CN103791253A - 发光装置和制造该发光装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光装置（100），包括：电路板（1）和设置在所述电路板（1）的第一侧（A）上的至少一个光源（3）；以及用于所述至少一个光源（3）的透镜（2），其特征在于，所述透镜（2）由可固化的材料制成，所述材料的固化温度低于所述电路板（1）和所述至少一个光源（3）的最大承受温度。此外本发明还涉及一种制造该发光装置的方法。

Description

发光装置和制造该发光装置的方法

技术领域

本发明涉及一种发光装置和一种制造该发光装置的方法。

背景技术

在当今的照明领域，通常需要为光源设置光学器件、例如透镜，由此可以提高照明装置的光效率。在生产过程中，由于光源以及照明装置中的其他电子器件对温度敏感，因此很难在高温环境中（例如200℃）为光源安装透镜。因此需要借助于附加的固定连接件在低温或常温环境中将光学器件和电子器件固定在一起，例如利用螺栓将透镜固定在电路板承载光源、特别是LED光源的一侧上。

技术人员已经发现，在上述装配过程中存在不容忽视的问题。一方面，在装配过程中，无法保证将光学器件精确地安装在光源上，例如使透镜的光轴和光源的光轴重合。这会导致照明装置出现色差或者光分布不均匀等问题。另一方面，由于附加的固定连接件会对光学器件和电子器件施加压力，因此可能会导致光学器件自身变形，例如透镜相对于电路板扭曲或拱起。这同样会严重地影响照明装置的光效果。此外，在装配的过程中，还会消耗一定量的成本和时间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种新型的发光装置。在这种发光装置中，透镜可以精确地固定在预定的位置上，并且在制造过程中能确保发光装置中的电子器件的性能不受影响。

本发明的第一个目的通过一种发光装置来实现，该发光装置包括：电路板和设置在所述电路板的第一侧上的至少一个光源；以及用于所述至少一个光源的透镜，其特征在于，所述透镜由可固化的材料制成，所述材料的固化温度低于所述电路板和所述至少一个光源的最大承受温度。

由于透镜的固化温度低于发光装置中的电子器件、特别是电路板和光源的最大承受温度（例如120℃-150℃），因此透镜的制造过程不会影响这些电子器件的电特性。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，所述透镜直接在所述第一侧上模制成型。模制过程可以尽可能减小透镜在电路板上的实际位置和预定安装位置之间的误差，并且无需使用附加的固定件就可以实现透镜和电路板之间的固定连接。“第一侧”在本发明中是指电路板的顶面，相应地，可以将电路板的底面称为第二侧。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，所述发光装置还包括至少部分嵌入所述电路板的至少一个防剥离结构，所述防剥离结构与所述透镜一体形成。在模制过程中，透镜和电路板的第一侧之间已经存在一定的粘合力。但是为了进一步确保透镜和电路板之间的固定连接，透镜还具有至少部分嵌入电路板中的防剥离结构（例如利用热熔工艺）。因此借助于防剥离结构对透镜位于第一侧的部分产生拉力，使其尽可能严密地贴附在电路板上。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，透镜由有机硅材料制成。这种有机硅材料不仅具有可以达到94%的透光率，而且还具有低固化温度（例如60℃）的特点。因此利用含有这种有机硅材料的可固化材料可以直接在电路板上模制成透镜，而并不会影响电路板或其他电子器件的电特性。这种有机硅材料例如是信越(ShinEtsu)公司的KET3008系列产品。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，所述电路板包括至少一个通孔，所述防剥离结构包括形状配合地嵌入所述通孔的连接部段。为了使防剥离结构至少部分地伸入电路板中，特别地在电路板上开设有和防剥离结构形状匹配的通孔。伸入通孔中的防剥离结构和光源所在平面之间具有一定的角度，该角度不为零，并且优选地为90°。防剥离结构向位于电路板一侧的透镜施加朝向通孔的拉力，由此使透镜可以严密地贴合在电路板的这一侧面上，特别是与通孔周围的区域严密地贴合。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，所述通孔包括开设在所述第一侧上的第一开口和开设在与所述第一侧相对的第二侧上的第二开口，所述第一开口的面积小于所述第二开口的面积。优选地，所述连接部段包括在所述第一侧连接所述透镜的第一部段和作为止挡端延伸至所述第二侧的第二部段。由此可以防止形状配合地嵌入通孔中的防剥离结构从通孔中脱出。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，所述第二部段具有锥形轮廓。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，各个所述光源周围开设有多个所述通孔。由于光源具有一定的厚度，因此在透镜和电路板承载光源的区域之间容易形成气隙。在本发明中，多个防剥离结构借助于与其一一对应的通孔定位在光源周围，防剥离结构因此可以对覆盖在该区域的透镜进一步施加朝向通孔的拉力，以消除可能会出现的气隙。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，多个所述光源布置在所述电路板上，每个所述光源的周围开设有多个均匀排布的所述通孔。为了防止电路板出现裂纹或断裂，将多个通孔均匀地布置在每个光源的周围，由此可以在保证电路板完整的情况下，增大透镜和电路板之间的接合力。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，所述光源为LED芯片。LED芯片具有发光效率高、寿命长、绿色环保的优点。

