紫外光发光二极管模块及导光元件的制造方法技术

一种紫外光发光二极管模块，包含一紫外光发光二极管芯片与一导光元件，导光元件呈锥状且具有相平行的一第一端面与一第二端面，第一端面的面积小于第二端面的面积，第一端面连接该出光面。导光元件的制造方法，包含下列步骤：于一基板的第一面选定一区域，对该区域周围进行除料加工，直到贯穿基板，于该区域中的基板的部分形成一元件粗胚，对元件粗胚进行退火作业，以形成导光元件。藉此，具有良好出光增益，结构简单且制造方法容易。

Manufacturing method of UV LED module and light guide element

【技术实现步骤摘要】
紫外光发光二极管模块及导光元件的制造方法
本专利技术与紫外光发光二极管有关；特别是指一种具有导光元件的紫外光发光二极管模块及导光元件的制造方法。
技术介绍
紫外光发光二极管可应用于医疗、生医美容、杀菌及生物鉴定等领域，相较于传统的紫外光灯管，紫外光发光二极管具有尺寸小的优点。请配合图1，为现有的紫外光发光二极管模块1，其包含一紫外光发光二极管10与一石英或树脂透镜12，其中，紫外光发光二极管10为面型光源具有一出光面102，石英或树脂透镜12连接于出光面102上。通过石英或树脂透镜12的曲率变化降低紫外光发光二极管10所发出的紫外光入射至与空气界面的入射角以降低界面反射量，达到出光增益效果。石英或树脂透镜12虽有出光增益的效果，但会有热传导不良或是材料老化问题，如采用蓝宝石材料可以降低热传导不良与材料老化问题。然而，蓝宝石的透镜12的尺寸小(直径约2～5mm)且外面表122为曲面，再加上蓝宝石的硬度高，因此，将蓝宝石基材加工形成蓝宝石透镜12的工艺困难，良率无法提升，且工艺成本居高不下。蓝宝石的透镜12虽可降低材料热传导不良或是材料老化问题，但会导致紫外光发光二极管模块1的制造成本无法下降。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种紫外光发光二极管模块及导光元件的制造方法，具有良好的出光增益，且有效降低制造成本。为达成上述目的，本专利技术提供的一种紫外光发光二极管模块包括有一紫外光发光二极管芯片与一导光元件，其中，该紫外光发光二极管芯片具有一出光面，该出光面供发出紫外光；该导光元件呈锥状且具有相平行的一第一端面与一第二端面，以及一侧面连接于该第一端面与该第二端面之间，该第一端面的面积小于该第二端面的面积，且该导光元件的截面积由该第一端面往该第二端面的方向渐扩；该第一端面连接该出光面。本专利技术提供的导光元件的制造方法，包含下列步骤：提供一基板，该基板可供紫外光穿透，该基板具有相背对的一第一面与一第二面；于该基板的第一面选定一区域，并对该区域周围进行除料加工以去除该区域周围的基板的部分，直到贯穿该第一面与该第二面，于该区域中的基板的部分形成一锥状的元件粗胚，且该元件粗胚具有一第一端面、一第二端面与一侧面，该侧面连接于该第一端面与该第二端面之间；对该元件粗胚进行退火作业，退火温度为1650～2000℃，退火时间为2小时以上；于退火作业后，该元件粗胚形成该导光元件。本专利技术的效果在于通过导光元件可有效达到将紫外光发光二极管的光线集中透出，并且具有良好出光增益，更值得一提的是，导光元件的相较于现有的透镜具有结构简单且制造方法更容易的优点，有效降低制造成本。附图说明图1为现有的紫外光发光二极管模块的示意图。图2为本专利技术第一优选实施例的紫外光发光二极管模块示意图。图3为上述优选实施例的导光元件立体图。图4为导光元件的高度与出光增益的关系图。图5为不同半锥角的导光元件与现有蓝宝石透镜的出光增益的比较图。图6上述优选实施例导光元件的制造方法流程图。图7为一示意图，揭示以激光束对基板逐层进行除料加工。图8为一示意图，揭示以激光束以多个切道对基板进行第一层除料。图9为上述优选实施例元件粗胚未退火前其侧面于显微镜下的局部放大图。图10为上述优选实施例元件粗胚退火后其侧面于显微镜下的局部放大图。图11为图9的局部放大图。图12为本专利技术第二优选实施例的导光元件制造方法的示意图，揭示加工刀具对基板进行除料。图13为上述优选实施例的导光元件制造方法的示意图，揭示加工刀具贯穿基板。图14为本专利技术第三优选实施例的导光元件立体图。图15为本专利技术第四优选实施例的导光元件立体图。图16为本专利技术第五优选实施例的导光元件立体图。图17为上述优选实施例的导光元件示意图。图18为本专利技术第六优选实施例的导光元件示意图。图19为本专利技术第七优选实施例的导光元件示意图。【符号说明】[现有]1紫外光发光二极管模块10紫外光发光二极管102出光面12蓝宝石透镜122外面表[本专利技术]2紫外光发光二极管模块20紫外光发光二极管芯片202出光面22导光元件222第一端面224第二端面226侧面24基板242第一面244第二面24a层24b切道26元件粗胚30加工刀具302空间32基板322第一面324第二面34元件粗胚36导光元件38导光元件40导光元件402第一段402a第一端面404第二段404a第二端面42导光元件422第一段422a第一端面424第二段424a第二端面44导光元件442第一端面444第二端面446侧面A区域H高度L激光束α、α1、α2半锥角具体实施方式为能更清楚地说明本专利技术，兹举优选实施例并配合图式详细说明如后。请参图2与图3所示，为本专利技术第一优选实施例的紫外光发光二极管模块2，包含有一紫外光发光二极管芯片20与一导光元件22，其中：紫外光发光二极管芯片20为面型光源，具有一出光面202，出光面202供发出紫外光，本实施例中为UV-C的波段的紫外光。紫外光发光二极管芯片20为矩形具有一最大长度(即对矩形角线长度)本实施例中最大长度以1.4mm为例。导光元件22呈平顶的锥状(truncatedconical)且具有相平行的一第一端面222、一第二端面224与一侧面226，侧面226连接于第一端面222与第二端面224之间。第一端面222的面积小于第二端面224的面积，且导光元件22的截面积由第一端面222往第二端面224的方向渐扩而形成锥状。第一端面222连接于紫外光发光二极管芯片20的出光面202，第一端面222与出光面202的连接方式可采用胶合的方式连接或是以等离子体活化的方式直接接合。导光元件22于第一端面222与该第二端面224之间的距离即为导光元件22的高度H，导光元件22的高度H至少为紫外光发光二极管芯片20的最大长度的一倍，优选的为二倍以上。侧面226的中心线平均粗糙度(Ra.，arithmeticalmeandeviation)不大于0.1μm。本实施例中导光元件22的材质为蓝宝石，但不以此限，亦可采用单晶氮化铝、石英或氟化钙(CaF2)。导光元件22为平顶的圆锥状且具有一半锥角α，半锥角α的角度小于45度，优选的为5～35度。导光元件22是采用蓝宝石材质，蓝宝石在UV-C的波段的折射率约为1.82，其全反射角为33.3度，因此，半锥角α小于33.3度则会有较佳的集光效果及出光增益。请配合图4，为半锥角α30度时，导光元件22的高度H与出光增益的关系图，由图4中可明显得知，导光元件22的高度H为紫外光发光二极管芯片20的最大长度的一倍时，出光增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外光发光二极管模块，包含/n一紫外光发光二极管芯片，具有一出光面，该出光面供发出紫外光；/n一导光元件，呈锥状且具有相平行的一第一端面与一第二端面，以及一侧面连接于该第一端面与该第二端面之间，该第一端面的面积小于该第二端面的面积，且该导光元件的截面积由该第一端面往该第二端面的方向渐扩；该第一端面连接该出光面。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫外光发光二极管模块，包含
一紫外光发光二极管芯片，具有一出光面，该出光面供发出紫外光；
一导光元件，呈锥状且具有相平行的一第一端面与一第二端面，以及一侧面连接于该第一端面与该第二端面之间，该第一端面的面积小于该第二端面的面积，且该导光元件的截面积由该第一端面往该第二端面的方向渐扩；该第一端面连接该出光面。


