МОДУЛЬ ОСВЕТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2011 года по МПК H01L33/56 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к освещению, в частности к конструкции модуля осветительного устройства.

Уровень техники

Светоизлучающие диоды (LEDs) могут быть более производительны, если модуль LED спроектирован более рационально для более производительного высвобождения света, который образуется внутри LED во время его работы. В будущих возможностях конструкции устройства, производительность высвобождения света может быть предметом улучшения возможностей того, что свет из LED рационально направляется таким образом, что может покинуть LED модуль в желаемом направлении. Количество конструктивных возможностей может влиять на такие возможности как направление и расположение отражающих поверхностей, в которых тип отражения имеет зеркальную или разряжающую природу. Дополнительно отражающие свойства модуля LED могут сказываться на производительности высвобождения света. Множество трудов описывает, как проектировать модули LED, учитывая особенности, такие как структура и композиция, например.

PCT № WO 2005/067063 описывает расположение, содержащее подложку с множеством электрически проводимых дорожек и по меньшей мере одно излучающее свет устройство, поверхность которого прикреплена к подложке и соединена первым и вторым электродами с электрически проводящими дорожками. Кольцо, которое расположено на подложке, предохраняет устройство излучения света и содержит нижнюю поверхность, которая присоединена к подложке, и верхнюю поверхность, которая спроектирована с возможностью отражения света излучаемого устройством излучения света в заданном направлении. Это кольцо позволяет собирать и направлять свет и может обеспечить точное расположение инкапсулирующей детали или линзы, которая может быть частью инкапсулирующей детали и поглощать тепловую энергию из инкапсулирующей детали, которая может быть передана из верхней и боковых поверхностей устройства излучения света.

Патент США № 6940704 описывает излучающий свет диод, содержащий поверхность крепления модуля, имеющую металлический контур массой, достаточной для обеспечения низко теплового сопротивления, по меньшей мере, один контакт анода и по меньшей мере один контакт катода. LED также содержит отражатель, расположенный в модуле, полупроводник и дополнительный фокусирующий купол. Полупроводник содержит прозрачную подложку и полупроводниковый компонент, который расположен внутри модуля, так что полупроводниковый компонент и подложка, расположенные бок о бок над отражателем, или полупроводник, расположенный в модуле, так что подложка оказывается наверху полупроводникового компонента.

Патент США № 6982522 описывает LED устройство, содержащее основу, имеющую полость с открытой верхней поверхностью, внутренняя поверхность стенки полости имеет отражающую поверхность; LED расположен на внутренней нижней поверхности полости; резина заполняет полость, резина содержит фосфор, который поглощает часть света излучаемого LED для преобразования и излучения света; и слой фосфора покрывает отражающую поверхность, слой фосфора содержит частицы фосфора.

Патент США № 6949771 описывает источник света, содержащий планарную подложку с расположенной по центру щелью. Диод, излучающий свет, прикреплен на металлический слой, покрывающий низ щели и скрыт при помощи прозрачного инкапсулирующего материала. Металлический слой обеспечивает тепловой путь для отвода тепла, вырабатываемого во время излучения света диодом.

Патент США № 6590235 и 6204523 описывает LED компонент с излучением света в зеленом, близком к UV диапазону длины волны. Излучающий свет полупроводник инкапсулирован при помощи одной или более силиконовых соединений, содержащих массивный наружный кожух, покрытый гелем или вязким слоем, или тем и другим одновременно. Силиконовый материал устойчив к диапазону температур и влажности, и предохраняет от распространения UV излучения.

Патент США № 6995402 описывает крепление для полупроводникового устройства излучения света, которое содержит встроенную отражающую крышку. Отражающая крышка содержит стенку, образованную на креплении, которая имеет форму и расположена для отражения светового излучения из устройства излучения света вдоль вертикальной оси конструкции устройство/крепление.

Патент США № 6897486 описывает излучающий свет модуль и метод его производства. Модуль содержит подложку, имеющую пазы, проводник присоединен к пазам, LED присоединен на подложку. К подложке прикреплены рукав, отражатель и линза. Для производства излучающего свет модуля образована длинная подложка, к которой прикреплен проводник. Подложка содержит прикрепленные проводники, обрезанные на определенной длине для образования отдельных подложек. К каждой отдельной подложке присоединен LED, линза и отражатель.

Патент США № 6610563 описывает способ производства поверхности с прикрепленными оптоэлектронными компонентами, который содержит следующие шаги: подготовка основного корпуса (модуля) с оптоэлектронным приемником и/или передатчиком, расположенными в полости основного корпуса, который заполнен прозрачным материалом при помощи литья, с расположением оптического устройства внутри основного корпуса, в котором оптическое устройство соприкасается с залитым материалом.

Патент США № 2005/0221519 описывает способ производства модуля полупроводникового излучающего свет устройства, который содержит первое литье инкапсулирующего материала в полость, в которой расположено устройство излучения. Первое литье инкапсулирующего материала в полость предназначено для образования жесткой верхней поверхности выбранной формы. Светящийся преобразующий элемент содержит материал преобразования длины волны и имеет толщину области полости, большую, чем ближняя стенка полости.

Патент США № 2005/0269587 описывает светоизлучающий матричный модуль и метод производства. Модуль содержит контур, по меньшей мере, один LED, корпус и линзу. Контур содержит множество проводников и имеет верхнюю и нижнюю стороны. Часть контура определяет площадку крепления. LED крепится к площадке крепления. Корпус частично объединен с контуром и определяет свободное пространство в верхней части контура, открытое пространство предохраняет площадку крепления. Корпус дополнительно содержит защелки, расположенные на нижней стороне контура. Линза соединена с корпусом. Составная линза используется как отражатель и инструмент для сбора и направления света излучаемого LED, для желаемого спектра и яркости исполнения.

