(57)【要約】【課題】【解決手段】ＬＥＤモジュールとその製造方法であって、照明灯の技術分野に属する。本発明のＬＥＤモジュールは、レンズセット（１）、ＬＥＤ発光体（２１）、回路板（２）とヒートシンク（３）を含み、前記ＬＥＤ発光体（２１）は、ＬＥＤチップ（２１１）と放熱支持体（２１２）を含み、前記ＬＥＤチップ（２１１）が前記放熱支持体（２１２）に貼り合わされており、前記放熱支持体（２１２）がチップ貼り付け方法により前記回路板（２）に設置されており、前記レンズセット（１）が前記ヒートシンク（３）に被せられ、前記ＬＥＤチップ（２１１）の上方に前記レンズセット（１）が位置されており、前記レンズセット（１）と前記ヒートシンク（３）が形成した密閉空間内に封止剤を充填されており、前記封止剤はゲル注入の方法により前記密閉空間に充填されている。既存の技術と比べ、本発明は、ＬＥＤモジュールにおいてＬＥＤチップ（２１１）が発する光が伝播される際には、元々あった空気媒質が封止剤により置換されており、且つ、封止剤の屈折率はレンズセット（１）のレンズに整合し、これにより、最大限に出光率を高めさせ、既存の技術より発光効率が１０〜１５％高まる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤモジュールであって、レンズセット、密封リング、ＬＥＤ発光体、回路板、ヒートシンクを含み、
前記ＬＥＤ発光体は、ＬＥＤチップと放熱支持体を含み、
前記ＬＥＤチップが放熱支持体に貼り合わされており、前記放熱支持体がチップ貼り付け方法により前記回路板に設置されており、
前記レンズセットが前記ヒートシンクに被せられ、前記ＬＥＤチップの上方に前記レンズセットが位置されており、
前記ヒートシンクには、貫通穴が設けられ、前記貫通穴は、封止用ゲルにより密封されており、
前記レンズセット、前記密封リング、前記封止用ゲル、前記ヒートシンクが形成した密閉空間内に封止剤が充填されており、
前記封止剤はゲル注入の方法により前記密閉空間に充填されている、
ことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記封止剤は、透明状であって、前記封止剤の屈折率が前記レンズセットのレンズの屈折率よりやや高く、前記ＬＥＤチップの屈折率よりやや低い、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
好ましくは、前記封止剤の屈折率は１．４〜３である、
ことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
前記ヒートシンクの底部には、封止剤注入口と排気口が設置され、前記回路板には、前記封止剤注入口と前記排気口に対応する貫通穴が設置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項５】
前記ＬＥＤチップがダイボンドの方法により放熱支持体に固定され、
前記ＬＥＤチップには、蛍光粉が設置される、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項６】
前記放熱支持体は、絶縁性高熱伝導の材料で作られる、ことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項７】
前記絶縁性高熱伝導の材料は、高い熱伝導のセラミック材料を含む、ことを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項８】
前記ＬＥＤ発光体は、シリカゲルキャップをさらに含み、
前記シリカゲルキャップは、前記放熱支持体に設置され、
前記シリカゲルキャップが前記ＬＥＤチップ上方に位置される、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項９】
前記ＬＥＤチップは、ダイボンドの方法により放熱支持体に固定され、
前記ＬＥＤチップには、さらに蛍光粉を混合した封止剤が設置される、ことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１０】
前記放熱支持体は、金属材料と樹脂材料の混合物で作られる、
ことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１１】
前記レンズセットの表面には、複数の補強リブが設置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１２】
