一种可以形成任意图案UV光斑的方法

摘要

本发明公开了一种可以形成任意图案UV光斑的方法，S1：选择一种能够对LED光源成像的光学系统；S2：在LED表面贴一层掩膜，掩膜中心区域镂空，其它地方不透光；S3：镂空图案的尺寸由光斑成像的效果决定。采用上述技术方案的一种可以形成任意图案UV光斑的方法，设计灵活、成本非常低，计算方法简便有效，能计算不同倾斜角度、不同光斑形状、不同能量需求的UV光斑；大型光斑可以组合照射，光斑位置、UV光源方位、LED上的掩膜形状可以分别计算；能在一个平面上形成不同的光斑图案，图案形状可以复杂多变，也可以在曲面上形成不同的光斑图案。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以形成任意图案UV光斑的方法。

背景技术

随着紫外LED的产生和不断发展，近两年紫外LED的市场不断细分。与传统的汞灯相比，他具有很多优点，如紫外光源为冷光源，其产生热量少，冷却相对容易；装置的结构设计灵活，且使用寿命长等。在某些胶水固化领域、生物培养领域、医学领域等地方会需求在一个平面上形成一种特殊形状的UV光斑，例如有圆环形状、正方形状、椭圆形状以及其它一些复杂的图案。同时又需求UV光源和被照面之间没有其它干扰物存在，即从UV光源投出的光斑就可以形成各种特殊的图案，类似投影灯一样的概念。还有进一步要求特定平面上的UV光斑其辐射照度要尽量提高，以便于胶水快速固化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可以形成任意图案UV光斑的方法。

本发明中的一种可以形成任意图案UV光斑的方法，

S1：选择一种能够对LED光源成像的光学系统；

S2：在LED表面贴一层掩膜，掩膜中心区域镂空，其它地方不透光；

S3：镂空图案的尺寸由光斑成像的效果决定，具体换算方法如下：

S31：当光学系统的光轴垂直于被照面时，镂空的图案与被照面需求的光斑图案成比例缩小，缩小比例是光学系统的放大倍数的倒数，S’_xy＝nS_xy，S’_xy是光斑尺寸，S_xy是镂空图案尺寸，n是放大倍数；

S32：当光学系统的光轴倾斜于被照面时，镂空的图案与被照面需求的光斑图案成比例缩小，缩小比例横轴方向和纵轴方向不一样，横轴平行于被照面，纵轴垂直于被照面，横轴和纵轴的中心是LED发光芯片的中心，横轴的缩小比例是放大倍数的倒数，纵轴的缩小比例是放大倍数的倒数乘以纵轴与被照面夹角的余弦，笛卡尔坐标系中，S’_x＝nS_x，S’_y＝nS_ycosθ，S’_x、S’_y是光斑尺寸，S_x、S_y是镂空图案尺寸，n是放大倍数，θ是光轴倾斜角。

上述方案中，所述光学系统靠近LED光源，尽量增大物方孔径角。

上述方案中，所述镂空图案位于LED发光芯片表面，不透光区域将不必要的光遮挡。

上述方案中，所述需求光斑尺寸较大时，采用多个UV光源一起照射。

上述方案中，所述被照面是一个曲面，在曲面和UV光源之间建立一个平面，此平面垂直于UV光源光学系统的光轴，将曲面上的光斑图案投影到平面上，投影方向为光轴方向，然后按比例缩小投影光斑，获得掩膜镂空图案。

本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种可以形成任意图案UV光斑的方法。

1、设计灵活、成本非常低，只需要在原有的光学系统上增加一个掩膜，就能设计出各种各样的UV光斑，满足各种差异化的胶水固化需求或者其它方面的需求。掩膜材质使用抗UV照射的材质，性质稳定，比如可以使用不锈钢片镭射切割，也可以使用铝板CNC机加工等各种方式获得；

