CN112071828A - 纤细线型led发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种纤细线型LED发光装置，包括一电路板，该电路板上设置至少一电源输入组件、连接电路、一个或多个LED条，该多个LED条依设计需求，可呈紧密排列或特定间隔排列。其中该LED条由多颗同类LED芯片规则性紧密排列在一基板的上层，经由固晶、打线、成型封装及切割制程而成。其特征一为该LED条具有条形的聚光透镜，该聚光透镜在该LED条成型封装时一体成型而成，使该纤细线型LED发光装置在纵向的出光视觉上呈现连续且均匀分布，在横向聚成较小发光角度，增强其正向的出光亮度。其特征二为该LED条聚光透镜的横截面尺寸很小，使该纤细线型LED发光装置应用在以导光片设计的线型灯具上，其出光的有效使用率获得增加。

Description

纤细线型LED发光装置
技术领域
本发明涉及一种纤细线型LED发光装置，可呈现视觉上连续且均匀的发光，特别是一种运用于以导光片设计的线型灯具(例如车灯)上，尺寸纤细且具有较高光使用效率的线型LED发光装置。
背景技术
现有技术中，关于LED具有高亮度、节能、多色彩及快速变化的诸多特性，已广泛应用于各种需要光源的照明领域，其中在汽车车灯领域，LED已经是最主要的光源。针对LED应用在汽车车灯的发展，从最早期的LED灯以多点式光源为特征，以分辨跟白炽灯泡的不同。现今，车灯已演变成视觉上需要均匀发光的面光源或线光源灯具。因LED属于类似点光源，必需搭配其他额外的光学零件，例如反射板、扩散板、折射透镜等，才能使断断续续的点光源变成均匀的面光源或线光源。然而，这些额外的光学零件会导致车灯灯体变大或变厚，在流线型或空间狭窄的车灯，难以被设计或采用。此外众所皆知，车灯有法规的配光要求，大部分车灯，包括日行灯、方向灯、剎车灯及尾灯等，配光都以中心方向(即H-V)的亮度要求为最高，对左右及上下特定角度范围内，例如日行灯对左右各20度及上下各5度范围内，有规定的最低亮度要求，这也是光源搭配车灯设计必须满足的重点。
条状的LED光源常见于一般照明用途的LED灯管及液晶背光用途的LED灯条。两者的熟知结构都是采用多颗已封装好的LED，利用SMT制程，使其呈现等距离直线排列在一PCB上而成。针对单色光的灯条，所用的LED往往都是采用单一LED芯片封装而成，再以多颗LED排列成条状光源。前者用途因属于一般照明，要求均匀的照度，通常需有额外的二次透镜或扩散板，或利用类似功能的灯罩，使LED的类似点光源扩散成均匀且连续的线状光源。因二次透镜或扩散板的存在，这类LED灯管的横截面尺寸因而偏大，很难被直接用在空间有限且结构复杂的车灯。
至于熟知的液晶背光用LED灯条，应用在侧面发光的导光板，主要通过导光板的全反射及导光板上光学图案的漫射，使水平入射光形成垂直向上的光，经由导光板上层的光扩散板，形成均匀发光的面光源。此类液晶背光的结构及光形，追求的是均匀发光而非聚光效果，对LED灯条出光角度及中心方向亮度不要求，只适合室内使用的笔电或电视机，所用熟知灯条不适合应用在有配光要求且需要白天点亮的车灯上，例如日行灯、方向灯等。
专利前案US 8764220，专利名称：LINEAR LED LIGHT MODULE(线型LED灯模块)，其说明书所揭露的技术缺点为：因LED光源尺寸及间距都相对较大，为达到视觉上均匀发光的目的，必需结合光扩散板来改善出光均匀性，使LED灯条尺寸变大，中心方向光强度大幅降低，只适合一般照明，无法适用于线形车灯。
专利前案CN 205979313U，专利名称：一种贴片式LED柔性灯带，专利设计的缺点则是：1.使用已封装好的LED当光源，光源尺寸及间距相对较大，即使外加硅胶层使LED出光扩散，仍不易达到视觉上非常均匀的发光；2.硅胶出光面为平面设计，缺乏聚光效果，致使中心方向光强度偏低，无法满足前述车灯法规配光要求。
近年来，常见导光条应用于车灯，确实能利用有限的灯体空间，达到产生一连续发光的条状或块状的灯面。但，由于光源的光线只从导光条侧边入光，受限于导光条的长度及车灯设计上弯折的影响，其视觉上仍会呈现不均匀的光分布。另外，因光源个数有限，导光条设计车灯的缺点是无法分段或分区亮灯，不能满足动态点灯功能(animated lightingfunction)的需求。
有车灯业者利用多颗已封装的LED呈线形排列当光源，结合薄形导光片的设计，使LED光从导光片的一端进入，从导光片的另一端出来，以期达到视觉上均匀发光且又具动态点灯功能的高质感线形车灯要求。由于薄导光片的厚度限制了LED光进入导光片的比率、最终的出光角度及中心亮度，且光源大角度的侧光会从导光片两边侧面外围射出，成为对配光无效(无贡献)的散光，故这类设计是否能满足车灯的法规配光要求，跟LED灯条的发光强度、发光角度及出光有效利用率(即LED出光进入导光片的比率)息息相关。一般LED灯条的总发光量(total flux of light)虽可经由增加LED数量或提升LED驱动电流而增加，使满足配光要求，但伴随而来LED灯条产生的热量也会增加，衍生额外的散热问题及成本增加问题。因此，如何缩小LED灯条出光在导光片厚度方向的发光角度，提升LED灯条的出光有效利用率，成为此类LED灯条的设计重点及关键技术。
专利前案CN 108700731 A，专利名称：光学透镜和灯单元以及具有其的照明设备；该专利的缺点有：1.该LED灯条采用已封装的LED加上额外聚光透镜(也称二次透镜)的设计，LED光源跟二次透镜之间有空气间隙存在，会产生熟知的菲涅尔损失(Fresnel Loss)，降低光利用率；2.因已封装的LED有一定的尺寸，跟点光源的要求差距较大，使所设计二次聚光透镜的尺寸相对较大，当车灯导光片的厚度设计较薄时，灯条发光体的宽度会大于或接近导光片厚度，光源大角度的侧光会从导光片两边侧面外围射出，更使出光有效利用率变差；3.在要求耐震动的车灯应用上，如何牢牢固定二次透镜在灯条上，也将会是问题。即使二次透镜固定结构设计没问题，灯条的宽度也会因固定结构而变得更宽大，无法满足流线型车灯内狭窄空间的要求。
发明内容
本发明公开一种纤细线型LED发光装置，针对上述现有技术的缺点，提出一种纤细线型LED发光装置的构造及制作技术，使该发光装置应用在具有薄形导光片的线条形灯具，特别是车灯，能够有效解决现有LED光源应用在高质感车灯灯具的诸多问题，包括在视觉上常常看到颗粒状LED、明暗不均、呈现颗粒状亮点、光源利用率偏低、中心亮度不足及无动态点灯功能的问题。本发明的特征之一是利用多颗同类LED芯片(plurality LED chips)封装体LED条(或称LED条)当光源，该LED条本身是一段连续且视觉上发光均匀的线光源，有别于一般采用颗粒状LED封装体当光源的设计，特别适合应用于高质感线形车灯。本发明的另一特征是所用LED条有聚光透镜结构，针对具有导光片结构的车灯，本发明的发光装置可以有效提升光源进入导光片的有效利用率，出光中心亮度的提升，使满足车灯(例如日行灯或前方向灯)的配光要求。本发明的另一特征是光源的宽度及高度可以小于2mm，适合具有薄形导光片(宽度小于6mm)的车灯，使能满足流线型且空间狭窄车灯的设计需求。
本发明公开一种纤细线型LED发光装置，包括一电路板，该电路板上设置至少一电源输入组件(例如连接器或电源线)、连接电路、一个或多个LED条，该多个LED条依设计需求，可以呈紧密排列或特定间隔排列。其中该LED条，由多颗同类LED芯片(LED Chip)，以介于0.2mm到3.0mm之间的等间距线形排列在一基板(substrate)的上层，经由固晶、打线、成型(molding)封装及切割制程而成。其特征为该LED条由多颗LED芯片所构成，LED芯片颗数可依设计需求而决定，该LED条具有条形的聚光透镜(又称封胶透镜)结构，该聚光透镜在该LED条成型封装时一体成型而成，使该纤细线型LED发光装置的出光，在LED芯片排列方向(称纵向)，因各LED芯片的广角度出光，加上LED芯片的紧密排列，视觉上呈现连续且均匀分布；在横向(垂直上述该纵向的发光面)的出光聚成较小发光角度，介于10～80度之间，使增强其正向的出光亮度。所称发光角度是指发光强度是中心强度一半的两方向之间的夹角，是熟知LED发光角度的用语。该LED条聚光透镜的横截面尺寸很小，使该纤细线型LED发光装置应用在以导光片设计的线型车灯上，其出光的有效利用率获得增加。针对有薄导光片设计的条状车灯，本发明的纤细线型LED发光装置具有较佳的出光有效利用率及较佳的光形，使能以较低的LED发光量(total flux of light)，达到车灯配光法规的需求。本发明纤细线型LED发光装置可以被分段点亮，使能呈现动态点灯功能，同时也能改善现有以LED为光源的灯具中，在视觉上会有明暗不均或是有明显颗粒状亮点的问题，是应用于高质感线形车灯较佳的发光装置。
