TW201605076A - 發光二極體組件、製造發光二極體組件之方法及照亮基板之方法 - Google Patents

發光二極體組件、製造發光二極體組件之方法及照亮基板之方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供了用於封裝及互連高強度發光二極體裝置之設計及方法，其採用以交替極性鄰接之無接片發光二極體裝置，因而使得一個發光二極體裝置之一陽極電性連接至一鄰接發光二極體裝置之一陰極，以形成一串聯。電性及位置連接到受藉助扣件附接至該陽極或陰極之連接器及可選擇地存在之導熱性絕緣體影響。

Description

發光二極體組件、製造發光二極體組件之方法及照亮基板之方法 【優先權聲明】
本發明專利申請案主張於2014年7月25日提出申請之美國第62/029,343號臨時申請案之優先權及權利，該美國臨時專利申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
本發明是關於利用UV敏感油墨之印刷，具體而言，本發明是關於發射UV光譜以使UV敏感油墨固化之裝置。
高強度發光二極體(LED)裝置在設計熱能管理、光能管理及電能管理(互連(interconnection))方面帶來很大挑戰。此設計必須將高階特定波長光聚焦於相對短的距離(例如：10mm-100mm)處之發光二極體發光系統之設計之特定問題。此等設計需要發光二極體裝置之高密度封裝(安裝)。
本發明藉由提供具有改良熱能、能量和電能管理方法及裝置 之發光二極體組件而實質上滿足工業的上述需要。本發明之方法及裝置皆安裝發光二極體封裝件，並且提供電性連接作為一非常理想之特徵。去除了互聯導線及/或扣件，將進一步增加構造之可靠性及簡單性。由於所發出之高強度光能，故所使用之材料必須承受可適用裝置或系統以一特定波長發出之能量。
因此，在此提供一種發光二極體組件，該發光二極體組件包 含複數個導電性連接器及複數個發光二極體裝置，各該發光二極體裝置包含一陰極及一陽極，該等發光二極體裝置是被並排地安置，以使一個發光二極體裝置之該陰極藉由該等導電性連接器其中之一而串聯地電性連接至一相鄰發光二極體裝置之該陽極。
在此更提供一種製造一發光二極體組件之方法，該方法包 含：設置複數個無接片(tabless)發光二極體裝置，使相鄰之發光二極體裝置極性交替地被安置；以及將該等發光二極體裝置其中之一之一陽極連接至一相鄰發光二極體裝置之一陰極，以建立一電性串聯。
在此還提供一種照亮一基板之方法，該方法包含對一發光二 極體組件通電，該發光二極體組件包含：複數個導電性連接器及複數個發光二極體裝置，各該發光二極體裝置包含一發光二極體、一陰極及一陽極，該等發光二極體裝置是被並排地安置，以使一個發光二極體裝置之該陰極藉由該等導電性連接器其中之一而串聯地電性連接至一相鄰發光二極體裝置之該陽極。
本發明之組裝陣列可設計有容許電性連接之平坦導電性表 面，並且本質上可為可逆的，以容許一長串這樣的連接，藉此形成一陣列之此等封裝件。在發光二極體組件或裝置之情形中，這樣一種配置將形成 一重複陣列之發光源。
本發明使用標準的電路構建方法來形成一分層封裝件，以安裝一或多個發光二極體並且提供與該裝置之外部連接。
本發明裝置將一安裝扣件及一電性互連件組合在一個位置中。
本發明利用一可變長度「狗骨式(dog bone)」互連帶來接通電路樹並且容許發光二極體裝置之間具有可變「間距」或間隔。
「狗骨式」互連件可鍍有金或錫以去除或減少腐蝕並且增強導電性。
本發明藉由以一交替極性方案安裝該等發光二極體封裝件來提供交替極性串聯電路中之「菊鏈方式(dasiy chaining)」。
本發明利用「頂帽」或「管與環」式之絕緣體來形成裝置之間的電性絕緣。
本發明提供高傳導性及「最短路徑」之互連以使該電路中的能量損失最小化。
本發明為更換提供方便，舉例而言，每裝置使用兩個螺釘(或其他扣件)來移除及更換。
藉由改變基底設計及表面電路可具有多個旋擰位置選項。
提供緊固機械連接件以增強及保持至安裝表面之熱傳導率。
