CN114122233A - 光源模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光源模块，包括基板、多个发光元件以及封装胶材。这些发光元件配置于基板。封装胶材配置于基板，且封装胶材覆盖于这些发光元件上。封装胶材包括高分子胶材、白色粉末材料以及黑色粉末材料。高分子胶材的含量为重量百分比介于65％～99.8％之间，白色粉末材料的重量百分比介于0.1％～20％之间，黑色粉末材料的重量百分比介于0.1％～25％之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光模块，尤其涉及一种高发光效率的光源模块。
背景技术
光源模块的传统制作方式是将多个发光二极管晶粒以矩阵的方式排列，并采用表面粘着技术(Surface-mount technology,简称SMT)制程将这些发光二极管晶粒固定于软性电路板(FPC)、印刷电路板(PCB)或是BT(Bismaleimide Triazine)树脂基板上，然后再填入所需的透明封装胶或是荧光封装胶。除此之外，封装胶材的方式也可以通过整面型的压模或是灌封胶将胶材填于发光二极管晶粒的上方，进而达到保护发光二极管晶粒的目的。
上述光源模块无论是使用何种的封装方式，皆是将发光二极管晶粒以矩阵方式高密度排列以达到精致化发光的要求，然而，发光二极管晶粒以矩阵高密度排列的方式一直存在着光学散射的问题，此外，这些发光二极管晶粒在同步通电的情况下，因发光角度而产生光晕的问题，进而导致光源模块所产生的光源纯度不佳的问题。
有鉴于此，为了改善使用矩阵高密度排列的光源模块产生光晕的问题，通常会使用表面粗糙化技术的滤光膜、具有白色填料的滤光膜或是金属导光片以组装或贴合的方式覆盖于这些发光二极管晶粒的上方来排除产生光晕的问题。除此之外，也有通过在板材上先以白色胶材或黑色胶材做出挡墙并预留发光二极管晶粒配置的空间，后续再将发光二极管晶粒置入于所预留的空间中，如此可将相邻的发光二极管晶粒之间以屏障的方式隔开，借此达到发光二极管晶粒之间互相干扰的问题。
然而，上述为了改善光源模块产生光晕的问题，必需通过在光源模块的光学路径上配置二次光学结构(如滤光膜或间隔挡墙)来达成，如此一来，将会导致组装工费、设计费用以及环保成本的大幅提高，此外，使用二次光学膜也会造成光源模块的整体整厚度提高，不易达到光源模块薄型化的要求。因此，如何针对上述问题进行改善，实为本领域相关人员所关注的焦点。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种光源模块，其利用不同颜色粉末材料的特性，并以特殊调制的比例将其混入高分子胶材中以形成封装胶材，再将封装胶材填封于发光二极管晶粒的上方，以解决产生光晕的问题。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提供一种光源模块，包括基板、多个发光元件以及封装胶材。这些发光元件配置于基板。封装胶材配置于基板，且封装胶材覆盖于这些发光元件上。封装胶材包括高分子胶材、白色粉末材料以及黑色粉末材料。高分子胶材的重量百分比介于65％～99.8％之间，白色粉末材料的重量百分比介于0.1％～20％之间，黑色粉末材料的重量百分比介于0.1％～25％之间。
在本发明的一实施例中，上述的封装胶材的高分子胶材包括硅胶、环氧树脂或是由硅胶、环氧树脂混合后的混合胶材。
在本发明的一实施例中，上述的封装胶材的白色粉末材料包括二氧化钛、氧化铝或是碳酸钙。
在本发明的一实施例中，上述的封装胶材的黑色粉末材料包括碳黑粉或是氮化硼粉。
在本发明的一实施例中，上述的封装胶材的高分子胶材的重量百分比为96.5％，白色粉末的重量百分比为3％，黑色粉末的重量百分比为0.5％。
在本发明的一实施例中，上述的封装胶材的黑色粉末的粒径为30nm。
本发明另外提供一种光源模块，包括基板、多个发光元件以及封装胶材。这些发光元件配置于基板。这些封装胶材配置于基板，且封装胶材位于这些发光元件中相邻二发光元件之间。封装胶材包括高分子胶材、白色粉末材料以及黑色粉末材料。高分子胶材的重量百分比介于65％～99.8％之间，白色粉末材料的重量百分比介于0.1％～20％之间，黑色粉末材料的重量百分比介于0.1％～25％之间。
