CN100407460C - 发光二极管灯组 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管灯组，包括一发光二极管封装单元以及一电路板，该发光二极管封装单元包括一基板以及一发光二极管，该发光二极管封装单元还包括至少二封装单元电极，并设置于所述基板的上表面，且电性连接于所述发光二极管。所述电路板包括一贯穿孔贯穿该电路板上表面与该电路板下表面。所述基板上表面是组装于所述电路板下表面，所述贯穿孔曝露所述发光二极管。本发明电热分离的发光二极管的有益效果在于，散热性好，易于对位，减少了组装时所消耗的时间，并延长了发光二极管的使用寿命，降低了生产成本。

Description

发光二极管灯组
技术领域
本发明是关于一种发光二极管照明灯组。特别是关于一种具有益于散热功能的发光二极管灯组。
背景技术
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)在各种电子产品与工业上的应用日益普及，由于所需的能源成本远低于传统的白炽灯或荧光灯，且单一的发光二极管的尺寸非常的轻巧，是传统光源所不及的，因此在电子产品体积日益轻薄短小的趋势之下，发光二极管的需求也与日俱增。
请参照图1所示，图1是已知发光二极管灯组的示意图。发光二极管灯组10，主要包含一个或多个发光二极管封装单元12以及一电路板14，此图仅以单一个发光二极管封装单位为例。多个发光二极管封装单元12分别包含一基板16、一发光二极管18、二极管导线图案20、二极管导线22a及22b以及一树脂24。
其中，发光二极管18设置于基板16之上并以金属共接(Eutecticbonding)或以银胶的方式接合。二极管导线22a及22b用以连接发光二极管18以及二极管导线图案20。藉此，将由二极管导线图案20的外部电源导入发光二极管18以供运作，树脂24完全包覆发光二极管18、二极管导线22a及22b以及部分二极管导线图案20。
电路板14包含一电路板导线图案(conducting pattern)28以及电路板电极30a及30b。发光二极管灯组10，更包含一导线26a及26b。导线26a及26b用以连接未被树脂24包覆的二极管导线图案20与电路板电极30a及30b，该连接方式是以软焊的方式进行，并通过电路板导线图案28提供外部电源。如此，也通过导线26a及26b同时将发光二极管封装单元12与电路板14连接固定。
当发光二极管灯组10实际地应用于照明时，由于电能会通过电路板导线图案28、导线26a及26b、二极管导线22a及22b、二极管导线图案20以及发光二极管18，所以在长时间的使用上，发光二极管灯组10会因其本身本电阻而产生热量堆积。
发光二极管封装单元12(发光部分)在运作时因光在封装结构中折射而产生热能堆积，另外，电路板14(电部分)在传导电能时也因本身的电阻也有同样热能堆积的情形。因为发光二极管灯组10的结构是直接将发光二极管封装单元12(发光部分)通过导线26a及26b直接接合于电路板14(电部分)，发光二极管封装单元12的基板16的下面表32与电路板14的上表面34直接接触(如图1所示)。故造成电热无法有效分离，而使得发光二极管灯组10因过热失效或使用寿命减短。
发光二极管灯组10主要是由多个发光二极管封装单元12与电路板14所组成。在进行多个发光二极管封装单元12分别以打线方式连接至电路板14时，由于数量过多常会出现导线26a及26b与电路板电极30a及30b无法准确对位的问题，而产生错位的情形，导致成品良率的降低，因而提高生产制造所需的成本。
发明内容
面对上述已知技术的缺点，目前并无有效的对策。如何避免在进行多个发光二极管封装单元12与电路板14连接过程中产生无法准确对位的问题，以及如何将发光二极管封装单元12、电路板14所产生的热量有效的释放，以延长使用寿命，为本发明的首要目标。
本发明的主要目的在于提供一种散热功能较佳的发光二极管照明灯组。
本发明的另一目的在于提供一种易于对位的发光二极管照明灯组。
本发明的另一目的在于提供一种可延长发光二极管使用寿命的发光二极管照明灯组。
本发明的另一目的在于提供一种节省成本的发光二极管照明灯组。
本发明的另一目的在于提供一种电热分离的发光二极管照明灯组。