在一实施例中，该LED条的该条形聚光透镜结构的横截面，由一半凸圆弧的第一光学面所构成，使该LED条的横截面发光角度介于10～80度之间。
在一实施例中，该LED条的该条形聚光透镜结构由第一光学面、第二光学面及第三光学面所构成，其中顶部由一横截面为凸圆弧的第一光学面所构成，该聚光透镜的两侧，从底部向上及向外侧倾斜的两侧斜面，形成第二光学面，使LED芯片横向侧面出光在第二光学面产生全反射，第三光学面为两侧面的上端由外侧向内侧、由上向下倾斜的两个斜面，作为连接第一光学面及第二光学面，使在第二光学面产生全反射的出光，在第三光学面产生折射，使该LED条的横截面发光角度介于10～80度之间。
在一实施例中，该LED条的该条形聚光透镜结构，顶部中心区域由一横截面为凸圆弧的第一光学面所构成，顶部两旁由多个菲涅耳透镜的第二光学面所构成，使该LED条的横截面发光角度介于10～80度之间。
在一实施例中，该LED条的该条形聚光透镜的两侧各设有一反光墙，该反光墙的高度为该LED芯片高度的1至5倍。
在一实施例中，该反光墙由具有高反射率的白胶或金属所构成。
在一实施例中，该一个或多个LED条全部或部分呈弯曲弧形。
在一实施例中，该电路板为一可挠型电路板或一柔性电路板，该多个LED条，全部或部分由较少颗数LED芯片所构成长度较短的LED条，使该纤细线型LED发光装置具有可弯曲性。
在一实施例中，该LED条内该多颗同类LED芯片全部以串联线路连接，使该LED条内该多颗同类LED芯片，能被同时点亮。
在一实施例中，该电路板上，每一LED条经由独立的该连接电路跟该电源输入组件连接，使每一LED条能依外部电源或信号源控制，被各别点亮，呈现动态点灯的功能。
在一实施例中，该多个LED条紧密排列，使该纤细线型LED发光装置上，所有相邻的LED芯片间距都一致，使该纤细线型LED发光装置的发光，在沿LED芯片排列方向，呈现视觉上的均匀分布。
在一实施例中，该电路板为一可挠性电路板或一柔性电路板，该多个LED条依特定间距设置在该柔性电路板上，该纤细线型LED发光装置可被弯曲为连续L形阶梯状的结构，使该纤细线型LED发光装置上，该多个LED条的发光面，可以全部朝向需要的特定方向。
在一实施例中，该多个LED条中仅有部分个LED条的发光面，朝向该特定方向。
在一实施例中，该多个LED条中的每一LED条电性连接该连接电路中至少一电源正极输入线路及至少一电源负极输入线路；且每一LED条包括：一基板，该基板正面上设有多个固晶区；多个同类LED芯片呈线形紧密地分别排列在该多个固晶区中；一封胶透镜，覆盖于该多个LED芯片及该基板上，该封胶透镜是经成型封装制程而成，该成型封装制程将树脂填充于一模具的模穴中，该模具的模穴依所需该封胶透镜尺寸加工成型，放置前述已有该多个LED芯片的该基板于上模，再合模烘烤后完成封装，形成有聚光功能且完全覆盖于该多个LED芯片上的该封胶透镜；其中在该电路板上设有一连接器，设于该电路板上，该连接器分别电性连接该连接电路中的电源正极输入线路及电源负极输入线路，作为与外部输入电源相连接的作用。
在一实施例中，该多个LED条由两种发出不同颜色光的LED条所组成，所有发出第一颜色光的LED条呈一线形排列在该电路板上，所有发出第二颜色光的LED条呈另一线形排列在该电路板上，且该所有发出第一颜色光的LED条与该所有发出第二颜色光的LED条，两者为相互平行并排于该电路板上。
在一实施例中，该多个LED条的两种不同颜色光，由发出白光的LED条及发出黄光的LED条所组成。
本发明提供另一实施例，一种纤细线型LED发光装置，包括：一电路板，其上层设置有连接电路；至少一电源输入组件；至少一LED驱动芯片；以及一个或多个LED条，该电源输入组件、该LED驱动芯片、该一个或多个LED条设置在该电路板上，该多个LED条呈线形排列于该电路板上，每一LED条经由该电路板上连接电路与该LED驱动芯片电性连接，该LED驱动芯片经由该电路板上连接电路与该电源输入组件电性连接；其中该LED条，由多颗同类LED芯片，以介于0.2mm到3.0mm的等间距线形排列在一基板的上层，该基板的上下层都有导电层，经由成型(molding)封装及切割制程而成。其特征为该LED条由多颗LED芯片所构成，该LED条具有条形的聚光透镜结构，使该LED条的发光，在垂直该多颗芯片线形排列方向横截面的发光角度介于10～80度之间，该聚光透镜在该LED条成型封装时一体成型而成，包覆该LED条内的该多颗LED芯片。
在一实施例中，该多个LED条由两种发出不同颜色光的LED条所组成，所有发出第一颜色光的LED条呈一线形排列在该电路板上，所有发出第二颜色光的LED条呈另一线形排列在该电路板上，且该所有发出第一颜色光的LED条与该所有发出第二颜色光的LED条，两者为相互平行并排于该电路板上。
在一实施例中，该多个LED条的两种不同颜色光由发出白光的LED条及发出黄光的LED条所组成。
另外，本发明的发光装置采用多芯片封装的LED条当光源，该LED条由多颗LED芯片等间距(指相邻两芯片边对边的距离)紧密线形排列所构成，该等间距越小，代表相邻LED芯片越靠近，该LED条点亮时发光越均匀。针对由高亮度LED芯片制成的LED条，在该等间距小于2mm时，当该LED条被正常点亮时，人眼视觉上，该LED条本身就是连续的线段光源，即人眼目视看不出点状的发光。本发明的发光装置可以通过多个LED条的紧密排列，其间距(指相邻两个LED条边对边的距离)小于0.5mm，使该纤细线型LED发光装置的发光长度可以随所装置LED条的个数增加而增长，且该发光装置上发光LED芯片的间距可以保持一致，使该发光装置应用在透明导光片(light blade)设计的车灯上，点亮时，能呈现视觉上连续且均匀发光的线条形灯具。当然，本应用条件的前提是LED条内的LED芯片排列间距需大于相邻两个LED条之间的间距。同时本发明也能改善现有技术以单颗LED芯片封装的LED为光源时，在未通电点亮情况下，视觉上灯具会有颗粒状LED的问题。本发明揭示的纤细线型LED发光装置，采用多个LED条紧密排列，在未通电点亮情况下，呈现连续且均匀一致的视觉感观，可满足市场对高质感车灯必需呈现视觉上透明且均匀一致的要求。此外，本发明发光装置的该电路板可以采用柔性电路板(Flexible PCB)，在该电路板上设置长度较短的LED条，使本发明的发光装置可以被弯曲。另外，本发明发光装置的该电路板采用柔性电路板，在该电路板上设置多个LED条呈特定间距排列，该发光装置能被弯成连续”L”型阶梯状，使每个或部分LED条的正面出光方向(中心出光方向)都朝向特定方向，例如配光需求方向，解决因导光片弯曲外形，使车灯正面发光未朝向车轴方向，致使配光中心亮度偏低的问题。
针对应用在导光片(light blade)设计的线条车灯上，上述现有技术，因灯条光源宽度(或体积)太大或发光角度太大，致使灯条光源出光能进入导光片的有效利用率偏低的缺点，本发明揭示的纤细线型LED发光装置采用有聚光透镜结构的LED条当光源，该聚光透镜在该LED条成型封装(molding)时形成(又称一次透镜)，由于该聚光透镜是以该LED条上的LED芯片当光源执行光学设计，因LED芯片尺寸小，几乎接近点光源，所设计的聚光透镜不仅高度及宽度相对较小、具有LED芯片出光的利用效率较高且光形可较易精准控制的优点，胜过前述其它采用已封装LED搭配额外聚光透镜(又称二次透镜)的LED灯条。依设计需求，该聚光透镜的横截面宽度，也是本发明纤细线型LED发光装置的光源宽度，可以小于2mm，即使对厚度仅为6mm的薄形导光片，本发明纤细线型LED发光装置，绝大部分的出光都可以照射到导光片的入光面，进入导光片内，且因光源发光角度的缩小，经导光片后的出光，落在配光需求范围外的无效(无贡献)光也相对较少，使应用在导光片(light blade)设计的线条车灯上，具有较高的出光有效利用率。因此，本发明纤细线型LED发光装置应用在导光片设计的线条车灯上，能够有效的解决灯条尺寸太宽，无法匹配较窄导光片的问题，也能够解决灯条尺寸太厚，无法匹配较窄灯体空间的问题。
如前所述，车灯有法规的配光要求，大部分车灯，包括日行灯、方向灯、剎车灯及尾灯等，配光都以中心方向(即H-V测试方向或测试点)的亮度要求为最高，对左右及上下特定角度范围内，例如日行灯对左右各20度及上下各5度范围内，有规定的亮度要求。因导光片本身不具有增加出光亮度的功能，针对应用在导光片(light blade)设计的线条车灯上，光源的发光角度(如前所述，是指发光强度是中心强度一半的两方向之间的夹角)需要配合配光要求的范围，否则过大角度的出光落在配光范围之外，成为无效的光，使光源连同导光片的出光有效利用率降低。一般LED芯片的发光角度约在120-150度，经封装后(无聚光透镜结构)LED的发光角度约120度。本发明揭示的纤细线型LED发光装置以特殊的LED条当光源，该LED条具有聚光透镜结构，依不同的聚光透镜曲率或斜率，使该LED条的横向(垂直其LED芯片排列方向)发光角度从120度缩小到介于10～80度之间，除了可因聚光而提升该LED条出光的中心方向亮度外，也让绝大部分本发明纤细线型LED发光装置的出光都能进入导光片的入光面，提升导光片出光的中心亮度及出光有效利用率，使本发明纤细线型LED发光装置能以相对较低的发光量(流明数)或耗能，满足车灯的法规配光要求。当LED车灯需要加装散热器(heat sink)时，本发明的纤细线型LED发光装置也因耗能相对较低，车灯的散热器设计相对容易简单，散热器尺寸也较不会有过大，以致增加成本的问题。
