TWI423421B - A light emitting device and a manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

發光裝置及其製造方法
本發明是有關於一種發光裝置及其製造方法，特別是指一種應用封裝有發光二極體之導線架的發光裝置及其製造方法。
參閱圖1，為一種習知的發光模組1，其包含一表面佈設有導電線路121的電路板12(或者是金屬基板或陶瓷基板)以及複數顆用以排列銲設在電路板12上的發光二極體10。習知的這種發光模組1中，發光二極體10是先在一由金屬料片沖壓成型的導線架上進行封裝並且單顆下料之後，再排列銲設在電路板12上，透過導電線路121導通該等發光二極體10。
由於這種發光模組1的發光二極體10必須透過排列銲接在電路板12上經過迴流銲才能進行後續的組裝及應用，不僅有發生假焊的問題且製造上較繁瑣費工，且在進行迴流銲過程產生的高溫也容易破壞發光二極體10不利於批次生產，且再者，發光二極體10銲設在電路板12時，發光二極體與電路板之間的接觸不良或有間隙存在阻礙散熱，造成發光二極體溫度偏高，縮短正常使用壽命。
因此，本發明的目的，在於提供一種組裝過程不須進行與電路板迴流銲接而可簡化製程，並且可避免迴流銲接的高溫破壞發光二極體、利於批次生產的發光裝置及其製 造方法。
本發明的另一目的，在於提供一種發光二極體不須銲接於電路板，並能確保發光二極體有很好的散熱而可維持發光二極體正常使用壽命的發光裝置。
於是，本發明發光裝置包含二發光模組、一第一導接板、複數鎖固件、一散熱板組以及複數鎖固件。每一發光模組包括一導電迴路以及複數發光二極體，導電迴路為一金屬片並具有複數對相連接的電極。該等發光二極體設置於該導電迴路，該等發光二極體藉該導電迴路相串並聯連接，每一發光二極體包括一透光體及一底部。該第一導接板包括一第一板體、複數設置於該第一板體的開孔、一設置於該第一板體一面並具導電性的第一導接區，該第一導接區將該第一板體該面區隔為一第一區域及一第二區域，該兩發光模組分別用以設置於該第一導接板的該第一區域及該第二區域並且均以其導電迴路一處與該第一導接區接觸，該等發光二極體的透光體藉該等開孔外露。該散熱板組包括一散熱板及一設置於該散熱板上的導熱層。該等鎖固件用以將該發光模組與該第一導接板鎖固於該散熱板組上，並且利用強大的機械壓力強迫發光二極體底部直接且有效的與散熱板組上的導熱層接觸，且可使導熱層厚度變小，傳導效果較佳，並透過導熱層將熱散佈至導熱板上。
本發明發光裝置包含二發光模組、一第一導接板、複數鎖固件、一散熱板組以及複數鎖固件。該發光模組包括一導電迴路以及複數發光二極體。該導電迴路為一金屬片 並且具有複數對相連接的電極。該等發光二極體設置於該導電迴路，該等發光二極體藉該導電迴路相串並聯連接，每一發光二極體包括一透光體及一底部。該第一導接板包括一第一板體、複數設置於該第一板體的開孔、二相間隔設置於該第一板體一面並具導電性的第一側導接區，該發光模組用以設置於該第一導接板的兩第一側導接區之間並且其導電迴路與該兩第一側導接區接觸，該等發光二極體的透光體藉該等開孔外露。該散熱板組包括一散熱板及一設置於該散熱板上的導熱層。該等鎖固件，用以將該發光模組與該第一導接板鎖固於該散熱板組上，並且使該發光二極體的底部抵接於該導熱層而與該導熱層緊密接觸，藉以增加熱傳效果，達到有效散熱。
本發明發光裝置的製造方法包含以下步驟：
步驟(A)：製備二發光模組，每一發光模組包括一金屬片構成的導電迴路以及複數設置於該導電迴路的發光二極體，每一發光模組的該等發光二極體藉該導電迴路呈相串並聯連接。
步驟(B)：製備第一導接板，該第一導接板具有一第一導接區。
步驟(C)：將該兩發光模組排列設置於該第一導接板的第一導接區兩側，並且該兩發光模組的導電迴路均與該第一導接區接觸，以供導線藉該導接區導通該兩發光模組。
