CN102376828A

CN102376828A - 自成型的发光二极管透镜的制作方法

Info

Publication number: CN102376828A
Application number: CN2011102175416A
Authority: CN
Inventors: 郑子淇; 恰克·爱德华; 杨健理; 李裕民
Original assignee: Intematix Technology Center Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: CN102376828B; TW201208140A; TWI456802B

Abstract

一种自成型的发光二极管透镜的制作方法，包含：提供一具有一第一黏度的第一液体及一具有第二黏度的第二液体，该第一液体的折射率与该第二液体的折射率相同；以一预定比例混合该第一液体及该第二液体使产生一具有第三黏度的第三液体；将该第三液体配置于一设置于一基板的发光二极管上并固化该第三液体使形成一设置于该发光二极管上的透镜，其中该第三黏度控制该透镜的形状。

Description

自成型的发光二极管透镜的制作方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管透镜，尤其涉及一种发光二极管透镜的制作方法。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，LED)为一种微型的固态光源，具有体积小、耐用、省电、使用寿命长及光色多元等优点。该发光二极管可满足于各式新的应用，为一种日常生活中常见的光源。随着发光二极管的效率不断的提升，且其演色性及色温越来越好及价格降低，发光二极管被广泛地应用在照明领域。

光学组件，如：透镜，可用以提高该发光二极管的发光效率，并且，通过设计该光学透镜的形状、(光)折射率及排列方式可增加光通量及出光效率。然而，使用模具成型的透镜的制作成本增加，因此，如何提供一种不使用模具成型的透镜的制作方法成为本领域的人员急欲解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术所述，本发明的一目的，在于提供一种自成型的发光二极管透镜的制作方法，为一种无须使用模具成型的透镜的制作方法。

本发明提供的自成型的发光二极管透镜的制作方法，包含：提供一具有一第一黏度的第一液体及一具有第二黏度的第二液体，该第一液体的(光)折射率相同于该第二液体的(光)折射率。接着，混合该第一液体及该第二液体使产生一具有第三黏度的第三液体，其中该第三黏度为3至300帕.秒。之后，将该第三液体配置于一发光二极管上，其中该发光二极管设置于一基板；固化该第三液体使形成一透镜，该透镜位于该发光二极管上，其中该第三黏度控制该透镜的形状。

其中，将该第三液体配置于该发光二极管上的步骤包含：将该第三液体填充于一注入器，定位该注入器，配置一预定量的该第三液后拉回该注入器，其中当点注该预定量的该第三液体时，该注入器的一点注口浸没于该第三液体。

根据本发明的一具体实施例，该方法还包含添加一荧光粉于该第三液体。

根据本发明的一具体实施例，该方法还包含配置一第四液体于该透镜上。

根据本发明的一具体实施例，其中该透镜的直径为0.1至50毫米。

根据本发明的一具体实施例，该第一液体及该第二液体为树脂、硅氧树脂、环氧树脂或高分子聚合物。

根据本发明的一具体实施例，一较佳的固化温度为摄氏20至200度。

根据本发明的一具体实施例，一较佳的固化压力为0.1至5大气压。

根据本发明的一具体实施例，该自成型的发光二极管透镜的制作方法还包含于该基板设置一凹槽，该发光二极管设置于该凹槽。

该液体的黏度是决定该透镜的形状，因此，模具成型工艺可以被省略；并且，通过调整该第一液体及该第二液体的混合比例可以调整决定该透镜形状的该第三黏度。此外，各种不同形式的透镜可以利用本发明所述的混合该第一液体及该第二液体而形成。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的一实施例的自成型的发光二极管透镜的制作方法的流程图；

