CN109192839B - 一种紫外led立体封装器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开紫外LED立体封装器件，导热基板设有紫外LED芯片，导热基板上连接有具有圆柱形通道的透光柱，圆柱形通道内设有透镜，透镜由底面、柱面和斜面构成，透光柱上设有能与斜面贴合的配合面，当斜面与配合面贴合时，紫外LED芯片发出的光线沿圆柱形通道轴线射出，当斜面未与配合面贴合时，紫外LED芯片发出的光线经斜面发射后从柱面射出。本发明还公开紫外LED立体封装器件的制造方法，包括步骤：A：将紫外LED芯片安装到导热基板上；B：采用3D打印在导热基板上生成具有圆柱形通道的透光柱，在生成透光柱的同时打印生成透镜，透镜由底面、柱面和斜面构成，透光柱上设有能与斜面贴合的配合面。本发明能多方向出光，安全性好，制造方法也简单。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种紫外LED立体封装器件，本发明还涉及一种紫外LED立体封装器件的制造方法。
【背景技术】
2017年8月，国家环境保护部等部委通过了《关于汞的水俣公约》生效公告，随着2021年的临近，含汞的电子元器件将被禁止和淘汰，作为目前广泛应用于消毒杀菌、固化曝光的汞灯光源也在淘汰行列，因此采用新型、高效、无污染的紫外LED光源是未来紫外光源发展的必然趋势。
但是目前的紫外LED器件一般只能朝向一个方向出光，使用起来具有很大的局限性，不能满足多场合应用。另外，紫外LED器件一般都需要进行测试，在测试时，紫外LED器件都是正立放置，由于目前的紫外LED器件一般都是向上出光，所以在测试时很容易对人体造成损伤，安全危害性较大。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种结构简单，能够多方向出光，安全性好的紫外LED立体封装器件。
本发明还提供一种制造上述紫外LED立体封装器件的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种紫外LED立体封装器件，其特征在于：包括导热基板1，所述的导热基板1设置有能够发光的紫外LED芯片2，所述的导热基板1上连接有由3D打印成型并具有圆柱形通道3的透光柱4，所述的圆柱形通道3内设置有能在其内转动并能沿其轴线方向滑行的透镜5，所述的透镜5由底面5a、与圆柱形通道3匹配的柱面5b和与底面5a呈45度夹角的斜面5c构成，所述的透光柱4上并位于圆柱形通道3的端部设有能与透镜5上的斜面5c抵靠贴合的配合面6，当透镜5上的斜面5c与配合面6贴合时，所述的紫外LED芯片2发出的光线沿圆柱形通道3的轴线射出，当透镜5上的斜面5c未与配合面6贴合时，所述的紫外LED芯片2发出的光线经斜面5c发射后而从柱面5b射出。
如上所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的导热基板1包括金属热沉11，所述的金属热沉11外侧设有围壁基座12，所述的金属热沉11上设置有芯片固晶区13，所述的芯片固晶区13内设置所述的紫外LED芯片2，所述的金属热沉11上还设有与紫外LED芯片2电连接并用于与外部电源连接的外接电极14。
如上所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的透光柱4上设有相互连通的第一滑道7和第二滑道8，所述的透镜5上连接有能在第一滑道7和第二滑道8内运动的拨柱9，当拨柱9在第一滑道7内运动时，拨柱9带动透镜5在圆柱形通道3内转动，当拨柱9在第二滑道8内运动时，拨柱9带动透镜5在圆柱形通道3内轴向滑行。
如上所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的紫外LED芯片2的波长为200～400nm，所述的紫外LED芯片2的长度为10um～1mm，所述的紫外LED芯片2的宽度为10um～1mm，所述的紫外LED芯片2数量至少为1个。
