TWI400824B - 光源模組及背光模組 - Google Patents

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Description

光源模組及背光模組
本發明關於一種光源模組及具有該光源模組之背光模組，尤指一種具有抗靜電放電(anti-electrostatic discharge)結構之光源模組及背光模組。
由於發光二極體(Light Emitting Diode，LED)具有體積小及壽命長等優點，因此目前已廣泛應用於各種有光源需求的電子裝置中，例如照明燈具、具有光學指示功能的家電用品、電腦及通訊產品等等，並且隨著發光二極體發光技術發展，其發光功率及發光穩定性大幅提昇，發光二極體已成為未來光源的主流。
目前市面上已有許多液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)的背光模組採用發光二極體作為其光源，然而發光二極體之運作亦與一般半導體電子元件一樣，易受到靜電放電的影響，甚至損毀。針對此問題，已有習知光源模組利用齊納二極體(Zener diode)與發光二極體並聯，使得突發的靜電流能經由此旁路通過，以達到保護發光二極體的功效。然而，利用齊納二極體的解決方案仍有其侷限，除了整個發光元件需留有齊納二極體的配置空間外，所使用的齊納二極體其容通能力也限制了發光二極體受保護的程度。
因此，目前的靜電放電保護措施的保護能力仍有限制，且增加發光元件的製造成本及製程困難度，故有需要提出一種發光二極體結構，能在不過度增加發光二極體製程負擔下，突破習知齊納二極體的元件規格限制，以有效解決上述問題。
本發明的目的之一在於提供一種光源模組，利用發光二極體之散熱支架延伸出導電支架，突出於發光二極體之絕緣體，用以導引外來靜電，避免發光二極體內之發光二極體晶片受到影響。
本發明之光源模組包含一電路板及一發光二極體。該發光二極體設置於該電路板上並包含一封裝單元及一導電支架。該封裝單元包含一絕緣體、嵌入該絕緣體之一散熱支架、以及設置於該散熱支架上且被該絕緣體包覆之一發光二極體晶片。該發光二極體晶片包含二電極，該散熱支架與該二電極絕緣，該絕緣體其上定義一出光面，其中該發光二極體晶片發射之光線自該出光面射出該封裝單元。該導電支架設置於該絕緣體之外側面，且與該散熱支架連接並突出於該出光面。
藉此，放電至該發光二極體的外部靜電將經由該導電支架被導引出，使得該發光二極體晶片不會被該外部靜電電擊而造成損壞。此外，於實作上，該導電支架與該散熱支架可一體成形，故相對於習知一般的發光二極體而言，本發明之發光二極體的製程負擔及成本實質上均未增加；相對於習知附有齊納二極體的發光二極體而言，本發明之發光二極體無需齊納二極體，故其製程更是能相對穩定且其成本更是相對低廉。明顯地，本發明之光源模組除具有成本降低、製程簡化的優點之外，尚能突破習知齊納二極體的元件規格限制而提供靜電放電防護，有效解決習知技術上的問題。
本發明之另一目的在於提供一種背光模組，其採用本發明之光源模組，故亦能避免該光源模組內之發光二極體晶片受到電擊，進而提供穩定的背光。
本發明之背光模組包含一電路板、一導光構件及一發光二極體。該導光構件具有一入光面及一第一出光面。該發光二極體，設置於該電路板上並包含一封裝單元及一導電支架。該封裝單元包含一絕緣體、嵌入該絕緣體之一散熱支架、以及設置於該散熱支架上且被該絕緣體包覆之一發光二極體晶片。該發光二極體晶片包含二電極，該散熱支架與該二電極絕緣，該絕緣體其上定義一第二出光面，該第二出光面朝向該入光面，其中該發光二極體晶片發射之光線自該第二出光面射出該封裝單元並穿過該入光面進入該導光構件。該導電支架設置於該絕緣體鄰近該導光構件之外側面，且與該散熱支架連接並突出於該第二出光面。同樣地，放電至該發光二極體的外部靜電將經由該導電支架被導引出，使得該發光二極體晶片不會被該外部靜電電擊而造成損壞。本發明之背光模組之其他優點亦如前述，不另贅述。
