TWI588402B - 發光二極體光源模組 - Google Patents

Description

發光二極體光源模組

本發明是有關於一種光源模組，且特別是有關於一種發光二極體光源模組。

發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）是由包含III-V族元素（諸如氮化鎵、磷化鎵及砷化鎵等）的化合物半導體材料所製造的半導體元件。發光二極體的發光原理是將電能轉換為光能。LED的壽命長達十萬小時以上，且LED更具有反應速度快、體積小、省電、低污染、高可靠度與適合量產等優點。隨著能源節約及環境保護的需求，利用LED光源模組來建構人們日常生活中提供照明的燈具已經成為世界趨勢。

在LED光源模組的傳統製程中，連接器是以銲接的方式連接至LED光源模組的底板。然而，銲接連接器具有耗費工時、銲接成本較高與銲接失敗等問題，而造成LED光源模組的製造成本提高，因此目前業界正積極的研究如何降低LED光源模組的製造成本。

本發明提供一種LED光源模組，其可具有較低的製造成本及免銲接的優點。

本發明提出一種LED光源模組，包括底板、基材、導電線路、至少一個LED晶片及至少兩個連接器。基材覆蓋底板。基材包括塑材及散佈於塑材中的多個金屬顆粒。基材具有一體成型的基部及至少一個連接器容置部。基部具有暴露出底板的至少一個開口。導電線路設置於基材上。導電線路的材料包括散佈於塑材中的金屬顆粒。LED晶片設置在由開口所暴露的底板上，且耦接至導電線路。連接器設置於連接器容置部中，且耦接至導電線路。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，底板的材料例如是金屬材料。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，塑材的材料例如是鄰苯二甲酸二烯丙酯(di-allyl phthalate，DAP)、聚鄰苯二甲醯胺(poly phthal amide，PPA)或液晶聚合物(liquid crystal polymer，LCP)。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，金屬顆粒的材料例如是銅。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，將基材覆蓋底板的方法例如是黏合法、嵌合法或插物模製法(insert molding)。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，連接器容置部可位於基材的正面、側面、背面或其組合，其中正面相對於背面。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，連接器容置部例如是突出於基部。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，導電線路的形成方法例如是對基材進行雷射直接成型(LDS)製程。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，更包括導電金屬鍍層。導電金屬鍍層覆蓋導電線路。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，導電金屬鍍層的材料例如是銅、鎳或金。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，將LED晶片設置在底板上的方法例如是對LED晶片進行固晶及打線製程。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，將連接器設置於連接器容置部中的方法例如是黏合法、嵌合法或插物模製法(insert molding)。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，更包括透光保護層。透光保護層覆蓋LED晶片。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，透光保護層的表面形狀例如是平面或凸面。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，更包括螢光粉。螢光粉摻雜在透光保護層中。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，LED光源模組具有至少一個透氣孔。透氣孔貫穿基材與底板。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，更包括至少一層金屬層。金屬層設置於透氣孔的側壁上。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，至少一層金屬層的表面可為粗糙面或平坦面。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，LED光源模組具有至少一個固定孔。固定孔例如是以避開底板的方式貫穿基材。

依照本發明的一實施例所述，在上述之LED光源模組中，其可用於作為崁燈、球泡燈或天井燈等燈具的燈源。

基於上述，在本發明所提出之LED光源模組中，由於基材的基部與連接器容置部為一體成型，且能夠藉由將連接器設置於連接器容置部中而耦接至導電線路，所以可不必經由銲接的方式來將連接器耦接至導電線路。因此，本發明所提出之LED光源模組不會有銲接工時高、銲接成本高與銲接失敗等問題，因此可具有較低的製造成本及免銲接的優點。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例的LED光源模組的正面立體圖。圖2為圖1的LED光源模組的背面立體圖。圖3為圖1的LED光源模組的立體剖面圖。圖4至圖6為本發明其他實施例的LED光源模組的立體圖。

請同時參照圖1至圖3，LED光源模組100包括底板102、基材104、導電線路106、至少一個LED晶片108及至少兩個連接器110。LED光源模組100可用於作為崁燈、球泡燈或天井燈等燈具的燈源。

