Uv噴墨印刷機用高功率液冷led燈的製作方法
2023-04-27 03:49:26 2
專利名稱:Uv噴墨印刷機用高功率液冷led燈的製作方法
【專利摘要】本實用新型揭示一種UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，是與一個液冷裝置連結，先在一厚度小於2mm的氮化鋁基板層上布設電路並安裝多個發紫外光的LED晶粒，並由封裝層將LED晶粒封裝。再於氮化鋁基板層下結合一個銅層，銅層內形成導熱液體管道，導熱液體管道的兩端貫通銅層的側面形成接口，以便液冷裝置的冷卻液從其中一接口注入導熱液體管道、再由另一接口將銅層內的熱能向外排出。最後用外殼包覆氮化鋁基板層與銅層，使石英玻璃遮罩對應到LED晶粒的設置處，供LED晶粒被激發的紫外光穿透。據此達到高散熱效率的LED燈，增加LED晶粒的數量以提升光能。
【專利說明】UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈
【技術領域】
[0001]一種UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，尤其是利用紫外光LED進行UV印刷油墨固化作業的LED燈。
【背景技術】
[0002]在UV印刷技術中，為求迅速使刷印的油墨固化，需要由相當的光能對刷印的油墨進行照射，在使用光能照射的同時也產生大量的熱能。伴隨著發光二極體(LED)技術逐步的發展，LED燈的應用領域已經非常廣泛，比起目前常用的燈泡如金屬滷素燈、高壓氙氣燈等，LED燈則具有使用壽命長、能量及碳排放量消耗低及無臭氧產生等優勢，且LED燈具有良好的能量轉換效率，意味著LED燈的電能會較佳的轉換成光能、較少轉化成熱能；因此非常適合應用在印刷固化技術中，既能夠提升光能的強度、又能降低無謂的廢熱。
[0003]儘管LED燈在目前燈泡中具有極佳的能量轉換效率，但最好的LED燈也只能將電能的大約35%轉換為光能，剩餘的65%左右仍然是以熱能的形式進行轉化。當印刷技術試圖製作更大面積的印刷作業時，考量到熱能帶來的高溫將嚴重影響LED燈的發光效率與使用壽命，無法提高LED燈中LED晶粒的密度，連帶限制LED燈每平方公分能提供的光能強度。為配合LED燈的光能強度，印刷紙必須在LED燈之下停留更長的時間才能取得油墨固化所需的光能，也導致印刷作業的速度緩慢、效率低落等問題；進一步影響印刷業產量的供應。
[0004]且LED燈相比傳統的金屬滷素燈、高壓氙氣燈等，具有較低的輸出功率，採用LED燈作為UV印刷油墨固化的光源，勢必需加裝更多的LED晶粒以提供與傳統燈泡相當的光能。一方面因散熱需求必須減少LED晶粒的密度、另方面為提供與傳統燈泡相去不遠的固化光能，又需要加裝較密集的LED晶粒；可見目前UV印刷的LED燈技術中，現有的結構已無法滿足業界的需求。
[0005]因此，本實用新型欲提供一種UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，可布設高密度的LED晶粒、且能提供極佳的散熱效果，使油墨在本實用新型LED燈照射下能迅速取得足夠固化的光能，縮短印刷加工所需的時間、提高總體產能。
實用新型內容
[0006]本新型之一目的在於提供一種UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，利用銅層的高導熱係數提高散熱效率，使氮化鋁基板層搭配銅層達到良好的散熱效果，並於銅層內形成導熱液體管道，供液冷裝置輸送液體進行熱交換，進一步提升散熱的速度。
[0007]本新型的又一目的在於提供一種UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，利用石英玻璃遮罩提供良好的紫外光穿透率，並提升對酸或是鹽分的抗性，增加產品的耐用程度。
[0008]為達上述目的，本實用新型揭示一種UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，是與至少一個液冷裝置連結，該UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈包括:一厚度小於2_的氮化鋁基板層，於該氮化鋁基板層上依序布設有多組電路；多個底部形成有單一電極的LED晶粒，每一前述LED晶粒分別以底部的該電極導接安裝於上述電路，且前述LED晶粒分別具有一個位於紫外光區域的中心發光頻率；一形成有至少一個導熱液體管道的銅層，具有一頂面，該頂面是供結合至該氮化鋁基板層相反於設置有上述電路的一面，其中上述導熱液體管道的兩端分別於該銅層遠離上述頂面的側面形成一接口，且前述接口是導接結合至上述液冷裝置；一封裝層，是設置於該氮化鋁基板層上、並分別包覆封裝上述LED晶粒；一具有石英玻璃遮罩的外殼，包括一個形成有一透空區的外殼本體、及覆蓋該透空區的石英玻璃遮罩，該外殼包覆該氮化鋁基板層、該銅層，以及上述透空區是對應於上述LED晶粒，供上述LED晶粒所激發的紫外光穿透。
