TW200931683A - LED package - Google Patents

Description

200931683 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於LED(發光二極體）封裝之領域，該LED封 裝可用於需明確界定之光束之應用領域，例如機動車燈， 以藉由被配置於一基板上的至少一個發光二極體（led)提 供光。 【先前技術】 從美國專利6,476,551 B1可瞭解一LED，其包括一陣列 數個照明元件’其各自包括一 led。每個照明元件被連接 至一基板的上表面且包括一指向遠離該上表面之發射表 面。一包括一開口之光學元件被放置於該發射表面上使得 來自該照明元件穿過該開口的發射光被該光學元件引導而 來自該照明元件未穿過該開口的光則被反射以防止散射 光。 此種LED封裝之缺點在於’相較於該led封裝之能量消 耗’其所使用的光量較低。這導致該LED封裝的效率低。 【發明内容】 本發明的一目的在於提供一具有改良的效率之LED封 裝。 藉由一用於一燈，尤其是一機動車之前燈或尾燈之led 封裝可達成上述目的’該LED封裝包括一基板，其具有一 上表面，至少一個照明元件經由一指向遠離該上表面之發 射表面發出光’其中該照明元件包括—被連接至該基板之 LED及-用於引導該發射的光之光學元件，藉此該光學元 134076.doc 200931683 件包括一裝納該照明元件之小孔’且該光學元件自該發射 表面上延伸至少部分達到該照明元件的下方，以至少部分 裝納該基板。特別地，該光學元件在該上表面之高度下方 圓周向地延伸。 • 由於該照明元件被該光學元件裝納，故藉由該發射表面 發出的全部的光量可用於照明。由於該光學元件在該照明 元件的整個高度上延伸，故不僅是經由該發射表面所發射 ❹ 的全部光且經由該等被連接至該發射表面之側面發出的光 均由該光學元件引導且用於照明。尤其地，該光學元件可 係一使用全内反射之固態透明體或一具有反射面之開放式 反射器，其在該照明元件的所有側延伸，較佳為在該基板 之上表面的高度下方圓周向地延伸。由於自該照明元件發 射的使用光量增加，故增進該LED封裝之效率，同時維持 該光源的高亮度。由於該光學元件突出直至該照明元件的 下方，尤其是該基板的上表面之高度下，該處提供有該照 〇 明70件的安裝位置，形成該小孔之該光學元件的内表面被 配置臨近該基板之側面。該光學元件的機械穩定性及相對 於該（該等）照明元件之定位的精確度可得以提高。該光學 . 70件可被直接安裝於該基板上。尤其可經由該等内表面， .將該光學元件黏著至該基板之該等側面，如此該所使用的 黏膠不影響該照明元件及該光學元件的光學性能。此外， 還可將該光學元件自由浮動地定位於該照明元件的周圍， 這意味著不與該基板直接連接。這可防止機械力經由該光 學元件作用於該基板上。 134076.doc 200931683 另一方面，該光學元件最好盡可能覆蓋該基板之侧面以 增進機械穩定性。另一方面，該光學元件最好盡可能少覆 蓋該基板之側面以提供一小的出口表面。由於該光學元件 之外表面為該發射的光提供了反射面，故該光學元件之設 計係基於該所需的光學功能，其中需一小的出口表面以為 經由該出口表面發射的光提供較高的光強度。為了同時提 供良好的機械穩定性及良好的光性能，該光學元件最好覆 蓋該基板超過高度為20 μπι至300 μηι、較佳為50 μιη至200 μιη ’ 且最隹為 80 μιη置 120 μιη。 較佳的是該基板之上表面包括：一照明區域，在該區域 配置有至少一個照明元件；及一提供用以將該照明元件連 接至一電源之線之連接器區域，其中該照明區域相對於該 連接器區域突出。由於相對於該基板之剩餘上表面之該突 出照明區域’故該光學元件可覆蓋該照明元件超過其整個 圓周。此外，該光學元件可在該照明區域高度下方的所有 側突出，因而可亦在該照明元件高度下方突出，其中該光 學元件並不必要在該連接器區域高度下方突出。 