(57)【要約】【課題】屈折および光の衰減を減少させ、照明度を向上させ、均等に発光するＬＥＤ発光モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】  少なくとも一つのＬＥＤおよび二つ以上の導電端子を光源モジュール１の回路基板上にはんだ付けして電気的に接続する工程１０１と、回路基板の外側に被覆成形（over molding）方式で収納杯部を一体成型し、収納杯部の両側にＬＥＤおよび導電端子を露出させる開口をそれぞれ形成する工程１０２と、収納杯部およびＬＥＤの頂部表面に、再度被覆成形（over molding）方式で所定の形状のレンズを封止成型する工程１０４と、を含み、第２回目の射出成型により、収納杯部およびＬＥＤ上に直接レンズを射出成型し、内部に隙間ができないため、ＬＥＤの光線が異なる媒質を通過する際、屈折および光の衰減が起きるのを減少させる。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのＬＥＤおよび二つ以上の導電端子を光源モジュールの回路基板上にはんだ付けして電気的に接続する工程Ａと、
前記回路基板の外側に被覆成形方式で収納杯部を一体成型し、前記収納杯部の両側に前記ＬＥＤおよび導電端子を露出させる開口をそれぞれ形成する工程Ｂと、
前記収納杯部および前記ＬＥＤの頂部表面に再度被覆成形方式で所定の形状のレンズを封止成型する工程Ｃと、を含み、第２回目の射出成型により、前記収納杯部および前記ＬＥＤ上に直接前記レンズを射出成型し、内部に隙間ができないようにし、前記ＬＥＤの光線が異なる媒質を通過する際、屈折および光の衰減が起きるのを減少させることを特徴とするＬＥＤ発光モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記工程Ｂは、前記収納杯部がポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルまたはその他の不透明で射出成型可能な材料からなり、前記収納杯部の完成後、前記ＬＥＤの外側に相対する前記開口の表面上に、金属メッキ膜、スクリーンプリントまたは吐出加工により反射鏡を形成し、前記反射鏡はアルミニウム、銀またはその他の光線を反射する材料からなり、表面が滑らか、格子状、または多面体であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記工程Ｃの終了後、前記レンズの外表面に単層または多層メッキ方式により増透膜を形成し、前記増透膜はフッ化マグネシウム、石英またはその他の異なる屈折係数の材料のメッキ膜からなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記レンズは、光学設計を満たし、所定の形状である集光型または散光型レンズで、前記レンズの光学角度は６０〜１２０度で、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、透明ポリオレフィンまたはその他の良好な透過率を有し、射出成型可能な材料からなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュールの製造方法。
【請求項５】
少なくとも一つのＬＥＤおよび二つ以上の導電端子を光源モジュールの回路基板上にはんだ付けして電気的に接続する工程Ａと、
前記回路基板上で前記ＬＥＤおよび導電端子の外部に被覆成形方式により所定の形状のレンズを一体成型する工程Ｂと、
前記レンズの外側表面上に被覆成形方式により収納杯部を一体成型する工程Ｃと、を含むことを特徴とするＬＥＤ発光モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記工程Ｂは、前記収納杯部がポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルまたはその他の不透明で射出成型可能な材料からなり、前記収納杯部の完成後、前記レンズの外側表面上に金属メッキ膜、スクリーンプリントまたは吐出加工により反射鏡を形成し、前記反射鏡はアルミニウム、銀またはその他の光線を反射する材料からなり、表面が滑らか、格子状、または多面体であることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ発光モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記工程Ｃの終了後、前記レンズの外表面に単層または多層メッキ方式により増透膜を形成することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ発光モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記レンズは、光学設計を満たし、所定の形状である集光型または散光型レンズで、前記レンズの光学角度は６０〜１２０度で、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、透明ポリオレフィンまたはその他の良好な透過率を有し、射出成型可能な材料からなることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ発光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ発光モジュールの製造方法に関し、特に、屈折および光の衰減を減少させるＬＥＤ発光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明器具の種類およびその発光方法は、多岐に及んでいるが、その中でも、発光ダイオードは、市場においてよく見かけ、あらゆる場所で用いられているのである。