JP2005513816A - 導光式ｌｅｄモジュールの空間／時間的に分割した２工程による製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 作製された殆ど全てのルミネセンスダイオードが同一の光学特性を有すると共に、個々のLED‐エレクトロニクスの損傷による不良廃棄を回避するために、導光式LEDモジュールを製造する方法の改善を提案する。
【解決手段】 完全に硬化する前の可融材料から導光式LEDモジュールを製造する方法において、先ず少なくとも1個の発光チップと該チップに結合した少なくとも２個の電気接続部とから成る電子部品を鋳込又は射出することにより、LED‐フィニッシュモールド内で再び少なくとも領域的に鋳込又は射出される。
【解決手段】 完全に硬化する前の可融材料から導光式LEDモジュールを製造する方法において、先ず少なくとも1個の発光チップと該チップに結合した少なくとも２個の電気接続部とから成る電子部品を鋳込又は射出することにより、LED‐フィニッシュモールド内で再び少なくとも領域的に鋳込又は射出される。
Description
本発明は、完全に凝固する前の可融材料から導光式LEDモジュールを鋳造及び／又は射出成形技術による２工程で製造する方法に関し、特に、先ず少なくとも１個の発光チップと少なくとも２個のチップに結合した電気接続部とから成る電子部品を鋳込又は射出することにより、LED‐フィニッシュモールド内で再び少なくとも領域的に鋳込又は射出される方法に関するものである。
ＥＰ２９０６９７Ａ１に記載されたLEDモジュールの製造方法が公知である。第１工程では、特に、電極の前方領域、チップ及びボンドワイヤを樹脂槽に浸漬する。次の工程では、端部を樹脂で被覆して硬化した電極をモールドに装入する。モールド内でLEDモジュールを作製するために、樹脂で被覆した端部にプラスチックを射出する。この方法において、電子部品の被覆の形状及び肉厚はチャージ毎に変動する。したがって、完成したLEDの放射特性は其々に異なる。個々の被覆工程で様々な材料を使用し、屈折比率が変化するためである。使用した材料に係らず、最初の被覆が制御されずに溶解することにより、電子部品が損傷する恐れがある。
ＥＰ２９０６９７Ａ１
本発明の課題は、作製された殆ど全てのルミネセンスダイオードが同一の光学特性を有すると共に、個々のLED‐エレクトロニクスの損傷による不良廃棄を回避するために、導光式LEDモジュールを製造する方法の改善を提案することにある。
上記課題を解決するため、本発明による方法は、インターステージ‐LEDを作製するための鋳造及び／又は射出成形技術による第１工程では、電子部品を少なくとも領域的に装入したブランクモールドに第１の可融材料を投入すること、LED‐フィニッシュモールドの側壁内部領域とインターステージ‐LEDの外壁との間に環状チャンネルを形成すると共に、インターステージ‐LEDをモールド底部又はモールド底部の近傍に背面を備えるLED‐フィニッシュモールドに配置すること、及び、鋳造及び／又は射出成形技術による第２工程では第１可融材料又は第２可融材料を環状チャンネルを介して投入することを特徴とするものである。
本発明による方法において、ルミネセンスダイオードは射出成形技術による同等の２工程で作製される。最初に完成したインターステージ‐LEDは既に高い形状精度を有するため、第２工程の射出に際して全てのLEDが比較可能な周辺条件の下で生成される。したがって、全てのLEDが殆ど同一の光度及び一致した放射特性を有する。
インターステージ‐LEDを適切に成形すると共に、環状チャンネルを介して射出することにより、LED‐エレクトロニクスの損傷を確実に排除することができる。
本発明の詳細は従属請求項に記載したとおりである。以下、本発明を図示の実施形態について更に具体的に説明する。
図１及び図５は、モールド（３０）内の大容量LED（１０）を示している。その導光体は射出成形技術による少なくとも２射出工程で作製される。
図１及び図５は、モールド（３０）内の大容量LED（１０）を示している。その導光体は射出成形技術による少なくとも２射出工程で作製される。
