CN111107970A - 发光装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车灯领域，特别涉及一种用于制造在汽车灯中使用的发光装置（10）的方法。该方法包括：将基底基板（11）提供到第一模具中，基底基板（11）具有附连在其上的LED管芯（12）和一个或多个电气部件（13）；将光学透明材料熔化并注入到LED管芯（12）上，以形成光学结构（14）；一旦光学透明材料部分凝固，就从第一模具移除基底基板（11）；将基底基板（11）提供到不同于第一模具的第二模具中；以及当光学透明材料没有完全凝固时，将导热材料熔化并注入到第二模具中，从而在导热材料与光学透明材料之间形成密切连接。本发明还公开了发光装置（10）本身。

Description

发光装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及汽车灯领域。特别地，本发明涉及一种适用于汽车灯的发光装置及其制造方法。

背景技术

近年来，作为传统卤素灯泡的替代品，LED灯泡越来越多地应用于汽车照明市场。配置有可交换引线框（LF）结构的LED灯泡在尺寸、成本和可交换性方面优于那些传统的改型设计。一件式LF设计允许灯泡内的LED芯片和电气部件的快速散热。通常，在这种设计中，电气部件用传递模制塑料封装，传递模制塑料也用作光学结构，例如透镜。作为制造具有金属LF的LED灯泡的关键工艺流程，常规的传递模制工艺流程使用透明模制化合物，以便满足光学要求。然而，透明塑料通常具有较差的导热性，通常小于0.1 W/（m·K），这降低了散热效率。此外，由于光学要求增加了滤光器，这些透明材料通常具有与诸如铜的金属LF大不相同的热膨胀系数（CTE）。这引致大的应力，并导致分层或LED灯泡的其他缺陷。

鉴于上述内容，最近有人提出在传递模制工艺流程中使用两种类型的材料，这也称为二组分（简称2K）传递模制工艺流程。在2K传递模制工艺流程中，一种类型的材料是透明的，用来作为光学结构，另一种是不透明的，以便保证快速散热和低CTE失配。2K传递模制工艺流程完全克服了常规传递模制工艺流程中存在的局限，并因此提高了LED灯泡的可靠性和能力。

然而，典型地，在2K传递模制工艺流程中，透明材料和不透明材料分别在两个单独的子工艺流程中被模制。通常，首先传递模制透明材料，从而例如形成光学透镜。之后，不透明材料被包覆模制以实现最终封装，尤其是电气部件的封装。由于两类材料的不同模制（即第一次传递模制和第二次包覆模制），常规的2K传递模制工艺流程涉及复杂的过程，并因此增加了成本。此外，常规的2K传递模制工艺流程经常导致两种材料之间的不良接触，这随后可能导致间隙形成、分层和LED灯泡的其他缺陷。

发明内容

本发明提供了一种用于制造发光装置的方法，该发光装置适用于汽车灯，本发明还提供了该发光装置本身，以便消除或至少减轻上述缺点或不足中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于制造发光装置的方法，该发光装置可以用于汽车灯。该制造方法包括以下步骤：将基底基板提供到第一模具中，基底基板上具有附连在其上的LED管芯和一个或多个电气部件；将光学透明材料熔化并注入到LED管芯上，以形成光学结构；一旦光学透明材料部分凝固，就从第一模具移除基底基板；将基底基板提供到不同于第一模具的第二模具中；以及当光学透明材料没有完全凝固时，将导热材料熔化并注入到第二模具中，从而在导热材料与光学透明材料之间形成密切连接。

在上述提出的用于制造发光装置的方法中，两种不同的材料，一种是光学透明的，另一种是导热的，在一个工艺流程中被模制，使得不仅形成光学结构，而且发光装置的一个或多个电气部件被很好地封装，同时在两种材料之间形成密切连接。在本发明中，光学透明材料被模制以形成光学结构；并且同时，优异的导热性、低CTE失配和潜在的强机械强度都通过第二导热材料来确保。特别地，应当注意，在本发明提供的上述制造方法中，选择特殊的定时来熔化和注入第二导热材料。也就是说，导热材料在第一光学透明材料尚未完全凝固时被熔化并注入。以这种方式，与当引入第二导热材料时透明材料已经完全固化的常规情况相比，在两种材料之间形成了密切和紧密的连接。鉴于上述情况，至少在这种密切和紧密连接方面，在与常规的2K传递模制相比时，本发明涉及改进和优点。特殊的定时选择和之后获得的密切连接有利于发光装置的质量和寿命。

在本发明的示例性实施例中，上述用于制造发光装置的方法还包括以下步骤：使光学透明材料和导热材料完全固化；以及从第二模具释放所得发光装置。在这种情况下，光学透明材料和导热材料两者被固化在一起，从而将获得包括两种材料的完全固化体。这允许增强在光学透明材料与导热材料之间形成密切连接和紧密接触。

