TW201022574A - LED module - Google Patents

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TW201022574A
TW201022574A TW098126810A TW98126810A TW201022574A TW 201022574 A TW201022574 A TW 201022574A TW 098126810 A TW098126810 A TW 098126810A TW 98126810 A TW98126810 A TW 98126810A TW 201022574 A TW201022574 A TW 201022574A
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circuit board
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led
heat sink
lighting module
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Application number
TW098126810A
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Anthony Maglica
Stacey H West
Robert P Radloff
Original Assignee
Mag Instr Inc
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Description

201022574 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之領域係關於一種發光二極體（「LED」）模組， 且特定言之係關於一種用於掌上型及其他可檇式照明裝置 例如手電筒及頭戴燈的LED模組。 【先前技術】 LED已經用於各種應用，包含照亮手錶、自遙控器傳送 資訊及在巨型電視榮幕上形成影像。最近，led已經用於 可檇式照明裝置中（例如手電筒及頭戴燈），因為除了其他 ⑩ 事情以外，LED相較於通常用於習知的手電筒及頭戴燈中 的白熾燈可持續更久，更有效率地產生光，且更耐用。 然而，一LED的亮度與預期壽命通常隨溫度的增加而減 小。因此需要有效的散熱以保持該LED的溫度在其設計範 圍内。 此外，對許多LED模組的一限制係用於將該LED貼至其 支撐基板的媒體。目前的LED模組使用一熱環氧樹脂或其 他類似的物質。使用熱環氧樹脂工作係困難的且其需要延❹ 長的固化時間。使用熱環氧樹脂的LED附接方式亦具有一 增加的過早失效發生率。 對許多LED模組尤其是該等意欲用於手電筒及其他可檇 式的照明裂置的LED模組的另一限制係該等咖模組不能 防止當電源（例如一個或多個電池）被不正確排列時的該照 明裝置的操作。 ~〜 對已知的LED模組例如描述於美國專利公開案第 142381.doc 201022574 2007/0058366 A1號（發表於2007年3月15日）的LED模組的 一進一步限制係其等裝配或製造的相對複雜度。 最後，對用於可檇式照明裝置的許多LED模組的另一限 制是其等對由電中斷及/或來自外部力量的衝擊引起的失 效的敏感性。 鑑於以上對目前的LED模組的限制，本發明之一目的為 提供一種在該技術中至少部分改良以上問題之一者或多者 的經改良LED模組。 【發明内容】 為了達到以上目的，在一較佳實施例中所提供之LED模 ’卫匕括LED、一第一電路板、由一下接觸件與一下絕緣 體形成的一下總成、一第二電路板、由一上絕緣體與諸上 接觸件形成的一上總成、及由一外殼與一接觸環形成的一 散熱器。該LED與該散熱器較佳係經由一焊料連接固定於 該第一電路板上。具有由諸熱導通體連接的複數個導熱層 的該第一電路板協助將熱快速及高效率地自該傳遞至 該散熱器。 在較佳實施例中，該LED模組亦提供在該LED與該第一 電路板之間的一接合及在該第一電路板與該散熱器之間的 接合，該等接合表現出改良的熱、電及機械特徵且對過早 失效較不敏感。 在較佳實施例中’該LED模組亦提供防止供應能量至該 LED的該電源的不正確插入或對準的保護及改良的機械穩 定性及對外部力量的抗衝擊力。 142381.doc 201022574 在較佳實施例中，該LED模組亦提供諸組件之間的電連 通通道的冗餘，藉此使該模組較不易受電中斷導致的失效 所影響。 在較佳實施例中，該LED模組亦提供容許更大的機械容 限的一改良總成，其免除了固化時間且在其構成組件定向 上具有增加的彈性。 結合以實例方式闡釋該LED模組之較佳實施例的該等隨 附圖式考慮，由如下描述可更容易地理解該LED模組之進 一步態樣、目的、所要的特徵及優點。然而，應理解該等 圖式僅為闡釋之目的且非意欲作為本發明之一限制範圍。 【實施方式】 圖1至圖5繪示根據一較佳實施例之一 LED模組10。在所 繪示的實施例中，該LED模組1 0包含一 LED 20、一第一電 路板30、由一下接觸件50與一下絕緣體60形成的一下總成 55、一第二電路板70、由一上絕緣體80與上接觸件90、91 形成的一上總成85、及由較佳由金屬製成的一外殼100與 一接觸環40形成的一散熱器101。 該LED 20可為可焊接至一印刷電路板的任意發光二極 體。較佳地，該LED 20可使用網版塗佈的焊膏與一回焊爐 而焊接至該第一電路板30。更佳地，該LED 20為在商業上 可購自飛利浦高功率照明公司（Philips Lumileds Lighting Company ; LLC)的 LUXEONRRebel產品。該 LED 20 具有一 上表面200與一下表面210。