依據本發明發光裝置的製造方法，其中，製備該發光 模組係將一金屬片沖切為一具有複數相連接之電極的導線架，並於該導線架設置複數發光二極體，接著切斷該等電極之部分連接，使該等發光二極體藉該等電極呈串並聯連接。
本發明係在於以金屬片直接作為發光二極體的導電迴路，取代排列銲接於電路板之方式，再藉由鎖固方式使發光模組與第一導接板的導接區或者是再加上第二導接板的導接區保持接觸，使外接外部電流的導接線組可透過導接層與發光模組電性連接，藉此達成不需要再透過與電路板銲接或過迴流銲的加工程序，而可簡化製造程序並可避免銲接或迴流銲過程產生高溫對發光二極體的衝擊破壞較有利於批次生產。而另第一導接板上開孔內徑略小於發光二極體的底座外徑，藉由螺絲鎖緊時強大的機械壓力強迫第一導接板與發光二極體，使發光二極體底部能直接且有效的與散熱板組上的導熱層緊密接觸，且可使導熱層厚度變小，傳導效果較佳，並透過導熱層將熱散佈至導熱板上，有利於發光二極體的散熱，進而可維持發光二極體的正常使用壽命。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖2，本發明發光裝置之第一較佳實施例包含二發 光模組2、一第一導接板3、一第二導接板4、一散熱板組5、複數鎖固件6以及複數導接線組7。
關於發光模組2稍後說明。第一導接板3包括一絕緣材質的第一板體31、設在第一板體31的多數開孔33與多數鎖孔34以及設置在第一板體31其中一板面的一第一導接區321、兩第一側導接區322，其中，第一導接區321將第一板體31該側板面區隔為一第一區域323及一第二區域324，兩第一側導接區322分別設置在第一區域323與第二區域324並且與第一導接區321相間隔，亦即第一導接區321是位在兩第一側導接區322之間。第二導接板4包括一絕緣材質的第二板體41、設在第二板體41的多數開孔43、多數鎖孔44以及設置在第二板體41其中一板面的一第二導接區421、兩第二側導接區422，其中，第二導接區421將第二板體41區隔為一第三區域423及一第四區域424，兩第二側導接區422分別設置在第三區域423與第四區域424並且與第二導接區421相間隔，亦即第二導接區421是位在兩第二側導接區422之間，且第三區域423、第四區域424分別對應第一導接板3的第一區域323及第二區域324。
散熱板組5包括一散熱板51以及一設置於散熱板51頂面的導熱層52，導熱層52可以是散熱膏或散熱薄膜(例如矽膠材質的散熱薄膜、散熱片)等，且該導熱層52以具有可壓縮的彈性者較佳，散熱板51的材質可為鋁或銅。每一導接線組7包括一個導接端子71以及一條導線72，本實 施例所使用的導接端子71為R端子，該導接端子71設置在導線72的一端。
參閱圖3，本發明發光模組的製造方法包含以下步驟：
步驟81：製備該兩發光模組2。配合參閱圖2、圖4、圖5，每一發光模組2包括一金屬片構成的導電迴路204以及複數設置在導電迴路204上的發光二極體203，每一發光二極體203具有一透光體2031及一底部2032。在本實施例中，發光模組2係將一塊金屬片沖切，使其形成有複數對彼此相連接之電極202，而構成一導線架201，接著將發光晶粒固晶、打線並且封裝於導線架201上而形成發光二極體203，且每一個發光二極體203均對應連接有數對電極202，再將導線架201該等電極202之其中部分的連接切斷，例如在本實施例中，是將圖4的導線架201沖切成圖5的態樣，使導線架201被沖切成使該等發光二極體203呈現串並聯連接的導電迴路204，換句話說，本發明係將導線架201沖切直接構成使該等發光二極體203相串並聯連接之導電迴路204，而不再透過電路板之電路與銲接。當然，所需切除的電極202位置及數量是視欲使該等發光二極體203呈現的連接狀態而定，而導線架201原先所具有的電極202對數及排列亦不以本實施例之圖示為限。
步驟82：製備第一導接板3與第二導接板4。在本實施例中，第一導接板3與第二導接板4均採用電路板，每一塊導接板3、4的導接區321、421及側導接區322、422係於電路板蝕刻出的銅箔電路。第一導接板3與第二導接 板4並不以使用電路板的方式為限，也可以是在絕緣材質的板體上貼附或塗佈導電材而構成該等導接區321、421及該等側導接區322、422。
