具有金屬結合介面層的高功率led燈用陶瓷基板及燈的制作方法
【技術領域】
[0001]一種LED燈用陶瓷基板，尤其是具有金屬結合介面層的高功率LED燈用陶瓷基板及燈，供在每平方公分面積上設置發(fā)光功率大于十瓦的LED元件所使用。
【背景技術】
[0002]印刷(print)是指使用印版或其他方式將原稿上的圖文訊息轉移到待印物品上的工藝技術，最初的印刷僅僅是將原稿完整地原樣復制，隨著印刷技術的開拓發(fā)展、印刷器材功能的演進，使得印刷后的成品能融合相異的原稿內容而一并呈現(xiàn)出來，形成與原稿截然不同的面貌。傳統(tǒng)印刷最常遇到的加工問題就是多色套印，即使些微套印不準確也會使影像完全失真；此外，由于表面上的前一色油墨沒有完全干燥，后一色印刷時將彼此污染，使得列印后的制品必須等待一段時間，直到表面徹底干燥才能進行后續(xù)的加工作業(yè)，難免延宕印刷的整體效率，為有效提升生產(chǎn)流程效率，印刷業(yè)者便會采用表面上光的方式，防范尚未干燥的油墨因后續(xù)加工而暈染超出預定的印刷區(qū)域，藉以爭取寶貴的時效。
[0003]傳統(tǒng)印刷所使用的被印材料多為紙張等具備良好吸墨特性的材質，使油墨能有效地讓被印材料吸附，隨著社會高度發(fā)展，對印刷制品的需求也逐漸提升，一旦被印材料更換為塑膠、玻璃或者金屬等不易吸收墨水的材質，過往的印刷技術將無法有效負荷，為此，印刷業(yè)者進一步改良，以紫外線固化油墨(UV油墨)印刷的方式達成現(xiàn)今社會的印刷需求，UV油墨的主要成分為光固樹脂、光起始劑(使紫外線照射后有效誘發(fā)油墨干燥的主要成分)、顏料及相關助劑，通過紫外光線的照射，使其引發(fā)物理化學反應(交聯(lián)反應)達到干燥的目的。這也使得UV油墨比傳統(tǒng)油墨具有更好的使用彈性。
[0004]但是，在現(xiàn)今多數(shù)的工廠環(huán)境，若采用UV印刷仍舊存在許多問題需要克服，例如一般紫外線燈管的光轉換效率不佳，不僅浪費能源，還會在照射過程中產(chǎn)生出大量的廢熱，唯有額外配置有效的冷卻系統(tǒng)來降低UV燈管的使用溫度，才得以延長UV燈管的使用壽命，此舉讓印刷業(yè)者無謂地增加印刷成本，相當無奈。尤其紫外線燈管的發(fā)光功率有限，使得固化油墨時間拉長，讓印刷時間無法輕易縮短。
[0005]為解決前述問題，部分業(yè)者考慮以發(fā)光二極管(LED)紫外線燈汰換過往的UV燈管，作為UV油墨固化燈源，LED UV燈所產(chǎn)生出的熱能約為過往UV燈管的五分之一，能有效降低能源的使用和高熱的產(chǎn)生。然而，目前LED UV燈的發(fā)光功率不足，仍然無法解決高速印刷的需求，市場期待產(chǎn)出效率受到明顯限制。
[0006]為此，本實用新型提供一種具有金屬結合介面層的高功率LED燈用陶瓷基板，藉由高功率(每平方公分面積上設置發(fā)光功率大于十瓦)的LED燈照射被印材料上的UV油墨，通過高功率的紫外光照射，UV油墨就可以在高速的作業(yè)流程中迅速完成固化，生產(chǎn)線的印刷速度從而大幅提升，更能有效降低制作成本，同時藉助金屬結合介面層使得異材質彼此接合順利，LED的發(fā)熱可以順利向外傳導，并利用結合至金屬結合介面層的銅層中所形成的熱交換液體流通管道，連結一個液體循環(huán)泵，將高功率LED燈產(chǎn)出的廢熱經(jīng)由熱交換液體流通管道導出，以確保操作環(huán)境的溫度不會過高，確保光輸出功率并且延長高功率LED燈的使用壽命。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型之一目的在于提供一種具有金屬結合介面層的高功率LED燈用陶瓷基板，保持良好散熱，藉此保持LED元件的發(fā)光功率。
[0008]本實用新型另一目的在于提供一種具有金屬結合介面層的高功率LED燈用陶瓷基板，保持良好散熱，藉此延長LED元件的使用壽命。
[0009]本實用新型再一目的在于提供一種具有金屬結合介面層的高功率LED燈用陶瓷基板，藉由熱膨脹間隙的結構，將陶瓷與金屬間的受熱膨脹差異吸收，避免介面連結部分的結構因熱應力而損壞。
[0010]本實用新型又一目的在于提供一種形成有熱交換液體流通管道的具有金屬結合介面層的高功率LED燈，通過高強度的發(fā)光功率使UV油墨能迅速固化，提升整體的印刷產(chǎn)出效率，有效降低制作成本。
[0011]本實用新型又另一目的在于提供一種設置有一片光學透鏡的高功率LED燈，將熱交換液體流通管道連結一個液體循環(huán)泵，使產(chǎn)生的廢熱傳導至外部而避免廢熱堆積，以確保出光功率并延長使用壽命。
