CN102563448A

CN102563448A - 发光二极管模块制造方法以及该发光二极管模块

Info

Publication number: CN102563448A
Application number: CN2011100052214A
Authority: CN
Inventors: 林修任; 林建宪; 彭耀祈; 陈効义; 蔡祯辉
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-01-06
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-01-06
Also published as: TWI425616B; TW201227923A; CN102563448B

Abstract

一种发光二极管模块制造方法以及该发光二极管模块，根据所需要的配光曲线需求，计算多颗发光二极管的出光角度配置并得出多组数据组，每一数据组对应一发光二极管且包括发光二极管于水平面的旋转角度以及发光二极管的出光面与水平面的夹角角度，至少其中二数据组的旋转角度不同，且至少其中二数据组的夹角角度不同，根据多组数据组的旋转角度于一导线架设置多个承载片，每一承载片设置一发光二极管，使导线架上具有多个发光二极管，根据夹角角度弯折承载片，使承载片上的发光二极管的出光角度符合所计算出的数据组。

Description

发光二极管模块制造方法以及该发光二极管模块

技术领域

本发明涉及一种发光二极管模块制造方法以及该发光二极管模块，尤其涉及一种不需搭配额外控光元件，即可发出符合使用者需求的配光曲线，可大幅降低制作成本与时间的非对称发光二极管模块，且具有目标投光效率高、灯具设计弹性高、灯具体积小与节省能源等优点。

背景技术

由于发光二极管(LED)具有体积小、发光效率高、寿命长与色彩变化丰富等优点，所以发光二极管的应用越来越多，但是发光二极管发光元件不同于传统发光元件，单一发光二极管的发光强度不足，故发光二极管灯具大多采用多颗发光二极管排列于一平面，来提供足够的发光强度，而且发光二极管为指向性光源，所以发光二极管灯具通常通过发光二极管发光元件的倾斜排列，或加装控光元件来达到使用者的配光需求。但是发光二极管要在灯具中做倾斜排列会增加额外的开模成本与人工组装成本，造成发光二极管灯具成本居高不下，间接地降低发光二极管灯具的普及。再者，若通过加装控光元件方式，则会降低灯具出光效率，导致发光二极管使用的数量要增加，既浪费电且增加灯具成本。

现有技术针对发光二极管灯具为了达到使用者的配光曲线要求，大多利用光学控光元件，如控光膜片、几何反射罩与发光二极管发光元件排列设计，来修正发光二极管发光元件的配光曲线。

针对现有专利而言，例如美国发明专利7665862“LED LIGHTINGFIXTURE”，其是将发光二极管设置于可二维翻转的长条形板体上，板体则是设置于一支撑板上，通过翻转板体可改变发光二极管发光角度，该案虽然通过调整支撑板、板体的角度，可以改变发光二极管的出光角度，但是并无法一一调整板体上各个发光二极管具有不同角度，此外，该案整体架构庞大、体积大，制作成本高。

再如美国发明专利6244728“LIGHT EMITTING DIODE ASSEMBLYFORUSE AS AN AIRCRAFT POSITION LIGHT”，其是将发光二极管设置于顶缘具有不同角度弯折的电路板顶部，再将多个电路板以不同角度设置于一基板，藉此可改变发光二极管发光角度，但是由于该案的电路板的形式固定，并无法随意变化，只能通过调整电路板于基板上的角度，以达到变化发光二极管角度的目的，且只能调整不同电路板的角度，并无法一一调整电路板上的各个发光二极管具有不同角度，此外，该案整体架构庞大、体积大，制作成本高。

又如中国台湾新型专利M305438“全反射型SMD发光二极管支架结构改良”，其是于一金属料片冲压成型多个金属接脚，每二个金属接脚搭配一胶座，胶座具有一中空状功能区用以将发光二极管设置于内，金属接脚分别设于胶座功能区内，而二金属接脚二侧部份突出于功能区外，且埋设于胶座内部，该案虽然可以制作出平面发光二极管光源模块，但是胶座与金属接脚的对位困难，封装速度慢，配光易受到对位误差影响，此外，其各个胶座的位置固定，也即各个发光二极管的出光角度相同，即使可通过弯折该金属料片达到变化出光角度的目的，但是并无法一一调整各个发光二极管具有不同角度。

