CN103016965B - Led发光模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED发光模块，具有：带有至少一个凹槽(2)的底板(1)；带有LED芯片(4)阵列的至少一个印刷电路板(3)分别设置在所述凹槽(2)中，其特征在于，各个LED芯片(4)利用COB？艺直接安装在所述印刷电路板(3)上，并且还设置有位于凹槽(2)的侧壁上的反射体(5)，将来自所述LED芯片(4)的光线进行反射。此外本发明还涉及一种制造该LED发光模块的方法。根据本发明的LED发光模块可以产生偏光效果，因此特别适用于道路照明，并且该LED发光模块还具有结构简单、成本低廉、热阻较小的优点。

Description

LED发光模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种LED发光模块及其制造方法。
背景技术
随着LED技术的发展，很多类型的LED照明装置已经可以代替常规的卤素灯，广泛地应用在道路照明领域。现有技术中，已知了一种可以提供1w或3w高功率的LED照明装置。这种照明装置由多个独立封装的LED芯片组成矩阵模块，由于其中存在过多的热界面(例如芯片到引线框、引线框到锡膏、锡膏到印刷电路板、印刷电路板到散热体)而导致这种照明装置热阻较高。并且由于这种照明装置的光源为对称分布的点光源，因此仅仅可以提供圆形的光分布，这对于道路照明来说是不利的。在另一种已知的实施方式中，可以在布置有LED光源的印刷电路板上安装反射体层。这种改良设计的优点在于，可以通过设计不同的反射体来实现对光分布的调整和改变。但其中仍存在的缺点是，由于反射体层仅仅被机械地安装在印刷电路板上，因此导致整个照明装置的热阻过大，很难满足高功率LED照明装置的散热要求。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提出一种用于照明装置的LED发光模块及其制造方法。根据本发明的LED发光模块可以产生偏光效果，因此特别适用于道路照明，并且该LED发光模块还具有结构简单、成本低廉、热阻较小的优点。
本发明的目的通过一种LED发光模块由此实现，该LED发光模块具有：带有至少一个凹槽的底板；带有LED芯片阵列的至少一个印刷电路板分别设置在凹槽中，其中各个LED芯片利用COB工艺直接安装在印刷电路板上，并且还设置有位于凹槽的侧壁上的反射体，将来自LED芯片的光线进行反射。利用COB工艺将大功率的LED芯片安装在印刷电路板上、特别是金属基电路板上，可以有利地避免引线框所引起的热阻，从而有利于LED发光模块进行散热。并且在此前提下，通过在凹槽的侧壁上设置非对称结构的反射体，可以实现朝向预定方向的偏光反射。根据本发明的LED发光模块因此体现了制造简单低廉，偏光效果较好的优点。
根据本发明的一个优选的设计方案，反射体与底板一体成型。这种设计极大地节约了制造成本，减少装配步骤，进而可以进一步避免由于反射体的制造公差而引起的与预定反射区域偏离的可能性。特别优选地，反射体与底板通过热压铸工艺一体成型。
根据本发明的一个优选的设计方案，反射体是从凹槽的侧壁开始单侧延伸出的反射板。由此可以实现所谓的“非对称”反射体结构，用于产生偏光效果。
根据本发明的一个优选的设计方案，反射体至少延伸到通过反射体遮盖各个LED芯片的位置。在此，反射体从侧面和顶面部分地遮盖LED芯片，使得由LED芯片射出的部分光线通过反射体被反射，由此可以产生所期望的偏光效果，并且提高了光效率。
进一步优选的是，反射体包括多个燕翅形反射部分，其中每一个LED芯片分配有一个燕翅形反射部分。LED芯片相应地位于燕翅形反射部分的对称轴线下方，由此可以使LED芯片射出的部分光线平均地到达各个燕翅形反射部分上。
根据本发明的一个优选的设计方案提出，燕翅形反射部分包括对称设置的与安装面呈预定角度的第一翅面和第二翅面。根据光学原理和几何原理将第一和第二翅面设计为由多个部段构成，从而可以实现较为理想的反射效果。当然也可以将第一和第二翅面根据实际应用的需要设计为光滑的曲面。此外，第一和第二翅面之间存在预定的夹角，由此有利于获得所期望的光斑。
优选的是，第一翅面和所述第二翅面是涂覆有反光材料的反光面。或者可以对第一翅面和所述第二翅面进行表面氧化处理，由此可以进一步提高光效率，减小能耗。
根据本发明的另一个优选的设计方案，LED芯片利用含银环氧物直接固定在所述印刷电路板上。通过这种典型的COB工艺处理形成的LED芯片和印刷电路板集成为完整的发光组件，由于其中未引入和引线框相关的热阻，因此使发光组件具有最小化的热阻，这在应用大功率LED的照明装置中具有重要意义。
