CN104953003A - 发光装置及包含该发光装置的发光模块 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种应用于发光模块上的发光装置，发光装置包含一发光二极管元件、包覆该发光二极管元件的一封装胶体以及位于该发光二极管元件及该封装胶体上的一层体，其中层体具有一第一接合面，第一接合面面向发光二极管元件及封装胶体，并且第一接合面与封装胶体之间形成一间隙(air gap)。

Description

发光装置及包含该发光装置的发光模块

技术领域

本发明是关于一种发光装置，特别是一种用于以防水材料封装的发光模块内的发光装置。

背景技术

由于发光二极管（Light Emitting Diode,LED）光源颜色变化日益丰富，亮度与使用寿命上也逐渐提升，并且具有体积小以及环保等优良的特点，因此以LED为光源的应用产品快速发展，特别是应用于户外照明及装饰照明上的LED发光模块，逐渐受到当今市场上的青睐。

现有LED发光模块，为保护LED光源与提供防水的功能，会在发光模块的表面上再以防水胶进行封装。如图1A所示，现有LED发光模块1包含一电路板11、多个发光二极管光源12及一防水胶13，发光二极管光源12沿电路板11排列设置，并以防水胶13包覆封装电路板11上的发光二极管光源12。

图1B为图1A的横剖面视图，绘示上述发光二极管光源12应用于现有LED发光模块1上的结构示意图，发光二极管光源12包含一支架121、发光二极管管芯122以及封装层123(灰色区块)，发光二极管管芯122设于支架121内部，在填入封装层123后，对支架121以及发光二极管管芯122进行封装，最后再填入防水胶13，加以密封电路板11上的发光二极管光源12，并经过烘烤防水胶13使其固化的过程，以制成发光模块成品。

但是，防水胶13材质通常不耐受高温，在烘烤固化及回温冷却的过程中，热涨冷缩的作用，会使防水胶13因温度变化产生形状变异，进而牵动与其接触的封装层123。详言之，在还未设置防水胶13以前，现有发光二极管光源12的封装层123是曝露于外，在铺设防水胶13后，封装层123会与防水胶13直接接触，当防水胶13经过烘烤后，会因温度变化产生形状变异，此时防水胶13会拉扯与其接触的封装层123，造成封装层123表面不平整，如图1B所示。结果一并牵扯到发光二极管管芯122，进而破坏发光二极管光源12的内部封装构造，造成例如光线的色温改变等，因此影响LED发光模块的良率。

就产品的特性而言，LED发光模块通常可区分为柔性LED发光模块以及硬性LED发光模块，其中柔性LED发光模块可以任意的弯曲和卷绕，当长时间点灯的情况下，发光二极管光源12因处于密闭的防水结构内，不免产生相当温度，防水胶13亦会受到长期高温的影响，导致其结合力变弱，防水能力因而降低。此时，当使用者不慎拉扯LED发光模块时，很容易因此破坏发光二极管光源12的内部封装构造，进而影响LED发光模块的使用寿命。

有鉴于此，本发明提供一种应用于LED发光模块上的发光二极管装置，借由改良发光二极管装置的构造，以解决上述现有LED发光模块的缺点，乃为此业界急于达成的目标。

发明内容

本发明的主要目的，是提供一种发光装置以及具有该发光装置的发光模块，其改善发光装置的例如色温不稳定等问题，并且可提高整体发光模块的生产良率以及使用寿命。

为达到上述目的，本发明提供一种发光装置，包含一发光二极管元件、一封装胶体以及一层体。封装胶体包覆发光二极管元件。层体位于发光二极管元件及封装胶体之上，其中层体具有一第一接合面，第一接合面面向发光二极管元件及封装胶体，并且第一接合面与封装胶体之间形成一间隙(air gap)。

透过设置上述的发光装置，本发明另提供一种发光模块，包含至少一个上述的发光装置、一基板以及一可透光封装体。发光装置及可透光封装体设于该基板上，且可透光封装体包覆该发光装置；其中，层体的第一接合面以外的多个第一外表面，直接接触可透光封装体。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A为现有发光装置配置于LED发光模块中的示意图。

图1B为图1A的横剖面结构示意图。

图2为本发明的发光装置的结构剖面示意图。

图3为本发明的发光装置配置于LED发光模块中的示意图。

图4为图3的横剖面结构示意图。

图5为比较本发明的发光模块与现有LED发光模块于CIE色座标、流明亮度与色温偏差上的实验数据表。

图中元件标号说明：

1   LED发光模块

11  电路板

12  发光二极管光源

121 支架

122 发光二极管(LED)管芯

123 封装层(灰色区块)

13  防水胶

2   发光装置

21  发光二极管元件

211 发光二极管管芯

212 导线

22  封装胶体(灰色区块)

