JP3130478U

JP3130478U - 成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ

Info

Publication number: JP3130478U
Application number: JP2007000111U
Authority: JP
Inventors: 三偉徐; 景淵林; 建溢黄
Original assignee: 一品光学工業股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2017-01-12

Abstract

【課題】発光ダイオードの実装構造において、レンズ構造を改良して輝度、機械的特性を向上する。
【解決手段】基板１０、１以上の発光ダイオードチップ２０およびカバーレンズ３０からなるパッケージ構造において、成形レンズ３１を備えるカバーレンズ３０を基板１０上のベース１２を覆うように配置し、樹脂注入口３５から透明樹脂を注入して成形レンズ３１の第２の光学面３３とベース１２との間に充填し、成形レンズ３１と基板１０とを接着して一体とする。成形レンズ３１の材料の高い軟化温度と透過率との高さが発光ダイオードアセンブリの耐熱性、耐候性、耐変色性および機械強度を向上させ、同時に輝度および発光効率を増加させる。
【選択図】図５

Description

本考案は、発光ダイオードアセンブリ（ＬＥＤ assembly）に関し、特にパッケージ構造において成形レンズを利用してカバーレンズ（cover lens）とし、透明樹脂により製造されるカバーレンズを代替する成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリに関する。

従来の発光ダイオードアセンブリには各種異なるパッケージ構造があるが、一般的に基板、１つまたは複数の発光ダイオードチップおよびカバーレンズ（cover lens）を封止して一体とするものが多い。または必要に応じて、放熱層や放熱板のような放熱装置を増設するが、基板の構造形態および材料は限定されない。普通はプラスチックのような絶縁体で成形される。基板には外部の電源に接続する２つの足型を呈する陽陰極構造を有し、また発光ダイオードチップを配置するためベースを有する。発光ダイオードチップと基板上の陽・陰極構造とを外部の電源に電気的に接続して、発光ダイオードチップを発光させるが、電気的に接続させる方法には、例えば、発光ダイオードチップと基板上の２つの足型を呈する陽・陰極構造に、導線や導片をそれぞれ接続するなど各種の異なる方法がある。カバーレンズは一般に透明樹脂により構成されるが、基板のベース上に配置され、発光ダイオードチップを完全に覆い、完全なるパッケージ構造を形成する。しかし、従来の発光ダイオードアセンブリカバーレンズはエポキシ樹脂（epoxy）、シリコン樹脂(silicon)などの材料で製造され、カバーレンズの耐熱性、耐候性、耐変色性（耐UV性が低い）および機械的強度（耐磨性）が相対的に制限を受け、成形レンズの特性を発揮することができなかったので、発光ダイオードアセンブリの応用範囲にも相対的に影響を与えた。例えば、高輝度（high power）白色発光ダイオードは発光時に比較的高温の熱を発生するが、一般の透明樹脂は成形レンズ材料の軟化温度４５０〜７５０℃という耐熱性を達成することができず、カバーレンズの機能に影響を与えてしまう。そのため、放熱装置を増設するなど、パッケージ構造が複雑化し、特に光線の屈折率および透過率が通常の成形レンズを下回り、発光ダイオードアセンブリの輝度および発光効率に影響を与えた。
特開２００６−２２９０５４号公報