根据本发明的一个优选的设计方案，LED芯片由填充物以及位于填充物外围的胶壁包封。有利地，填充物为硅树脂。利用例如硅树脂的填充物对LED芯片进行包封，可以确保LED芯片在恶劣的应用条件下具有较长的使用寿命，同时满足工业上的防水防尘要求。硅树脂可以增强例如应用在道路照明中的LED芯片抗紫外线辐射性能和抗氧化性能。当然也可以选用其他具有类似特性的材料对LED芯片进行包封。
优选的是，在反射体和所述印刷电路板之间还具有散热体。由此可以进一步增大散热面积，减少由于组件过热而引起的故障可能性。
根据本发明的一个优选的设计方案，底板为长条形，该底板中开设有多个平行细长的凹槽。这种特殊的设计特别有利于获得长条形的光斑，非常适合应用在例如道路照明中。
此外本发明还涉及一种制造上述LED发光模块的方法，其特征在于以下步骤：
a)提供毛坯，将毛坯加工成开设有至少一个凹槽的底板，其中在凹槽的侧壁上形成多个燕翅形部分；
b)将燕翅形部分的表面处理成一、第二反光翅面；
c)将印刷电路板固定在至少一个凹槽中，并且通过COB工艺将多个LED芯片布置在印刷电路板上；
d)对LED芯片进行包封。
优选地在步骤b)之后，经过铣削处理在凹槽的底部形成用于安置印刷电路板的安装面。
优选地在步骤c)中，各个LED芯片布置在各个燕翅形反射部分的对称轴线的正下方。
优选地在步骤d)中，LED芯片通过含银环氧化物直接固定在印刷电路板上。
由此制成的LED发光模块具有结构简单、成本低廉、热阻较小的优点，并且可以产生偏光效果。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：
图1是根据本发明的LED发光模块的立体图；
图2是图1中LED发光模块的局部立体图；
图3a是根据本发明的LED发光模块的俯视图；
图3b是图3a的局部放大图；
图3c是根据本发明的LED发光模块的侧视图；
图4是根据本发明的LED发光模块的光分布图。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的LED发光模块的立体图，其中LED发光模块具有底板1、反射体5、印刷电路板3和LED芯片4。在该优选的实施方式中，为了节约制造成本并且减少装配步骤而将作为底板1的毛坯经过例如热压铸或冲压等处理工艺，使反射体5一体地形成在底板1上。经过这种处理工艺同时在底板1中形成有至少一个凹槽2(在该实施方式中为3个)，凹槽2具有平坦的底部和侧壁。该底部经过例如铣削处理可以形成用于安置印刷电路板3的安置面A，其中在印刷电路板3上特别利用COB工艺安装有LED芯片4。凹槽2的侧壁自身用作反射体5，由此可以进一步避免由于反射体5的制造公差而引起的光反射错位。当然也可以附加地在侧壁上安装反射体5。
为了实现偏光效果，反射体5是从凹槽2的侧壁开始单侧向遮盖LED芯片4的方向延伸出的反射板，由此形成非对称造型，用于将来自LED芯片4的光线朝向预定的方向进行反射。通过附图可以看出，LED芯片4位于凹槽2的底部，而反射体5延伸到遮盖LED芯片4的位置。具体而言，反射体5遮盖了LED芯片4的部分侧面和顶面，使得由LED芯片4射出的部分光线通过反射体5被反射，由此可以产生所期望的偏光效果。为了进一步提高了光效率，反射体5包括多个燕翅形反射部分6，该燕翅形反射部分6包括对称设置的第一翅面A1和第二翅面A2。燕翅形反射部分6分别和布置在其对称轴线下方的LED芯片4逐一对应，这样可以使LED芯片4射出的部分光线平均地到达各个燕翅形反射部分6上。
图2是图1中LED发光模块的局部立体图。在此，根据COB工艺，将LED芯片4利用含银环氧物直接固定在位于在凹槽2底部的印刷电路板3上，构成完整的发光组件，而无需现有技术中的引线框等附加元件或热介质材料，由此可以减小整个LED发光模块的热阻，特别是具有大功率LED的发光模块的热阻。为了确保LED芯片4具有较长的使用寿命，有利地利用例如硅树脂等的填充物将LED芯片4包封在胶壁框中，形成模块化结构。硅树脂具有良好的抗紫外线辐射性能和抗氧化性能，因此特别适合于对应用在户外的LED芯片4进行包封。当然也可以选用其他具有类似特性的材料对LED芯片4进行包封。
图3a是根据本发明的LED发光模块的俯视图。结合图3b中示出的局部放大图可以看出，每个燕翅形反射部分6对应于一个LED芯片4，在本实施方式中，根据光学原理和几何原理将第一和第二翅面A1，A2设计为由多个部段构成，并且在第一和第二翅面A1，A2之间存在预定的夹角，从而可以实现较为理想的反射效果。为了进一步提高光效率，可以在第一和第二翅面A1，A2上以及凹槽2的侧壁上涂覆反光材料或者对其进行表面氧化处理，也或者直接进行打磨或抛光，使其成为反光面。
