TWI425616B - 發光二極體模組製造方法以及該發光二極體模組 - Google Patents

Description

發光二極體模組製造方法以及該發光二極體模組

本發明係有關一種發光二極體模組製造方法以及該發光二極體模組，尤指一種不需搭配額外控光元件，即可發出符合使用者需求之配光曲線，可大幅降低製作成本與時間之非對稱發光二極體模組，且具有目標投光效率高、燈具設計彈性高、燈具體積小與節省能源等優點。

由於發光二極體(LED)具有體積小、發光效率高、壽命長與色彩變化豐富等優點，所以發光二極體的應用越來越多，但是發光二極體發光元件不同於傳統發光元件，單一發光二極體之發光強度不足，故發光二極體燈具大多採用複數顆發光二極體排列於一平面，來提供足夠的發光強度，而且發光二極體為指向性光源，所以發光二極體燈具通常透過發光二極體發光元件的傾斜排列，或加裝控光元件來達成使用者的配光需求。但是發光二極體要在燈具中做傾斜排列會增加額外的開模成本與人工組裝成本，造成發光二極體燈具成本居高不下，間接地降低發光二極體燈具的普及。再者，若透過加裝控光元件方式，則會降低燈具出光效率，導致發光二極體使用的數量要增加，既浪費電且增加燈具成本。

習知技術針對發光二極體燈具為了達到使用者的配光曲線要求，大多利用光學控光元件，如控光膜片、幾何反射罩與發光二極體發光元件排列設計，來修正發光二極體發光元件的配光曲線。

針對習知專利而言，例如美國發明專利7665862「LED LIGHTING FIXTURE」，其係將發光二極體設置於可二維翻轉的長條形板體上，板體則是設置於一支撐板上，藉由翻轉板體可改變發光二極體發光角度，該案雖然藉由調整支撐板、板體之角度，可以改變發光二極體的出光角度，但是並無法一一調整板體上各個發光二極體具有不同角度，此外，該案整體架構龐大、體積大，製作成本高。

再如美國發明專利6244728「LIGHT EMITTING DIODE ASSEMBLY FOR USE AS AN AIRCRAFT POSITION LIGHT」，其係將發光二極體設置於頂緣具有不同角度彎折之電路板頂部，再將複數個電路板以不同角度設置於一基板，藉此可改變發光二極體發光角度，但是由於該案的電路板的形式固定，並無法隨意變化，只能藉由調整電路板於基板上的角度，以達到變化發光二極體角度的目的，且只能調整不同電路板的角度，並無法一一調整電路板上的各個發光二極體具有不同角度，此外，該案整體架構龐大、體積大，製作成本高。

又如中華民國新型專利M305438「全反射型SMD發光二極體支架結構改良」，其係於一金屬料片沖壓成型多個金屬接腳，每二個金屬接腳搭配一膠座，膠座具有一中空狀功能區用以將發光二極體設置於內，金屬接腳分別設於膠座功能區內，而二金屬接腳二側部份突出於功能區外，且埋設於膠座內部，該案雖然可以製作出平面發光二極體光源模組，但是膠座與金屬接腳的對位困難，封裝速度慢，配光易受到對位誤差影響，此外，其各個膠座的位置固定，亦即各個發光二極體的出光角度相同，即使可藉由彎折該金屬料片達到變化出光角度的目的，但是並無法一一調整各個發光二極體具有不同角度。