前記レンズセットの内部の表面には、複数のチャネルが設置されており、
前記チャネルは封止剤をより順調に注入させるために用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１３】
以下のステップを含むＬＥＤモジュールの製造方法。
（１）ＬＥＤチップを放熱支持体に貼り合わせ、前記放熱支持体は、チップ貼り付け方法により回路板に貼り付けられる；
（２）前記回路板とヒートシンクを緊密に貼り合わせ、前記ヒートシンクの周りの外周に沿って密封リングが置かれ、レンズセットが前記ヒートシンクに被せられ、前記ＬＥＤチップの上方に前記レンズセットが位置される；
（３）封止剤をヒートシンクの底部の封止剤注入口を通してヒートシンクとレンズセットの間の隙間に注入させ、封止剤がレンズセットとヒートシンクの間の隙間に填充され、余分の空気は、排気口から排出される；
（４）ボルトで締める方法、及び／又は、接着剤で密封する方法で封止剤注入口と排気口を封止する。
【請求項１４】
前記ステップ（３）は、さらに、
封止剤がヒートシンクの底部の封止剤注入口を通してレンズセットの内部表面のチャネルに注入される、
ことを含む、
ことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤモジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記封止剤は透明状であり、その屈折率は１．４〜３である、
ことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤモジュールの製造方法。
【請求項１６】
ＬＥＤモジュールであって、ＬＥＤ発光体とアルミニウム基板を含み、
前記ＬＥＤ発光体は、ＬＥＤチップと放熱基盤を含み、
前記ＬＥＤチップは、前記放熱基盤に貼り合わされており、
前記放熱基盤は、チップ貼り付け方法により前記アルミニウム基板に貼り付けられている、
ことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項１７】
前記ＬＥＤモジュールは、レンズセットとヒートシンクをさらに含み、
前記アルミニウム基板が前記放熱基盤に貼り合わされており、
前記レンズセットが前記ヒートシンクに被せられており、
前記レンズセットと前記ヒートシンクにより構成された空間内に封止剤が充填されており、
前記封止剤の屈折率が１．４〜３である、ことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明灯の技術分野に関するものであり、特にＬＥＤモジュールとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤチップ技術と封止技術の発展に伴って、益々多くのＬＥＤ製品が照明分野に使用されており、特にエネルギー効率のよい白色光ＬＥＤが取り上げられる。
【０００３】
ＬＥＤは高い発光効率を有し、長寿命であり、省エネで環境に優しく、調光の調節に適合し、水銀などの汚染物質が含まれてない特徴があるため、白熱灯、蛍光灯などの伝統的な光源の後に続く次世代の照明光源である。
【０００４】
しかし、現在のＬＥＤモジュールには以下の欠陥がある：
１．既存のＬＥＤモジュールのＬＥＤチップが発する光は、伝播する際に空気媒質を通過しなければならないため、界面損失を受け、ＬＥＤチップの発光効率を低下させる；
２．既存のＬＥＤモジュールにおいて、レンズセットとヒートシンクの間には充填物がないため、一旦水蒸気が進入してしまうと、ＬＥＤ発光体は損傷を受ける；
３．既存のＬＥＤモジュールのＬＥＤ発光体は、放熱支持体の底面を経由することによってのみ熱を回路板に伝達しないため、放熱の効果が比較的低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＬＥＤモジュールを提供することにより、既存の技術において、ＬＥＤモジュールのＬＥＤチップが発する光は、伝播する際に空気媒質を通過しなければならないため、界面損失を受けて、ＬＥＤチップの発光効率を低下させる、といった技術的な問題を解決することを目的とする。
【０００６】
本発明のもう一つの目的は、上記のＬＥＤモジュールの製造方法を提供することにより、既存の技術において、ＬＥＤモジュールのＬＥＤチップが発する光は伝播する際に、空気媒質を通過するため、界面損失を受け、ＬＥＤチップの発光効率を低下させる、といった技術的な問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は以下の技術方案を通して実現する：
