一種非對稱配光的led光源模塊的製作方法

2023-06-01 06:03:46

專利名稱：一種非對稱配光的led光源模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及 一種光源模塊，特別涉及一種基於非對稱光學設計的半導體光源 模塊。
背景技術：
隨著社會的發展，節能環保已成為照明燈具發展的趨勢。發光二極體(LED)不含 汞，壽命長，無頻閃，所以成為新一代照明光源。其中，路燈是LED應用的重要領域。良好的道路照明要求LED路燈的配光為長方形的光型，路燈發出的所有光剛剛可 以覆蓋住馬路，而馬路之外的光汙染幾乎為零。採用非對稱配光設計可以達到上述效果。 目前，常規LED光源模塊的封裝結構主要是在散熱基板上安裝數個LED器件或者LED晶片， 並在這些LED器件或者LED晶片上安裝二次光學透鏡實現非對稱配光效果。其中所使用的 二次光學透鏡材質一般是玻璃或PMMA塑料。然而，玻璃加工難度大，批量製造一致性差；由 於透鏡體形大，用PMMA塑料注塑成型後會因收縮率不同而產生變形，所以難以達到準確配 光。此外，常用的散熱基板多為金屬芯PCB板。雖然金屬芯PCB板比普通PCB板有更好 的散熱效果，但是LED晶片的直接接觸面與金屬板之間存在導熱效果差的絕緣層隔離。因 此，即使是超高導熱金屬芯PCB板的導熱係數也僅為5 10W/mK，不能滿足多晶片封裝的散 熱要求。
發明內容本實用新型的目的就是為了解決現有技術之不足而提供的一種不僅無需安裝二 次光學透鏡便可提供偏心的矩形光斑，且散熱效果良好，特別適合作為路燈光源的非對稱 配光的LED光源模塊。本實用新型是採用如下技術解決方案來實現上述目的一種非對稱配光的LED光 源模塊，包括一散熱基板、多個安裝在所述散熱基板上的LED晶片、以及覆蓋所述LED晶片 和散熱基板的封裝膠體。其中，所述散熱基板設置有多個晶片安放部，至少一個LED晶片安 裝在晶片安放部上；所述封裝膠體具有一體成型的組合曲面透鏡結構，在各個晶片安放部 上對應有一光學透鏡結構；所述光學透鏡側面剖視圖的透鏡曲線不以LED晶片中心對稱； 與所述LED晶片發出光線重合的光學透鏡側視曲面法線與LED晶片的豎直中心線成一定角 度；在光學透鏡側面剖視圖中，以所述光學透鏡側視曲面法線的投影為中心，位於所述投影 一側的光學透鏡曲線的切線斜率值自投影逐漸增大，位於所述投影另一側的光學透鏡曲線 的切線斜率值自投影逐漸減少；所述光學透鏡的正面剖視圖呈中心左右對稱。作為上述方案的進一步說明，所述散熱基板為金屬芯PCB基板，由金屬板、覆蓋所 述金屬板上的絕緣層、以及覆蓋所述絕緣層上的電子線路組成。其中，所述晶片安放部是貫 穿絕緣層、且以金屬板為底部的杯體；所述電子線路設置有與各個晶片安放部對應、用以連 接LED晶片正負電極的內部引線連接部和用以連接外部電源的電極；還存在一防焊層覆蓋所述絕緣層以及除內部引線連接部與電極以外的電子線路；所述LED晶片設置在晶片安放部內，並通過金屬引線實現LED晶片與內部引線連接部之間的電性連接；所述散熱基板的 形狀是多邊形、圓形、線形和弧形組成的圖形、或者多條弧線組成的圖形，所述晶片安放部 的分布圖形可以是條形、矩形、多邊形、圓形、弧線與線形組成的圖形、或弧形組合的圖形之一。本實用新型採用上述技術解決方案所能達到的有益效果是1、本實用新型提供的LED光源模塊具有一體成型、由多個非對稱光學曲面組合而 成的封裝膠體結構，無需藉助傳統的二次光學透鏡，便可以直接提供偏心的矩形光斑，大大 提高了出光效率、簡化了器件結構和降低了生產成本。2、本實用新型提供的LED光源模塊設置有用以承載LED晶片的晶片安放部，該芯 片安放部是貫通絕緣層、以金屬板為底的杯體，LED晶片工作時產生的熱量能夠直接通過與 其接觸的金屬板傳遞至外界。因此，與傳統LED晶片直接安裝在有絕緣層隔離的金屬芯PCB 基板或者LED器件直接安裝在金屬芯PCB基板的光源模塊相比，本實用新型提供的LED光 源模塊具有更好的散熱效果。