在本发明的可选实施例中，如上所述的用于制造发光装置的方法还包括在光学透明材料或导热材料被熔化和注入之后的冷却步骤。示例性地，通过在熔化和注入之后的可选冷却步骤，光学透明材料或导热材料的凝固被加速，这对于加快发光装置的整个制造过程而言可能是有用的。对于受益于本公开的教导的本领域技术人员来说，将容易理解的是，光学透明材料应当以这样的方式被冷却，即当第二导热材料被注入到其周围时，其还没有完全凝固。

在本发明提出的用于制造发光装置的方法的示例性实施例中，熔化和注入导热材料的步骤导致由导热材料封装光学结构外部的一个或多个电气部件。通过导热材料的特殊熔化和注入，诸如一个或多个电气部件的电子器件保持被良好地封装在发光装置中。此外，由于使用导热材料，与常规的透明塑料相比，不仅保证了良好的导热性，而且保证了可控的CTE失配。

在本发明提出的用于制造发光装置的方法的示例性实施例中，熔化和注入导热材料的步骤发生在熔化和注入光学透明材料的步骤之后1-10秒。在本公开的教导下，本领域的技术人员将设想在两种材料的熔化和注入之间的时间间隔的其他合适的值，只要光学透明材料在第二导热材料与其进行接触时保持部分凝固。本发明在这方面不受限制。

优选地，在本发明提供的上述实施例中的任一个中，用于制造发光装置的方法中所用的导热材料包括不透明材料。不透明导热材料可以有助于发光装置中的一个或多个电气部件的良好封装，并潜在地有助于抑制由这些电气部件和周围引线框引起的光学干扰。此外，在特定示例中，导热材料和光学透明材料优选由相同的基材（例如环氧树脂或树脂）制成。

在进一步的改进中，在由本发明提供的上述用于制造发光装置的方法中，导热材料和光学透明材料在彼此相遇时都处于液态或凝胶状态。在导热材料和光学透明材料都使用同一种材料的情况下，并且特别是在当它们遇到彼此时它们还是液体或凝胶状的情况下，在两者之间将形成具有高紧密度和强度的连接。

示例性地，作为具体选项，在本发明提供的上述用于制造发光装置的方法中，光学透明材料优选地在10秒至200秒范围的持续时间中在140℃至250℃范围的温度下熔化并注入。以类似的方式，导热材料优选地在10秒至200秒范围的持续时间中在140℃至250℃范围的温度下熔化并注入。进一步优选的是，在本发明提供的发光装置的制造中，光学透明材料的注入速度被选择在0.1毫米/秒至5毫米/秒的范围内，并且对于导热材料，注入速度优选在0.1毫米/秒至5毫米/秒的范围内。其中，应该注意的是，上面列出的不同熔化和注入参数的值或间隔仅仅被提供为是说明性的或示例性的，而不是对本发明的限制。受益于本公开的教导，本领域的技术人员将容易想到适合于熔化和注入光学透明材料或导热材料的其他不同参数（例如压力）以及它们相应的值或范围。本发明在这方面不受限制。

根据本发明的另一方面，提出了一种发光装置。该发光装置包括：基底基板；附连在基底基板上的LED管芯和一个或多个电气部件；在LED管芯上的光学透明结构；以及在一个或多个电气部件上的导热体，其中在光学透明结构与导热体之间形成密切连接。

如前面关于制造发光装置的方法所讨论的，通过使用两种不同的材料，不仅满足了光学要求，而且优异的导热性、低CTE失配和潜在的强机械强度也都得以确保。此外，在上述提出的发光装置中，在光学透明结构与导热体之间也形成密切连接。这种密切连接可以从最终产品（即发光装置）的截面检查中检测到。发光装置内部的这种密切连接有助于高产品质量和寿命，如例如期望的或甚至完美的光学功能，例如期望的或完美的光折射。

在上述提出的发光装置的示例性实施例中，一个或多个电气部件由导热体封装在光学结构外部。利用封装电气部件的导热体，实现了可控的CTE失配以及良好的散热。

可选地，在本发明提供的上述发光装置中，导热体由不透明材料形成。在这种情况下，一个或多个电气部件和周围的引线框将导致很少或甚至没有光学干扰，因为它们都保持被光学结构外部的不透明导热材料很好地封装。

此外，根据本发明的另一个实施例，导热体和光学透明结构优选由同一种基材（例如环氧树脂或树脂）制成。通过将相同的基材用于导热体和光学透明结构两者，进一步增强了它们之间的密切连接，从而导致甚至更高的产品质量和寿命。

本领域技术人员将理解，本发明的上述公开的实施例、实施方式和/或方面中的两个或更多个可以以任何被认为有用的方式组合。基于本公开，本领域技术人员可以对发光装置及其制造方法进行不同的修改和变化。

