CN102214645A - 多层式阵列型发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层式阵列型发光二极管，主要包含有一基板、一封装模块、一导线架及一罩体，该基板设于该发光二极管的最下层，该封装模块用以将该基板与该导线架结合成一体，该基板上装设有为阵列排列的发光二极管晶粒且基板为金属材质，发光二极管与该导线架并形成电性连接，该罩体则与该封装模块相封合，当发光二极管受电源驱动时所产生热能可被基板直接吸收排出，且阵列型的发光二极管可依据场所不同可弹性地予以调整排列密度，本发明结构精简且制造容易，可大幅减少制造成本及制造时间。

Description

多层式阵列型发光二极管

技术领域

本发明涉及一种多层式阵列型发光二极管的封装结构，尤其涉及一种结构精简且制造容易，可大幅减少制造成本及制造时间的封装结构。

背景技术

LED的发光原理是利用半导体固有特性，它不同于以往的白炽灯管的放电、发热发光原理，而是将电流顺向流入半导体的PN接面时便会发出光线，所以LED被称为冷光源(cold light)。由于LED具有高耐久性、寿命长、轻巧、耗电量低且不含水银等有害物质等的优点，故可广泛应用于照明设备产业中，且其通常以LED阵列封装方式应用在电子广告牌、交通号志等领域。

现有的LED封装阵列包括多个LED，且每一个LED结构具有一芯片安装于一导线架上，并藉由一封装胶体包覆芯片及部份导线架，使导线架的金属引脚露出封胶体之外而作为对外接点；在组装成LED阵列时，其将多个LED的金属引脚安装至一印刷电路板的金属联机上，以藉此使所述LED相互电性连接。但此种LED封装阵列受限于该LED结构本身的封装尺寸，导致体积无法限缩；且因每一LED的散热途径仅能透过金属引脚而已，散热效果有限。

现有另有一种LED封装阵列是将多个LED芯片直接配置于印刷电路板上进行封装。详言之，在印刷电路板上设有与各个LED芯片相互对应的金属联机层，将所述LED芯片直接安装于印刷电路板上，并与该金属联机层形成电性连接；最后再利用一封装胶体包覆印刷电路板上的各组件，即可完成一LED封装阵列。

然而现有技术的缺点为作为LED基板用的印刷电路板使用上弹性不足，因电路板上的线路图案已被定形，若依据每个应用场所订制相符合的电路板，亦使得成本提高且耗时耗力，并且印刷电路板散热效果有限，因此必须外加散热装置帮助散热，连带使得成本增加，也使得结构更为庞大，因此业界需要一种结构轻薄短小，但制造容易且兼具有使用上弹性的一种多层式阵列型发光二极管的封装结构。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多层式阵列型发光二极管，该多层式阵列型发光二极管为多层式结构，其结构精简且制造容易，因此可大幅减少制造成本及制造时间，其中基板之材质为金属材质，因此基板具有金属优异之热传导性，可有效排散发光二极管之热能。

本发明的另一目的在于提供一种多层式阵列型发光二极管，该发光二极管晶粒以阵列方式配置于基板上，如此可依据应用场合来调整发光二极管晶粒的密集度，又该发光二极管晶粒藉由导线与导线架形成电性连接，如此即使数颗发光二极管晶粒损坏，亦不影响对整体发光亮度及效率。

