一种高功率uv紫外光源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LED领域，具体的说是涉及一种高功率UV紫外光源。
【背景技术】
[0002]紫外发光二极管(UV-LED)相比传统紫外光源具有发光效率高、寿命长、节能、环保、反应速度快、体积小等特点，近年来紫外LED芯片技术和封装技术得到了快速发展，使其在油墨固化等行业具有巨大的市场前景。多个国家和地区都争相投资研发紫外LED光源，这也将进一步推动相关的光电子、材料、能源、半导体芯片制程及封装等行业的发展。
[0003]与国外相比，国内不论是高校科研院所还是各类企业对UV-LED的研究都还刚刚起步，基本上还是处于起步阶段，UV-LED封装企业还没有掌握核心技术，封装形式同一，没有提出创新的封装设计形式，出光功率距离国外LED企业差距较大，整体上技术实力不强，企业规模普通偏小，缺乏专利和核心技术，核心部件依赖进口，不利于形成竞争优势和知名品牌。
[0004]随着可见光领域的日趋成熟，研究人员把研究重点逐渐向短波长的紫外光转移，紫外光在丝网印刷、聚合物固化、环境保护、白光照明以及军事探测等领域都有重大应用价值。紫外光根据波长可分为近紫外UVA (320nm-400nm),UVB (275nm_320nm)和远紫外UVC(100nm-275nm)o随着LED技术的快速发展和LED芯片的发光效率与封装技术的不断提高，近年来短波长紫外LED (UV-LED)巨大的应用价值引起了人们的高度关注，成为了全球半导体领域研究和投资的新热点。UV-LED是新近发展起来的固体光源，其光谱波段集中在紫外范围内，相比传统紫外光源，拥有独一无二的优势，包括功耗低、发光响应快、可靠性高、辐射效率高、寿命长、对环境无污染、结构紧凑等诸多优点，最优希望取代现有的紫外高压水银灯成为下一代的紫外光光源。
[0005]正因为具有以上诸多优点，UV-LED近十年来成为世界各大公司和研究机构新的研究热点之一。在增加UV-LED的光输出方面，研发不仅限于通过改变材料内的杂质数量、晶格缺陷和位错来提高内量子效率，同时，UV-LED芯片输入功率的不断提升给封装技术提出了更为严峻的挑战。如何改善管芯及内部封装结构，增强UV-LED内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热问题，进行取光和热流优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化进程，也是UV-LED研发的重要方向。
[0006]UV-LED作为一种新型的半导体固体光源，具有广阔的市场应用前景。但我们同时也必须看到，目前紫外波段的LED技术还远落后于白光LED技术，具体表现在辐射功率小(一般仅为2-6mW，大功率芯片不超过100mW)、价格高。另外紫外LED芯片的辐射峰值波长也大多落在380-420nm之间，而紫外油墨固化的最高效吸收波段区间是360nm_375nm。因此，要想制备实用的紫外LED光源系统用于油墨固化等应用领域，必须采用多芯片阵列结构来增强单管LED芯片的辐射强度。此时单芯片封装技术不能简单地用于多芯片阵列的封装，而是必须采用新方法、新结构、新工艺。
[0007]目前白光LED已逐步被市场接受，除了用于传统的白光照明外，LED电视、LED显示屏已渐成主流，白光LED的成本和性能已日趋合理，对传统光源形成了有力的挑战。但受限于目前UV-LED芯片技术的发展，UV-LED芯片的辐射功率还非常小，价格仍居高不下，因此UV-LED暂时还不能对传统的高压水银紫外灯形成挑战。但随着科技的发展，UV-LED必将在不久的将来迎来它大发展的机遇。目前，项目的研发突破了目前LED封装技术的壁皇，拉近了与国外先进技术的差距，解决了多芯片阵列紫外LED面光源的辐照均匀度问题，多芯片阵列紫外LED面光源的辐射强度问题及散热问题，在未来的发展中项目技术发展非常必要。