步驟83：將該兩發光模組2排列設置於該第一導接板32的第一導接區321兩側，並且兩發光模組2的導電迴路204均一處與該第一導接區321接觸。配合參閱圖2、圖6，在本實施例中，發光模組2與第一導接板3、第二導接板4、散熱板組5以及導接線組7係一併藉由鎖固件6鎖固結合，該等發光模組2是被夾置在第一導接板3與第二導接板4之間並且位於散熱板組5上，其中，第一導接板3位於該等發光模組2上方，第二導接板4位於該等發光模組2下方。
鎖固件6包括一金屬材質的螺絲61以及一用以套設在螺絲61外的絕緣墊片60，但鎖固件6也可以是其他卡扣元件或鉚釘等。鎖固時，第一導接板3與第二導接板4設有導接區321、421及側導接區322、422的該側板面均面向發光模組2，並且第一導接板3與第二導接板4的導接區321、421及側導接區322、422上下相對應，兩組發光模組2係併排位於第一導接板3與第二導接板4之間，螺絲61穿過第一導接板3與第二導接板4的側導接區322、422而鎖固在散熱板組5，且本實施例更利用多數根螺絲62配合鎖固。每一組發光模組2介於第一導接板3的第一導接區321與其中一個第一側導接區322之間，當然，同時也介於第二導接板4的第二導接區421與其中一個第二側導接區 422之間，且兩發光模組2的導電迴路204相鄰近的一處同時與第一導接區321及第二導接區421接觸，而兩發光模組2的導電迴路204相遠離的一處則分別與該等第一側導接區322及第二側導接區422接觸，該等導接線組7的導接端子71是藉由鎖固件6鎖固在該等導接板3、4的側導接區322、422。
由於兩發光模組2的導電迴路204相鄰近的部分是同時與第一導接區321及第二導接區421接觸，因此，當該等導接線組7藉由鎖固件6鎖固在該等導接板3、4的側導接區322、422並且連接外部電源時，除了導接端子71透過側導接區322、422與發光模組2電性連接或直接與發光模組2的導電迴路204接觸而形成電性連接以外，兩發光模組2之間亦可藉由同時與第一導接區321及第二導接區421接觸而相電性連接，如此一來，該等發光模組2即使不透過銲接也可形成電性連接。
再配合參閱圖2、圖7、圖8，在本實施例中，第一導接板3的該等開孔33其孔徑可以小於或等於該等發光二極體203的底部2032外徑，當第一導接板3的該等開孔33其孔徑小於該等發光二極體203的底部2032外徑，且因此，當第一導接板3鎖固位在該等發光模組2上時，每一發光二極體203的透光體2031藉由第一導接板3的開孔33而外露，且第一導接板3係藉由鎖固件6的鎖固力道而壓制在發光二極體203的底部2032上。每一發光二極體203的底部2032則是對應穿伸通過第二導接板4的開孔43並 且同樣受到鎖固件6的鎖固力道而壓抵於散熱板組5的導熱層52上，由於導熱層52具有彈性，鎖固件6的鎖固力道也會使導熱層52的厚度變薄而與散熱板51緊密接觸，藉此可增加發光二極體203與導熱層52的接觸面積，增加熱傳導的效果，使發光二極體203達到更有效的散熱。
參閱圖2及圖7，該等套設在該等鎖固件6外的絕緣墊圈60其作用在於，由於螺絲61是穿過第一導接板3與第二導接板4的導接區32、42並鎖固在散熱板組5，故藉由套設在鎖固件6外的絕緣墊圈60，可避免鎖固件6直接接觸第一導接板3的第一側導接區322與第二導接板4的第二側導接區422而造成通電時短路，當然，若該等螺絲61為塑膠材質，則絕緣墊圈60亦可省略。
補充說明的是，在本實施例中，係同時使用第一導接板3與第二導接板4，但在其他的實施態樣中，也可以省略位在發光模組2下方的第二導接板4而僅使用位在發光模組2上方的第一導接板3，此外，當發光模組2排列的數量越多時，則第一導接板3上的第一導接區421亦須隨著增加，使兩相鄰的發光模組2之間可透過一個第一導接區421相電性連接，如此一來，僅須於最外側的兩發光模組2設置導接線組7即可導通所有發光模組2。