該上表面200具有能在遠離該 上表面200的一方向上發射可見光的二極體220。該下表面 142381.doc -6_ 201022574 210具有以一習知的方式與該二極體22〇電連通的一正接觸 件及負接觸件（未繪示）。該下表面210亦具有與該二極體 220熱連通的一熱塾（未縿示）。 圖6至圖8繪示該第一電路板3〇之一實施例。在本實施例 中，該第一電路板30大致為圓形。該第一電路板3〇具有一 上表面300與一下表面3〇5。較佳地，該第一電路板％的直 徑大約為5/16英吋，厚度小於1/16英吋，且較佳地係由一 金屬包覆的印刷電路板形成。該第一電路板3〇提供三個主 要功能。第一，該第一電路板3〇用作為用於支撐該2〇 的一基板。第二，其用作為用於將熱量自該LED 2〇傳遞至 散熱器101的該接觸環4〇的一導熱器。第三，其用作為該 手電筒的部分電路。特定言之，該第一電路板3〇的一導體 經由上接觸件91與該第二電路板70電性連接該LED 20的一 電極，較佳為該正電極，至該下接觸件5〇，且該第一電路 板30的一第二導體經由接觸環40電性連接LED 20的一第二 電極’較佳為該負電極，至該外殼100。 如圖6所示，該上表面300係由一非導電基板310部分界 定。此外’在較佳實施例中，該上表面300包含一相對較 小且矩形的正電極3 1 5、一相對較小且矩形的負電極32〇、 及一相對較大且矩形的熱墊325 〇其他墊形狀亦係可能 的。 該上表面3 00亦包含第一及第二大體「[」形的平台 3 30、335 ’其等位於靠近該第一電路板3〇的外邊緣34〇的 周邊附近。佔用該周邊的一半以下的該第一平台33〇具有 142381.doc 201022574 一寬區域345及一窄區域350。亦佔用該周邊的一半以下的 該第一平台335亦具有一寬區域355及一窄區域360。該寬 區域345、355經定位相互正對。類似地，該窄區域35〇、 360經定位相互正對。該第一與第二平台33〇、335兩者與 該負電極320及該熱塾325電連通。該正電極315電絕緣於 該上表面300的剩餘部分。 如圖7所示，該下表面305亦由一非導電基板365部分界 定。此外’在較佳實施例中，該下表面3〇5包含一矩形的 正電極370。該正電極370經定位靠近該下表面3〇5的中 央，而其縱軸對準該上表面300上的該熱墊325的縱轴相同 的方向。該正電極370沒有任何部分到達該第一電路板3〇 的外邊緣340。 該下表面305亦包含兩個額外墊區域。第一部位為一大 體「c」形的負電極375,其佔用靠近該外邊緣34〇的周邊 的一半以下。第二部位為另一大體「c」形的負電極38〇, 其亦佔用靠近該外邊緣340的周邊的一半以下。延伸至該 外邊緣340的該下表面305上的該非導電基板365的該等部 分位於該上表面300上的大體rL」形的平台33〇、335之該 等寬區域345、355之下方。 該LED 20的下表面210係由一網版塗佈的焊膏而附接至 該第一電路板30的該上表面300，然後將其傳送通過一回 焊爐。該LED 20的該下表面210相對於該第一電路板3〇的 該上表面300定向，使得該！^〇 2〇的熱墊定位於該熱墊325 之上方，使得該LED 20的該正接觸件定位於該正電極315 142381.doc 201022574 之上方，且使得該LED 20的該負接觸件定位於該負電極 320之上方。因此，該LED 20的該下表面21〇上的該正接觸 件與該第一電路板30的該上表面300上的該正電極315電連 通，且該LED 20的該下表面210上的該負接觸件與該第一 電路板30的該上表面3 00上的該負電極320電連通。此外， 該LED 20的該上表面200上的該二極體22〇經由該LEd 2〇 的該下表面210上的熱墊與該第一電路板3〇的該上表面3〇〇 上的熱墊325熱連通。 取代一熱環氧樹脂或其他類似的材料而使用網版塗佈的 焊膏附接該LED 20至該第一電路板30，增加了此等結構之 間的熱傳導的效率。此方式藉由消除與黏合基板及固化時 間合作之需求而亦簡化及增加組裝過程的速度。此外，該 焊料連接的強度減小此附接過早失效的可能性，由於熱環 氧樹脂隨著時間推移有變得脆弱的趨勢。 如圖8所示，該第一電路板30較佳包含由一導熱材料（較 佳為諸如銅之一金屬）製成的多個平行層。更佳地，此等 層含有4盎司銅。較佳地，該第一電路板3〇具有四個此種 層3 85至388。盲熱導通體390、395熱連接除該最低的含銅 層388外的所有層。複數個此等盲導通體39〇位於該熱墊 325的附近。此等盲導通體390引導熱離開該二極體220， 通過該熱墊325 ’進入高含銅層385至3 複數個盲熱導 通體395亦位於該第一及第二平台33〇、335的附近，且特 別聚集於其·#之寬區域345、355上。此等盲導通體395引 導熱離開該高含銅層385至387進入該第一及第二平台 142381.doc 201022574 330 、 335 ° 該第一電路板30亦包含連接所有該等含銅層385至387的 電導通體397、3卵。至少一個電導通體397連接該上表面 300上的正電極315與該下表面3〇5上的該正電極37〇。此 外’至少一個電導通體398連接該上表面3〇〇上的負電極 320與該下表面305上的該等負電極375與38〇之各者。 該第一電路板30亦可包含延伸自該上表面3〇〇、通過該 板的整個厚度、至該下表面3〇5的對準孔399。此等對準孔 399較佳地位於該第一及第二平台33〇、335之間的該第一❹ 電路板30之周邊，及可用於相對於該上絕緣體8〇與上接觸 件90、91對準該第一電路板3〇。 圖9繪示較佳實施例之接觸環4〇。該接觸環4〇在本實施 例中形成該散熱器101之部分。該接觸環4〇大致為一橢圓 形，其含有一橢圓中央洞400及具有一上表面41〇與一下表 面415的一凸起的主體405。