如上所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的导热基板1呈方形，所述的透光柱4为方形柱并与导热基板1外形匹配。
如上所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的导热基板1呈圆形，所述的透光柱4为圆形柱并与导热基板1外形匹配。
如上所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的透光柱4的材料为玻璃或抗紫外透光树脂，也可以采用透光石英，所述的透镜5材料与透光柱4一致，所述的透镜5的折射率大于1.4。
如上所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的金属热沉11竖直设置，所述的紫外LED芯片2设置在金属热沉11的侧壁上。
一种紫外LED立体封装器件的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
A：将紫外LED芯片2固定安装到导热基板1上；
B：采用3D打印在导热基板1上生成具有圆柱形通道3的透光柱4，在生成透光柱4的同时打印生成能在圆柱形通道3内转动和轴向滑行的透镜5，所述的透镜5由底面5a、与圆柱形通道3匹配的柱面5b和与底面5a呈45度夹角的斜面5c构成，所述的透光柱4上并位于圆柱形通道3的端部设有能与透镜5上的斜面5c抵靠贴合的配合面6；
如上所述的紫外LED立体封装器件的制造方法，其特征在于：步骤B在氮气环境或真空环境内进行。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明的透镜装设在透光柱的圆柱形通道内，并能在圆柱形通道内转动或滑行，而且透镜上的斜面与透光柱上的配合面能抵靠贴合。所以，当透镜上的斜面未与透光柱上的配合面贴合时，紫外LED芯片发出的光线射入透镜并在斜面处发生反射而从透镜的柱面位置穿透透光柱而射出，此时通过驱动透镜在圆柱形通道内转动就能使光线从透光柱的不同侧面射出，满足在不同应用场合应用紫外LED立体封装器件。当透镜在圆柱形通道内滑行而与透光柱上的配合面贴合时，紫外LED芯片发出的光线可以沿圆柱形通道的轴线平行射出而横向出光，进一步增加光线射出方向，满足更多场合的应用，，而且由于光线横向射出，所以在紫外LED立体封装器件测试时，可以使光线更确保安全，不会损伤测试人员。
2、本发明的透光柱与透镜均为3D打印成型，成型容易，与导热基板连接牢固，可靠性高。
3、本发明制造紫外LED立体封装器件的方法简单，操作性强，制造出的紫外LED立体封装器件能够多方向出光，满足多场合应用，而且在测试时更能确保安全。
【附图说明】
图1是本发明的剖视图之一；
图2是本发明的剖视图之二；
图3是本发明的原理图之一；
图4是本发明的原理图之二；
图5是本发明的侧视图；
图6是本发明另外一种实施方式的侧视图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1至图4所示，一种紫外LED立体封装器件，包括导热基板1，所述的导热基板1设置有能够发光的紫外LED芯片2，所述的导热基板1上连接有由3D打印成型并具有圆柱形通道3的透光柱4，所述的圆柱形通道3内设置有能在其内转动并能沿其轴线方向滑行的透镜5，所述的透镜5由底面5a、与圆柱形通道3匹配的柱面5b和与底面5a呈45度夹角的斜面5c构成，所述的透光柱4上并位于圆柱形通道3的端部设有能与透镜5上的斜面5c抵靠贴合的配合面6，当透镜5上的斜面5c与配合面6贴合时，所述的紫外LED芯片2发出的光线沿圆柱形通道3的轴线射出，当透镜5上的斜面5c未与配合面6贴合时，所述的紫外LED芯片2发出的光线经斜面5c发射后而从柱面5b射出。透镜5装设在透光柱4的圆柱形通道3内，并能在圆柱形通道3内转动或滑行，而且透镜5上的斜面5c与透光柱4上的配合面6能抵靠贴合。