[0008]与国外相比，国内不论是高校科研院所还是各类企业对UV-LED的研究都还刚刚起步，基本上还是处于起步阶段，整体上技术实力不强，企业规模普通偏小，缺乏专利和核心技术，核心部件依赖进口，不利于形成竞争优势和知名品牌。从另一方面讲，这也给我们在这领域的研究提供了很大的发展空间。
[0009]在紫外芯片制造方面，中国台湾的主要生产厂商，其较大功率产品的输入功率为1.2 W，辐射功率在10-70 mW。2001年，南昌大学与南昌某公司先在国内研制出UVA波段的InGaN UV-LED芯片，其辐射峰值波长为375_385nm，额定电压5.0V，正向电流20mA，辐射输出功率0.5mW，可作为防伪的紫外光源。
[0010]因此，从上可以看出我国UV-LED封装企业还没有掌握核心技术，封装形式同一，没有提出创新的封装设计形式，出光功率距离国外LED企业差距较大。未来LED要大规模应用，单个器件的功率必然要增大，输入功率的增大给封装技术提出了更高的挑战，必须采用新的封装形式与封装理念。
[0011]目前，在紫外LED的技术研究上，主要存在着以下几个问题。
[0012]1、多芯片阵列紫外LED面光源的辐照均匀度问题。辐射均匀度直接与固化等应用领域相关，均匀度不好必然影响整体的固化效果。单芯片可以视作点光源，多芯片阵列后的面光源辐射效果是单个点光源辐射效果的叠加，带来了辐照面辐射均匀度的问题。辐照均匀度与哪些封装参数相关，这些参数对辐射均匀度的影响是什么，各参数如何设置以取得最好的优化结果，这都是必须要考虑的问题。
[0013]2、多芯片阵列紫外LED面光源的辐射强度问题，由于单个紫外LED芯片功率不能达到应用的要求，所以必须采用多芯片阵列的封装形式。采用何种阵列结构能有效地提高辐射强度，辐射强度与哪些封装参数相关，这些参数又是怎样影响辐射强度，以及参数的优化设计都是紫外LED光源研究中必须要解决的问题。
[0014]3、散热问题变得尤为突出。LED发光时约80%的电能转化为热量。单颗UV-LED产生的热量还比较少，但是当采用多芯片阵列的封装方式以后，由于封装密度的大幅度增加，单位面积产生的热量远远超过单颗封装产生的热量，如何将大量的热量及时高效地耗散到外界是个尤为重要的难题，这正是LED热管理的重要所在。
【实用新型内容】
[0015]针对现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题在于提供了一种辐照效果好、散热稳定的高功率UV紫外光源。
[0016]述技术问题，本实用新型通过以下方案来实现:一种高功率UV紫外光源，该UV紫外光源包括弧形支架、及安装在弧形支架上的UV-LED模块，所述UV-LED模块包括发光部、导热部、散热部，所述发光部包括UV-LED芯片，导热部包括银导热块，散热部包括铜散热器、铜基板，所述UV-LED芯片固晶在低温共烧陶瓷基板的银导热块上，金线的引线键合UV-LED芯片正负电极至陶瓷基板的电极区，所述陶瓷基板通过锡球焊接在铜基板上，最后通过导热硅脂和铜散热器相连接，所述陶瓷基板上设置硅树脂、半圆的玻璃透镜进行封装。
[0017]进一步的，所述银导热块为导热银胶。
[0018]进一步的，所述铜散热器上设置有风扇。
[0019]进一步的，所述玻璃透镜米用折射率为1.46的石英玻璃透镜。
[0020]进一步的，所述娃树脂的折射率为1.54的娃树脂。
[0021]进一步的，所述UV-LED芯片采用折射率为1.76的蓝宝石贴装。
[0022]进一步的，所述弧形支架呈半圆形，它包括两个半圆的弧形连接件，所述弧形连接件通过直形支架连接到底座上，所述底座上设置有凸台。
[0023]进一步的，所述凸台上放置有被固化的油墨。
[0024]进一步的，所述弧形连接件-LED模块的一端，所述凹槽的宽度与UV-LED模块的宽度一致，所述UV-LED模块另一端固定在凸台上。
[0025]相对于现有技术，本实用新型的有益效果是:本实用新型将LED芯片直接固晶在低温共烧陶瓷基板的银导热块上，将金线引线键合UV-LED芯片正负电极至陶瓷基板相应的电极区，然后将陶瓷基板通过锡球焊接在铜基板上，最后通过导热硅脂和带风扇的铜散热器相连，整个封装结构的热阻较小。本实用新型采用了对紫外线透射率很高的硅树脂和玻璃