2、计算方法简便有效，能计算不同倾斜角度、不同光斑形状、不同能量需求的UV光斑；

3、大型光斑可以组合照射，光斑位置、UV光源方位、LED上的掩膜形状可以分别计算；

4、能在一个平面上形成不同的光斑图案，图案形状可以复杂多变，也可以在曲面上形成不同的光斑图案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程图；

图2为实施例一的成像示意图；

图3为实施例二的成像示意图；

图4为实施例三的成像示意图；

图5为实施例四的成像示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明是一种可以形成任意图案UV光斑的方法。

S1：首先挑选一种能够对LED光源成像的光学系统，此光学系统靠近LED光源，尽量增大物方孔径角。

S2：在LED表面贴一层掩膜，掩膜中心区域镂空，其它地方不透光。镂空图案位于LED发光芯片表面，不透光区域将不必要的光遮挡。如此发光体不再是LED芯片，而是镂空图案。

S3：镂空图案的尺寸由光斑成像的效果决定，具体换算方法如下：

实施例一：S31：当光学系统的光轴垂直于被照面时，镂空的图案与被照面需求的光斑图案成比例缩小，缩小比例是光学系统的放大倍数的倒数，S’_xy＝nS_xy，S’_xy是光斑尺寸，S_xy是镂空图案尺寸，n是放大倍数。例如，某款点光源的放大倍数是8，LED发光芯片的尺寸是1*1mm，成像光斑的尺寸是8*8mm。以此为载体，假如光斑图案是一个6*6mm的“十”字图案，那么镂空图案就是一个0.75*0.75mm的“十”字图案，如图2所示。

实施例二：S32：当光学系统的光轴倾斜于被照面时，镂空的图案与被照面需求的光斑图案成比例缩小，缩小比例横轴方向和纵轴方向不一样。横轴平行于被照面，纵轴垂直于被照面，横轴和纵轴的中心是LED发光芯片的中心。横轴的缩小比例是放大倍数的倒数，纵轴的缩小比例是放大倍数的倒数乘以纵轴与被照面夹角的余弦。笛卡尔坐标系中，S’_x＝nS_x，S’_y＝nS_ycosθ，S’_x、S’_y是光斑尺寸，S_x、S_y是镂空图案尺寸，n是放大倍数，θ是光轴倾斜角。例如，某款点光源的放大倍数是8，LED发光芯片的尺寸是1*1mm，成像光斑的尺寸是8*8mm。以此为载体，假如光斑图案是一个6mm直径的圆，光学系统光轴与被照面的夹角是45°，那么镂空图案就是一个0.53*0.75mm的椭圆，如图3所示。

实施例三：S33：有时候需求光斑尺寸较大，一个UV光源不足以覆盖，就需要多个UV光源一起照射。可以将光斑拆分成若干区域，每个区域由1个UV光源投射光斑，其LED表面的掩膜分别计算。

笛卡尔坐标系中，S’_xi＝n_iS_xi，S’_yi＝n_iS_yicosθ_i，S’_xi、S’_yi是光斑尺寸，S_xi、S_yi是镂空图案尺寸，n是放大倍数，θ_i是光轴倾斜角，i是若干UV光源的序列码i＝1，2，3……。所有UV光源投射的光斑组合到一起成为一个整体的光斑图案。例如，某款点光源的放大倍数是8，LED发光芯片的尺寸是1*1mm，成像光斑的尺寸是8*8mm。以此为载体，假如光斑是一个直径9mm的环形光斑，点光源光轴只能倾斜45°照射，则可设计成三个UV光源照射，分三个方向对称分布，每个光源负责360度圆环上的120度范围，如图4所示。掩膜图案形状计算方式参考上面的步骤b。

实施例四：S34：假如被照面不是一个平面，而是一个曲面，那么可以在曲面和UV光源之间建立一个平面，此平面垂直于UV光源光学系统的光轴，将曲面上的光斑图案投影到平面上，投影方向为光轴方向。然后按比例缩小投影光斑，可以获得掩膜镂空图案。如图5所示。如果是组合光斑，其计算步骤可以参考以上S32、S33步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。