本发明揭示的纤细线型LED发光装置使用LED条当光源，该LED条是以多颗同类LED芯片，以介于0.2mm到3.0mm的等间距线形排列在一基板的上层，经由该基板上不同的连接线路设计，例如当LED芯片以独立分离的线路设置，使该LED条内每颗LED芯片可以被各别点亮；或当ㄧLED条内全部LED芯片以串联线路设置，使该LED条内每颗LED芯片被同时点亮；或也可以是部分LED芯片以串联线路设置，再经电路板上连接电路以并联方式做电路连接。当灯具有动态点灯(animated lighting)或顺序点灯(sequential lighting)的需求时，针对每一瞬间灯具需要点亮的部位(position)或区段(section)，LED条内的LED芯片颗数或LED条的长度可以配合设计，使特定的一个LED条被点亮，就等同于该部位或该区段被点亮，显示本发明的纤细线型LED发光装置能满足动态点灯的需求。
进一步详述本发明技术细节，本发明的纤细线型LED发光装置包括有：一电路板(print circuit board,PCB)，其上层设置有连接电路，该电路板上设置至少一电源输入组件，例如连接器或电源线，一个或多个LED条(LED Bar)，该多数LED条依设计需求，可以呈紧密排列或特定间隔排列。其中该LED条，由多颗同类LED芯片以介于0.2mm到3.0mm的等间距线形排列在一基板(substrate)的上层，经由固晶、打线、成型(molding)封装及切割制程而成，该LED芯片等间距越小，该LED条的发光越均匀。该LED条具有聚光透镜的结构，该聚光透镜是在成型封装制程时，一体成形的。
该电路板(PCB)上设置有焊盘及连接电路，使该电源输入组件、该LED条或其他电子组件(如设计上有需要增添时)，经SMT(Surface Mount Technology：表面贴焊技术)贴焊制程，完成该纤细线型LED发光装置。该电路板上可设置帮助LED芯片散热的散热盘(thermal pads)。该电路板可为单层或双层铜箔PCB，也可以是更多层铜箔PCB，以增加导热效果或电路走线设计弹性或改善电磁防护能力。该电路板采用柔性电路板(Flexible PCB，简称FPCB)，可使本发明的发光装置适用于可弯曲的设计要求。本发明的发光装置可以导热贴布或导热胶，贴附在散热器(heat sink)上，增加导热效果。
该电源输入组件可以是一般的连接器或焊接导线，供与外部输入电源或信号输入连接，提供点亮本发明纤细线型LED发光装置所需电源或信号源。
该LED条由多颗同类LED芯片设置在一基板(substrate)，呈紧密等间距排列，该等间距以0.2mm到3.0mm为原则，依LED芯片种类及设计需求而定，使该LED条通电点亮时，呈现视觉上连续均匀的发光，看不见不连续的暗点。该LED条的该LED芯片排列可以是呈直线排列或弯曲的曲线排列。成型成型时，该聚光透镜外观依LED芯片排列方式，呈现直形或曲形。该LED条的外观尺寸，依该聚光透镜在基板上的外缘形状，切割基板而成，形成外观是直条的LED条，或外观是弯曲的LED条。采用精密切割，必要时，使LED条两端LED芯片跟其邻近端面的距离介于0.2-1.0mm之间，使当两个或两个以上LED条紧密排列在该发光状置时，所有LED芯片的间距可以是一致的。
由于LED芯片的种类很多，包括熟知的垂直芯片(指LED芯片的P极或N极分开在LED芯片的不同正面或背面)、水平芯片(指LED芯片的P及N极都在LED芯片的正面)、倒装芯片(Flip chip，指LED芯片的P及N极都在LED芯片相同的背面或正面)等，其中垂直芯片及水平芯片都需经由固晶及打线制程完成封装，因而采用这两类LED芯片时，前述LED条内的LED芯片排列间距通常大于0.4mm。倒装芯片的封装，只需固晶制程，不需经打线制程，因而采用倒装芯片时，前述LED条内的LED芯片排列间距只需大于0.2mm。LED封装的基板(或支架)设计，固晶所用材料也随LED芯片种类不同有所不同。本发明可适用于前述各种LED芯片，本说明内容，仅就其中一款LED芯片(水平芯片)为例，执行本发明中LED条的制程说明。该LED条由多颗同类LED芯片设置在一基板(substrate)，呈紧密等间距线形排列，经固晶、打线、成型(molding)封装及切割而成。该基板是一上下层(正背面)都有导电层的基板(substrate)，针对每个LED芯片，该基板的正面设置有一对应的固晶区，该固晶区的表面是一导电层，使LED芯片以固晶胶或导电胶(例如银胶)固着在固晶区，及两个表面有导电层的电极区(因采用水平LED芯片的需求)，以金线经由打线(wire bonding)制程分别连接LED芯片表面的正(P)电极或负(N)电极与该二电极区，使跟LED芯片上正(P)电极连接的电极区成为正电极区(Anode)；跟LED芯片上负(N)电极连接的电极区成为负电极区(Cathode)。必要时，该基板正面设置的该LED芯片固晶区，可以跟该LED芯片的该正电极区或该负电极区，其中的一个，连接在一起，使该LED芯片的散热面积增加。再经成型(molding)制程，例如直接成型成形、转送成型成形(transfer molding)或射出成形(injection molding)，放置前述已有LED芯片及完成打线的基板于模内，使树脂(resin，例如环氧树脂、硅胶等)填充于模具的模穴，该模具的模穴造型，是依所需聚光透镜尺寸加工成型，经烘烤后完成封装，该树脂固化(curing)形成封胶，同时形成有聚光功能的条状封胶透镜(或称聚光透镜)，该条状封胶透镜完全覆盖于该多个LED芯片上，即每一个LED芯片的前、后、左、右及上方皆覆盖有封胶透镜，形成LED封装体。最后利用精密切割机，沿着需要的封胶透镜边缘，切割基板，使成含多颗LED芯片的细条状LED条(LED Bar)。此外，针对荧光粉转换(phosphor converted)产生不同颜色光的LED，例如白光或黄光，则是在执行成型(molding)封装制程前，先执行适当荧光粉(或荧光粉胶)的涂布，或将适当荧光粉均匀混入树脂(例如硅胶或环氧树脂)中，再执行成型(molding)封装，切割后可制成通电发出白光或黄光的LED条。当该LED芯片间距较大时，例如大于2mm，可以添加少量的扩散剂(diffusion agent)，例如小于1wt％，在该树脂内，使LED条通电后的出光更均匀，看不到点状发光源。
LED条内多颗LED芯片的连接线路跟LED条基板设计的关系说明如下：该基板的底层设置有至少一个的正极导电端(Anode Terminal)、至少一个的负极导电端(CathodeTerminal)及多个电性导通孔。本发明中LED条内的多颗LED芯片可以是全部独立的连接线路设计、或全部串联的连接线路设计、或只有部分LED芯片串联的连接线路设计。当一LED条内该多颗LED芯片是全部独立的连接线路设计时，前述该基板上对应每一LED芯片的正电极区及负电极区都是隔离分开的，同时每一LED芯片的正电极区都经由至少一电性导通孔(via hole)，跟该基板底层相对应位置的正极导电端(Anode Terminal)做电性连接，也就是说，该基板底层设置有跟LED芯片数量一样的正极导电端(Anode Terminal)数量，每一该LED芯片都有对应的个别正极导电端，且每一该正极导电端都是隔离分开的。该基板底层也设置有跟LED芯片数量一样的负极导电端(Cathode Terminal)数量，每一该LED芯片都有对应的个别负极导电端，且每一该负极导电端都是隔离分开的，每一该LED芯片的负电极区都经由至少一电性导通孔(via hole)，跟该基板底层相对应位置的该负极导电端(CathodeTerminal)做电性连接。当外部电流源与该LED条任一LED芯片的对应正极导电端及负极导电端连通时，即可点亮该LED芯片。当一LED条内多颗LED芯片是全部串联的连接线路设计时，该LED条的基板上，串联排列第一颗LED芯片的负电极区，与排列第二颗LED芯片的正电极区连接在一起，或做电性连接，排列第二颗LED芯片的负电极区，与排列第三颗LED芯片的正电极区连接在一起，或做电性连接，以此类推。