Патент США № 2005/0199884 описывает модуль LED высокой мощности, в котором, в действительности, планарные основной и вспомогательный контуры изготовлены из металла с высоким коэффициентом отражения, и разделены друг от друга крышкой. LED расположен на, по меньшей мере, одном контуре и имеет выводы электрически соединенные с контурами. Корпус модуля изготовлен из резины, закрепляет LED и в то же время фиксирует контур внизу. Инкапсулирующий материал заполняет щель между основным и вспомогательным контурами.

Патент США № 2005/0045904 описывает излучающий свет диод с высоким тепловым рассеиванием, который содержит печатную плату, проводящий материал, LED и резину из сложного состава. Печатная плата имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность напротив верхней поверхности. Через верхнюю поверхность к нижней поверхности печатной платы проходит отверстие. Верхняя поверхность печатной платы образована с электродами. Проводящий материал заполнен через отверстие в печатной плате. LED прикреплен к верхней поверхности печатной платы и соприкасается с проводящим материалом. Резина из сложного состава инкапсулирует LED чип.

Патент США № 2004/0041222 описывает светоизлучающий матричный модуль, который содержит подложку, отражатель и линзу. Подложка изготовлена из теплопроводящего, но электрически изолированного материала. Подложка имеет проводники для соединения внешнего источника электрического тока с LED в месте соединения. Отражатель соединен с подложкой и в действительности предохраняет место соединения. Линза свободно перемещается относительно отражателя и имеет возможность быть поднятой или опущенной при помощи инкапсулирующего материала, который располагается на оптимальном расстоянии от LED. Линза может быть покрыта любой оптической системой химического действия при выполнении устройства.

Европейский патент № 1453107 описывает LED, содержащий устройство излучения света, обеспеченное средством снабжения энергией, средством закрытия для закрытия устройства излучении света со светопередающим материалом, отражающего поверхностью для отражения света, излучаемого устройством излучения света в направлении, перпендикулярном центральной оси устройства излучения света или под большим углом к центральной оси напротив поверхности излучения света устройства излучения света, диод, излучающий свет, имеет направляющую поверхность для направления света отраженного от поверхности в направлении, перпендикулярном центральной оси устройства излучения света или под большим углом к центральной оси, отражающее зеркало расположено вокруг диода, излучающего свет.

Производимые на сегодняшний день обычные модули LED требуют множества компонентов с обширной механической настройкой или сложным производством для обеспечения оптической настройки. Также LED модули обычно инкапсулированы при помощи инкапсулирующего материала до того, как крепится оптическая линза, которая инкапсулирует LEDs. Такая конструкция может стать причиной использования инкапсулирующего материала в избыточном или недостающем количестве, что может вызвать ухудшение оптической производительности модуля LED. Следовательно, имеется потребность в новой конструкции модуля осветительного устройства.

Приведенная выше информация обеспечивает раскрытие информации, предполагающей заявителем актуальность настоящего изобретения. Не стоит объяснять, что любая предыдущая информация составляет уровень техники по отношению к настоящему изобретению.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является обеспечение модуля осветительного устройства. В соответствии с аспектом данного изобретения оно обеспечивает модуль осветительного устройства, который содержит: подложку, контур, расположенный на подложке, который определяет полость, контур содержит один или более каналов, определенных в ней, каждый из одного или более каналов жидкостно соединяет полость с соответствующим внешним отверстием; один или более светоизлучающих элементов действующим образом расположены внутри полости и оптическую передающую систему, расположенную на контуре и оптически соединенную с одним или более светоизлучающими элементами, где полость, по меньшей мере, частично заполнена светопередающим инкапсулирующим материалом и где вышеуказанные один или более каналов дают возможность жидкостного движения инкапсулирующего материала.

В соответствии с другим аспектом данного изобретения обеспечивается способ производства модуля осветительного устройства, который содержит шаги: таким образом, определяя полость и контур, определяющий два или более каналов жидкостно соединяющих полость с соответствующими внешними отверстиями; действующим образом соединенные один ли более светоизлучающих элементов с подложкой, где указанные один или более светоизлучающих элементов расположены внутри полости; соединение системы оптической передачи с контуром и вставку желаемого количества инкапсулирующего материала в полость сквозь внешнее отверстие и через один или более из двух, или более каналов обеспечивает вывод газа из полости.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 схематически показывает вид поперечного разреза модуля осветительного устройства в соответствии с осуществлением данного изобретения.

Фиг.2 схематически показывает вид поперечного разреза контура модуля осветительного устройства в соответствии с осуществлением данного изобретения.

Фиг.3 схематически показывает вид поперечного разреза соединенного контура и системы оптической передачи для модуля осветительного устройства в соответствии с осуществлением данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Определение

Термин "светоизлучающий элемент" используется для обозначения устройства, которое содержит элемент, в который излучается излучение длины волны или сочетания длин волн электромагнитного спектра, например видимый спектр, инфракрасный спектр или ультрафиолетовый спектр, которое приводится в рабочее состояние при помощи применения разности потенциалов или пропускания электрического тока. Например, светоизлучающий элемент может иметь монохроматическую, квази-монохрамотическую, полихроматическую или широкополосную характеристику спектра излучения. Примеры светоизлучающих элементов света включают неорганические или органические твердотельные диоды излучения света, органические или полимерные диоды излучения света, оптически накачаный фосфор, покрывающий диод излучения света, оптически накачанный нанокристальный диод излучения света или другие похожие устройства, что без затруднений поймет специалист в данной области. Дополнительно фраза "светоизлучающий элемент" используется для определения специального устройства излучающего излучение, например штампованный LED или другое устройство.

Для целей настоящей заявки термин "около" используется здесь для обозначения отклонения +/-10% от номинального значения. Должно быть принято во внимание, что подобные отклонения всегда содержат любые значения, приведенные здесь, в любом случае, если имеется указание на это или нет.

До тех пор пока не определено обратное, все технические и научные термины, используемые здесь, имеют то же значение, общее принятое в данной области, к которой относится данное изобретение.