據此可知，習知發光二極體照裝置共同存在的缺點在於，由於無法一一調整發光二極體出光角度，因此無法確實達到配光需求，本案申請人為解決此問題，於2009年9月29日提出一發明專利申請，申請案號098132874「發光二極體照明模組與封裝方法」(以下稱之為前案)，由發光二極體燈具的發光二極體發光模組進行改善，可將多個發光二極體晶粒一次上板、一次對位，因此配光曲線不易偏差、上板製程快速，由於在發光二極體封裝過程中就考慮燈具的配光需求，透過導線架的彎折，使完成的發光二極體發光模組可以直接應用到燈具中，可簡化後續燈具組裝流程，也不需要增加控光元件，既可大幅降低燈具所需體積與元件數目，亦可使發光二極體燈具的出光效率最佳化，請參閱第一圖所示發光二極體照明模組俯視結構示意圖，以及第二圖所示發光二極體照明模組實施例立體結構示意圖，圖示之發光二極體照明模組10之實施態樣與該前案說明書所揭露實施例結構略有不同，但是結構特徵相同，圖示之發光二極體照明模組10具有二導線架11，該二導線架11結構對稱，僅以其中一導線架11進行說明，該導線架11包括複數行列之承載片111a~111e，該承載片111a~111e係由該導線架11延伸而出且與該導線架11連接之長型片狀結構，於該承載片111a~111e上設有發光二極體12，於該導線架11、承載片111a~111e、發光二極體12外部以一可透光之封膠(圖中未示出)加以包覆，可依所需調整各承載片111a~111e之仰角，以使各個發光二極體12具有不同出光角度，但是由於承載片111a~111e只能作上下方向的調整，各行承載片111a~111e之延伸長度方向相互平行，因此出光範圍受到侷限，如第一圖所示虛線箭頭係為指示方向Fa~Fe，承載片111a所設置的發光二極體12僅能沿著指示方向Fa調整，承載片111b所設置的發光二極體12僅能沿著指示方向Fb調整，以此類推，以第二圖實施例架構所形成之配光曲線如第三圖所示，光線係左右對稱擴散且於中央部位形成一亮度集中區域，如第四圖所示模擬實驗光照示意圖，其係將發光二極體照明模組10進行道路模擬實驗，於一道路30之延伸長度方向之一側之上方，陣列有複數發光二極體照明模組10，該每一發光二極體照明模組10之主要光線照射區域31集中於該道路30遠離於發光二極體照明模組10之一側，且於相鄰兩主要光線照射區域31重疊處形成一高亮度區域32，至於道路30靠近於發光二極體照明模組10之另一側則完全無法被光線照射到而形成暗區33。據此，申請人本著精益求精的發明創作精神，認為有必要對於該前案進一步改良，尤其在不增加構件及成本之前提下，而又能夠提高發光二極體照明模組照明範圍、符合配光需求。

有鑑於習知技術之缺失，本發明提出一種發光二極體模組製造方法以及該發光二極體模組，不需搭配額外控光元件，即可發出符合使用者需求之配光曲線，可大幅降低製作成本與時間，且具有目標投光效率高、燈具設計彈性高、燈具體積小與節省能源等優點。

為達到上述目的，本發明提出一種發光二極體模組製造方法，包含：根據所需要的配光曲線需求，計算複數顆發光二極體之出光角度配置並得出複數組數據組，每一數據組對應於一顆發光二極體，每一數據組包括一該發光二極體於水平面之旋轉角度以及一該發光二極體之出光面與水平面之夾角角度，至少其中二數據組之旋轉角度不同，且至少其中二數據組之夾角角度不同；根據該複數組數據組之旋轉角度，於一導線架設置複數承載片；於每一承載片設置一發光二極體，使該導線架上具有複數發光二極體；以及根據該複數組數據組之夾角角度，彎折該複數承載片，使承載片上之發光二極體之出光角度符合所對應之該數據組之旋轉角度及夾角角度。

為達到上述目的，本發明提出一種發光二極體模組，包含：一導線架，於該導線架設有複數承載片，該承載片具有相對之第一端及第二端，該承載片由該第一端朝向該第二端具有一延伸長度方向，該第一端係連結於該導線架，該第二端係呈懸空狀態，該複數承載片具有至少二種不同之延伸長度方向；以及複數發光二極體，係提供於該每一承載片上各設置一發光二極體。

為使　貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更進一步之了解與認同，茲配合圖示詳細說明如后。

以下將參照隨附之圖式來描述本發明為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利　貴審查委員瞭解，但本案之技術手段並不限於所列舉圖式。