附图说明

现在将参照示出实施例并构成本发明一部分的附图，更详细地描述本发明的这些和其他方面。具体而言，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施例的用于制造发光装置的方法的流程图；和

图2a-2c示意性地示出了根据本发明实施例的处于不同制造阶段的发光装置的截面图。

在附图中，相同或相似的元件或部件用相同的数字标记。

具体实施方式

虽然本发明允许不同形式的实施例，但是在附图中示出了并且将在下文中详细描述一个或多个具体实施例，应当理解，本描述应仅被认为是本发明的基本原理的示例，并且不旨在将本发明限制于这里示出和描述的任何具体实施例。

应当注意，图中所示的各种部件或元件没有按比例绘制。此外，图中所示的各种部件或元件之间的相对位置仅用于说明本发明的基本原理，并且不应被认为是对本发明的精神或保护范围的限制。

一起参考图1、图2a-2c，分别示出了用于制造发光装置的方法以及在不同制造阶段的发光装置本身，该发光装置可以用于汽车灯。可以看出，该制造方法具体包括将基底基板（11）提供到第一模具中的步骤，其中基底基板（11）具有附连在其上的LED管芯（12）和一个或多个电气部件（13），参见图2a中的截面图。此后，光学透明材料被熔化并注入到LED管芯（12）上以形成光学结构（14），参见图2b中的截面图。然后，一旦光学透明材料变得部分凝固，就从第一模具移除基底基板（11），并将基底基板（11）插入到不同于第一模具的第二模具中。最后，当光学透明材料没有完全凝固时，将导热材料熔化并注入到第二模具中，使得在导热材料（即，相对应的导热体15，将在后面讨论）和光学透明材料（即，相对应的光学结构14）之间形成密切连接，参见图2c中的截面图，其中一个或多个电气部件（13）被导热材料覆盖，并因此不在视线内。

在上述提出的制造方法中，使用2K传递模制，并对其进行改进，其中两种不同的材料在单个传递模制工艺流程中被模制，一种材料是光学透明的，用作光学结构，另一种材料是导热的，用于封装电气部件。这样，不仅满足了光学要求，而且得益于第二导热材料，实现了可控的CTE失配和良好的导热性。此外，在本发明提供的上述制造方法中，还在熔化和注入导热材料的定时方面进行了特殊选择。具体而言，当第一光学透明材料尚未完全凝固时，即仅部分凝固时，导热材料被熔化并注入。因此，在两种材料之间形成了密切和紧密的连接，或者换句话说，密切和紧密地接触，因为这两种材料在并非固态时彼此相遇。这有利于实现更好的产品质量和寿命。

可选地，如图1中的虚线框所示，上述用于制造发光装置的方法还包括以下步骤：使光学透明材料和导热材料完全固化；以及从第二模具释放所得发光装置。通过这种方式，两种材料在液态或凝胶状态下被固化在一起，这允许增强在它们之间形成密切和紧密的连接。此外，在上述方法的另一个实施例中，熔化和注入导热材料的步骤导致由导热材料封装光学结构（14）外部的一个或多个电气部件（13）。通过比较图2b和图2c中的截面图，电气部件（13）的封装将变得显而易见，其中一个或多个电气部件（13）在图2c中不可见，因为事实上它们都被导热体（15）覆盖。这有助于保持将电气部件（13）很好地封装在发光装置中。

优选地，在制造方法的任一上述实施例中，导热材料是不透明的。不透明导热材料有助于实现一个或多个电气部件（13）的良好封装，这些电气部件（13）在图2c中完全被导热体（15）覆盖，并因此在图2c中不可见，并且潜在地抑制了它们的光学干扰。

如上所述，还提出了发光装置（10）本身。参照图2c，发光装置（10）包括：基底基板（11）；附连在基底基板（11）上的LED管芯（12）和一个或多个电气部件（在图2c中不可见，并且在图2a-2b中用附图标记13表示）；LED管芯（12）上的光学透明结构（14）；以及在一个或多个电气部件（在图2c中不可见，并且在图2a-2b中用附图标记13表示）上的导热体（15）。此外，在上述发光装置（10）中，在光学透明结构（14）与导热体（15）之间形成密切连接。

类似地，通过在发光装置（10）中使用的两种不同的材料，一种用于光学结构（14），一种用于导热体（15），不仅满足了光学要求，还确保了优异的导热性、低CTE失配和潜在的强机械强度。此外，在上面提出的发光装置（10）中，在光学透明结构（14）与导热体（15）之间也形成密切连接。密切连接可以从最终发光装置（15）的截面检查中检测，例如通过光学显微镜查看。两种材料的这种密切连接，或换言之，两种材料的这种紧密合并的部分，提高了产品质量和寿命。