簡言之，相對於該發光二極體的外部靜電可能來自與該背光模組組裝的其他電子元件，亦可能來自該導光構件，此外部靜電可能於產品組裝時產生或是於運作時產生，但此外部靜電皆能被本發明之光源模組或背光模組之導電支架導引，使得該發光二極體晶片免於電擊，而仍能保持正常運作，進而提供穩定的發光及延長使用壽命。因此，相對習知技術而言，本發明之光源模組及背光模組均有成本降低、製程簡化的優點，且能突破習知齊納二極體的元件規格限制而提供靜電放電防護，有效解決習知技術上的問題。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參第1至第4圖，第1圖為根據本發明之一較佳具體實施例之一光源模組1之示意圖，第2圖為第1圖光源模組1之俯視圖，第3圖為第1圖光源模組1沿X-X線之剖面圖，第4圖為第1圖光源模組1沿Y-Y線之剖面圖。光源模組1包含一電路板12及設置於電路板12上之複數個發光二極體14。每一個發光二極體14包含一封裝單元142、一第一導電支架144及一第二導電支架146。封裝單元142包含一絕緣體1422、嵌入絕緣體1422之一散熱支架1424及二電極支架1426、以及一發光二極體晶片1428，其中絕緣體1422包含一膠體1430及一封膠1432，膠體1430係與散熱支架1424及電極支架1426射出成形，膠體1430形成杯狀容置空間，散熱支架1424與該二電極絕緣且與電極支架1426隔離，發光二極體晶片1428設置於散熱支架1424上，發光二極體晶片1428包含二電極(未標示於圖中)分別與該二電極支架1426以打線的方式電連接，透明的封膠1432被填入杯狀膠體1430內，使得發光二極體晶片1428被絕緣體1422包覆。絕緣體1422其上定義一出光面1434，此出光面1434相當於封裝單元142之外表面，若封膠1432填滿膠體1430，則出光面1434相當於封膠1432表面；若膠體1430仍相對封膠1432突出，則出光面1434相當於膠體1430突出部分形成之假想面。發光二極體晶片1428發射之光線(以帶箭頭虛線表示於第3圖及第4圖中)自出光面1434射出封裝單元142。第一導電支架144及第二導電支架146相對設置於絕緣體1422之外側面，且與散熱支架1424連接並突出於出光面1434。
補充說明的是，於本實施例中，第一導電支架144及第二導電支架146係與散熱支架1424一次成形，於實作上，多以衝壓製程製作。因此，第一導電支架144及第二導電支架146亦與散熱支架1424一同參與膠體1430的射出成形製程；但本發明不以此為限，例如於封裝單元142完成後，第一導電支架144及第二導電支架146再與散熱支架1424以銲接或其他結合方式連接。
進一步來說，電路板12具有一第一表面122、相對於第一表面122之一第二表面124及貫穿第一表面122與第二表面124之一導電通孔126，電路板12於第一表面122上形成有一電路128，電路128包含複數個銲墊1282，對應封裝單元142之電極支架1426，發光二極體14設置於第一表面122且封裝單元142之電極支架1426銲接至對應的銲墊1282，藉以獲得電源供應以使發光二極體晶片1428發光。電路板12於第二表面124上形成有一接地電極130，導電通孔126係以一通孔內壁塗佈導電材質來實現，並與接地電極130電連接。於本實施例中，散熱支架1424與導電通孔126直接接觸，故與散熱支架1424連接的第一導電支架144及第二導電支架146即經由散熱支架1424、導電通孔126以與接地電極130電連接。
請參閱第3圖。當有外部靜電(以閃電圖形表示)電擊發光二極體14時，突出於出光面1434的第一導電支架144及第二導電支架146將首當其衝，故第一導電支架144及第二導電支架146可經由散熱支架1424、導電通孔126及接地電極130以導引該靜電，避免封裝單元142內的發光二極體晶片1428受到電擊而損壞，解決了先前技術中發光二極體一旦遭受電擊極易造成損壞的問題。補充說明的是，第一導電支架144及第二導電支架146突出於出光面1434的高度不足時，會抑制導引靜電放電的效果；而當第一導電支架144及第二導電支架146突出於出光面1434的高度過大時，會引起不必要的靜電放電。於本實施例中，第一導電支架144及第二導電支架146沿垂直出光面1434之一方向1436突出於出光面1434之高度1438約為0.2至1mm；但本發明不以此為限，於實作上，宜以光源模組的實際配置而定，尤其是與其他元件之相對位置。另外，於本實施例中，與散熱支架1424連接的第一導電支架144及第二導電支架146亦兼具有散熱功能，以將散熱支架1424所吸收發光二極體晶片1428於運作中產生的熱散逸。