該主體4〇5包括一第一寬部分 420、一第二寬部分425(跨越該中央洞4〇〇的寬度，在該第 一寬部分420的對面）、一第一窄部分43〇及一第二窄部分 © 435(跨越該中央洞400的長度，在該第一窄部分43〇的對 面）。該接觸環40亦具有一第一側部分44〇(附接至該凸起主 - 體405的第一窄部分430)、一第二侧部分445(附接至該第二 窄部分435)及多個鰭片450、455(分別附接至側部分440、 445)。該等側部分440、445大致經定向垂直於該主體4〇5 並向下延伸及遠離該主體4〇5的下表面415。該鰭片扑❹、 455大致經定向垂直於該側部分44〇、料5並遠離該側部分 142381.doc •10- 201022574 440、445及該主體405而延伸。 該主體405的下表面415較佳由一網版塗佈的焊膏附接至 該第一電路板30的該上表面3〇〇上的該等平台330、335 , 然後將其傳送通過一回焊爐。較佳地，此（情況）發生在該 LED 20的該下表面210附接至該第一電路板30的該上表面 300之相同時候。該主體4〇5的該下表面415相對於該第一 電路板30的該上表面3〇〇而定向使得該LED 20定位於該中 央洞400内。另外，該中央洞4〇〇係足夠大使得該led 20的 該下表面210上的該正接觸件及該第一電路板3〇的該上表 面300上的該正電極315係藉由非導電基板31〇與該接觸環 40隔離。 該主體405的該下表面415相對於該第一電路板3〇的該上 表面300而定向使得該主體4〇5的該第一寬部分42〇直接位 於該第一電路板30的該上表面300上的該第一寬部分345之 上方’使得該主體405的該第二寬部分425直接位於該第一 電路板30的該上表面300上的該第二寬區域355之上方，使 得該主體405的該第一窄部分430直接位於該第一電路板3〇 的該上表面300上的該第一窄區域350之上方，且使得該主 體405的該第二窄部分435直接位於該第一電路板3〇的該上 表面300上的該第二窄區域360之上方。因此，該第一寬區 域420與該第一寬區域345熱及電連通，該第二寬部分425 與該第二寬區域355熱及電連通’該第一窄部分43〇與該第 一窄區域350熱及電連通，且該第二窄部分435與該第二窄 區域360熱及電連通。 142381.doc 201022574 然而，應瞭解該接觸環4G相對於該第—電路板％的兮上 表面300之以上組態非意為限制。例如亦可合適地採用乂其 他形狀之平台及接觸環。主要原則係傳導熱自該第-電路 板3〇至該接觸環40。在所緣示的組態中，熱係自該第_及 第二平台330、335的該寬區域345、355傳遞至該主體4〇5 的該寬部分420、425。然後熱係自該主體4〇5的該寬部分 、425傳遞至該第-及第二侧部分44〇、445 ’然後至多 個鰭片450、455而自側部分44〇、445兩者（將熱） 發。 該接觸環40較佳係由一單一鈹銅薄片或另一種導電及導 熱材料製成。 圖10繪示本實施例之下接觸件5〇。該下接觸件5〇具有一 第一電路板夾持元件500、一第二電路板夾持元件52〇、一 主部分540及一板片彈簧55〇。該第一電路板夾持元件 500、第二電路板夾持元件52〇、主部分54〇及板片彈簧 皆為相互電連通及較佳由鈹銅薄片形成。 該第一電路板炎持元件500包括一第一分支$ 〇2、一第二 分支5 (Μ及一基座5 〇6。該第一與第二分支5〇2、5〇4連同該 基座506界定一間隙空間508。該間隙空間508在正對該基 座506的方向上係開口的。該第一與第二分支5〇2、5〇4隨 著其等遠離該基座506延伸而朝該間隙空間508向内變寬。 此導致該間隙空間508在靠近該分支5〇2、5〇4的端510及 512處變窄。因此，具有插入該間隙空間5〇8的足夠寬度的 一電路板的任意部分可由該第一與第二分支5 〇2、504機械 142381.doc -12· 201022574 固持於合適的位置且可由該基座506支撐。該分支502、 504的端510、5 12亦較佳地為圓形，以便協助在該第一與 第二分支502、504之間插入至少一電路板之一部分及進入 該間隙空間508。 該第二電路板夾持元件520與該第一電路板夾持元件500 相同，且具有一第一分支522、一第二分支524及一基座 526。該第一與第二分支522、524連同該基座526界定一間 隙空間528。 ® 該下接觸件50的主部分540較佳地大致上為圓形，具有 上表面542及下表面544，及若干個穿孔546。此等孔546在 該下絕緣體60圍繞該下接觸件50射出成型時提供流動路徑 及有助於機械鎖定該下接觸件50至該下絕緣體60。該第一 與第二電路板夾持元件500、520係與該主部分540實體接 觸及較佳地隔開等於該主部分540的直徑的一半的一距 離。該第一與第二電路板夾持元件500、520經定向垂直於 該上表面542而使該等分支的端延伸遠離該上表面542且該 間隙空間508、528相互對準。在此組態中，由該第一與第 二電路板夾持元件500、520固持於合適位置的一印刷電路 板將經定向垂直於及將延伸遠離該上表面542。 '該板片彈簧5 50經定位鄰近於該下接觸件50的該下表面 544。該板片彈簧550較佳地採用一凸出的「U」形形式。 第一端554在褶皺555處連接至該主部分540。此外，該板 片彈簣550較佳地形成使得當該彈簧處於非偏壓狀態時， 該第二端552與該下表面544實體接觸，但是該板片彈簧 142381.doc -13- 201022574 550的剩餘部分被隔開於該下表面544之外（其最大分離處 大約為該第一及第二端554、552之間的中間）。因此，該 板片彈著550能與一電池的陽極電連通，同時若該陽極電 極朝該板片彈簧550加速則其仍然能提供一定程度的減 震。