KR101286563B1 - 유브이 발광 다이오드 경화 장치 - Google Patents

유브이 발광 다이오드 경화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장치의 소형화를 통해 다양한 작업 환경에서의 자유로운 사용이 가능하도록 하며, 다양한 초점 거리에의 대응이 가능하고, 단시간 내에 UV 용액을 경화시킬 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 UV 발광 다이오드 경화장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 복수의 렌즈를 가지면서 UV LED 광원이 집광된 상태로 조사될 수 있도록 하는 렌즈부와, 상기 렌즈부의 후방에 위치되면서 내부에는 UV LED가 장착되는 LED 장착부와, 상기 LED 장착부의 후방에 위치되면서 상기 LED 장착부로부터 발생된 열을 제공받아 외기로 방열하는 방열부로 구성된 광원 모듈; 그리고, 상기 광원 모듈의 발광을 제어하는 메인 컨트롤러:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 UV 발광 다이오드 경화 장치가 제공된다.

Description

유브이 발광 다이오드 경화 장치{UV-LED curing device}
본 발명은 UV 용액의 경화를 위한 장치에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 UV 용액을 단시간 내에 경화시킬 수 있도록 함과 더불어 장치의 소형화를 가능하게 하여 더욱 다양한 부위나 장소에의 사용이 가능하도록 한 새로운 형태의 UV 발광 다이오드 경화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 UV 경화장치는 UV 잉크나 UV 코팅제가 코팅된 제품에 UV를 조사하여 상기 UV 잉크 및 UV 코팅제를 경화시키는데 사용되는 장치를 의미한다.
상기한 UV 경화장치는 LED가 아닌 여타의 UV 램프를 이용하여 UV 용액을 경화하는 장치와 LED를 이용한 UV 용액을 경화하는 장치로 구분된다.
여기서, 상기 LED를 이용하는 UV-LED 경화장치는 원하는 파장의 UV를 출력할 수 있다는 장점과, 수명이 길다는 장점, 온오프 지연 시간이 없다는 장점, 유지 비용의 저렴함에 따른 장점 등으로 인해 최근에 많이 개발됨과 더불어 사용되고 있다.
하지만, 종래의 UV 경화장치는 다양한 공정(예컨대, 반도체 공정, LCD 공정, 카메라 렌즈 공정 등)에 주로 적용되는 구조이기 때문에 전체적인 크기가 큰 대형 장치이며, 무게 역시 무거워 다양한 작업 환경에서의 자유로운 사용이 어렵다는 문제점을 가진다.
본 발명은 전술한 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 장치의 소형화를 통해 다양한 작업 환경에서의 자유로운 사용이 가능하도록 하며, 다양한 초점 거리에의 대응이 가능하고, 단시간 내에 UV 용액을 경화시킬 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 UV 발광 다이오드 경화장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 UV 발광 다이오드 경화장치는 복수의 렌즈를 가지면서 UV LED 광원이 집광된 상태로 조사될 수 있도록 하는 렌즈부와, 상기 렌즈부의 후방에 결합되면서 내부에는 UV LED가 장착되는 LED 장착부와, 상기 LED 장착부의 후방에 위치되면서 상기 LED 장착부로부터 발생된 열을 제공받아 외기로 방열하는 방열부로 구성된 광원 모듈; 그리고, 상기 광원 모듈의 발광을 제어하는 메인 컨트롤러:를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광원 모듈의 렌즈부는 외관을 이루는 파이프 구조의 경통과, 상기 UV LED의 전방측인 상기 경통 내의 후방에 위치되면서 상기 UV LED로부터 조사되어 확산되는 광원을 제공받아 평행광을 이루도록 변환하는 평행광 렌즈와, 상기 경통 내의 전방에 위치되면서 상기 평행광 렌즈를 통과한 광원이 설정된 거리에서 집광되도록 하는 초점거리 스팟 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 렌즈부를 이루는 경통의 외주면에는 경통 내부를 통과하는 빛이 투과되지 않도록 하는 암막코팅층이 형성되어 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 장착부는 외관을 이루면서 전면에는 노출공이 관통 형성된 내부가 빈 파이프 형태의 몸체와, 상기 몸체 내에 장착되면서 전면에는 LED가 실장된 LED기판과, 