TWI478399B - 發光二極體模組 - Google Patents

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Description

發光二極體模組
本發明涉及一種半導體結構，尤其涉及一種發光二極體光源。
習知的發光二極體模組包括一基板、固定在基板一側的發光二極體及安裝在基板上並將發光二極體收容其內的一透鏡。所述透鏡包括與基板配合的一固定部，業界通常採用在固定部底面塗覆玻璃膠的方式，使透鏡的固定部直接黏於所述基板的表面上，從而使透鏡與基板固定連接。然而，在塗覆玻璃膠及黏接的過程中，極易導致玻璃膠分佈不均勻而使固定部與基板表面連接不穩固，從而影響發光二極體模組的正常工作。
有鑒於此，有必要提供一種透鏡與基板穩固連接的發光二極體模組。
一種發光二極體模組，包括發光二極體及與所述發光二極體配合的透鏡，所述透鏡包括導光部及自導光部凸設的卡榫，所述發光二極體包括基板及貼設於基板上且間隔設置的電極，所述電極開設有通孔，所述卡榫具有第一粗糙部及與第一粗糙部位於不同平面的第二粗糙部，所述卡榫插設於電極的通孔並使第一粗糙部與通孔內的膠體結合，第二粗糙部與所述基板貼設。
與現有技術相比，本發明提供的發光二極體模組中透鏡與基板的 接著力更大，連接更加穩固。
1‧‧‧發光二極體模組
10‧‧‧發光二極體
11‧‧‧基板
12‧‧‧第一電極
13‧‧‧第二電極
20‧‧‧發光二極體晶片
31‧‧‧封罩
32‧‧‧螢光粉
40‧‧‧透鏡
41‧‧‧導光部
43‧‧‧粗糙結構
45、45a、45b、45c‧‧‧卡榫
50‧‧‧流道
121、131、121a、131a、‧‧‧通孔
411‧‧‧底面
413‧‧‧側面
415‧‧‧頂面
417‧‧‧空穴
431‧‧‧凸起
453、453a、453b、453c‧‧‧固定腳
457、457a‧‧‧第二粗糙部
4151‧‧‧第二自由曲面
4153‧‧‧連接處
4171‧‧‧第一自由曲面
4173‧‧‧環面
4175‧‧‧凹面
4531、4531a、4531b、4531c‧‧‧凹穴
4535、4535a、4535b、4535c、4535d、4535e、4535f、4535g‧‧‧第一粗糙部
4571、4537‧‧‧容置穴
圖1為本發明第一實施例中的發光二極體模組的組合示意圖。
圖2為圖1所示電路的俯面示意圖。
圖3為圖1所示的卡榫的局部放大示意圖。
圖4為圖1所示卡榫在YZ平面內的投影示意圖。
圖5為第二實施例中的卡榫的局部放大圖。
圖6為第三實施例中的卡榫的局部放大圖。
圖7為第四實施例中的卡榫的局部放大圖。
圖8為第五實施例中的卡榫的局部放大圖。
圖9為第六實施例中的卡榫的局部放大圖。
圖10為第七實施例中的卡榫的局部放大圖。
圖11為第八實施例中的卡榫的局部放大圖。
圖12為另一實施例中的電路的俯面示意圖。
請參閱圖1，本發明第一實施例中的發光二極體模組1包括一發光二極體10及與該發光二極體10配合的一透鏡40。
該發光二極體10包括一平直的基板11、位於該基板11上表面且間隔設置的一第一電極12、一第二電極13及位於該第一電極12上並與該第一電極12及第二電極13電性連接的一發光二極體晶片20。
請同時參閱圖2，所述第一電極12及第二電極13相互遠離的兩端中部分別開設有貫穿第一電極12、第二電極13上下表面的通孔121、131。該通孔121、131的形狀結構相同，分別自第一電極12及第二電極13的上表面斜向下凹陷形成，其大致為杯狀，橫截面為圓形。每一通孔121、131的內徑分別沿第一電極12、第二電極13的厚度方向自上向下逐漸減小，該通孔121、131的內表面為一圍繞通孔121、131的斜面，該通孔121、131用於與透鏡40配合。
請再次參閱圖1，該透鏡40將該發光二極體晶片20收容於其內，用以改變發光二極體10的出光路徑，從而提高發光二極體10的光利用率。為了避免發光二極體晶片20受損，一透明的封罩31設置於該基板11上並將該發光二極體晶片20圍設。當然，上述實施例中，該封罩31內還可進一步設置所需的螢光粉32，從而得到不同顏色的光線。
該透鏡40由光學性能優越的透明材料一體成型，如PMMA或PC塑膠。