同时该基板上串联排列第一颗LED芯片的正电极区，经由至少一电性导通孔(via hole)，跟该基板底层相对应位置的一正极导电端(Anode Terminal)做电性连接，该基板底层也设置有一负极导电端(Anode Terminal)，该基板上串联排列最后一颗LED芯片的负电极区，经由至少一电性导通孔(via hole)，跟该基板底层相对应位置的该负极导电端(Cathode Terminal)做电性连接。当外部电流源与该LED条的该正极导电端及该负极导电端连通时，即可点亮该LED条内串联的所有LED芯片。当一LED条内只有部分LED芯片采串联的连接线路设计时，针对串联LED芯片在基板正面的相关正负电极区，对应的基板底层正负极导电端，依前述串联的方式设置，在此不再赘述。该基板的底层可以设置有多个散热区，使该多个散热区经由导热通孔跟该基板上层对应的固晶区导通，提供LED芯片散热途径。通过基板底层的正极导电端(Anode Terminal)及负极导电端(Cathode Terminal)，本发明的LED条可以采用熟知的表面贴焊技术(surface mounttechnology,SMT)工艺，贴焊在该电路板上，组成该纤细线型LED发光装置。当使用其他种类LED芯片，包括垂直芯片或倒装芯片时，该LED条封装所需的基板上导电层设计，固晶及打线制程相关制造方法略有不同，在此不予赘述。
该基板是上下层(正背面)都有导电层的两层(2-layer)基板(substrate)，例如BT(Bismaleimide Triazine)板、陶瓷基板，也可以是分离金属块镶埋于树脂的复合基板(substrate)。该基板也可以是两层导电层以上的BT板或陶瓷基板，以增加电路走线设计弹性。
本发明的特征是该LED条本身具有聚光透镜结构，该聚光透镜利用依光学设计结果加工成形的模具，在该LED条执行成型封装(molding)时，将封装胶材模压成所需的形状，使其具有聚光功能的特定光学面。如前所述，该LED条的聚光透镜依LED芯片排列方式，可以呈现直形或弯曲形。针对每一特定的LED条，对应其内每一个LED芯片中心，该聚光透镜的特定光学面在横截面可以是一致的曲率，使该LED条的纵向出光更趋均匀一致。该特定光学面的曲率是依该LED条横向(垂直该多颗LED芯片线形排列方向)所需聚光的发光角度，依光学设计所得，使该LED条横向(截面)发光角度，从无该聚光透镜的120度，缩小到介于10度至80度之间，因之同时提升该LED条的中心方向亮度。该聚光透镜的特定光学面造型及曲率的设计有下列三类：
其一，以该LED芯片光源为拟点光源，利用凸透镜的光学设计，得到一半凸圆弧的光学面(称为第一光学面)，使该LED芯片在其中心点横截面(垂直该LED芯片排列方向)的发光角度，从原先芯片出光的120-150度，经封装透镜胶材特定光学面的折射(refraction)，缩小到较小的角度，同时提升该LED条发光的中心亮度。依应用的需求，例如车灯的种类、导光片方向及配光要求，可通过该半凸圆弧光学面(称为第一光学面)的不同弧度曲率，使该LED条的发光，在横截面(垂直该LED芯片排列方向)的发光角度介于10-80度之间。该特定光学面(或曲率)在该LED条的纵向(LED芯片排列方向)可以保持一致，使该LED条的纵向发光，呈现连续且均匀的视觉。此类聚光透镜的缺点有二，一是当LED条的横向发光角度要求越小时，聚光透镜的高度会随着增高，一是对该LED芯片在横向的大角度侧光，例如偏离中心大于60度的侧光，聚光效果较不佳，失去可以利用的效果。
其二，为了改善前述聚光透镜的缺点，保留该类聚光透镜顶部部分凸圆弧的光学面为第一光学面，在两旁及两侧增加两个不同的特定光学面(称为第二光学面及第三光学面)，以LED芯片光源为拟点光源，利用全反射(total internal reflection,TIR)的光学设计，得到该两个不同的特定光学面(或曲率)，形成另一聚光透镜结构，使该LED芯片在其中心点横截面的侧光，经该聚光透镜第二光学面的全反射及第三光学面的折射(refraction)，朝向靠近中心方向射出，同时提升其中心亮度。该聚光透镜的两侧，从底部向上及向外侧倾斜的两侧斜面，形成该第二光学面，使LED芯片横向侧面出光在该第二光学面产生全反射，该第三光学面为两侧面的上端由外侧向内侧、由上向下倾斜的两个斜面，作为连接该第一光学面及该第二光学面，使在该第二光学面产生全反射的出光，在该第三光学面产生折射，同时提升该LED条的中心亮度。依应用的需求，例如车灯的种类、导光片方向及配光要求，可通过该第一光学面、第二光学面及第三光学面的不同弧度及曲率，使该LED条的横截面发光角度介于10～80度之间。该特定光学面(第一光学面、第二光学面及第三光学面)在该LED条的纵向(LED芯片排列方向)可以保持一致，使该LED条的纵向发光，呈现连续且较均匀的视觉。
其三，为了改善前述聚光透镜的第一个缺点，保留该类聚光透镜顶部部分凸圆弧的光学面为第一光学面，在顶部两旁增加一个不同的特定光学面(第二光学面)，以LED芯片光源为拟点光源，设计而成多个菲涅耳透镜(Fresnel Lens)，其中相邻两个菲涅耳透镜有干涉到的光学微结构都删除，形成另一聚光透镜结构，使LED芯片发射向前方的光，因该聚光透镜中菲涅耳透镜的折射(refraction)，以更准直的角度射向正前方，形成更强的聚光效果(即更小的横向出光角度)，并使该聚光透镜的高度获得降低。依应用的需求，例如车灯的种类、导光片方向及配光要求，通过该第一光学面及该第二光学面的不同弧度及曲率，可使该LED条的横截面发光角度介于10～80度之间。为简化模具的复杂度及降低模具成本，上述该聚光透镜的该第二光学面也可以简化，使该第二光学面在该LED条的纵向(LED芯片排列方向)保持一致不变，可使该LED条的纵向发光，呈现连续且较均匀的视觉。
本发明纤细线型LED发光装置以LED条当光源，该LED条内的LED芯片颗数可以不限，依应用需求而决定。当LED芯片的排列及间距相同时，LED条的长度自然随所含LED芯片数量增加而增长。针对需要一定发光长度的发光装置，使用含LED芯片较多而较长的LED条，所需的SMT加工费用，有机会因所用LED条数量较少而减少。但当LED条太长时，SMT设备抓取及放置(pick&place)在电路板上也会不易操作。此外，一个LED条内的LED芯片颗数越多时，受LED芯片品质及固晶或打线制程工艺品质的影响，该LED条的生产良率会随着LED芯片的增加而降低。因此，当选用质量好且性能均匀的LED芯片，例如事先筛选过的LED芯片(sorted LED chips)，一个LED条所含的LED芯片，较佳的数量是4到16个之间。
如设计有其他需求，例如LED驱动电源或控制信号需要设置跟LED光源在同一电路板上，本发明纤细线型LED发光装置也可以增加设置LED驱动芯片(LED驱动IC)或控制LED发光的IC或相关的电子零件，通过该电路板上设置电源输入组件、相关IC或电子零件(包含连接器)的焊盘(soldering pad)、散热盘(thermal pad)及连接电路(即用以连接该电路板上相关零件的铜箔线路)，经由SMT工艺，将该LED条、电源输入组件、LED驱动芯片或控制芯片(控制IC)或相关的电子零件组装在该电路板上，完成该纤细线型LED发光装置的制作，使本发明的纤细线型LED发光装置进一步具备驱动LED或控制LED的功能。
本发明纤细线型LED发光装置也可以由两种发出不同颜色光的LED条所组成，所有发出第一颜色光的LED条呈一线形排列在该纤细线型LED发光装置的电路板上，所有发出第二颜色光的LED条呈另一线形排列在该电路板上，且两线形排列LED条呈现并排在该电路板上，使产生两种或两种以上不同颜色的发光。例如，本发明纤细线型LED发光装置可以在同一电路板上设置并排的白光LED条及黄光LED条，通电后分别能产生白光及黄光，应用在一具导光片结构的车灯时，能使该车灯分别呈现日行灯(白光)功能及方向灯(黄光)功能。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1A为本发明第一实施例的透视示意图；
图1B为本发明第一实施例中LED条的透视示意图；
图1C为本发明第一实施例中LED条的剖面示意图；
图2A为本发明第一实施例中第二型LED条制作结构的俯视示意图；
图2B为本发明第一实施例中第二型LED条制作结构的背面示意图；
图2C为本发明第一实施例中第二型LED条的电路符号连接示意图；
图3A为本发明第一实施例中第三型LED条的透视示意图；
图3B为本发明第一实施例中第三型LED条的剖面示意图；
图4A为本发明第一实施例中第四型LED条的透视示意图；
图4B为本发明第一实施例中第四型LED条的剖面示意图；
图5A为本发明第一实施例中第五型LED条的透视示意图；
图5B为本发明第一实施例中第五型LED条的俯视示意图；
