一种紫外杀菌光源封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及光线杀菌技术领域，具体为一种紫外杀菌光源封装结构。


背景技术：

2.由于紫外线能够对细菌病毒进行有效灭活，因而成为一种常见的杀菌手段。近年来，以氮化铝镓材料作为基础的紫外发光二极管（light emitting diode，led）快速发展，由于紫外led灯相比较于传统的汞灯，具有体积小、无汞、响应速度快、低压光源等诸多优点，在表面杀菌、液杀菌、空气杀菌等领域中得到广泛应用。
3.目前紫外led本身辐射效率低，仅为汞灯的10%左右，这大大地限制其实用场景。因此提高紫外led内量子效率的同时，提高紫外光的萃取效率也是紫外led行业一直关注和研究的重点。
4.紫外线和可见光不同，在很多常规的封装材料中难以透过，因此无法采用传统灌封工艺进行封装，并且传统的塑料支架本身不耐紫外线，在紫外线长期照射下会发生黄化，粉末化，引起光源性能劣变。此外，紫外线在大多金属表面的反射率都较低，例如金属银作为可见光部分常见的反射金属，在可见波段反射率可以达到90%以上，而在紫外波段的反射率仅有30-40%，基于以上种种原因，目前使用的紫外光源的整体效率不高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种紫外杀菌光源封装结构，以解决上述背景技术提出现有的紫外杀菌光源封装，传统的塑料支架本身不耐紫外线，在紫外线长期照射下会发生黄化，粉末化，引起光源性能劣变，同时紫外线在大多金属表面的反射率都较低的问题，本实用新型技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种紫外杀菌光源封装结构，包括第一基板，所述第一基板的顶部的中心位置固定有第二基板；
7.还包括；
8.紫外发光二极管芯片，所述紫外发光二极管芯片通过第一焊盘固定在第二基板的顶部位置，且紫外发光二极管芯片上的电极与第一焊盘完成电性连接，所述第一基板上设置有反射层，所述第一基板顶部边缘处的镂空位置处固定有第二焊盘，且第二焊盘用于和过流杀菌器相连接。
9.优选的，所述第一基板和第二基板为预置电路的铝基板、铜基板、铁基板、陶瓷氮化铝基板、陶瓷氧化铝基板或玻纤板。
10.优选的，所述第一基板顶部外侧设置有基板外框，且基板外框为金属铜、金属铝、陶瓷氮化铝、陶瓷氧化铝或有机塑料。
11.优选的，所述紫外发光二极管芯片辐射波长为200-340nm，芯片厚度为50-500um，芯片尺寸为100um
×
100um-2000um
×
2000um，芯片数量为若干颗。
12.优选的，所述反射层设置在第一基板上环绕紫外发光二极管芯片，且第一基板上反射层相对位置低于紫外发光二极管芯片的发光层。
13.优选的，所述反射层表面层为紫外反射率大于90%的材料或涂层，且反射层上的材料或涂层为介质膜、金属膜、材料涂层、有机材料膜、以及上述材料的组合。
14.优选的，所述反射层上介质膜为高低折射率交替排布的分布式布拉格反射镜，且反射层上金属膜为高反射的金属铝膜，并且反射层上材料涂层为硫酸钡或硫酸镁涂层，而且反射层上有机材料膜为聚四氟乙烯或膨体聚四氟乙烯。
15.优选的，所述基板外框的内壁上和第一基板上均设置有反射层，且反射层的形状因基板外框形状不同为平面结构、曲面结构或斜面结构。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.1.本实用新型，通过在开放式的基板上对紫外发光二极管芯片进行封装固定，区别于传统封闭式封装结构，可以对紫外发光二极管芯片外部和内部发出的紫外线进行反射，提高紫外线的反射和利用率，同时通过在基板上安装反射层，反射层上材料采用介质膜、金属膜、材料涂层、有机材料膜、以及上述材料的组合，可以有效提高紫外线的反射效率，提高杀菌效果；
18.2.本实用新型，第一基板和第二基板为预置电路的铝基板、铜基板、铁基板、陶瓷氮化铝基板、陶瓷氧化铝基板或玻纤板，在提高反射效率的基础上，可以增加材料耐受度，减少黄化，粉末化和光源性能劣变的情况，提高使用寿命；