用於電性互連及安置固定發光二極體裝置之此裝置之裝置及方法可： 1.由銅或其他合適的導電性材料製成；2.適應所有密度之實體安裝；3.承受由此等裝置產生之高熱能及光能環境；4.利用交替極性安裝方案以提供發光二極體裝置之「串聯」連接；5.提供現場改變個別發光二極體之能力；6.藉由以一交替極性方式安裝該等發光二極體封裝件來提供一交替極性串聯電路中之「菊鏈方式」；以及7.提供遠離發光二極體熱源之額外熱能傳遞。
由於易於添加或去除模組，故複數個此等發光二極體裝置之一組件是可線性擴縮的，因為可容易調整所照亮之區域之所發出之輻射強度(輻射功率)。
在一個實施例中，該絕緣體是導熱性的以實現對該裝置之更高效及有效冷卻。
存在於本發明之裝置上之發光二極體晶片可單獨地部署或存在於多個陣列中。
熱螺栓孔可與用於線性封裝之單個發光二極體晶片裝置上之一個(多個)電性陽極/一個(多個)電性陰極組合(相較於先前技術之連接方法，本發明之組裝方法可被簡化)。
不同尺寸之狗骨互連件既決定亦影響劑量中之線性輻射功率強度。
免除對電性連接原本需要之沿縱向或沿周邊延伸之電性接片之需要。
當參考圖式來閱讀下文說明，本發明之此等及其他特徵將變得顯而易見。
100‧‧‧發光二極體裝置
102‧‧‧介電層
104‧‧‧導體
106‧‧‧基底
108‧‧‧安裝孔
110‧‧‧電性連接孔
112‧‧‧窗口
114‧‧‧電性連接孔
116‧‧‧窗口
118‧‧‧狹槽
120‧‧‧電性連接孔
122‧‧‧墊片
124‧‧‧墊片
130‧‧‧邊際
132‧‧‧邊際
134‧‧‧玻璃框架
136‧‧‧玻璃
138‧‧‧連接器
140‧‧‧扣件
142‧‧‧所省略之組件
144‧‧‧正電性連接件
146‧‧‧負電性連接件
150‧‧‧發光二極體組件
152‧‧‧絕緣體
154‧‧‧導電帶
156‧‧‧葉片
158‧‧‧葉片
160‧‧‧孔或開口
162‧‧‧孔或開口
200‧‧‧發光二極體裝置
204‧‧‧端部
208‧‧‧安裝孔
210‧‧‧電性連接器孔
300‧‧‧發光二極體裝置
302‧‧‧孔
304‧‧‧孔
306‧‧‧基底
第1圖是本發明之發光二極體裝置之一個實施例之一分解圖。
第2圖是第1圖之發光二極體裝置之一透視圖。
第3圖是本發明之發光二極體裝置之一第二實施例之一透視圖。
第4圖是本發明之發光二極體裝置之一第三實施例之一透視圖。
第5圖是串聯連接之第1圖之複數個實施例之一透視圖。
第6圖是藉由本發明之連接器電性及位置連接之複數個發光二極體裝置之一平面圖。
第7圖是第6圖所示之該等發光二極體裝置之一平面圖，其中扣件已將連接器緊固於定位上。
第8圖是藉由連接器及扣件電性及位置緊固之本發明之發光二極體裝置之一個實施例之一側視圖，其中部署有絕緣裝置。
第9圖是本發明之發光二極體裝置之一個實施例的一平面圖。
應當理解，上述圖式僅用於說明本發明，而不打算限制本發明之範圍。
材料、方法及實例僅為說明性的，而非旨在為限制性的。對本發明之理解可藉由結合對下文解釋之全面審閱並參考圖式來獲得。
本文所揭露之各該額外特徵及方法可單獨使用或結合其他特徵及方法使用，以提供本發明之改良裝置及其製造及使用方法。現在將參照圖式詳細說明本發明之教示內容之代表實例，此等實例共同利用諸多此等額外特徵及方法。此詳細說明僅旨在教示本阿明所屬領域中具有通常知識者用於實踐本發明教示內容之較佳態樣之更多細節而非旨在限制本發明之範圍。因此，以下詳細說明中所揭露之特徵及方法之組合可能並非為在最廣泛的意義上實踐本發明所必需，而是僅教示以具體闡述本發明之代表性及較佳實施例。因而，本發明所屬領域中具有通常知識者將明瞭，本發明各實施例上所示之個別部件可在某種程度上互換且可在其他實施例上添加或互換，而此並不背離本發明之精神及範圍。
參見圖式，具體而言參見第1圖，本發明之無接片發光二極體裝置(指示於100處)包括一介電層102，該介電層設置於一導體104與一基底106之間。一安裝孔108及一電性連接孔110形成於基底106中。在介電層102中，可存在如一窗口112及電性連接孔114等開口。導體中之開口可包括一窗口116、一狹槽118以及電性連接孔120。可存在一對墊片122、124，且若存在，則該等墊片122、124可安置成與窗口116之邊際126、128對齊，使墊片122、124在導體頂上，使墊片122、124設置在窗口116中並且與導體104之邊際130、132鄰接接觸。玻璃框架134可存在並且安置在墊片122、124 頂上。玻璃136可安置在玻璃框架134中，並且在其中緊固在定位上。安裝孔108及電性連接孔110使得基底能夠附接至冷卻裝置，使基底最大程度地接觸冷卻裝置，藉此使從發光二極體裝置至冷卻裝置之熱傳遞最大化。介電層102可選自如下文更全面闡述之導熱性材料。在一個實施例中，一未示出之發光二極體晶片可操作地安置在玻璃136與基底106之間。