Данное изобретение обеспечивает модуль осветительного устройства с одним или более светоизлучающих элементов, действующим образом соединенных с подложкой и контуром, расположенным, по меньшей мере, вокруг одного или более светоизлучающих элементов. Контур и подложка определяют полость, в которой располагаются один или более светоизлучающих элементов, в которых полость может быть в действительности инкапсулирована при помощи системы оптической передачи. По меньшей мере, часть полости может быть заполнена инкапсулирующим материалом. Контур определяет один или более каналов, в которых каждый канал соединяет полость с извне, при помощи внешнего отверстия. Например, внешнее отверстие может быть доступно для жидкостного движения во время сборки модуля осветительного устройства, обеспечивая жидкостное движение средства инкапсулирующего материала в полость. Одна или более излучающих свет деталей могут быть действующим образом присоединены к источнику энергии при помощи, например, спайки, массива шариков (BGA), или проводников на подложке для обеспечения энергией одного или более светоизлучающих элементов во время их работы.

В осуществлении данного изобретения инкапсулирующий материал может быть размещен разными способами во время сборки подложки, контура и системы оптической передачи для обеспечения модуля осветительного устройства, который имеет полость, заполненную нужным количеством инкапсулирующего материала. Например, одна или более светоизлучающих элементов могут быть расположены на подложке, в то время, как контур может быть расположен на подложке, в которой контур может в действительности покрывать внешний периметр одного или более светоизлучающих элементов. Далее нужное количество инкапсулирующего материала в нужном виде, например, в жидком состоянии, может быть размещено на или между одним или более светоизлучающих элементов, в действительности на контур может быть размещена система оптической передачи. Сборка может полностью инкапсулировать одну или более светоизлучающих элементов и одна или более светоизлучающих элементов может быть запечатана между, например, инкапсулирующим материалом и подложкой. Во время производственного процесса, если необходимо, излишек инкапсулирующего материала может заполнить один или более каналов определенных контуром, позволяя образоваться запасу нужного количества инкапсулирующего материала в полости, полость определяется подложкой и контуром.

В осуществлении данного изобретения один или более светоизлучающих элементов может быть расположена на подложке, контур определяет два или более каналов, которые в действительности могут быть расположены на подложке и в действительности окружающие по горизонтали один или более светоизлучающих элементов, и система оптической передачи может быть расположена на контуре, образуя свободную полость между одним или более светоизлучающим элементом. В действительности, инкапсулирующий материал может быть введен из внешнего отверстия через один или более количество каналов в контур для заполнения полости нужным количеством инкапсулирующего материала, в котором каналы, определенные контуром могут обеспечить отвод воздуха или другого газа, который содержится в действительности в объеме, близком по значению к объему соответствующей полости, во время ввода инкапсулирующего материала внутрь полости.

В осуществлении данного изобретения модуль осветительного устройства может быть соединен тепловым способом, например, при помощи пайки или другого способа теплового соединения, что может быть более понятно, как теплоотвод или тепловой проводник.

На фиг.1 схематически отображен вид поперечного разреза модуля осветительного устройства 100 в соответствии с осуществлением данного изобретения. Модуль осветительного устройства содержит подложку 110, линзу 120, контур 130 и светоизлучающие элементы 140. Излучающие свет элементы 140 расположены в полости 160, определенной подложкой 110 и контуром 130, в котором светоизлучающие элементы действующим образом соединены со штампованной соединительной пластиной 150. Подложка 110 имеет проводники 112, которые обеспечивают электрическое соединение светоизлучающего элемента 140. Контур содержит каналы 134, которые расположены между полостью 160 и внешними контактами 136, в котором каналы 134 жидкостно соединяют полость 160 и внешние отверстия 136, в которых эти каналы 134 могут обеспечить жидкостное движение инкапсулирующего материала, который располагается в полости 160 во время производства модуля осветительного устройства.

Контур действующим образом соединен с подложкой, где контур вместе с подложкой определяют полость, в которой располагаются один или более светоизлучающих элементов. Контур дополнительно определяет один или более каналов, которые обеспечивают жидкостное соединение между полостью и внешними отверстиями, расположенными извне модуля осветительного устройства.

В осуществлении данного изобретения полость дополнительно определяется, как в действительности инкапсулированная, определенная подложкой, контуром и системой оптической передачи, которые вместе, в действительности, инкапсулируют один или более светоизлучающих элементов, расположенных в полости. Один или более каналов, определенных в контуре, могут позволить заполнение инкапсулирующим материалом полости, таким образом, позволяя размещать нужное количество инкапсулирующего материала в полости.

В осуществлении данного изобретения нужное количество инкапсулирующего материала размещается в полости до размещения системы оптической передачи, в которой один или более каналов определены контуром, дающим возможность жидкостного движения инкапсулирующего материала в течение размещения системы оптической передающей системы, если необходимо.

Один или более каналов могут быть выполнены с возможностью множества вариантов, например, канал может быть линейным, криволинейным, или частично линейным или частично криволинейным или другого вида, что без труда может быть понято квалифицированным рабочим в данной области.

В осуществлении данного изобретения один или более количество каналов могут быть выполнены с возможностью иметь вид формы разреза поперечного сечения, которая может быть выбрана с целью более простого производства, затекания и для других целей, что несложно понять. Например, каждый один или более количество каналов могут иметь ту же форму вида поперечного сечения или различную форму вида поперечного сечения, в которой форма вида поперечного сечения может содержать круглую, квадратную, эллипсоидную, овальную, восьмигранную или любою форму, что несложно понять.

В осуществлении данного изобретения форма поперечного сечения канала может быть одинаковой или разной вдоль длины. Например, канал может иметь уменьшение в области поперечного сечения перед тем, как соединиться с полостью, определенной контуром и подложкой. В такой конфигурации, во время жидкостного движения инкапсулирующего материала в полость через канал давление, вызванное инкапсулирующим материалом, может быть увеличено до момента втекания в полость с соответствующим ограничением области поперечного сечения канала.