图2(a)～图2(e)为本发明的第三液体配置于发光二极管的步骤的示意图；

图3为本发明另一实施例的自成型的发光二极管透镜的制作方法的流程图；

图4为本发明第一实施例的利用该方法制得的透镜的示意图；

图5为本发明第二实施例的利用该方法制得的透镜的示意图；

图6为本发明第三实施例的利用该方法制得的透镜的示意图；

图7为本发明第一实施例的利用该方法制得的复透镜的示意图；

图8为本发明第二实施例的利用该方法制得的复透镜的示意图；

图9为本发明第三实施例的利用该方法制得的复透镜的示意图；

图10为本发明第四实施例的利用该方法制得的复透镜的示意图；

图11为本发明的一利用该方法制得的的发光二极管结构的示意图；

图12为本发明的另一利用该方法制得的的发光二极管结构的示意图；

图13为本发明的一利用该方法制得的远程荧光粉发光二极管结构的示意图；

图14为本发明的利用该方法制得的发光二极管阵列的示意图；

图15为本发明的一实施例的发光二极管封装结构的示意图；

图16为本发明的另一实施例的发光二极管封装结构的示意图。

其中，附图标记

110～150自成型的发光二极管透镜的制作方法的步骤

210第三液体

220注入器

222点注口

230、310、410、510、610、710、810、910、1010、1110、1210发光二极管

240、320、420、520、620、720、820、1120、1220基板

330、430、530、1020、1150、1250透镜

440、850、950荧光粉

540、640、740、920凹槽

630、730、830、930第一透镜

650、750、840第二透镜

940凸透镜

960荧光层

1000发光二极管阵列

1130、1230围栏

1140、1240树脂

具体实施方式

参阅附图，本发明的目的、特征及优点将通过本发明的较佳实施例的以下阐释性及非限制性详述描述与以更好地理解，在附图标记中，相同参考数字为用于同一组件或类似组件。

本发明提供一种制作不同种类的透镜的方法，该制作方法通过混合二具有不同黏度比例的液体，该混合液体的黏度可视所需形状的透镜的不同而调整，并通过固化流程即可形成该透镜而不需任何模具成型工艺。

配合参阅图1，为本发明的一实施例的自成型的发光二极管透镜的制作方法的流程图。步骤110，提供一具有一第一黏度的第一液体。步骤120，提供一具有一第二黏度的第二液体，该第一液体的(光)折射率相同于该第二液体的(光)折射率，该第一黏度不同于该第二黏度，于本实施例中，该第一液体的该第一黏度高于该第二液体的该第二黏度，于实际实施时则不以此限。该第一液体及该第二液体可以使用为树脂、硅氧树脂、环氧树脂或高分子聚合物制作而成，且该第一液体与该第二液体可以使用相同材料制作而成。

步骤130，以一预定比例混合该第一液体及该第二液体使产生一第三液体，该第三液体具有一第三黏度。该第三黏度是介于该第一黏度及该第二黏度之间，且该第三黏度可以依该发光二极管透镜所需的形状而决定，且该第一液体及该第二液体的混合比例是依该第三黏度而决定。举例来说，假若所需求的该透镜的外型轮廓较高，则该第三黏度则对应的必需提高；而若所需求的该透镜的外型轮廓较低，则该第三黏度则对应的需降低。该第三黏度较佳的为3至300帕.秒(Pa.s)，即3000至300000厘泊(centipoises，cps)。

步骤140，配置该第三液体于一发光二极管上，其中该发光二极管设置于一基板上；该第三液体配置于该发光二极管及该基板并包覆该发光二极管，且所需的该透镜的直径是决定该第三液体的配置量。

步骤150，固化该第三液体使形成一透镜，该透镜设置于该发光二极管上，该第三黏度是控制该透镜的形状。该固化步骤可以使用紫外线固化(UVcuring)，红外线热固化(IR heat curing)、湿气固化(moisture curing)或化学固化(chemical curing)，且一较佳的固化温度(curing temperature)为摄氏20度至摄氏200度，一较佳的固化压力(curing pressure)为1大气压(atmosphere，atm)至5大气压。

配合参阅图2(a)～图2(e)，为本发明的第三液体配置于发光二极管的步骤的示意图。首先，填充该第三液体210于一注入器220，如图2(a)所示。接着，定位该注入器220，如图2(b)所示；该注入器220设置于该发光二极管230上方，其中该发光二极管230设置于该基板240；该注入器220设置贴近于该发光二极管230但不接触该发光二极管230，且该注入器220的的该点注口222与该发光二极管230之间的距离d极短。

