[发明专利]具有发光二极管阵列的曝光装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种用于向聚焦光源曝光基板的装置和方法，本发明进一步属于一种用于类似感光安全油墨、粘合剂、照相元件之类的固化物质的发光二极管(LED)装置。由LED阵列发射的紫外或可见光，经过一个光阵列引导至一个聚光装置，该聚光装置具有沿其长度方向光输入区域。该光从沿聚光装置长向的光输出区域汇聚和发射到一个感光目标以进行曝光。

背景技术

电磁能，在紫外线(UV)光的频率范围内发现的特殊能量，来进行一些物质的快速固化，其中包括诸如油墨，涂料，粘合剂之类的流体。许多这些流体包括光敏引发剂，将单体在这些流体中转化为聚合物，以在该流体暴露在紫外光下时，固化该单体材料。现有的固化物质的装置使用紫外光源，包括由灯和/或LED在一个选定的紫外线的频率带中发光，以优化固化时间。LED是一种当电流穿过时会发光的电子半导体装置。该光固化的感光组合物用于电子元件、医药设备以及其他工业产品的制造。过去，使用高压弧光灯的紫外光大量照射光感材料的环境下，能够发现该结构被固化。而弧光灯技术已经广泛应用，该技术具有几个缺点。一个缺点是，现有的配置弧光灯的固化源，弧光灯的灯泡寿命相对较短。并且，该弧光灯泡在其生命周期内非线性退化。结果，现有的弧光灯的光固化系统常常需要监视和调整该灯泡退化后的输出功率。而且，弧光灯在通常情况下就算在待机时都是启动的，因为他们需要繁琐的加热和冷却的循环。结果，许多现有的那些灯泡的生命是在待机中消耗的。另一个缺点是弧光灯所发出的光广谱。弧光灯发射紫外、可见和红外(IR)光。通常，紫外光带穿过滤波器发射部分紫外广谱来固化一个特别的感光材料。绝热的红外光滤波器通常被用来阻隔该固化表面的温度。由于该红外光的辐射会造成灯罩非常热，灯罩附近的光传输就需要由阻热，可通紫外光的材料制成。LED经常用来替代弧光灯。

美国专利7,273,369号表述了一种光导纤维灯模块，其包括一个空罩，该空罩包括至少一个散热片以及两个或以上的光源，例如LED阵列。美国专利4,948,214号表述了一种用于光扫描装置的透镜列，包括用于LED成像的一个光导和微型透镜装置。美国专利6,645,230号表述了一种结构，包括安装在罩上或内的LED阵列。美国专利7,218,830表述了一个平板光导，包含几个光导构件和至少一点光源，例如单个LED或LED阵列。US专利7,134,768是关于一个具有光导的LED灯，用于车灯、交通信号灯、电视游戏以及其他的照明应用。该结构包括多个LED，其光通过一个光导进行校准，并通过灯罩内的多重反射表面向内反射。美国专利7,194,185是关于一个具有自外壳凸出的彩色光导的电子设备。该光导通过外壳下面的两个LED照亮。该两个LED与一个在外壳下的第二光导接触，该第二光导能够融合从两个LED中发出的光的颜色。美国专利6,880,954表述了一种使用LED和一个集光器产生高强度光能的固化感光材料方法和装置。该专利在LED和光导纤维之间的使用两个经校准的LED以及一个光学元件。有一个问题是确定的，即这些光圈都是光强不均匀的排列。

由于发光二极管的引入，产生了固化某种感光材料的新的替代技术。LED技术相比于现有的弧光灯技术具有一些优势。现有的LED能够使用2000到50000小时，相比于弧光灯技术能够提供一个显著的生命周期的提升。LED也不会发射数量巨大的红外线辐射。另一个额外的好处在于，其能够通过减少的热量产生，而使用经济的光照射光学聚合物。

由于LED光源不需要经过弧光灯系统的预热和冷却过程，因此能随时打开和关闭。一些LED固化系统使用驱动电路，来控制供应给LED的电流。这些电路一般使用一个闭路系统来监控LED的输出功率，通过控制驱动电流，来提供一个稳固可信的紫外线/紫色光源。这些电路也可以确定不同的感光材料的固化回路，比如发射一个特定时间长度的特定的输出功率。

不幸的是，现有的LED源和LED系统的输出功率与现有的弧光灯相比较低。而较低的输出功率的LED光固化系统是足够医用的，但是商业和工业的光感材料需要更高的输出功率以在快速生产环境下快速固化材料。

本发明提供一种改进的光导曝光装置，其光强度的量和一致性均有提高。该照明装置包括一个集光器，其实质上能够让紫外光和/或可见光区域中的光透过。该集光器沿其长向具有一个光输入区域和一个光输出区域。在光导的一系列的每一个光输入端，均安置有几个发光二极管。该光导的每一个光输出端，沿聚焦器的长向的光输入区域连接聚焦器，从而使得聚焦光能够从沿该聚焦器的光输出区域的长发出，从而该聚焦光直接对应设置在基板上的感光组合物。

发明内容