所以，当透镜5上的斜面5c未与透光柱4上的配合面6贴合时，紫外LED芯片2发出的光线射入透镜5并在斜面5c处发生反射而从透镜5的柱面5b位置穿透透光柱4而射出，此时通过驱动透镜5在圆柱形通道3内转动就能使光线从透光柱4的不同侧面射出，满足在不同应用场合应用紫外LED立体封装器件。当透镜5在圆柱形通道3内滑行而与透光柱4上的配合面6贴合时，紫外LED芯片2发出的光线可以沿圆柱形通道3的轴线平行射出而横向出光，进一步增加光线射出方向，满足更多场合的应用，而且横向出光不会影响紫外LED立体封装器件光的输出和光学特性测试，测试中横向出射的紫外光，不会有损伤人体的紫外光泄漏，生产使用中都能最大限度的保护人员，更安全。紫外LED芯片2发出的光线沿圆柱形通道3的轴线穿透透镜5而平行射出，从透光柱4的正面射出，因此，对于长方体形的透光柱4来说，光线就能从5个方向射出，满足更多场合的应用。如图2和图5所示，透光柱4为方形柱时，所述的导热基座1为方形而与透光柱4匹配。当然，如图6所示，所述的导热基板1也可以呈圆形，所述的透光柱4为圆形柱并与导热基板1外形匹配，当导热基板1为圆形时，导热基板1上设置凸起或凹陷部作为对位标记。
如图1、图5和图6所示，所述的导热基板1包括金属热沉11，所述的金属热沉11外侧设有围壁基座12，所述的金属热沉11上设置有芯片固晶区13，所述的芯片固晶区13内设置所述的紫外LED芯片2，所述的金属热沉11上还设有与紫外LED芯片2电连接并用于与外部电源连接的外接电极14。
如图2所示，所述的透光柱4上设有相互连通的第一滑道7和第二滑道8，所述的透镜5上连接有能在第一滑道7和第二滑道8内运动的拨柱9，当拨柱9在第一滑道7内运动时，拨柱9带动透镜5在圆柱形通道3内转动，当拨柱9在第二滑道8内运动时，拨柱9带动透镜5在圆柱形通道3内轴向滑行。通过拨柱9来带动透镜5转动或滑行，操作非常的简单快捷。所述的第一滑道7沿透光柱4圆周方向的延伸小于透光柱4圆周的3/4，以保证透光柱4的强度。而且至少有一个外接电极14的安装位置与透光柱4上无滑道的侧面同面，以保证方便安装。
所述的紫外LED芯片2的波长为200～400nm，所述的紫外LED芯片2的长度为10um～1mm，所述的紫外LED芯片2的宽度为10um～1mm，所述的紫外LED芯片2数量至少为1个。所述的紫外LED芯片2可以是正装、倒装或者垂直。
所述的透光柱4的材料为玻璃或抗紫外透光树脂，也可采用透光石英，所述的透镜5材料与透光柱4一致。所述的透镜5的折射率大于1.4，保证入射光线从透镜5的斜面5c处能全反射至垂直方向。为了保证透镜5运动灵活，透镜5的长度大于2mm，圆柱形通道3的长度大于其直径的2倍。实际中，可以将透光柱4做得较长，在横向出光时就可以缩小光的出射角，实现小角度定向出光。
如图1所示，所述的金属热沉11竖直设置，所述的紫外LED芯片2设置在金属热沉11的侧壁上。金属热沉11竖直设置能将金属热沉11上并与紫外LED芯片2对应位置裸露出来，该位置是温度最高的位置，能够更好地散热，也能实现紫外LED芯片2温度的实时监控。
一种紫外LED立体封装器件的制造方法，包括如下步骤：
A：将紫外LED芯片2固定安装到导热基板1上；
B：在氮气环境或真空环境等无氧或无水汽环境内采用3D打印在导热基板1上生成具有圆柱形通道3的透光柱4，在生成透光柱4的同时打印生成能在圆柱形通道3内转动和轴向滑行的透镜5，所述的透镜5由底面5a、与圆柱形通道3匹配的柱面5b和与底面5a呈45度夹角的斜面5c构成，所述的透光柱4上并位于圆柱形通道3的端部设有能与透镜5上的斜面5c抵靠贴合的配合面6。
Claims (10)
1.一种紫外LED立体封装器件，其特征在于：包括导热基板(1)，所述的导热基板(1)设置有能够发光的紫外LED芯片(2)，所述的导热基板(1)上连接有由3D打印成型并具有圆柱形通道(3)的透光柱(4)，所述的圆柱形通道(3)内设置有能在其内转动并能沿其轴线方向滑行的透镜(5)，所述的透镜(5)由底面(5a)、与圆柱形通道(3)匹配的柱面(5b)和与底面(5a)呈45度夹角的斜面(5c)构成，所述的透光柱(4)上并位于圆柱形通道(3)的端部设有能与透镜(5)上的斜面(5c)抵靠贴合的配合面(6)，当透镜(5)上的斜面(5c)与配合面(6)贴合时，所述的紫外LED芯片(2)发出的光线沿圆柱形通道(3)的轴线射出，当透镜(5)上的斜面(5c)未与配合面(6)贴合时，所述的紫外LED芯片(2)发出的光线经斜面(5c)发射后而从柱面(5b)射出。