图3c是根据本发明的LED发光模块的侧视图。LED芯片4位于梯形凹槽2的底部、即在侧视图中示出的梯形的上底边处。以三角形示出的燕翅形反射部分6遮盖在LED芯片4上方。由LED芯片4射出的光线在平行于梯形底边的方向上到达反射体5上、即凹槽2的侧壁以及燕翅形反射部分6上。由此可以产生偏光效果。
图4是根据本发明的LED发光模块的光分布图。从该图中可以明显地看出相对于原点位置在Y轴上偏移的光斑。这种光分布特别适用于道路照明领域。
在特别用于道路照明的情况下，根据本发明的LED发光模块具有长条形的底板1，并且在其中开设有多个平行细长的凹槽2。由此可以获得均匀的长条形光斑。
对于本发明而言，所提及的印刷电路板3可以优选的是金属基电路板，也可以是其他类型的电路板。此外在反射体5和印刷电路板之间还可以设置散热体9(未示出)，用于进一步提高LED发光模块的散热效果。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
参考标号
1底板
2凹槽
3印刷电路板
4LED芯片
5反射体
6燕翅形反射部分
7填充物
8胶壁
9散热体
A安装面
A1第一翅面
A2第二翅面

Claims (15)

1.一种LED发光模块，具有：带有至少一个凹槽(2)的底板(1)；带有LED芯片(4)的阵列的至少一个印刷电路板(3)分别设置在所述凹槽(2)中，其特征在于，各个LED芯片(4)利用COB工艺直接安装在所述印刷电路板(3)上，并且还设置有位于所述凹槽(2)的侧壁上的反射体(5)，将来自所述LED芯片(4)的光线进行反射，所述反射体(5)与所述底板(1)一体成型，所述反射体(5)是从所述凹槽(2)的所述侧壁开始单侧延伸出的反射板。
2.根据权利要求1所述的LED发光模块，其特征在于，所述反射体(5)与所述底板(1)通过热压铸工艺一体成型。
3.根据权利要求1或2所述的LED发光模块，其特征在于，所述反射体(5)至少延伸到通过所述反射体(5)遮盖所述各个LED芯片(4)的位置。
4.根据权利要求3所述的LED发光模块，其特征在于，所述反射体(5)包括多个燕翅形反射部分(6)，其中每一个LED芯片(4)分配有一个燕翅形反射部分(6)。
5.根据权利要求4所述的LED发光模块，其特征在于，所述燕翅形反射部分(6)包括对称设置的呈预定角度的第一翅面(A1)和第二翅面(A2)。
6.根据权利要求5所述的LED发光模块，其特征在于，所述第一翅面(A1)和所述第二翅面(A2)是涂覆有反光材料的反光面。
7.根据权利要求1或2所述的LED发光模块，其特征在于，所述LED芯片(4)利用含银环氧物直接固定在所述印刷电路板(3)上。
8.根据权利要求1或2所述的LED发光模块，其特征在于，所述LED芯片(4)由填充物(7)以及位于所述填充物外围的胶壁(8)包封。
9.根据权利要求8所述的LED发光模块，其特征在于，所述填充物(7)为硅树脂。
10.根据权利要求1或2所述的LED发光模块，其特征在于，在所述反射体(5)和所述印刷电路板(3)之间还具有散热体(9)。
11.根据权利要求1或2所述的LED发光模块，其特征在于，所述底板(1)为长条形，所述底板(1)中开设有多个平行细长的凹槽(2)。
12.一种用于制造根据权利要求1-11中任一项所述的LED发光模块的方法，其特征在于以下步骤：
a)提供毛坯，将所述毛坯加工成开设有至少一个凹槽(2)的底板(1)，其中在所述凹槽(2)的侧壁上形成多个燕翅形部分(6)；
b)将所述燕翅形部分(6)的表面处理成第一、第二反光翅面(A1，A2)；
c)将印刷电路板(3)固定在所述至少一个凹槽(2)中，并且通过COB工艺将多个LED芯片(4)布置在所述印刷电路板(3)上；
d)对所述LED芯片(4)进行包封。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述步骤b)之后，经过铣削处理在所述凹槽(2)的底部形成用于安置所述印刷电路板(3)的安装面(A)。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述步骤c)中，所述各个LED芯片(4)布置在各个燕翅形反射部分(6)的对称轴线的正下方。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述步骤d)中，所述LED芯片(4)通过含银环氧化物直接固定在所述印刷电路板(3)上。
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