图5C为本发明第一实施例中第五型LED条的剖面示意图；
图6为本发明第二实施例中LED条的透视示意图；
图7为本发明第三实施例的俯视示意图；
图8为本发明第四实施例的俯视示意图；
图9为本发明第五实施例的侧视示意图；
图10为本发明第六实施例的侧面示意图。
图11为本发明第七实施例的俯视示意图。
附图标记说明
1、1a、1b、1c、1d、1e：纤细线型LED发光装置
2：导光片(Light Blade)
20、20a、20b、20c、20d、20e：电路板(PCB)
30、30a、30b、30c、30d、30e、30f、30g、30h、30j、30k、30p、30w、30y：LED条(或称LEDBar)
31、31a、31b：基板(substrate)
311a、311b、311c、311d：第一～第四固晶区
311e：打线区
312a、312b、312c、312d：第一～第四LED芯片正极打线区
313a、313b、313c、313d：第一～第四LED芯片负极打线区
32a、32b：金线
33：LED芯片(LED chip)
331、332、333、334：第一～第四LED芯片
33Pa、33Pb、33Pc、33Pd：LED芯片正(P)极
33Na、33Nb、33Nc、33Nd：LED芯片负(N)极
371、372、373、374、375：封胶透镜(聚光透镜)
3711、3721、3731、3741：第一光学面
3722、3742：第二光学面
3723：第三光学面
38：反光墙
34：正极导电端(Anode terminal)
35：负极导电端(Cathode terminal)
39a、39b、39c、39d：散热区
41、41a、41b：连接器
51、51a、51b、51c、51d、51e：电源正极输入线路
52、52a、52b、52c、52d、52e：电源负极输入线路
61：LED驱动IC
具体实施方式
在下文中将参阅随附附图，来更充分地描述各种例示性实施例，并在随附附图中展示一些例示性实施例。然而，本发明的概念可能以许多不同形式来加以体现，且不应解释为仅限于本申请中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供这些例示性实施例使得本发明将为详尽且具体，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在各附图中，可以为了清楚而夸示LED芯片、发光二极管、电路板、灯条等尺寸的大小与各相对应位置距离，其中对于类似或相似的英文标号或数字，始终指示类似或相关系的组件。
应理解，虽然在本申请中可能使用术语包括出现的第一、第二、第三…，这些术语乃用以清楚地区分一组件与另一组件，并非具有一定的组件的先后数字的顺序关系。如本申请中所使用术语如左侧或右侧、左端或右端、左侧边或右侧边等等，这些术语乃用以清楚地区分一个组件的一侧边与端点与对应该组件的另一侧边与端点，或为区分一组件与另一组件之间的对应连接位置关系，或是一个侧边与另一个侧边之间为不同位置，其并非用以限制该文字序号所呈现的顺序关系或是位置关系，且非必然有数字上连续的关系；即从另一角度来看，描述组件的右侧(或左侧)可以被改称为左侧(或右侧)而不影响技术的本质。此外，本申请中可能使用术语“至少一个”来描述具有一个或有多个组件以上所实施的技术。另外本申请也可能使用术语“多颗”或“多个”来描述具有多个组件或多个组件，但这些多个，不仅限于实施有二个、三个或四个及四个以上的数目表示所实施的技术。另，随LED芯片摆置方向的不同，实施例中描述的LED芯片相关正极(或负极)、P极(或N极)，基板上层相关的正电极区(或负电极区)，基板底层相关的正极导电端(或负极导电端)，可以分别被改为LED芯片负极(或正极)、N极(或P极)，基板上层相关的负电极区(或正电极区)，基板底层相关的负极导电端(或正极导电端)。依连接器或LED驱动芯片(LED驱动IC)选择或设计的不同，电源输入的正极输入电路(或负极输入线路)可以被改为负极输入线路(或正极输入电路)。以上，合先叙明。
参阅图1A、图1B及图1C所示，图1A是本发明纤细线型LED发光装置1的第一实施例，包括有一电路板(PCB)20、一连接器41及多个LED条30、连接电路(图中未显示)，经由SMT制程完成。其中每个LED条30中含四颗LED芯片33及一呈半凸圆弧长条状的封胶透镜371。图1B所示为该LED条(LED Bar)30的第一实施例，包括有一基板31、四个同类LED芯片33以及一封胶透镜371，所述封胶透镜371即为前述发明内容中的聚光透镜，其中该条形聚光透镜371结构的横截面，是由一半凸圆弧的第一光学面3711所构成。其中LED芯片33长约0.4mm，宽约0.2mm，LED芯片33属于水平芯片的一种，故LED芯片的正极(P)及负极(N)都在芯片上层表面(图中未标示)。LED芯片33经固晶制程(die bonding)以银胶(图中未标示)固着在基板31上，LED芯片33呈线形规则排列，LED芯片33之间距离小于1mm。经打线制程(wire bonding)，使金线(图中未显示)分别连接各个LED芯片的正极(图中未标示)到基板31上的正极打线区(图中未标示)，连接各个LED芯片的负极(图中未标示)到基板31上的负极打线区(图中未标示)。再经硅胶成型制程(silicone molding)，使硅胶填充于模具的模穴，该模具的模穴造型，是依所需聚光透镜尺寸加工成型，放置前述已有LED芯片33及完成打线的基板31于上模，合模烘烤后完成封装，同时形成有聚光功能的条状封(硅)胶透镜371，且完全覆盖于四个LED芯片33上的封胶透镜371，即每一个LED芯片33的前、后、左、右及上方皆覆盖有封胶透镜371，形成LED封装体。最后利用精密切割机，沿着封胶透镜371边缘，切割基板31，使成含四颗LED芯片33的细条状LED条(LED Bar)30。必要时，可以连同一部分封胶透镜371切除，使每一LED条30中，排列第一颗LED芯片33(指靠近LED条30边缘的LED芯片)跟LED条30边缘的距离介于0.2mm到0.4mm之间，排列最后一颗LED芯片33跟LED条30边缘的距离也介于0.2mm到0.4mm之间，当两个LED条30连接时，所有LED芯片33的间距可以保持一致，小于1mm。本实施例封胶透镜371是一凸透镜型态的聚光设计，其横截面曲线(如图1C所示)，是以LED芯片33当光源，设计需求为横向(垂直LED芯片排列方向)发光角度为60度(即左右各30度)，该60度仅为一实施例说明，本发明并不以此为限制。为了简化模具的设计及加工成本，封胶透镜371横截面曲线在纵向(LED芯片33排列方向)保持一致不变，使LED芯片33的出光在纵向呈现连续且较均匀的分布。本发明揭示的LED条30本身就具有聚光透镜结构，又称一次透镜，有别于一般采用已封装的LED，再额外加透镜(又称二次透镜)的光源设计。基于上述成型模具的造型，是以细小LED芯片的光源文件，经光学仿真得到聚光透镜的设计为依据，使封胶透镜371的宽度及高度都可小于2mm。因LED条30内LED芯片33呈现规则紧密排列，间距小于1mm，且其封胶透镜371在LED芯片排列方向呈现连续且一致，LED条30通电点亮时，在LED芯片排列方向(又称纵向)，呈现连续且均匀的发光，使LED条30本身成为一段线形光源，视觉上看不到亮度不均的暗点。同时通过封胶透镜371的聚光功能，LED条30在横截面的发光角度可以缩小到约60度(即左右各30度)，因而提升其发光中心亮度。