此外’可能的是該基板包括一指向遠離該之上表面之下 表面且該上表面包括一配置有該照明元件之照明區域，及 一提供用於將該照明元件連接至一電源之線之連接器區 域’其中該照明區域至該下表面之距離大於該連接器區域 至該下表面之距離，且該照明區域與該連接器區域之間的 距離尤其為20 μιη至500 μιη、較佳為50 μιη至350 μιη，最佳 為100 μπι至200 μιη。較佳的是，該照明區域及該連接器區 134076.doc 200931683 域之該等表面與該下表面大致平行。藉由提供數個相互連 接之層來促進及執行該基板之生產，#中該等不同的層提 供不同高度的照明區域及連接器區域。 較佳的是，在該發射表面與由該上表面及/或另一被鄰 . 接配置的照明元件提供的至少一個、尤其二個、較佳三個 . 且最佳四個邊緣之間提供一框邊，其中該框邊在該發光表 面與該等邊緣之間的距離為5 4„1至1〇〇 μηι、尤其為i〇 pm ⑩ 至70 μΠ1、較佳為15 Pm至50 μηι,最佳為2〇 ^^至3〇|^。 該光學元件之内表面可被配置與該照明元件極其緊鄰以 減少光的損失且保持高亮度，其中該框邊寬闊到足以藉由 在不影響該等照明元件下將一主要基板切割成晶粒來生產 該基板。 尤其在該光學元件與該基板之間具有一間隙配合，其中 該間隙配合包括一間隙為〇㈣至剛μιη、尤其為〇叫至5〇 μηι、較佳為〇 0〇1至2〇 μπι，最佳為〇 ^^至5 由於該間 _ 隙配合，該光學元件可輕易滑至該基板上，其中，同時可 以低生產成本獲得良好的機械穩定性。 較佳的是，提供複數個以規則型式尤其是成直線及/或 . 列及行而配置之照明元件，其中該等型式之照明元件由該 .光學7L件之小孔裝納。此規則陣列之照明元件可輕易地例 如藉由自動地將該照明元件配置至該基板上來製造。此 外，一單一的光學元件可足以裝納該複數個照明元件。尤 其鄰接之照明元件之間的距離為5 0111至1〇〇 μιη、尤其為10 μπι至70 μπι '較佳為15 4111至5〇 μηι，最佳為2〇叫至3〇 ΙΟ Ι 34076.doc 200931683 μπι。由於該距離，故可提供一間隙使得該等照明元件之 間相互電絕緣，其中該間隙足夠小，因而可避免經由該光 學元件而發射的光的光強度發生劇變。 §亥照明元件不一定由一單一 LED組成。較佳的是，該照 明元件包括至少一個被連接至該基板之led及一覆蓋該 LED之營光體’其中該螢光體包括該發射表面及被連接至 該發射表面之發光側面。尤其地，該LED主要提供藍色 光’其中該螢光體主要提供黃色光，因此簡言之白光主要 由該照明元件提供。 特別提供了被連接至該照明元件且被固定至該基板之 線’其中該等線被引導遠離該光學元件。該等線較佳被提 供於該連接器區域但可延伸一小段到該照明區域内以提供 電接觸至該個別照明元件。在相對的端，該等線可被連接 至提供電接觸至該LED封裝外的數個電元件之連接器線。 由於該等線被引導遠離該光學元件，故至該等連接器線的 接觸可在某處，在該處該等線至該等連接器線之連接不干 擾該光學元件至該基板之連接。 本發明進一步關於一燈，尤其是用於機動車的前燈或尾 燈’其包括一被連接至一殼體之LED封裝，可如上文描述 而設計，其中該殼體較佳包括至少一個被配置鄰接該光學 元件之透鏡。由於該可係一透鏡系統一部分之透鏡，故可 使自該LED封裝發射的光如所希望地聚焦。由於該LED封 裝被連接至該殼體，故該LED封裝相對於該殼體之精確定 位係可能的，以致該透鏡可相對於該LED封裝之光學元件 134076.doc 200931683 的一出口表面被精確配置。較佳的是，該透鏡被配置緊鄰 該出口表面，故幾乎所有發出的光均由該透鏡聚集。因此 可能捕獲最大自該LED封裝發出的光量。 【實施方式】 在一第一實施例中，如圖1所示之該LED封裝10包括一 具有照明元件14之基板12，該等照明元件14規則地成直線 配置且全部由一光學元件16所覆蓋。線20固定在該基板12 之上表面18上’該等線被電連接至該等照明元件14»由於 該等照明元件14被配置於一照明區域22(其相對於該上表 面18的一連接器區域24突出）中，故該光學元件16可在該 照明元件14的高度下方以及該數個照明元件14(圖2)整個圓 周上方之照明區域22高度下方延伸。