23  层体

23a 第一接合面

23b 第一外表面

24  间隙

25  支架

251 容置空间

25a 第二接合面

25b 第二外表面

3   发光模块

31  基板

31L 长度方向

32  可透光封装体

具体实施方式

以下将通过实施例来解释本发明内容，然而，关于实施例中的说明仅为阐释本发明的技术内容及其目的功效，而非用以直接限制本发明。须说明的是，以下实施例以及图示中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示；且附图中各元件的尺寸及相对位置关系仅用以示意以便了解，非用以限制实施比例及尺寸大小。

以下将借由图2、3及4并配合文字进行说明。其中，图2绘示本实施态样的发光装置2的结构剖面示意图，用以表示发光装置2的主要元件及其配置关系。图3绘示本实施态样的发光模块3包含发光装置2的使用状态示意图，用以表示发光装置2设于发光模块3上的具体实施方式。图4为本实施态样的发光模块3包含发光装置2的结构剖面示意图，其可清楚了解发光装置2与发光模块3之间的配置关系。

参考图2，发光装置2包含一发光二极管元件21、一封装胶体22、一层体23、一间隙(air gap)24以及一支架25。

发光二极管元件21可进一步包含发光二极管管芯211及导线212，并可依设计或实际需求，选用适当色光例如红色、绿色、蓝色、白色或其他颜色光的发光二极管管芯211。发光装置2可以包括多个发光二极管元件21，发光二极管元件21亦可包括多个发光二极管管芯211。

如本领域的普通技术人员所了解，支架25内部会布置金属线路(图面未绘示)，借此支架25的金属线路与发光二极管元件21的导线212得以电性相接；此外，支架25亦具有聚集及反射发光二极管元件21的光线，使其向外投射的功用。于本实施态样中，支架25具有一容置空间251以及位于该容置空间251以外的一第二接合面25a与多个第二外表面25b，支架25的容置空间251内可容置发光二极管元件21以及封装胶体22。

需说明的是，于本实施态样中，封装胶体22用于封装发光二极管元件21，而封装胶体22可填入荧光材料；如此一来，发光二极管元件21的光线通过荧光材料时可产生出不同颜色的光线。

如本领域的普通技术人员所了解，现有发光二极管装置将发光二极管管芯设置于支架后，便填满封装胶材在支架内进行封装成形。然而，为了加强本发明的发光二极管装置2的结构稳定性，以提升后续制程的良率；于本实施态样中，当支架25的容置空间251内布置发光二极管元件21以及封装胶体22后，会再设置一层体23在支架25上。详言之，层体23具有一第一接合面23a，第一接合面23a会面向发光二极管元件21及封装胶体22(灰色区块)，并相应贴合于支架25的第二接合面25a上；因此，当层体23的第一接合面23a与支架25的第二接合面25a彼此紧密接合时，层体23会位于发光二极管元件21及封装胶体22之上，透过层体23将支架25内的发光二极管元件21以及封装胶体22与外界隔离。

需特别说明的是，本发明的特点除了设置层体23覆盖支架25；另一特点在于，层体23的第一接合面23a与封装胶体22之间会形成间隙24，不让封装胶体22与层体23产生直接依附关系，借以避免外力拉扯层体23而影响到封装胶体22的封装结构。亦即，间隙24作为封装胶体22与层体23之间的进一步缓冲空间。

基于上述，如图2所示，本实施态样的发光二极管元件21、封装胶体22及间隙24得以密闭于支架25的容置空间251内，借此层体23可保护支架25内的发光二极管元件21以及封装胶体22的封装稳定性，并且当层体23受较大外力影响时，间隙24进一步作为封装胶体22与层体23之间的缓冲空间，因此本发明的发光装置内部元件可获得双重保护。

于本实施态样中，层体23的材料选自可透光硅胶片(silicon film)、热可塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)以及脱模剂其中之一。

以下将通过图3-4说明发光装置2应用在发光模块3上的具体实施方式及其配置关系。只是上述已详细说明发光装置2的各元件的结构关系，下述将不再对发光装置2的结构重复说明。

请参考图3，其表示发光装置2设于发光模块3上的具体实施方式。于本实施态样中，发光模块3包含发光装置2、基板31以及可透光封装体32，发光装置2及可透光封装体32设于基板31上，可透光封装体32再包覆并封装着发光装置2。其中，基板31为一长条形构造，多个发光装置2沿基板31的一长度方向31L排列设置。

接着请参考图4，其清楚表示发光装置2与发光模块3之间的配置关系。于本实施态样中，层体23是相应贴合于支架25上，发光装置2的发光二极管元件21、封装胶体22及间隙24会位于支架25的容置空间251内，故仅该发光装置2的层体23及支架25的部分表面会直接与可透光封装体32接触。详言之，层体23的第一接合面23a与支架25的第二接合面25a均不直接碰触可透光封装体32，与层体23的第一接合面23a以外的多个第一外表面23b并同支架25的容置空间251以外的多个第二外表面25b直接接触该可透光封装体32。