底板102可用以進行導熱，進而使得LED光源模組100具有較佳的導熱效果。底板102的材料例如是金屬材料，如鋁或銅等。

基材104覆蓋底板102。基材104包括塑材112及散佈於塑材中的多個金屬顆粒114。塑材112的材料例如是鄰苯二甲酸二烯丙酯(di-allyl phthalate，DAP)、聚鄰苯二甲醯胺(poly phthal amide，PPA)或液晶聚合物(liquid crystal polymer，LCP)。金屬顆粒114的材料例如是銅等金屬。將基材104覆蓋底板102的方法例如是黏合法、嵌合法或插物模製法(insert molding)。

基材104具有一體成型的基部P1及至少一個連接器容置部P2。使基部P1及連接器容置部P2為一體成型的形成方式例如是由同一射出成型製程所製作完成。基部P1具有暴露出底板102的至少一個開口116。在此實施例中，開口116的數量是以一個為例進行說明，但本發明並不以此為限。所屬技術領域可依照產品設計需求調整開口116的數量，只要開口116的數量為一個以上即屬於本發明所保護的範圍。

連接器容置部P2用以容置連接器110。連接器容置部P2可位於基材104的正面S1、側面S2、背面S3或其組合，其中正面S1相對於背面S3。連接器容置部P2例如是突出於基部P1。在此實施例中，連接器容置部P2的數量例如是兩個，連接器容置部P2例如是位於基材104的正面S1，且連接器110的連接孔110a例如是朝向上方，但本發明並不以此限。所屬技術領域具有通常知識者可依照產品設計需求來調整連接器容置部P2的數量與設置位置以及連接器110的連接孔110a的方向。

以下，以圖4至圖6的實施例來對連接器容置部的不同態樣進行說明，但本發明並不以此為限。此外，在圖4至圖6的LED光源模組100a~100c中，與圖1至圖3的LED光源模組100相似構件的材料、配置方式與功效等請參照圖1至圖3的實施例中的說明，於此不再贅述。

請同時參照圖4及圖5，在LED光源模組100a、100b中，連接器容置部P2a、P2b的數量分別可為一個，且連接器容置部P2a、P2b分別可位於基材104的側面S2。LED光源模組100a、100b的差異在於：LED光源模組100a中的連接器110的連接孔110a朝向側方，而LED光源模組100b中的連接器110的連接孔110a朝向下方。請參照圖6，連接器容置部P2c的數量可為兩個，連接器容置部P2c可位於基材104的背面S3，且連接器110的連接孔110a可朝向下方。

請繼續參照圖1至圖3，導電線路106設置於基材104上。導電線路106的材料包括散佈於塑材112中的金屬顆粒114。導電線路106的形成方法例如是對基材104進行雷射直接成型製程。詳言之，在雷射直接成型製程中，可藉由雷射激發基材104中的金屬顆粒114而形成導電線路106。由於導電線路106是藉由基材104中的金屬顆粒114所形成，因此具有便於形成導電線路106的優點，且易於修改導電線路106的佈線方式，以符合各種實際產品的設計需求，而可提高導電線路106的設計彈性。此外，當採用雷射直接成型製程形成導電線路106時，由於雷射直接成型製程可用以形成三維立體的導電線路106，因此可進一步地提高導電線路106的設計彈性。

另外，LED光源模組100更可包括導電金屬鍍層118。導電金屬鍍層118覆蓋導電線路106。在本實施例中，導電金屬鍍層118的材料例如是銅、鎳或金。

LED晶片108設置在由開口116所暴露的底板102上，且耦接至導電線路106。LED晶片108例如是藉由導線(未繪示)耦接至導電線路106，且LED晶片108耦接至導電線路106的電路設計可根據產品設計需求進行調整。將LED晶片108設置在底板102上的方法例如是對LED晶片108進行固晶及打線製程。在此實施例中，雖然是以九個LED晶片108為例進行說明，但本發明的LED晶片108的數量並不以此為限。所屬技術領域具有通常知識者可參考本實施例的教示，而視其實際產品的設計需求來調整LED晶片108的數量。