[0009]本實用新型所揭示的UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，以氮化鋁基板層取代以往的氧化鋁基板層，提升陶瓷基板的最大散熱效率，並以導熱係數高的銅層連結氮化鋁基板層，使銅材質搭配導熱液體管道迅速將LED晶粒所產生的熱量向外傳遞；提供印刷照射技術充足的光能以拉抬印刷紙的過紙烘乾速度，據此增加印刷業的產能。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型第一較佳實施例的剖面圖，用以說明氮化鋁基板層與銅層受到外殼包覆、且石英玻璃遮罩正對LED晶粒而設置的情形；
[0011]圖2為圖1的部分放大圖，清楚展現封裝層、LED晶粒、氮化鋁基板層與銅層彼此間的結構關係；
[0012]圖3為圖2的部分放大圖，為展示LED晶粒的電極與氮化鋁基板層的電路彼此導接設置的情形；
[0013]圖4為本實用新型第一較佳實施例銅層的透視圖，可見銅層中形成的兩條導熱液體管道，其中每一條導熱液體管道分別於銅層的兩側面上開出一個接口 ；
[0014]圖5為本實用新型第二較佳實施例的部分放大圖，圖中可見從銅層延伸至導熱液體管道內的散熱鰭片、並設置有一個溫感器；
[0015]圖6為本實用新型第二較佳實施例的剖面圖，用以呈現LED晶粒上加裝光學元件及外殼本體由上蓋與下蓋螺鎖組成的情形。
[0016]符號說明
[0017]氮化鋁基板層 11電路 111
[0018]LED 晶粒 13電極 131
[0019]銅層 15、15』導熱液體管道 150、150』
[0020]頂面 151側面 152
[0021]接口 153散熱鰭片 154』
[0022]溫感器 16』封裝層 17
[0023]外殼 19外殼本體 191
[0024]石英玻璃遮罩 192液冷裝置 3
[0025]光學元件 18』上蓋193』
[0026]下蓋194』
【具體實施方式】
[0027]有關本實用新型所述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合說明書附圖的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現；此外，在各實施例中，相同的元件將以相似的標號表不。
[0028]本實用新型UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈的第一較佳實施例如圖1?3所示，首先是在厚度小於2_的氮化鋁基板層11其中一面上透過如濺鍍的方式依序加工出多組電路111，並分別於每組電路111上設置對應的LED晶粒13。本例中的每一 LED晶粒13底部形成有單一個電極131，並且將底部的電極131導接安裝至電路111上，另一電極則是形成在各LED晶粒的頂面，並且藉由打線至電路111上的另一極而獲得致能。氮化鋁基板層11和LED晶粒13上，更形成有一層封裝層17，一方面封裝包覆LED晶粒13 ;另方面，還可以在LED晶粒13上進一步設置例如透鏡等光學元件而一併包覆固定。
[0029]氮化鋁基板層11在設置晶粒的相反側面則結合有一銅層15，由於銅層15的頂面151與氮化鋁基板層11緻密結合，故當LED晶粒13因致能發光而同時產生廢熱時，由於氮化鋁基板層11的導熱係數仍低於金屬材料，因此在本例中選擇其厚度更僅有1_，讓熱能順利穿透氮化鋁基板層11而抵達銅層15，而銅的導熱係數比氮化鋁更佳，因此LED晶粒13所發的熱能會透過此結構由銅層15向外傳導。
[0030]請一併參考圖4所示，為更進一步加速熱傳導的效率，本例中的銅層15厚度略大於3cm，以提供足夠的高度，讓其中還可以成形兩條直徑大於或等於Icm的導熱液體管道150，每一條導熱液體管道150橫向穿越銅層15、並在銅層15遠離頂面151的左右兩側面152上，分別形成一個對外的接口 153，由此導接至一臺液冷裝置3，在本例中的液冷裝置3是一臺水泵，把本例中作為冷卻液的水從其中一個接口 153進入導熱液體管道150，沿途進行熱交換而吸收銅層15中的熱能，再從另一個接口 153將熱能帶離銅層15。據此結構，設置在氮化鋁基板層11上的LED晶粒13數量可大幅增加、提升印刷作業時烘乾固化UV油墨的速度。
[0031]最後在本例中是由擠壓成形的長條形鋁管構成外殼19，並將氮化鋁基板層11與銅層15包覆在內，外殼19的外殼本體191上形成有一個透空區，是對應到氮化鋁基板層11設置LED晶粒13處，讓LED晶粒13發出的紫外光可以經由透空區射出。並且，本例中在透空區設置有一片石英玻璃遮罩192，由於石英玻璃材質對於紫外光具有極佳的透射率，因此LED晶粒13所發出的紫外光可以順利的穿透石英玻璃遮罩192而投射到油墨。尤其，石英玻璃材質還是相當良好的抗酸材料，在常溫下對鹽的腐蝕耐受性也非常好，因此石英玻璃遮罩192能有效保護氮化鋁基板層11和位於氮化鋁基板層11上的LED晶粒13不受外部環境幹擾，具有高度的保護效果。