接着，点注一预定量的该第三液体210，于点注该第三液体210时，该点注口222是浸没于该第三液体210，如图2(c)所示。之后，拉回该注入器220，如图2(d)所示；此时，配置于该发光二极管230上的该第三液体210是于该注入器220被移开的瞬间产生一尖端。最后，使该第三液体210成型，如图2(e)所示；该第三液体210是由表面张力(surface energy)而于一段时间后成型。该第三液体的黏度是决定该透镜的成型的形状。该第三液体210更经由固化后形成所需的透镜。

于本实施例中，可以通过控制该第三黏度以增加该透镜的尺寸，该第三黏度较佳的为3至300帕.秒(Pa.s)，该透镜的直径较佳的介于0.1至50毫米(millimeter，mm)。

配合参阅图3，为本发明另一实施例的自成型的发光二极管透镜的制作方法的流程图。步骤110，提供一具有一第一黏度的第一液体。步骤120，提供一具有一第二黏度的第二液体，其中该第一液体的(光)折射率相同于该第二液体的(光)折射率，该第一黏度不同于该第二黏度。于本实施例中，该第一液体的该第一黏度高于该第二液体的该第二黏度，于实际实施时则不以此限。该第一液体及该第二液体可以使用为树脂、硅氧树脂、环氧树脂或高分子聚合物制作而成，且该第一液体与该第二液体可以使用相同材料制作而成。

步骤130，以一预定比例混合该第一液体及该第二液体使产生一第三液体，该第三液体具有一第三黏度，且该第三黏度较佳的为3至300帕.秒(Pa.s)。

步骤132，混合一荧光粉于该第三液体，该荧光粉可以依据所需的发光光色做选择。

步骤140，配置该第三液体于一发光二极管上，其中该发光二极管设置于一基板上；该第三液体配置于该发光二极管及该基板上并包覆该发光二极管，且所需的该透镜的直径是决定该第三液体的配置量。

步骤150，固化该第三液体使形成一透镜，该透镜设置于该发光二极管上，该第三黏度是控制该透镜的形状。该固化过程可以为紫外线固化、红外线热固化、湿气固化或化学固化。

本实施例是通过混合该荧光粉于该第三液体中以调整由该发光二极管发出的光线的发光光色。固化的该第三液体及具有该荧光粉的透镜可以用以调整由该发光二极管的发出的光线的发光光色。该第三黏度同时控制该透镜的形状。

配合参阅图4，为本发明第一实施例的利用该方法制得的透镜的示意图。一发光二极管310设置于一基板320，一透镜330形成于发光二极管310及该基板320上并包覆该发光二极管310，其中该透镜330是经由固化一具有一第三黏度的第三液体所形成。

配合参阅图5，为本发明第二实施例的利用该方法制得的透镜的示意图。一发光二极管410设置于一基板420上，一第三液体混合一荧光粉440，具有该荧光粉440的一透镜430是形成于该发光二极管410上并包覆该发光二极管410。

配合参阅图6，为本发明第三实施例的利用该方法制得的透镜的示意图。一基板520具有一凹槽540，一发光二极管510设置于该凹槽540，一透镜530形成于该发光二极管510上。其中，制成该透镜的液体的黏度、对应该基板520特性的表面张力及该凹槽540的直径是控制该第一透镜630的形状。于本实施例中，该透镜为一凸透镜。此外，形成于该透镜530的该第三液体可以包含一荧光粉(未图示)，用以改变由该发光二极管发出的光线的发光光色。

又，本发明的自成型的发光二极管透镜的制作方法同时可以适用于制作复透镜，该复透镜是于该第一透镜上配置一第四液体，该第四液体经固化后形成一第二透镜，其中该第四液体的黏度是控制该第二透镜的形状。