ＬＥＤモジュールであって、レンズセット、密封リング、ＬＥＤ発光体、回路板とヒートシンクを含み、前記ＬＥＤ発光体は、ＬＥＤチップと放熱支持体を含み、前記ＬＥＤチップが前記放熱支持体に貼り合わされており、前記放熱支持体がチップ貼り付け方法により前記回路板に設置されており、前記レンズセットが前記ヒートシンクに被せられ、前記ＬＥＤチップの上方に前記レンズセットが位置されており、前記ヒートシンクには、貫通穴が設けられ、前記貫通穴は、封止用ゲルにより密封されており、前記レンズセット、前記密封リング、前記封止用ゲルと前記ヒートシンクが形成した密閉空間内に封止剤を充填されており、前記封止剤はゲル注入の方法により前記密閉空間に充填されている。
【０００８】
好ましくは、その封止剤の屈折率がレンズセットのレンズの屈折率よりやや高く、ＬＥＤチップの屈折率よりやや低く、前記封止剤は透明状であり、その屈折率は１．４〜３である。
【０００９】
好ましくは、前記ヒートシンクの底部には、封止剤注入口と排気口が設置され；前記回路板には、前記封止剤注入口と排気口に対応する貫通穴が設置される。
好ましくは、前記ＬＥＤチップがダイボンドする方法により放熱支持体に固定され、前記ＬＥＤチップには、蛍光粉が設置される。
【００１０】
好ましくは、前記放熱支持体は絶縁性高熱伝導の材料で作られる。
【００１１】
好ましくは、前記絶縁性高熱伝導の材料は、例えばＡｌＮのような高い熱伝導のセラミック材料を含む。
【００１２】
好ましくは、前記ＬＥＤ発光体は、シリカゲルキャップをさらに含み、前記シリカゲルキャップが前記放熱支持体に設置され、前記シリカゲルキャップが前記ＬＥＤチップの上方に位置される。
【００１３】
好ましくは、前記ＬＥＤチップがダイボンドする方法により放熱支持体に固定され、前記ＬＥＤチップには、また、蛍光粉を混合した封止剤が設置される。
【００１４】
好ましくは、前記放熱支持体は、金属材料と樹脂材料を混ぜ合わせて作られたものであって、金属材料には、ヒートシンクの効果と電気溶接板の効果があり；樹脂材料には、反射鏡としての効果があり、しかも、封止剤を固定させる役割をし、封止剤が固体化されていない時は、封止剤が漏れるのを阻止することができる。
【００１５】
好ましくは、前記レンズセットの表面には、複数の補強リブが設置される。
【００１６】
好ましくは、前記レンズセットの内部の表面には、複数のチャネルが設置され、封止剤を更に順調に注入させることに用いる。
【００１７】
ＬＥＤモジュールの製造方法は、以下のステップを含む：
（１）ＬＥＤチップを放熱支持体に貼り合わせ、前記放熱支持体は、チップ貼り付け方法により回路板に貼り付けられる；
（２）前記回路板とヒートシンクを緊密に貼り合わせ、ヒートシンク周りの外周に沿って密封リングが置かれ、レンズセットが前記ヒートシンクに被せられ、前記ＬＥＤチップの上方に前記レンズセットが位置される；
（３）封止剤をヒートシンクの底部の封止剤注入口を通してヒートシンクとレンズセットの間の隙間に注入させ、封止剤がレンズセットとヒートシンクの間の隙間に填充され、余分の空気は、排気口から排出される；
（４）ボルトで締める方法、及び／又は、接着剤で密封する方法で封止剤注入口と排気口を封止する。
【００１８】
好ましくは、前記ステップ（３）は、また、封止剤がヒートシンクの底部の封止剤注入口を通してレンズセットの内部表面のチャネルに注入される、ことを含む。
【００１９】
好ましくは、前記封止剤は透明状であり、その屈折率は１．４〜３である。
【００２０】
ＬＥＤモジュールであって、ＬＥＤ発光体とアルミニウム基板を含み、前記ＬＥＤ発光体は、ＬＥＤチップと放熱基盤を含み、前記ＬＥＤチップが前記放熱基盤に貼り合わされ、前記放熱基盤がチップ貼り付け方法により前記のアルミニウム基板に貼り合わされる。
【００２１】
好ましくは、前記ＬＥＤモジュールは、また、レンズセットとヒートシンクを含み、前記アルミニウム基板が前記放熱基盤に貼り合わされ、前記レンズセットが前記ヒートシンクの上に被せられ、前記レンズセットと前記ヒートシンクにより構成された空間内には、封止剤が充填され、前記封止剤の屈折率は１．４〜３である。
【発明の効果】
【００２２】
既存の技術と比較してみると、本発明は以下の有益な効果がある：
１、既存の技術と比べ、本発明は、ＬＥＤモジュールにおいてＬＥＤチップが発する光が伝播される際には、元々あった空気媒質が封止剤により置換されており、且つ、封止剤の屈折率はレンズセットのレンズに整合し、これにより、最大限に出光率を高めさせ、既存の技術より発光効率が１０〜１５％高まる；