參閱圖9，為本發明發光裝置的第二較佳實施例，與第一較佳實施例不同之處在於，在第二較佳實施例中，只包括一個發光模組2，且第一導接板3’省略了如圖2所示的第一導接區321，僅設置有兩第一側導接區322，第二導接板 4’省略了如圖2所示的第二導接區421，僅設置有兩第二側導接區422，兩第二側導接區422對應兩第一側導接區322，第一導接板3’與第二導接板4’的其他結構則與第一較佳實施例大致相同。散熱板組5’包括一散熱板51以及一設置在散熱板51頂面的導熱層52。
組裝結合時，發光模組2位在第一導接板3’與第二導接板4’之間而以其導電迴路204同時與兩第一側導接區322以及兩第二側導接區422接觸，導接線組7的端子71是透過螺絲61鎖固在第一導接板3’與第二導接板4’之間而同時與上下相對應的一第一側導接區322及一第二側導接區422相接觸，並且透過第一側導接區322及一第二側導接區422與導電迴路204電性連接，藉此導通發光模組2。
綜上所述，本發明藉由將導線架201直接切斷其部分連接而構成發光二極體203的導電迴路204，取代排列銲接於電路板之方式，再藉由鎖固方式使發光模組2與第一導接板3的導接區321、322或者是再加上第二導接板4的導接區421、422保持接觸，使外接外部電流的導接線組7可透過導接區32、42與發光模組2電性連接，不僅全程均不需要透過與電路板銲接或過迴流銲的加工程序而可，且簡化製程，且較簡化而可避免銲接或迴流銲過程產生高溫對發光二極體的衝擊破壞較有利於批次生產，且藉由鎖固件6上的螺絲鎖緊時強大的機械壓力強迫第一導接板3、發光模組2及第二導接板4，使發光二極體203底部能直接且有效的與散熱板組5上的導熱層52緊密接觸，並透過導熱層52將熱散佈至散熱板51上，亦較有利於發光二極體203的散熱，進而可維持發光二極體203的正常使用壽命，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2．．．發光模組
3、3’．．．第一導接板
4、4’．．．第二導接板
5、5’．．．散熱板組
6．．．鎖固件
7．．．導接線組
201．．．導線架
202．．．電極
203．．．發光二極體
2031．．．透光體
2032．．．底部
204．．．導電迴路
31．．．第一板體
321．．．第一導接區
322．．．第一側導接區
33．．．開孔
34．．．鎖孔
41．．．第二板體
421．．．第二導接區
422．．．第二側導接區
423．．．第三區域
424．．．第四區域
43．．．開孔
44．．．鎖孔
51．．．散熱板
52．．．導熱層
60．．．絕緣墊圈
61．．．螺絲
62．．．螺絲
71．．．導接端子
72．．．導線
81~83．．．步驟
圖1是一種習知的發光模組立體圖；
圖2是本發明發光裝置第一較佳實施例的分解圖；
圖3是本發明發光裝置的製造方法一個較佳實施例的步驟流程圖；
圖4是該較佳實施例中，發光模組所應用的導電架俯視圖；
圖5是該較佳實施例中，發光模組的俯視圖；
圖6是該較佳實施例中，第一導接板的仰視圖；
圖7是該較佳實施例的側視圖；
圖8是該較佳實施例的立體圖；以及
圖9是本發明發光裝置第二較佳實施例的分解圖。
2．．．發光模組
203．．．發光二極體
2031．．．透光體
2032．．．底部
3．．．第一導接板
4．．．第二導接板
5．．．散熱板組
6．．．鎖固件
7．．．導接線組
31．．．第一板體
321．．．第一導接區
322．．．第一側導接區
323．．．第一區域
324．．．第二區域
33．．．開孔
34．．．鎖孔
41．．．第二板體
421．．．第二導接區
422．．．第二側導接區
423．．．第三區域
424．．．第四區域
43．．．開孔
44．．．鎖孔
51．．．散熱板
52．．．導熱層
60．．．絕緣墊圈
61．．．螺絲
71．．．導接端子
72．．．導線

Claims (27)