図1に示したLED（１０）は２個のモジュール（２１，４１）から構成される。小さい方のモジュールはインターステージ‐LED（４１）であり、これを少なくとも領域的に包囲する大きいほうのモジュールは成形体（２１）と称する。
図１にLED（１０）の下方内部領域として示すインターステージ‐LED（４１）は、図３及び図４に示すように、少なくとも領域的に電気接続部（１，４）を包囲すると共に、完全に発光チップ（６）、ボンドワイヤ（２）及び反射トラフ（５）を包囲する。後者は、例えば、陰極（４）の一部とする。反射トラフ（５）内にチップ（６）を配置する。チップ（６）はボンドワイヤ（２）を通じて陽極（１）に接触する。
本実施形態のインターステージ‐LED（４１）は、互いに当接した３個のジオメトリーモジュールから立体的に構成される。下方のジオメトリーモジュールは、少なくとも１個の概ね直方体とする。その直方体の外面（４２）の部分領域はインターステージ‐LED（４１）の中心線に対して垂直に指向する。外面（４２）は３辺で丸められる。第４の辺の代わりに、外面を面取り（４３）として形成する。直方体は、上方及び下方に向けて平行かつ平坦な端面によって局限される。下方の端面は底面（４８）とする。上方の端面（４７）には、切頭錐体形状の外面（４４）を有する直線的な切頭錐体がオフセットして連なり、直方体から離れるようにテーパを有する。直方体の幅は、成形した切頭錐体の下方基面の直径よりも大とする。切頭錐体の上に半球形ドーム（４５）を配置する。インターステージ‐LED（４１）の縦断面では、ドーム（４５）と外面（４４）との間に接線遷移等が位置する。
インターステージ‐LED（４１）の材料は、変異したポリメチルメタクリルイミド（PMMI）等の噴射可能な透明の染色したサーモプラスチック（４９）とする。
インターステージ‐LED（４１）は、ブランクモールド（５０）と称する分離したダイカスト工具で作製される。通常、複数個のインターステージ‐LRD（４１）の電子部品（１〜６）は同時に１個の工具内で射出される。
インターステージ‐LED（４１）は、ブランクモールド（５０）と称する分離したダイカスト工具で作製される。通常、複数個のインターステージ‐LRD（４１）の電子部品（１〜６）は同時に１個の工具内で射出される。
インターステージ‐LED（４１）の周囲に成形体（２１）を配置する。両方の物体（２１，４１）の間には、完成したLED（１０）では知覚不能な分離グルーブ（６１）が位置する。成形体（２１）又は完成したLED（１０）は、パラボロイド等とする形状を有し、その焦点に発光チップ（６）を配置する。チップ（６）に対向する端面（２２）は一次光出射面とする。図５に示すように、端面（２２）の各半分はフレネルレンズ（２３）及びインブリケーション構造の散乱面（２４）として形成される。一次光出射面（２２）は、その光学的目的に応じて単純なジオメトリ曲率を有し、凹面又は凸面形状とするか、あるいは任意の自由形状立体面とすることができる。この面は、円錐、角錐、半球、トーラス部分等とする個々の規則的な幾何表面素子を集合したものから構成することも可能である。
図１に示した成形体（２１）における側方のパラボロイド外面は、二次光出射面（２５）と称する。この放物面は、平滑又はプロファイル付きで形成可能であり、殆ど全ての任意の自由形状面とすることができる。更に、全体的又は部分的に透明又は非透光性の被覆を施すことができる。必要とあらば、付加的な反射面として電気式溶射される。図１に示したような湾曲した平滑な立体面の場合、分離したミラーコーティングが無くとも完全反射が実現する。
成形体（２１）を作製するために、複合体であるインジェクションモールドとするLED‐フィニッシュモールド（３０）にはインターステージ‐LED（４１）を装入する。図１は、複合体であるLED‐フィニッシュモールド（３０）の一部分だけを示している。図示されているのは、円筒形状かつパラボロイド形状とする側壁領域（３１，３２）の一部、部分的な直方体形状の突部（２６）を整形する側壁領域（３３）の一部及びモールド底部の一部である。
装入したインターステージ‐LED（４１）の背面（４８）は、モールド底部（３８）に接触する。必要とあらば、背面（４８）をモールド底部（３８）から数ミリメートルだけ離すこともできる。LED‐フィニッシュモールド（３０）の幾何学的な中心線は、インターステージ‐LED（４１）の中心線と同一である。