本发明是提供一种发光二极管灯组，包括一发光二极管封装单元以及一电路板，该发光二极管封装单元包括一基板以及一发光二极管，该发光二极管封装单元还包括至少二封装单元电极，并设置于该基板的该上表面，且电性连接于该发光二极管。该电路板包括一贯穿孔贯穿该电路板上表面与该电路板下表面。该基板上表面组装于该电路板下表面，该贯穿孔曝露该发光二极管。
本发明电热分离的发光二极管的有益效果在于：散热性好，易于对位，减少了组装时所消耗的时间，并延长了发光二极管的使用寿命，降低了生产成本。
关于本发明的优点与精神，以及更详细的实施方式可以通过以下的实施方式以及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
通过以下详细的描述结合所附图示，将可轻易的了解上述内容及此项发明的诸多优点，其中：
图1是已知发光二极管灯组的示意图；
图2A是本发明发光二极管灯组的示意图；
图2B是图2A沿1-1剖面线的部分剖面示意图；
图3是图2A沿1-1剖面线的剖面的详细示意图。
主要元件符号说明：
10、40：发光二极管灯组    12、52：发光二极管封装单元
14、44a、44b：电路板      16、50：基板
18、58：发光二极管               20：二极管导线图案
22a、22b、66a、66b：二极管导线   24、68：树脂
26a、26b：导线                   28、76：电路板导线图案
30a、30b、78a、78b：电路板电极   42：基座
48：螺丝                         60a、60b：封装单元电极
62：基板上表面                   64：基板下表面
70：电路板上表面                 72：电路板下表面
74：贯穿孔                       80：第一上表面
82：第二上表面                   46：光学镜头
具体实施方式
请参阅图2A。图2A是本发明发光二极管灯组的示意图。本发明提供的发光二极管灯组40，包括一基座42、电路板44a及44b以及多个光学镜头46。在本实施例中，可参见图2A，其为十八个光学镜头46，当然，个数以及有无光学镜头不成为本发明的限制。
基座42的功能除用以容纳内部元件之外，并可将发光二极管灯组40运作时所产生的热量排除。基座42的材料可选自铝材、铜材、陶瓷基材、热管(heat pipe)或平板热管(vapor chamber)，用以利于热量的排除。结构上，基座42可设计成具有多个散热鳍片于其下表面，同样是为了加强散热效果。
电路板44a及44b具有一电路板导线图案76(示于图3)，可使外部的电源或信号提供于发光二极管灯组40。光学镜头46用以增进该发光二极管灯组40的出光效率。另外，发光二极管灯组40更包含螺丝48与螺孔(图中未示)，用以将基座42以及电路板44a及44b相结合。
请参阅图2A，并同时参照图2B。图2B为图2A沿1-1剖面线的剖面图。发光二极管灯组40另包含一基板50，以承载发光二极管58。且光学镜头46设置于电路板44a的周围(如图2A所示)。基座42、电路板44a与基板50详细的内部构造与连接设置关系，将在下段进行详述。
请参照图3，图3是图2A沿1-1剖面线的示意图，其用以表达本发明更细部的各元件。如图3所示，发光二极管灯组40包括多个发光二极管封装单元52以及电路板44a与44b，图3显示其中的一个发光二极管封装单元52与电路板44a作为代表。发光二极管封装单元52包括一基板50、一发光二极管58以及一封装单元电极60a与60b。其中，基板50包括一基板上表面62以及一基板下表面64。基板50材质可选自铝材、铜材、陶瓷基材、热管(heat pipe)或平板热管(vapor chamber)。
其中，发光二极管58设置于基板上表面62。封装单元电极60a与60b设置于基板上表面62并具有一第一距离D(如图3所示)。发光二极管封装单元52更括二极管导线66a与66b，用以连接发光二极管58与封装单元电极60a与60b，并利用一树脂68覆盖发光二极管58以及部分的(a part of)二极管导线66a与66b(如图3所示)，用以封装发光二极管58及保护发光二极管58避免与外界接触。在本发明另一实施例中，也可利用设置于基板上表面62的一二极管导线图案(未图标)以取代上述导线66a与66b，这就是覆晶的作法。