連接器110設置於連接器容置部P2中，可用以耦接至外部電源，而將電源提供至LED光源模組100。連接器110耦接至導電線路106。舉例來說，連接器110的接點可與延伸至連接器容置部P2中的導電線路106直接接觸而進行耦接。將連接器110設置於連接器容置部P2中的方法例如是黏合法、嵌合法或插物模製法(insert molding)。在此實施例中，連接器110的數量是以兩個為例進行說明，但本發明並不以此為限。所屬技術領域可依照產品設計需求調整連接器110的數量，只要連接器110的數量為兩個以上即屬於本發明所保護的範圍。

LED光源模組100更可包括透光保護層120。透光保護層120覆蓋LED晶片108，而可用以保護LED晶片108。透光保護層120的材料例如是矽膠等材料。透光保護層120的表面形狀可為平面或凸面，而具有平面透鏡或凸透鏡的效果。在此實施例中，透光保護層120的表面形狀是以平面為例來進行說明。

另外，LED光源模組100更可包括螢光粉122。螢光粉122摻雜在透光保護層120中，且可藉由螢光粉122來對LED晶片108所發出的光進行光色轉換及混光。螢光粉122的材料可為不同濃度的黃色螢光粉、紅色螢光粉、綠色螢光粉、藍色螢光粉或其組合。在其他實施例中，LED光源模組100亦可不包括螢光粉122，亦即在透光保護層120中亦可不摻雜螢光粉122。

LED光源模組100可具有至少一個透氣孔124。透氣孔124可貫穿基材104與底板102。透氣孔124可增加對流能力，而使得LED光源模組100具有較佳的散熱效果。在此實施例中，LED光源模組100是以具有四個透氣孔124為例來進行說明，但本發明並不以此為限，只要LED光源模組具有至少一個透氣孔124即屬於本發明所保護的範圍。

LED光源模組100更可包括至少一層金屬層126。金屬層126的數量可依照透氣孔124的數量與產品設計需求來進行調整。金屬層126設置於透氣孔124的側壁上，可用以幫助散熱。金屬層126的材料可為散佈於塑材112中的金屬顆粒114或是額外貼附的金屬材料。金屬層126可藉由對透氣孔124中的基材104進行雷射直接成型製程而由基材104中的金屬顆粒114所形成，或者可藉由在透氣孔124中貼附金屬材料而形成。當金屬層126是藉由雷射直接成型製程形成時，金屬層126會覆蓋透氣孔124中的基材104。當金屬層126是藉由貼附金屬材料而形成時，金屬層126可選擇性地覆蓋透氣孔124中的基材104與底板102的至少一者。在此實施例中，金屬層126是以藉由雷射直接成型製程形成在透氣孔124中的基材104上為例來進行說明。

此外，金屬層126的表面可為粗糙面或平坦面。相較於金屬層126的表面為平坦面的情況，當金屬層126的表面為粗糙面時，可使得流過透氣孔124中的空氣產生紊流(turbulent flow)，使空氣流動較快，因此可進一步地增加散熱能力。

另外，LED光源模組100可具有至少一個固定孔128。固定孔128的數量可依照產品設計需求來進行調整。固定孔128例如是以避開底板102的方式貫穿基材104，藉此可避免後續穿設於固定孔128中的固定構件(如，螺絲)與底板102接觸而發生短路。

基於上述實施例可知，在LED光源模組100中，由於基材104的基部P1與連接器容置部P2為一體成型，且能夠藉由將連接器110設置於連接器容置部P2中而耦接至導電線路106，所以可不必經由銲接的方式來將連接器110耦接至導電線路106。因此，本發明所提出之LED光源模組100不會有銲接工時高、銲接成本高與銲接失敗等問題，因此可具有較低的製造成本及免銲接的優點。