本考案の第1の目的は、耐熱性、耐候性、耐変色性および機械的強度を向上させ、同時に輝度および発光効率を増加させる成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリを提供することにある。
本考案の第２の目的は、発光形態の多様性により、輝度および発光効率を相対的に向上させ、成形レンズの光学構成を簡素化する成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリを提供することにある。
本考案の第３の目的は、パッケージ構造の多様性により、輝度および発光効率を相対的に向上させ、発光ダイオードアセンブリ構造を簡素化する成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本考案は成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリを提供する。本考案は成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリは、基板、１または複数の発光ダイオードチップおよびカバーレンズからなるパッケージ構造を有する成形レンズを備える。成形レンズは基板上のベースを覆うように配置され、透明樹脂層は成形レンズの第２の光学面とベースとの間に充填され、発光ダイオードチップを包み込み、成形レンズと基板とを接着して一体とする。上記のパッケージ構造によると、成形レンズの軟化温度と透過率との高さが発光ダイオードアセンブリの耐熱性、耐候性、耐変色性および機械強度を向上させ、同時に輝度および発光効率を向上させる。
成形レンズの第１の光学面および第２の光学面の形状、および光学パラメータは、発光ダイオードアセンブリの必要に応じて、異なる構成にすることができる。第１の光学面が凸面で、第２の光学面が凹面であったり、第１の光学面および第２の光学面構造ともに凸面であったり、第１の光学面が凸面で、第２の光学面が平面であったり、第１の光学面が凸紋面で、第２の光学面が平面であったりするように構成できる。
成形レンズは必要に応じて、異なる構成にすることができる。外枠は円形、四角形、多角形または非軸対称形状などの形態である。
樹脂注入口は成形レンズの凸縁上の２つの対応する外縁上の位置に対にして配置する。または基板の外枠上の２つの対応する外縁上の位置に配置する。
成形レンズと基板との間に互いに対応する嵌合部を配置することができる。例えば、成形レンズの外枠に嵌合溝を設け、基板の上端の外縁に対応して嵌合する凸柱を配置する。成形レンズが基板のベースを覆うとき、嵌合溝と凸柱との間の嵌合作用により、基板上に固定される。成形レンズを簡単に固定し、基板のベースを覆うことにより、発光ダイオードアセンブリを封止前後または透明樹脂材料の注入前後の結合強度を高める。

本考案の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリは、透明樹脂層を成形レンズとベースとの間に充填させることにより、耐熱性、耐候性、耐変色性および機械的強度を向上させ、同時に輝度および発光効率を増加させた。
発光形態およびパッケージ構造の多様性により、輝度および発光効率を相対的に向上させ、成形レンズの光学構成を簡素化し、製作コストを削減した。

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜６は本考案の発光ダイオードアセンブリ１を示す斜視図および断面図である。本考案の発光ダイオードアセンブリ１は従来の成形レンズが透明樹脂またはプラスチックにより製造される構造に改良を加えたものである。図１〜６に示すように、本考案の発光ダイオードアセンブリ１は基板１０、１または複数の発光ダイオードチップ２０および成形レンズを有するカバーレンズ３０を備える。基板１０は、電源の陽・陰極にそれぞれ接続する１つまたは複数の陽・陰極構造１１、および発光ダイオードチップ２０を配置するのに用いるベース１２を有する。１つまたは複数の発光ダイオードチップ２０は、基板１０上のベース１２に配置され、基板１０の陽・陰極構造１１と電気的に接続して、発光ダイオードチップ２０を発光させる。基板１０の主な機能は、発光ダイオードチップ２０を搭載して、発光ダイオードチップ２０を外部電源と接続し、発光ダイオードチップ２０を発光させることである。基板１０の構造は、陽・陰極構造１１およびベース１２を有していれば、限定されることがなく、必要に応じて、異なる構成を加えることができる。図５および６を例にして説明すると、基板１０は組立構造で、プラスチックにより成形されたケース体１０aおよび金属座１０ｂにからなり、外部の電源に電気的に接続される陽・陰極構造１１は足型を呈し、それぞれケース体１０aの縁の２つの対応する部分に配置される。ベース１２は凹状を呈し、ケース体１０aの頂面に配置され、封止時において、接続体１３を介して発光ダイオードチップ２０と足型を呈する陽・陰極構造１１との間を電気的に接続させる。発光ダイオードチップ２０と陽・陰極構造１１との間に配置される接続体１３の構造は、電気的接続に限定されるものではないが、図６に示すように、導線や導片（図示せず）を接続体１３とし、それぞれ発光ダイオードチップ２０の陽・陰極と基板の陽・陰極構造１１とに跨いで接続されるように、異なる構成でも構わない。また、ベース１２は、図６に示すように、凹状でも平面（図示せず）でもよい。