発光ダイオードは、良好な光電転換効率、波長固定、および光量、光質の調節可能という特性を有する以外に、小体積、低発熱量、長寿命という長所を有し、ダウンライト、ヘッドライト、電気スタンドなどの照明器具に用いられるのに適している。
【０００３】
発光ダイオードは、広く用いられるにつれ、材料の変化およびパッケージ技術の向上により、作動出力の増大および輝度の向上がもたらされ、従来の照明器具に代わって、大型看板、自動車用ライト、屋外照明などに幅広く用いられている。従来のチップは、ＣＯＢ（chip on board）というＩＣ封止方法により、プリント基板にチップを直接粘着および封止を行なう。この封止方法は、実際には小型ＳＭＴ技術である。電気伝導部分は、リード線により回路板または基板上の接点にチップを直接配線して電気的に接続させて、外部をパッケージ技術により覆い成型する。
【０００４】
以下、従来技術を図面に基づいて説明する。図９を参照する。図９は、従来の発光ダイオードを示す断面斜視図である。図９に示すように、従来のＣＯＢは、Ｂ内に嵌設されたＢ１の表面にチップＡの位置決めを行い、チップＡに連接されたボンディングワイヤＡ１を絶縁体Ｂの両側のアノードリードフレームＣおよびカソードリードフレームＤに挿着するように配線し、チップＡの外側から順番にエポキシ樹脂Ｅで封止し、レンズＦを粘着結合する上記のＣＯＢには、以下に述べる２つの短所があった。
【０００５】
第１の短所を説明する。従来のエポキシ樹脂Ｅによる封止は、チップＡを保護することが主要な役割であったが、チップＡの発生した光線および熱量を外部に伝達することもその役割であった。チップＡの発生した光線は、エポキシ樹脂Ｅを通過してレンズＦ内に入ると第１の屈折が行なわれ、レンズＦを通過すると第２の屈折が行なわれる。そのため、封止材を用いない封止が行なわれるようになった。エポキシ樹脂Ｅが劣化したり、透光率に悪影響を与えたりする問題であるため、ガラス材料からなるレンズＦに直接チップＡを覆わせて保護する方法が案出されたが、チップＡとレンズＦとの間には一定の隙間が存在するため、光線が空気を通過すると果たして屈折および光の衰減が起きてしまう。
【０００６】
第２の短所を説明する。従来のチップＡは、所定の回路基板とＳＭＴ加工される際、はんだ槽において２５０〜３００℃の高温で処理されるため、エポキシ樹脂Ｅが劣化し、耐熱性が不良を起こしてしまう。そのため、ＳＭＴのはんだ付けには適していない。また、レンズＦの外側のサイズも過熱するとわずかに収縮するため、曲率が変化し、全体の光学品質に悪影響を与え、チップＡのレンズＦ方向に向かって投射される光線の照明度が落ち、外部に向かって均等に発光することのできない平面光源であるという欠点を持つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の第１の目的は、屈折および光の衰減を減少させ、照明度を向上させ、均等に発光するＬＥＤ発光モジュールの製造方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、反射鏡を用いることより集光率を向上させるＬＥＤ発光モジュールの製造方法を提供することにある。
本発明の第３の目的は、増透膜を用いることよりＵＶ効果を有し、光線が通過する際、異なる強度の可視光を形成するＬＥＤ発光モジュールの製造方法を提供することにある。
本発明の第４の目的は、防水パッキンを用いることより、ショート、故障または損傷を防止するＬＥＤ発光モジュールの製造方法提供することにある。
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、ＬＥＤ発光モジュールの製造方法を提供する。本発明のＬＥＤ発光モジュールの製造方法は、少なくとも一つのＬＥＤおよび二つ以上の導電端子を光源モジュールの回路基板上にはんだ付けして電気的に接続する工程Ａと、少なくとも一つのＬＥＤおよび二つ以上の導電端子を光源モジュールの回路基板上にはんだ付けして電気的に接続する工程Ａと、回路基板の外側に被覆成形（over molding）方式で収納杯部を一体成型し、収納杯部の両側に前記ＬＥＤおよび導電端子を露出させる開口それぞれ形成する工程Ｂと、収納杯部およびＬＥＤの頂部表面に、再度被覆成形（over molding）方式で所定の形状のレンズを封止成型する工程Ｃと、を含み、第２回目の射出成型により、収納杯部およびＬＥＤ上に直接レンズを射出成型し、内部に隙間ができないため、ＬＥＤの光線が異なる媒質を通過する際、屈折および光の衰減が起きるのを減少させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＬＥＤ発光モジュールの製造方法は、第２回目の射出成型により、収納杯部およびＬＥＤ上に直接レンズを射出成型する構造は、第２回目の射出成型により収納杯部およびＬＥＤの頂面表面上に成型されたレンズ内部に隙間ができないため、光線がレンズおよび空気を通過する際、屈折および光の衰減が起きるのを減少させることにより、ＬＥＤがレンズ方向に照射する照明度を向上させ、光源モジュールが外部に向かって均等に発光することができる。