綜上所述，在上述實施例的LED光源模組中，由於導電線路是藉由塑材中的金屬顆粒所形成，因此可提高導電線路的設計彈性。此外，由於連接器是藉由設置於連接器容置部中而耦接至導電線路，所以可不必經由銲接的方式來將連接器耦接至導電線路，因此可具有較低的製造成本及免銲接的優點。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、100a~100c‧‧‧LED光源模組
102‧‧‧底板
104‧‧‧基材
106‧‧‧導電線路
108‧‧‧LED晶片
110‧‧‧連接器
110a‧‧‧連接孔
112‧‧‧塑材
114‧‧‧金屬顆粒
116‧‧‧開口
118‧‧‧導電金屬鍍層
120‧‧‧透光保護層
122‧‧‧螢光粉
124‧‧‧透氣孔
126‧‧‧金屬層
128‧‧‧固定孔
P1‧‧‧基部
P2、P2a~P2c‧‧‧連接器容置部
S1‧‧‧正面
S2‧‧‧側面
S3‧‧‧背面

圖1為本發明一實施例的LED光源模組的正面立體圖。 圖2為圖1的LED光源模組的背面立體圖。 圖3為圖1的LED光源模組的立體剖面圖。 圖4至圖6為本發明其他實施例的LED光源模組的立體圖。

100‧‧‧LED光源模組

102‧‧‧底板

104‧‧‧基材

106‧‧‧導電線路

108‧‧‧LED晶片

110‧‧‧連接器

110a‧‧‧連接孔

112‧‧‧塑材

114‧‧‧金屬顆粒

116‧‧‧開口

118‧‧‧導電金屬鍍層

120‧‧‧透光保護層

122‧‧‧螢光粉

124‧‧‧透氣孔

126‧‧‧金屬層

128‧‧‧固定孔

P1‧‧‧基部

P2‧‧‧連接器容置部

S1‧‧‧正面

S2‧‧‧側面

Claims (20)

1. 一種發光二極體光源模組，包括： 一底板； 一基材，覆蓋該底板，其中該基材包括一塑材及散佈於該塑材中的多個金屬顆粒，且具有一體成型的一基部及至少一個連接器容置部，該基部具有暴露出該底板的至少一個開口； 一導電線路，設置於該基材上，且該導電線路的材料包括散佈於該塑材中的該些金屬顆粒； 至少一個發光二極體晶片，設置在由該開口所暴露的該底板上，且耦接至該導電線路；以及 至少兩個連接器，設置於該至少一個連接器容置部中，且耦接至該導電線路。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其中該底板的材料包括金屬材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其中該塑材的材料包括鄰苯二甲酸二烯丙酯、聚鄰苯二甲醯胺或液晶聚合物。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其中該些金屬顆粒的材料包括銅。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其中將該基材覆蓋該底板的方法包括黏合法、嵌合法或插物模製法(insert molding)。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其中該至少一個連接器容置部位於該基材的一正面、一側面、一背面或其組合，其中該正面相對於該背面。
7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其中該至少一個連接器容置部突出於該基部。
8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其中該導電線路的形成方法包括對該基材進行雷射直接成型製程。
9. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，更包括一導電金屬鍍層，覆蓋該導電線路。
10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體光源模組，其中該導電金屬鍍層的材料包括銅、鎳或金。
11. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其中將該至少一個發光二極體晶片設置在該底板上的方法包括對該至少一個發光二極體晶片進行一固晶及打線製程。
12. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其中將該至少兩個連接器設置於該至少一個連接器容置部中的方法包括黏合法、嵌合法或插物模製法(insert molding)。
13. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，更包括一透光保護層，覆蓋該至少一個發光二極體晶片。
14. 如申請專利範圍第13項所述的發光二極體光源模組，其中該透光保護層的表面形狀包括平面或凸面。
15. 如申請專利範圍第13項所述的發光二極體光源模組，更包括一螢光粉，摻雜在該透光保護層中。
16. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其具有至少一個透氣孔，貫穿該基材與該底板。
17. 如申請專利範圍第16項所述的發光二極體光源模組，更包括至少一層金屬層，設置於該至少一個透氣孔的側壁上。
18. 如申請專利範圍第17項所述的發光二極體光源模組，其中該至少一層金屬層的表面為粗糙面或平坦面。
19. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其具有至少一個固定孔，以避開該底板的方式貫穿該基材。
20. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源模組，其用於作為崁燈、球泡燈或天井燈的燈源。