일부는 상기 몸체의 노출공을 통해 외부로 노출됨과 더불어 여타 부위는 상기 LED 기판에 실장된 LED를 외부 환경으로부터 보호하는 투명 재질의 캡을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열부는 방열 가능한 금속 재질로 형성됨과 더불어 내부로는 상기 UV LED로의 전원 및 제어 신호의 전송을 위한 전선이 관통되는 관통공이 형성되며, 외주면에는 외기와의 열교환 면적을 증가시켜 자연 방열이 가능하도록 하는 복수의 방열핀이 돌출 형성되어 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원 모듈의 렌즈부는 상기 LED 장착부와 별개의 구성으로 제공되면서 상기 LED 장착부의 전면에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 렌즈부와 상기 LED 장착부 간의 결합면에는 씰링부재가 개재됨을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 본 발명의 UV LED 경화 장치는 UV LED 광원을 조사하는 광원 모듈의 크기를 줄일 수 있기 때문에 전체적인 장비의 소형화가 가능하다는 효과를 가진다.
이로 인해, 작업 부위가 넓은 곳은 물론, 상대적으로 작업 부위가 좁은 곳에서도 그 사용이 가능하다는 효과 역시 가진다.
특히, 본 발명에 따른 UV LED 경화 장치는 UV LED 광원을 특정 위치에 집광하여 조사할 수 있기 때문에 UV 용액의 경화시간을 단축시킬 수 있다는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UV LED 경화 장치를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 전체 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UV LED 경화 장치 중 광원 모듈의 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UV LED 경화 장치 중 메인 컨트롤러의 구조에 대한 일예를 설명하기 위해 나타낸 블럭도
이하, 본 발명의 UV 발광 다이오드 경화장치(이하, “UV LED 경화장치”라 함)에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 UV LED 경화장치를 나타내고 있으며, 이를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 UV LED 경화장치는 크게 UV LED 광원을 제공하는 광원 모듈(100)과, 상기 광원 모듈의 발광 제어를 수행하는 메인 컨트롤러(200)를 포함하여 구성된다.
이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 광원 모듈(100)에 대하여 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.
상기 광원 모듈(100)은 UV 경화를 위한 UV LED 광원을 제공하는 일련의 구성이며, 본 발명의 실시예에서는 상기 광원 모듈(100)이 렌즈부(110)와, LED 장착부(120)와, 방열부(130)로 구성됨을 제시한다.
여기서, 상기 광원 모듈(100)을 구성하는 렌즈부(110)는 복수의 렌즈를 가지면서 UV LED 광원이 집광된 상태로 조사될 수 있도록 하는 일련의 구성이다.
상기한 렌즈부(110)는 외관을 이루는 파이프 구조의 경통(111)과, 상기 경통(111) 내의 후방에 위치되면서 중심으로부터 방사 방향으로 확산된 상태로 조사되는 UV LED 광원을 제공받아 이를 평행광을 이루도록 변환하는 평행광 렌즈(112)와, 상기 경통(111) 내의 전방에 위치되면서 상기 평행광 렌즈(112)를 통과한 광원이 설정된 거리에서 집광되도록 하는 초점거리 스팟 렌즈(113)를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈부(110)는 UV LED 광원이 다양한 초점 거리에 집광될 수 있도록 함으로써 UV 용액의 경화 시간을 최대한 단축시킬 수 있도록 한 것이다.
이때, 상기 렌즈부(110)를 이루는 경통(111)은 무게 및 강도 등을 고려하여 알루미늄 재질로 형성됨과 더불어 상기한 경통(111)의 외주면에는 경통(111) 내부를 통과하는 빛이 투과되지 않도록 하는 암막코팅층(도시는 생략됨)이 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 광원 모듈(100)을 구성하는 LED 장착부(120)는 상기 렌즈부(110)의 후방에 구비되면서 내부에는 UV LED(122)가 장착되는 부위를 형성하는 일련의 구성이다.