  1. 一種發光裝置，包含：一發光模組，包括一導電迴路，為一金屬片，該導電迴路具有複數對相連接的電極；以及複數發光二極體，設置於該導電迴路，該等發光二極體藉該導電迴路相串並聯連接，每一發光二極體包括一透光體及一底部；一第一導接板，包括一第一板體、複數設置於該第一板體的開孔、二相間隔設置於該第一板體一面並具導電性的第一側導接區，該發光模組用以設置於該第一導接板的兩第一側導接區之間並且其導電迴路與該兩第一側導接區接觸，該等發光二極體的透光體藉該等開孔外露；一散熱板組，包括一散熱板及一設置於該散熱板上的導熱層；以及複數鎖固件，用以將該發光模組與該第一導接板鎖固於該散熱板組上，並且使該發光二極體的底部抵接於該導熱層而與該導熱層緊密接觸，藉以增加熱傳效果，達到有效散熱。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含複數導接線組，每一導接線組包括一導線，該等導接線組分別用以與該等發光模組的導電迴路電性連接。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中，每一導接線組更包括一設置於該導線一端並且用以與該第一導電區接觸而藉此與該導電迴路電性連接的導接端子。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含一第二導接板，該第二導接板包括一第二板體以及複數設置於該第二板體的開孔，該第二導接板設置於該等發光模組下方，該等發光模組的導電迴路夾置於該第一導接板與該第二導接板之間，該等發光二極體底部通過該第二板體的該等開孔而與該導熱層接觸。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中，該第二導接板更包括二相間隔設置於該第二板體一側板面的第二側導接區，該兩第二側導接區分別對應該兩第一側導接區，該發光模組的導電迴路分別與該兩第二側導接區接觸。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該第一導接板為電路板，該等第一側導接區為由該電路板蝕刻出之銅箔電路。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該第一導接板的該等第一側導接區為貼附或塗佈於該第一板體上的導電材。
  8. 依據申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其中，該第二導接板為電路板，該等第二側導接區為由該電路板蝕刻出之銅箔電路。
  9. 依據申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其中，該第二導接板的該等第二側導接區為貼附或塗佈於該第二板體上的導電材。
  10. 依據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，每一鎖固件包括一金屬螺絲及用以套設於該金屬螺絲外的一絕緣墊片。
  11. 依據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該等鎖固件為絕緣材料的螺絲。
  12. 一種發光裝置，包含：二發光模組，每一發光模組包括一導電迴路，為一金屬片，該導電迴路具有複數對相連接的電極；以及複數發光二極體，設置於該導電迴路，該等發光二極體藉該導電迴路相串並聯連接，每一發光二極體包括一透光體及一底部；一第一導接板，包括一第一板體、複數設置於該第一板體的開孔、一設置於該第一板體一面並具導電性的第一導接區，該第一導接區將該第一板體該面區隔為一第一區域及一第二區域，該兩發光模組分別用以設置於該第一導接板的該第一區域及該第二區域並且均以其導電迴路一處與該第一導接區接觸，該等發光二極體的透光體藉該等開孔外露；一散熱板組，包括一散熱板及一設置於該散熱板上的導熱層；以及複數鎖固件，用以將該發光模組與該第一導接板鎖固於該散熱板組上，並且使該發光二極體的底部抵接於該導熱層而與該導熱層緊密接觸，藉以增加熱傳效果，達到有效散熱。