反射鏡を用いることよりＬＥＤの放射する光線の一部を反射、屈折、収斂などの作用で、集光率を向上させることができる。増透膜を用いることより光線干渉および波長ろ過を行い、ＵＶ効果を有し、光線が通過する際、異なる強度の可視光を形成することができる。防水パッキンを用いることより、光源モジュールと位置決め枠との間を密封状態にし、水、湿気が光源モジュール内に入り、ショート、故障または損傷を起こすのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光モジュールの製造方法を示すブロック図である。
【図２】はんだ付けが行なわれる際のＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。
【図３】射出成型時のＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。
【図４】第２回目の射出成型時のＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。
【図５】第２回目の射出成型後のＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光モジュールの組み立て時の状態を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光モジュールの組み立て後の状態を示す断面図である。
【図８】本発明のもう一つの実施形態によるＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。
【図９】従来の発光ダイオードを示す断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜５を参照する。図１は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光モジュールの製造方法を示すブロック図である。図２は、はんだ付けが行なわれる際のＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。図３は、射出成型時のＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。図４は、第２回目の射出成型時のＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。図５は、第２回目の射出成型後のＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。図１〜５に示すように、本発明のＬＥＤ発光モジュールの製造方法は、以下の５工程を含む。
【００１３】
工程１（１０１）はんだ付け工程。図２に示すように、少なくとも一つのＬＥＤ１２および二つ以上の導電端子１３は、ＳＭＴまたはピン挿入方式（through hole）により光源モジュール１の回路基板１１上にはんだ付けされ、電気的に接続する。
【００１４】
工程２（１０２）射出成型工程。図３に示すように、回路基板１１の外側に被覆成形（over molding）方式で収納杯部１４を一体成型する。また、収納杯部１４の上下両側にＬＥＤ１２および導電端子１３を露出させる開口１４１、１４２がそれぞれ形成されている。
【００１５】
工程３（１０３）鏡面加工工程。図４に示すように、ＬＥＤ１２の外側に相対する収納杯部１４の開口１４１の表面上に、金属メッキ膜、スクリーンプリントまたは吐出加工により反射鏡１４３を形成する。これにより、好適な光線反射または屈折効果を得ることができる。
【００１６】
工程４（１０４）。第２回目の射出成型工程。図４に示すように、収納杯部１４およびＬＥＤ１２の頂部表面に、再度被覆成形（over molding）方式で所定の形状のレンズ１５を封止成型する。
【００１７】
工程５（１０５）。メッキ膜処理工程。図４に示すように、レンズ１５の外表面は、単層または多層メッキ方式により増透膜１５１を形成している。
【００１８】
