CN101425513B - 具散热功能的发光模块、其反射罩及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具散热功能的发光模块、其发射罩及其组装方法，该发光模块包括一电路板；一散热片，其上开设有一破口；一发光二极管单元，位于该电路板上，并接触该散热片的一第一表面；以及至少一导热折脚，位于该发光二极管单元上，该导热折脚伸出该破口，且弯折地接触该散热片的一第二表面。本发明通过简单的散热设计，降低发光二极管单元的散热结构的复杂性。增加发光二极管单元的散热面积，以提高发光二极管单元的散热效率，进而维持发光二极管单元的平均寿命。同时，可减少发光二极管单元的散热结构的材料成本。

Description

具散热功能的发光模块、其反射罩及其组装方法

技术领域

本发明是有关于一种发光模块，特别是有关于一种具散热功能的发光模块、其反射罩及其组装方法。

背景技术

众所周知的发光二极管(Light Emitted Diode，LED)具有高亮度、小体积的特性，且可设置在各种通有电流的装置上，是利用电子与电洞结合而发出光子，其亮度更较以往灯泡令钨丝于白炽状态下所发出的亮度更高。

由于过去发光二极管只于状态指示的应用，不需考虑其封装后的散热设计，然而近年来发光二极管单元被应用于液晶显示器的背光光源，发光二极管单元需要足够数量的发光二极管芯片，以提供足够的照明亮度。加上，这些发光二极管芯片的亮度及功率均大幅提升，相对地会释放更高温的热量。此时，若无搭配合适的散热设计，发光二极管于发光时共同所产生高热，将导致发光二极管的寿命降低并衰减其亮度。

为此，业者便于发光二极管单元的封装结构上装设一散热垫，并搭配一种利用金属基板作为电路板(metal core printed circuit board，简称MCPCB电路板)，通过散热垫与电路板的接触，将发光二极管单元所产生的高热传导出去。然而，前述的散热垫可供传热的效能有限，加上散热垫及MCPCB电路板会提高总材料的成本。因此，业者仍持续寻找较低成本却高功效的散热设计，以降低总材料成本及提升传热的功效。

发明内容

本发明的目的在于提供一简单的散热设计，降低发光二极管单元的散热结构的复杂性。

本发明的另一目的在于增加发光二极管单元的散热面积，以提高发光二极管单元的散热效率，进而维持发光二极管单元的平均寿命。

本发明的又一目的在于减少发光二极管单元的散热结构的材料成本。

根据上述目的，本发明提供一种具散热功能的发光模块，包括：

一电路板；一散热片，其上开设有一破口；一发光二极管单元，位于该电路板上，并接触该散热片的一第一表面；以及至少一导热折脚，位于该发光二极管单元上，该导热折脚伸出该破口，且弯折地接触该散热片的一第二表面。

该发光二极管单元为一侧射型的发光二极管封装模块，具有一底面和一顶面，其中该底面接触该电路板，且该导热折脚自该侧射型发光二极管封装模块的该顶面伸出。

该散热片为一反射罩，该反射罩包括：一U形本体，具有一开放式容置空间，其中该发光二极管封装模块位于该开放式容置空间中，该第一表面是该U形本体的一内表面，该第二表面是该U形本体的一外表面；以及一凸出部，位于该内表面，并接触该发光二极管封装模块。

该U形本体的内表面且非该凸出部的位置，贴设一反射层。

该U形本体的上端末缘设有一上升部，该上升部的一侧朝该U形本体上端的上方延伸，另一侧邻接该凸出部，该破口同时位于该凸出部及该上升部上。

该凸出部为对该U形本体所冲压加工而成。

该发光二极管单元为一面射型的发光二极管封装模块，具有一底面和一侧面，其中该底面接触该电路板，且该导热折脚自该发光二极管封装模块的该侧面伸出。

该散热片为一平面板体，该第一表面与该第二表面分别位于该平面板体的两对应侧。

该散热片的第二表面连接一散热鳍片、一散热管或一金属背板。

该散热片的第一表面与该发光二极管单元间还包括一散热胶体。

该发光二极管单元包括：一封装体，位于该电路板上，其内具有多个发光二极管芯片；一导热片，自该封装体伸出，位于该封装体的一侧，并连接该导热折脚；以及二电性接脚，自该封装体伸出，并与该电路板电性连接。