請參閱第5圖，其為根據本發明之另一實施例之光源模組之剖面圖，其剖面位置與第3圖相同。與第3圖之光源模組1不同之處主要在於第5圖中之光源模組使用一導電柱127取代第3圖中的導電通孔126，貫穿第一表面122與第二表面124並連接接地電極130與散熱支架1424。同樣地，第一導電支架144及第二導電支架146亦能經由散熱支架1424、導電柱127以與接地電極130電連接，以導引靜電放電。此外，於本實施例中，此導電柱127亦作為熱的良導體，可傳導散熱支架1424所吸收發光二極體晶片1428於運作中產生的熱。
前述各實施例之發光二極體14於實作上多以串聯連接，形成一棒狀光源，但本發明不以此為限。無論串聯或並聯，多個發光二極體14於運作中產生之熱相當可觀，故實作上多有散熱機制。請參閱第6圖，其為根據本發明之另一較佳具體實施例之一光源模組3之剖面圖，其剖面位置與第3圖相同。與第5圖中之光源模組不同之處主要在於光源模組3更包含一散熱體(heat sink)16及一金屬殼體18，散熱體16設置於發光二極體14之外部並與發光二極體14之散熱支架1424及金屬殼體18連接，用以散逸發光二極體晶片1428於運作中產生之熱。於本實施例中，電路板12設置於散熱體16上，使得接地電極130能接觸到散熱體16，進而實現散熱體16與散熱支架1424間之連接。藉此，散熱體16將自導電柱127傳導的熱再傳導至金屬殼體18散逸。於實作上，散熱體16固可為習知的散熱金屬塊或連接有鰭片的散熱片等，但亦可為其他導熱殼體，例如光源模組3之外殼。請參閱第7圖，其為根據本發明之一實施例之一光源模組之剖面圖。與第6圖中之光源模組不同之處主要在於第7圖之光源模組直接利用金屬殼體18作為散熱體，同樣能達到散熱的效用。
另外，於實作上，若第一導電支架144及第二導電支架146之接地不經由電路板12之接地電極130實現，則接地電極130可予以省略。請參閱第8圖，其為根據本發明之另一實施例之一光源模組之剖面圖。於本實施例中，電路板12不具有接地電極130，導電柱127直接接觸金屬殼體18，藉此經導電柱127傳導的熱可直接傳導至金屬殼體18。此外，第8圖中之光源模組包含二導線20，導線20之一端202連接於金屬殼體18，導線20之另一端204則分別連接至第一導電支架144及第二導電支架146，藉此實現第一導電支架144及第二導電支架146之接地。
如前說明，本發明之光源模組具有抗靜電放電的特性，故可應用於需穩定光源的裝置中。請參閱第9圖，其為根據本發明之一較佳具體實施例之一背光模組5之剖面圖。背光模組5包含本發明之光源模組3、一導光構件22及多層光學膜24，其中導光構件22具有一入光面222及一出光面224，絕緣體1422其上定義的出光面1434朝向導光構件22之入光面222，多層光學膜24設置於導光構件22之出光面224上，可包含擴散片、稜鏡片及偏光片等等，其他構件之說明可直接參閱前述實施例之說明，不再贅述。藉此，當有外部靜電(以閃電圖形表示)電擊發光二極體14時，尤其是多層光學膜24上所積存的靜電，突出於出光面1434的第一導電支架144將首當其衝，故第一導電支架144可經由散熱支架1424、導電柱127及接地電極130以導引該靜電，避免封裝單元142內的發光二極體晶片1428受到電擊而損壞，解決了先前技術中發光二極體一旦遭受電擊極易造成損壞的問題。第一導電支架144之導引靜電放電功能除於背光模組5運作中可發揮功效，於背光模組5組裝過程中亦有導引靜電放電功能。另外，第二導電支架146雖相對於第一導電支架144遠離多層光學膜24，但第二導電支架146於背光模組5組裝過程中仍有導引靜電放電功能，並且於運作中仍可導引其他部分可能的靜電放電。