2.如权利要求1所述的紫外光发光二极管模块，其中该导光元件的材质为蓝宝石、单晶氮化铝、石英或氟化钙。


3.如权利要求1所述的紫外光发光二极管模块，其中该第一端面与该出光面是以胶合的方式连接。


4.如权利要求1所述的紫外光发光二极管模块，其中该第一端面与该出光面直接接合。


5.如权利要求1所述的紫外光发光二极管模块，其中该导光元件具有一半锥角，该半锥角的角度小于45度。


6.如权利要求5所述的紫外光发光二极管模块，其中该半锥角的角度介于5～35度之间。


7.如权利要求1所述的紫外光发光二极管模块，其中该导光元件呈圆锥状、多角锥状或椭圆锥状。


8.如权利要求1所述的紫外光发光二极管模块，其中该导光元件包括有一第一段与一第二段，该第一段具有该第一端面，该第二段具有该第二端面，该第一段的半锥角大于该第二段的半锥角。


9.如权利要求1所述的紫外光发光二极管模块，其中该导光元件包括有一第一段与一第二段，该第一段具有该第一端面，该第二段具有该第二端面，该第一段的半锥角小于该第二段的半锥角。


10.如权利要求1所述的紫外光发光二极管模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延瑜，李瑞评，郭哲伟，
申请(专利权)人：兆远科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71