本发明还公开了一种反射罩，适于放置一发光二极管单元，该发光二极管单元具至少一导热折脚，包括：

一U形本体，其中具有一开放式容置空间，且其上并开设有一破口，该开放式容置空间用以放置该发光二极管单元，该破口可供该导热折脚伸出并弯折地接触该U形本体的一外表面；一凸出部，位于该U形本体的一内表面，以供接触该发光二极管单元；以及一反射层，贴设于该内表面且非该凸出部的位置。

该U形本体的上端末缘设有一上升部，该上升部的一侧朝该U形本体上端的上方延伸，另一侧邻接该凸出部，该破口同时位于该凸出部及该上升部。

本发明还公开了一种发光模块的组装方法，包括：

提供一侧射型的发光二极管单元，其中该发光二极管单元具有至少一导热折脚；提供一U形的反射罩，其中该反射罩上已开设有至少一破口；将该发光二极管单元送入该反射罩中，并使该发光二极管单元接触该反射罩中的一内表面，以及该发光二极管单元的该导热折脚经该破口伸出该反射罩外；以及弯折该反射罩外的该导热折脚，使其接触该反射罩的一外表面。

提供该反射罩时，还包括：提供一片体；贴设一反射层于该片体的一面；对该片体进行破孔程序；利用冲压的方式，于对应该片体预定接触该发光二极管单元的位置，冲出一凸出部；以及弯折该片体成该U形的反射罩。

贴设该反射层于该片体的一面后，还包括：利用高温热融的方式，去除该片体上预定接触该发光二极管单元所对应的部份反射层。

贴设该反射层于该片体的一面前，还包括：去除一反射层材料上用以贴附至该片体预定接触发光二极管单元的部份。

弯折该片体成该U形的反射罩时，还包括：对该片体的一端且对应该破口的位置弯折出一上升部，使得该上升部具有部分的该破口；以及弯折该片体其余部份成该U形的反射罩。

本发明还公开了一种具散热功能的发光模块的组装方法，包括：

提供一面射式的发光二极管单元，其中该发光二极管单元的一侧面至少具有一导热折脚；提供至少一散热片，其中该散热片已开设有至少一破口；将该散热片接近该侧面，直到该侧面接触该散热片的一第一表面，且该导热折脚伸出该破口；以及弯折该散热片外的该导热折脚，使其接触该散热片2的一第二表面，其中该第一表面与该第二表面分别位于该散热片的两对应侧。

本发明通过简单的散热设计，降低发光二极管单元的散热结构的复杂性。增加发光二极管单元的散热面积，以提高发光二极管单元的散热效率，进而维持发光二极管单元的平均寿命。同时，可减少发光二极管单元的散热结构的材料成本。