如图2A及图2B所示，本发明纤细线型LED发光装置1上所用LED条(LED Bar)30a第二实施例基板31a的设计，包括有正面的导电层(兼导热层)设计布置(图2A)及底面导电层(兼导热层)的设计布置(图2B)。在此实施例中，LED条30a是采用四个同类LED芯片331、332、333、334等间距排列，采四颗LED串联的电路设计，其电路符号如图2C所示，所述该LED串连仅为一实施例说明，本发明不以此为限制，即本发明也可采多颗LED独立分开的电路设计，或部分LED芯片串联，部分LED独立分开的电路设计。LED芯片331、332、333、334都是长约0.4mm，宽约0.2mm，LED芯片33的正极(P)及负极(N)都在芯片上层表面。基板31a的正面导电层设有一第一LED芯片331的固晶区311a(固晶区311a也可称为第一固晶区311a)、一第二LED芯片332的固晶区311b(固晶区311b也可称为第二固晶区311b)、一第三LED芯片333的固晶区311c(固晶区311c也可称为第三固晶区311c)、一第四LED芯片334的固晶区311d(固晶区311d也可称为第四固晶区311d)，以及有一不设置LED芯片的打线区311e。第一固晶区311a设有一第一LED芯片正极打线区312a，经由打线制程后(详述于后)，使该第一固晶区311a成为该第一LED芯片的正电极区。第二固晶区311b设有一第二LED芯片正极打线区312b及一第一LED芯片负极打线区313a，经由打线制程后(详述于后)，使该第一LED芯片331跟该第二LED芯片332形成电路串联。第三固晶区311c设有一第三LED芯片正极打线区312c及一第二LED芯片负极打线区313b，经由打线制程后(详述于后)，使该第二LED芯片332跟该第三LED芯片333形成电路串联。第四固晶区311d设有一第四LED芯片正极打线区312d及一第三LED芯片负极打线区313c，经由打线制程后(详述于后)，使该第三LED芯片333跟该第四LED芯片334形成电路串联。打线区311e则设有一第四LED芯片负极打线区313d，经由打线制程后(详述于后)，使该打线区311e成为该第四LED芯片334的负电极区。LED芯片33经固晶制程(die bonding)以固晶胶(图中未标示)固着在基板31a上，LED芯片33呈线形规则排列，每个LED芯片33之间距离约0.6mm。经打线制程(wire bonding)，使金线32a连接第一LED芯片331的正(P)极33Pa及第一LED芯片正极打线区312a，金线32b连接第一LED芯片331的负(N)极33Na及第一LED芯片负极打线区313a；金线32a连接第二LED芯片332的正(P)极33Pb及第二LED芯片正极打线区312b，金线32b连接第二LED芯片332的负(N)极33Nb及第二LED芯片负极打线区313b；金线32a连接第三LED芯片333的正(P)极33Pc及第三LED芯片正极打线区312c，金线32b连接第三LED芯片333的负(N)极33Nc及第三LED芯片负极打线区313c；金线32a连接第四LED芯片334的正(P)极33Pd及第四LED芯片正极打线区312d，金线32b连接第四LED芯片334的负(N)极33Nd及第四LED芯片负极打线区313d。其中各LED固晶区的导电层跟各LED正极区的导电层连在一起，可增加每一个LED芯片的导热面积，使本发明LED条内LED芯片的散热效果，胜过其他单个LED芯片封装的LED，本发明的各LED固晶区的导电层跟各LED正极区的导电层连在一起，仅为一实施例的说明，本发明不以此为限制。图2B揭示基板31a底面导电层的设计布置，对应于基板31a正面四个固晶区导电层的设计布置，基板31a底层设有四个散热区39a、39b、39c、39d，每个散热区都有至少一导热及导电通孔(via hole)(图2A、2B中未标示)，使各个散热区跟基板上层各别对应的固晶区相连通，达到导热散热的效果。其中，散热区39a同时设置为正极导电端34，经由导电通孔(via hole)跟第一固晶区311a(也跟第一LED芯片正极打线区312a)做电性连接，作为外部输入电流正极连接端。对应于基板31a正面打线区311e(连通第四LED芯片负极打线区313d)，基板31a底层设有一负极导电端35，经由导电通孔(via hole)跟打线区311e及第四LED芯片负极打线区313d做电性连接，作为外部输入电源负极连接端。很明显的，本发明采用四晶LED条当发光源，其对LED芯片散热能力(或热阻)，以平均每个LED芯片具有较大的导热面积来看，相较一般采用单颗芯片封装LED当光源，具有较大的优势。利用本实施例的多个LED条30a，经由一般SMT制程贴焊在PCB上，制成本发明纤细线型LED发光装置1(如图1A显示)，经通电后，每个LED条30a内的四个LED芯片会被同时点亮。至于各个LED条30a要同时点亮或不同时点亮，可依设计的电路及控制IC(图中未显示)的设计而定。
图3A、图3B为本发明纤细线型LED发光装置1上所用另一型LED条30b的第三实施例，其所差异于第一实施例之处，在于所述的封胶透镜372(也可称为聚光透镜)在两侧有全反射(TIR)的聚光结构，不同于第一实施例的凸透镜型态的聚光结构，其中图3B为图3A的横截面剖面图，封胶透镜372横截面曲线在纵向(LED芯片33排列方向)保持一致，使LED芯片33的出光在纵向呈现连续且较均匀的分布。本实施例中封胶透镜372包括有一第一光学面3721、一第二光学面3722以及一第三光学面3723；其中第一光学面3721为封胶透镜372的顶部曲面，第二光学面3722为封胶透镜372的两边的侧面，至于第三光学面3723的位置为介于第一光学面3721及第二光学面3722之间的出光面，如图3B所示，第二光学面3722是从底部向上及向外侧倾斜的两侧斜面，其斜度或曲度的形状，使LED芯片横向(垂直LED芯片33排列方向)侧面出光，在第二光学面3722产生全反射，改变出光朝向中心方向，以缩小LED条30b横向出光(垂直LED芯片排列方向)的发光角度，增强中心方向出光亮度。第一光学面3721则类似实施例一的设计说明，是以LED芯片当拟点光源，所需凸透镜型态的聚光透镜的部分结构所构成，使LED芯片正面出光，在第一光学面3721产生折射，使出光聚光朝向中心方向，以缩小LED条30b横向出光的发光角度，进而增强中心出光亮度。第三光学面3723为两侧面的上端由外侧向内侧、由上向下倾斜的两个斜面，作为连接第一光学面3721及第二光学面3722，使在第二光学面3722产生全反射的出光，在第三光学面3723产生折射，使进一步缩小LED条30b横向出光角度。本实施例封胶透镜372的设计，较适合于侧向发光占比较高的LED芯片，有助于中心出光亮度及出光利用率的提升。
图4A、图4B为本发明纤细线型LED发光装置1上所用另一型LED条30c的第四实施例，其所差异于第一实施例之处在于所述的封胶透镜373的两侧设有反光墙(reflectingwall)38。本实施例中，反光墙38是在硅胶成型制程(silicone molding)前，先利用精密点胶机，或使用网版印刷，离LED芯片33适当距离(介于0.3mm到2.0mm之间)，以具高反射率的白胶，沿LED芯片排列的两旁涂布反光墙38，反光墙38高度约为LED芯片33高度的1至5倍，用以反射LED芯片33在横向(垂直LED芯片33排列方向)的侧面发光，以及偏离发光面中心较大角度的侧发光，使经反光墙38反射后，朝向靠近中心方向出光。反光墙38形成后，执行硅胶成型制程(silicone molding)，再执行切割，完成此类LED条30c的制作。图4B为图4A的横截面剖面图，其中封胶透镜373包括两侧各有一反光墙(reflecting wall)38、以及一第一光学面3731；其中，反光墙38主要功能为反射LED芯片33横向侧面及较大角度的出光，使出光方向改变，朝向中心方向，以缩小LED条30c横向(垂直LED芯片排列方向)出光的发光角度，增强中心出光亮度。第一光学面3731由一半凸圆弧所构成，为封胶透镜373的顶面，类似实施例一的设计说明，以LED芯片当拟点光源，所需凸透镜型态的聚光透镜的部分结构所构成，使LED芯片正面横向偏离中心的出光，在第一光学面3731产生折射，减小偏离角度，使出光更朝向中心方向，以缩小LED条30c横向出光的发光角度，进而增强中心出光亮度。在另一实施例中(未标示)，反光墙38也可以是由具高反射率的金属所构成。此反光墙38的设置，也可以应用到其他型LED条实施例中。
图5A、图5B及图5C为本发明纤细线型LED发光装置1上所用另一型LED条30d的第五实施例，其所差异于第一实施例之处在于所述的封胶透镜374为一菲涅尔透镜(FresnelLens)的聚光结构，具有使本发明纤细线型LED发光装置高度更低的优点。图5B为图5A的俯视示意图，图5C为图5A的横截面剖面图，其中LED条30d的条形聚光透镜374，顶部中心区域由一凸圆弧的第一光学面3741所构成，顶部两旁由多个菲涅耳透镜的第二光学面3742所构成。第一光学面3741为封胶透镜374的顶面，类似实施例一的设计说明，以LED芯片当拟点光源，所需凸透镜型态的聚光结构的部分结构所构成，使LED芯片正面横向偏离中心的出光，在第一光学面3741产生折射，减小偏离角度，使出光更朝向中心方向，以缩小LED条30d横向(垂直LED芯片排列方向)出光的发光角度，增强中心出光亮度。第二光学面3742为封胶透镜374的顶面，位于第一光学面3741的两旁，以每颗LED芯片当拟点光源，所设计出菲涅尔透镜的部分结构所构成，将相邻两个菲涅尔透镜结构形成重叠干涉部分去除，使LED芯片横向较偏离中心方向的出光，在第二光学面3742产生折射，改变出光朝靠近中心方向，以缩小LED条30d横向出光的发光角度，进而增强中心出光亮度。图5B中，第二光学面3742为以LED芯片33为中心，呈现出两侧对称的多层环状的结构，图5C中，第二光学面3742的横截面剖面则为连续锯齿状的结构。在另一实施例中(未标示)，为了使LED条30d的出光，在纵向(LED芯片排列方向)呈现更均匀的分布，其第二光学面3742的多层环状结构可以改为多层的直条结构，这使第二光学面3742的横截面剖面，在LED条30d的纵向，保持一致性的锯齿状结构。