請參閱第五圖至第七圖所示，說明本發明所提供之發光二極體模組之製造流程包括以下步驟：步驟一：首先，根據所需要的配光曲線需求，計算複數顆發光二極體之出光角度配置並得出複數組數據組，每一數據組對應於一顆發光二極體，每一數據組包括一該發光二極體於水平面之旋轉角度以及一該發光二極體之出光面與水平面之夾角角度，至少其中二數據組之旋轉角度不同，且至少其中二數據組之夾角角度不同。

步驟二：根據該複數組數據組之旋轉角度，於一導線架設置複數承載片。

步驟三：於每一承載片設置一發光二極體，使該導線架上具有複數發光二極體。

請參閱第六圖及第七圖所示，說明上述步驟一至步驟三，該發光二極體模組20具有二導線架21，該二導線架21結構對稱，在此僅以其中一導線架21進行說明，於該導線架21設有複數行之承載片211a~211e，該導線架21係一具有導電性之片材，該導線架21可由銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)等純元素或合金所組成，該複數承載片211a~211e係由沖壓加工方式和蝕刻方式成型於該導線架21，以該承載片211a為例，該承載片211a具有相對之第一端212a及第二端213a，該承載片211a由該第一端212a朝向該第二端213a具有一延伸長度方向Da，該第一端212a係連結於該導線架21，該第二端213a係呈懸空狀態，該承載片211a之延伸長度方向Da係依據步驟一所計算出之該旋轉角度設置，根據配光所計算出的複數組數據組具有不同的旋轉角度，例如，以承載片211a之旋轉角度θ1為基準，承載片211a之旋轉角度θ1為0度時，承載片211b之旋轉角度θ2為10度，承載片211c之旋轉角度θ3為30度，承載片211d之旋轉角度θ4為40度，承載片211e之旋轉角度θ5為50度，因此可呈現出第六圖所示該承載片211a~211e具有五種不同之延伸長度方向Da~De，本實施例之導線架21具有25片承載片，因此，於步驟一計算出25組數據組，根據每組不同的旋轉角度即可設置所有承載片。

其次，於每一承載片211a~211e具有一設置點214a~214e，該設置點214a~214e係提供設置一發光二極體22，本發明所設置之發光二極體形狀或種類沒有一定限制，以本實施例所設置之該發光二極體22(如第七圖所示)而言，其具有一圓杯狀外殼體221，於該圓杯狀外殼體221內設有一發光二極體晶粒222，該發光二極體晶粒222可為GaN、GaInN、AlInGaP與AlInGaN、AlN、InN、或GaInAsN與GaInPN其中之一，該發光二極體22具有一出光點(即發光二極體晶粒222之出光點)，且該發光二極體22之出光點係設置於每一承載片211a~211e之設置點214a~214e，透過接合金屬或金屬粒子膠或導線連接的方式，將該圓杯狀外殼體內之發光二極體晶粒與該承載片211a~211e構成電性連接，因此，承載片211a~211e之延伸長度方向Da~De係以該發光二極體22之出光點(亦即該設置點214a~214e)為中心，且承載片211a~211e依據步驟一計算所得出之數據組之旋轉角度設置，使承載片211a~211e具有至少二種不同之延伸長度方向Da~De。此時，發光二極體22係以其中心點(即出光點)為基準陣列設置於導線架21上。也就是說，縱使承載片211a~211e依據步驟一而具有旋轉角度(但未具有夾角角度時)，設置在承載片211a~211e上的複數個發光二極體22之中心點仍舊相互呈縱貫直線的陣列。