在本发明的一实施例中，上述的封装胶材朝远离基板的方向延伸而具有第一高度，每一个发光元件朝远离基板的方向延伸而具有第二高度，且第一高度大于或等于第二高度。
在本发明的一实施例中，上述的第一高度大于第二高度，且第一高度与第二高度之间的高度差介于0.01mm～0.3mm之间。
本发明实施例的光源模块利用不同颜色粉末材料的特性，并以特殊调制的比例将其混入高分子胶材中以形成封装胶材，将封装胶材填封于矩阵高密度排列的发光二极管晶粒的上方，在这样的结构设计下，不但可以解决光源模块产生光晕的问题外，亦可有效提升光源模块的亮度，且点光源集中于发光区域内，无论是字体或图像显示均有高纯度的表现，因此，本发明实施例的光源模块无须在其光学路径上额外配置二次光学结构，有效降低组装工费、设计费用以及环保成本，在无须配置额外二次光学结构的前提下，光源模块的整体整厚度也会大幅的降低，有利于达到光源模块薄型化的要求，并同时兼具有防水性、阻气性以绝缘性的功效。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的光源模块的剖面示意图。
图2为本发明实施例的光源模块与现有光源模块所产生的光晕的比较示意图。
图3为本发明实施例的光源模块与现有光源模块所产生的亮度的比较示意图。
图4为本发明另一实施例的光源模块的剖面示意图。
其中，附图标记说明如下：
1、1a：光源模块
10：基板
11：发光元件
12、12a：封装胶材
H：高度差
H1：第一高度
H2：第二高度
具体实施方式
请参阅图1，其为本发明一实施例的光源模块的剖面示意图。如图1所示，本实施例的光源模块1包括基板10、配置于基板10上的多个发光元件11以及封装胶材12。在本实施例中，基板10例如是电路板，这些发光元件11例如是发光二极管晶粒，但本发明并不以此为限，每一个发光二极管晶粒是电性连接于电路板，因而可接收来自电路板的电流而输出光线。封装胶材12是形成于基板10上，且封装胶材12覆盖于这些发光二元件11上，在本实施例中，封装胶材12包括高分子胶材、白色粉末材料以及黑色粉末材料，其中高分子胶材的含量为重量百分比介于65％～99.8％之间，白色粉末材料的含量为重量百分比介于0.1％～20％之间，黑色粉末材料的含量为重量百分比介于0.1％～25％之间。通过上述以特殊比例所调配的封装胶材12封填于这些发光元件11的上方，可有效解决光源模块1产生光晕的问题。
在本实施例中，光源模块1可被配置于电子设备(未示出)内，令电子设备可提供输出光线的功能，一般来说，光源模块1可分为下列二种：第一，电路板仅负责有关发光元件11的电路运行，而电子设备所主要提供的电子功能的相关电子信号处理则通过另一个电路板进行；第二、电路板能够负责有关发光元件11的电路运行，亦能够对有关于电子设备所主要提供的电子功能的相关电子信号进行处理。具体而言，本实施例的光源模块1例如是应用于发光二极管显示装置或电视的背光组件、灯条、消费性电竞显示灯、穿戴型装置指示灯等，但本发明并不以此为限。
在本实施例中，封装胶材12的高分子胶材例如是硅胶(Silicone)、环氧树脂(Epoxy)或是由硅胶、环氧树脂混合后的混合胶材(Hybrid)，但本发明并不以此为限，混合胶材中的种类也不限定只有硅胶与环氧树脂。白色粉末材料例如是二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2o3)或是碳酸钙(CaCO3)，但本发明并不加以限定白色粉末的种类。黑色粉末材料例如是碳黑粉(Carbon Black)或是氮化硼粉(BN)，但本发明并不加以限定黑色粉末的种类。
举例而言，在本发明的一优选实施例中，封装胶材12的配方例如是使用0.5％的碳黑粉、3％的二氧化钛粉末以及96.5％的高分子胶材进行混合，其中碳黑粉的粒径例如是30nm。利用上述配方比例所调制而成的封装胶材直接封装于矩阵高密度排列的这些发光元件11上方，在这些发光元件11之间形成自然的屏蔽，并且通过碳黑粉可以和各种游离基反应的特性来吸收部分微光，可以达到最佳化收敛光晕的效果。光源模块1使用上述配方比例所调制而成的封装胶材12经实验后，所呈现的实验结果请参阅图2。