В одном осуществлении данного изобретения внутренняя поверхность контура с плоскостями одного или более светоизлучающих элементов преимущественно предназначена для отражения света, который до этого был излучен из одного или более светоизлучающих элементов. Например, соответственно спроектированная отражающая внутренняя поверхность контура может содействовать производительному извлечению света из модуля осветительного устройства.

В одном осуществлении данного изобретения, внутренняя поверхность плоскостей контура светоизлучающих элементов может быть рассеивающей или зеркально отражающей. Например, внутренняя поверхность контура может быть белой и выполнена с возможностью рассеивания и зеркального отражения одновременно. Белые поверхности могут быть осуществлены разными способами, например, поверхность может иметь покрытие или может быть покрашена. В осуществлении данного изобретения часть контура или весь контур могут быть изготовлены из белого материала, например, белой керамики или белого пластика, например, Amodel(tm) пластика или подобного, для обеспечения нужных оптических показателей внутренней поверхности контура. В осуществлении данного изобретения внутренняя поверхность контура может быть металлизирована, например, зеркально с необходимыми показателями разряжения и отражения.

В одном осуществлении данного изобретения внутренняя поверхность или другие поверхности контура могут быть покрыты или выполнены с возможностью слоя отражающего материала, такого как Al, Ag или подобного. Эти типы металлических слоев могут быть нанесены различными способами, включая разбрызгивание, размывание или выпаривание, или подобными для примера.

В одном осуществлении данного изобретения контур может быть покрыт раствором со слоем металла на внутренней поверхности для примера. В осуществлении данного изобретения материал для контура или внутренней поверхности контура может быть выполнен с возможностью иметь коэффициент отражения ниже, чем коэффициент отражения инкапсулирующего материала, который располагается в полости для инкапсулирования одного или более светоизлучающих элементов. Например, если внутренняя поверхность контура имеет соответствующую форму и правильно подобранные коэффициент отражения, то свет инкапсулирующего материала может быть полностью отраженным внутри от внутренней поверхности и направлен к системе оптической передачи, таким образом, достигается необходимый уровень извлечения света из модуля осветительного устройства.

В одном осуществлении данного изобретения угол пересечения между внутренней поверхностью контура и подложкой может быть выполнен с возможностью необходимости излучения светового рисунка. Например, угол пересечения может быть между около 90 и 170 градусов, а в другом осуществлении данного изобретения угол может быть около 135 градусов.

Внутренняя поверхность контура может быть выполнена с возможностью или иметь форму одной или более вариантов конфигураций. Например, внутренняя поверхность может быть планарной, сегментированной планарной, кривой, эллипсоидной, параболоидной или другой формы. В дополнение контур может иметь участок поперечного сечения вида правильного или неправильного полигона или простую форму и может иметь открытый или закрытый вид, который параллелен поперечному сечению. В осуществлении данного изобретения контур выполнен с возможностью полностью или частично ограничивать один или более светоизлучающих элементов.

В другом осуществлении данного изобретения контур может являться отдельным узлом или контур может быть одновременно изготовлен с одним или более узлов системы оптической передачи. В другом осуществлении может быть применен процесс двойной, короткой сборки для производства одновременно контура и линз.

В другом осуществлении данного изобретения контур может быть напрямую действующим образом присоединен к подложке при помощи отливки на подложку, используя подложку, как часть отливки в течение процесса формовки, например, как формовка вставкой.

В другом осуществлении данного изобретения контур содержит систему поддержки, которая обеспечивает позиционирование для размещения и поддержки системы оптической передачи модуля осветительного устройства. Например, система поддержки может быть выполнена с возможностью встроенного плеча, которое может обеспечить поддержку углубления линзы или другой системы оптической передачи. Когда система поддержки выполнена с возможностью углубления, система поддержки может дополнительно обеспечить механическое зажатие системы оптической передачи в контуре.

В другом осуществлении данного изобретения контур содержит два или более присоединенных устройств, выполненных с возможностью механического соединения с областью соединения подложки. Например, контур может содержать две или более шпилек, которые используются для механического позиционирования контура относительно подложки и/или обеспечивать механическое соединение между ними. В другом осуществлении данного изобретения две или более присоединяющих устройств могут быть присоединены к подложке, используя липкое тепловое или фрикционное, или прессованное, или промежуточное соединение.

Фиг.2 отображает контур в соответствии с один осуществлением данного изобретения. Контур 330 и внутренняя поверхность 332 имеют область, которая имеет криволинейную перпендикулярную форму. Внутренняя поверхность может быть формы, которая обеспечивает высоконаправленное отражение для светового излучения при помощи смежного светоизлучающего элемента и которая воткнута на него. Правильно образованные внутренние поверхности могут помогать извлекать нужное распределение излучения света. Контур 330 имеет углубление 338 для расположения системы оптической передачи такой как, например, линза.

В одном осуществлении данного изобретения контур образован из металла, например, алюминия или другого металла или сплава известному специалисту в данной области. Множество металлов отражают видимый свет крайне хорошо и защищены от коррозии при помощи окисной пленки. Металлический контур может иметь покрытие, защищающие поверхность от коррозии или окисления. Защита поверхности от окисления может быть важной, особенно для контуров, изготовленных из алюминия. Использование металлических контуров может потребовать размещения слоя электрической изоляции из, например, полиимида на верхней поверхности подложки, для обеспечения электрической изоляции одного или, более электрически, проводимых слоев, соединенных с подложкой.