本发明具体的技术手段包含有一基板，该基板至少具有一出光区及两导线架容置槽，该出光区为该基板的中间区块，该两导线架容置槽相连于该出光区的前后侧区块，沿该两导线架容置槽下方板体的外侧底缘处形成有两呈间隔设置的凹槽，而相邻于该出光区的左、右侧边区块设置有至少一第一固定孔及至少一穿孔，该第一固定孔的内壁面形成有一凸缘；一封装模块，其以一射出成型方式形成于该基板周围，该封装模块高于该出光区的表面的部份定义成一上封装模块，该上封装模块底面的前后两侧向下形成有两凸板，该两凸板的配置位置及形状相对应于该导线架容置槽，该两凸板的长度至少大于该导线架容置槽的最长长度，该两凸板超出于该导线架容置槽的部份并向下延设有一第一凸部，该第一凸部底端向内平行延设有两突块，该两突块的配置位置及形状相对应于该两凹槽，该上封装模块底面在相对应于该第一固定孔处皆形成有一第二凸部，该第二凸部对应于该凸缘的位置则形成有一凹缘，又该上封装模块具有一顶面、一第一内壁面、一固定面及一反光面，其中该顶面为一位于该上封装模块上侧周缘的平面部分，该顶面包含一连接于该上封装模块的该第一内壁面的内边，该第一内壁面垂设该顶面，且该第一内壁面包含一连接于该上封装模块的该固定面的底边，其中该第一内壁面的底边垂直于该固定面，且该固定面平行于该顶面；一导线架，该导线架被封设于该凸板内，该导线架最靠近该出光区一侧的部份为一内电性连接区，该导线架最远离于该出光区一侧的部份为一外电性连接区，该内电性连接区及该外电性连接区之间设有至少一第二卡合槽及至少一第二固定孔，该第二卡合槽与该第二固定孔皆包埋于该封装模块内，该内电性连接区的上方及该外电性连接区整体外露于该封装模块，该外电性连接区设有多个焊孔，该外电性连接区至少须超出该基板的周缘；一罩体，该罩体可罩盖于该封装模块上以保护包覆将该发光单元，该罩体的底周缘向外延设有一延伸座，该延伸座的底面设有一嵌合部，该嵌合部相对应于该罩体嵌合槽；一发光单元，该发光单元设置于该出光区的表面，该发光单元包含有多个发光二极管晶粒，所述发光二极管晶粒与该两导线架藉多个导线构成一电性连接；一保护层，该保护层包覆所述发光二极管晶粒；以及至少一荧光层，该荧光层位于该保护层上方。

附图说明

图1为显示本发明的多层式阵列型发光二极管的外观示意图。

图2为本发明的多层式阵列型发光二极管的部份构件的分解示意图。

图3为显示本发明的基板、封装模块及罩体的断面示意图。

图4为图1的断面示意图。

图5为显示本发明的多层式阵列型发光二极管的俯面示意图。

图6为显示本发明的多层式阵列型发光二极管的导线架另一实施结构。

图7为显示本发明的多层式阵列型发光二极管封装结构的金属反光镜杯的示意图。

图8为显示本发明的封装模块的透镜嵌合槽的一实施例示意图。

图9为显示对应于图8的透镜嵌合槽而形成的透镜罩的示意图。

具体实施方式

以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1，为本发明的多层式阵列型发光二极管的外观示意图，参阅图2，为本发明的多层式阵列型发光二极管的部份构件的分解示意图，参阅图3，为本发明的多层式阵列型发光二极管的俯面示意图。

参阅图1，本发明是有关一种多层式阵列型发光二极管，其包含有一基板1、一封装模块3、两导线架5及一罩体10。

该基板1至少具有一出光区11及两导线架容置槽13，如图2所示，该出光区11为该基板1的中间区块，该出光区11的环周边设有一第一卡合槽19，该两导线架容置槽13位于该出光区11的前后侧区块，该两导线架容置槽13下方板体的外缘底侧处形成有两间隔设置的凹槽131，该两凹槽131概呈一长方型或其它适当形状，其中该基板1进一步具有设置于该基板1的左、右侧边区块的至少一第一固定孔15及至少一穿孔17，以及对应于该两导线架容置槽13的至少两凹槽131，该第一固定孔15的内壁面形成有一凸缘151，或者亦可如本实施方式所示，在左、右侧边的区块各设置有一个第一固定孔15及两个穿孔17，两穿孔17可设置于第一固定孔15的两侧或该基板1的端角处。其中该基板1的材质可以是一铜、铝、铜合金、铝合金或其它适当金属材。该基板1的表面可进一步电镀一导热反光层(图面未显示)，该导热反光层的材质可以是一镍、一钯、一白金、一银、一白金合金或其它适当材质。