請參閱第10圖，其為根據本發明之另一實施例之一背光模組7之剖面圖。與第9圖之背光模組5不同之處在於背光模組7之電路板12直接設置於金屬殼體18上並且發光二極體14之出光面1434未直接正對導光構件22之入光面222，故背光模組7另包含一反光構件26，用以反射發光二極體14發射的光線(以帶箭頭虛線表示)至導光構件22之入光面222，其他構件說明可參閱前述各實施例中相關說明，不另贅述。另外，請參閱第11圖，其為根據本發明之又一實施例之一背光模組9之剖面圖。與第10圖之背光模組7不同之處在於背光模組9之第一導電支架144及第二導電支架146係另以導線20接地，故電路板12無需包含接地電極130，其他構件說明可參閱前述各實施例中相關說明，不另贅述。另外補充說明的是，前述關於背光模組的實施例均以導電柱127為例，但本發明不以此為限；於前述光源模組以導電通孔126為例者，亦可適用於前述背光模組之實施例，不待贅述。
綜上所述，本發明之光源模組具有突出的導電支架，可導引靜電放電，故於光源模組運作中或組裝過程中，若有靜電放電發生時，即可藉由該突出的導電支架導引靜電放電，避免光源模組中發光二極體晶片受到損傷。同理，本發明之背光模組使用本發明之光源模組，故於背光模組運作中或組裝過程中，若有靜電放電發生時，即可藉由該突出的導電支架導引靜電放電而仍能提供穩定的背光。此外，本發明之光源模組及背光模組係直接利用現有製程設計出突出的導電支架，以實現靜電放電防護之目的，故相對於先前技術使用齊納二極體之技術手段，本發明之光源模組及背光模組具有成本降低、製程簡化的優點，且能突破習知齊納二極體的元件規格限制而提供更有效、防護範圍更廣之靜電放電防護。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1、3．．．光源模組
5、7、9．．．背光模組
12．．．電路板
14．．．發光二極體
16．．．散熱體
18．．．金屬殼體
20．．．導線
22．．．導光構件
24．．．多層光學膜
26．．．反光構件
122．．．第一表面
124．．．第二表面
126．．．導電通孔
127．．．導電柱
128．．．電路
130．．．接地電極
142．．．封裝單元
144．．．第一導電支架
146．．．第二導電支架
202、204．．．端
222．．．入光面
224．．．出光面
1282．．．銲墊
1422．．．絕緣體
1424．．．散熱支架
1426．．．電極支架
1428．．．發光二極體晶片
1430．．．膠體
1432．．．封膠
1434．．．出光面
1436．．．方向
1438、1440．．．高度
第1圖為根據本發明之一較佳具體實施例之一光源模組之示意圖。
第2圖為第1圖光源模組之俯視圖。
第3圖為第1圖光源模組沿X-X線之剖面圖。
第4圖為第1圖光源模組沿Y-Y線之剖面圖。
第5圖為根據本發明之另一實施例之一光源模組之剖面圖。
第6圖為根據本發明之另一較佳具體實施例之一光源模組之剖面圖。
第7圖為根據本發明之一實施例之一光源模組之剖面圖。
第8圖為根據本發明之另一實施例之一光源模組之剖面圖。
第9圖為根據本發明之一較佳具體實施例之一背光模組之剖面圖。
第10圖為根據本發明之另一實施例之一背光模組之剖面圖。
第11圖為根據本發明之又一實施例之一背光模組之剖面圖。
12．．．電路板
122．．．第一表面
124．．．第二表面
126．．．導電通孔
130．．．接地電極
144．．．第一導電支架
146．．．第二導電支架
1422．．．絕緣體
1424．．．散熱支架
1428．．．發光二極體晶片
1430．．．膠體
1432．．．封膠
1434．．．出光面
1436．．．方向
1438、1440．．．高度

Claims (19)