在根据本发明的发光装置中，透镜的材料例如可以是聚亚安酯或者硅胶。当然，该材料也可以是其他适合的透明材料。

本发明还涉及一种制造该发光装置的方法，其特征在于下列步骤：

a）提供具有空腔的第一模具；

b）提供电路板和设置在所述电路板上的至少一个光源，其中所述电路板上具有至少一个通孔；

c）将所述电路板设置在所述第一模具上，其中所述至少一个光源位于所述空腔中；

d）通过所述至少一个注入孔向所述空腔中灌注熔融状态的填充材料以形成透镜。

优选地，所述填充材料的固化温度低于所述电路板和所述至少一个光源的最大承受温度。并且优选地，在所述步骤a）中还提供带有至少一个注入孔的第二模具，其中所述电路板被夹持在所述第一模具和所述第二模具之间，所述至少一个注入孔和所述至少一个通孔彼此流体导通。

在该方法中，用于形成透镜的填充材料通过开设在电路板上的注入孔被填充在用于模制透镜的模具中，由此可以在低温环境中直接形成精确定位在电路板上、特别是覆盖光源的透镜。这种制造方法简单精确，由此制成的发光装置还具有稳定牢固的优点。

应该理解的是，如果没有其它特别注明，这里描述的不同的示例性实施例的特征可以彼此结合。

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是根据本发明的发光装置的第一实施例的截面图；

图2a-2c是制造图1中示出的发光装置的流程图。

具体实施方式

在下面详细描述中，参考形成本说明书的一部分的附图，其中，以例证的方式示出了可以实施本发明的具体实施例。关于图，诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“上”、“下”等方向性术语参考所描述的附图的方向使用。由于本发明实施例的组件可以在许多不同方向上放置，所以方向术语仅用于说明，而没有任何限制的意思。应该理解的是，可以使用其它实施例，并且在不背离本发明的范围的前提下可以进行结构或逻辑改变。所以，下面详细描述不应被理解为限制性的意思，并且本发明由所附的权利要求限定。

图1是根据本发明的发光装置的第一实施例的截面图。根据本发明的发光装置100包括电路板1、设置在其第一侧A上的光源3和固定在电路板1上的透镜2，其中透镜2和电路板1限定出容纳光源3的空间。在本实施例中，透镜2的入射面完全和光源3接触。该透镜2部分或完全由固化温度低于电路板1和光源3的最大承受温度的材料制成。由此可以简单地在电路板1的第一侧A上直接模制透镜2。由此可以确保透镜2在不借助于附加固定件的情况下精确地定位在预定的位置上，同时发光装置100中对温度敏感的电子器件也不会在这种低温模制过程中被影响或损坏。

制造透镜2的材料是一种具有高透光率的有机硅材料，其透光率可以达到94%。这种有机硅材料的固化温度可以达到60℃，并且其固化时间也较短，例如30分钟。这种有机硅材料例如是信越(ShinEtsu)公司的KET3008系列产品。

为了确保透镜2可以牢固地和电路板1连接，并且精确地成型在其预定的位置上，例如使透镜2的光轴和光源3的光轴重合，特别地在模制过程中使透镜2具有用于和电路板1连接的防剥离结构、即从透镜2的底面延伸出的两个连接部段5。连接部段5形状配合地完全嵌入开设在电路板1中的通孔4，其中连接部段5远离光源3的第二部段52的面积大于朝向光源3的第一部段51的面积。端面和电路板1的第二侧B齐平的第二部段52在此作为连接部段5的止挡部，用于和通孔4形成作用连接，防止透镜2在经受外力的情况下和电路板1分离。

图中示出的两个通孔4对称地开设在电路板1承载光源3的区域的两侧，由此可以借助于连接部段5确保透镜2精确地包覆在光源3上。通孔4在模制过程中可以用作从第二侧B向第一侧A注入形成透镜2的材料的注入孔。

在未示出的第二实施例中，也可以在电路板承载光源的区域周围开设三个或更多的通孔，这些通孔可以优选地围绕光源排布成环形。由此可以为更多的连接部段提供容纳空间，以增强透镜和电路板之间存在的连接的牢固性。