图6所示，揭示本发明纤细线型LED发光装置1b(类似图8所揭示)上所用另一型LED条30e的第六实施例，其所差异于第一实施例之处在于LED芯片数量较多且是呈现曲线排列。其中基板31b的设计不同，硅胶成型制程(silicone molding)模具的模穴结构也不同，是依LED芯片33排列的曲线而呈弯曲形状，使形成弯曲的封胶透镜375。最后利用精密切割机，沿着封胶透镜375边缘，切割基板31b，使形成含较多颗LED芯片的弯曲条状LED条30e。第六实施例的LED条30e可以为向左弯曲或向右弯曲，当然也可以是部分直形部分弯曲弧形，或是连续弯曲呈“S”型的结构形状，本发明于实际制作上并不限制。在此种弯曲型的实施例中，该弯曲型的结构形状包括有该多个LED芯片30是位在同一平面上，即多个LED芯片的发光方向皆为垂直向上的同一方向上，并且封胶透镜375也同时是弯曲弧形的形状。
图7所示，揭示本发明纤细线型LED发光装置1a的第三实施例，其中含一电路板20a，电路板20a上设有一连接器41、多条连接电路(包括正极输入电路51、负极输入电路52)，多个LED条30，多个LED条30呈线形排列于电路板20a上，每一LED条30经由各别的连接电路51、52与连接器41电性连接。电路板20a上导电层(即铜箔)设置有焊盘(solderingpad，图中未显示)及连接电路51及52，遵循零件(例：本实施例中只含LED条30a及连接器41)规格书的建议及设计需求而布置。在本实施例中，驱动LED的电源或控制IC是在外部(图中未显示)，其外部电源或信号源经由连接器41传输到本发明纤细线型LED发光装置1a。本实施例中，因设计简单且无额外散热需求，电路板20a为一FR4单层印刷电路板(PCB)，所有LED条30的正负极输入线路都设置在电路板20a的正面。本实施例中，LED条30是依前述LED条30实施例二的设计，采用四个LED芯片33串联的设计，故每个LED条30只需连接一电源正极输入线路51及一电源负极输入线路52，即可利用外部输入电源同时点亮其内部四颗LED芯片33，本发明中前述连接电路即为包括电源正极输入线路51及电源负极输入线路52。本实施例中，连接器41提供多条独立的电源正极输入线路51及一条共享的电源负极输入线路52，使各个LED条30，依外部输入电源设计的不同，可以被各别点亮或同时点亮，也可以被轮流点亮，使满足动态点灯的需求。当有其他电气特性需求时，例如电磁干扰防护(EMC)、电流控制或信号传递等，相关需要的零件，例如电容、电阻、电感及各类IC等，可以依设计需求，装置在电路板20上，构成本发明的另一个实施例(未显示)。
图8所示，揭示本发明纤细线型LED发光装置1b的第四实施例，其中含一电路板20b，电路板20b上设有一连接器41、至少一LED驱动IC(LED驱动芯片)61、连接电路(包括正极输入电路51、负极输入电路52)及多个弧形LED条30f，该多个LED条30f呈弧线形排列于电路板20b上，每一LED条30f经由各别连接电路51、52与该LED驱动IC电性连接。其中每个LED条30f内含六颗LED芯片33，采用每三颗LED芯片串联的电路设计。在本实施例中，因设计较为复杂，电路板20b不仅呈现弯曲且不规则形状，也因线路设计复杂及空间要求，为一双层柔性印刷电路板(Flexible Print Circuit Board,FPCB)，使设置连接器41及LED驱动IC61部位的FPCB可以向下弯折90度，避免后续组装时，跟导光片(图中未显示)产生干涉。电路板20b底层铜箔提供额外的线路设计(如图8的虚线所示)及散热用，必要时可以增加额外的导热贴布及铝材散热器(图中未显示)提供散热。因需搭配薄形且呈现弯曲造型设计的导光片(图中未显示)，采用弯曲型LED条30f，依类似前述LED条实施例六的方法制作而成。每个LED条30f内含六颗LED芯片33，采用每三颗LED芯片串联的电路设计，可经由电路板20b上，例如第一个LED条30f的两个电源正极输入线路，51a、51b，两个电源负极输入线路52a、52b，使每个LED条30f可以被全部点亮或局部点亮，由LED驱动IC61控制。本实施例的纤细线型LED发光装置1b可以为向下弯曲或向上弯曲，当然也可以是部分直形部分弯曲形，或是连续弯曲呈“S”型的结构形状，本发明在实际制作上并不限制。本发明也可以采用不同长度的LED条、不同弯曲形的LED条，设置在一电路板上，制成纤细线型LED发光装置，使满足不同形状导光片的灯具应用。
图9所示为本发明纤细线型LED发光装置1c的第五实施例，其中含一电路板20c，电路板20c上设有多个LED条30c、多个LED条30g、控制IC(图中未显示)、LED驱动IC(图中未显示)及连接器(图中未显示)。本实施例的纤细线型LED发光装置1c，其中电路板20c为一可挠性(或柔性)的电路板(FPCB)，LED条30g内含较少颗数LED芯片33(本实施例为两颗LED芯片33)，长度较短，使本发明纤细线型LED发光装置1c，具有较佳的弯曲特性，可以搭配呈弯曲形状的导光片(图中未显示)设计。LED条30c内含较多颗LED芯片33(本实施例为四颗LED芯片33)，设置在本发明纤细线型LED发光装置1c中无需弯曲的部位，形成部分直线且部分弯曲的纤细线型LED发光装置1c。
图10为本发明纤细线型LED发光装置1d的第六实施例，其中含一电路板20d，电路板20d上设有四个LED条，LED条30h、LED条30j、LED条30k、LED条30p，控制IC(图中未显示)，LED驱动IC(图中未显示)及连接器(图中未显示)。本实施例的纤细线型LED发光装置1d，其中电路板20d为一可挠性(或柔性)电路板(FPCB)，依应用时导光片2的弯曲弧度，选择四个LED条，LED条30h、LED条30j、LED条30k、LED条30p(适当长度的LED条，可以等长度也可以不等长度)，依特定间距设置在柔性电路板20d上，使本发明纤细线型LED发光装置1d，具有弯曲特性，搭配呈弯曲形状的导光片2，能以如图10所示的方式组装。如图10中所示，虚线为本发明纤细线型LED发光装置1d为平放的状态，图10的实线则表示将电路板20d施以连续L形阶梯状的弯曲，以支架(图中未显示)支撑，与导光片2的组合结构，使纤细线型LED发光装置1d上，四个LED条30h、LED条30j、LED条30k、LED条30p的发光面，可以全部朝向需要的特定方向(如图中箭头方向所示)。当流线型车灯因造型考虑，采用出光面呈弯曲弧形设计的导光片时，因导光片的主要出光方向无法朝向配光的中心(H-V)方向，会使得该类车灯无法通过配光测试，或必需使用更高亮度的光源，才能满足配光要求。本实施例应用在此类流线型车灯上，可以使每个LED条的正面(或中心)发光方向，都朝向车灯配光的中心(H-V)方向或需要的方向(即图中箭头所示方向)，使本发明纤细线型LED发光装置上各LED条的出光，针对配光，有相加的效果，且在配光的中心(H-V)方向有最强的亮度，相较其他的LED光源，能以较节省的发光量，同时也是较节省的耗能，满足车灯配光的要求。实际应用上，当导光片的弯曲弧度较大时，本发明纤细线型LED发光装置可以采用较多颗较短的LED条，LED条以较小的间距设置，使纤细线型LED发光装置弯折后，连续L形阶梯状的阶梯高度可以缩小，由于各个LED条的紧密重叠，导光片的出光，可呈现连续且均匀的视觉效果，看不到颗粒状的亮点或暗点。
图11为本发明纤细线型LED发光装置1e的第七实施例，包括有一电路板(PCB)20e、连接器41a及41b、多个LED条30w及30y、连接电路(图中未显示)，经由SMT制程完成。其所差异于第一实施例之处，在于第七实施例是在一电路板20e上设置有双排呈线形紧密排列的LED条30w、30y，且实施上为两者平行的线形排列，如图11所示，其中一排呈线形紧密排列的LED条全部由LED条30w所组成，经由连接电路(图中未显示)跟连接器41a做电性连接，LED条30w是通电后能发出白光的LED条；另一排呈线形紧密排列的LED条全部由LED条30y所组成，经由连接电路(图中未显示)跟连接器41b做电性连接，LED条30y是通电后能发出黄光的LED条，使纤细线型LED发光装置1e，在接通外部电源后，成为能分别发出白光或黄光的线形光源，当应用在一具导光片结构的车灯时，能使该车灯分别呈现日行灯(白光)功能及方向灯(黄光)功能。本实施例的其他运用并不限定两种不同LED条是能发出白光的LED条跟能发出黄光的LED条，视实际运用的需求，可以是能发出其他颜色光的LED条。