[0012]為達上述目的，本實用新型提供一種具有金屬結合介面層的高功率LED燈用陶瓷基板，包括:一層薄形陶瓷基板本體，具有一個頂面及一個遠離且相對該頂面的底面，其中該頂面與底面厚度間距小于2mm 層設置于該頂面的致能電路；一層濺鍍成形于該底面的金屬結合介面層，厚度低于200 μπι，其中該金屬結合介面層具有高于上述陶瓷基板本體的熱膨脹系數(shù)，以及該金屬結合介面層形成有復數(shù)的熱膨脹間隙；及一層結合至該金屬結合介面層的銅層。
[0013]將上述高功率LED燈用陶瓷基板中的頂面額外設置至少一個LED晶粒，即成為本實用新型的高功率LED燈，包括:一個高功率LED燈用陶瓷基板，包括一層薄形陶瓷基板本體，具有一個頂面及一個遠離且相對該頂面的底面，其中該頂面與底面厚度間距小于2mm ;一層設置于該頂面的致能電路；一層濺鍍成形于該底面的金屬結合介面層，厚度低于200 μπι，其中該金屬結合介面層具有高于上述陶瓷基板本體的熱膨脹系數(shù)，且該金屬結合介面層形成有復數(shù)的熱膨脹間隙；及一層結合至該金屬結合介面層的銅層，其中形成有至少一直徑大于5_的熱交換液體流通管道；及至少一個設置于該頂面的LED晶粒，并藉由該致能電路供電發(fā)光。
[0014]因此，本實用新型所揭示的一種具有金屬結合介面層的高功率LED燈用陶瓷基板，將可以有效保持燈中的LED操作環(huán)境溫度合宜，使紫外光LED保持高發(fā)光功率，讓UV油墨能在高速印刷機臺中迅速固化，確保整體的印刷流程順暢也有效降低制作成本。同時，由于本實用新型高功率LED燈發(fā)光時所產(chǎn)生的廢熱，可以經(jīng)由在薄形陶瓷基板本體的底面濺鍍的一層金屬結合介面層，順利熱傳導至結合良好的銅層，經(jīng)由熱傳導系數(shù)遠高于陶瓷基板的銅層將廢熱持續(xù)排出，尤其在濺鍍的金屬結合介面層，更形成有復數(shù)的熱膨脹間隙，讓高功率LED燈在長期使用的冷熱交替過程，不會因熱應力而使陶瓷與金屬間的介面剝離，避免形成高熱阻的間隙，也進一步延長燈本身的使用壽命。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型薄形陶瓷基板本體的側面剖視圖，通過上下顛倒的方式放置，藉以表達底面上濺鍍形成一層金屬結合介面層。
[0016]圖2為本實用新型薄形陶瓷基板本體的俯視圖，清楚顯示金屬結合介面層的多邊形金屬區(qū)塊是由熱膨脹間隙所區(qū)隔。
[0017]圖3為本實用新型薄形陶瓷基板本體的俯視圖，是說明致能電路同樣以濺鍍的方式形成于頂面。
[0018]圖4為本實用新型高功率LED燈用陶瓷基板的側面剖視圖，是說明薄形陶瓷基板本體藉助金屬結合介面層與銅層接合。
[0019]圖5為本實用新型高功率LED燈用陶瓷基板的側面示意圖，表達銅層的熱交換液體流通管道以管道接口連接至泵。
[0020]圖6為本實用新型高功率LED燈的俯視圖，顯示LED晶粒藉由致能電路供電發(fā)光。
[0021]圖7為本實用新型高功率LED燈的側視圖，顯示LED晶粒以光學透鏡集中發(fā)光角度，提升發(fā)光強度。
[0022]符號說明
[0023]I’…高功率LED燈2、2’…高功率LED燈用陶瓷基板
[0024]22…薄形陶瓷基板本體222、222’…頂面
[0025]224…底面24…金屬結合介面層
[0026]242…熱膨脹間隙244…多邊形金屬區(qū)塊
[0027]26、26’…致能電路28...銅層
[0028]280…管道接口282…熱交換液體流通管道
[0029]284…散熱鰭片3’…LED晶粒
[0030]4’…光學透鏡5…泵
[0031]6’…石英玻璃
【具體實施方式】
[0032]有關本實用新型的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下結合附圖的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現(xiàn)；此外，在各實施例中，相同的元件將以相似的標號表示。
[0033]本實用新型的具有金屬結合介面層的高功率LED燈用陶瓷基板的較佳實施例，請一并參考圖1至圖5所示，高功率LED燈用陶瓷基板2包括一厚度小于2_的薄形陶瓷基板本體22，為提高導熱能力，其材質是選用氮化鋁，尤其為減少陶瓷導熱系數(shù)較高的影響，在本例中所選擇的薄形陶瓷基板本體22厚度約為1mm。且為便于說明起見，在此定義薄形陶瓷基板本體22具有一個頂面222及一個遠離且相對頂面222的底面224。