該透鏡40包括一導光部41、自導光部41一側表面向外凸設的一粗糙結構43及二卡榫45。
所述導光部41包括一彎曲頂面415、一水平的底面411及連接該底面411與頂面415的一環形側面413。該頂面415連接該側面413頂端並位於該底面411上方，該側面413自該底面411邊緣傾斜向上、向外延伸形成。該頂面415為透鏡40的出光面，該發光二極體10發出的大部分光線集中自該頂面415向外發射，少部分光線自該側面413向外發射。該頂面415較底面411寬，且包括二第二自由曲面4151。每一第二自由曲面4151向外凸設形成，該二第二自 由曲面4151相互連接而共同構成一翼型結構，該二第二自由曲面4151的連接處4153位於一第一自由曲面4171中心的正上方。該頂面415距離底面411的高度自該二第二自由曲面4151的連接處4153向相對兩側遞增至對應底面411的邊緣後朝向側面413逐漸遞減。本申請中，該頂面415所在的區域為發光二極體的有效照明範圍。該導光部41自底面411中部朝向頂面415豎直凹陷形成一空穴417，用以將發光二極體晶片20及封罩31收容於其內。該空穴417由朝向頂面415並位於導光部41中部的一第一自由曲面4171及連接該第一自由曲面4171的一豎直環面4173圍設形成。該第一自由曲面4171為該透鏡40的入光面，其距離該底面411的高度自其中部向相對兩側逐漸降低。該空穴417的寬度與封罩31的寬度大致相等，而其高度較封罩31高。
所述粗糙結構43自導光部41的底面411向外凸設形成。該粗糙結構43為均勻分佈於底面411上、空穴417周緣的複數連續的凸起431，每一個凸起431形狀、大小及其高度相同。每一凸起431均呈梯形，其寬度自與底面411相連的頂端向遠離底面411的底端逐漸減小，該凸起431自底面411向下延伸的高度小於該卡榫45自導光部的底面411向下延伸的高度，且在凸起431遠離底面411的底端的內表面上塗設一反射層(圖未示)，從而使得入射至該凸起431的光線能夠集中反射回透鏡40。相鄰凸起431的頂面邊緣相互連接，其他部分間隔設置。
該粗糙結構43位於第一電極12、第二電極13的上方並與之間隔設置，從而使該粗糙結構43與第一電極12、第二電極13的上表面之間形成一流道50，以使該發光二極體晶片20散發的熱量自該流道 50向外散發。該發光二極體10的封罩31收容在空穴417內，該封罩31的側邊貼設空穴417的環面4173，其頂端與第一自由曲面4171間隔設置，並形成一穹狀凹面4175。此時，該發光二極體晶片20位於該第一自由曲面4171的正下方且距離該第一自由曲面4171一倍焦距以上的距離，從而使發光二極體晶片20發出的光線經透鏡40向有效照明區域內均勻發散。
這些卡榫45位於導光部41的底面411的邊緣，穿設發光二極體10的第一電極12及第二電極13的通孔121和通孔131並與基板11配合，從而將透鏡40固定在基板11上。
請同時參閱圖1及圖3，所述每一卡榫45自導光部41的底面411向外凸設形成，其大致為一圓形柱體，且該卡榫45的直徑自靠近導光部41的頂端向遠離該導光部41的底端逐漸減小。該卡榫45垂直於該導光部41向下延伸的高度大於該粗糙結構43垂直於該導光部41向下延伸的高度。以該卡榫45垂直於基板11向上延伸的方向為Z軸方向，以基板11垂直於Z軸的前後方向為Y軸方向，以基板11垂直於Z軸及Y軸的左右方向為X軸方向。
該卡榫45的底部開設有一凹穴4531，該凹穴4531自該卡榫45底部沿Z軸方向內凹形成，其沿Y軸方向貫穿該卡榫45的底部，該凹穴4531沿XZ平面的投影為梯形，且其沿X軸方向延伸的寬度自靠近導光部41的頂部向遠離導光部41的底部逐漸減小，且該凹穴4531自底部沿Z軸方向向上延伸的高度為h1，且h1小於該通孔121、131的深度H。