或者’在該LED模組10不與一電池的陽極電極直接接 觸的可檇式照明裝置中’下接觸件50的該板片彈簧55〇有 助於確保與一相鄰的導電元件的電接觸得以建立及保持而 形成該照明裝置的主電源電路的部分。 該下接觸件50較佳地由一單一鈹銅薄片或另一種合適的 導電材料製成。 圖11至圖12繪示較佳實施例的下絕緣體60。該下絕緣體 60由一非導電及非導熱材料形成，較佳地為能夠承受升高 的溫度的一液晶聚合物。該下絕緣體60較佳地為環繞該下 接觸件50射出成型而形成該下總成55(包括該下絕緣體6〇 及該下接觸件50)。 該下絕緣體具有一週壁600及一基座620，兩者一起形成 一中央穴630。該中央穴630在相對該基座620的方向上係 開口的。 自該週壁600之上邊緣604向下延伸的該週壁600的該外 表面602大致上是圓形的，具有一大體上一致的直徑。然 而，在該上邊緣604與該基座620之間的大致中間點，該週 壁600的外表面602的直徑逐漸增加。該週壁600的該外表 面602的直徑之逐漸增加得以持續直到恰好在該基座620之 前。在該點處，該週壁600的該外表面602的直徑突然減 14238I.doc • 14- 201022574 小’並保持一致不變直到到達該基座62〇，藉此形成一環 繞凹槽606。 該環繞凹槽606下方係該基座62〇 ^該基座62〇亦大致上 為圓形，具有一大體一致的直徑。然而，該基座62〇的直 徑大於該週壁600的任意部分。因此，在該基座62〇的頂部 與該環繞凹槽606底部相接的位置形成一週壁架622。 如圖13所最佳緣示，該基座620的下表面624具有一凹入 部位626 ’該部位在該下總成55之模製完成後收容該下接 ® 觸件50的板片彈簧550。該板片彈簧550定位於該凹入部位 626内使得該板片彈簧550沒有任何部分向外延伸至或超過 由該基座的該下表面624形成的平面。此部件可在可檇.式 照明裝置中充當一反極性裝置’其中該LED模組10旨在直 接連接至一電池的陽極。換言之’若在一照明裝置體内放 置一電源（例如一電池）使一非陽極（例如陰極）電極面向該 基座的該下表面624 ’則該較佳實施例的LED照明模組1〇 ❹ 將無法接收來自該電源的電能。然而，當在一照明裝置鱧 内合適放置該電源時，或在該LED模組1〇非旨在與該電源 實體接觸的其他應用中，若該照明裝置落下或受到一巨大 衝擊則此特徵亦可而有助於防止由該配對的導電元件對該 模組的破壞。 如圖4所最佳繪示’在該下總成55之模製完成後，該下 接觸件50的第一與第二電路板夾持元件5〇〇、520分別突出 進入該中央穴63〇。然而，應瞭解該第一與第二電路板夾 持元件500、520相對於該下絕緣體60的繪示的方向不意為 142381.doc 15· 201022574 受限制。 該基座亦具有支撐元件640 ’其突出進入該中央穴63〇及 當該第二電路板插入該處時防止該第—與第二電路板爽持 元件500、520彎向旁側。 較佳地，該週壁600的内表面608具有—不規則的直徑。 例如，該内表面608較佳地具有相互正對的一第一垂直凹 槽610與第二垂直凹槽612。在該下總成55之模製完成後， 此等第一與第二垂直凹槽61〇、612與該等電路板夾持元件 5〇〇、520的間隙空間508、528對準。結果，由該電路板夾 持元件500、520夾持的該第二印刷電路板7〇不僅由該電路 板夾持元件500、520還由該垂直凹槽61〇、612支撐於合適 的位置。此外，藉由減小在該第一與第二垂直凹槽61〇、 612附近的週壁600的寬度，一較大的電路板可插入該中央 穴630而不必增加該外表面6〇2的直徑。 該週壁600的上邊緣604較佳地包括在遠離該基座的方向 上向上延伸的一第一對分支614與一第二對分支616。該第 一對分支614大致與該第一電路板夾持元件5〇〇的分支 502、504對準而使該分支對之一者在該第一電路板夾持元 件500的任一側上。該第二分支對616大致與該第二電路板 夾持元件520的分支522、524對準而使該分支對之一者在 該第二電路板夾持元件520的任一側上。在該垂直凹槽 610、612附近不存在分支。如下文更詳細之描述在該 LED模組1〇組裝期間該等分支協助該下絕緣體6〇與該上總 成85之對準，藉此防止（或至少最小化）該第二印刷電路板 142381.doc •16- 201022574 7 0的扭曲。 現在描述較佳實施例的第二電路板70。如圖14所示，該 第二電路板70大致為矩形。該第二電路板70具有一第一側 700、一第二側710、一上邊緣720、一下邊緣730、一第一 侧邊緣740及一第二侧邊緣750。該第二電路板70的沿著該 第一與第二侧邊緣740、750的長度較佳地為1/2英吋，沿 著該上部及下邊緣720、730的寬度為3/8英吋，且厚度為 小於1/16英吋。該第二電路板70充當LED驅動板及較佳地 基於該LED 20的溫度經組態以調節傳導至該LED 20的電 流。該第二電路板70亦提供額外功能，例如一電子開關。 美國專利公開案第2007/0058366 A1號（發表於2007年3月15 曰）描述可併於該第二電路板70上及基於感測到的該LED 20的溫度能夠調節傳導至該LED 20的能量的能量調節電 路’該案之描述以引用方式併入本文。 該第二電路板70具有一第一下接觸墊702及一第二下接 觸墊704。該等下接觸墊702、704大致為矩形及位於該第 二電路板70的該第一側700上。大致相同的第一及第二下 接觸墊712、714亦位於該第二電路板70的該第二側710 上。該第一對與第二對下接觸墊702、712及704、714經定 位靠近自該側740、750大約相同距離處的該第二電路板70 的該下邊緣730。 