[实用新型]一种LED发光单元及发光模块

说明书

本实用新型公开了一种LED发光单元，包括至少两个LED芯片、陶瓷基板，所述LED芯片排列成a行b列的芯片组设置在陶瓷基板上，其中ab，在陶瓷基板上设有围坝，所述围坝位于所述芯片组四周，所述围坝上设置有覆盖芯片组的聚光透镜。本实用新型同时还提供一种LED发光模块，包括上述的LED发光单元，若干个所述LED发光单元排列固定安装在铜基电路板上，所述铜基电路板上设有控制LED发光单元的电路。本实用新型以较低的成本提供一种单位面积发光效率较高的UV固化LED发光模块。

技术领域

本实用新型属于光电子技术领域，更具体地说，涉及一种用于固化UV油墨的LED发光单元及发光模块。

背景技术

UV油墨是一类在紫外光照射下发生聚合反应而固化的油墨。和溶剂型油墨不同，UV油墨不含有机溶剂，不排放有害气体，符合环保要求。另外UV油墨瞬间固化，油墨几乎没有流动或渗透，印刷的清晰度和分辨度都明显好于溶剂性油墨。第三，UV油墨固化印刷速度快；多种颜色的油墨能依次连续印刷，印刷效率高。第四，油墨未经紫外照射不会固化，粘稠度不变，从而提高了印刷过程中的容许待机时间，避免了许多因油墨干燥引起的油墨通路堵塞。第五，UV油墨有较好的附着牢度。

目前印刷行业用于固化UV主要是中压汞灯管。近年来，随着紫外LED芯片价格的降低，越来越多的油墨固化灯具设备采用紫外LED芯片制作。紫外LED芯片制作的油墨固化灯具设备和汞灯固化设备相比，一个突出的优点是省电。省电的原因之一是，在大多数汞灯的能量分配中，约55％的能量是红外光，15％是可见光，只有约30％的能量是紫外光，红外光和可见光是不参与UV油墨固化的化学过程的。而紫外LED的光谱是单一的，并且可以精准地调制到UV油墨固化所需的波长。省电的原因之二是，汞灯发光需要较长的启动时间，为了满足快速印刷的需要，油墨固化设备的汞灯需要一直维持在工作状态，即使油墨印刷机处在待机的状态，比如换纸，添加油墨等。而LED芯片的发光启动时间是在纳秒的数量级范围，紫外LED固化灯具设备的启动和关闭可以和油墨印刷机印刷过程同步。省电的原因之三是，一根紫外LED灯管可以由许多小芯片组成，发光的长度可以随印刷纸张的幅宽来调节。而汞灯的发光长度则很难随印刷纸张幅宽来调节。基于以上三个原因，紫外LED油墨固化灯具设备，与汞灯油墨固化灯具设备相比，用电量只有汞灯油墨固化灯具设备的50％，甚至20％。

紫外LED油墨固化灯具设备与汞灯油墨固化灯具设备相比，寿命长。如果LED芯片的节点温度控制在80℃以下，紫外LED的寿命可达20000小时以上。而汞灯的寿命则一般是1000-2000小时。汞灯含汞，用坏的汞灯必须回收。另外，汞灯的光谱中不可避免地包含240nm以下的波长，会产生臭氧，对环境造成破坏；而LED的波长可控制不包含240nm以下的波长。

和长条的汞灯灯管不同，LED的发光体单元是芯片，芯片的尺寸一般是1x1mm²。如何将把芯片制成发光的元器件，便于油墨固化灯具设备的设计和制造，这个技术领域称为LED芯片封装。LED芯片封装是为了完成以下几个作用：

1.散热：目前的LED芯片的发光效率一般是50％以下，其余的50％以上的输入电能转变为热。由于LED芯片的温度低，大部分的热必须通过热传导来完成。一般将LED芯片粘接在陶瓷板上，比如氮化铝，芯片产生的热量通过陶瓷板导出。

2.保护：芯片本身易被划伤损坏，芯片表面的金线连接线直径只有20多微米，易被损坏。另外油墨固化时，也有一些气体挥发物质。如果这些气体物质沉淀在芯片表面，在紫外光的照射下变黄，会影响光的输出。一般在陶瓷板上，围绕着芯片筑围坝，形成腔体。腔体上面盖玻璃。为了增加光输出，腔体内有时填充硅胶。LED芯片物质的光折射系数一般为2.4，而空气的折射系数为1。在芯片和空气中间填充折射系数为1.4-1.5左右的硅胶，能提高光输出20％以上。

3.电驱动：陶瓷基板上形成金属的导电电路。除了正负极焊盘外，因为单颗LED芯片的驱动电压为3.5-4V，芯片一般需要串联或并联以匹配外加电源的电压和电流。