該凹穴4531的頂部具有一第一粗糙部4535，該第一粗糙部4535為連續的突起，其用於增大凹穴4531與膠體之間的接觸面積，從而 增大二者之間的黏著力。在本實施例中，這些突起為鋸齒狀，當然，其還可為駐波、弦波等其他形狀。這些突起的遠離基板11的一端依次連接形成一波形曲面。相鄰的二突起之間形成有一容置穴4537。該容置穴4537自該凹穴4531的頂部表面向遠離基板11的方向凹陷形成，優選地，該容置穴4537沿Z軸方向延伸的高度h2與凹穴4531自基板11向上延伸的高度h1之和等於該通孔121、131的深度H，如此，則收容於該容置穴4537及凹穴4531內的膠體不易於流出該通孔121、131。該容置穴4537沿XZ平面的投影呈三角形，且該容置穴4537沿X軸方向延伸的寬度自靠近基板11的一端向遠離基板11的一端逐漸減小，該容置穴4537用以收容膠體於其內。
不難理解，該容置穴4537沿Z軸方向延伸的高度h2與凹穴4531自基板11向上延伸的高度h1之和也可以小於該通孔121、131的深度H，只要能夠使得膠體不易於流出該通孔121、131即可。
二固定腳453位於該凹穴4531的相對兩側且圍設該凹穴4531，所述二固定腳453在XZ平面的投影呈梯形，且其沿X軸方向延伸的寬度自靠近基板11的底端向遠離基板11的頂端逐漸減小，且每一固定腳453沿Z軸方向的高度等於該通孔121、131的深度。該固定腳453在YZ平面的投影也呈梯形，其沿Y軸方向延伸的寬度自靠近導光部41的一端向遠離導光部41的一端逐漸減小，且其外表面與該卡榫45的側面共面。
請同時參閱圖3及圖4，該卡榫45的底端即每一固定腳453的底面形成一第二粗糙部457，該第二粗糙部457為連續的突起，用於增大固定腳453與基板11之間的摩擦力，在本實施例中，這些突起 為鋸齒狀，當然，其還可為駐波、弦波等其他形狀。這些突起與基板11接觸的一端依次連接形成一波形曲面。相鄰的二突起之間形成有一容置穴4571。該容置穴4571自該固定腳453靠近基板11一側的底面向靠近導光部41向內凹形成，其沿XZ平面的投影呈三角形。該容置穴4571沿X軸方向延伸的寬度自與基板11接觸的一端向遠離基板11的一端逐漸減小。
當該透鏡40與該發光二極體10固定連接時，先在通孔121和131內灌入適量的膠體，然後將卡榫45分別插設於對應的通孔121和131內直至固定腳453的粗糙部457抵頂基板11的表面。此時，固定腳453插設在膠體中，卡榫45的凹穴4531、凹穴4531頂部的容置穴4537以及固定腳453底面的容置穴4571內均注滿膠體，該卡榫45的側面外緣與該通孔121、131的內表面相配合，如此便能實現透鏡40與發光二極體10的黏接，再由於該卡榫45的內逕自靠近導光部41的一端向遠離導光部41的一端逐漸減小，該通孔121、131的內徑沿基板11方向自上而下逐漸減小，且卡榫45的內徑與通孔121、131的內徑相等，因此，該卡榫45可以較容易地滑入該通孔121、131內，安裝更加便捷。
本實施例中，由於凹穴4531的第一粗糙部4535以及固定腳453的第二粗糙部457增大了與膠體的接觸面積，從而增大了兩者之間的摩擦力，使兩者連接更加牢固；並且由於第一粗糙部4535的容置穴4537、第二粗糙部457的容置穴4571及凹穴4531內充滿了膠體，使得該固定腳453與該基板11的接著力增大，進一步使得該透鏡40不易鬆動。
圖5所示為本發明的第二實施例，在第一實施例的基礎上，為了 進一步增大該卡榫45與膠體的接觸面積，進而增大該透鏡40與基板11之間的接著力，該凹穴4531相對兩側的內表面以及固定腳453的外表面分別設置有如圖5所示的第一粗糙部4535a。
圖6所示為本發明的第三實施例，其與第一實施例的主要區別在於，為了進一步增加膠體與卡榫45a接觸的面積，第一電極12及第二電極13上設置有圓柱形的通孔121a、131a，與通孔121a、131a配合的卡榫45a也為圓柱狀，且該卡榫45a的直徑與該通孔121a、131a的內徑相等，該卡榫45a的底部具有固定腳453a並開設有一凹穴4531a，該凹穴4531a及固定腳453a在XZ平面內的投影為矩形，該凹穴4531a的頂部以及固定腳453a的底部分別設置有第一粗糙部4535b及第二粗糙部457a。
圖7所示為本發明的第四實施例，不難理解的，在第三實施例的基礎上，為了進一步增大卡榫45a與膠體的接觸面積，進而增大透鏡40與基板11的結合力，該凹穴4531a相對兩側的內表面以及固定腳453a的外表面分別設置有如圖7所示的第一粗糙部4535c。
圖8所示為本發明的第五實施例，為了增大膠體與卡榫45b的接觸面積，可以在該固定腳453b的外表面以及固定腳453b的底部分別設置第一粗糙部4535d及第二粗糙部457。