図１に示すように、LED‐フィニッシュモールド（３０）を閉じた後、LED‐フィニッシュモールド（３０）の円筒形状とする下方側壁領域（３２）とインターステージ‐LED（４１）との間に ‐射出の前に‐ 環状チャンネル（６４）を見ることができる。環状チャンネル（６４）は、図２に示すような断面を有する。図１の矢印が射出ゾーン（６３）と射出方向を示すように、射出成形の間には低粘性材料（２９）が射出ゾーン（６３）からLED‐フィニッシュモールド（３０）に連なる断面（６５）を通じて射出される。必要とあらば、突部（２６）の断面も射出工程に利用することができる。
LED‐フィニッシュモールド（３０）を充填する際に、流入する熱いプラスチック（２９）はインターステージ‐LED（４１）の表面領域のプラスチック（４９）を食刻するため、そこで両方のプラスチック（２９，４９）は互いに網状化又は融合する。図示の射出ゾーン（６３）及び射出方向においては、注入されるプラスチック（２９）が接線でのみインターステージ‐LED（４１）を通過し、電子部品の深さに食刻することはない。これによって電子部品（１〜６）は確実に保護される。この保護効果は、外面（４２，４３）に対して外面（４４）が後方へ変位することにより補強される。流れ方向における外面（４４）のテーパもまたインターステージ‐LED（４１）の不所望な切除を防止する。
硬化後の材料（２９，４９）は均質なLED‐プラスチックモジュールを形成する。このモジュールでは、従前の分離グルーブ（６１）の領域で光が屈折することはない。
端面側の射出に代わり、成形体（２１）を形成するプラスチック（２９）は突部（２６）を介して環状チャンネルに投入することも可能になる。その際、図１及び図３の図面レベルとして示すように、電極（１，４）が位置する平面に対して垂直にプラスチップ（２９）を突部（２６）内に射出する。射出個所は、図示した突部面（２７）の重心の周囲又は下方領域に位置する。流入するプラスチックは、突部（２６）の対置する外壁によって制動されるため、インターステージ‐LED（４１）に向けて流れるプラスチックは破壊力を有することはできない。
端面側の射出に代わり、成形体（２１）を形成するプラスチック（２９）は突部（２６）を介して環状チャンネルに投入することも可能になる。その際、図１及び図３の図面レベルとして示すように、電極（１，４）が位置する平面に対して垂直にプラスチップ（２９）を突部（２６）内に射出する。射出個所は、図示した突部面（２７）の重心の周囲又は下方領域に位置する。流入するプラスチックは、突部（２６）の対置する外壁によって制動されるため、インターステージ‐LED（４１）に向けて流れるプラスチックは破壊力を有することはできない。
高い形状の忠実度と輪郭精度を実現するために、射出鋳造技術を応用することができる。例えば、レンズ面及び／又は散乱面を備える一次光出射面（２２）を別個に作製し、予めインジェクションモールドに装入することも可能である。二次光出射面（２５）についても同様である。
別の実施形態において、成形体（２１）より僅かに小さい導光体をインターステージ‐LED（４１）の上方のモールドに装入する。その際、導光体は未完成の二次光出射面等を備え、その時点の側面はLED‐フィニッシュモールド（３０）に接触しない。射出成形では、インターステージ‐LED（４１）と装入した導光体との間及び導光体とLED‐フィニッシュモールド（３０）との間で未だ空いた中間スペースが充填される。投入されたプラスチック（２９）は、高い形状精度を実現し、短い冷却時間でLED‐フィニッシュモールド（３０）内のモジュールを融合する。冷却した大容量の導光体を予め装入することにより、冷却時間は短くなる。導光体は、比較的薄い縁部ゾーンでのみ新たに投入された液体プラスチックに接触する。
ここでもまた、更に射出鋳造工程を付け加えることができる。
自明のことながら、本発明による方法においても、個々のルミネセンスダイオードの他に複数個のLEDから複合体を作製することが可能である。
自明のことながら、本発明による方法においても、個々のルミネセンスダイオードの他に複数個のLEDから複合体を作製することが可能である。
１ 接続、陽極、電極
２ ボンドワイヤ、アルミワイヤ