該第二電路板70可藉由將該第二電路板70的該下邊緣 730插入該下絕緣體60的該中央穴630而連接至該下接觸件 50，使得該第二電路板70的該側邊緣740、750之一者與在 142381.doc -17- 201022574 該下絕緣體60内的該垂直凹槽610、612之一者配合，同時 該另一側邊緣與該另一垂直凹槽配合。一經完全插入，該 下接觸塾702、712與704、714的一對將由該下接觸件5〇的 該電路板夾持元件500、520之一者的該等分支接合，同時 下接觸塾的另一對將最終由該下接觸件5〇的另一電路板失 持元件之該等分支接合。此時，該下接觸墊7〇2、712與 704、714與該下接觸件5〇實體接觸及電連通。此外，該等 下電路板夾持元件500、5 20透過一干涉式接觸而夾持該第 二電路板。 該組裝過程因為該下接觸墊702、712與704、714係較佳 地大致上大於該下接觸件50的該第一及第二電路板夾持元 件5〇0、520之寬度而簡化。因此，製造容限不必如此嚴 格。此外’因為該等下接觸墊彼此互為鏡像，所以該第二 電路板70可在第二電路板7〇的下接觸墊7〇2、712與704、 714被首先插入該下絕緣體6〇的該兩個可能方向之任意一 者插入。 在該第二電路板7〇與該下接觸件50之間的實體連接亦具 有增加的穩定性。特別的是，該下接觸件5〇的該第一及第 二電路板夾持元件5〇〇、520在該第二電路板70的縱向中心 線之相對側上被相互隔開.穩定性亦藉由在該第二電路板 70的側邊緣740、750與該下絕緣體60的垂直凹槽610、612 之間的交互作用而增加。 在該第二電路板7〇與該下接觸件5〇之間的電連接亦由於 所提供的冗餘而具有增加的可靠性。特別的是，即使在該 142381.doc 201022574 第一電路板夾持元件500或該第二電路板夾持元件52〇處的 電連接中斷，該LED模組1〇仍然能夠工作。 該第二電路板70亦具有一第一上接觸墊706及一第二上 接觸墊708。該等上接觸墊7〇6、7〇8大致為矩形且位於該 第二電路板70的該第一側700上。大致相同的第一及第二 上接觸墊716、718亦位於該第二電路板7〇的該第二側71〇 上。該第一對與第二對上接觸墊7〇6、710及7〇8、718經定 位靠近該第二電路板70的該上邊緣72〇，一個在該第一侧 ® 邊緣740附近，一個在該第二側邊緣750附近。該兩者經定 位自其等之各自側邊緣大約相同的距離，以保持該第二電 路板70的鏡像及冗餘特徵。 該第二電路板70亦具有位於其第一侧7〇〇上的一第三上 接觸墊709及位於其第二側上的大致相同的一第三上接觸 塾719。該對第三上接觸墊709、719經定位靠近該第二電 路板70的該上邊緣720、該側邊緣740、75〇之間大約中間 φ 的位置。該第三對上接觸墊7〇9、719雖然亦大致為矩形， 但是較佳地大於該第一對及第二對下接觸墊7〇2、712及 704、714與該第一對及第二對上接觸墊7〇6、716及7〇8、 718 〇 該上對及下對接觸墊係較佳地鍍金或另一導電及耐腐钮 材料。 現在描述較佳實施例（包括該上絕緣體80及該上接觸件 90、91)的上總成85。如圖16至圖18所示，該較佳實施例 的上絕緣體80係由一非導電及非導熱材料，較佳地為能夠 142381.doc •19· 201022574 承受升高的溫度的一液晶聚合物形成。該上接觸件90、91 較佳地由鈹銅或另一種導電材料組成。該上絕緣鱧8〇較佳 係環繞該上接觸件90、91射出成型而形成該上總成85。 該上總成8 5具有一上表面8 0 〇及·-下側8 1 0。該上表面 800大致為具有大體平坦的一表面的糖圓形。一對上接地 接觸件90暴露於該上總成85之該上表面800上，而使一上 接觸件90配置於該上絕緣體80(在該橫向中心線的一側上） 的周邊與橫向中心線的大約中間位置，且另一上接觸件9〇 配置於該上絕緣體80(在該橫向中心線的相對側上）的周邊 與橫向中心線的大約中間位置。一正上接觸件9丨較佳地沿 著該上絕緣體80的橫向中心線暴露於該上表面8〇〇上。該 等上接觸件90、91相互間無實體接觸。 在該第一電路板30之該下表面3 05上的該正與負電極 370、375、3 80係藉由一網版塗佈的焊膏而附接至該等上 接觸件90、91的暴露部分，其然後傳送通過一回焊爐。此 較佳地發生在該LED 20的下表面210與該接觸環4〇的該下 表面415已經被附接至該第一電路板30的該上表面3〇〇之 後。 該第一電路板30的該下表面305相對於該上接觸件9〇、 91而定向使得該第一電路板30的該下表面305上的該正電 極370位於上接觸件91的該暴露部分之上並與之對準，使 得該第一電路板30的該下表面305上的該第一負電極375位 於該對上接地接觸件90之一者的暴露部分之上，及使得該 第一電路板30的該下表面305上的該第二負電極380位於暴 142381.doc -20- 201022574 露於該上總成8 5 M -HS· Jr 取3的該上表面800上的另一上接地接觸件9〇 的暴露°P刀之上。因此，該正電極370與該上接觸件90電 連I該第負電極375與一上接觸件90電連通，且該第 一負電極380與另—接觸件9〇電連通。以上組態允許該第 一電路板30相對於該上表面8〇〇定向於兩個可能方向的任 意一個。 該第一電路板30相對於該上接觸件90、91定向於兩個可 ^方向中的一個係藉延伸遠離該上絕緣體80的該上表面 800的兩個對準樁82〇之幫助。此等樁82〇接合該第一電路 板内的該等對應的對準孔399。 在該第一電路板3〇與該上接觸件9〇之間的電接觸亦由於 所提供的冗餘而具有增加的可靠性。特定言之，若該等上 接地接觸件90之任一者被中斷，該模組丨〇仍然能夠工作。 該上總成85的該上表面8〇〇係較橢圓形及稍微大於該第 一電路板30的該下表面305 〇因此，非由該第一電路板3〇 φ 的該下表面305覆蓋的該上總成85之該上表面800的該等部 分係由自該接觸環40的側部分440、445向外發出的鰭片 450、455所覆蓋。 