完成上述步驟一至三之後，該承載片211a~211e仍呈現平躺狀態，亦即該承載片211a~211e與該導線板21係同一平面，而後再接續進行下一步驟(步驟四)。

步驟四：根據該些複數組數據組之夾角角度，彎折該些承載片，使每一承載片上之發光二極體之出光角度符合所對應之該數據組之旋轉角度及夾角角度。請參閱第六圖至第八圖所示，以該承載片211a為說明例，該承載片211a係以該第一端212a為基準彎折，使該承載片211a之第二端213a垂直於該承載片211a之延伸長度方向Da向上翻折一角度φ，該承載片211a翻折之角度φ，係以步驟一所計算出之夾角角度為依據。以此類推，可使每一承載片211a～211e上所設置之發光二極體22之出光角度能夠符合所對應之數據組之旋轉角度及夾角角度，呈現出第八圖所示態樣，最後可於該導線架21、承載片211a~121e、發光二極體22外部以一可透光之封膠(圖中未示出)加以包覆。

請參閱第七圖及第九圖所示，藉由設計該承載片211a~211e於導線架21之旋轉角度，且藉由承載片211a~211e可彎折之特性，因此可使發光二極體22具有多種出光角度，因此可以符合第五圖所示該非對稱光型配光曲線，將本發明實施例進行道路模擬實驗，如第十圖所示，該發光二極體照明模組20之設置數量、位置，以及該發光二極體照明模組20與道路40之相對位置，係與第四圖該習知發光二極體照明模組10之設置數量、位置，以及該習知發光二極體照明模組10與道路30之相對位置相同，由第十圖可知，該發光二極體照明模組20之主要光線照射區域41幾乎涵蓋該道路40，至於道路40靠近於發光二極體照明模組20之一側邊緣區域43雖然光線較弱，但也能夠被照射到，且於發光二極體照明模組20下方形成一高亮度區域42，據此可知，本發明所提供之發光二極體照明模組20由於能夠提供非對稱光型因此能有效拓展兩個維度方向之光線，達成大面積高均勻度之配光設計。

必須說明的是，第七圖所示本發明發光二極體照明模組20實施例顯示對稱設置二導線架21，每一導線架21設置有5X5陣列的25個承載片，共有50個承載片，可以上述架構為基礎衍生出其他結構，且可達成相同效果，例如，可將二導線架21合而為一，於同一導線架兩邊各設置25個承載片，共有50個承載片，此外，該50個承載片之位置可以任意互換，如第十一圖所示該發光二極體照明模組20A，該導線架21A之面積相當於第七圖所示該二導線架21之面積總合，至於該發光二極體照明模組20A上的50個承載片與第七圖該發光二極體照明模組20上的50個承載片相同，只是位置不同而已，但是，由於每一承載片以及其上所承載之發光二極體仍遵循上述步驟一根據配光所計算出的之旋轉角度及夾角角度，因此，仍然能夠達成所需要的光型，此外，承載片的數量(亦即發光二極體之數量)以及承載片之距離(亦即發光二極體之距離)，皆可以實際所需設計，並不限於圖示實施例，本發明之技術特徵在於，根據所需要的配光曲線需求，計算複數顆發光二極體之角度配置並得出複數組數據組，根據該數據組設置承載片之旋轉角度(亦即發光二極體於水平面之旋轉角度)及翻折角度(亦即發光二極體之出光面與水平面之夾角角度)，以使得發光二極體具有不同方位之出光角度。

綜上所述，本發明提供之發光二極體模組製造方法以及該發光二極體模組，利用承載片可彎折之特性，使得發光二極體具有至少二種之出光角度配置，其所產生的配光曲線，可直接符合需求之光型，而免搭配額外的控光元件，大幅節省燈具成本與體積，另外，此發光二極體支架結構將可使設計者輕易且快速設計出非對稱或特殊光型，而可滿足各種特定需求場合(例如路燈所需之蝙蝠型光型)。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請　貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