  13. 依據申請專利範圍第12項所述之發光裝置，更包含複數導接線組，每一導接線組包括一導線，該等導接線組分別用以與該等發光模組的導電迴路電性連接。
  14. 依據申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中，每一導接線組更包括一設置於該導線一端並且用以與該第一導電區接觸而藉此與該導電迴路電性連接的導接端子。
  15. 依據申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中，該第一導接板更包括二分別設置於該第一區域與該第二區域並且與該第一導接區相間隔的第一側導接區，每一發光模組的導電迴路與其中一第一側導接區及該第一導接區接觸。
  16. 依據申請專利範圍第12項或第15項所述之發光裝置，更包含一第二導接板，該第二導接板包括一第二板體以及複數設置於該第二板體的開孔，該第二導接板設置於該等發光模組下方，該等發光模組的導電迴路夾置於該第一導接板與該第二導接板之間，該等發光二極體底部通過該第二板體的該等開孔而與該導熱層接觸。
  17. 依據申請專利範圍第16項所述之發光裝置，其中，該第二導接板更包括一設於該第二板體一面並且對應該第一導接區的第二導接區，該第二導接區將該板體區隔為分別對應該第一區域與該第二區域的一第三區域及一第四區域，該兩發光模組的導電迴路均一處與該第二導接區接觸。
  18. 依據申請專利範圍第17項所述之發光裝置，其中，該第二導接板更包括二分別設置於該第三區域與該第四區域並且與該第二導接區相間隔的第二側導接區，每一發光模組的導電迴路與其中一第二側導接區及該第二導接區接觸。
  19. 依據申請專利範圍第15項所述之發光裝置，其中，該第一導接板為電路板，該第一導接區及該等第一側導接區為由該電路板蝕刻出之銅箔電路。
  20. 依據申請專利範圍第15項所述之發光裝置，其中，該第一導接板的該第一導接區及該等第一側導接區為貼附或塗佈於該第一板體上的導電材。
  21. 依據申請專利範圍第18項所述之發光裝置，其中，該第二導接板為電路板，該第二導接區及該等第二側導接區為由該電路板蝕刻出之銅箔電路。
  22. 依據申請專利範圍第18項所述之發光裝置，其中，該第二導接板的該等導接區為貼附或塗佈於該第二板體上的導電材。
  23. 依據申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中，每一鎖固件包括一金屬螺絲及用以套設於該金屬螺絲外的絕緣墊片。
  24. 依據申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中，該等鎖固件為絕緣材料的螺絲。
  25. 一種發光裝置的製造方法，包含以下步驟： 步驟(A)：製備二發光模組，每一發光模組包括一金屬片構成的導電迴路以及複數設置於該導電迴路的發光二極體，每一發光模組的該等發光二極體藉該導電迴路呈相串並聯連接；步驟(B)：製備第一導接板，該第一導接板具有一第一導接區；以及步驟(C)：將該兩發光模組排列設置於該第一導接板的第一導接區兩側，並且該兩發光模組的導電迴路均與該第一導接區接觸，以供導線藉該導接區導通該兩發光模組。
  26. 依據申請專利範圍第25項所述之發光裝置的製造方法，其中，於該步驟(A)中，製備該發光模組係將一金屬片沖切為一具有複數相連接之電極的導線架，並於該導線架設置複數發光二極體，接著切斷該等電極之部分連接，使該等發光二極體藉該等電極呈串並聯連接。
  27. 依據申請專利範圍第26項所述之發光裝置的製造方法，其中，於該步驟(C)中，該發光模組與該第一導接板藉由複數鎖固件鎖固於一散熱板組上。
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