上接地接觸件90具有嵌入該上絕緣體80内及暴露於該上 表面800上的一主部902，及類似於連同上述該下接觸件5〇 之用於夾持該第二電路板70的一電路板夾持元件904。該 上接觸件91具有嵌入該上絕緣體8〇内及暴露於該上表面 800上的一主部922，及類似於連同上述該下接觸件5〇的一 對電路板夾持元件924。 142381.doc •21 - 201022574 在該上總成85之模製完成後，該等上接觸件90的該等電 路板夾持元件904在大致在該等上接觸件90的主部902之下 的該上絕緣體80的該下側810之下突出❶類似地，該等電 路板夾持元件924在大致在該上接觸件91的該主部922之下 的該上絕緣體80的該下側810之下突出。 該上總成85亦具有若干支樓元件830，其等在該上絕緣 體80的該下側810之下突出’且經組態以防止該電路板爽 持元件904、924在插入該第二電路板70時被青曲。 當組裝該模組10時，該第二電路板7〇的該第一對上接觸 _ 墊706、716係由該等上接觸件90之一者的電路板夾持元件 904之該等分支予以接合，同時該第二電路板7〇的該第二 對上接觸墊708、718係由另一上接觸件90之電路板夾持元 件904之該等分支予以接合。類似地’該第二電路板70的 該第三對上接觸墊709、719係由上接觸件91的該電路板夾 持元件對924之該等分支予以接合。因此，該第一對上接 觸墊706、716與該等上接觸件90之一者電連通，該第二對 上接觸墊708、718與另一上接觸件90電連通，且該第三對 © 上接觸墊709、719經由該對電路板夾持元件924與該上接 觸件91電連通。 該組裝程序因為該上接觸墊706、716、708、718與 709、719係較佳地大致上大於該上接觸件9〇、卩丨之各自的 電路板夾持元件904、924的寬度而簡化。因此，製造容限 不必如此嚴格。此外，以上組態亦允許該上總成85以兩個 可能方向的任意一個安裝於該第二電路板上。 142381.doc -22- 201022574 在該第二電路板70與該上接觸件90、91之間的實體連接 亦具有增加的糕定性。特定言之，該等上接觸件9〇的電路 板夾持元件904在該第二電路板7〇的縱向中心線之相對側 被相互隔開。穩定性亦由於接合該第三對上接觸件7〇9、 719之該等電路板夾持元件924而增加。 在該第二電路板70與該上接觸件9〇、91之間的電連接亦 由於該對電路板夾持元件904及該對電路板夾持元件924所 提供的冗餘而具有增加的可靠性。特定言之，若在該等電 路板夾持元件904之一者或該等電路板夾持元件924之一者 處的連接被中斷’該LED模組1 〇仍然能夠工作。 如圖4之最佳繪示’自該下絕緣體5〇的該上邊緣6〇4突出 的該兩對分支614、616幫助該上總成85相對於該下總成55 及該第二電路板70的對齊《該等分支614、616亦防止該下 總成55相對於該上總成85的移動，藉此防止該第二電路板 70的扭曲。 本實施例的一散熱器101包括較佳地由金屬組成的接觸 環40與外殼1〇〇。本實施例的外殼1〇〇大致為圓柱形及具有 含有一上唇緣112與一下邊緣114的一週壁11()。該上唇緣 112界定一大體上圓形的上開口 116且該下邊緣114界定一 大體上圓形的下開口 118。該週壁内部係一中央穴。 该週壁11〇大致為具有一致的厚度的圓形。該週壁11〇在 自該上唇緣112至下邊緣114的任意點處的直徑係僅梢大於 對應的該下絕緣體60的週壁6〇〇之外表面go]的直徑。然 而’不存在對應的環繞凹槽6〇6。 142381.doc -23- 201022574 因此，該LED 20、該第一電路板3〇、該接觸環4〇、該下 絕緣體60(具有下接觸件50)及該上絕緣體8〇(具有上接觸件 90、91)可經由該下開口 U8插入該散熱器ι〇〇的該中央 穴。當完全插入時，該LED 20及該接觸環40的一部分透過 該上開口 116得以暴露。在此位置，該週壁11〇的下邊緣 114由該下絕緣體60的該週壁架622予以支撐。然後，該外 殼100藉由在其與該下絕緣體60内的該環繞凹槽606重疊處 向内捲曲該外殼100的週壁110而固定在此位置至該下絕緣 體60。 組裝後，該外殼100係與該接觸環40實體、電及熱連 通。特定言之，該上唇緣112至少與該接觸環4〇之多重鰭 片450、455實體接觸。此實體、電及熱連通可藉由注射焊 膏進入直接位於該接觸環40的多重鰭片450、455上的該上 開口 11 6的相對侧上的該上唇緣1丨2内的兩個進入槽口而得 以改良，然後使整個LED模組10通過一回焊爐。然而，較 佳地使用一較低溫度的焊料組合物（例如具有一較低固化 溫度及/或一較低液化溫度的一焊料組合物）使得該回焊爐 的溫度可較佳地低於用於附接該LED 20的烤爐，及較佳地 低於用於焊接該接觸環40及該上接觸件90、91至該第一電 路板30的焊料組合物之固化溫度。 該外殼100係由一導電及導熱材料’較佳為鍍鎳鋁組 成。 根據本發明之LED模組可用於各種照明裝置，包含可機 式照明裝置例如手電筒及頭戴燈。例如，如圖19至圖2〇所 142381.doc •24· 201022574 示，該LED模組可經定位使得一手電筒12的一電源ι6(例如 一個或多個電池）之一陽極電極14與該下接觸件5〇的板片 彈簧550電連通’且該外殼1〇〇與該電源16的陰極電極28電 連通。雖然圖19至圖20繪示該陽極電極14透過包含多個結 構的一導電通路與該板片彈簧550電連通，但是該模組1〇 可替代地經定位使得該陽極電極14透過包含直接實體接觸 的任意其他導電通路與該板片彈簧550電連通。類似地， 雖然圖19至圖20繪示該外殼1〇〇透過包含多個結構（包含該 圓筒18)的一導電通路與該陰極電極28電連通，但是該模 組ίο可替代地經定位使得該外殼100透過包含與該圓筒18 之直接實體接觸的任意其他導電通路與該陰極電極28電連 通。