由於將陽極及陰極放置在內部位置處，故用於電性連接的接 片不存在於本發明之發光二極體裝置中。因而，相較於從先前技術之一發光二極體裝置延伸一或多個接片之情況，本發明無接片發光二極體裝置可放置在利用較少空間之構型中技。本發明之發光二極體裝置在此具備之此節省空間特徵，將使得更多發光二極體裝置能夠相較於先前技術中的任何已知發光二極體裝置而自較小之面積提供照明。
參見第2圖，其顯示組裝好的第1圖所示之發光二極體裝置， 墊片122、124、玻璃框架134及玻璃136從圖中省略。所省略之元件指定於由142指示之位點處。
第3圖在200處繪示本發明之發光二極體裝置之另一個實施 例，墊片122、124、玻璃框架134及玻璃136從該圖中省略。在第3圖之實施例中，發光二極體不是如第1圖、第2圖所示實質安置在發光二極體裝置之中心，而是安置於接近其指示於204處之一個端部。安裝孔208在一個縱向端部處且電性連接器孔210安置在發光二極體裝置200之中心。
第4圖大致在300處繪示出本發明之發光二極體裝置之另一 個實施例。發光二極體裝置300繪示出具有可操作地安裝在其一個縱向端部處之一發光二極體。在第4圖中，未繪示出介電層、導電層、墊片、玻璃框架及玻璃。然而，孔302、304形成於基底306中。根據介電層、導體、墊片、 玻璃框架及玻璃安置的位置，孔302、304中之任何一者可為一電性連接孔或一安裝孔。
參見第5圖，繪示出複數個(例如：四個)發光二極體裝置 100串聯連接，而未繪示出墊片、玻璃框架、玻璃及發光二極體。然而，在第2圖至第5圖之情形中，此項技術中具有通常知識者將易於認識到，可選擇適於任何預期用途之墊片、玻璃框架、玻璃及發光二極體。在第5圖中，發光二極體裝置100藉由連接器138及扣件140串聯電性接合。因此，第5圖所示之陣列中之陽極及陰極是交替的，而非被安置成其中陽極及陰極相同地取向之陣列，藉此容許所示之串聯。
參見第6圖及第7圖，如何藉由本發明之連接器及扣件電性連 接及安置固定發光二極體裝置之額外細節被繪示。發光二極體組件150包含藉助連接器138及扣件140電性連接之複數個發光二極體裝置100。第6圖顯示連接器138安置在一個發光二極體裝置100之一陽極及一相鄰發光二極體裝置100之一陰極中。連接器138隨後藉由扣件140(例如：安裝螺釘)緊固在定位上。安裝螺釘可插入下伏支撐件(例如：一冷卻裝置之一表面)的預鑽孔中。
參見第8圖及第9圖，正電性連接件144及負電性連接件146 各別指示於發光二極體裝置100上。在第8圖中，連接器138藉由使扣件140(例如：安裝螺釘)延伸至一絕緣體152中而緊固在定位上，並且與正電性連接件144及負電性連接件146其中之一電性接觸。
第6圖所示之電性連接連接器138之實施例包含具有縱向葉 片156、158之導電帶154，以及形成於各該葉片中之各別孔或開口160、162。
用於基底106之合適材料包括銅(電鍍的或未電鍍的)、金及 氧化鋁陶瓷。用於介電層102之合適材料包括聚合物厚介電膜及卡普頓(聚醯亞胺)膜(DuPont)。用於導體104之合適材料包括銅、鋁及其他導體，例如銅合金及鍍銅。用於將陽極電性連接至陰極之合適(狗骨式)連接器包括銅和銅合金(電鍍的或未電鍍的)以及本發明所屬領域中具通常知識者已知的其他導體。用於墊片之合適材料包括本發明所屬領域具中通常知識者已知的其他導體中之金(閃鍍於銅上)。
在一個實施例中，合適之發光二極體將在印刷過程中發射 UV光譜以使UV激活之油墨固化。然而，其他發光二極體將在採用本發明之緊湊型發光二極體裝置時適用於其他用途。實際上，舉例而言，每當存在如有限空間或體積等條件時，可有利地使用本發明之發光二極體裝置。