先前技術：

10．．．習知發光二極體照明模組

11．．．導線架

111a~111e．．．承載片

12．．．發光二極體

30．．．道路

31．．．主要光線照射區域

32．．．高亮度區域

33．．．暗區

Fa~Fe．．．指示方向

本發明：

20、20A．．．發光二極體模組

21、21A．．．導線架

211a~211e．．．承載片

212a．．．第一端

213a．．．第二端

214a~214e．．．設置點

22．．．發光二極體

221．．．圓杯狀外殼體

222．．．發光二極體晶粒

40．．．道路

41．．．主要光線照射區域

42．．．高亮度區域

43．．．邊緣區域

Da~De．．．延伸長度方向

θ1~θ5．．．旋轉角度

φ．．．承載片翻折之角度

第一圖係習知發光二極體照明模組俯視結構示意圖。

第二圖係習知發光二極體照明模組實施例立體結構示意圖。

第三圖係習知發光二極體照明模組之配光曲線圖。

第四圖係習知發光二極體照明模組之光照效果示意圖。

第五圖係本發明之配光曲線圖。

第六圖係本發明發光二極體照明模組實施例未設置發光二極體之俯視結構示意圖。

第七圖係本發明發光二極體照明模組實施例之俯視結構示意圖。

第八圖係本發明發光二極體照明模組實施例之立體結構示意圖。

第九圖係本發明發光二極體照明模組實施例之光路徑示意圖。

第十圖係本發明發光二極體照明模組之光照效果示意圖。

第十一圖係本發明發光二極體照明模組另一實施例之俯視結構示意圖。

20．．．發光二極體模組

21．．．導線架

211a~211e．．．承載片

212a．．．第一端

213a．．．第二端

22．．．發光二極體

Da．．．延伸長度方向

φ．．．承載片翻折之角度

Claims (9)

1. 一種發光二極體模組製造方法，包含：於一導線架設置複數承載片，該承載片具有相對之第一端及第二端，該承載片由該第一端朝向該第二端具有一延伸長度方向，該第一端係連結於該導線架，該第二端係呈懸空狀態，該複數承載片具有至少二種不同之延伸長度方向；於每一承載片設置一發光二極體，使該導線架上具有複數發光二極體；根據所需要的配光曲線需求，計算該複數顆發光二極體之出光角度配置並得出複數組數據組；以及根據該些複數組數據組之夾角角度，彎折該些承載片，使每一承載片上之發光二極體之出光角度符合所對應之該數據組之旋轉角度及夾角角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組製造方法，其中該每一承載片具有一設置點，該每一發光二極體具有一出光點，該發光二極體之出光點係設置於該承載片之設置點，該承載片之延伸長度方向係以該發光二極體之出光點為中心依據該旋轉角度設置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體模組製造方法，其中在彎折該些承載片之前，該複數發光二極體係以其中心點為基準陣列設置。
4. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體模組製造方法，其中該承載片係以該第一端為基準彎折，使該承載片之第二端垂直於該承載片之延伸長度方向翻折。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組製造方法，其中該導線架係一具有導電性之片材，該複數承載片係由沖壓加工方式和蝕刻方式成型於該導線架。
6. 一種發光二極體模組，包含：一導線架，於該導線架設有複數承載片，該承載片具有相對之第一端及第二端，該承載片由該第一端朝向該第二端具有一延伸長度方向，該第一端係連結於該導線架，該第二端係呈懸空狀態，該複數承載片具有至少二種不同之延伸長度方向；以及複數發光二極體，係提供於該每一承載片上各設置一發光二極體；其中，根據所需要的配光曲線需求，計算該複數顆發光二極體之出光角度配置並得出複數組數據組，根據該複數組數據組之夾角角度，彎折該些承載片，使每一承載片上之發光二極體之出光角度符合所對應之該數據組之旋轉角度及夾角角度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體模組，其中該每一承載片具有一設置點，該每一發光二極體具有一出光點，該發光二極體之出光點係設置於該承載片之設置點，該承載片之延伸長度方向係以該發光二極體之出光點為中心旋轉一角度，使該複數承載片具有至少二種不同之延伸長度方向。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體模組，其中該複數發光二極體係以其中心點為基準陣列設置。
9. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體模組，其中該承 載片之該第二端垂直於該承載片之該延伸長度方向向上翻折一角度。