总之，本发明提出的用于制造发光装置的方法在单个工艺流程中实现了两种材料的模制，其中的一种材料被设计用于光学考虑，另一种用于热效应。在所得发光装置中，在两种材料的接口或合并部分处形成密切和紧密的连接。通过这种方式，这两种材料以及因此最终产品能够是耐用、具有成本效益且紧密结合的，这对于优异的光学性能和延长的寿命而言是有利的。

应当注意，本发明适用于使用引线框和传递模制的所有LED应用，而非仅限于上面列出的具体实施例和示例。此外，尽管光学结构在本公开的附图中被示出为仅具有圆顶形状，但是本发明不应该在这方面受到限制，并且任何其他不同的形状（例如半球形状）可以在适当情况下用于该光学结构。

此外，应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替代实施例，而不脱离本发明的范围和精神。尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是本发明并不旨在限于这里阐述的特定形式。相反，本发明的范围仅由所附权利要求限定。此外，尽管特征可能似乎是结合特定实施例描述的，但是本领域技术人员将认识到，根据本发明，所描述的实施例的各种特征可以被组合。

此外，尽管单个特征可以包含在不同的权利要求中，但是这些特征可能被有利地组合，并且包含在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或不有利的。此外，在一类权利要求中包括一特征并不意味着限制于该类别，而是表示该特征在适当情况下同样适用于其他权利要求类别。

在权利要求中，括号中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除权利要求中陈述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。此外，提及第一、第二等仅仅被认为是标签，并不暗示或描述以这些术语为前缀的特征的任何次序、顺序、关系或属性。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

附图标记列表：

10 -发光装置

11 -基底基板

12 -LED管芯

13–一个或多个电气部件

14 -光学结构

15 -导热体。

Claims (14)

1.一种用于制造发光装置（10）的方法，包括以下步骤：

将基底基板（11）提供到第一模具中，所述基底基板（11）具有附连在其上的LED管芯（12）和一个或多个电气部件（13），

将光学透明材料熔化并注入到所述LED管芯（12）上，以形成光学结构（14），

一旦所述光学透明材料部分凝固，就从所述第一模具移除所述基底基板（11），

将所述基底基板（11）提供到不同于所述第一模具的第二模具中，并且

当所述光学透明材料没有完全凝固时，将导热材料熔化并注入到所述第二模具中，从而在所述导热材料与所述光学透明材料之间形成密切连接。

2.根据权利要求1所述的用于制造发光装置（10）的方法，进一步包括：

使所述光学透明材料和所述导热材料完全固化；和

从所述第二模具释放所得发光装置（10）。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的用于制造发光装置（10）的方法，进一步包括：

在熔化和注入所述光学透明材料或所述导热材料之后的冷却步骤。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的用于制造发光装置（10）的方法，其中

熔化和注入所述导热材料的步骤导致由所述导热材料封装所述光学结构（14）外部的所述一个或多个电气部件（13）。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的用于制造发光装置（10）的方法，其中

熔化和注入所述导热材料的步骤发生在熔化和注入所述光学透明材料的步骤之后1-10秒。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的用于制造发光装置（10）的方法，其中

所述导热材料包括不透明材料。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的用于制造发光装置（10）的方法，其中

所述导热材料和所述光学透明材料由相同的基材制成。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的用于制造发光装置（10）的方法，其中

所述导热材料和所述光学透明材料在彼此相遇时都处于液态或凝胶状态。

9.根据权利要求1-2中任一项所述的用于制造发光装置（10）的方法，其中

所述光学透明材料在10秒至200秒范围的持续时间中在140℃至250℃范围的温度下被熔化和注入，以及

所述导热材料在10秒至200秒范围的持续时间中在140℃至250℃范围的温度下被熔化和注入。

10.根据权利要求1-2中任一项所述的用于制造发光装置（10）的方法，其中

所述光学透明材料的注入速度的范围是从0.1毫米/秒到5毫米/秒，并且

所述导热材料的注入速度的范围是从0.1毫米/秒到5毫米/秒。

11.一种发光装置（10），包括：

基底基板（11），

附连在所述基底基板（11）上的LED管芯（12）和一个或多个电气部件（13），

在所述LED管芯（12）上的光学透明结构（14），以及

在所述一个或多个电气部件（13）上的导热体（15），其中

在所述光学透明结构（14）与所述导热体（15）之间形成密切连接。

12.根据权利要求11所述的发光装置（10），其中

所述一个或多个电气部件（13）由所述导热体（15）封装在所述光学结构（14）外部。

13.根据权利要求11-12中任一项所述的发光装置（10），其中

所述导热体（15）由不透明材料形成。

14.根据权利要求11-12中任一项所述的发光装置（10），其中

所述导热体（15）和所述光学透明结构（14）由相同的基材制成。

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