上記の工程において、ＬＥＤ１２およびその外側の二つの導電端子１３は、ＳＭＴまたはピン挿入方式により光源モジュール１の回路基板１１上にそれぞれはんだ付けされ、電気的に接続する。回路基板１１は、銅ベース基板、アルミニウムベース基板、鉄ベース基板、ＨＣＳ（high  conduction  substrate）またはその他の高導熱係数を有する基板でもよい。回路基板１１の外側に被覆成形（over molding）方式で収納杯部１４を一体成型する。また、収納杯部１４の上下両側にＬＥＤ１２および導電端子１３を露出させる開口１４１、１４２がそれぞれ形成されている。ＬＥＤ１２の外側に相対する収納杯部１４の開口１４１の表面上に、金属メッキ膜、スクリーンプリントまたは吐出加工により、好適な光線反射または屈折効果を有する反射鏡１４３を形成する。反射鏡１４３は、アルミニウム、銀またはその他の光線を反射する材料からなり、表面が滑らか、格子状、または多面体で、反射鏡１４３によりＬＥＤ１２の放射する光線の一部を反射、屈折、収斂などの作用で、集光率を向上させる。また、収納杯部１４は、ポリカーボネート (Polycarbonate)、ポリメタクリル酸メチル(polymethylmethacylate)またはその他の不透明で射出成型可能な材料からなる。収納杯部１４およびＬＥＤ１２の頂部表面に、再度被覆成形（over molding）方式で所定の形状のレンズ１５を封止成型する。レンズ１５は、光学設計を満たし、所定の形状である集光型または散光型レンズでもよい。レンズ１５の光学角度は、６０〜１２０度で、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、透明ポリオレフィン（transparent polyolefin）またはその他の良好な透過率（transmittance）を有し、射出成型可能な材料からなる。また、レンズ１５の外表面は、単層または多層メッキ方式により増透膜１５１を形成している。増透膜１５１は、フッ化マグネシウム、石英またはその他の異なる屈折係数の材料のメッキ膜からなる。光線干渉および波長ろ過を行い、ＵＶ効果を有することにより、光線が通過する際、異なる強度の可視光を形成する。以上のように、第２回目の射出成型により、収納杯部１４およびＬＥＤ１２上に直接レンズ１５を射出成型する構造は、第２回目の射出成型により収納杯部１４およびＬＥＤ１２の頂面表面上に成型されたレンズ１５内部には、隙間ができないため、光線がレンズ１５、異なる空気などの媒質を通過する際、屈折および光の衰減が起きるのを減少させることができる。これにより、ＬＥＤ１２がレンズ１５方向に照射する照明度を向上させることができる。また、上記のレンズ設計により光源モジュール１が外部に向かって均等に発光することができる。
【００１９】
図６および図７を参照する。図６は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光モジュールの組み立て時の状態を示す断面図である。図７は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光モジュールの組み立て後の状態を示す断面図である。図６および図７に示すように、本発明のＬＥＤ発光モジュールは、光源モジュール１、放熱装置２、位置決め枠３および電源制御モジュール４からなる。
【００２０】
光源モジュール１は、両側にそれぞれ支持面１１１を形成した回路基板１１を有する。片方の支持面１１１上には、回路が配線されたＬＥＤ１２が成型されている。回路層１１２の表面上には、少なくとも一つ以上のＬＥＤ１２、および外側で相対する二つ以上の導電端子１３が設けられている。回路基板１１の外側に被覆成形（over molding）方式でＬＥＤ１２および導電端子１３を露出させる収納杯部１４を一体成型する。収納杯部１４およびＬＥＤ１２の頂部表面に、再度over molding方式で所定の形状のレンズ１５を封止成型する。収納杯部１４の外側周縁に嵌合溝１６１を有する嵌合部１６が設けられている。収納杯部１４の底部で回路基板１１に相対した外側の表面上に防水パッキン１７を嵌合させ、位置決めを行う円状溝１７１が設けられている。
【００２１】
放熱装置２は、垂直軸を呈した基座２１を有する。基座２１には、複数の嵌合溝２１１が取り囲むように直立した状態で設けられている。基座２１の底側には、環状のフィン２２１を有する結合部２２が設けられている。結合部２２は、下部に回路基板１１の支持面１１１に張り付いて位置決めを行う平たい接触面２２２を形成している。
【００２２】
位置決め枠３は、中空の内部に回路基板１１を露出させる開口部３１が形成されている。開口部３１の外側には、正負電極の二つの電源挿着端子３２が設けられている。位置決め枠３の上下両側に、外側に延伸し、間隔を空けて配列された少なくとも三つ以上の第１の接合部３３、第２の接合部３４がそれぞれ設けられている。第１の接合部３３、第２の接合部３４は、表面上に鈎状の弾性突起３３１、３４１をそれぞれ設けている。
【００２３】
電源制御モジュール４は、表面上に複数の電子デバイスおよび挿着部４２を設けた制御回路板４１を有する。挿着部４２は、リード線４２１により位置決め枠３の開口部３１が相対する電源挿着端子３２に連接し、電気的に接続する。また、制御回路板４１の外側は、カバ４３により覆われている。カバ４３と基座２１の頂部との間には、防水パッキン４３１を嵌合させ、位置決めを行う円状溝４３２が設けられている。
【００２４】