４ 接続、陰極、電極
５ 反射トラフ
６ チップ
１０ LED
２１ 成形体、領域的には導光体
２２ 端面、一次光出射面
２３ フレネルレンズ
２４ 散乱面
２５ パラボロイド面、二次光出射面、反射面；平滑
２６ 部分的に直方体形状とする突部
２７ 突部の側面
２９ 成形体の材料、第２材料
３０ LED‐フィニッシュモールド
３１ 側壁領域、パラボロイド形状
３２ 側壁領域、円筒形状
３３ 突部（２６）の側壁領域
３８ モールド底部
４１ インターステージ‐LED、エレクトロニクスプロテクタ
４２ 領域的に円筒形状かつ平坦な外面、外壁
４３ フラットニング、面取り、外壁
４４ 切頭錐体形状の外面、外壁
４５ 半球形ドーム、外壁
４７ 端面、上方、外壁
４８ 底面、背面、外壁
４９ インターステージ‐LEDの材料、第１材料
５０ ブランクモールド、例えば複合体
６１ 分離グルーブ
６３ 射出ゾーン
６４ 環状チャンネル
６５ 断面
２ ボンドワイヤ、アルミワイヤ
４ 接続、陰極、電極
５ 反射トラフ
６ チップ
１０ LED
２１ 成形体、領域的には導光体
２２ 端面、一次光出射面
２３ フレネルレンズ
２４ 散乱面
２５ パラボロイド面、二次光出射面、反射面；平滑
２６ 部分的に直方体形状とする突部
２７ 突部の側面
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３０ LED‐フィニッシュモールド
３１ 側壁領域、パラボロイド形状
３２ 側壁領域、円筒形状
３３ 突部（２６）の側壁領域
３８ モールド底部
４１ インターステージ‐LED、エレクトロニクスプロテクタ
４２ 領域的に円筒形状かつ平坦な外面、外壁
４３ フラットニング、面取り、外壁
４４ 切頭錐体形状の外面、外壁
４５ 半球形ドーム、外壁
４７ 端面、上方、外壁
４８ 底面、背面、外壁
４９ インターステージ‐LEDの材料、第１材料
５０ ブランクモールド、例えば複合体
６１ 分離グルーブ
６３ 射出ゾーン
６４ 環状チャンネル
６５ 断面
Claims (5)
- 完全に凝固する前の可融材料（２９，４９）から導光式LEDモジュール（１０）を鋳造及び／又は射出成形技術による２工程で製造する方法であって、先ず少なくとも１個の発光チップ（６）と該チップ（６）に結合した少なくとも２個の電気接続部（１，４）とを有する電子部品を鋳込又は射出することにより、LED‐フィニッシュモールド（３０）内で再び少なくとも領域的に鋳込又は射出される方法において、
− インターステージ‐LED（４１）を作製するための鋳造技術による第１工程では、 電子部品（１〜６）を少なくとも領域的に装入したブランクモールド（５０）に第 １の可融材料（４９）を投入すること、
− LED‐フィニッシュモールド（３０）の側壁内部領域（３２）とインターステージ ‐LED（４１）の外壁（４２，４３）との間に環状チャンネル（６４）を形成する と共に、インターステージ‐LED（４１）をモールド底部（３８）又はモールド底 部（３８）の近傍に背面（４８）を備えるLED‐フィニッシュモールド（３０）に 配置すること、及び
− 鋳造及び／又は射出成形技術による第２工程では、第１可融材料（４９）又は第２ 可融材料（２９）を環状チャンネル（６４）を介して投入することを特徴とする方 法。 - 前記第１可融材料（４９）又は前記第２可融材料（２９）を前記環状チャンネル（６４）のモールド底部側断面を介して前記LED‐フィニッシュモールド（３０）内に投入することを特徴とする、請求項１記載の方法。
- 前記第２可融材料（２９）は前記第１可融材料（４９）に対応することを特徴とする、請求項１記載の方法。
- 前記側壁領域（３２）は前記LED‐フィニッシュモールド（３０）のモールド底部（３８）に連接すると共に、前記環状チャンネル（６４）を側方に局限し、該側壁領域（３２）を少なくとも環状チャンネル（６４）の領域で円筒形状として形成することを特徴とする、請求項１記載の方法。
- 前記ブランクモールド（５０）の中心線は前記LED‐フィニッシュモールド（３０）の中心線と同一とすることを特徴とする、請求項１記載の方法。
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