配合参阅图7，为本发明第一实施例的利用该方法制得的复透镜的示意图。一基板620具有一凹槽640，该发光二极管610设置于该凹槽640。一第一透镜630形成于该发光二极管610上，其中，该第一液体的黏度、该凹槽的直径及对应该基板620本身特性的表面张力是控制该第一透镜630的形状。一第四液体是配置于该第一透镜630上，该第四液体经固化后形成一第二透镜650，该第二透镜650形成于该第一透镜630上，且该第四液体的黏度是控制该第二透镜650的形状。该第一透镜630的(光)折射率大于该第二透镜650的(光)折射率。此外，该第一透镜630或该第二透镜650还可以包含有一荧光粉(未图示)，用以改变由该发光二极管610发出的光线的发光光色。

配合参阅图8，为本发明第二实施例的利用该方法制得的复透镜的示意图。一基板720具有一凹槽740，一发光二极管710设置于该凹槽740，一第一透镜730形成于该发光二极管710上，其中，该第一液体的黏度、该凹槽的直径及对应该基板720本身特性的表面张力是控制该第一透镜730的形状。于本实施例中，该第一透镜730为一凹透镜。一第四液体是配置于该第一透镜730上，该第四液体经固化后形成一第二透镜750，该第二透镜750是位于该第一透镜730上；其中，该第四液体的黏度是控制该第二透镜750的形状。该第一透镜730的(光)折射率大于该第二透镜750的(光)折射率。此外，该第一透镜730或该第二透镜750还可以包含一荧光粉(未图示)，用以改变由该发光二极管710发出的光线的发光光色。

配合参阅图9，为本发明第三实施例的利用该方法制得的复透镜的示意图。一发光二极管810设置于一基板820，一第三液体配置于该发光二极管810上，该第三液体经固化后形成一第一透镜830，该第一透镜830位于该发光二极管810上并包覆该发光二极管810。一第四液体配置于该第一透镜830上以形成一第二透镜840，于本实施例中，该第四液体包含有一荧光粉850，用以改变由该发光二极管810发出的光线的发光光色。

配合参阅图10，为本发明第四实施例的利用该方法制得的复透镜的示意图。一发光二极管810设置于一基板820，一第三液体配置于该发光二极管810上，该第三液体经固化后形成一第一透镜830，该第一透镜830位于该发光二极管810上并包覆该发光二极管810。一第四液体配置于该第一透镜830上，于本实施例中，该第三液体包含一荧光粉850。

配合参阅图11，为本发明的一利用该方法制得的发光二极管结构的示意图。该发光二极管结构包含一凹槽920，一发光二极管910设置于该凹槽920，具有一荧光粉950的一第一透镜930填充于该凹槽920，其中该荧光粉950是均匀地设置于该第一透镜930。具有预定黏度的该第三液体是配置于该第一透镜930上以形成一凸透镜940。

配合参阅图12，为本发明的另一利用该方法制得的发光二极管结构的示意图。该发光二极管结构包含一凹槽920，一发光二极管910设置于该凹槽920，具有一荧光粉950的一第一透镜930填充于该凹槽920，该荧光粉950设置邻近于该发光二极管910并环绕于该发光二极管910以产生具有均匀厚度(uniform thickness)配置的一均厚(conformal distribution)荧光层。具有一预定黏度的该第三液体配置于该第一透镜930上以形成一凸透镜940。

配合参阅图13，为本发明的利用该方法制得的远程荧光粉(remotephosphor)发光二极管结构的示意图。该远程荧光粉发光二极管包含一凹槽920，一发光二极管910设置于该凹槽920，一第一透镜930填充于该凹槽920，一荧光层960设置于该第一透镜930上，其中该发光二极管910与该荧光层960之间具有一间隙(gap)，意即该荧光层960并未直接地接触该发光二极管910。具有预定黏度的该第三液体配置于该第一透镜930以形成一凸透镜940。

配合参阅图14，为本发明的利用该方法制得的发光二极管阵列的示意图。该发光二极管阵列1000包含多个发光二极管1010及多个分别形成于该多个发光二极管1010上的透镜1020，其中，该多个透镜1020是经由固化混合多黏度的液体所形成。