据此可知，现有发光二极管照装置共同存在的缺点在于，由于无法一一调整发光二极管出光角度，因此无法确实达到配光需求，本案申请人为解决此问题，于2009年9月29日提出一TW发明专利申请，申请案号098132874“发光二极管照明模块与封装方法”(以下称的为前案)，由发光二极管灯具的发光二极管发光模块进行改善，可将多个发光二极管芯片一次上板、一次对位，因此配光曲线不易偏差、上板工艺快速，由于在发光二极管封装过程中就考虑灯具的配光需求，通过导线架的弯折，使完成的发光二极管发光模块可以直接应用到灯具中，可简化后续灯具组装流程，也不需要增加控光元件，既可大幅降低灯具所需体积与元件数目，也可使发光二极管灯具的出光效率最佳化，请参阅图1所示发光二极管照明模块俯视结构示意图，以及图2所示发光二极管照明模块实施例立体结构示意图，图标的发光二极管照明模块10的实施态样与该前案说明书所揭露实施例结构略有不同，但是结构特征相同，图标的发光二极管照明模块10具有二导线架11，该二导线架11结构对称，仅以其中一导线架11进行说明，该导线架11包括多行的承载片111a～111e，该承载片111a～111e是由该导线架11延伸而出且与该导线架11连接的长型片状结构，于该承载片111a～111e上设有发光二极管12，于该导线架11、承载片111a～111e、发光二极管12外部以一可透光的封胶(图中未示出)加以包覆，可依所需调整各承载片111a～111e的仰角，以使各个发光二极管12具有不同出光角度，但是由于承载片111a～111e只能作上下方向的调整，各行承载片111a～111e的延伸长度方向相互平行，因此出光范围受到局限，如图1所示虚线箭头是为指示方向Fa～Fe，承载片111a所设置的发光二极管12仅能沿着指示方向Fa调整，承载片111b所设置的发光二极管12仅能沿着指示方向Fb调整，以此类推，以图2实施例架构所形成的配光曲线如图3所示，光线是左右对称扩散且于中央部位形成一亮度集中区域，如图4所示模拟实验光照示意图，其是将发光二极管照明模块10进行道路模拟实验，于一道路30的延伸长度方向的一侧的上方，多组有多个发光二极管照明模块10，该每一发光二极管照明模块10的主要光线照射区域31集中于该道路30远离于发光二极管照明模块10的一侧，且于相邻两主要光线照射区域31重叠处形成一高亮度区域32，至于道路30靠近于发光二极管照明模块10的另一侧则完全无法被光线照射到而形成暗区33。据此，申请人本着精益求精的发明创作精神，认为有必要对于该前案进一步改进，尤其在不增加构件及成本的前提下，而又能够提高发光二极管照明模块照明范围、符合配光需求。

发明内容

有鉴于现有技术的缺失，本发明的目的在于提出一种发光二极管模块制造方法以及该发光二极管模块，不需搭配额外控光元件，即可发出符合使用者需求的配光曲线，可大幅降低制作成本与时间，且具有目标投光效率高、灯具设计弹性高、灯具体积小与节省能源等优点。

为达到上述目的，本发明提出一种发光二极管模块制造方法，包含：

根据所需要的配光曲线需求，计算多颗发光二极管的出光角度配置并得出多组数据组，每一数据组对应于一颗发光二极管，每一数据组包括一该发光二极管于水平面的旋转角度以及一该发光二极管的出光面与水平面的夹角角度，至少其中二数据组的旋转角度不同，且至少其中二数据组的夹角角度不同；