상기한 LED 장착부(120)는 외관을 이루면서 전면에는 노출공(121a)이 관통 형성된 내부가 빈 파이프 형태의 몸체(121)와, 상기 몸체(121) 내에 장착되면서 전면에는 UV LED(122)가 실장된 LED 기판(123)과, 일부는 상기 몸체(121)의 노출공(121a)을 통해 외부로 노출됨과 더불어 여타 부위는 상기 LED 기판(123)에 실장된 UV LED(122)를 외부 환경으로부터 보호하는 투명 재질의 캡(124)을 포함하여 구성된다.
한편, 전술된 상기 LED 장착부(120)와 상기 렌즈부(110)는 그 유지 보수가 용이하게 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 상기 광원 모듈(100)의 렌즈부(110)는 상기 LED 장착부(120)와 별개의 구성으로 제공되면서 상기 LED 장착부(120)의 전면에 착탈 가능하게 결합됨을 제시한다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 렌즈부(110)와 LED 장착부(120) 간이 서로 분리 가능하게 구성됨으로써 상기 렌즈부(110)에 대한 유지 관리가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 것이다. 물론, 상기한 바와 같은 분리 가능한 구조로 인해 상기 렌즈부(110)는 초점거리 스팟 렌즈(113)의 초점 거리가 다른 종류로 다수 제공하여, 필요에 따라 상기 각 종류별 렌즈부(110)를 선택적으로 교환하면서 사용할 수 있다는 효과를 부수적으로 가진다. 이때, 상기 렌즈부(110)와 LED 장착부(120) 간의 분리 가능한 결합 구조는 끼움 결합, 나사식 결합 혹은, 별도의 결합 부재를 이용한 결합 등 다양하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기와 같은 분리 가능한 구조에 있어서는 상기 렌즈부(110)와 상기 LED 장착부(120) 간의 결합면에 씰링부재(140)를 개재하여 서로 간의 틈새를 통한 외부의 습기 유입이 방지될 수 있도록 함이 바람직하다.
그리고, 상기 광원 모듈(100)을 구성하는 방열부(130)는 상기 LED 장착부(120)로부터 발생된 열을 제공받아 외기로 방열하는 일련의 구성이다.
상기 방열부(130)는 상기 LED 장착부(120)의 후방에 위치되면서 상기 LED 장착부(120)와 분리 가능하게 결합되어 상기 LED 장착부(120)의 UV LED(122) 등에 대한 유지 보수가 원활히 이루어지도록 구성된다.
상기한 방열부(130)는 원활한 방열이 가능도록 금속 재질로 형성됨과 더불어 내부로는 상기 UV LED(122)로의 전원 및 제어 신호의 전송을 위한 전선이 관통되는 관통공(131)이 형성된다.
특히, 상기 방열부(130)의 외주면에는 외기와의 열교환 면적을 증가시켜 자연 방열이 가능하도록 하는 복수의 방열핀(132)이 돌출 형성되어 이루어진다. 물론, 상기 각 방열핀(132)은 상기 방열부(130)와는 별개로 제조되어 상기 방열부(130)에 결합 고정되도록 구성할 수도 있다.
다음으로, 메인 컨트롤러(200)에 대하여 설명하도록 한다.
상기 메인 컨트롤러(200)는 전술된 광원 모듈(100)의 발광을 제어하는 구성으로써, 상기 광원 모듈(100)과는 연결 케이블(300)로 연결된다.
상기한 메인 컨트롤러(200)에는 UV LED(122)가 제공하는 UV LED 광원(L)의 출력 조절이나 조사 시간 조절 및 전원 ON/OFF 제어 등을 수행하도록 구성된다.