圖1所示為一種非對稱配光的LED光源模塊立體圖；圖2A所示為一種非對稱配光的LED光源模塊的正面剖視圖；圖2B所示為另一實施方案中一種非對稱配光的LED光源模塊的正面剖視圖；圖2C所示為一種非對稱配光的LED光源模塊的側面剖視圖；圖3所示為一種非對稱配光的LED光源模塊局部剖視圖。附圖標記說明1、散熱基板，2、LED晶片，3、金屬引線，4、封裝膠體，11、金屬板， 12、絕緣層，13、電子線路，14、晶片安放部，41、光學透鏡，131、內部引線連接部，132、電極， 141、反射材料，410、光學透鏡曲線，411、投影，412、垂線，413、正斜率曲線，414、負斜率曲線
具體實施方式
根據附圖1、附圖2和附圖3，對本發明的一種LED光源模塊的優選實施例作進一 步說明。如附圖1所示，本實施例提供了一種非對稱配光的LED光源模塊，其結構包括一 條狀散熱基板1、六個安放在散熱基板1上的LED晶片2、電性連接LED晶片2電極與散熱 基板1的金屬引線3、以及覆蓋LED晶片2和散熱基板1的封裝膠體4。在本實施例中，散 熱基板優選金屬芯PCB基板。在其他實施例中，可以選擇倒裝晶片，此時無需金屬金線。如附圖1和附圖2所示，封裝膠體4具有一體結構，在各個LED晶片2上對應有光 學透鏡41。附圖2A和附圖2B分別給出了本實施例光學透鏡41的正面剖視圖，該光學透鏡 41可以是呈中心左右對稱的雙峰形結構(如附圖2A)或者是呈中心左右對稱的凸透鏡結構 (如附圖2B)。附圖2C所示為光學透鏡41的側面剖視圖，該光學透鏡曲線410不以LED芯 片2中心對稱。具體而言是，與LED晶片2發出光線重合的光學透鏡側視曲面法線與LED 晶片的豎直中心線成一定角度a(未標註)。如附圖12B所示，上述光學透鏡側視曲面法線 的投影411與經過LED晶片2的垂線412成一定角度a』，並以該投影411為中心，位於投影411 一側的透鏡曲線413的切線斜率值自投影逐漸增大，位於投影411另一側的透鏡曲 線414的切線斜率值自投影逐漸減少。其中，該角度a』為矩形光斑整體偏移的角度。封裝 膠體4的材質優選是矽膠、環氧樹脂、以矽膠為基礎的改性材料、或者以環氧樹脂為基礎的 改性材料之一。本實施例公開的一體成型光學透鏡結構，能夠提供偏心的矩形光斑，不需要安裝 二次光學透鏡，極大提高了出光效率、封裝結構更緊湊和產品成本低，特別適合作為路燈的 光源。結合附圖1和附圖3進一步說明，金屬芯PCB基板1是由金屬板1 1、覆蓋該金屬板 11上的絕緣層12、覆蓋絕緣層12上的電子線路13、以及六個用以承載LED晶片2的晶片 安放部14組成。優選的是，金屬板11為鋁板，電子線路13為銅箔。晶片安放部14是貫穿 絕緣層12、且以金屬板11為底部的杯體。晶片安放部14的內壁設置有反射材料141，本實 施例優選反射材料為銀。電子線路13設置有與各個晶片安放部14對應、用以連接LED芯 片2正負電極的內部引線連接部131，以及用以連接外部電源的電極132。金屬引線3連接 LED晶片2正負電極和內部引線連接部131，實現LED晶片2與金屬芯PCB基板1的電性連 接。在本實施例中，採用白油15作為防焊材料覆蓋絕緣層12和內部引線連接部131與電 極132以外的電子線路13。封裝膠體4覆蓋LED晶片2所在一側、除電極132以外的金屬 芯PCB基板1表面。本實施例公開的LED光源模塊採用金屬芯PCB基板，其上設置有貫穿絕緣層、且以 金屬板為底的杯狀晶片安放部。LED晶片直接安放在該晶片安放部上，工作時釋放的熱量能 迅速通過與其直接接觸的金屬板傳遞至外界。因此，與傳統LED晶片直接安裝在有絕緣層 隔離的金屬芯PCB基板或者LED器件直接安裝在金屬芯PCB基板的光源模塊相比，本實用 新型提供的LED光源模塊具有更好的散熱效果。在本實施例中，LED光源模塊為長條狀、各個LED晶片安放部上僅安放了一個LED 晶片。