図７〜１８は本考案の発光ダイオードアセンブリ２、３、４、５を示す斜視図および断面図である。本考案の発光ダイオードチップ２０の数量、色および配置方法は限定されるものではない。同時に１つまたは複数の発光ダイオードチップ２０をベース１２に配置して、単色の輝度を増加させたり、混色効果を出したりすることができる。足型を呈する陽陰極構造１１は、陽極および陰極からなる組合で、その組数は限定されないが、発光ダイオードチップ２０の数量または配置に対応して配置する。例えば、図１に示す１、図７に示す２、図１３に示す４のように、１組の陽・陰極構造１１でそれぞれ発光ダイオードチップ２０の発光を制御する。図１０に示す３のように、２組の陽・陰極構造１１でそれぞれ２つの発光ダイオードチップ２０の発光を制御する。また、図１６に示す５のように、３組の陽陰極構造１１でそれぞれ３つの発光ダイオードチップ２０の発光を制御する。図１〜６に示すように、本考案の発光ダイオードアセンブリ１の主な技術特徴は、カバーレンズ３０が成形レンズ３１および透明樹脂層３２からなり、成形レンズ３１はhigh-precision pressing methodにより製造されたレンズで、封止時に、まず成形レンズ３１を基板１０上のベース１２を覆うように配置し、次に予め用意しておいた樹脂注入口３５から液体透明樹脂を注入し、成形レンズ３１内の第２の光学面３３とベース１２との間の隙間を満たし、発光ダイオードチップ２０を覆い尽くす。液体透明樹脂は硬化後、透明樹脂層３２を形成し、成形レンズ３１と基板１０とを接着させ一体とする。成形レンズ材料の軟化温度は４５０〜７５０℃で、効果的に発光ダイオードアセンブリ１の耐熱性、耐候性、耐変色性および機械強度を向上させることができる。また、成形レンズ３１は光線の屈折率および透過率が従来の透明樹脂レンズまたはプラスチックレンズより高く、発光ダイオードアセンブリ１の輝度および発光効率を向上させることができる。

図１〜１８に示すように、成形レンズ３１の第1の光学面３４および第２の光学面３３の形状および光学パラメータは、発光ダイオードアセンブリ１、２、３、４、５の必要に応じて、異なる構成にすることができる。例えば、図４および１５に示すように、第1の光学面３４は凸面で、第２の光学面３３は凹面というように凹凸面に構成したり、図９および１２に示すように、第1の光学面３４は凸面で、第２の光学面３３は平面状というように凸面および平面に構成したり、図１８に示すように、第1の光学面３４は円形で、凸紋面であり、第２の光学面３３は平面というように薄型レンズに構成したりすることにより、発光ダイオードアセンブリ１、２、３、４、５の発光形態の多様性により、成形レンズ３１の光学構成を簡素化し、発光ダイオードアセンブリ１の輝度および発光効率を相対的に向上させる。

本考案の成形レンズ３１の外枠３６の形状は限定されない。発光ダイオードアセンブリ１、２、３、４、５のパッケージ構造または必要に応じて、異なる構成にすることができる。外枠３６は成形レンズ３１の第1の光学面３４および第２の光学面３３の外縁部分を指す。外枠３６は成形レンズ３１と第1の光学面３４および第２の光学面３３の間に平面部を有する凸縁３７を配置するように構成することもできる。図３、４、７、９に示すように、円形の外枠３６aおよび凸縁３７というように構成したり、図１０、１２、１６、１８に示すように、長方形の外枠３６bおよび凸縁３７というように構成したり、図１３および１５に示すように、円形の外枠３６cで、凸縁３７を有さないというように構成したり、または多角形の外枠あるいは非軸対称形状の外枠（図示せず）を有するというように構成したりする。外枠３６または凸縁３７を、円形、四角形、多角形または非軸対称形状に構成した場合、基板１０の外枠の形状は対応するように構成すべきで、これにより、発光ダイオードアセンブリのパッケージ構造の変化を豊富にし、成形レンズ３１の製作工程を簡素化し、相対的に発光ダイオードアセンブリのコストを削減させることができる。

本考案の発光ダイオードアセンブリの樹脂注入口３５は、配置位置が限定されない。図１〜６に示すように、成形レンズ３１の凸縁３７上の２つの対応する外縁上の位置に対にして配置する。または／および、基板１０の外枠上の２つの対応する外縁上の位置に配置する。または、図１５に示すように、成形レンズ３１の外枠３６上の２つの対応する外縁上の位置に配置する。いずれにしても、注入口３５を形成すること、および注入口３５から透明樹脂材料を注入することが簡単にできるように構成するのが原則であり、これにより、発光ダイオードアセンブリの封止作業を簡素化することができる。

図５に示すように、成形レンズ３１と基板１０との間に互いに対応する嵌合部を配置することができる。例えば、成形レンズ３１の外枠３６に嵌合溝３８を設け、基板１０の上端の外縁に対応して嵌合する凸柱３９を配置する。成形レンズ３１が基板１０のベース１２を覆うとき、嵌合溝３８と凸柱３９との間の嵌合作用により、基板１０上に固定される。また、透明樹脂材料を注入する時、注入圧力により成形レンズ３１と基板１０とが分離するのを防ぐことができる。成形レンズ３１を簡単に固定し、基板１０のベース１２を覆うことにより、発光ダイオードアセンブリを封止前後または透明樹脂材料の注入前後の結合強度を高める。