配合参阅图15，为本发明的一实施例的发光二极管封装结构的示意图。该发光二极管封装结构包含一基板1120，一发光二极管1110设置于该基板1120，一围栏1130、一树脂1140及一透镜1150。该围栏1130是由透明材料制成，该围栏1130形成于该基板1120上，该围栏1130定义一区域，该树脂1140填充于该区域并包覆该发光二极管1110，该透镜1150是经由固化一混合液体而成，其中该混合液体包含多的具有不同黏度的液体。该透镜1150设置于该树脂1140及该围栏1130上。

于本发明中，该围栏1130是使用透明材料制成，且于本实施例中，且由该围栏1130定义的该区域可以为圆形、矩形或椭圆形，于实际实施时，该区域可以为任意的几何形状。于本实施例中，该围栏1130为矩形板状结构，且该围栏1130大致垂直于该基板1120。然而，该围栏1130可以具有一角度倾斜地设置于该基板1120上。此外，该树脂1140或该透镜1150可以包含一荧光粉(未图示)。

配合参阅图16，为本发明的另一实施例的发光二极管封装结构的示意图。该发光二极管封装结构包含一基板1220、一发光二极管1210设置于该基板1220、一围栏1230、一树脂1240及一透镜1250。该围栏1230是使用透明材料制成并形成于该基板1220上。该围栏1230定义一区域。该发光二极管2320设置于该区域。该树脂1240填充于该区域并包覆该发光二极管1210。该透镜1250是经由固化一混合液体而成，其中该混合液体包含多种具有不同黏度的液体。该透镜1250设置于该树脂1240及该围栏1230上。于本实施例中，该围栏1230的剖面设计为梯形。此外，该树脂1240或该围栏1230可以包含一荧光粉(未图示)。于实际实施时，该围栏1230可以设计为任意的几何形状及具有不同的设置角度。

综合以上所述，本发明具有以下优点，该透镜的形状可以通过该液体的黏度成型，可省略模具成型的流程，藉以降低制作成本。并且，该第一液体及该第二液体的混合比例是调整用以决定该透镜形状的该第三黏度。又，本发明的混合二液体以形成透镜的方法可以适用于制作各种不同形式的透镜。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种自成型的发光二极管透镜的制作方法，其特征在于，包含：

a.提供一第一液体；

b.提供一第二液体，其中该第一液体的折射率相同于该第二液体的折射率；

c.混合该第一液体及该第二液体使形成一第三液体，其中该第三黏度为3至300帕.秒；

d.配置该第三液体于一发光二极管，该发光二极管设置于一基板；

e.固化该第三液体使形成一设置于该发光二极管上的透镜，其中该第三黏度为控制该透镜的形状。

2.根据权利要求1所述的自成型的发光二极管透镜的制作方法，其特征在于，该第三液体配置于该发光二极管的方法还包含：

d1.将该第三液体填充于一注入器；

d2.定位该注入器，其中该注入器接近于该发光二极管但不接触该发光二极管；

d3.点注一预设体积的该第三液体；

d4.拉回该注入器。

3.根据权利要求1所述的自成型的发光二极管透镜的制作方法，其特征在于，该第三液体包含有一荧光粉。

4.根据权利要求1所述的自成型的发光二极管透镜的制作方法，其特征在于，还包含点注一第四液体于该透镜上。

5.根据权利要求1所述的自成型的发光二极管透镜的制作方法，其特征在于，该透镜的直径为0.1毫米至50毫米。

6.根据权利要求1所述的自成型的发光二极管透镜的制作方法，其特征在于，该第一液体及该第二液体为树脂、硅树脂、环氧树脂或高分子聚合物。

7.根据权利要求1所述的自成型的发光二极管透镜的制作方法，其特征在于，该固化温度为摄氏20至200度。

8.根据权利要求1所述的自成型的发光二极管透镜的制作方法，其特征在于，该固化压力为0.1至5大气压。

9.根据权利要求1所述的自成型的发光二极管透镜的制作方法，其特征在于还包含一凹槽，形成于该基板上，该发光二极管设置于该凹槽。