电路板44a包括一电路板上表面70、一电路板下表面72、一贯穿孔74、一电路板导线图案76、电路板电极78a以及78b。贯穿孔74是贯穿电路板上表面70与电路板下表面72并用以曝露发光二极管58，使发光二极管58运作时其光线得以由贯穿孔74向外射出。
电路板电极78a以及78b设置于电路板下表面72，其间距保持同于上述封装单元电极60a与60b的该第一距离D。且电路板电极78a以及78b并与电路板导线图案76电连接，通过电路板导线图案76，可使外部的电源提供于发光二极管58。
位于电路板44a的电路板下表面72的电路板电极78a与78b分别与基板50的基板上表面62的封装单元电极60a与60b接合，其接合方式可为软焊、银膏、银胶、锡球与金球。其中，电路板电极78a与78b以及封装单元电极60a，60b，所述电极位置的设置是依照一第一距离D，用以使电路板电极78a与78b以及封装单元电极60a与60b能正确对位。
如图3的剖面图所示，基座42具有一凹槽构造，用以容置上述的基板50与电路板44a，基座42包含一第一上表面80以及一第二上表面82。基座42的第一上表面80配置于基板50的基板下表面64。基座42的第二上表面82配置于电路板44a的电路板下表面72。基板50与电路板44a可以导热板(Thermal Pad)或导热膏充填(未显示于图3当中)。
本发明中，基座42与发光二极管封装单元52以及电路板44a相互间的位置关系，可有效地帮助发光二极管灯组40进行散热。本发明的作法，是要使得光线由发光二极管灯组40上方(图示的上方)发射，而使得热能得以由发光二极管灯组40下方导散。
以散热效果方面，本发明分别可顺利导散发光二极管灯组40的两种热源，分别为：
(一)电路板44a产生的热能。
以电路板44a而言，电路板44a在传导电能时因本身的电阻而产生热堆积的情形，此热堆积的情形于电路板44a上设置有电路板导线图案76的部分更为严重(即-本发明的电路板下表面72)。而且，电路板44a是以不易导热的材料制作，电路板上表面70与电路板下表面72之间的热能不易沟通。由于在本发明当中，电路板下表面72接触于基座42的第二上表面82，因此电路板44a的热量可利用基座42(散热材料)的直接接触来进行散热。除此之外，贯穿孔74也可帮助热能的排解。
(二)发光二极管封装单元52产生的热能。
发光二极管封装单元52也因其本身电阻以及光在封装结构中折射而产生热。由于发光二极管封装单元52、基板50与基座42，三者是直接接触，且基板50与基座42的材料散热性佳，因此发光二极管封装单元52所堆积的热量可藉此直接向下方排除。另一方面发光二极管封装单元52所产生的热量，也可通过电路板44a上的贯穿孔74来帮助散热。
就本发明的光学效果方面而言，根据上述的本发明散热效果，本发明的热能可通过基座42而向下方排除，因此，使得向上方发射的光线不受热能的影响，换句话说，本发明是利用电热分离的作法，而达到光的出射与热的排解路径分离的效果。
光学镜头46设置于贯穿孔74周围的位置，并对准于图3所示的A轴，其中A轴位于贯穿孔74与光学镜头46的形状几何中心，用以增进发光二极管灯组40的出光效率。或者，贯穿孔74可将孔位周围镀金属层，以反射光线，如此一来则可取代光学镜头46，而增进发光二极管灯组40的出光效率，加强光学表现。
请回顾图1，发光二极管封装单元12(发光部分)在运作时因光在封装结构中折射而产生热能堆积，另外，电路板14(电部分)在传导电能时也因本身的电阻也有同样热能堆积的情形。因为发光二极管灯组10的结构是直接将发光二极管封装单元12(发光部分)通过导线26a及26b直接接合于电路板14(电部分)，发光二极管封装单元12的基板16的下表面32与电路板14的上表面34直接接触(如图1所示)。故造成电热无法有效分离，而使得发光二极管灯组10因过热失效或使用寿命减短。
由于应用在照明灯组中的二极管封装结构10，多以数个排列的方式呈现，因此在多个软焊与电极间对位的过程当中不免产生错位的情形，导致成品良率的降低，因而提高生产制造所需的成本。
本发明为改善上述已知技术的缺点，如图3所示，本发明电路板44a的设置是利用部分电路板下表面72与电路板电极78a与78b分别连接基座42的第二上表面82以及封装单元电极60a与60b，因此电路板44a的热量除可通过电路板上表面70散热外，更可利用部分电路板下表面72与基座42(散热材料)的直接接触来进行散热，如前所述，基座42的结构与材质选择都具有散热的设计与考虑。
