CN110680937B - 紫外led匀光装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种紫外LED匀光装置及其应用，该紫外LED匀光装置包括匀光杯，起匀光作用；设置在匀光杯内壁上的匀光杯一级台阶和匀光杯二级台阶；第二层匀光膜，设置在匀光杯二级台阶上，用于实现第一步匀光；第一层匀光膜，设置在匀光杯一级台阶上，用于实现第二步匀光；紫外LED，作为光源；以及铝基板，设置在匀光杯底部，用于固定紫外LED。本发明的紫外LED匀光装置工作电流小，装置温度低，实现过程简单，生产周期短，可应用在需要紫外LED匀光的领域，成本低廉，能够被大部分厂家和适用人群接受。
Description
技术领域
本发明涉及紫外LED匀光技术领域，尤其涉及一种紫外LED匀光装置及其应用。
背景技术
随着紫外LED光功率的不断提升，已被应用到固化、医疗、家电等多个领域，但因为其是点光源，发出的光不能均匀的照射在需要的位置，起到的效果会参差不齐，所以人们正致力于紫外LED的匀光设计。紫外线匀光要求：材料透射紫外线能力强、耐照射、不易黄化变形。但紫外LED匀光与可见光或者红外线不同，一般材料比如可见光使用的匀光板，就不能透射紫外线，目前市面上最好的透射紫外线的材料是石英玻璃，人们通过光学设计出不同结构，粗化石英表面等方式达到匀光的目的，但石英成本高、难塑型、生产周期长，同时随着石英厚度增大，其吸收紫外线能力越强，辐射出紫外线变少，为了弥补缺失的紫外线，必须提高LED的工作电流来增加出光率，LED的温度会因电流增加不断升高，紫外LED性能下降，所以研究匀光的同时要考虑散热问题，这些复杂的方案大多只出现在实验室内，不能应用落地，形成规模生产。
为了紫外LED能够更好的应用在各个产业中，提升使用效果，有必要发明一种紫外LED匀光装置，该装置特点：工作电流小，装置温度低，实现过程简单，生产周期短，可应用在需要紫外LED匀光的领域，成本低廉，能够被大部分厂家和适用人群接受。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种紫外LED匀光装置及其应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种紫外LED匀光装置，包括：
匀光杯，起匀光作用；
设置在匀光杯内壁上的匀光杯一级台阶和匀光杯二级台阶；
第二层匀光膜，设置在匀光杯二级台阶上，用于实现第一步匀光；
第一层匀光膜，设置在匀光杯一级台阶上，用于实现第二步匀光；
紫外LED，作为光源；以及
铝基板，设置在匀光杯底部，用于固定紫外LED。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的匀光装置在匀光领域的应用。
基于上述技术方案可知，本发明的紫外LED匀光装置及其应用相对于现有技术至少具有以下优势之一：
1、本发明的紫外LED匀光装置工作电流小，装置温度低，实现过程简单，生产周期短，可应用在需要紫外LED匀光的领域，成本低廉，能够被大部分厂家和适用人群接受；
2、单颗紫外LED发出的是点光源，距离LED同样距离接收到的辐射强度不一致，不能够达到理想的杀菌消毒效果，为了实现出光一致，必须进行匀光化处理。但紫外线尤其是深紫外发射经过传统亚克力材料匀光板后，大部分光线被匀光板吸收，不能散射到外部，高质量的石英材料对紫外线有较高的透射率，实现匀光必须对石英表面做光学设计和粗化处理，但石英价格高，提高紫外应用产品的成本，二次光学设计实现也很复杂；
3、使用聚四氟乙烯制作出来的匀光膜对紫外有很好的透射能力，而且该材料有很稳定的化学特性，耐高温、耐酸碱、耐紫外光照射，远低于石英价格。聚四氟乙烯膜表面粗糙，紫外光线穿透后向不同方向射出，改变点光源出光形式，实现匀光效果，匀光膜本身吸收的紫外线少，紫外线大部分被匀光膜折射出，还有一部分反射或散射到反射杯，经过多次镜面反射杯反射后，在匀光膜和反射杯的配合下95％以上紫外光均匀被散射出去，实现匀光效果。
附图说明
图1为本发明实施例的紫外LED匀光装置结构示意图。
附图标记说明：
1、第一层匀光膜；2、第二层匀光膜；3、匀光杯；3-1、匀光杯一级台阶；3-2、匀光杯二级台阶；4、紫外LED；5-铝基板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种紫外LED匀光装置，包括：
匀光杯，起匀光作用；
设置在匀光杯内壁上的匀光杯一级台阶和匀光杯二级台阶；
第二层匀光膜，设置在匀光杯二级台阶上，用于实现第一步匀光；
第一层匀光膜，设置在匀光杯一级台阶上，用于实现第二步匀光；
紫外LED，作为光源；以及
铝基板，设置在匀光杯底部，用于固定紫外LED。
其中，所述第一层匀光膜和第二层匀光膜采用的材料均包括聚四氟乙烯材料。