該LED 20被定位於該手電筒的擋板32内以將光投射通 過該鏡片22。 應明確地瞭解，本發明不限於本文描述的手電筒12。此 外，如在回顧本發明後對於熟習此項技術者將變得顯然， 該LED模組1〇之一個或多個態樣亦可併入包含例如頭戴燈 的其他可攜式照明裝置。 現在將描述在較佳實施例中離開該LED 20的熱能流。由 該LED一極體220產生的熱透過該LED 20的該下表面210上 的熱墊傳導至該第一電路板30的該上表面3〇〇上的熱墊 325。然後，熱透過該多重平行高含銅層385至388及該第 一電路板30的熱導通體390、395自該熱墊325傳導進入該 接觸環40的該主體405。然後，該熱透過該接觸環4〇之側 部分44〇、445自該接觸環40的主體405傳導，進入該接觸 142381.doc -25- 201022574 環4〇之鰭片450、455。然後，熱自該鰭片45〇、455傳導進 入該外殼100。然而，熱亦經由形成於該兩個進入槽口 ι2〇 附近的該等焊點自該接觸環40的主體405直接傳導至該散 熱器101的該外殼100。一種選擇係然後自該外殼1〇〇傳導 該熱進入一手電筒12的該圓筒18或該照明裝置的其他大的 導熱體。 現在將描述通過裝配有該LED模組10的一手電筒12的能 量流。電能產生於一個或多個電池16。電能自最前方的電 池的陽極電極14通過該下接觸件50的板片彈簧55〇流入（透 過一導電通路’其可包含接觸件34内的按紐、L形接觸件 36、組裝的電路板38、L形接觸件42、内部接觸套筒44、 彈簧46、外接觸套筒48及小碟片52)該LED模組1〇。然後， 電能流出該下接觸件50及通過形成於該下接觸件5〇的該電 路板夾持元件500、520及靠近該第二電路板7〇的該下邊緣 730的該第一對與第二對下接觸墊7〇2、712與7〇4、714之 間的電連接進入該第二電路板70。然後，電能流出該第二 電路板70並通過形成於靠近該第二電路板7〇的上邊緣72〇 的該第三對上接觸墊709、719及該上接觸件91的該對電路 板夾持元件924之間的電連接進入該上接觸件91。然後， 電能流出該上接觸件91的主部922並通過該第一電路板3〇 的下表面305上的正電極370進入該第一電路板3〇。然後， 電能使用電導通體397流動通過該第一電路板3〇及通過在 正電極315與該LED20的該下表面210上的該正接觸件之間 的該焊料接合進入該LED二極體220，其中電能然後流動 142381.doc •26- 201022574 通過該二極體220以產生光。 電能自該LED二極體220離開該LED 20並通過該LED 20 的該下表面210上的負接觸件及該第一電路板3〇的負電極 320之間的焊料接合流回進入該上電路板3〇。然後電能透 過形成於該第一電路板30的該上表面300上的該第一與第 二平台330、335及該散熱器ιοί的該接觸環4〇部分之該主 體405的該第一與第二寬部分42〇、425之間的焊點自該第 一電路板30流入該接觸環4〇。然後，電能自該接觸環4〇流 動至該散熱器101的該外殼1〇〇，然後至該手電筒12的該圓 筒18(通過可包含球22、球外殼54、接地接觸件58及固定 螺絲62的一導電通路）或其他電連接源。電能自該圓筒以 或通過另一電連接流入該尾帽24，通過該尾帽彈簧26，進 入該最後方電池的陰極電極28,而藉此完成該電路。 另外，該第一電路板30為該第二電路板70提供一接地。 該接地連接開始於該第一電路板30的該上表面3〇〇上的負 電極320，通過電孔398，至第一電路板30的下表面上的負 電極375、380 »繼而’該等負電極375、38〇與該上接觸件 90電連通’該上接觸件90繼而通過形成於該兩個電路板夾 持元件9〇4及第一對與第二對上接觸墊7〇6、716與7〇8、 718之間的電連接與該第二電路板7〇電連通。 雖然具有一改良的LED模組及其各自組件的一較佳實施 例已經在以上揭示中提出，但是熟習此項技術者可考慮許 多修改、替代、替代實施例及替代材料，且其等可在完成 本發明之各種態樣中予以使用。因此，應清楚地瞭解此描 142381.doc -27- 201022574 述僅通過實例方式予以實現而非作為對如下文聲明之本發 明的範圍的-限制。此外’㈣已使用方向性術語例如上 及下以方便對該較佳實施例的描述，但是該較佳實施例的 該等組件之相對方向不意為係受如此的限制。 【圖式簡單說明】 圖1為該LED模組的一透視圖。 圖2為該LED模組的一側視圖。 圖3為繪示組裝前的該led模組的該等元 卞的一分解 的平面4-4察看的一縱 圖4為圖1的該LED模組沿著圖1内 向斷面視圖。 圖5為圖1的該LED模組沿著圖1内 向斷面視圖。 的平面5. 5察看 的一縱 圖6為圖3的該第一電路板的一透視圖。 圖7為圖3的該第一電路板的一仰視圖。 圖8為該第一電路板、LeD與接觸環的一 千面斷面視 圖9為圖3的接觸環的一透視圖。 圖10為圖3的下接觸件的一透視圖。 圖11為圖3的下絕緣體的一透視圖。 圖12為圖3的下絕緣體的一俯視圖。 圖13為該下絕緣體與該下接觸件的—仰視圖 圖14為圖3的該第二電路板的一透視圖。 圖15為圖3的該第二電路板的一側視圖。 142381.doc -28 - 201022574 圖16為圖3的該上總成的一透視圖。 圖17為圖3的該上總成的一側視圖。 圖18為圖3的該上總成的一俯視圖。 圖19為裝備具有根據本發明之諸特徵的一 led模組的一 手電筒的一斷面視圖。 一 LED模組的一 圖20為裝備具有根據本發明之諸特 手電筒的一放大的斷面視圖。