需说明的是，可透光封装体32即俗称的防水胶，主要用于封装基板31上的发光装置2，以达到防水功用。然而，可透光封装体32的材质可以选自聚氨脂、环氧树脂及硅树脂的其中之一，其均不耐受高温；并且现有发光装置封装后，封装胶材会曝露在外而直接与防水胶接触。故当防水胶受到高温将会产生材料变异，或者过度弯折现有LED发光模块时，防水胶会对发光装置的封装胶材料产生外力拉扯，改变原来封装胶材料及LED管芯的稳定结构，进而改变LED发光模块的光线色温以及影响生产的良率。

进而言之，在生产制程的烘烤过程中以及在长期点灯所产生的高温影响下，于本实施态样中的发光模块3，借由层体23及间隙24作为发光装置2与可透光封装体32之间的缓冲及保护构造，因此可维持发光装置2内部的发光二极管元件21及封装胶体22的结构稳定性，进而达到稳定发光模块整体发光的色温、提升生产良率及使用寿命的效果。

如本领域的普通技术人员所了解，不但封装胶体22可填入荧光材料外，于另一实施态样中，可透光封装体32亦可填入荧光材料，因此发光二极管元件21的光线通过可透光封装体32的荧光材料时，也可以产生出不同颜色的光线。

最后请参考图5，其为比较本实施态样的发光模块3与现有LED发光模块于CIE色座标、流明亮度(lm%)以及色温偏差(△CCT)上的实验数据表。不论发光装置2的层体23选用何种材料，发光模块3的CIE色座标的靶位座标参数值差异ΔX与ΔY的平均值(mean)数据均优于现有LED发光模块，例如可透光硅胶片的靶位座标参数值的差异的平均值(ΔX=0.0036与ΔY=-0.0003)相较于现有LED发光模块的靶位座标参数值的差异的平均值(ΔX=0.0529与ΔY=0.0138)，可透光硅胶片的靶位差异趋近于零，代表本发明的发光模块3在经历烘烤固化及回温冷却之后，其色温仍保有较好的稳定性。若进一步观察色温偏差值(△CCT)以及流明亮度(lm%)，发光模块3的色温偏差值的平均值最佳为-56，而流明亮度的平均值最佳为92.38%，由此可知，本发明的发光模块3搭配不同材质的层体23所呈现的数据均优于现有LED发光模块，因此本发明的发光装置2的特殊结构安排确实具备稳定整体发光模块色温以及增强照明亮度的优点。

再者，当层体23的材料选自可透光硅胶片时，发光模块3的CIE色座标的靶位座标参数值差异(ΔX与ΔY)、流明亮度(lm%)以及色温偏差(△CCT)都有最好的表现，因此最能有效避免发光装置2受到可透光封装体32的影响。

综上所述，本发明所提出的发光装置2借由层体23及间隙24的构造配置，使得发光装置2应用在防水材料封装的发光模块上，可有效改善整体发光模块的色温不稳定的问题，产生均匀的光线，并且可提高整体发光模块的生产良率以及使用寿命。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种发光装置，包含：

一发光二极管元件；

一封装胶体，包覆该发光二极管元件；以及

一层体，位于该发光二极管元件及该封装胶体之上，其中该层体具有一第一接合面，该第一接合面面向该发光二极管元件及该封装胶体；且该第一接合面与该封装胶体之间具有一间隙(air gap)。

2.如权利要求1所述的发光装置，还包含一支架，其具有一容置空间以及位于该容置空间外的一第二接合面，该发光二极管元件、该封装胶体及该间隙位于该容置空间内，该层体的该第一接合面相应贴合于该支架的该第二接合面上，使该层体与该封装胶体之间界定出该间隙。

3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该层体的材料选自可透光硅胶片(Silicon Film)、热可塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)以及脱模剂其中之一。

4.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该封装胶体还包含一荧光材料。

5.一种发光模块，包含；

至少一如权利要求1所述的发光装置；

一基板，该发光装置是设于该基板上；以及

一可透光封装体，设于该基板之上，并包覆该发光装置，

其中，该层体的该第一接合面以外的多个第一外表面直接接触该可透光封装体。

6.如权利要求5所述的发光模块，其特征在于，该发光装置还包含一支架，该层体相应贴合于该支架上，并且该可透光封装体包覆该发光装置的该层体及该支架。

7.如权利要求6所述的发光模块，其特征在于，该支架具有一容置空间以及位于该容置空间外的一第二接合面与多个第二外表面，该发光二极管元件、该封装胶体及该间隙位于该容置空间内，该层体的该第一接合面相应贴合于该支架的该第二接合面上，使该层体与该封装胶体之间界定出该间隙，并且该支架的该多个第二外表面与该层体的该多个第一外表面直接接触该可透光封装体。

8.如权利要求5所述的发光模块，其特征在于，该层体的材料是选自透光硅胶片(Silicon Film)、热可塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)以及脱模剂其中之一。

9.如权利要求5所述的发光模块，其特征在于，该可透光封装体的材质选自聚氨脂、环氧树脂及硅树脂的其中之一。

10.如权利要求5所述的发光模块，其特征在于，该基板为一长条形构造，并包含多个发光装置沿该基板的一长度方向排列设置。