根据该多组数据组的旋转角度，于一导线架设置多个承载片；

于每一承载片设置一发光二极管，使该导线架上具有多个发光二极管；以及

根据该多组数据组的夹角角度，弯折该多个承载片，使承载片上的发光二极管的出光角度符合所对应的该数据组的旋转角度及夹角角度。

为达到上述目的，本发明还提出一种发光二极管模块，包含：

一导线架，于该导线架设有多个承载片，该承载片具有相对的第一端及第二端，该承载片由该第一端朝向该第二端具有一延伸长度方向，该第一端连接于该导线架，该第二端呈悬空状态，该多个承载片具有至少二种不同的延伸长度方向；以及

多个发光二极管，提供于该每一承载片上各设置一发光二极管。

本发明的功效在于，本发明提供的发光二极管模块制造方法以及该发光二极管模块，利用承载片可弯折的特性，使得发光二极管具有至少二种的出光角度配置，其所产生的配光曲线，可直接符合需求的光型，而免搭配额外的控光元件，大幅节省灯具成本与体积，另外，此发光二极管支架结构将可使设计者轻易且快速设计出非对称或特殊光型，而可满足各种特定需求场合(例如路灯所需的蝙蝠型光型)。

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为现有发光二极管照明模块俯视结构示意图；

图2为现有发光二极管照明模块实施例立体结构示意图；

图3为现有发光二极管照明模块的配光曲线图；

图4为现有发光二极管照明模块的光照效果示意图；

图5为本发明的配光曲线图；

图6为本发明发光二极管照明模块实施例未设置发光二极管的俯视结构示意图；

图7为本发明发光二极管照明模块实施例的俯视结构示意图；

图8为本发明发光二极管照明模块实施例的立体结构示意图；

图9为本发明发光二极管照明模块实施例的光路径示意图；

图10为本发明发光二极管照明模块的光照效果示意图；

图11为本发明发光二极管照明模块另一实施例的俯视结构示意图。

其中，附图标记

现有技术：

10-现有发光二极管照明模块

11-导线架

111a～111e-承载片

12-发光二极管

30-道路

31-主要光线照射区域

32-高亮度区域

33-暗区

Fa～Fe-指示方向

本发明：

20、20A-发光二极管模块

21、21A-导线架

211a～211e-承载片

212a-第一端

213a-第二端

214a～214e-设置点

22-发光二极管

221-圆杯状外壳体

222-发光二极管芯片

40-道路

41-主要光线照射区域

42-高亮度区域

43-边缘区域

Da～De-延伸长度方向

θ1～θ5-旋转角度

φ-承载片翻折的角度

具体实施方式

以下将参照随附的附图来描述本发明为达到目的所使用的技术手段与功效，而以下附图所列举的实施例仅为辅助说明，以利对本发明技术方案的了解，但本发明的技术手段并不限于所列举附图。

请参阅图5至图7所示，说明本发明所提供的发光二极管模块的制造流程包括以下步骤：

步骤一：首先，根据所需要的配光曲线需求，计算多颗发光二极管的出光角度配置并得出多组数据组，每一数据组对应于一颗发光二极管，每一数据组包括一该发光二极管于水平面的旋转角度以及一该发光二极管的出光面与水平面的夹角角度，至少其中二数据组的旋转角度不同，且至少其中二数据组的夹角角度不同。