В одном осуществлении данного изобретения модуль осветительного устройства содержит пластиковый контур, который формуется прямо на подложке. Например, используя процесс формовки вставкой сначала, вставляется подложка, которая в действительности заполняется нужным количеством компонента литья для изготовления контура. Внутренняя поверхность контура может быть покрыта по выбору, например алюминием или серебром при помощи, например процесса разбрызгивания или выпаривания. Слой электрической изоляции может быть распложен на подложке до того, как будут расположены любые электронные элементы модуля осветительного устройства. В одном осуществлении контур может быть изготовлен, используя материал с соответствующим коэффициентом отражения, обеспечивающим полное внутреннее отражение в сочетании с инкапсулирующим материалом с соответствующим коэффициентом отражения.

В одном осуществлении данного изобретения контур изготовлен из материла с высоким температурным сопротивлением. Высокие температуры могут возникнуть во время работы одного или более светоизлучающих элементов, соединенных с модулем осветительного устройства. Также высокие температуры могут возникать во время сборки модуля осветительного устройства, например во время пайки, отверждения эпоксидом или во время процесса термоультразвуковой сварки. Примеры материалов с высоким температурным сопротивлением и выносливостью включают LCP пластик и Amodel(tm) пластик, и подобные.

В одном осуществлении данного изобретения контур образован из материала с коэффициентом отражения ниже, чем коэффициент отражения инкапсулирующего материала. В этом осуществлении контур может быть выполнен без покрытия, например, металлизацией внутренней поверхности. Если контур изготовлен соответствующей формы, то нижний коэффициент отражения материала контура будет причиной высокой степени общего внутреннего отражения на внутренней поверхности контура для выхода света из инкапсулирующего материала. Соответствующее количество света, который может быть отражен для улучшения производительности извлечения света из модуля осветительного устройства, зависит от значения коэффициента отражения инкапсулирующего материала и материала контура. Имея правильное расположение внутренней поверхности можно обеспечить высокий угол общего внутреннего отражения, в котором общие внутренние отражения света могут быть перенаправлены в направлении линзы.

Подложка.

Подложка обеспечивает подложку, поверх которой действующим образом присоединяются один или более светоизлучающих элементов. Подложка может быть выполнена со способностью разных вариантов и может быть выполнена со способностью, например, подложка может являться печатной платой (PCB) многоуровневой печатной платой, например, печатной платой с металлической основой (MCPCB) или другой подложкой, что без труда может быть понято квалифицированным рабочим в данной области.

В одном осуществлении подложка имеет крайне высокую теплопроводящую проводимость. Например, подложка может содержать один или более слоев AIN керамики с металлизацией дна и верха, или подложка может быть LTCC керамикой, нанесенной на Cu/Mo/Cu металлическую основу PC платы или быть выполненной с возможностью других применений, которые обеспечивают крайне высокие теплопроводящие свойства, что без труда заметит специалист в данной области. В одном осуществлении подложка может также содержать литой пластиковый материал, например, такой как LCP пластик, или Amodel(tm) пластик, или подобный.

В одном осуществлении данного изобретения поверхность подложки является внешним слоем полости или заранее установленной областью подложки, может быть рассеивающей или зеркально отражающей.

Отражающие показатели могут относиться к металлу, например, к алюминиевому или серебрянному покрытию, в котором оптические показатели подложки могут помогать перенаправлять свет, излучаемый при помощи одного или более светоизлучающих элементов в направлении системы оптической передачи.

В одном осуществлении данного изобретения подложка содержит один или более слоев с проводниками или дорожками для соединения действующим образом одного или более светоизлучающих элементов, штампованных соединительных площадок или других устройств. Слои или проводники могут содержать различные материалы такие, как металлический сплав, включая любые сочетания, например, меди, серебра, золота, алюминия, олова или подобных материалов.

Слои подложки, которые содержат электрически проводимые элементы, например, светоизлучающие элементы, которые не должны вызывать замыкания, такие как, например, определенные сочетания проводников, проводящих электричество, имеют необходимость электрической изоляции от слоев которые являются оптическими отражателями, но также и проводящими электричество. Следовательно, в одном осуществлении данного изобретения соответствующий материал электрической изоляции, которые применяются в данной области, может быть использован для соответствующей электрической изоляции, например, проводников или слоев. В одном осуществлении данного изобретения металлические проводники верхней поверхности подложки могут быть покрыты тонким слоем изолирующего материала или диэлектрика, например, полиимидом, с толщиной от 0,5 до 2 mil или другим изолирующим электричество материалом, что может быть без труда понято квалифицированным рабочим в данной области. В одном осуществлении изолирующий электричество слой может также быть полностью или выборочно расположен на областях подложки, которая может быть закрыта при помощи контура, для обеспечения электрической изоляции контура, который может быть электрически проводимым. Применение слоя электрической изоляции может иметь заметную пользу, так как может обеспечить более гладкую поверхность для соединения между подложкой и контуром.

В одном осуществлении данного изобретения подложка припаивается на PC плату, схема или два провода соединяют схему электрического привода. Подложка может иметь один или более проводящих слоев, содержащих Au или Au/Sn или другой сплав для пайки, как может без труда быть понято квалифицированным рабочим в данной области. В одном осуществлении подложка значительно больше для обеспечения нужного или необходимого количества электрических схем, расположенных на подложке.

В одном осуществлении данного изобретения контур и подложка образованы как одно целое, в котором подложка содержит один или более выемок, которые могут быть использованы, как отражающие полости. Выемки могут быть образованы в подложке при помощи различных способов в зависимости от материала подложки. Например, выемки при совместном обжиге керамической подложки могут быть образованы во время производства подложки. Для обеспечения производства выемок в керамической подложке требуется подготовка подложки, так как форма керамического материала может заметно изменить свою форму во время совместного обжига.

