[发明专利]一种管式免封装紫外LED光源模组及加工方法

说明书

本发明提供了一种管式免封装紫外LED光源模组及加工方法，涉及光电子行业技术领域，解决了传统的采用紫外LED灯珠的光源模组结构复杂、成本高，发光效率低、散热效果差的技术问题。该管式免封装紫外LED光源模组包括无机透明材料制成的套管、电路板、紫外LED芯片、大体积对流散热腔、支撑散热体和引出电路，紫外LED芯片直接贴装在电路板上，支撑散热体一端位于套管内，另一端通过密封填充物与套管敞口端密封连接；电路板贴装在位于套管内的支撑散热体上；引出电路穿过支撑散热体后与线路板电性连接；套管内腔中填充有惰性气体。本发明简化了紫外LED光源的结构和制造工艺，降低了成本、有利于批量生产，提高光源整体稳定性、发光效率高、散热效果好。

技术领域

本发明涉及光电子行业技术领域，尤其是涉及一种管式免封装紫外LED光源模组及加工方法。

背景技术

UV光(紫外线)即波长范围为100～400纳米的电磁辐射，国际照明委员会将紫外光划分为三个波段，即UVA(波长为315～400纳米)、UVB(280～315纳米)和UVC(100～280纳米)。

UV光(紫外线)在消毒杀菌、生化分析、医疗保健等领域有着广阔的应用。波长在200～280nm的UV光(即UVC)可以被生物体的DNA和RNA吸收并造成其结构破坏，因而被广泛地作为有效的消毒杀菌手段。UV消毒杀菌光源市场已经有相当的规模，产品种类丰富、需求快速增长；波长在280～315nm的UV光(UVB)可以用于皮肤病的治疗和其他医疗应用；波长在315～400nm(即UVA)的UV光可用于固化、印刷、光催化领域。

从21世纪初开始，氮化物LED技术迅速地商业化并开始普及，在此之前UV光源主要是以气体放电原理的汞/金属卤化物灯、氙灯和氘灯等占据市场统治地位。相比汞灯等传统UV光源，LED光源有发光效率高、技术提升空间大、无污染(不用汞)、波长精准可调、体积小、电压低、响应快、寿命长等突出优点，近年来市场保持高速增长，特别是在消毒杀菌、光触媒、光固化、医疗领域已经形成了千亿级的市场。随着LED紫外光源性能的不断提高，在越来越多的领域已经开始取代传统的汞灯光源，且LED的上述优点又催生了诸多新的应用市场。

目前市场上的紫外LED光源或光源模组，几乎全部沿用传统的LED光源结构和制作工艺，即：将LED灯珠(即封装元器件，含COB结构灯珠)焊接固定在电路板上，然后集成二次光学元件(如灯罩、外壳、盖板等)和电子电路、密封组装成各种各样的灯具。虽然此结构方法技术成熟、成本较低，可比较好地适用于可见光、红外等波段的LED光源，但对于紫外LED、特别是C波段紫外LED光源时则存在着如下挑战：

1)其中所使用的封装材料(如塑料支架、封装胶)、光学材料(如亚克力罩、有机导光板、PCB电路板)都是有机的，在紫外光的照射下有加速老化现象甚至出现损伤，因此，很多应用到UV的材料需要特别定制，从而增加了成本和工艺难度；

2)相比其他波段LED，现阶段紫外LED发热量仍相对较大、对有机材料不友好，紫外LED灯珠的封装结构更为复杂、不得不采用不同于常规LED封装的工艺(例如陶瓷板覆铜加工、支架围坝结构、激光盖板焊接等)，工艺较为复杂、成本较高；

3)相对于其他波段LED，目前C波段紫外LED发光效率相对较低、散热负担重，为了提高光源效率、改善散热，要求光的射出和热的导出所通过的环节越少越好，而传统采用LED灯珠的方法在从发光和发热部位(即LED芯片)到光源外部要经历封装支架和电路板、封装盖板和模组套管外壳2个环节，发光效率和散热效率打了折扣，制约了紫外LED优势的发挥、限制了紫外LED应用市场的大规模推广；

4)常规的紫外LED发光模组往往是平面结构，在多个方向或者360度全方位照射的场景(如消毒杀菌)则需要多个模组的集成，不便于部署安装也不利于成本的降低；

5)在LED灯珠(LED封装元器件)的封装结构内部腔体中，封闭在灯珠内的气体体积仅为芯片体积的数十倍，且封装整体尺寸不大、散热表面十分有限，芯片发热无法有效地通过对流方式导出，而只能主要靠封装支架的热传导导出。