步骤二：根据该多组数据组的旋转角度，于一导线架设置多个承载片。

步骤三：于每一承载片设置一发光二极管，使该导线架上具有多个发光二极管。

请参阅图6及图7所示，说明上述步骤一至步骤三，该发光二极管模块20具有二导线架21，该二导线架21结构对称，在此仅以其中一导线架21进行说明，于该导线架21设有多行的承载片211a～211e，该导线架21是一具有导电性的片材，该导线架21可由铜(Cu)、铁(Fe)、镍(Ni)等纯元素或合金所组成，该多行承载片211a～211e是由冲压加工方式和刻蚀方式成型于该导线架21，以该承载片211a为例，该承载片211a具有相对的第一端212a及第二端213a，该承载片211a由该第一端212a朝向该第二端213a具有一延伸长度方向Da，该第一端212a是连接于该导线架21，该第二端213a是呈悬空状态，该承载片211a的延伸长度方向Da是依据步骤一所计算出的该旋转角度设置，根据配光所计算出的多组数据组具有不同的旋转角度，例如，以承载片211a的旋转角度θ1为基准，承载片211a的旋转角度θ1为0度时，承载片211b的旋转角度θ2为10度，承载片211c的旋转角度θ3为30度，承载片211d的旋转角度θ4为40度，承载片211e的旋转角度θ5为50度，因此可呈现出图6所示该承载片211a～211e具有五种不同的延伸长度方向Da～De，本实施例的导线架21具有25片承载片，因此，于步骤一计算出25组数据组，根据每组不同的旋转角度即可设置所有承载片。

其次，于每一承载片211a～211e具有一设置点214a～214e，该设置点214a～214e是提供设置一发光二极管22，本发明所设置的发光二极管形状或种类没有一定限制，以本实施例所设置的该发光二极管22(如图7所示)而言，其具有一圆杯状外壳体221，于该圆杯状外壳体221内设有一发光二极管芯片222，该发光二极管芯片222可为GaN、GaInN、AlInGaP与AlInGaN、AlN、InN、或GaInAsN与GaInPN其中之一，该发光二极管22具有一出光点(即发光二极管芯片222的出光点)，且该发光二极管22的出光点是设置于每一承载片211a～211e的设置点214a～214e，通过接合金属或金属粒子胶或导线连接的方式，将该圆杯状外壳体内的发光二极管芯片与该承载片211a～211e构成电性连接，因此，承载片211a～211e的延伸长度方向Da～De是以该发光二极管22的出光点(也即该设置点214a～214e)为中心，且承载片211a～211e依据步骤一计算所得出的数据组的旋转角度设置，使承载片211a～211e具有至少二种不同的延伸长度方向Da～De。此时，发光二极管22是以其中心点(即出光点)为基准多组设置于导线架21上。也就是说，纵使承载片211a～211e依据步骤一而具有旋转角度(但未具有夹角角度时)，设置在承载片211a～211e上的多个发光二极管22的中心点仍旧相互呈纵贯直线的多组。

完成上述步骤一至三之后，该承载片211a～211e仍呈现平躺状态，也即该承载片211a～211e与该导线板21是同一平面，而后再接续进行下一步骤(步骤四)。

步骤四：根据该些多组数据组的夹角角度，弯折该些承载片，使每一承载片上的发光二极管的出光角度符合所对应的该数据组的旋转角度及夹角角度。请参阅图6至图8所示，以该承载片211a为说明例，该承载片211a是以该第一端212a为基准弯折，使该承载片211a的第二端213a垂直于该承载片211a的延伸长度方向Da向上翻折一角度φ，该承载片211a翻折的角度φ，是以步骤一所计算出的夹角角度为依据。以此类推，可使每一承载片211a～211e上所设置的发光二极管22的出光角度能够符合所对应的数据组的旋转角度及夹角角度，呈现出图8所示态样，最后可于该导线架21、承载片211a～121e、发光二极管22外部以一可透光的封胶(图中未示出)加以包覆。

请参阅图7及图9所示，通过设计该承载片211a～211e于导线架21的旋转角度，且通过承载片211a～211e可弯折的特性，因此可使发光二极管22具有多种出光角度，因此可以符合图5所示该非对称光型配光曲线，将本发明实施例进行道路模拟实验，如图10所示，该发光二极管照明模块20的设置数量、位置，以及该发光二极管照明模块20与道路40的相对位置，是与图4该现有发光二极管照明模块10的设置数量、位置，以及该现有发光二极管照明模块10与道路30的相对位置相同，由图10可知，该发光二极管照明模块20的主要光线照射区域41几乎涵盖该道路40，至于道路40靠近于发光二极管照明模块20的一侧边缘区域43虽然光线较弱，但也能够被照射到，且于发光二极管照明模块20下方形成一高亮度区域42，据此可知，本发明所提供的发光二极管照明模块20由于能够提供非对称光型因此能有效拓展两个维度方向的光线，达到大面积高均匀度的配光设计。