물론, 첨부된 도 3의 예시도와 같이 광원 모듈(100)을 복수(예컨대, 4개)로 설치함과 더불어 이의 개별 제어가 가능하도록 복수의 채널(channel)(210)을 갖도록 구성할 수도 있고, RS232C 통신 혹은, 외부 전원 인가형 I/O을 통한 출력 제어가 이루어지도록 구성될 수도 있다.
하기에서는, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 UV LED 경화 장치의 작용을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
우선, UV 경화성 액체가 코팅 혹은, 도포된 제품을 준비한다.
이때, 상기 UV 경화성 액체라 함은 UV 경화성잉크, UV 경화성접착제, UV 경화성코팅제 등이 될 수 있고, 상기 제품은 카메라 렌즈 및 바렐과, 사출물, 반도체 등이 될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 UV LED 경화 장치의 광원 모듈(100)을 상기 제품의 경화 부위에 위치시킨다.
이때, 상기한 광원 모듈(100)은 사용자에 의한 수동 조작으로 상기 제품의 경화 부위를 향하도록 위치시킬 수 있지만, 별도의 장착 구조를 통해 상기 제품의 경화 부위를 향하도록 위치시킬 수도 있다.
특히, 상기한 광원 모듈(100)을 상기 제품의 경화 부위에 위치시킬 때에는 렌즈부(110)를 이루는 초점거리 스팟 렌즈(113)의 초점 거리를 고려하여 위치시킨다.
즉, 제품의 경화 부위에 광원의 집광이 이루어질 수 있도록 상기 광원 모듈(100)을 위치시키는 것이다. 물론, 상기 제품의 경화 부위와 상기 초점 간은 정확히 일치되어야만 하는 것은 아니며, 경화성을 더욱 향상시킬 수 있는 거리 내에서 경화 부위의 너비를 고려하여 결정됨이 바람직하다. 예컨대, 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 초점거리 스팟 렌즈(113)의 초점 부위(P)가 아닌 “A”부위에 제품의 경화 부위를 위치시키도록 설정할 수도 있는 것이다.
그리고, 전술한 광원 모듈(100)의 위치 설정이 완료되면 메인 컨트롤러(200)를 제어하여 LED 장착부(120)를 이루는 LED 기판(123)의 동작 제어를 통해 UV LED(122)를 발광시킨다.
이의 경우, 상기 UV LED(122)의 발광에 의해 생성된 UV LED 광원(L)은 그 확산이 이루어지면서 방사되고, 이렇게 조사되는 UV LED 광원(L)은 렌즈부(110)로 제공된다.
이와 함께, 상기 렌즈부(110)로 방사된 UV LED 광원(L)은 상기 렌즈부(110)를 이루는 경통(111) 내의 후방측에 장착된 평행광 렌즈(112)를 통과하면서 상기 경통(111)이 이루는 축 방향을 향해 수평한 방향으로 조사되는 평행광으로의 변환이 이루어지고, 계속해서 상기 경통(111) 내의 전방측에 장착된 초점거리 스팟 렌즈(113)를 통해 경통(111) 외부로 조사된다.
이때, 상기 초점거리 스팟 렌즈(113)를 통과하는 UV LED 광원(L)은 상기 초점거리 스팟 렌즈(113)에 의해 특정 초점 거리에 집광되면서 해당 부위의 UV 경화성 액체를 경화시키게 된다.
따라서, 해당 부위의 UV 경화성 액체는 단시간에 경화가 이루어질 수 있게 된다.
