一种LED光源照明系统技术方案

本发明专利技术涉及一种LED光源照明系统，沿光传播方向依次包括：LED阵列光源、光学挡片、微透镜阵列以及异型石英棒匀光器，所述LED阵列光源发出的光束穿过所述光学挡片进行整形，经过所述微透镜阵列进行匀光并增大所述光束的数值孔径后，进入所述异型石英棒匀光器再度匀光后，入射至照明对象上。本发明专利技术通过所述光学挡片、微透镜阵列和异型石英棒匀光器依次对所述LED阵列光源发出的光束进行匀光，同时利用所述微透镜阵列将光束的数值孔径变大，使得进入异型石英棒匀光器中的光束的反射次数增加，提高匀光的效果。本发明专利技术产生的照明视场均匀性能够达到1％以下，且整个照明系统结构简单，光能利用率高，便于安装和调试，安全性也更高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种LED光源照明系统。
技术介绍
现有的光刻照明系统采用的光源主要有两种，一种是汞灯光源，另一种是LED光源。图1为现有的一种汞灯光源照明系统，沿光的传播方向依次包括：汞灯光源1、椭球反射镜2、第一平面反射镜3、耦合镜组4、匀光石英棒5、中继镜组6以及第二平面反射镜7，并最终入射至照明对象8上，由此可知，现有的汞灯光源照明系统在系统设计、系统装配调试、整机使用过程中有很多缺点，主要包括以下几种：1、汞灯光源的灯室由椭球反射镜2，第一平面反射镜3以及汞灯光源1配合机械装置组成，组件较多，设计比较复杂；且造成在调试过程中自由度多，在系统装备调试的过程中，不宜调试到最佳位置，调试过程复杂，调试周期较长；2、汞灯光源1有一定的危险性。汞灯光源1的灯泡内充满高压汞蒸汽，如果使用不当发生泄露，会对工作人员健康及环境造成危害；3、汞灯光源照明系统由于组件较多，在整个光路中光能损失严重，有效波段光能利用率低。而随着LED光源技术的发展，LED光源的功率越来越接近现代半导体工业大功率高强度的需求，LED光源有很大的应用前景。具体地，LED光源一般包括基板，基板上有LED灯芯，LED灯芯外是封装树脂。在不同的使用场景下，LED光源需要通过使用不同的能量收集和匀光器件来满足不同需求，但大体上是通过微透镜来改变光线在照明面上的分布，只能起到初步匀光作用，匀光区域的均匀性只能达到2％。>
技术实现思路
本专利技术提供一种LED光源照明系统，以解决现有的照明系统中的上述技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种LED光源照明系统，沿光传播方向依次包括：LED阵列光源、光学挡片、微透镜阵列以及异型石英棒匀光器，所述LED阵列光源发出的光束穿过所述光学挡片进行整形，经过所述微透镜阵列进行匀光并增大所述光束的数值孔径后，进入所述异型石英棒匀光器再度匀光后，入射至照明对象上。较佳地，通过设计所述微透镜阵列的曲率来增大所述光束的数值孔径。较佳地，所述光束进入所述异型石英棒匀光器再度匀光后，经中继镜组及平面反射镜入射至照明对象上。较佳地，所述光学挡片为中间带有通光孔径的金属片，所述LED阵列光源发出的光束通过所述通光孔径穿过所述光学挡片。较佳地，通过调整所述异型石英棒匀光器入射端面与出射端面尺寸的比例，或者调整所述LED阵列光源与所述异型石英棒匀光器之间的距离，或者调整所述光学挡片的通光孔径的尺寸，来控制所述异型石英棒匀光器的出射光束的数值孔径，使其与中继镜组匹配。较佳地，所述LED阵列光源由n2个相同型号的LED光源均匀排布而成，其中，n为正整数。较佳地，所述微透镜阵列由两组相互垂直的柱面镜叠加组成。较佳地，所述LED阵列光源与所述光学挡片之间的距离为L1，所述L1小于2mm。较佳地，所述LED阵列光源的出射截面为L3×L3的正方形，所述异型石英棒匀光器的入射端面为L4×L4的正方形，出射端面为L5×L5的正方形，且L3＜L4＜L5。较佳地，所述光学挡片与所述微透镜阵列之间的距离为L2，L2＜L4/2tan(θ)，其中，θ为所述LED阵列光源的最大半散射角。较佳地，所述微透镜阵列与所述异型石英棒匀光器之间的距离也为L2。较佳地，所述中继镜组的物面位于所述异型石英棒匀光器的出射端。较佳地，所述LED阵列光源的波长为465nm、435nm或365nm。较佳地，所述异型石英棒匀光器的反射面上均镀有全反射膜。与现有技术相比，本专利技术提供的一种LED光源照明系统具有如下优点：1.照明系统结构简单，便于安装和调试；2.不会发生高压汞蒸汽泄露，不会对工作人员健康及环境造成危害，安全性更高；3.匀光效果更好，其产生的照明视场均匀性能够达到1％以下；4.整个照明系统组件较少，照明系统透过率高，光能利用率高。