附图说明

图1为本发明发光模块的示意图；

图2A为本发明发光模块于一第一实施例中的分解示意图；

图2B为本发明发光模块于第一实施例中的剖面图；

图3为本发明发光模块于第一实施例中的组合流程图；

图4A为本发明发光模块于一第二实施例中的分解示意图；

图4B为本发明发光模块于第二实施例中的俯视图；

图4C为本发明发光模块于第二实施例中的侧视图；

图5为本发明发光模块于第二实施例中的另一种变化的分解示意图；

图6为本发明发光模块于第二实施例中的组合流程图。

其中，附图标记：

1：发光模块                        2：散热片

21：破口                           201：第一表面

202：第二表面                      203：散热胶体

204：散热鳍片                      205：散热管

206：金属背板                      210：反射罩

211：U形本体                       212：开放式容置空间

213：凸出部                        214：上升部

217：第一缺口                      215：反射层

220、220’：平面板体               221：第二缺口

222：第三缺口                      3：发光二极管单元

31：封装体                         32：发光二极管芯片

331：导热片                        332：导热折脚

4：侧射型的发光二极管封装模块      5：面射型的发光二极管封装模块

6：电路板                          301-304：步骤

601-604：步骤

具体实施方式

本发明公开了一种具散热功能的发光模块及其组装方法，请参考图1所示，图1为本发明发光模块的示意图。本发明的发光模块1概念上至少包括发光二极管单元3、散热片2及电路板6。发光二极管单元3位于电路板6上并电性连接电路板6，且发光二极管单元3对外伸出至少一导热折脚332。散热片2开设有至少一破口21(如图2A的第二缺口217)。发光二极管单元3将导热折脚332伸出破口21外，使得发光二极管单元3可接触散热片2的第一表面201，同时伸出破口21外的导热折脚332的一端部可弯折地接触散热片2的第二表面202。如此，通过发光二极管单元3本身接触散热片2的第一表面201以及发光二极管单元3的导热折脚332接触散热片2的第二表面202，以增加发光二极管单元3接触散热片2的表面积，以便提高发光二极管单元3的散热效率，进而维持发光二极管单元3的平均寿命，以便提高发光二极管单元3的利用率。

本发明中，请参考图2A所示，图2A为本发明发光模块于第一实施例中的分解图。发光二极管单元3并不限定发光二极管单元3的种类，可例如为侧射型的发光二极管封装模块或面射型的发光二极管封装模块。其中本发明的发光二极管单元3大体包括有一封装体31、一导热片331及二电性接脚(图中未示)，导热片331位于封装体31的一侧面并连接导热折脚332。封装体31中埋设多个发光二极管芯片32并伸出此电性接脚与电路板6电性连接。发光二极管芯片32用以提供足够的照明光线，其中发光二极管芯片32较佳以单并列的排列方式，以形成业界所称的发光二极管灯条(LED Light Bar)。本发明亦不限定发光二极管芯片32的排列方式。

在此值得一提的是，导热片331较佳可与导热折脚332、电性接脚同时一体成型地配置于一导线架上(图中未示)，如此，当封装体31于此导线架上成形后，导热片331、电性接脚可分别伸出封装体31外，导热片331经弯折后可贴靠于封装体31的表面，同时导热片331的至少一端部可朝封装体31外的方向弯折以形成导热折脚332。而电性接脚经弯折后可用以与电路板6电性连接。

参见图2A及图2B所示，图2B为本发明发光模块于第一实施例中的剖面图。本发明的第一实施例中，当发光二极管单元3为一侧射型的发光二极管封装模块4(简称LED封装模块4)时，发光二极管芯片32朝侧面的方向发出光线，其底面接触电路板6。导热片331位于侧射型发光二极管封装模块4的顶面，其导热折脚332由导热片331的一端朝LED封装模块4的上方弯折，使得导热折脚332可自侧射型发光二极管封装模块4的顶面所面对的方向伸出，即朝LED封装模块4的上方延伸。此实施例中并不限制导热折脚332的数量，当导热折脚332的数量为多个时，导热折脚332可相互平行(如图2A)。

见图2B所示，散热片2则为一可反射LED封装模块4光线的反射罩210。反射罩210于一U形本体211为主。U形本体211中具有一开放式的容置空间212及一凸出部213。凸出部213位U形本体211的内表面(即本发明的第一表面201)，较佳设于U形本体211上端的内表面，一般凸出部213为对U形本体211进行冲压作业所制成。其中U形本体211的截面类似U字形，其范围可扩及”V”、”L”、”J”或”ㄩ”字型等具反射光线功能的外型均落于本发明所欲保护的范围中。

破口21于第一实施例中可为一第一缺口217，第一缺口217可同时位于凸出部213及一上升部214上。上升部214设于U形本体211的上端末缘，其一侧朝U形本体211上端的上方延伸，另一侧邻近凸出部213。

