TW575966B - LED light-source with a lens - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 575966 A7 B7 五、發明說明（，） 本發明係關於一種依據申請專利範圍第1項前言之光 源。 在較早時期各LEDs是以GaN爲主（basis)發展而言， 利用GaN可產生藍光或紫外光。利用此種LEDs，各種光 源可以波長轉換爲基準而製成。一種已實現之槪念是： 由LED所發出之藍光之一部份可由一種適當之轉換材料 而轉換成黃光，這樣可由於原來藍光之與已轉換成之黃 光間之彩色混合作用而產生白色光。第二種槪念之設計 方式是：使適當之LED之紫外光轉換成見之頻譜區。 此種轉換材料在上述二種槪念中是包含在LED之半導 體材料中或包含在一種圍繞此LED之由樹脂或類似物所 構成之埋入式材料中。 爲了提高此種組件在光束方向中之光束強度，則此種 LED組件可設置一種光學透鏡，光線可經由此透鏡而聚 焦對準某一方向而發出。 此種構造形式之一種例子顯示在第1圖中。此圖中使 用一種LED造形，就像其在由F. M0llmer and G. Waitl 在 Zeitschrift Siemens Components 29( 1 99 1 ), Heft 4, page 147中與圖像1有關之文件” SIEMENS SMT-TOPLED fiir dieOberflachenmontage"中所述者一樣。此種形式之LED 是特別緊密的（compact)且情況需要時允許很多個此種 L E D s配置成許多列（r 〇 w)或矩陣形式。 在依據第1圖所示配置之此種SMT-TOPLED中，一種 LED 2以其電性接觸面安裝在導電帶5上，導電帶5是與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------^-------------訂、·---*----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 575966 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明說明（> ) 電壓源之一極相連接’而一與電壓源之另一極相連接之 相面對之導電帶5是經由連接線6而與LED 2之另一電 性接觸面相連接。此二個導電帶5是以一種抗高溫之熱 凝性塑膠噴鍍而成。因此可以噴鍍澆注法形成一種基體 1，此基體1中形成一個凹口 1A，此LED2設置在凹口 1 A內側。熱凝性塑膠較佳是具有大約9 0 %之較高之漫射 式反射率，使此種由L E D 2所發射之光線在輸出口方向 中另外可反射至凹口 1 A之傾斜之側壁。凹口 1 A中是以 透明之樹脂材料3 (例如，環氧樹脂）塡入，此種轉換材 料例如含有一種適當之顏料。樹脂材料和熱凝性塑膠須 小心地互相調整，因此在熱負載尖峰時亦不會造成機械 性之干擾。 在操作時由LED 2 (其以GaN或以Π -VI -化合物爲主 而製成）發出藍光或紫外光。在光線由LED 2至透鏡4 之路徑中，在含有該轉換材料之樹脂塡料3中此種已發 出之較短波長之光束有一部份轉換成波長較長之光束。 特別是在使用藍色LED時可使用一種轉換材料，藉此可 使至少一部份之藍色光束轉換成黃色光束。但此種造形 之間題是在此種以轉換材料塡入之樹脂塡料3中由LED 2至透鏡4時光束會有不同之路徑長度。這樣會使此組件 之邊緣區域中主要是由黃色主光束成份所佔用，而中央 部份則主要是存在著藍色之光束成份。此種效應因此會 造成所發射之光束有一種隨發射方向或觀察方向而改變 之彩色位置。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----—I----------!訂 π —*----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 575966 A7 ---------B7 五、發明說明（4 ) 其上之透鏡4中。 此種例如由聚合（ρ 〇 1 y )碳酸鹽所製成之透鏡4具有一種 凹形之表面4 A ’其是與樹脂塡料3之凸形表面3 a形成 正鎖定作用。 本發明在第2圖中所示之光源可以下述方式製成。 L E D 2以上述方式在電性上與導電帶5相連接且導電 帶5是以一種熱凝性塑膠材料來噴鍍，以便形成一種基 體1且L· E D 2存在於此基體丨之凹口 1 a中。就此而言本 方法已描述在上述Μ ϋ 1 1 m e r和W a i 11所發表之論文中。但 樹脂材料3在本例子中並不是塡至此凹口 1 a之邊緣而是 只塡至此邊緣下方之準確設定之塡充高度爲止。一種預 製之透鏡4 (其具有第2圖中所示之形式，其下側4 a是 凹开的）放入此種仍是流體之樹脂材料3中，樹脂塡料 之表面緊靠在透鏡4之凹形下側4A，使樹脂塡料3因此 可產生凸形表面3 A。