本發明發光二極體裝置實現線性配置及可無限定義之光引 擎區段，藉此使得能夠輕鬆地將照射控制至單個發光二極體裝置或一整個串。本發明發光二極體裝置容許可互換分段以實現差溫冷卻以及互換性及區段更換之簡易性。本發明之發光二極體裝置在部署為本文所示之陣列時，組合熱螺栓孔與電性陽極/電陰極以及用於線性封裝之大的單個發光二極體晶片裝置。以本發明之陣列呈現之本發明發光二極體裝置可包含用於熱傳遞之導熱性絕緣體。可變尺寸之狗骨式連接件決定/影響劑量中之線性輻射功率強度。本發明之發光二極體陣列之簡單組裝方法除去了用於組裝其的複雜額外步驟，藉此實現簡單工具之簡易最終使用者更換。
由於可在不背離本發明精神的情況下作出本發明之眾多修改，故本發明之範圍不應局限於所示及所述之實施例。相反地，本發明之範圍應由隨附申請專利範圍及其等效形式確定。
100‧‧‧發光二極體裝置
104‧‧‧導體
110‧‧‧電性連接孔
138‧‧‧連接器
140‧‧‧扣件

Claims (20)

  1. 一種發光二極體(light emitting diode；LED)組件，包含：複數個導電性連接器；以及複數個發光二極體裝置，各該發光二極體裝置包含一發光二極體、一陰極及一陽極，該等發光二極體裝置是並排地安置，以使一個發光二極體裝置之該陰極藉由該等導電性連接器其中之一而串聯地電性連接至一相鄰發光二極體裝置之該陽極。
  2. 如請求項1所述之發光二極體組件，其中各該發光二極體裝置包含設置於一導體與一基底之間的一介電層。
  3. 如請求項2所述之發光二極體組件，其中在該基底中形成安裝孔及電性連接孔。
  4. 如請求項2所述之發光二極體組件，其中在該介電層中形成一電性連接孔及一窗口。
  5. 如請求項2所述之發光二極體組件，其中在該導體中界定一窗口。
  6. 如請求項1所述之發光二極體組件，其中各該導電性連接器藉由一扣件緊固於定位上。
  7. 如請求項6所述之發光二極體組件，其中各該扣件緊固於一絕緣體中。
  8. 如請求項7所述之發光二極體組件，其中各該絕緣體為導熱性的。
  9. 如請求項1所述之發光二極體組件，其中該等發光二極體其中之一實質上居中地放置於該等發光二極體裝置其中之一上。
  10. 如請求項1所述之發光二極體組件，其中該等發光二極體其中之一設置於鄰近該等發光二極體裝置其中之一之一縱向端部。
  11. 一種製造一發光二極體組件之方法，包含：設置複數個無接片(tabless)發光二極體裝置，使相鄰之發光二極體裝置極性交替地被安置；以及將該等發光二極體裝置其中之一之一陽極連接至一相鄰發光二極體裝置之一陰極，以建立一電性串聯。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該等發光二極體裝置其中之一之該陰極藉由一導電性連接器而連接至該相鄰發光二極體裝置之該陽極。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該導電性連接器包含一導電帶(conductive strip)及相對於該導電帶沿縱向設置之複數個葉片(lobe)。
  14. 如請求項13所述之方法，其中在各該葉片中所形成之一孔中設置一扣件。
  15. 如請求項14所述之方法，其中在各該孔中設置一絕緣體。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該絕緣體為導熱性的。
  17. 一種照亮一基板之方法，包含對一發光二極體組件通電，該發光二極體組件包含：複數個導電性連接器及複數個發光二極體裝置，各該發光二極體裝置包含一發光二極體、一陰極及一陽極，該等發光二極體裝置是被並排地安置，以使一個發光二極體裝置之該陰極藉由該等導電性連接器其中之一而串聯地電性連接至一相鄰發光二極體裝置之該陽極。
  18. 如請求項17所述之方法，其中各該導電性連接器為一葉片化之導電帶，該葉片化之導電帶在每一縱向設置之葉片中具有一孔。
  19. 如請求項18所述之方法，其中一扣件被固定於各該孔中。
  20. 如請求項19所述之方法，其中各該扣件設置於一絕緣體內。
TW104124227A 2014-07-25 2015-07-27 發光二極體組件、製造發光二極體組件之方法及照亮基板之方法 TW201605076A (zh)

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