参阅图3，为本发明的基板、封装模块及罩体的断面示意图，参阅图4，图4为图1的断面示意图。该封装模块3以一射出成型方式形成于该基板1的出光区周围，以使该封装模块3紧固地与该基板1相结合，该封装模块5的材质为一环氧树脂(Epoxy)或其它适当材质，该封装模块3高于该出光区11上表面的部份定义成一上封装模块31，要注意的是，该上封装模块31只是为了方便描述本实施方式所定义出来，并非独立于该封装模块3的构件。

该上封装模块31底面的前后两侧向下形成有两凸板311，该两凸板311的配置位置及形状相对应于该导线架容置槽13，该两凸板311的长度至少大于该导线架容置槽13的最长长度，该两凸板311超出于该导线架容置槽13的部份并向下延设有一第一凸部3111，该第一凸部3111底端向内平行延设有两突块3111a，该两突块3111a用以对应地与该两凹槽131相组装，该上封装模块31底面在相对应于该第一固定孔15处皆形成有一第二凸部33b，该第二凸部33b在对应于该凸缘151的位置则形成有一凹缘331b。

请再参阅图4，该凸板311内包埋有该导线架5，其中每一导线架5最靠近该出光区11一侧的部份为一内电性连接区，一用以打线接合且包埋于该两凸板311内的中间区，该导线架5最远离于该出光区11且未包埋于该两凸板311内的部份为一外电性连接区，该外电性连接区至少须超出该基板1的周缘，其中该外电性连接区设有多个供与外部组件电性连接的焊孔53，该内电性连接区及该外电性连接区之间设有至少一第二固定孔51及至少一第二卡合槽51a，或如本实施方式可在该第二固定孔51两侧各设置有该第二卡合槽51a，并设置有三个第二固定孔51及两焊孔53，因此该第二固定孔51与该第二卡合槽51a会包埋于该封装模块3内，而该导线架5的该内电性连接区与该导线架5的该外电性连接区保留未封入于该封装模块3以供打线接合与电性连接使用，该导线架5的上表面至少不低于或平行于该出光区11的表面。要注意的是，上述该第二固定孔51与两焊孔53的配置数量及位置视实际需求而定，在此仅是说明用的实例而已，并非用以限制本发明的范围。图6为导线架的另一实施结构。

参阅图3及图4所示，该封装模块3在射出成型时，就会把基板1的第一卡合槽19、凹槽131、第一固定孔15及导线架容置槽13都填满，因此封装模块3的突块3111a与两凹槽131以及该凸缘151与该凹缘331会互相卡合，同时该封装模块3的封装材料3也填满了该导线架5的第二卡合槽51a及该第二固定孔51的空心部分，藉使得该封装模块3与该基板1及该导线架5紧密地结合成一体。其中该第一卡合槽19及该第二卡合槽51a的断面形状可以是“V”型或其它适当形状。

该上封装模块31具有一顶面33、一内壁面331、一固定面3311及一反光面96，其中该顶面33为一位于该上封装模块31上侧周缘的平面部分，该顶面33包含一连接于该上封装模块31的该内壁面331的内边，该内壁面331基本上垂设该顶面33，且该内壁面331包含一连接于该上封装模块31的该固定面3311的底边，其中该内壁面331的底边基本上垂直于该固定面3311，且该固定面3311平行于该顶面33，该固定面3311并设有一罩体嵌合槽3311a，该罩体嵌合槽3311a的断面呈“V型”、凹型、“U”型或其它适当形状，其中该反光面96以一30度至60度范围之间的倾斜角度设置在该出光区11周边，该反光面96具有一最内边，该反光面96的内边与该荧光墙98相接合，该荧光墙95相对于该出光区11的上表面以一30度至60度范围之间的一倾斜角度而形成，在一些情形中，为了要有更好的反光效应，该反光面96与该荧光墙98藉溅镀方式而形成一镍涂层或一铬涂层或设置涂布有一镍涂层或铬涂层的一金属反光镜杯于该反光面与该荧光墙之上，以改善该多层式阵列型发光二极管的反光性能。