附图说明图1为现有技术中的汞灯光源照明系统的结构示意图；图2为本专利技术一具体实施方式的LED光源照明系统的结构示意图；图3为本专利技术一具体实施方式的LED光源照明系统中LED阵列光源的布局图；图4为本专利技术一具体实施方式的LED光源照明系统中LED阵列光源的出射光斑仿真图。图1中：1-汞灯光源、2-椭球反射镜、3-第一平面反射镜、4-耦合镜组、5-匀光石英棒、6-中继镜组、7-第二平面反射镜、8-照明对象；图2-4中：10-LED阵列光源、11-LED光源、12-出射光斑、20-光学挡片、30-微透镜阵列、40-异型石英棒匀光器、50-中继镜组、60-平面反射镜、70-照明对象。具体实施方式为了更详尽的表述上述专利技术的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。本专利技术提供的一种LED光源照明系统，如图2所示，沿光传播方向依次包括：LED阵列光源10、光学挡片20、微透镜阵列30、异型石英棒匀光器40、中继镜组50以及平面反射镜60，当然，所述光学挡片20、微透镜阵列30以及异型石英棒匀光器40均设置于所述LED阵列光源10的主轴上，具体地，所述LED阵列光源10发出的光束穿过所述光学挡片20进行整形，经过所述微透镜阵列30进行匀光并增大所述光束的数值孔径后，进入所述异型石英棒匀光器40再度匀光，然后经中继镜组50及平面反射镜60后，入射至照明对象70上，较佳地，所述中继镜组50的物面位于所述异型石英棒匀光器40的出射端，将异型石英棒匀光器40的出射端的均匀视场放大，并在中继镜组50的像面形成均匀性1％以下的均匀性照明视场。本专利技术通过所述光学挡片20、微透镜阵列30和异型石英棒匀光器40依次对所述LED阵列光源10发出的光束进行匀光，同时利用所述微透镜阵列30将光束的数值孔径(NA)变大，使得进入异型石英棒匀光器40中的光束的反射次数增加，提高匀光的效果。本专利技术产生的照明视场均匀性能够达到1％以下，且整个照明系统结构简单，光能利用率高，便于安装和调试，安全性也更高。较佳地，请重点参考图3，所述LED阵列光源10由n2个相同型号的LED光源11均匀排布而成，其中，n为正整数，图3中，以LED光源11的数量为9个为例，9个LED光源11的角分布采用朗伯分布，使得所述LED阵列光源10发出的光束近似一个同样半径同样亮度的发光圆盘，本实施例的LED阵列光源10的出射光斑12如图4所示。较佳地，请继续参考图2，所述光学挡片20为中间带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED光源照明系统，其特征在于，沿光传播方向依次包括：LED阵列光源、光学挡片、微透镜阵列以及异型石英棒匀光器，所述LED阵列光源发出的光束穿过所述光学挡片进行整形，经过所述微透镜阵列进行匀光并增大所述光束的数值孔径后，进入所述异型石英棒匀光器再度匀光后，入射至照明对象上。

【技术特征摘要】
1.一种LED光源照明系统，其特征在于，沿光传播方向依次包括：LED阵
列光源、光学挡片、微透镜阵列以及异型石英棒匀光器，所述LED阵列光源发
出的光束穿过所述光学挡片进行整形，经过所述微透镜阵列进行匀光并增大所述
光束的数值孔径后，进入所述异型石英棒匀光器再度匀光后，入射至照明对象上。
2.如权利要求1所述的一种LED光源照明系统，其特征在于，通过设计所
述微透镜阵列的曲率来增大所述光束的数值孔径。
3.如权利要求1所述的一种LED光源照明系统，其特征在于，所述光束进
入所述异型石英棒匀光器再度匀光后，经中继镜组及平面反射镜入射至照明对象
上。
4.如权利要求3所述的一种LED光源照明系统，其特征在于，所述光学挡
片为中间带有通光孔径的金属片，所述LED阵列光源发出的光束通过所述通光
孔径穿过所述光学挡片。
5.如权利要求4所述的一种LED光源照明系统，其特征在于，通过调整所
述异型石英棒匀光器入射端面与出射端面尺寸的比例，或者调整所述LED阵列
光源与所述异型石英棒匀光器之间的距离，或者调整所述光学挡片的通光孔径的
尺寸，来控制所述异型石英棒匀光器的出射光束的数值孔径，使其与中继镜组匹
配。
6.如权利要求1所述的一种LED光源照明系统，其特征在于，所述LED阵
列光源由n2个相同型号的LED光源均匀排布而成，其中，n为...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鹏川，景磊，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31