19.3.本实用新型，提供的紫外光源在基板上增加紫外线反射结构以提高辐射效率，适用于各类杀菌场景，而在封闭系统使用时会比开放系统获得更好的效果，反射结构会进行多次反射，大幅提高紫外线的照度，从而大幅提高消毒和杀菌效果显著。特别适用作为水杀菌模组、空气杀菌模组的光源使用。
附图说明
20.图1a为本实用新型实施例1提供的一种紫外光源的三维图结构示意图；
21.图1b为本实用新型实施例1提供的一种紫外光源的俯视结构示意图；
22.图1c为本实用新型实施例1提供的一种紫外光源的截面结构示意图；
23.图2a为本实用新型实施例2提供的一种紫外光源的三维图结构示意图；
24.图2b为本实用新型实施例2提供的一种紫外光源的俯视结构示意图；
25.图2c为本实用新型实施例2提供的一种紫外光源的截面结构示意图；
26.图3a为本实用新型实施例3提供的一种紫外光源的三维图结构示意图；
27.图3b为本实用新型实施例3提供的一种紫外光源的俯视结构示意图；
28.图3c为本实用新型实施例3提供的一种紫外光源的截面结构示意图；
29.图4a为本实用新型实施例4提供的一种紫外光源的三维图结构示意图；
30.图4b为本实用新型实施例4提供的一种紫外光源的俯视结构示意图；
31.图4c为本实用新型实施例4提供的一种紫外光源的截面结构示意图；
32.图5a为本实用新型实施例5提供的一种紫外光源的三维图结构示意图；
33.图5b为本实用新型实施例5提供的一种紫外光源的俯视结构示意图；
34.图5c为本实用新型实施例5提供的一种紫外光源的截面结构示意图；
35.图6a为本实用新型实施例1中提供的一种过流式水杀菌模组结构示意图；
36.图6b为本实用新型实施例1中提供的一种过流式水杀菌模组内部结构示意图。
37.图中：1、第一基板；2、第二基板；3、第一焊盘；4、紫外发光二极管芯片；5、反射层；6、第二焊盘；7、基板外框。
具体实施方式
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.请参阅图1a-5c，本实用新型提供一种技术方案：一种紫外杀菌光源封装结构，包括第一基板1、第二基板2、第一焊盘3、紫外发光二极管芯片4、反射层5、第二焊盘6、基板外框7；
40.包括第一基板1，第一基板1的顶部的中心位置固定有第二基板2，紫外发光二极管芯片4，紫外发光二极管芯片4通过第一焊盘3固定在第二基板2的顶部位置，且紫外发光二极管芯片4上的电极与第一焊盘3完成电性连接，第一基板1上设置有反射层5，第一基板1顶部边缘处的镂空位置处固定有第二焊盘6，且第二焊盘6用于和过流杀菌器相连接，紫外发光二极管芯片4为倒装结构，紫外发光二极管芯片4发出紫外线，照射到第二基板2和反射层5上反射到法向，使得紫外发光二极管芯片4双面光线都能得到反射，提高光线利用率，提高光线出光效率，特别是将光源使用在紫外反射率较高的密闭系统时，反射结构会环境材料进行反复反射，大幅提高紫外线的照度，从而大幅提高消毒和杀菌效果显著。
41.实施例1
42.在一种可能的实施方式中，如图1a-1c，紫外光源采用0.75mmx0.75mm的紫外发光二极管芯片4，第一基板1为1.5mmx1.5mm的陶瓷氮化铝支架，第二基板2采用铝基板，第一焊盘3设置在第二基板2正面与紫外发光二极管芯片4连接，第二焊盘6设置在第一基板1正面，反射层5材料采用厚度为0.5mm的膨体聚四氟乙烯膜，设置在第一基板1正面，膨体聚四氟乙烯在紫外波段大约有97%的反射，可以有效的将紫外线反射到法向；
43.第一基板1采用的是陶瓷氮化铝材料，具有良好的热导率，使紫外led芯片更有效地进行散热，同时通过调整第一基板1的厚度，也可以调节芯片发光层的相对位置，以配合光源的光学设计；