組み立てにおいては、まず位置決め枠３を放熱装置２に装着する。第２の接合部３４を基座２１の底側の結合部２２に向けて押し込み、第２の接合部３４の表面にある弾性突起３４１を結合部２２上のフィン２２１内に嵌合固定させると、開口部３１の内側から露出した回路基板１１の支持面１１１が結合部２２下部の接触面２２２に接触する。位置決め枠３は、開口部３１と第２の接合部３４との間の表面上に防水および粘着効果を有する防水ゲル３５を円状に塗布する。これにより、位置決め枠３と放熱装置との間が密着状態となり、好適な防水効果を有する。
【００２５】
次に、位置決め枠３を光源モジュール１に装着する。第１の接合部３３を収納杯部１４に向けて押し込み、弾性突起３３１を収納杯部１４の外側の嵌合部１６上の嵌合溝１６１内に嵌合固定させると、開口部３１の外側の正負電極の二つの電源挿着端子３２が回路基板１１上の導電端子１３内に挿着し、電気的に接続する。回路基板１１の開口部３１の内側に露出している部分には、収納杯部１４底部円状溝１７１内に嵌合された防水パッキン１７が光源モジュール１と位置決め枠３との間を密封状態にし、水、湿気が光源モジュール１内に入り、ショート、故障または損傷を起こすのを防止する。
【００２６】
使用においては、電源制御モジュール４が光源モジュール１が必要とする全ての電源を供給してＬＥＤ１２を外部に向けて発光させる。収納杯部１４は、ＬＥＤ１２頂部表面上に二度にわたって封止成型されたレンズ１５内部との間に隙間がないため、光線がレンズ１５、異なる空気などの媒質を通過する際、屈折および光の衰減が起きるのを減少させることができる。これにより、ＬＥＤ１２がレンズ１５方向に照射する照明度を向上させることができる。ＬＥＤ１２の発光時に発生する熱量は、回路基板１１の支持面１１１および結合部２２の下部にある接触面２２２により、好適な熱伝導効果を有する基座２１に伝導され、基座２１上を囲むように配置され、放熱面積を増加させた複数の嵌合溝２１１が熱量を外部に放出し、温度を下げ、ＬＥＤ１２内に熱量が蓄積してＬＥＤ１２の機能に悪影響を与えたり、過熱により焼損するのを防ぐ。これにより、光源モジュール１の寿命を延長させることができる。
【００２７】
光源モジュール１および放熱装置２は、位置決め枠３により簡単に組み立てることができる。また、迅速に分解して分離状態にすることもできる。これにより、光源モジュール１が長期間に渡って使用された際に起きる損傷や交換などの問題を解決することができる。また、ユーザーにより異なる使用目的または対応する放熱装置２の型によって、異なる規格、数量のＬＥＤ１２を有する光源モジュール１を交換したり、組み合わせたりすることができる。これにより、光源モジュール１が自由に部品交換することができるため、全体の発光効率または構造上の安定性において、良好な信頼性を有する。
【００２８】
図１、図５および図８を参照する。図８は、本発明のもう一つの実施形態によるＬＥＤ発光モジュールを示す断面図である。図１、図５および図８に示すように、本発明のＬＥＤ発光モジュールの製造方法の工程１０２および工程１０５は、異なる製造需要、または被覆成形（over molding）方式の簡易性および加工機械の制限により、置き換えてもよい。回路基板１１上でＬＥＤ１２および導電端子１３の外部に被覆成形（over molding）方式により所定の形状のレンズ１５を一体成型する。レンズ１５の外側表面上に反射鏡１４３を加工し、再び被覆成形（over molding）方式により収納杯部１４を一体成型する。また、レンズ１５頂部表面に増透膜１５１をメッキ膜処理により形成する。
【００２９】
本発明では好適な実施形態を前述の通りに開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者は誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００３０】
１      光源モジュール
２      放熱装置
３      位置決め枠
４      電源制御モジュール
１１    回路基板
１２    ＬＥＤ
１３    導電端子
１４    収納杯部
１５    レンズ
１６    嵌合部
１７    防水パッキン
２１    基座
２２    結合部
３１    開口部
３２    電源挿着端子
３３    第１の接合部
３４    第２の接合部
３５    防水ゲル
４１    制御回路板
４２    挿着部
４３    カバ
１０１  工程１
１０２  工程２
１０３  工程３
１０４  工程４
１０５  工程５
１１１  支持面
１１２  回路層
１４１  開口
１４２  開口
１４３  反射鏡
１５１  増透膜
１６１  嵌合溝
１７１  円状溝
２１１  嵌合溝
２２１  フィン
２２２  接触面
３３１  弾性突起
３４１  弾性突起
４２１  リード線
４３１  防水パッキン
４３２  円状溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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