2.根据权利要求1所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的导热基板(1)包括金属热沉(11)，所述的金属热沉(11)外侧设有围壁基座(12)，所述的金属热沉(11)上设置有芯片固晶区(13)，所述的芯片固晶区(13)内设置所述的紫外LED芯片(2)，所述的金属热沉(11)上还设有与紫外LED芯片(2)电连接并用于与外部电源连接的外接电极(14)。
3.根据权利要求2所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的透光柱(4)上设有相互连通的第一滑道(7)和第二滑道(8)，所述的透镜(5)上连接有能在第一滑道(7)和第二滑道(8)内运动的拨柱(9)，当拨柱(9)在第一滑道(7)内运动时，拨柱(9)带动透镜(5)在圆柱形通道(3)内转动，当拨柱(9)在第二滑道(8)内运动时，拨柱(9)带动透镜(5)在圆柱形通道(3)内轴向滑行。
4.根据权利要求2所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的紫外LED芯片(2)的波长为200～400nm，所述的紫外LED芯片(2)的长度为10um～1mm，所述的紫外LED芯片(2)的宽度为10um～1mm，所述的紫外LED芯片(2)数量至少为1个。
5.根据权利要求1所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的导热基板(1)呈方形，所述的透光柱(4)为方形柱并与导热基板(1)外形匹配。
6.根据权利要求1所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的导热基板(1)呈圆形，所述的透光柱(4)为圆形柱并与导热基板(1)外形匹配。
7.根据权利要求1所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的透光柱(4)的材料为玻璃或抗紫外透光树脂，所述的透镜(5)材料与透光柱(4)一致，所述的透镜(5)的折射率大于1.4。
8.根据权利要求2所述的紫外LED立体封装器件，其特征在于：所述的金属热沉(11)竖直设置，所述的紫外LED芯片(2)设置在金属热沉(11)的侧壁上。
9.一种紫外LED立体封装器件的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
A：将紫外LED芯片(2)固定安装到导热基板(1)上；
B：采用3D打印在导热基板(1)上生成具有圆柱形通道(3)的透光柱(4)，在生成透光柱(4)的同时打印生成能在圆柱形通道(3)内转动和轴向滑行的透镜(5)，所述的透镜(5)由底面(5a)、与圆柱形通道(3)匹配的柱面(5b)和与底面(5a)呈45度夹角的斜面(5c)构成，所述的透光柱(4)上并位于圆柱形通道(3)的端部设有能与透镜(5)上的斜面(5c)抵靠贴合的配合面(6)；
当透镜(5)上的斜面(5c)未与透光柱(4)上的配合面(6)贴合时，紫外LED芯片(2)发出的光线射入透镜(5)并在斜面(5c)处发生反射而从透镜(5)的柱面位置穿透透光柱(4)而射出，此时通过驱动透镜(5)在圆柱形通道(3)内转动就能使光线从透光柱(4)的不同侧面射出；当透镜(5)在圆柱形通道(3)内滑行而与透光柱(4)上的配合面(6)合时，紫外LED芯片(2)发出的光线可以沿圆柱形通道(3)的轴线平行射出而横向出光。
10.根据权利要求9所述的紫外LED立体封装器件的制造方法，其特征在于：步骤B在氮气环境或真空环境内进行。
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