В одном осуществлении может являться преимуществом повторное производство выемок в подложке, используя соответствующий инструмент во время совместного обжига керамической подложки. Инструмент формирования выемок может обеспечить составные части, имеющие предопределенную форму, которая может быть применена к керамической основе во время совместного обжига для формовки выемок. Нужно заметить, что давление, с которым инструмент формовки может быть применен, точно управляемым во время процесса совместного обжига, чтобы избежать трещин или раскола керамического материала. Форма инструмента формовки может помочь определить форму выемок, например, скос уступа выемки. Инструмент формовки может быть изготовлен из определенного литого материала, который имеет точную форму, и протяженность рабочей поверхности, когда подвергается высокой температуре. Инструмент формовки должен иметь свойство, предохраняющее от нежелательного воздействия на керамический материал или постоянно располагать и освобождать любой нежелательный материал, на или в поверхности керамического материала. Разные способы и технологии для совместного обжига керамической подложки широко известны в данной области.

В одном осуществлении керамическая подложка может быть выполнена в предопределенной форме, имеющей выемки перед совместным обжигом, расположенные в расчете перепада усадки и продолжительности во время совместного обжига. В действительности, форма и протяженность предформованных подложек может быть разной от формы и протяженности совместного обжига подложки.

Инкапсулирующий материал.

Инкапсулирующий материал заполняет, по меньшей мере, часть полости, определенной контуром, подложка, которая может быть дополнительно определена как объем при присоединении системы оптической передачи. Инкапсулирующий материал может окружать один или более излучающих свет приборов, прикрепленных к подложке, в которой инкапсулирующий материал может выборочно иметь коэффициент отражения, больший, чем коэффициент отражения системы оптической передачи.

Например, общая внутренняя отражаемость, с которой модуль осветительного устройства может быть уменьшен, когда один или более излучающих свет приборов, например, штампованный LED, в действительности, напрямую соприкасается с оптическим элементом, например, с инкапсулирующим материалом. В одном осуществлении данного изобретения инкапсулирующий материал может быть выбран имеющим коэффициент отражения, близкий к излучающим свет приборам. Инкапсулирующий материал с коэффициентом отражения, который только немного меньше, чем коэффициент отражения излучающего свет прибора может уменьшить процент световых лучей до общего внутреннего отражения оптической поверхности между излучающим свет прибором и инкапсулирующим материалом.

В одном осуществлении инкапсулирующий материал изготовлен, например, из мягкого или жидкого материала, который может помочь управлять тепловой проводимостью на или около оптической поверхности во время возникновения разных тепловых коэффициентов и колебаний рабочей температуры.

В одном осуществлении данного изобретения мягкий или жидкий инкапсулирующий материал или оптический силикон может быть запечатан, например, между смежной системой оптической передачи, например, линзой или другим элементом, такой, как подложка. Дополнительно инкапсулирующий материал может быть в прямом тепловом взаимодействии с одним или более светоизлучающими элементами.

Обычный инкапсулирующий материал содержит определенные, силиконовые и эластичные или чистый гель с низкой ионной примесью такой как, например, Cl, K, Na, или подобной. Другие инкапсулирующие материалы с подходящим коэффициентом отражения включают PMMA, поликарбонат, нейлон и силикон, например, который поглощает небольшой видимый свет и обычно только определенный ультрафиолетовый (UV) свет. Некоторые из этих видов материалов могут обеспечивать сопротивляемость обесцвечиванию под продолжительным воздействием UV света и диапазон, подходящих коэффициентов отражения. Множество инкапсулирующих материалов хорошо известно в данной области и доступно под торговыми марками такими как, например, Dow Corning(tm), Nye(tm), или Nusil(tm) для примера.

В одном осуществлении данного изобретения инкапсулирующий материал, подходящий для установки или закрытия излучающего свет прибора, может иметь коэффициент отражения около 1,55 или меньше.

Оптическая передающая система

Оптическая передающая система, по существу, обеспечивает оптически прозрачную крышку для одного или более светоизлучающих элементов, присоединенных к подложке, и вместе с подложкой и контуром обеспечивает пространство для полости, которое в действительности окружает один или более светоизлучающих элементов, в которых эта полость частично или полностью заполнена инкапсулирующим материалом.

Оптическая передающая система помогает обрабатывать и извлекать электромагнитное излучение из модуля осветительного устройства, которое образуется при помощи одного или более излучающих свет приборов. В одном осуществлении данного изобретения система оптической передачи выполнена как линза, например как выпуклая линза или другая линза, что без труда поймет квалифицированный в данной области рабочий.

Поверхность системы оптической передачи, которая является лицевой поверхностью одного или более излучающих свет приборов, может быть изогнутой или плоской. В одном осуществлении данного изобретения эта поверхность является выпуклой формы, таким образом, уменьшается вероятность того, что газ попадает в ловушку между поверхностью системы оптической передачи и инкапсулирующим материалом.

В одном осуществлении данного изобретения система оптической передачи содержит сочетание оптических элементов, в которых эти оптические элементы могут быть разного размера. Например, от суб-микрометров до миллиметров или большего размера линзообразного или другого оптически отражающего элемента могут быть встроены в систему оптической передачи.

Система оптической передачи может быть изготовлена из чистого PMMA, COC, BK7 стекла, поликарбоната, нейлона, силиконовой резины или другого материала как без труда поймет квалифицированный рабочий, работающий в данной области. Система оптической передачи может дополнительно быть выполнена, как цветной компонент, между тем, удерживая необходимый уровень оптической проводимости для модуля осветительного устройства.

В одном осуществлении данного изобретения материалы имеют подходящий коэффициент отражения для системы оптической передачи, и инкапсулирующий материал выбран для обеспечения эффективного извлечения света из модуля осветительного устройства. Соответствующий выбор коэффициентов отражения этих материалов может уменьшить изменения, которые может вызывать свет внутри модуля осветительного устройства, например инкапсулирующего материла, и в действительности в системе оптической передачи претерпевает общие внутреннее отражение. Общее внутреннее отражение может иметь место на оптических поверхностях, когда свет идет от оптически прозрачного модуля с большим коэффициентом отражения и влияет на поверхности оптически прозрачного модуля с меньшим коэффициентом отражения.