즉, 단순히 UV LED 광원(L)을 UV 경화성 액체에 조사할 경우 상기 UV LED 광원(L)의 확산에 의해 상기 UV 경화성 액체의 경화 시간은 상대적으로 오래 걸릴 수밖에 없지만, 본 발명의 실시예에서는 상기 확산되는 UV LED 광원(L)을 평행광 렌즈로 평행광을 이루도록 변환함과 더불어 이렇게 평행광으로 변환된 UV LED 광원(L)을 집광시켜 특정 부위에 집중적으로 조사될 수 있도록 함에 따라 UV 경화성 액체의 경화 시간을 확연히 단축시킬 수 있게 된 것이다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 UV LED 경화 장치는 UV LED 광원(L)을 조사하는 광원 모듈(100)의 크기를 줄일 수 있기 때문에 전체적인 장비의 소형화가 가능하다는 장점을 가지며, 이로 인해 작업 부위가 넓은 곳은 물론, 상대적으로 작업 부위가 좁은 곳에서도 그 사용이 가능하다는 장점을 가진다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 UV LED 경화 장치는 UV LED 광원(L)을 특정 위치에 집광하여 조사할 수 있기 때문에 UV 용액의 경화시간을 단축시킬 수 있다는 장점을 가진다.
100. 광원 모듈 110. 렌즈부
111. 경통 112. 평행광 렌즈
113. 초점거리 스팟 렌즈 120. LED 장착부
121. 몸체 122. UV LED
123. LED 기판 124. 캡
130. 방열부 131. 관통공
132. 방열핀 140. 씰링부재
200. 메인 컨트롤러 210. 채널
300. 연결 케이블 L. UV LED 광원

Claims (6)

  1. 전방측 부위를 형성함과 더불어 복수의 렌즈를 가지면서 UV LED 광원이 집광된 상태로 조사될 수 있도록 하는 렌즈부와, 중앙측 부위를 형성함과 더불어 상기 렌즈부의 후방에 위치되면서 내부에는 UV LED가 장착되는 LED 장착부와, 후방측 부위를 형성함과 더불어 상기 LED 장착부의 후방에 위치되면서 상기 LED 장착부로부터 발생된 열을 제공받아 외기로 방열하도록 외주면이 외부로 노출되게 형성된 방열부로 구성된 광원 모듈; 상기 광원 모듈의 발광을 제어하는 메인 컨트롤러:를 포함하며,
    상기 LED 장착부는
    외관을 이루면서 전면에는 노출공이 관통 형성된 내부가 빈 파이프 형태의 몸체와, 상기 몸체 내에 장착되면서 전면에는 UV LED가 실장된 LED기판과, 일부는 상기 몸체의 노출공을 통해 외부로 돌출됨과 더불어 여타 부위는 상기 LED 기판에 실장된 LED를 감싸도록 형성된 투명 재질의 캡을 포함하여 구성되고,
    상기 광원 모듈의 렌즈부는
    외관을 이루는 파이프 구조의 경통과, 상기 경통 내의 후방에 위치되면서 후면의 일부로는 상기 LED 장착부의 몸체 전방으로 돌출된 캡이 수용되면서 상기 UV LED로부터 조사되어 확산되는 광원을 제공받아 평행광을 이루도록 변환하는 평행광 렌즈와, 상기 경통 내의 전방에 위치되면서 상기 평행광 렌즈를 통과한 광원이 설정된 거리에서 집광되도록 하는 초점거리 스팟 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 UV 발광 다이오드 경화장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈부를 이루는 경통의 외주면에는 경통 내부를 통과하는 빛이 투과되지 않도록 하는 암막코팅층이 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 UV 발광 다이오드 경화장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열부는
    방열 가능한 금속 재질로 형성됨과 더불어 내부로는 상기 UV LED로의 전원 및 제어 신호의 전송을 위한 전선이 관통되는 관통공이 형성되며, 외주면에는 외기와의 열교환 면적을 증가시켜 자연 방열이 가능하도록 하는 복수의 방열핀이 돌출 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 UV 발광 다이오드 경화장치.
  6. 제 1 항과 제 3 항과 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 모듈의 렌즈부는 상기 LED 장착부와 별개의 구성으로 제공되면서 상기 LED 장착부의 전면에 착탈 가능하게 결합되며,
    상기 렌즈부와 상기 LED 장착부 간의 결합면에는 씰링부재가 개재됨을 특징으로 하는 UV 발광 다이오드 경화장치.
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