２、本発明のＬＥＤモジュールにおいて、ヒートシンクとレンズセットの密閉空間には、封止剤が充填され、回路板と各ＬＥＤ発光体は、すべて封止剤により被せられたため、良好な防水性能を有する；
３、本発明において、ＬＥＤ発光体が発生した熱は、放熱支持体の底面を経由して回路板に伝達できるだけでなく、封止剤を経由して外面に伝達することができるため、放熱の効果を更に良くさせる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のＬＥＤモジュールの構造を示す図である。
【図２】本発明のＬＥＤモジュールの分解を示す図である。
【図３】本発明の回路板の構造を示す図である。
【図４】本発明のヒートシンクの構造を示す図である。
【図５】本発明のＬＥＤ発光体の一つの実施例の構造を示す図である。
【図６】本発明のＬＥＤ発光体の一つの実施例の構造を示す図である。
【図７】本発明のＬＥＤ発光体のもう一つの実施例の構造を示す図である。
【図８】本発明のＬＥＤ発光体の他の実施例の構造を示す図である。
【図９】本発明のレンズセットの外側の構造を示す図である。
【図１０】本発明のレンズセットの内側の構造を示す図である。
【図１１】本発明のＬＥＤモジュールの他の実施例の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下の図面と結びつけながら、本発明について詳しく説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１から図１０に示すように、本発明のＬＥＤモジュールは、レンズセット１、密封リング４、ＬＥＤ発光体２１、回路板２とヒートシンク３を含み、レンズセットに係合構造１３が設置され、密封リング４は、固体の密封リングと液体の密封リングを含むこともでき、或いは、二つの中の一つを含むこともでき、回路板とヒートシンクには、貫通穴２４、３３が設けられ、貫通穴は、封止用ゲルにより封止され、ＬＥＤ発光体２１は、ＬＥＤチップ２１１と放熱支持体２１２を含み、ＬＥＤチップは、放熱支持体に貼り合わされ、放熱支持体は、チップ貼り付け方法により回路板２に設置され、レンズセット１は、係合構造によりヒートシンク３に設置され、ＬＥＤチップ上方にレンズセット１が位置され、レンズセット１、密封リング４、ヒートシンク３、貫通穴の封止用ゲルにより形成された密閉空間内に封止剤が充填され、封止剤は、ゲル注入の方法により密閉空間に充填される。
【００２６】
上記のＬＥＤモジュールの構造は、あくまでも例として挙げたものにすぎず、決して本発明を限定するのに用いるのではない。ＬＥＤモジュールは他の構造を採用することもできる。
【００２７】
レンズセット１、密封リング４、ヒートシンク３、貫通穴の封止用ゲルにより形成された密閉空間内に封止剤が充填され、封止剤は、ゲル注入の方法により密閉空間に充填される。
【００２８】
このように、封止剤が封止剤注入口から注入されると同時に、空気が排気口から排出されるため、空気を完全に密閉空間から排出させ、充填された封止剤に気泡が残るのを防ぐ。
【００２９】
本実施例において、封止剤は透明状であり、採用される封止剤の屈折率は、レンズセットのレンズの屈折率よりやや高い。より好ましくは、その封止剤の屈折率がレンズセットのレンズの屈折率よりやや高く、ＬＥＤチップの屈折率よりやや低い。ＬＥＤチップの屈折率は、約１．７〜４であり、レンズセットのレンズの屈折率は、約１．４〜１．６であり、封止剤の屈折率は、レンズの屈折率とＬＥＤチップの屈折率に介在すべきであり、１．４〜３が選択される。
【００３０】
このように、屈折率の相違が大きすぎると、全反射の発生が引き起こされ、光線がチップの内部に反射し戻るため、光線を効果的に導き出すことができなくなる。従って、封止材料の屈折率を高め、その屈折率をＬＥＤチップとレンズの屈折率に介在させることにより、全反射の発生を減少することができ、ＬＥＤチップの発光効率が高まる。
【００３１】
本発明のＬＥＤモジュールにおいて、ＬＥＤチップが発する光は伝播する際には、元々あった空気媒質が封止剤により置換されており、しかも、封止剤の屈折率は、レンズセットのレンズに整合し、これにより、出光率が最大限に高められ、本実施例においては、選択された封止剤の屈折率は、１．４〜３にすることができ、実験したデータによると、既存技術と比べ、発光効率が１０〜１５％に高まったことが明らかであった。