在放入此透鏡4之後使樹脂塡料硬 化。 塡入凹口 1 A中之此種樹脂材料3之塡充量必須儘可能 準確地_整，使此種直至凹口 1 A邊緣所空出之體積等於 透鏡4之構成此凹形F側4A所需部份所排除之體積。 樹脂塡料3之凸形表面3 A以及透鏡4之凹形下側4 A 之形式在製造透鏡4時已確定。此種形式所需之條件是： 實際之光源（即’ L E D之活性之發光面）至上述這些表 面之距離是定値的。爲了此一目的，則此L E D之活性之 發光面可以點（point)形方式構成且這些點是設置在活性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 讀--------訂 ---I---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5?5966 A7 B7 1、發明說明（f) 發光面之中央。 但本發明不限於第2圖中所示之SMT造形，例如，基 體亦可由一種金屬方塊（例如，銅方塊）所構成，此種 銅方塊具有一個凹口，LED以其電性接觸面安裝在凹口 之底面上，使此銅方塊同時是一種熱吸收元件及電性終 端。另一電性終端可形成在銅方塊之外側表面上，此二 個電性終端之間設有一種隔離層，此一形成在外側表面 上之電性終端在樹脂塡入之前藉由連結線而與LED之另 一接觸面相連接。 符號說明 1…基體 1A…凹口 2…發光二極體 3…樹脂材料 4…透鏡 5…導電帶 3 A…凸形表面 4A···凹形表面 ----—^-----裝--------訂 V—-----*5^^- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 575966 y〇

   六、申請專利範圍 第891 07 343號「具有透鏡之LED-白色光源」專利案 (91年3月修正） 六申請專利範圍 1. 一種LED光源，其包括： 一至少一個LED(2)， ——個具有凹口（1A)之基體（1)，LED(2)配置於凹口（1A) 中， —一種由透明材料所構成之可埋設此LED(2)之塡料（3)， 此塡料（3)中含有一種轉換物質使此種由LED(2)所發射 之光之至少一部份波長會被轉換， 一一種與塡料（3)相接觸之透鏡（4)，其特徵爲： 一透鏡（4)具有凹形下側（4A)且施加在塡料（3)上， 一塡料（3)具有凸形表面（3A)，使塡料（3)之上側可與透 鏡之凹形下側形成正鎖定。 2. 如申請專利範圍第1項之LED光源，其中塡料（3)之體積 小於凹α(1Α)之空著的體積，LED(2)配置於凹口（1A)中。 3. 如申請專利範圍第1或第2項之LED光源，其中形成此 塡料（3)之凸形表面（3A)和此透鏡（4)之下側（4A)，它們至 LED(2)之距離基本上保持相同。 4·如申請專利範圍第1或第2項之LED光源，其中形成此 塡料（3)之凸形表面（3A)和此透鏡（4)之下側（4 A)，它們至 LED(2)之活性發射面之幾何中點之距離基本上保持相 同。 5·如申請專利範圍第1或第2項之LED光源，其中LED(2) 575966 六、申請專利範圍 是一種以GaN爲主之發射藍色光之LED且設有一種轉換 物質使藍色頻譜區中之光束轉換成黃色頻譜區中之光 束。 6. 如申請專利範圍第1或§ 2項之1^0光源，其中1^0(2) 是一種發射紫外光（UV)之LED且該轉換物質使UV光線 轉換成可見之頻譜區中之光。 7. 如申請專利範圍第丄或2項之LED光源，其中須選取凸 形表面（3A)至LED(2)距離，特別是至LED(2)之活性發射 面之幾何中點之距離，使沿著光束之光學路徑長度之轉 換度基本上是50%。 8. 如申請專利範圍第j或2、項之LED光源，其中以表面安 裝技術製成此種光源。 9. 如申請專利範圍第丄或2„項之LED光源，其中該塡料（3) 含有一種樹脂材料，特別是環氧樹脂。 10·如申請專利範圍第5項之LED光源，其中該塡料（3)含有 一種樹脂材料，特別是環氧樹脂。 11.如申請專利範圍第」處2項之LED光源，其中基體（1)含 有一種熱凝性塑膠材料。 1Z如申請專利範圍第1或2項之LED光源，其中 — LED(2)以其電性接觸面安裝在第一導電帶（5)上， 一其另一電性接觸面經由連結線（6)而與第二導電帶（5)相 連接， 一基體（1)藉由噴鑛澆注法而在導電帶（5)周圍製成。 η如申請專利範圍莖1或2項之LED光源，其中凹口（ία) -2- 575966 六、申請專利範圍 之側壁是傾斜的且具有反射性。 14· 一種LED光源之製造方法，此LED光源是指申請專利範 圍第1至13項中任一項所述者，其特徵爲以下各步驟： 一在基體中形成一種具有平坦底面之凹口， 一在此底面上安裝一種LED， 一在凹口中塡入一定量之含有一種轉換材料之透明材料 (例如’樹脂材料）， 一製備一種透鏡，其預製成具有一種凸形上側以及具有 一種凹形下側， 一使此透鏡以其凹形下側放入仍然是流體之此透明材料 中， 一使此透明之材料硬化。