综上所述，本发明的纤细线型LED发光装置1、1a、1b、1c、1d为厚度薄、宽度小且均匀发光的线形LED发光装置，有别于一般LED灯条的设计，本发明采用特殊的多芯片LED条，其具有聚光功能的封胶透镜，视觉上呈现连续且均匀的发光源，以表面黏着的SMT制程打件在适当的电路板上，制成具高配光效率且尺寸又小的线条形LED发光装置，在性能上及成本上都具有优势的新产品。本发明有效的解决现有技术中以LED为光源的灯具，在视觉上会有明暗不均或有颗粒状亮点的问题，本发明应用在以导光片结构设计的车灯上，不仅有能满足动态点灯的优点，还能通过整体装置一致性的优点，提升车灯视觉上的高质感，更因有一次聚光透镜的结构，提升出光中心亮度，对出光进入导光片有较高光利用效率的优点，使能满足车灯的配光要求，且具有较节能的效果。显见，本发明技术内容具有极强的专利申请要件。
然而，以上本发明说明内容所述，仅为较佳实施例的举例说明，当不能以之限定本发明所保护的范围，任何局部变动、修正或增加的技术，仍不脱离本发明所保护的范围中。

Claims (19)

1.一种纤细线型LED发光装置，其特征在于，包括：
一电路板，其上层设置有连接电路；
至少一电源输入组件；以及
一个或多个LED条，该电源输入组件、该一个或多个LED条设置在该电路板上，该多个LED条在该电路板上呈线形排列，每一LED条经由该电路板上的连接电路与该电源输入组件电性连接；其中该LED条，由多颗同类LED芯片以介于0.2mm到3.0mm的等间距线形排列在一基板的上层，该基板的上下层都有导电层，经由成型封装及切割制程而成；该LED条由多颗LED芯片所构成，该LED条具有条形的聚光透镜结构，使该LED条的发光在垂直该多颗LED芯片线形排列方向横截面的发光角度介于10～80度之间，该聚光透镜在该LED条成型封装时一体成型而成，包覆该LED条内的该多颗LED芯片。
2.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该LED条的该条形聚光透镜结构的横截面由一半凸圆弧的第一光学面所构成，使该LED条的横截面发光角度介于10～80度之间。
3.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该LED条的该条形聚光透镜结构由第一光学面、第二光学面及第三光学面所构成，其中顶部由一横截面为凸圆弧的第一光学面所构成，该聚光透镜的两侧，从底部向上及向外侧倾斜的两侧斜面，形成第二光学面，使LED芯片横向侧面出光在第二光学面产生全反射，第三光学面为两侧面的上端由外侧向内侧、由上向下倾斜的两个斜面，作为连接第一光学面及第二光学面，使在第二光学面产生全反射的出光在第三光学面产生折射，使该LED条的横截面发光角度介于10～80度之间。
4.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该LED条的该条形聚光透镜结构，顶部中心区域由一横截面为凸圆弧的第一光学面所构成，顶部两旁由多个菲涅耳透镜的第二光学面所构成，使该LED条的横截面发光角度介于10～80度之间。
5.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该LED条的该条形聚光透镜的两侧各设有一反光墙，该反光墙的高度为该LED芯片高度的1至5倍。
6.如权利要求5所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该反光墙由具有高反射率的白胶或金属所构成。
7.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该一个或多个LED条全部或部分呈弯曲弧形。
8.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该电路板为一可挠型电路板或一柔性电路板，该多个LED条为全部或部分由较少颗数LED芯片所构成长度较短的LED条，使该纤细线型LED发光装置具有可弯曲性。
9.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该LED条内该多颗同类LED芯片全部以串联线路连接，使该LED条内该多颗同类LED芯片能被同时点亮。
10.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，在该电路板上，每一LED条经由独立的该连接电路跟该电源输入组件连接，使每一LED条能依外部电源或信号源控制被各别点亮，呈现动态点灯的功能。
11.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该多个LED条紧密排列，使该纤细线型LED发光装置上所有相邻的LED芯片间距都一致，使该纤细线型LED发光装置的发光在沿LED芯片排列方向呈现视觉上的均匀分布。
12.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该电路板为一可挠性电路板或一柔性电路板，该多个LED条依特定间距设置在该柔性电路板上，该纤细线型LED发光装置可被弯曲为连续L形阶梯状的结构，使该纤细线型LED发光装置上，该多个LED条的发光面能够全部朝向需要的特定方向。
13.如权利要求12所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该多个LED条中仅有部分个LED条的发光面朝向该特定方向。
14.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该多个LED条中的每一LED条电性连接该连接电路中至少一电源正极输入线路及至少一电源负极输入线路；且每一LED条包括：
一基板，该基板正面上设有多个固晶区；
多个同类LED芯片，呈线形紧密地分别排列在该多个固晶区中；以及
一封胶透镜，覆盖于该多个LED芯片及该基板上，该封胶透镜是经成型封装制程而成，该成型封装制程为将树脂填充于一模具的模穴中，该模具的模穴为依所需该封胶透镜尺寸加工成型，放置前述已有该多个LED芯片的该基板于上模，再合模烘烤后完成封装，该封胶透镜形成有聚光功能且完全覆盖于该多个LED芯片上；
其中在该电路板上设有一连接器，设于该电路板上，该连接器分别电性连接该连接电路中的电源正极输入线路及电源负极输入线路，作为与外部输入电源相连接的作用。
15.如权利要求1所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该多个LED条由两种发出不同颜色光的LED条所组成，所有发出第一颜色光的LED条在该电路板上呈一线形排列，所有发出第二颜色光的LED条在该电路板上呈另一线形排列，且该所有发出第一颜色光的LED条与该所有发出第二颜色光的LED条，两者为相互平行地并排于该电路板上。
16.如权利要求15所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该多个LED条的两种不同颜色光由发出白光的LED条及发出黄光的LED条所组成。
17.一种纤细线型LED发光装置，其特征在于，包括：
一电路板，其上层设置有连接电路；
至少一电源输入组件；
至少一LED驱动芯片；以及
一个或多个LED条，该电源输入组件、该LED驱动芯片、该一个或多个LED条设置在该电路板上，该多个LED条在该电路板上呈线形排列，每一LED条经由该电路板上的连接电路与该LED驱动芯片电性连接，该LED驱动芯片经由该电路板上的连接电路与该电源输入组件电性连接；其中该LED条，由多颗同类LED芯片以介于0.2mm到3.0mm的等间距线形排列在一基板的上层，该基板的上下层都有导电层，经由成型封装及切割制程而成；该LED条由多颗LED芯片所构成，该LED条具有条形的聚光透镜结构，使该LED条的发光在垂直该多颗芯片线形排列方向横截面的发光角度介于10～80度之间，该聚光透镜在该LED条成型封装时一体成型而成，包覆该LED条内的该多颗LED芯片。
18.如权利要求17所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该多个LED条由两种发出不同颜色光的LED条所组成，所有发出第一颜色光的LED条在该电路板上呈一线形排列，所有发出第二颜色光的LED条在该电路板上呈另一线形排列，且该所有发出第一颜色光的LED条与该所有发出第二颜色光的LED条，两者为相互平行地并排于该电路板上。
19.如权利要求18所述的纤细线型LED发光装置，其特征在于，该多个LED条的两种不同颜色光由发出白光的LED条及发出黄光的LED条所组成。
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