В одном осуществлении данного изобретения оптическая передающая система может быть образована одним целым с контуром, например контур и линза могут быть вылиты вместе или последовательно при помощи процесса multi-shot литья. Например, dual shot литье может обеспечить возможность изготовления линзы из материала с разными коэффициентами отражения, чем контура. В зависимости от формы контура и линзы последовательность литья может быть разная.

Другие процессы для одновременной формовки этих компонентов могут быть без труда поняты квалифицированным рабочим в данной области. Например, фиг.3 отображает контур и линзу для модуля осветительного устройства в соответствии с одним осуществлением данного изобретения. Контур 230 и линза 220 модуля осветительного устройства имеют элемент сцепления 232, который позволяет выполнить долгосрочное сцепление. Нужно заметить, что материалы контура и линзы должны иметь подходящий похожий коэффициент тепловой проводимости, чтобы помочь управлять механическими напряжениями, которые могут быть вызваны тепловыми потоками. Материалы линзы и контура в лучшем случае должны также иметь хорошую липкость для обеспечения подходящего запечатывания полости и инкапсулирующего материала от, например, окружающей влажности. Более того, хорошая липкость между линзой и инкапсулирующим материалом и также между контуром и инкапсулирующим материалом необходима для предотвращения расслаивания между этими элементами. Расслаивание может вызвать нежелательные потери и проломы на оптических поверхностях между элементами модуля осветительного устройства, которые могут вызвать нежелательное изменение отражающих показателей и в действительности изменение производительности извлечения света из модуля осветительного устройства.

Присоединение светоизлучающих элементов.

Один или более светоизлучающих элементов, например, штампованных LED действующим образом присоединенных к подложке, выполнены с тем, что необходимый электрический ток может быть подан на один или более излучающих свет приборов. В одном осуществлении данного изобретения подложка содержит один или более штампованных присоединительных пластин, в которых присоединена светоизлучающий элемент, например, припаяна на штампованную присоединительную пластину. Штампованная присоединительная пластина может иметь контакты с паяльным сплавом, содержащим золото, например, золото-оловяный, золото-серебряный сплав или подобный. Светоизлучающий элемент может иметь контакты содержащие, например, золото, золото-олово, или другие сплавы. В одном осуществлении в зависимости от расположения контактов излучающей свет светоизлучающего элемента и расположения присоединительной пластины, паяльный сплав может быть разжижен повышенными температурами для возможности присоединения светоизлучающего элемента к присоединительной пластине. В одном осуществлении паяльная паста может быть расположена на присоединительной пластине перед расположением излучающего свет устройства. Паяльная паста может содержать, например Au/Sn, который может быть разжижен под повышенной температурой для образования соединения между излучающим свет прибором и присоединительной пластиной.

В одном осуществлении данного изобретения электрически- и теплопроводящий липкий слой может быть использован для присоединения излучающего свет прибора к присоединительной пластине. Такой липкий слой может содержать, например, Ag содержащий эпоксид, или подобный. В зависимости от типа липкого слоя, паяльный сплав присоединительной пластины может не потребоваться на подложке в порядке обеспечения надежного механического и электрического соединения со светоизлучающим элементом.

В одном осуществлении данного изобретения присоединительные пластины на подложке могут обеспечить верхнюю поверхность высокого оптического отражения и могут быть присоединены к общему лежащему в основе металлическому слою тепловым способом, в которой подобные металлизированные слои широко используются в определенных керамических подложках, что хорошо известно квалифицированному в данной области рабочему.

В одном осуществлении различные контакты светоизлучающего элемента могут быть раздельно присоединены к их собственной присоединительной пластине или проводникам, которые могут быть расположены на присоединительной пластине или в любом месте подложки. Разные контакты на присоединительной пластине могут быть действующим образом присоединены к проводникам на подложке.

Теперь изобретение будет изложено со ссылкой на конкретный пример. Должно быть понятно, что этот пример предназначен для описания осуществления изобретения и не ограничивает данное изобретение каким-либо образом.

ПРИМЕР

На фиг.1 схематически отображено поперечное сечение модуля осветительного устройства 100 в соответствии с одним осуществлением данного изобретения. Модуль осветительного устройства содержит подложку 110, линзу 120, контур 130, светоизлучающий элемент 140 и штампованную присоединительную пластину 150. Угол плоскости пересечения между внутренней поверхностью 132 контура и поверхностью подложки может быть определен как желаемый угол, например, 135 градусов. Обычно различные углы могут обеспечивать образование различных рисунков светового излучения, которые, в свою очередь, изменяют возможность модуля осветительного устройства извлекать и перенаправлять свет из модуля осветительного устройства. Подложка 110 имеет дорожки 112, которые обеспечивают электрическое соединение. Дополнительно подложка 110 имеет возможность сочетать покрытия электрической изоляции 114 и отражающие покрытия 116. Внутренняя поверхность 132 может иметь прямую, прямую сегментированную или любую простую или сложную кривую, перпендикулярную поперечному сечению. Перпендикулярно - означает любое направление, имеющее прямой угол с продольной поверхностью подложки. Как вариант, внутренняя поверхность может иметь многогранную форму (не показана). Контур может иметь любую непрерывную или прерывную, многогранную или круглую форму, открытую или закрытую плоскость, параллельную поперечному сечению. Контур имеет каналы 134 между полостью 160 и внешними отверстиями 136.

Как показано на фиг.1, контур дополнительно может иметь две или более, например, цилиндрических или конических шпилек 170, которые могут быть вставлены в соответствующие отверстия в подложке. Шпильки и отверстия могут быть использованы продольного расположения контура на подложке. Шпильки могут дополнительно быть вставлены в отверстия тепловым способом для крепкого присоединения контура к подложке. Как вариант, контур может быть присоединен липким слоем.