圖9所示為本發明的第六實施例，為了增大膠體與卡榫45b的接觸面積，可以在該凹穴4531b相對兩側的內表面以及固定腳453b的底部分別設置第一粗糙部4535e及第二粗糙部457。
圖10所示為本發明的第七實施例，為了增大膠體與卡榫45c的接觸面積，固定腳453c的外表面及底部分別設置有第一粗糙部 4535f及第二粗糙部457a。
圖11所示為本發明的第八實施例，不難理解的，為了增大膠體與卡榫45c的接觸面積，可以在該凹穴4531c相對兩側的內表面的以及固定腳453c的底部分別設置如圖12所示的第一粗糙部4535g及第二粗糙部457a。
此處的卡榫數目不限於2個，可以根據實際需要而為多個，只要卡榫的數目與通孔的數目相對應即可。如卡榫的數目和通孔的數目都為3個，由於三個卡榫分別容置於三個通孔121b、131內(如圖12所示)，且三者的連接點構成一三角形，利用三角形的穩定性特徵，該透鏡40可以更加穩固地固定於基板11之上。
13‧‧‧第二電極
45‧‧‧卡榫
131‧‧‧通孔
453‧‧‧固定腳
457‧‧‧第二粗糙部
4531‧‧‧凹穴
4535‧‧‧第一粗糙部
4537、4571‧‧‧容置穴

Claims (10)

  1. 一種發光二極體模組，包括發光二極體及與所述發光二極體配合的透鏡，所述透鏡包括導光部及自導光部凸設的卡榫，所述發光二極體包括基板及貼設於基板上且間隔設置的電極，其改良在於：所述電極開設有通孔，所述卡榫具有第一粗糙部及與第一粗糙部位於不同平面的第二粗糙部，所述卡榫插設於電極的通孔並使第一粗糙部與通孔內的膠體結合，第二粗糙部與所述基板貼設且與通孔內的膠體結合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中：所述卡榫的底部開設有凹穴，二固定腳分別位於所述凹穴的相對兩側並圍設該凹穴，所述第二粗糙部位於所述二固定腳的底面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體模組，其中：所述第一粗糙部位於所述凹穴的頂面。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體模組，其中：所述第一粗糙部位於所述凹穴相對兩側的內表面。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體模組，其中：所述第一粗糙部位於所述凹穴的頂面及相對兩側的內表面。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體模組，其中：所述第一粗糙部位於所述固定腳的外表面。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體模組，其中：所述第一粗糙部位於所述凹穴的整個內表面以及所述固定腳的外表面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中：所述凹穴沿基板的橫向貫穿於所述卡榫的底部，且橫截面為梯形或矩形。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中：所述第一粗糙部為 複數連續的突起，所述突起與基板接觸的一端依次連接形成波形曲面。
  10. 一種發光二極體模組，包括發光二極體及與所述發光二極體配合的透鏡，所述透鏡包括導光部及自導光部凸設的卡榫，所述發光二極體包括基板及貼設於基板上且間隔設置的電極，其改良在於：所述電極開設有通孔，所述卡榫具有第一粗糙部及與第一粗糙部位於不同平面的第二粗糙部，所述卡榫插設於電極的通孔並使第一粗糙部與通孔內的膠體結合，第二粗糙部與所述基板貼設，所述卡榫的底部開設有凹穴，二固定腳分別位於所述凹穴的相對兩側並圍設該凹穴，所述第二粗糙部位於所述二固定腳的底面，所述第一粗糙部位於所述凹穴的頂面，所述第一粗糙部沿垂直於基板向上延伸的高度與所述凹穴自基板垂直向上延伸的高度之和小於或者等於所述通孔的深度。
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