本考案では好適な実施形態を前述の通りに開示したが、これらは決して本考案を限定するものではなく、当該技術を熟知する者は誰でも、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の保護の範囲は、実用新案請求の範囲で指定した内容を基準とする。

本考案の第1の実施形態による成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリを示す斜視図である。図１の発光ダイオードアセンブリを示す断面図である。図１の成形レンズを示す斜視図である。図３の成形レンズを示す断面図である。図１の発光ダイオードアセンブリを示す斜視図である。図１の発光ダイオードアセンブリを示す断面図である。本考案の第２の実施形態による成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリを示す斜視図である。図７の発光ダイオードアセンブリを示す断面図である。図７の成形レンズを示す断面図である。本考案の第３の実施形態による成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリを示す斜視図である。図１０の発光ダイオードアセンブリを示す断面図である。図１０の成形レンズを示す断面図である。本考案の第４の実施形態による成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリを示す斜視図である。図１３の発光ダイオードアセンブリを示す断面図である。図１３の成形レンズを示す断面図である。本考案の第５の実施形態による成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリを示す斜視図である。図１６の発光ダイオードアセンブリを示す断面図である。図１６の成形レンズを示す断面図である。

符号の説明

１発光ダイオードアセンブリ
２発光ダイオードアセンブリ
３発光ダイオードアセンブリ
４発光ダイオードアセンブリ
５発光ダイオードアセンブリ
１０基板
１０a ケース体
１０b 金属座
１１陽陰極構造
１２ベース
１３接続体
２０発光ダイオードチップ
３０カバーレンズ
３１成形レンズ
３２透明樹脂層
３３第２の光学面
３４第１の光学面
３５注入口
３６外枠
３６a 外枠
３６b 外枠
３７凸縁
３８嵌合溝
３９凸柱

Claims

基板、１つまたは複数の発光ダイオードチップおよびカバーレンズからなるパッケージ構造を有する成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリであって、
前記基板は、それぞれ陽・陰極電源に電気的に接続する陽・陰極を有すると共に、前記発光ダイオードチップを搭載するベースを有し、
前記発光ダイオードチップは、前記基板上の前記ベース上に配置され、前記基板の前記陽・陰極構造と電気的に接続され、
前記カバーレンズは、前記成形レンズが前記基板上の前記ベースを覆うように配置され、前記透明樹脂層が前記成形レンズの第２の光学面と前記ベースとの間に充填されて前記発光ダイオードチップを包み込み、前記成形レンズと前記基板とを接着して一体として前記成形レンズおよび透明樹脂層が結合して形成された、
ことを特徴とする成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記成形レンズの第１の光学面および第２の光学面の形状は、前記第１の光学面が凸面で、前記第２の光学面が凹面、または、前記第１の光学面および前記第２の光学面ともに凸面、または前記第１の光学面が凸面で、前記第２の光学面が平面、または、前記第１の光学面が凸紋面で、前記第２の光学面が平面であることを特徴とする請求項１に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記成形レンズは、円形の外枠および凸縁を有することを特徴とする請求項１に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記成形レンズは、四角形の前記外枠および前記凸縁を有することを特徴とする請求項１に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記成形レンズは、円形の前記外枠を有することを特徴とする請求項１に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記成形レンズは、多角形の前記外枠を有することを特徴とする請求項１に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記成形レンズは、非軸対称形状の前記外枠を有することを特徴とする請求項１に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記発光ダイオードアセンブリは、樹脂注入口を有することを特徴とする請求項１に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記樹脂注入口は、前記成形レンズの前記外枠上に配置されることを特徴とする請求項８に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記樹脂注入口は、前記基板の前記外枠の縁に配置されることを特徴とする請求項８に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。
前記成形レンズの前記外枠上に嵌合溝を有し、前記基板の上端の外縁に前記嵌合溝に対応して嵌合する凸柱を配置することにより、前記成形レンズが前記基板を覆うように嵌合固定することを特徴とする請求項１に記載の成形レンズを備える発光ダイオードアセンブリ。