在图2中，以三个矩阵排列的发光二极管晶粒为例。在现有的光源模块中，当仅有点亮位于中间的发光二极管晶粒时，被点亮的发光二极管晶粒会产生光晕而影响到左侧与右侧的发光二极管晶粒，使得未被点亮的发光二极管晶粒也会发出微光，而本发明的光源模块，其发光二极管晶粒使用上述配方比例所调制而成的封装胶材进行封装后，在仅有点亮位于中间的发光二极管晶粒的情况下，被点亮的发光二极管晶粒不会产生光晕而影响到左右两侧的发光二极管晶粒。再者，在现有的光源模块中，当点亮位于左侧与右侧的发光二极管晶粒时，被点亮的发光二极管晶粒会产生光晕而影响到中间的发光二极管晶粒，使得未被点亮的发光二极管晶粒也会发出微光，而本发明的光源模块，其发光二极管晶粒使用上述配方比例所调制而成的封装胶材进行封装后，在点亮位于左侧与右侧的发光二极管晶粒的情况下，被点亮的发光二极管晶粒不会产生光晕而影响到中间的发光二极管晶粒。除此之外，在电流为10mA的情况下，现有光源模块的流明值为1.22lm，而本发明的光源模块，其发光二极管晶粒使用上述配方比例所调制而成的封装胶材进行封装后，其流明值由1.22lm增加到1.99lm。现有的光源模块与本发明的光源模块所呈现的亮度比较如图3所示。
在本发明的另一优选实施例中，封装胶材12的配方例如是使用7.5％的碳黑粉、1％的二氧化钛粉末以及91.5％的高分子胶材进行混合，光源模块1的发光二极管晶粒使用上述配方比例所调制而成的封装胶材12进行封装后，在电流为10mA的情况下，相较于不加入任何黑色粉末与白色粉的现有发光模块，本实施例的发光模块1的亮度可提升55％。
需特别说明的是，上述封装胶材12以特殊比例的黑色粉末、白色粉末以及高分子胶材三种材料进行混合调制而成，但本发明并不以此为限，在其它的实施例中，封装胶材12例如是仅以黑色粉末与高分子胶材两种材料进行混合调制而成，或是封装胶材12例如是仅以白色粉末与高分子胶材两种材料进行混合调制而成。举例而言，在仅以白色粉末与高分子胶材两种材料进行混合的实施例中，封装胶材12例如是以10％二氧化钛粉末与90％的高分子胶材进行混合调制而成，光源模块1的发光二极管晶粒使用上述配方比例所调制而成的封装胶材12进行封装后，在电流为10mA的情况下，相较于不加入白色粉的现有发光模块，本实施例的发光模块1的亮度可提升111％。
值得一提的是，在其它的实施例中，也可以将上述重量百分比介于0.1％～20％之间的白色粉末材料以及重量百分比介于0.1％～25％之间的黑色粉末材料的配方比例直接加入到制作发光二极管晶粒的配方之中，赋与发光二极管晶粒本身具有与各种游离基反应的特性来吸收部分微光，同样可以达到解决光源模块产生光晕的问题。
值得一提的是，在一实施例中，封装胶材的配方也可以是高分子胶材的重量百分比介于75％～99.8％之间，白色粉末材料的重量百分比介于0.1％～20％之间，黑色粉末材料的重量百分比介于0.1％～15％之间。在又一实施例中，封装胶材的配方也可以是高分子胶材的重量百分比介于80％～99.8％之间，白色粉末材料的重量百分比介于0.1％～20％之间，黑色粉末材料的重量百分比介于0.1％～10％之间。
经由上述可知，本发明的技术重点在于利用不同颜色粉末材料的特性(如上述的黑色粉末材料与白色粉末材料)，并以特殊调制的比例将其混入高分子胶材中以形成上述的封装胶材12，尔后再将封装胶材12填封于这些发光元件11的上方，经由烘烤固化后，不但可以解决光源模块1产生光晕的问题外，亦可有效提升光源模块1的亮度，因此，本发明实施例的光源模块1无须在其光学路径上额外配置二次光学结构，有效降低组装工费、设计费用以及环保成本，且在无须配置额外二次光学结构的前提下，光源模块1的整体整厚度也会大幅的降低，有利于达到光源模块1薄型化的要求。