参阅图5，为本发明的多层式阵列型发光二极管的俯面示意图，并配合图3所示。该出光区11的上表面并设置有一发光单元7，该发光单元7设置于该出光区11的表面，该发光单元7包含有多个发光二极管晶粒71，所述发光二极管晶粒71互相打线接合并接合导线W到该两导线架5以构成一电路，其中所述发光二极管晶粒71以阵列排列或其它适当排列方式配置于该出光区11之上，所述发光二极管晶粒71上具有一保护层8，该保护层8涂布于所述发光二极管晶粒71及接合的导线W之上，该保护层8的材质为一硅胶或其它适当材质，该保护层8上具有至少一荧光层9，该荧光层9在由一荧光墙98所定义的区域内藉提供一磷化合物剂而形成，其中该磷化合物是与硅混合，该荧光层9包覆有该荧光墙98的部分，该荧光层9的材质为一磷化合物或其它适当材质，该荧光墙98相对于该出光区11的上表面是以一30度至60度范围之间的一倾斜角度而形成，该荧光墙98配置于该出光区周边11。

该罩体10由可透光性硅胶以射出成形方式制成于该发光单元7之上，该罩体10可罩覆该封装模块与该发光单元7以保护包覆将该发光单元，其中该罩体10的底周缘向外延设有一延伸座101，该延伸座101的底面设有一嵌合部1011，该嵌合部1011的设置位置相对应于该罩体嵌合槽3311a，该延伸座101间的长度至少不小于该上封装模块31的该第一内壁面331间的长度。其中该罩体10的材质为一硅胶材质且具有可透光性。

将该罩体10的该嵌合部1011对准于该罩体嵌合槽3311a后即可相互结合，并且该延伸座101端面同时紧密面合于该第一内壁面331，使得该罩体10稳固地固定于该封装模块3上。

该两导线架5的焊孔53可分别引接电源导线(图面未显示)，当施加一偏压时，所述发光二极管晶粒71则受电源驱动发光，所述发光二极管晶粒71以阵列排列方式的发光方式具有高亮度的发光特性，当光源光线穿过该荧光层9产生有混光的效果。

参阅图8与图9，该罩体嵌合槽3311a可以是一“U”型的断面并配置于该上封装模块31的该反光面96上的一顶部周边处，并且该罩体嵌合槽3311a相对于该出光区11的上表面以0度至80度范围之间的一倾斜角度而配置，而该罩体10的底周缘向外延设有一延伸座101，该延伸座101的底面设有一嵌合部1011，该嵌合部1011的设置位置相对应于该罩体嵌合槽3311a，以使该罩体10固定于该封装模块3上。

以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (20)

1.一种多层式阵列型发光二极管，其特征在于，包含：

一基板，该基板至少具有一出光区及两导线架容置槽，其中该出光区位于该基板的中间区块，该两导线架容置槽位于该基板的前后侧区块，其中该基板进一步具有设置于该基板的左、右侧边区块的至少一第一固定孔及至少一穿孔，以及对应于该两导线架容置槽的至少两凹槽；

一封装模块，其以一射出成型方式形成于该基板的该出光区周围，该封装模块高于该出光区的表面的部份定义成一上封装模块，其中该上封装模块底面的前后两侧向下形成有两凸板，该两凸板的配置位置相对应于该导线架容置槽，该两凸板的长度至少大于该导线架容置槽的最长长度，该两凸板超出于该导线架容置槽的部份并向下延设有一第一凸部，该第一凸部底端向内平行延设有两突块，该两突块用以对应地与该两凹槽相组装，其中该上封装模块底面在相对应于该第一固定孔处形成有一第二凸部，该第二凸部对应于该凸缘的位置则形成有一凹缘，又该上封装模块具有一顶面、一第一内壁面、一固定面及一反光面，其中该顶面为一位于该上封装模块上侧周缘的平面部分，该顶面包含一连接于该上封装模块的该第一内壁面的内边，该第一内壁面垂设该顶面，且该第一内壁面包含一连接于该上封装模块的该固定面的底边，其中该第一内壁面的底边垂直于该固定面，且该固定面平行于该顶面；