在未示出的第三实施例中，在确保通孔位于第一侧的第一开口的面积小于位于第二侧的第二开口的面积的前提下，通孔可以具有其他适合的形状，例如截锥形或沙漏形。

图2a-2c是制造图1中示出的发光装置的流程图。

在图2a中，首先将具有空腔R（未示出）的第一模具11、承载有光源3的电路板1和带有两个注入孔13的第二模具12依次放置在一起，其中电路板1上开设有两个通孔4。在将第一和第二模具11和12扣紧后形成将电路板1夹持在其中的灌注模具。在此情况下，光源3位于空腔R中，通孔4分别和对应的注入孔13流体导通。

在图2b中示出了灌注过程。利用热熔工艺在低温、例如110℃-70℃的温度范围中，通过注入孔13和通孔4将熔融状态的填充材料注入空腔R中以形成透镜2。为了确保透镜2和电路板1固定连接，特别地将通孔4中也注入填充材料，以形成防剥离结构。在此过程中，电路板1和电源3的最大承受温度均高于填充材料的固化温度。

在图2c中示出了脱模过程。

尽管在此示出并描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员应该理解的是，在不背离本发明的范围的前提下，各种可选和/或等同的实施方式可以代替所描述和示出的具体实施例。本申请旨在覆盖本文中所讨论的具体实施例的任何修改或变形。所以，本发明旨在仅由权利要求及其等同物限定。

参考标号

1     电路板

2     透镜

3     光源

4     通孔

41    第一开口

42    第二开口

5     连接部段

51    第一部段

52    第二部段

11    第一模具

12    第二模具

13    注入孔

100   发光装置

A     第一侧

B     第二侧

R     空腔

Claims (14)

1.一种发光装置（100），包括：电路板（1）和设置在所述电路板（1）的第一侧（A）上的至少一个光源（3）；以及用于所述至少一个光源（3）的透镜（2），其特征在于，所述透镜（2）由可固化的材料制成，所述材料的固化温度低于所述电路板（1）和所述至少一个光源（3）的最大承受温度。

2.根据权利要求1所述的发光装置（100），其特征在于，所述透镜（2）直接在所述第一侧（A）上模制成型。

3.根据权利要求2所述的发光装置（100），其特征在于，所述发光装置（100）还包括至少部分嵌入所述电路板（1）的至少一个防剥离结构，所述防剥离结构与所述透镜（2）一体形成。

4.根据权利要求2所述的发光装置（100），其特征在于，所述透镜（2）由有机硅材料制成。

5.根据权利要求3或4所述的发光装置（100），其特征在于，所述电路板（1）包括至少一个通孔（4），所述防剥离结构包括形状配合地嵌入所述通孔（4）的连接部段（5）。

6.根据权利要求5所述的发光装置（100），其特征在于，所述通孔（4）包括开设在所述第一侧（A）上的第一开口（41）和开设在与所述第一侧（A）相对的第二侧（B）上的第二开口（42），所述第一开口（41）的面积小于所述第二开口（42）的面积。

7.根据权利要求5所述的发光装置（100），其特征在于，所述连接部段（5）包括在所述第一侧（A）连接所述透镜（2）的第一部段（51）和作为止挡端延伸至第二侧（B）的第二部段（52）。

8.根据权利要求7所述的发光装置（100），其特征在于，所述第二部段（52）具有锥形轮廓。

9.根据权利要求3或4所述的发光装置（100），其特征在于，各个所述光源（3）的周围开设有多个所述通孔（4）。

10.根据权利要求9所述的发光装置（100），其特征在于，多个所述光源（3）布置在所述电路板（1）上，每个所述光源（3）的周围开设有多个均匀排布的所述通孔（4）。

11.根据权利要求3或4所述的发光装置（100），其特征在于，所述光源（3）为LED芯片。

12.一种制造根据权利要求1-11中任一项所述的发光装置（100）的方法，其特征在于下列步骤：

a）提供具有空腔（R）的第一模具（11）；

b）提供电路板（1）和设置在所述电路板（1）上的至少一个光源（3），其中所述电路板（1）上具有至少一个通孔（4）；

c）将所述电路板（1）设置在所述第一模具（11）上，其中所述至少一个光源（3）位于所述空腔（R）中；

d）通过所述至少一个注入孔（13）向所述空腔（R）中灌注熔融状态的填充材料以形成透镜（2）。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述填充材料的固化温度低于所述电路板（1）和所述至少一个光源（3）的最大承受温度。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述步骤a）中还提供带有至少一个注入孔（13）的第二模具（12），其中所述电路板（1）被夹持在所述第一模具（11）和所述第二模具（12）之间，所述至少一个注入孔（13）和所述至少一个通孔（4）彼此流体导通。

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