部平面对光线进行第一次偏折，以解决现有技术遇到的问题，顶部自由曲面为以光轴为轴心的回转体，侧部安装固定面是一个沿光轴方向有2度倾角的曲面，并沿光轴出射方向逐渐缩小；底部平面为平面；顶部自由曲面用于对进入透镜的光线进行折射，使得光线能够平行于光轴射出；侧部固定面可以与外部固定系统连接，不影响透镜的光学性能。底部平面与LED芯片表面能够贴合，同时对光线进行第一次的偏折调制，使得光线能够全部照射到顶部自由曲面部分，其准直度高，使用寿命长，非常适用于紫外LED的准直，解决了以往LED准直透镜结构复杂、准直度低，不适用于紫外LED准直等问题。

通过侧面安装固定面，使得顶部自由曲面与底部平面平滑连接起来，得所述本发明的准直透镜能够制成一体，结构简单。同时由于其不影响透镜的光学性质，能够与外部固定安装系统连接，起到透镜的固定作用，该LED准直透镜能够实现准直度小于2度的准直效果，提高透镜的准直效果。采用光学级石英材料制成，使其特别适用于紫外LED的准直，使得紫外LED的使用寿命至少延长十倍，达到5万个小时。LED准直透镜的各个棱边都进行了圆角倒角或直接倒角，使得透镜不易破裂，更加耐用。适合用于紫外曝光、固化和医疗技术等领域。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的透镜基本结构三维图；

图2为本发明的透镜准直原理示意图；

图3为本发明中的透镜准直仿真效果图。

具体实施方式