[0032]本實用新型UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈的第二較佳實施例如圖5、6所示，本例進一步改良相關的散熱機制，首先銅層15』在導熱液體管道150』內延伸有散熱鰭片154』，增大冷卻液與銅層15』進行熱交換的表面積，據此提升散熱的速度。此外，控制液冷裝置的處理器(圖未示)與銅層15』中設置的一個溫感器16』以無線傳輸的方式進行訊號連結，溫感器16』則容置在導熱液體管道150』內，以便處理器正確掌握導熱液體管道150』中的液體溫度；若液冷裝置發生故障，液冷裝置內的冷卻液無法流入導熱液體管道150』而與銅層15』進行熱交換，因此液冷裝置中的冷卻液將維持低溫，但銅層15』的溫度則會持續上升，此時導熱液體管道150』內的溫感器16』將回報溫度驟升的情況，以便在溫度對本實用新型的高功率液冷LED燈產生不可回復的損傷之前做出反應。
[0033]由於本例加強散熱的效果，在散熱充足的前提下銅層15』可以只成形一條導熱液體管道150』，用以節省銅層15』所需的體積、縮小本實用新型UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈的大小。此外如圖6所示，本例可於LED晶粒上加裝例如凸透鏡等光學元件18』，藉此達到過濾光色或集中光束等效果，最後再由透明樹脂一併封裝LED晶粒與光學元件18』冷凝形成封裝層。而本例的外殼本體分為上蓋193』與下蓋194』，透過螺鎖的方式將上、下蓋結合併包覆氮化鋁基板層與銅層。
[0034]綜上所述，本實用新型UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈透過較薄的氮化鋁基板層結合散熱佳的銅層，並搭配銅層內形成的導熱液體管道與液冷裝置，使本實用新型產品具高度的散熱效率，可安裝更多的LED晶粒以提供更強的光能，使印刷烘乾作業能在更短的時間內完成，提升印刷的產能。當然，本實用新型的技術實施亦可應用於不設置矽膠的led晶粒。惟以上所述者，僅本實用新型的較佳實施例而已，當不能以此限定本實用新型實施的範圍，即大凡依本實用新型權利要求書及說明書內容所作簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本實用新型專利涵蓋的範圍內。
【權利要求】
1.一種UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，其特徵在於，是與至少一個液冷裝置連結，該UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈包括: 一厚度小於2_的氮化鋁基板層，於該氮化鋁基板層上依序布設有多組電路； 多個底部形成有單一電極的LED晶粒，每一前述LED晶粒分別以底部的該電極導接安裝於上述電路，且前述LED晶粒分別具有一個位於紫外光區域的中心發光頻率； 一形成有至少一個導熱液體管道的銅層，具有一頂面，該頂面是供結合至該氮化鋁基板層相反於設置有上述電路的一面，其中上述導熱液體管道的兩端分別於該銅層遠離上述頂面的側面形成一接口，且前述接口是導接結合至上述液冷裝置； 一封裝層，是設置於該氮化鋁基板層上、並分別包覆封裝上述LED晶粒； 一具有石英玻璃遮罩的外殼，包括一個形成有一透空區的外殼本體、及覆蓋該透空區的石英玻璃遮罩，該外殼包覆該氮化鋁基板層、該銅層，以及上述透空區是對應於上述LED晶粒，供上述LED晶粒所激發的紫外光穿透。2.如權利要求1所述的UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，其特徵在於，更包括一個溫感器，該溫感器是設置在該銅層內、並容置於該導熱液體管道中、且與上述液冷裝置訊號連結。3.如權利要求1或2所述的UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，其特徵在於，其中該導熱液體管道的直徑大於或等於I公分，而該銅層的厚度大於或等於3公分。4.如權利要求1所述的UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，其特徵在於，更包括一組光學元件，分別對應每一個上述LED晶粒，並與上述LED晶粒一同受上述封裝層封裝。5.如權利要求1所述的UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，其特徵在於，其中該外殼本體為一個上蓋與一個下蓋兩者彼此螺鎖組合而成。6.如權利要求1所述的UV噴墨印刷機用高功率液冷LED燈，其特徵在於，其中該銅層更於該導熱液體管道內形成有散熱鰭片。
【文檔編號】H01L33-64GK204271126SQ201420768476
【發明者】陳建興 [申請人]並日電子科技(深圳)有限公司