在其它實施例中，金屬芯PCB基板1的形狀可以是多邊形、圓形、線形和弧形組成的 圖形、或者多條弧線組成的圖形；根據金屬芯PCB板1的形狀，晶片安放部14的分布圖形可 以設計為條形、矩形、多邊形、圓形、弧線與線形組成的圖形、或弧形組合的圖形之一；各個 LED晶片安放部可以根據實際需要安放一個以上的LED晶片。以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施 例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解。依然可以對實用 新型的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本實用新型技 術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案範圍當中。
權利要求一種非對稱配光的LED光源模塊，包括一散熱基板、多個LED晶片、以及覆蓋所述LED晶片和散熱基板的封裝膠體，其特徵在於，所述散熱基板設置有多個晶片安放部，至少一個LED晶片安裝在晶片安放部上，所述封裝膠體具有一體成型的組合曲面透鏡結構，在各個晶片安放部上對應有一其光學透鏡側面剖視圖的透鏡曲線不以LED晶片中心對稱的光學透鏡結構。
2.根據權利要求1所述的一種非對稱配光的LED光源模塊，其特徵在於所述LED芯 片發出光線重合的光學透鏡側視曲面法線與LED晶片的豎直中心線成一角度。
3.根據權利要求2所述的一種非對稱配光的LED光源模塊，其特徵在於所述光學透 鏡側面剖視圖中，以所述光學透鏡側視曲面法線的投影為中心，位於所述投影一側的光學 透鏡曲線的切線斜率值自投影逐漸增大，位於所述投影另一側的光學透鏡曲線的切線斜率 值自投影逐漸減少。
4.根據權利要求1所述的一種非對稱配光的LED光源模塊，其特徵在於所述光學透 鏡的正面剖視圖呈中心左右對稱。
5.根據權利要求1所述的一種非對稱配光的LED光源模塊，其特徵在於所述散熱基板 為金屬芯PCB基板，由金屬板、覆蓋所述金屬板上的絕緣層、以及覆蓋所述絕緣層上的電子 線路組成。
6.根據權利要求5所述的一種非對稱配光的LED光源模塊，其特徵在於所述晶片安放 部是貫穿絕緣層、且以金屬板為底部的杯體。
7.根據權利要求5所述的一種非對稱配光的LED光源模塊，其特徵在於所述電子線路 設置有與各個晶片安放部對應、用以連接LED晶片正負電極的內部引線連接部和用以連接 外部電源的電極。
8.根據權利要求7所述的一種非對稱配光的LED光源模塊，其特徵在於存在一防焊層 覆蓋所述絕緣層以及除內部引線連接部與電極以外的電子線路。
9.根據權利要求7所述的一種非對稱配光的LED光源模塊，其特徵在於所述LED晶片 設置在晶片安放部內，並通過金屬引線實現LED晶片與內部引線連接部之間的電性連接。
10.根據權利要求1所述的一種非對稱配光的LED光源模塊，其特徵在於所述散熱基 板的形狀是多邊形、圓形、線形和弧形組成的圖形、或者多條弧線組成的圖形，所述晶片安 放部的分布圖形是條形、矩形、多邊形、圓形、弧線與線形組成的圖形、或弧形組合的圖形之
專利摘要本實用新型公開了一種非對稱配光的LED光源模塊，包括一散熱基板、多個LED晶片、以及覆蓋所述LED晶片和散熱基板的封裝膠體，其特徵在於，封裝膠體具有一體成型的組合曲面透鏡結構，能夠提供偏心的矩形光斑，無需安裝二次光學透鏡，結構簡單、出光效率高、特別適合作為路燈的光源。此外，LED晶片直接與金屬芯PCB基板的金屬板接觸，其工作時釋放出的熱量能夠迅速散失至外界，所以與傳統光源相比，本實用新型公開的LED光源模塊具有更好的散熱效果。
文檔編號F21V5/04GK201568775SQ200920237578
公開日2010年9月1日 申請日期2009年10月21日 優先權日2009年10月21日
發明者餘彬海, 夏勳力, 李偉平, 李軍政, 梁麗芳, 潘利兵, 龍孟華 申請人:佛山市國星光電股份有限公司