请参阅图4，其为本发明另一实施例的光源模块的剖面示意图。如图4所示，本实施例的光源模块1a与图1所示的光源模块1类似，差异处在于，本实施例的光源模块1a的封装胶材12a是封装于这些发光元件11中相邻两个发光元件11之间，进而形成类似挡墙的结构，换言之，也就是将每一个发光元件11置入于两个封胶材12a之间所形成的空间内。在本实施例中，封装胶材12a的配方比例与图1所示的封装胶材12相同，皆为高分子胶材的含量为重量百分比介于65％～99.8％之间、白色粉末材料的含量为重量百分比介于0.1％～20％之间、黑色粉末材料的含量为重量百分比介于0.1％～25％之间，以上述配方比例所调配的封装胶材12a封填于这些发光元件11中相邻两个发光元件11之间，亦可有效解决光源模块1a产生光晕的问题。在本实施例中，封装胶材12a朝远离基板10的方向延伸而具有第一高度H1，每一个发光元件11朝远离基板10的方向延伸而具有第二高度H2，而封装胶材12a的第一高度H1例如是大于发光元件11的第二高度H2，且封装胶材12a的第一高度H1与发光元件11的第二高度H2之间的高度差H介于0.01mm～0.3mm之间。
需特别说明的是，上述封装胶材12a的第一高度H1大于发光元件11的第二高度H2仅为本发明的其中的一实施例，本发明并不以此为限，在其它的实施例中，封装胶材12a的第一高度HI例如是等于发光元件11的高度。
值得一提的是，在图4的实施例中，黑色粉末(如碳黑粉)的添加比例与封装胶材12a的第一高度H1成反比，也就是封装胶材12a的第一高度H1越高则黑色粉末的添加比例越低，封装胶材12a的第一高度H1越低则黑色粉末的添加比例越高，但本发明并不以此为限。
综上所陈，本发明实施例的光源模块利用不同颜色粉末材料的特性，并以特殊调制的比例将其混入高分子胶材中以形成封装胶材，将封装胶材填封于矩阵高密度排列的发光二极管晶粒的上方，在这样的结构设计下，不但可以解决光源模块产生光晕的问题外，亦可有效提升光源模块的亮度，且点光源集中于发光区域内，无论是字体或图像显示均有高纯度的表现，因此，本发明实施例的光源模块无须在其光学路径上额外配置二次光学结构，有效降低组装工费、设计费用以及环保成本，在无须配置额外二次光学结构的前提下，光源模块的整体整厚度也会大幅的降低，有利于达到光源模块薄型化的要求，并同时兼具有防水性、阻气性以绝缘性的功效。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求中提及的”第一”、”第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
Claims (9)
1.一种光源模块，包括：
一基板；
多个发光元件，配置于该基板；以及
一封装胶材，配置于该基板，且该封装胶材覆盖于所述发光元件上，该封装胶材包括一高分子胶材、一白色粉末材料以及一黑色粉末材料，其中该高分子胶材的重量百分比介于65％～99.8％之间，该白色粉末材料的重量百分比介于0.1％～20％之间，该黑色粉末材料的重量百分比介于0.1％～25％之间。
2.如权利要求1所述的光源模块，其中，该封装胶材的该高分子胶材包括硅胶、环氧树脂或是由硅胶、环氧树脂混合后的混合胶材。
3.如权利要求1所述的光源模块，其中，该封装胶材的该白色粉末材料包括二氧化钛、氧化铝或是碳酸钙。
4.如权利要求1所述的光源模块，其中，该封装胶材的该黑色粉末材料包括碳黑粉或是氮化硼粉。
5.如权利要求1所述的光源模块，其中，该封装胶材的该高分子胶材的重量百分比为96.5％，该白色粉末的重量百分比为3％，该黑色粉末的重量百分比为0.5％。
6.如权利要求1所述的光源模块，其中，该封装胶材的该黑色粉末的粒径为30nm。
7.一种光源模块，包括：
一基板；
多个发光元件，配置于该基板；以及
一封装胶材，配置于该基板，且该封装胶材位于所述发光元件中相邻二发光元件之间，该封装胶材包括一高分子胶材、一白色粉末材料以及一黑色粉末材料，其中该高分子胶材的重量百分比介于65％～99.8％之间，该白色粉末材料的重量百分比介于0.1％～20％之间，该黑色粉末材料的重量百分比介于0.1％～25％之间。
8.如权利要求7所述的光源模块，其中，该封装胶材朝远离该基板的方向延伸而具有一第一高度，每一该发光元件朝远离该基板的方向延伸而具有一第二高度，且该第一高度大于或等于该第二高度。
9.如权利要求8所述的光源模块，其中，该第一高度大于该第二高度，且该第一高度与该第二高度之间的高度差介于0.01mm～0.3mm之间。
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