在圖1及圖2所解析的 實施例中’該照明區域22及該連接器區域24大致平行於一 下表面26，其中該照明區域22至該下表面26之距離大於該 連接器區域24至該下表面26之距離》 該照明元件14包括一由一螢光體30覆蓋之LED28 ^該 LED28被連接至該線20，其延伸一小部分進入該照明區域 22内以於該LED28與該線20之間提供電接觸。 該光學元件16包括一内表面32，藉此可形成一小孔34。 該等照明元件14係由該小孔3 4裝納。該光學元件16包括反 射面3 6，其聚集由該照明元件14之側面所發出的光且將光 引導穿過一指向該照明元件14之一發射表面4〇之相同方向 之一出口表面38。 在一第一實施例中，如圖3及圖4所示之該LED封裝1 〇的 134076.doc -12- 200931683 連接器區域24形成為-凹槽。這意味著，提供該基板以 一端部42,其可提供另一功能，如將該基板12緊固至一燈 的殼體。該端部42的一表面44可包括與該照明區域22同樣 的水準。依據該端部42的功能，該端部42之設計及/或該 表面44的面度可變化。 在圖5及圖6所示之該LED封裝1 〇之第三實施例中，該基 板12包括一坡道狀中間部46，其被配置於該照明區域22與 °亥連接器區域24之間連接該二者。由於該中間部46之坡道 狀设S·)·，可避免該等線20的一部分之垂直配置。這使得提 供該等線20及將該等線20固定至該基板變得簡易化。該光 學元件之小孔34可適於該中間部46之輪廓，這樣可防止在 組裝時該光學元件16與該中間部46碰撞。 在圖7及圖8所示之該LED封裝1 〇之第四實施例中，該照 明區域22係相對於該基板12之下表面26成角度配置。由於 僅需切掉一長方體狀基板之一部分，故可簡化該基板12之 ❹ 生產。在該解析之實施例中’僅在該基板12之側面48，該 光學元件16在該照明元件14及該照明區域22之高度下方延 伸。 在圖9及圖1〇所示之該LED封裝1 〇之第五實施例中，該 • 等線20被部分引入該突出照明區域22内之該基板12。藉由 在該照明區域22之基板中提供通孔，則可在該LED28與該 等線20之間提供良好的接觸。 在圖11及圖12所示之該LED封裝1 〇之第六實施例中，藉 由該等線20提供該照明元件14相對於該基板12之突出的配 134076.doc •13· 200931683 置，每個線20包括一被配置於該照明元件14下方之突出頭 50。在該實施例中，不一定要在不同的高度上提供該照明 區域22及該連接器區域24。 儘官本發明已於圖式及前述中作詳細的闡釋與描述，但 此闡釋與描述將被視為說明或例示性的；本發明不限於該 等所揭示之實施例。

例如，在如下之實施例中操作本發明是可能的，其中該 基板12包括一附加端部42及/或一坡道狀中間部扑及/或一 成角度的照明區域22及/或用以穿過該基板12連接該照明 7G件14與該等線20之通孔及/或包括一突出頭5〇之線2〇。 儘管為了清楚起見，本發明的數個特徵在不同的實施例中 被描述，但顯而易見的，所有或部分該等描述的特徵可結 合至同一實施例中。 透過學習該等圖式、該揭示案及該等附屬技術方案，熟 悉此項技術者在實施該中請的發明時，可瞭解並完成對該 等所揭示之實施例進行變動。在該等技術方案中，詞語 括」（C〇mprising)*排除其他元件或步驟，而不定冠 詞「-」（a或an)不排除複數個。事實上某些被列舉於互不 相同的獨立技術方案中之措施並不表示該等措施之組合不 該等技術方案中的任何參考標記不應被視為在限 制该範圍。 【圖式簡單說明】 在第-實施例中的一 LED封裝之示意性透視圖， 圖2疋圖1之led封裝之示意性斷面圖， 134076.doc 14 200931683 圖3是在第二實施例中的一 LED封裝之示意性透視圖， 圖4是圖3之LED封裝之示意性斷面圖， 圖5是在第三實施例中的一 LED封裝之示意性透視圖， 圖6是圖5之LED封裝之示意性斷面圖， 圖7是在第四實施例中的一 LED封裝之示意性透視圖， 圖8是圖7之LED封裝之示意性斷面圖， 圖9是在第五實施例中的一 LED封裝之示意性透視圖， 圖10是圖9之LED封裝之示意性斷面圖， 圖11是在第六實施例中的一 LED封裝之示意性透視圖，及 圖12是圖11之LED封裝之示意性斷面圖。 