【主要元件符號說明】 10 LED模組 12 手電筒 14 陽極電極 16 電池 18 圓筒 20 LED 22 鏡片/球 24 尾帽 26 尾帽彈簧 28 陰極電極 30 第一電路板 32 擒板 34 接觸件 36 接觸件 38 電路板 40 接觸環 142381.doc 201022574 42 接觸件 44 接觸套筒 46 彈簧 48 接觸套筒 50 下接觸件 52 光碟機 54 球外殼 55 下總成 58 接地接觸件 60 下絕緣體 62 固定螺絲 70 第二印刷電路板 80 上絕緣體 85 上總成 90 上接觸件 91 上接觸件 100 外殼 101 散熱器 110 週壁 112 上唇緣 114 下邊緣 116 上開口 118 下開口 120 進入槽口 142381.doc •30- 201022574
200 上表面 210 下表面 220 二極體 300 上表面 305 下表面 310 基板 315 正電極 320 負電極 325 熱墊 330 平台 335 平台 340 外邊緣 345 寬區域 350 窄區域 355 寬區域 360 窄區域 365 基板 370 正電極 375 負電極 380 負電極 385 層 386 層 387 層 388 層 142381.doc -3.1 - 201022574 390 盲熱導通體 395 盲熱導通體 397 電導通體 398 電導通體 399 對準孔 400 中央洞 405 主體 410 上表面 415 下表面 420 第一寬部分 425 第二寬部分 430 第一窄部分 435 第二窄部分 440 第一側部分 445 第二側部分 450 鰭片 455 鰭片 500 第一電路板夾持元件 502 第一分支 504 第二分支 506 基座 508 間隙空間 510 端 512 端 142381.doc -32· 201022574 520 第二電路板夾持元件 522 第一分支 524 第二分支 526 基座 528 間隙空間 540 主部 542 上表面 544 下表面 Φ 546 孔 550 板片彈簧 552 第二端 554 第一端 555 褶皴 600 週壁 602 外表面 604 上邊緣 606 凹槽 608 内表面 610 第一垂直凹槽 - 612 第二垂直凹槽 614 第一對分支 616 第二對分支 620 基座 622 週壁架 142381.doc -33- 201022574 624 下表面 626 凹入部位 630 中央穴 640 支撐元件 700 第一側 702 第一下接觸墊 704 第二下接觸墊 706 第一上接觸墊 708 第二上接觸墊 709 第三上接觸墊 710 第二側 712 第一下接觸墊 714 第二下接觸墊 716 第一上接觸墊 718 第二上接觸墊 719 第三上接觸墊 720 上邊緣 730 下邊緣 740 第一側邊緣 750 第二側邊緣 800 上表面 810 下側 820 樁 830 支撐元件 142381.doc •34 201022574 902 主部 904 電路板夾持元件 922 主部 924 電路板夾持元件 Ο 142381.doc -35-

Claims (1)

  1. 201022574 七 1. 2. ❹3. 4. 5. 6. ❹7. 8. 9. 10. 、申請專利範圍： 一種照明模組，其包括： 一電路板； 一發光二極體，其用焊料附接至該電路板；及 一散熱器’其用焊料附接至該電路板； 其中該散熱器包括一外殼。 如請求項1之照明模組，其中該電路板具有複數個導熱 層。 如請求項2之照明模組，其中該複數個導熱層之兩者或 更多者係藉由若干導通體連接。 如請求項3之照明模組，其中該等導通體之一者或多者 為盲導通體。 如咕求項1之照明模組，其中該散熱器係透過該電路板 而與該發光二極趙熱連通及電連通。 如請求項1之照明模組，其中該照明模組進—步包括一 電路板，且該第二電路板係與該電路板電連通。 用求項6之照明模組，其中該第二電路板控制該發光 二極體。 奢求項7之照明模組，其中該第二電路板作為該發光 一極體的—電子開關。 求項6之照明模組，其中該第二電路板係透過複數 個電連接器而與該電路板電連通。 夕求項9之照明模組，其中該複數個導電體之兩者或 系相對於該第二電路板的該縱向中心線而均勻隔 142381.doc 201022574
    連接器而與該第二電路板電連通。
    更多者係相對於該第二 組’其中該複數個導電體之兩者或 二電路板的該縱向中心線而均勻隔 開。 15. —種照明模組，其包括： 一導熱電路板； 一發光二極體，其用一第一焊料組合物附接至該導熱 電路板；及 散熱器，其包括一導熱構件及一外殼，且用一第二 焊料組合物而附接至該導熱電路板； 其中該導熱構件係用一第三焊料組合物附接至該外 殼，該第三焊料組合物具有低於該第一及該第二焊料組 合物的液化溫度的一液化溫度。 16. 如請求項15之照明模組，其中該第一焊料組合物與該第 一焊料組合物係相同的。 17·如請求項16之照明模組，其中該發光二極體係與該散熱 器電連通。 18. —種照明裝置，其包括： 142381.doc 201022574 一本體；及 一照明模組，收容於該本體内，其包括一發光二極 體、一電路板及一散熱器； 其中該發光二極體係用焊料附接至該電路板； 其中該散熱器係用焊料附接至該電路板；及 其中該散熱器係與該本體及該發光二極體電連通。 19. 如请求項18之照明裝置，其中該本體收容具有一陽極接 觸件與一陰極接觸件的一電源，其中該照明模組進一步 包括與該電路板電連通的一接觸件，且其中該照明模組 、左組態以防止在該電源的該陰極接觸件與該照明模組的 〇接觸件之間的電連通，同時允許在該電源的該陽極接 觸件與該照明模組的該接觸件之間的電連通。 20. 如請求項19之照明裴置’其中該照明模組的該接觸件係 一板片彈簧。
    142381.doc
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