【００３２】
図２から図４に示すように、本実例において、ヒートシンク３の底部には、封止剤注入口３１と排気口３２、貫通穴３３が設置され；回路板２には、封止剤注入口３１と排気口３２、貫通穴２４に対応する貫通穴２２、２３が設置される。封止剤注入口は一つ或いは多数でもよく、排気口も一つ或いは多数でもよい。封止剤注入口と排気口の形は限定しない。
【００３３】
本実施例において、封止剤注入口３１と排気口３２のそれぞれ一つがヒートシンク３の底部に設置され、ヒートシンク３とレンズセット１が係合された後に、封止剤をヒートシンクの底部の封止剤注入口を通して、ヒートシンク、密封リング、レンズセットと貫通穴の封止構造の間の隙間に注入させ、余分の空気が排気口から排出され、最大限でその封止性を保障する。
【００３４】
図５、６に示すように、本実施例において、ＬＥＤチップは、ダイボンドの方法により放熱支持体上に固定され、ＬＥＤチップには蛍光粉が設置される。
【００３５】
ここで、放熱支持体は絶縁性高熱伝導の材料で作られ、ＡｌＮのような高い熱伝導のセラミック材料が好ましく、最大限でその放熱性を保障する。
【００３６】
図７に示すように、本実施例において、ＬＥＤ発光体は、又、シリカゲルキャップ２１３を含み、シリカゲルキャップ２１３が放熱支持体２１２に設置され、シリカゲルキャップ２１３は、ＬＥＤチップ２１１上方に位置される。
【００３７】
図８に示すように、本実施例において、ＬＥＤチップ２１１は、ダイボンドの方法により放熱支持体２１２に固定され、ＬＥＤチップには、蛍光粉を混合した封止剤が設置される。
【００３８】
ここで、放熱支持体２１２は、金属材料と樹脂材料の混合物で作られ、金属材料には、ヒートシンクの効果と電気溶接板の効果があり、樹脂材料には、反射鏡としての効果があり、しかも、封止剤を固定させる役割をし、封止剤が固体化されていない時は、封止剤が漏れるのを阻止することができる。
【００３９】
図９、１０に示すように、本実施例において、レンズセット１の表面には、複数の補強リブ１１が設置され、補強リブ１１はレンズセットの堅牢性を強化することができる。レンズセットの内部表面には、複数のチャネル１２が設置され、封止剤の注入を更に順調にさせる。
【００４０】
本発明は、また、ＬＥＤモジュールの製造方法を提供し、以下のステップを含む：
（１）ＬＥＤチップは、放熱支持体に貼り合わされ、前記放熱支持体は、チップ貼り付け方法により回路板に貼り付けられる；
（２）回路板とヒートシンクを緊密に貼り合わせ、ヒートシンク周りの外周に沿って密封リングが置かれ、レンズセットがヒートシンクに被せられ、ＬＥＤチップ上方にレンズセットが位置される；
（３）封止剤は、ヒートシンクの底部の封止剤注入口を通してヒートシンクとレンズセットの間の隙間に注入され、レンズセットとヒートシンクの間の隙間に封止剤が填充され、余分の空気は、排気口から排出される；
（４）ボルトで締める方法、及び／又は、接着剤で密封する方法で封止剤注入口と排気口を封止する。
【００４１】
封止剤をより順調に注入させるため、ステップ（３）においてさらに：
封止剤は、先にヒートシンクの底部の封止剤注入口を通してレンズセットの内部表面のチャネルに注入され、その後、ヒートシンクとレンズセットの間の隙間に注入される。
【００４２】
ここで、封止剤は透明状であり、その屈折率は１．４〜３である。
【００４３】
実施例２
図１１に示すように、本実施例と前記の実施例の区別は、本実施例においては、レンズセットとヒートシンクの間において、係合の方法を採用せずに、ボルトで締める方法を採用する、ことである。
【００４４】
本発明のＬＥＤモジュールにおいて、ヒートシンクとレンズセットの密閉空間には、封止剤が充填され、回路板と各ＬＥＤ発光体は、すべて封止剤より被せられたため、良好な防水性能を有する。本発明のＬＥＤモジュールにおいて、ＬＥＤ発光体が発生する熱量は、放熱支持体の底面を経由して回路板に伝達できるだけでなく封止剤を経由して外面に伝達することができるため、放熱の効果を更に良くさせる。
【００４５】
以上に公開した実施例は、本発明の複数の具体的な実施例を述べたものに過ぎず、本発明がこれに制限されるものではない。本分野の全ての技術者が考えた変更や改良は、本願の保護範囲に含ませるべきである。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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