当LED封装模块4位于U形本体211的容置空间212时，LED封装模块4的导热折脚332可由第一缺口217伸出，使得LED封装模块4的导热片331接触U形本体211的凸出部213、导热折脚332经弯折而接触U形本体211的外表面。如此，LED封装模块4的导热折脚332除了接触以进行散热作用外，尚可将LED封装模块4固定于U形本体211内，而上升部214便可用以限制LED封装模块4的移动。然而，第一实施例中并不限制第一缺口217的形状及尺寸，只要可供导热折脚332伸出即可。

接着，本发明公开此第一实施例中侧射型的发光二极管封装模块4与反射罩210的组装流程，请同时参阅图2A及图3，图3为本发明发光模块于第一实施例中的组合流程图，其主要步骤包括：

步骤301，提供一具导热折脚332的发光二极管封装模块4：

本步骤所需提供的LED封装模块4如上所述，其导热折脚332可依导线架的设计而朝封装体31上方弯折；

步骤302，提供一具第一缺口217的U形反射罩210：

本步骤中所需提供的反射罩210如上所述，其中反射罩210上已开设有至少一第一缺口217。而反射罩210上的第一缺口217例如可由红外线激光切割的方式依上述的变化进行加工。其中步骤301及步骤302并不限制其先后顺序。

步骤303，将LED封装模块4送入反射罩210中，并使导热折脚332经第一缺口217伸出反射罩210外：

本步骤中，将LED封装模块4送入U形本体211的容置空间212中，并以其导热片331接触凸出部213时，LED封装模块4的导热折脚332可直接经第一缺口217，而伸出反射罩210外；

步骤304，弯折反射罩210外的导热折脚332，使其接触反射罩210的外表面：

由于本发明利用弯折的导热折脚332以将LED封装模块4固定于U形本体211内，因此，此步骤将反射罩210外的导热折脚332予以弯折，使其接触至反射罩210的外表面。

另外，步骤302制作一具第一缺口217的U形反射罩210的详细步骤为步骤i首先于一平面片体(图中未示)的一面上贴设一反射层215。步骤ii利用红外线激光切割的方式，对此平面片体上的预定位置(例如自U形本体211的上端末缘朝U形本体211内的方向或预定的凸出部213及上升部214的位置间)进行一破孔程序，以产生第一缺口217。步骤iii利用一冲压程序的方式，于对应平面片体预定接触LED封装模块4的位置，冲出一凸出部213。以及步骤iv对平面片体进行一弯折程序，使得平面片体可形成U形的反射罩210。

其中上述上升部214的形成可于进行步骤iv时，先对平面片体的一端且对应第二缺口217的位置弯折出一上升部214，使得上升部214具有部分的第二缺口217，形成上升部214后，再弯折此平面片体其余部份为U形的反射罩210。

虽然反射罩210上所贴设的反射层215固然可增加LED封装模块4的光线的反射效果，然而，为有效加强LED封装模块4与凸出部213间的传热效果，因此，此第一实施例中，可将凸出部213于U形本体211的内表面的位置便不予贴设反射层215。意即，反射层215贴设于U形本体211的内表面但排除凸出部213的位置。其制作方式可分别于步骤302的详细步骤i完成前，去除一反射层215材料上用以贴附至平面片体预定接触LED封装模块4的部份。或者，制作方式可于步骤302的详细步骤i完成后，利用高温热融程序的方式，去除平面片体上预定接触LED封装模块4所对应的部份反射层215，如此，LED封装模块4所发出的高温，便可同时经由导热折脚332及导热片331两种途径而传导至U形本体211上，以达成迅速散热的效果。