其中，所述第一层匀光膜和第二层匀光膜对紫外线的透射率均为85％至100％。
其中，所述第一层匀光膜和第二层匀光膜的厚度均为0.1至0.2毫米。
其中，所述第一层匀光膜的厚度小于第二层匀光膜的厚度。
其中，所述匀光杯采用的材料包括铝或者塑料。
其中，所述匀光杯呈半椭圆形。
其中，所述匀光杯内壁镀有镜面反光层。
其中，所述紫外LED的波长小于350纳米；
其中，所述铝基板上设有用于提高反射率的氟化材料。
本发明还公开了如上所述的匀光装置在LED匀光领域的应用。
在一个示例性实施例中，本发明的紫外LED匀光装置包括：第一层匀光膜1，第二层匀光膜2，匀光杯3，匀光杯一级台阶3-1，匀光杯二级台阶3-2，紫外LED4，铝基板5。
在本发明的一些实施例中，第一层匀光膜1和第二层匀光膜2均是反射紫外线的聚四氟乙烯材料；第二层匀光膜用于初级改变紫外线折射和反射方向，散射紫外光线，实现第一步匀光，第一层匀光膜用于进一步改变紫外线折射和反射方向，进一步散射紫外光线，实现第二步匀光。
在本发明的一些实施例中，第一层匀光膜1和第二层匀光膜2反射紫外线的透射率85％～100％；
在本发明的一些实施例中，第一层匀光膜1和第二层匀光膜2的厚度范围均在0.1mm～0.2mm之间，第一层匀光膜1的厚度小于第二层匀光膜2的厚度；
在本发明的一些实施例中，匀光杯3的材质是铝或者塑料，呈半椭圆形，内壁镀镜面反光层；
在本发明的一些实施例中，匀光杯在匀光杯边缘有一级级台阶3-1，匀光杯3内壁有二级台阶3-2，两层台阶固定第一层匀光膜1和第二层匀光膜2；
在本发明的一些实施例中，紫外LED4的波长范围小于350nm；
在本发明的一些实施例中，紫外LED4焊接在散热铝基板5上，铝基板5上粘有氟化材料，铝基板5粘接在匀光杯的底部。
以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本实施例的紫外LED匀光装置包括：第一层匀光膜1，第二层匀光膜2，匀光杯3，匀光杯一级台阶3-1，匀光杯二级台阶3-2，紫外紫外LED4，铝基板5。
其中，第一层匀光膜1和第二层匀光膜2均是透过85％～100％紫外线的透光聚四氟乙烯材料，尤其是波长小于350nm一下的紫外线，聚四氟乙烯材料吸收紫外线能力弱，绝大部分光线被反射或折射掉，不被氟化材料吸收，该氟化材料具有高强的抗紫外线照射能力，不易老化。
其中，第一层匀光膜1和第二层匀光膜2的厚度范围均在0.1mm～0.2mm之间，该范围出光能力强，第一层匀光膜1的厚度小于第二层匀光膜2的厚度，紫外线透过第二层匀化膜1后扩散紫外线分布，达到一级匀光效果，经过第一层匀光膜2后紫外线均匀散射出来。
其中，匀光杯3的材质是铝或者塑料，呈半椭圆形，利于光的反射和匀化内壁镀反光层，反光层反射匀光膜反射的紫外线，紫外线在匀光膜和匀光杯之间不断的反射、折射，最后紫外线被匀光膜散射出去，只有一小部分被匀光装置吸收。
在匀光杯边缘有二级台阶3-2，匀光杯3内壁在有一级台阶3-1，两层台阶粘接第一层匀光膜1和第二层匀光膜2。
本实施例的匀光***适合所述LED点光源匀光***，特别适合波长小于350nm紫外LED匀光要求。
本实施例的紫外LED4焊接在散热铝基板5上，散热铝基板粘接在匀光杯的底部。
本实施例的紫外LED4焊接在散热铝基板5上，铝基板5上露出LED部分，其他位置粘有氟化材料，提高光反射率，减少铝基板5吸光，铝基板5粘接在匀光杯的底部。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种紫外LED匀光装置，其特征在于，包括：
匀光杯，起匀光作用；
设置在匀光杯内壁上的匀光杯一级台阶和匀光杯二级台阶；
第二层匀光膜，设置在匀光杯二级台阶上，用于实现第一步匀光；
第一层匀光膜，设置在匀光杯一级台阶上，用于实现第二步匀光；
紫外LED，作为光源；以及
铝基板，设置在匀光杯底部，用于固定紫外LED；
其中，所述第一层匀光膜和第二层匀光膜采用的材料为聚四氟乙烯材料；所述第一层匀光膜和第二层匀光膜的厚度均为0.1至0.2毫米；所述匀光杯呈半椭圆形；所述匀光杯内壁镀有镜面反光层；所述紫外LED的波长小于350纳米；所述铝基板上设有用于提高反射率的氟化材料。
2.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，
所述第一层匀光膜的厚度小于第二层匀光膜的厚度。
3.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，
所述匀光杯采用的材料为铝或者塑料。
4.如权利要求1-3任一项所述的匀光装置在LED匀光领域的应用。
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