Контур имеет пазовый уступ 138 для размещения линзы. Паз и линза соответствующей формы могут быть крепко присоединены друг к другу. Как показано, модуль светового устройства обеспечен двумя внешними отверстиями, которые могут быть использованы для ввода инкапсулирующего материала такого, как, например, силиконовый гель. Одно внешнее отверстие может быть использовано для ввода инкапсулирующего материала, а другое - в то же время обеспечивать отвод избытка инкапсулирующего материала во время его ввода. Избыток инкапсулирующего материала может управлять жидкостным движением инкапсулирующего материала и давлением внутри полости.

Многие инкапсулирующие материалы могут быть дегазированы для отвода нежелательных образований, например, воздуха, газа или паровых пузырей. Вывод может осуществляться на разных этапах сборочного процесса как до вливания, так и после вливания в полость. Хорошо известно, что, сочетая разгерметизацию окружения вместе с соответствующим тепловым потоком, можно обеспечить содействие удалению пузырей и образований.

Линза может быть присоединена к контуру при помощи теплового воздействия на фланцы линзы 122 и контура. Хорошо известно, что энергия может быть расположена для теплового воздействия на элемент в правильном месте, например, в смежном месте паза и фланцев линзы.

Понятно, что дальнейшие осуществления изобретения являются примерами и могут быть осуществлены разными способами. Подобные данные или возможные примеры не должны рассматриваться, как отступление за рамки данного изобретения, и все подобные изменения, как должно быть понятно специалисту в данной области, предназначены для включения в рамках формулы изобретения.

Данное изобретение обеспечивает модуль осветительного устройства с одним или более светоизлучающих элементов, действующим образом соединенных с подложкой и контуром, расположенным, по меньшей мере, в части вокруг одного или более светоизлучающих элементов. Контур и подложка определяют полость, в которой располагаются один или более светоизлучающих элементов, в которых полость может быть прочно закрыта светопередающей системой. По меньшей мере, часть полости может быть заполнена инкапсулирующим материалом. Контур определяет одну или более каналов, в которых каждый канал соединяет полость с внешней поверхностью через внешнее отверстие. Например, внешнее отверстие может быть доступно, когда светоизлучающее устройство находится на стадии сборки, давая возможность жидкостного движения инкапсулирующего материала внутрь и/или наружу полости. Также предложен способ изготовления описанного выше модуля. Изобретение обеспечивает повышение оптической эффективности модуля осветительного устройства. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Модуль осветительного устройства содержит:
a) подложку;
b) контур, расположенный на подложке, который определяет полость, контур содержит один или более каналов, определенных в ней, каждый из указанных одного или более каналов жидкостно соединяет полость с соответствующим внешним отверстием;
c) один или более светоизлучающих элементов действующим образом расположены внутри полости; и
d) оптическую передающую систему, расположенную на контуре и оптически соединенную с одним или более светоизлучающими элементами;
где полость, по меньшей мере, частично заполнена светопередающим инкапсулирующим материалом, и где вышеуказанные один или более каналов дают возможность жидкостного движения инкапсулирующего материала.

2. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором, контур содержит внутреннюю поверхность, образующую полость, в которой внутренняя поверхность является оптически отражающей.

3. Модуль устройства излучения света по п.2, в котором внутренняя поверхность имеет смешанные диффузные и зеркальные отражающие характеристики.

4. Модуль осветительного устройства по п.2, в котором внутренняя поверхность покрыта зеркально отражающим материалом.

5. Модуль осветительного устройства по п.2, в котором инкапсулирующий материал имеет первый коэффициент отражения, и внутренняя поверхность имеет второй коэффициент отражения, который ниже, чем первый коэффициент отражения.

6. Модуль осветительного устройства по п.2, в котором внутренняя поверхность имеет форму поверхности, выбранную из группы, содержащей: планарную, сегментно-планарную, огибающую, эллипсоидную, параболоидную или полиэдральную.

7. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором контур содержит поддерживающую структуру, сконфигурированную для поддержки и механического удержания системы оптической передачи в желаемом месте.

8. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором контур и система оптической передачи имеют цельную форму.

9. Модуль осветительного устройства по п.8, в котором контур образован из первого материала, а система оптической передачи образована из второго материала.

10. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором контур содержит два или более прикрепленных устройств, сконфигурированных с возможностью механического соединения с соответствующей стыковкой прикрепляемых мест, соединенных с подложкой.

11. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором контур электрически изолирован от подложки.

12. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором контур и подложка имеют цельную форму.

13. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором один или более каналов имеют форму, выбранную из группы: линейная, криволинейная, линейно-сегментированная и криволинейно-сегментированная.

14. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором один или более количество каналов содержит поперечное сечение, выбранное из группы:
круглое, квадратное, прямоугольное, эллиптическое, овальное и восьмиугольное.

15. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором содержится два или более каналов, которые имеют одинаковую форму поперечного сечения.

16. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором содержится два или более каналов, где каждый канал имеет независимую форму.

17. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором один или более каналов имеет поперечное сечение и длину, где поперечное сечение изменяется вдоль длины.

18. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором контур определяет два или большее количество каналов жидкостно соединяющих полость с соответствующими внешними контактами, где один или более из двух или более каналов сконфигурированы с возможностью вывода газа из полости.

19. Способ производства модуля осветительного устройства, содержащий шаги:
a) обеспечение подложки;
b) соединение контура с подложкой, таким образом, определяя полость и контур, определяющий два или более каналов жидкостно соединяющих полость с соответствующими внешними отверстиями;
c) действующим образом соединенные один или более светоизлучающих элементов с подложкой, где указанные один или более светоизлучающих элементов расположены внутри полости;
d) соединение системы оптической передачи с контуром; и
e) вставку желаемого количества инкапсулирующего материала в полость сквозь внешнее отверстие и через один или более из двух или более каналов, где один из одного или более каналов обеспечивает вывод газа из полости.