发光二极管封装单元52也因其本身电阻以及光在封装结构中折射而产生热，由于发光二极管封装单元52的设置是利用基板下表面64与基座42的第一上表面80直接接触，因此发光二极管封装单元52所堆积的热量可通过第一上表面80直接进行散热。且发光二极管封装单元52以及电路板44a所产生的热量，也可通过电路板44a上的贯穿孔74来帮助散热，而得到更佳的散热效果，更可提升使用寿命。
当本发明应用于多个排列的发光二极管照明装置时，如图3所示。由于本发明的电路板44a的电路板电极78a与78b以及发光二极管封装单元52的封装单元电极60a与60b，其位置是依照该第一距离所设置。因此，应用于多个电路板电极78a与78b以及封装单元电极60a与60b的对位时可准确且快速的对准，以减少组装时所消耗的时间，使生产更有效率，更可降低生产成本。
然而，对于熟知本发明所属技艺领域的人而言，当然知道，本发明的精神不以发光二极管封装单元52的个数为限制，本发明一实施例中，一电路板44a之上仅装设单一个发光二极管封装单元52，其剖面图也同于图3所示，此实施例中，也因电热分离的设计而达到光的出射与热的排解路径分离的效果，因此应也包含于本发明的范围内。
本发明虽以较佳实例阐明如上，然其并非用以限定本发明精神与发明实体仅止于上述实施例。对熟悉此项技术的人，可轻易了解并利用其它元件或方式来产生相同的功效。因此，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种发光二极管灯组，其特征在于包括：一发光二极管封装单元以及一电路板；
其中，所述发光二极管封装单元，包括：
一基板，包括一基板上表面以及一基板下表面；
一发光二极管，设置于所述基板的所述基板上表面；
至少二封装单元电极，设置于所述基板的所述基板上表面，且电性连接于该发光二极管，该至少二封装单元电极之间具有一第一距离；
其中，所述电路板包括一电路板上表面、一电路板下表面以及一贯穿孔贯穿该电路板上表面与该电路板下表面，且该电路板下表面具有至少二电路板电极以及与其电性连接的一电路板导线图案，该基板上表面组装于该电路板下表面，所述贯穿孔曝露所述发光二极管；以及
一基座，具有一凹槽构造用以容置所述发光二极管封装单元与所述电路板，
其中，所述至少二电路板电极依据上述第一距离而设置于该电路板下表面，而接合于所述至少二封装单元电极，通过该电路板导线图案，可使外部的电源提供于该发光二极管。
2.如权利要求1所述的发光二极管灯组，其特征在于，所述发光二极管封装单元更包含至少二二极管导线，用以连接该发光二极管与该至少二封装单元电极。
3.如权利要求1所述的发光二极管灯组，其特征在于，所述发光二极管封装单元更包含一二极管导线图案，设置于该基板上表面，用以电连接该发光二极管与该至少二封装单元电极。
4.如权利要求1所述的发光二极管灯组，其特征在于，所述发光二极管封装单元更包含一树脂，用以封装该发光二极管及保护该发光二极管避免与外界接触。
5.如权利要求1所述的发光二极管灯组，其特征在于，所述至少二电路板电极与所述至少二封装单元电极可通过软焊、银膏、银胶、锡球或金球的方式固定。
6.如权利要求1所述的发光二极管灯组，其特征在于，所述电路板与该基板间可以导热板或导热膏充填。
7.如权利要求1所述的发光二极管灯组，其特征在于更包括一光学镜头，且该光学镜头设置于该电路板上表面的该贯穿孔周围，用以增进该发光二极管灯组的出光效率。
8.如权利要求1所述的发光二极管灯组，其特征在于，所述贯穿孔可将孔位周围镀金属层用以增进该发光二极管灯组的出光效率。
9.如权利要求1所述的发光二极管灯组，其特征在于，所述基板材质可选自铝材、铜材、陶瓷基材、热管或平板热管，并用以增进该发光二极管灯组的散热效果。
10.如权利要求1所述的发光二极管灯组，其特征在于，所述的基座的材质可选自铝材、铜材、陶瓷基材、热管或平板热管，并用以增进该发光二极管灯组的散热效果。
11.如权利要求10所述的发光二极管灯组，其特征在于，所述基座具有多个散热鳍片位于所述的基座的下表面，以加强散热效果。
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