【主要元件符號說明】 10 LED封裝 12 基板 14 照明元件 16 光學元件 〇 18 上表面 20 線 22 照明區域 24 連接器區域 26 下表面 28 LED 30 螢光體 32 内表面 34 小孔 134076.doc -15- 200931683 36 反射面 38 出口表面 40 發射表面 42 端部 44 表面 46 中間部 48 側面 50 突出頭 ❹

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Claims (1)

1. 200931683 十、申請專利範圍： 1. 一種用於一燈之led封裝，包括： 一包括一上表面（18)之基板（12)， 至少一個用於經由一指向遠離該上表面（18)之發射表 面（40)而發光之照明元件〇4)，其中該照明元件（14)包括 一連接至該基板（12)之LED(28)，及 一用於引導該發出的光之光學元件（16)， 藉此該光學元件（16)包括一裝納該照明元件（14)之小 ® 孔（34)，（）且該光學元件（16)自該發射表面（4〇)上方至少 部分延伸直至該照明元件（14)的下方，以至少部分裝納 該基板（12)。 2. 如請求項1之LED封裝，其中該光學元件（16)在該上表面 (18)之尚度下方圓周向地延伸。 3. 如請求項1之LED封裝’其中該光學元件（16)覆蓋該基板 (12)之高度為20 μηι至300 μιη、較佳為50 μηι至200 μιη且 最佳為8 0 μπι至12 0 μπι。 0 4. 如請求項1之LED封裝，其中該上表面（18)包括一配置有 該照明元件（14)之照明區域（22) ’及一提供用於將該照 明元件（14)連接至一電源之線（20)之連接器區域（24)，其 中該照明區域（22)相對於該連接器區域（24)突出。 5. 如請求項1之LED封裝’其中該基板（12)包括一指向遠離 該上表面（18)之下表面（26)且該上表面（18)包括一配置有 該照明元件（14)之照明區域（22)，及一提供用於將該照 明元件（14)連接至一電源之線（20)之連接器區域（24)，其 134076.doc 200931683 中該照明區域（22)至該下表面（26)之距離大於該連接器 區域（24)至該下表面之距離，且該照明區域（22)()與該連 接器區域（24)之間的距離尤其為20 μπι至500 μιη、較佳為 50 μηι至 3 50 μηι ’ 且最佳為 1〇〇 μΓη至 200 μιη。 6. 如請求項1之LED封裝，其中在該發射表面（40)與由該上 表面（18)及/或另一被鄰接配置的照明元件（14)提供的至 少一個、尤其二個、較佳三個且最佳四個邊緣之間提供 一框邊，其中該框邊在該光發射表面（40)與該等邊緣之 ❹ 間的距離為5 μηι至100 μηι、尤其為10 μιη至70 μιη、較佳 為 15 μιη 至 50 μπι，最佳為 20 μιη至 30 μιη。 7. 如請求項1之LED封裝，其中在該光學元件（16)與該基板 (12)之間具有一間隙配合，其中該間隙配合包括一間隙 為0 μπι至100 μιη、尤其為〇 μιη至50 μιη、較佳為〇 μηι至 20 μιη ’ 最佳為 〇 μιη 至 5 μπι。 8. 如請求項1之LED封裝，其中提供有複數個以規則型式、 ❹尤其是成直線及/或列及行而配置之照明元件，其中該型 式之照明元件（14)係由該光學元件（16)之小孔（34)所裝 納。 • 9.如請求項1之LED封裝，其中提供有若干被連接至該照明 元件（14)且被固定至該基板（12)之線（20)，其中該等線 (20)被引導遠離該光學元件。 10. —種燈，尤其用於機動車之前燈或尾燈，其包括一被連 接至一殼體之如請求項1之LED封裝（10)，其中該殼體包 括至少一個被配置鄰接該光學元件（16)之透鏡。 134076.doc