44.为了充分说明本实施例的显著优点，将本实施例的紫外光源和传统结构的光源作为过流式的杀菌模组的光源，比较模组腔内的紫外照度以及杀菌情况，图6a为一个过流式水杀菌模组，图6b为其内部结构的截面示意图；内部为直径22mm，长度为75mm的空腔，腔体材料采用的是紫外反射率为90%的聚四氟乙烯，光源设置在空腔一端，比较使用普通光源和本实施例的光源的照度对比，使用不同普通光源腔内平均照度为20200uw/cm2，而使用了本实用新型光源的腔内平均照度提高到了33500/cm2，辐射照度值提高了66%，且照度均匀性更好，需要指出的是这里的闭合系统腔内材料采用的是漫反射率约为90%的聚四氟乙烯，如果采用更高反射率的材料，辐照度的提升比例会更高，如采用反射率为95%的材料，辐射照度则由原来的29800uw/cm2提高到了65400uw/cm2，提高了一倍多；
45.实施例2
46.在一种可能的实施方式中，如图2a-2c，紫外光源为0.75mmx0.75mm的紫外发光二极管芯片4，第一基板1和第二基板2采用铝基板，第一焊盘3及第二焊盘6设置在第一基板1正面，反射层5材料采用厚度为2um的分布式布拉格反射膜，膜层在芯片和焊盘位置镂空，通过膜层制备参数调制，分布式布拉格反射膜在紫外波段可以达到99%的反射率，可以有效的将紫外线反射到法向，与ptfe膜以及反射材料涂层相比，虽然工艺相对复杂，但尺寸的精准度更好，反射率表现也更好；
47.实施例3
48.在一种可能的实施方式中，如图3a-3c，紫外光源采用9颗 0.5mmx0.5mm的紫外发光二极管芯片4以三行三列均匀排列，第一基板1和第二基板2采用金属铜，第一焊盘3及第二焊盘6设置在第一基板1正面，反射层5材料采用厚度为2um的分布式布拉格反射膜，膜层在芯片和焊盘位置镂空，通过膜层制备参数调制，分布式布拉格反射膜在紫外波段可以达到99%的反射率，可以有效的将紫外线反射到法向，光源采用阵列是排布紫外led芯片的成本更低，光热的热量分布也更均匀，有利于延长光源寿命；
49.实施例4
50.在一种可能的实施方式中，如图4a-4c，紫外光源采用1颗 0.25x0.5mm的紫外发光二极管芯片4，第一基板1和第二基板2采用金属铁，第一焊盘3设置在第一基板1正面，第二焊盘6设置在第一基板1背面，第一基板1上设置基板外框7，基板外框7采用塑料，常见的有耐高温尼龙（ppa）、树脂集成支架（emc）、工程塑料（pct）等，反射层5材料采用厚度为2um的分布式布拉格反射镜，在第一基板1表面以及基板外框7内壁上，膜层在芯片和焊盘位置镂空；
51.本实施例采用的是用本实用新型的技术方案在普通的塑料的贴片支架上进行优化，以解决现有普通支架用于紫外led光源存在的问题，普通的塑料支架的外框材料一般采用ppa、emc、pct等，已经广泛的用在照明、显示和指示上，价格便宜，生产效率高，不过将普通的塑料支架用于紫外led的封装和应用确存在明显的缺点。由于普通的塑料不耐紫外线，在紫外线长期照射下支架会发生黄化以及粉末化，引起光源性能劣化。另一方面，普通的塑料支架基板一般采用的是铁，为了增加反射，在基板上增加了金属银的镀层。金属银在可见光波段确实有大于90%的反射率，但在紫外波段的反射率仅为30-40%。本实施例采用反射率高达99%的分布式布拉格反射镜代替金属银作为反射，同时通过反射膜对外框内部的覆盖，一方面保护了原有塑料支架不受紫外线照射而劣化，另一方面也增加了侧面反射，提供了光的逸出效率。同时依然保持原有塑料支架成本低，生产效率高的优势；
52.实施例5
53.在一种可能的实施方式中，如图5a-5c，紫外光源采用1颗 1mmx1mm的紫外发光二极管芯片4，第一基板1和第二基板2采用陶瓷氮化铝，第一焊盘3设置在第一基板1正面，第二焊盘6设置在第一基板1背面，第一基板1上设置基板外框7，基板外框7材料为金属铝，基板外框7内壁与第一基板1底部构成一斜角，有利于光线放射向法向，反射层5材料采用厚度为200nm的溅射铝，膜层溅射在基板表面以及外框内壁上，膜层在芯片和焊盘位置镂空。
54.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
55.尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。