  1. 一種光源模組，其包含：一電路板；以及一發光二極體，設置於該電路板上，該發光二極體包含：一封裝單元，包含一絕緣體、嵌入該絕緣體之一散熱支架、以及設置於該散熱支架上且被該絕緣體包覆之一發光二極體晶片，該發光二極體晶片包含二電極，該散熱支架與該二電極絕緣，該絕緣體其上定義一出光面；以及一第一導電支架，設置於該絕緣體之外側面，且與該散熱支架連接並突出於該出光面。
  2. 如請求項1所述之光源模組，其中該電路板具有一接地電極，該第一導電支架電連接至該接地電極。
  3. 如請求項2所述之光源模組，其中該電路板具有一第一表面、相對於該第一表面之一第二表面及貫穿該第一表面與該第二表面之一導電通孔，該發光二極體設置於該第一表面，該接地電極位於該第二表面，該第一導電支架經由該導電通孔電連接至該接地電極。
  4. 如請求項2所述之光源模組，其中該電路板具有一第一表面、相對於該第一表面之一第二表面及貫穿該第一表面與該第二表面之一導電柱，該發光二極體設置於該第一表面，該接地電極位於該第二表面，該第一導電支架經由該導電柱電連接至該接地電極。
  5. 如請求項1所述之光源模組，更包含一散熱體，設置於該發光二極體之外部並與該發光二極體之該散熱支架連接，用以散逸該發光二極體晶片於運作中產生之熱。
  6. 如請求項1所述之光源模組，更包含一金屬殼體，設置於該發光二極體之外部並與該發光二極體之該散熱支架連接，用以散逸該發光二極體晶片於運作中產生之熱。
  7. 如請求項6所述之光源模組，更包含一導線，該導線之一端連接於該第一導電支架，該導線之另一端連接於該金屬殼體。
  8. 如請求項1所述之光源模組，其中該發光二極體更包含一第二導電支架，相對該第一導電支架設置於該絕緣體之外側面，且與該散熱支架連接並突出於該出光面。
  9. 如請求項1所述之光源模組，其中該第一導電支架沿垂直該出光面之一方向突出於該出光面之高度約為0.2至1mm。
  10. 一種背光模組，其包含：一電路板；一導光構件，具有一入光面及一第一出光面；以及一發光二極體，設置於該電路板上，該發光二極體包含：一封裝單元，包含一絕緣體、嵌入該絕緣體之一散熱支架、以及設置於該散熱支架上且被該絕緣體包覆之一發光二極體晶片，該發光二極體晶片包含二電極，該散熱支架與該二電極絕緣，該絕緣體其上定義一第二出光面，該第二出光面大致朝向該入光面；以及一第一導電支架，設置於該絕緣體鄰近該導光構件之外側面，且與該散熱支架連接並突出於該第二出光面。
  11. 如請求項10所述之背光模組，更包含至少一光學膜，設置於該第一出光面上。
  12. 如請求項10所述之背光模組，其中該電路板具有一接地電極，該第一導電支架電連接至該接地電極。
  13. 如請求項12所述之背光模組，其中該電路板具有一第一表面、相對於該第一表面之一第二表面及貫穿該第一表面與該第二表面之一導電通孔，該發光二極體設置於該第一表面，該接地電極位於該第二表面，該第一導電支架經由該導電通孔電連接至該接地電極。
  14. 如請求項12所述之背光模組，其中該電路板具有一第一表面、相對於該第一表面之一第二表面及貫穿該第一表面與該第二表面之一導電柱，該發光二極體設置於該第一表面，該接地電極位於該第二表面，該第一導電支架經由該導電柱電連接至該接地電極。
  15. 如請求項10所述之背光模組，更包含一散熱體，設置於該發光二極體之外部並與該發光二極體之該散熱支架連接，用以散逸該發光二極體晶片於運作中產生之熱。
  16. 如請求項10所述之光源模組，更包含一金屬殼體，設置於該發光二極體之外部並與該發光二極體之該散熱支架連接，用以散逸該發光二極體晶片於運作中產生之熱。
  17. 如請求項16所述之背光模組，更包含一導線，該導線之一端連接於其中該第一導電支架，該導線之另一端連接於該金屬殼體。
  18. 如請求項10所述之背光模組，其中該發光二極體更包含一第二導電支架，相對該第一導電支架設置於該絕緣體之外側面，且與該散熱支架連接並突出於該第二出光面。
  19. 如請求項10所述之背光模組，其中該第一導電支架沿自該發光二極體朝向該導光構件之一方向突出於該第二出光面之高度約為0.2至1mm。
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