两导线架，该两导线架部份地被包埋于该凸板内，其中每一导线架最靠近该出光区一侧的部份为一内电性连接区，一用以打线接合并包埋于该两凸板内的中间区，以及一远离于该出光区及未包埋于该两凸板内的外电性连接区，其中该内电性连接区及该外电性连接区之间设有至少一第二卡合槽及至少一第二固定孔，该第二卡合槽与该第二固定孔皆包埋于该封装模块内，而该导线架的该内电性连接区与该导线架的该外电性连接区保留未封入于该封装模块以供打线接合与电性连接使用，其中该外电性连接区设有多个供与外部组件电性连接的焊孔，且该外电性连接区至少须超出该基板的周缘；

一发光单元，该发光单元设置于该出光区之上，其中该发光单元包含有多个发光二极管晶粒，所述发光二极管晶粒互相打线接合并接合导线到该两导线架以构成一电路；

一罩体，该罩体由可透光性硅胶以射出成形方式制成，该罩体可罩覆该封装模块与该发光单元以保护该发光单元，其中该罩体的底周缘向外延设有一延伸座，该延伸座的底面设有一嵌合部，该嵌合部相对应于该罩体嵌合槽的设置位置；

一保护层，该保护层涂布于所述发光二极管晶粒及接合的导线之上；以及

一荧光层，该荧光层形成于该保护层上方，其中该荧光层在由一荧光墙所定义的区域内藉提供一磷化合物剂而形成，该反光面的内边与该荧光墙相接合。

2.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该基板进一步包含设置有分别相对应于该两导线架容置槽的每一导线架容置槽的一凹槽，以及该两导线架定位于定义为该两导线架容置槽的侧边配置空间内，其中该两导线架与该基板保持非接触。

3.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该基板的材质为一铜、一铝、一铜合金或一铝合金的至少其中之一。

4.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该出光区的周边设有一第一卡合槽。

5.如权利要求4所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该第一卡合槽的断面呈一“V”型。

6.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该第二卡合槽的断面呈一“V”型。

7.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该基板的表面进一步设有一导热反光层，该导热反光层的材质至少包含有一镍或一银的至少其中之一。

8.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该导线架的表面至少不低于该出光区的表面。

9.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该罩体嵌合槽的断面呈一“V”型。

10.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该延伸座间的长度至少不小于该上封装模块的该第一内壁面间的长度。

11.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，所述发光二极管晶粒以阵列排列配置于该出光区的表面。

12.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该绝缘保护层为一透光性硅胶薄层以保护所述发光二极管晶粒及接合的导线。

13.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该磷化合物是与硅混合，并且该荧光墙所定义的区域内提供该磷化合物，其中该荧光墙于该出光区周边以一30度至60度范围之间的一倾斜角度而设置。

14.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该反光面与该荧光墙涂布有一镍涂层或一铬涂层的至少其中之一。

15.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该反光面与该荧光墙上设置有一金属反光镜杯，其中该金属反光镜杯涂布有一镍涂层或一铬涂层并具有一较佳于该反光面与该反光墙的光学反射性。

16.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该荧光墙相对于该出光区的上表面是以一30度至60度范围之间的一倾斜角度而形成。

17.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该反光面相对于该出光区的上表面以一30度至60度范围之间的一倾斜角度而形成。

18.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该罩体以硅胶制成。

19.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该罩体具有可透光性。

20.如权利要求1所述的多层式阵列型发光二极管，其特征在于，该罩体嵌合槽为一“U”型的断面并配置于该上封装模块的该反光面上的一顶部周边处，并且该罩体嵌合槽相对于该出光区的上表面是以0度至80度范围之间的一倾斜角度而配置，而该罩体的底周缘向外延设有一延伸座，该延伸座的底面设有一嵌合部，该嵌合部的设置位置相对应于该罩体嵌合槽，以使该罩体固定于该封装模块上。

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