必须说明的是，图7所示本发明发光二极管照明模块20实施例显示对称设置二导线架21，每一导线架21设置有5x5组的25个承载片，共有50个承载片，可以上述架构为基础衍生出其它结构，且可达到相同效果，例如，可将二导线架21合而为一，于同一导线架两边各设置25个承载片，共有50个承载片，此外，该50个承载片的位置可以任意互换，如图11所示该发光二极管照明模块20A，该导线架21A的面积相当于图7所示该二导线架21的面积总合，至于该发光二极管照明模块20A上的50个承载片与图7该发光二极管照明模块20上的50个承载片相同，只是位置不同而已，但是，由于每一承载片以及其上所承载的发光二极管仍遵循上述步骤一根据配光所计算出的的旋转角度及夹角角度，因此，仍然能够达到所需要的光型，此外，承载片的数量(也即发光二极管的数量)以及承载片的距离(也即发光二极管的距离)，均可以实际所需设计，并不限于图示实施例，本发明的技术特征在于，根据所需要的配光曲线需求，计算多颗发光二极管的角度配置并得出多组数据组，根据该数据组设置承载片的旋转角度(也即发光二极管于水平面的旋转角度)及翻折角度(也即发光二极管的出光面与水平面的夹角角度)，以使得发光二极管具有不同方位的出光角度。

综上所述，本发明提供的发光二极管模块制造方法以及该发光二极管模块，利用承载片可弯折的特性，使得发光二极管具有至少二种的出光角度配置，其所产生的配光曲线，可直接符合需求的光型，而免搭配额外的控光元件，大幅节省灯具成本与体积，另外，此发光二极管支架结构将可使设计者轻易且快速设计出非对称或特殊光型，而可满足各种特定需求场合(例如路灯所需的蝙蝠型光型)。

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

1.一种发光二极管模块制造方法，其特征在于，包含：

根据该多组数据组的夹角角度，弯折该些承载片，使每一承载片上的发光二极管的出光角度符合所对应的该数据组的旋转角度及夹角角度。

2.根据权利要求1所述的发光二极管模块制造方法，其特征在于，该每一承载片具有相对的第一端及第二端，该承载片由该第一端朝向该第二端具有一延伸长度方向，该第一端连接于该导线架，该第二端呈悬空状态，该承载片的延伸长度方向依据该旋转角度设置，该多个承载片具有至少二种不同的延伸长度方向。

3.根据权利要求2所述的发光二极管模块制造方法，其特征在于，该每一承载片具有一设置点，该每一发光二极管具有一出光点，该发光二极管的出光点设置于该承载片的设置点，该承载片的延伸长度方向是以该发光二极管的出光点为中心依据该旋转角度设置。

4.根据权利要求3所述的发光二极管模块制造方法，其特征在于，在弯折该些承载片之前，该多个发光二极管是以其中心点为基准多组设置。

5.根据权利要求3所述的发光二极管模块制造方法，其特征在于，该承载片以该第一端为基准弯折，使该承载片的第二端垂直于该承载片的延伸长度方向翻折。

6.根据权利要求1所述的发光二极管模块制造方法，其特征在于，该导线架为一具有导电性的片材，该多个承载片是由冲压加工方式和刻蚀方式成型于该导线架。

7.一种发光二极管模块，其特征在于，包含：

8.根据权利要求7所述的发光二极管模块，其特征在于，该每一承载片具有一设置点，该每一发光二极管具有一出光点，该发光二极管的出光点设置于该承载片的设置点，该承载片的延伸长度方向是以该发光二极管的出光点为中心旋转一角度，使该多个承载片具有至少二种不同的延伸长度方向。

9.根据权利要求8所述的发光二极管模块，其特征在于，该多个发光二极管以其中心点为基准多组设置。

10.根据权利要求7所述的发光二极管模块，其特征在于，该承载片的该第二端垂直于该承载片的该延伸长度方向向上翻折一角度。