本发明的一第二实施例中，请同时参阅图4A至4C图所示，并搭配图5，图4A至4C图为第二实施例中发光模块的分解示意图、俯视图及侧视图。图5为本发明发光模块于第二实施例中的另一种变化的分解示意图。当发光二极管单元3为一面射型的发光二极管封装模块5(简称LED封装模块5)时，发光二极管芯片32朝正上方发出光线，其底面接触电路板6，且导热片331位于发光二极管封装模块5的侧面，其导热折脚332由导热片331的一端朝LED封装模块5的一侧弯折，使得导热折脚332可朝LED封装模块5的一侧面所面对的方向延伸。

在此值得一提的是，第二实施例中并不限制导热折脚332的数量，当导热折脚332的数量为多个时，导热折脚332可相互平行(如图4A)。

由于导线架的不同设计，使得导热片331可依不同弯折方向而贴附于封装体31上，同时导热片331上所弯折出的各导热折脚332亦可沿平行此封装体31短边(如图4A)或长边的方向(如图5)朝外延伸，只要方便各导热折脚332伸入对应的破口21即可。

对此，请同时参阅图4A及图5，散热片2可仅为一平面板体220或220’，平面板体220上的第二缺口221恰对应并匹配图4A中的导热折脚332。平面板体220’上的第三缺口222恰对应并匹配图5中的导热折脚332。

接着，请同时参阅图4A及图6，图6为本发明发光模块于第二实施例中的组合流程图，其主要步骤包括：

步骤601，提供一具导热折脚332的面射式LED封装模块5：

本步骤所需提供如上所述的面射型发光二极管封装模块，其导热折脚332可依导线架的设计而朝LED封装模块5的一侧弯折；

步骤602，提供一具第二缺口221或第三缺口222的平面板体220：

本步骤中所需提供的平面板体220或220’如上所述，分别已开设有至少一第二缺口221或第三缺口222。而第二缺口221或第三缺口222例如可由红外线激光切割的方式依上述的变化进行加工。其中步骤601及步骤602并不限制其先后顺序。

步骤603，将平面板体220或220’接近LED封装模块5，直到LED封装模块5接触平面板体220或220’的第一表面201，且其导热折脚332经由第二缺口221或第三缺口222伸出平面板体220或220’；

步骤604，弯折平面板体220或220’外的导热折脚332，使其接触散热片2的背对LED封装模块5的第二表面202。第二实施例中，上述第一表面201的与第二表面202分别位于平面板体220或220’的两对应侧。

上述的各实施例中，复请参阅图2A及图4A所示，为避免散热片2第一表面201与发光二极管单元3的导热片331无法完全紧密贴合而产生空隙，散热片2与发光二极管单元3间还包括一散热胶体203，散热胶体203不仅可填补散热片2与发光二极管单元3间的空隙，也可增加散热片2与发光二极管单元3的接触面积，提高散热片2的传热效率。

另外，当多个发光二极管单元3产生过多的热量时，本发明还可于散热片2背对发光二极管单元3的表面(例如：外表面、第二表面202)通过绝缘导热垫(图中未示)连接至少一散热鳍片204、散热管205或/与金属背板206等等，使得发光二极管单元3所增加的高热量得以被迅速地传出，更提高散热片2的传热效率。

本发明所公开如上的各实施例中，并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (19)

1.一种具散热功能的发光模块，其特征在于，包括：

一电路板；

一散热片，其上开设有一破口；

一发光二极管单元，位于该电路板上，并接触该散热片的一第一表面；以及

至少一导热折脚，位于该发光二极管单元上，该导热折脚伸出该破口，且弯折地接触该散热片的一第二表面。

2.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该发光二极管单元为一侧射型的发光二极管封装模块，具有一底面和一顶面，其中该底面接触该电路板，且该导热折脚自该侧射型发光二极管封装模块的该顶面伸出。

