紫外光LED是随LED而兴起的新型技术,相比传统的固化光源高压汞灯、金属卤素灯等,紫外光LED具有节能、环保、寿命长、随时开启或关闭等优点。固化领域是其主要主要应用之一,如印刷、油墨固化、UV胶等行业,随着紫外光LED技术日益成熟,将很快替代传统固化光源。目前市场上出现的大多数紫外光LED设备采用的是LED矩形阵列排布,各个灯珠直接照射在被固化物体表面,这样导致一个问题:灯珠形成的光斑与周围灯珠形成的光斑重合,出现中间固化区域高光强,边缘区域低光强。能量利用率低,均匀性差,工作距离稍微偏离固定工作距离后,均匀性下降严重。本文设计紫外光LED固化光学系统,意在获得紫外光LED固化所需矩形光斑,并解决光能利用率低、光斑均匀性差及辐照强度低等问题,本文核心内容主要是以下两部分。第一,提出一种阵列式紫外光LED固化面光源光学系统的设计方法。基于几何光学及菲涅耳定律等相关理论,完成近朗伯光型LED透镜自由曲面轮廓线的推导,结合理论公式计算出透镜阵列排布时透镜之间的最佳间距。结果表明:透镜有效控制了光线的发散,提高了阵列面光源所产生光斑的辐照强度及照度均匀度,使阵列结构更加紧凑。当光源半值角分别为27.5o和15.5o时,照度均匀度分别为95.3%和98.6%,辐照强度分别是理想朗伯型光源阵列的2.5倍和6.4倍。第二,提出一种组合式紫外光LED固化线光源光学透镜的设计方法,并构建了空间阵列式紫外光LED固化面光源光学系统。利用tracepro软件进行光学模拟。结果表明:紫外光LED固化线光源光学系统得到的长条形矩形光斑,能量利用率为60%,水平方向和垂直方向照度均匀度分别为96.7%和98%。面光源光学系统得到的矩形光斑,能量利用率为66.46%,水平方向和垂直方向照度均匀度分别为97%和98.6%。