3.如权利要求2所述的发光模块，其特征在于，该散热片为一反射罩，该反射罩包括：

一U形本体，具有一开放式容置空间，其中该发光二极管封装模块位于该开放式容置空间中，该第一表面是该U形本体的一内表面，该第二表面是该U形本体的一外表面；以及

一凸出部，位于该内表面，并接触该发光二极管封装模块。

4.如权利要求3所述的发光模块，其特征在于，该U形本体的内表面且非该凸出部的位置，贴设一反射层。

5.如权利要求3所述的发光模块，其特征在于，该U形本体的上端末缘设有一上升部，该上升部的一侧朝该U形本体上端的上方延伸，另一侧邻接该凸出部，该破口同时位于该凸出部及该上升部上。

6.如权利要求3所述的发光模块，其特征在于，该凸出部为对该U形本体所冲压加工而成。

7.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该发光二极管单元为一面射型的发光二极管封装模块，具有一底面和一侧面，其中该底面接触该电路板，且该导热折脚自该发光二极管封装模块的该侧面伸出。

8.如权利要求7所述的发光模块，其特征在于，该散热片为一平面板体，该第一表面与该第二表面分别位于该平面板体的两对应侧。

9.如权利要求3或8所述的发光模块，其特征在于，该散热片的第二表面连接一散热鳍片、一散热管或一金属背板。

10.如权利要求3或8所述的发光模块，其特征在于，该散热片的第一表面与该发光二极管单元间还包括一散热胶体。

11.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该发光二极管单元包括：

一封装体，位于该电路板上，其内具有多个发光二极管芯片；

一导热片，自该封装体伸出，位于该封装体的一侧，并连接该导热折脚；

以及

二电性接脚，自该封装体伸出，并与该电路板电性连接。

12.一种反射罩，适于放置一发光二极管单元，该发光二极管单元具至少一导热折脚，其特征在于，包括：

一U形本体，其中具有一开放式容置空间，且其上并开设有一破口，该开放式容置空间用以放置该发光二极管单元，该破口可供该导热折脚伸出并弯折地接触该U形本体的一外表面；

一凸出部，位于该U形本体的一内表面，以供接触该发光二极管单元；以及

一反射层，贴设于该内表面且非该凸出部的位置。

13.如权利要求12所述的反射罩，其特征在于，该U形本体的上端末缘设有一上升部，该上升部的一侧朝该U形本体上端的上方延伸，另一侧邻接该凸出部，该破口同时位于该凸出部及该上升部。

14.一种发光模块的组装方法，其特征在于，包括：

提供一侧射型的发光二极管单元，其中该发光二极管单元具有至少一导热折脚；

提供一U形的反射罩，其中该反射罩上已开设有至少一破口；

将该发光二极管单元送入该反射罩中，并使该发光二极管单元接触该反射罩中的一内表面，以及该发光二极管单元的该导热折脚经该破口伸出该反射罩外；以及

弯折该反射罩外的该导热折脚，使其接触该反射罩的一外表面。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，提供该反射罩时，还包括：

提供一片体；

贴设一反射层于该片体的一面；

对该片体进行破孔程序；

利用冲压的方式，于对应该片体预定接触该发光二极管单元的位置，冲出一凸出部；以及

弯折该片体成该U形的反射罩。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，贴设该反射层于该片体的一面后，还包括：

利用高温热融的方式，去除该片体上预定接触该发光二极管单元所对应的部份反射层。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，贴设该反射层于该片体的一面前，还包括：

去除一反射层材料上用以贴附至该片体预定接触发光二极管单元的部份。

18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，弯折该片体成该U形的反射罩时，还包括：

对该片体的一端且对应该破口的位置弯折出一上升部，使得该上升部具有部分的该破口；以及

弯折该片体其余部份成该U形的反射罩。

19.一种具散热功能的发光模块的组装方法，其特征在于，包括：

提供一面射式的发光二极管单元，其中该发光二极管单元的一侧面至少具有一导热折脚；

提供至少一散热片，其中该散热片已开设有至少一破口；

将该散热片接近该侧面，直到该侧面接触该散热片的一第一表面，且该导热折脚伸出该破口；以及

弯折该散热片外的该导热折脚，使其接触该散热片的一第二表面，其中该第一表面与该第二表面分别位于该散热片的两对应侧。

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