專利名稱：高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種 高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊及其制造方法，特別是指一種直接結合于一平板式熱管上而具有多顆發(fā)光二極管晶粒的燈具模塊，本發(fā)明也提供其制造方法。
背景技術：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode ；LED)具有體積小、耐沖擊、壽命長、低耗電、 冷發(fā)光及無汞污染等等優(yōu)點，成為最近照明領域中的研究發(fā)展重點。發(fā)光二極管的發(fā)展方向從小功率朝向高功率發(fā)展，在應用面上更多元，由最早期的指示燈進步到現(xiàn)在發(fā)光二極管照明產(chǎn)品。隨著高功率發(fā)光二極管的廣泛應用，散熱的需求也漸漸提高。若這些余熱未適時的排出，將產(chǎn)生很多的問題。例如，發(fā)光效率降低、使用壽命減短、光色質量改變...等。所以在熱導設計方面，需要有效的散熱結構來將余熱導出模塊，避免以上這些問題的發(fā)生。目前發(fā)光二極管燈具的散熱方式，大部份是使用散熱鰭片以提高散熱面積方式， 其缺點為散熱效率較差，散熱模塊的體積也較大。有的再利用散熱較迅速的熱管散熱，以提高其散熱效率。然而，上述的散熱方式都有共同的缺點，就是發(fā)光二極管組件產(chǎn)生的熱量都需要經(jīng)過印刷電路板傳遞出去。印刷電路板是低熱傳導性的材料，從而發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱量無法有效迅速地傳遞至外界。為了改善印刷電路板熱阻值較大的問題，先前技術另發(fā)展出金屬基板的印刷電路板(Metal Core PCB ;MCPCB)。然而發(fā)光二極管組件產(chǎn)生的熱量仍需要經(jīng)過金屬基板的印刷電路板的各層材料、及散熱膏(或散熱貼片)，最后才能達到散熱鰭片或熱管。再者，為了固定發(fā)光二極管燈具于熱管及散熱鰭片，先前技術通常使用結構復雜的扣具?？劬卟粌H增加了成本，也占據(jù)空間。此外，組裝扣具也耗費相當?shù)娜肆?。因此先前技術，首先在于如何改善發(fā)光二極管組件與熱管的結合方式以增加熱傳導的效率；此外，還要解決發(fā)光二極管組件如何簡潔地結合于熱管或散熱鰭片。因此，本發(fā)明人有感上述問題的可改善，潛心研究并配合學理的運用，而提出一種設計合理且有效改善上述問題的本發(fā)明。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題，在于提供一種高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊及其制造方法，特別是要解決具有多顆發(fā)光二極管晶粒的高功率燈具的散熱問題，并簡潔地結合于平板式熱管，縮短熱導途徑以促進散熱效能。為了解決上述技術問題，根據(jù)本發(fā)明的其中一種方案，提供一種高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊，其包括有一平板式熱管具有一平坦的平面；一絕緣層形成于該平板式熱管的該平面上，該絕緣層區(qū)分為一對絕緣電極區(qū)、及多個晶粒設置區(qū)位于該對絕緣電極區(qū)之間；一導電層包括有一對導電電極區(qū)部份覆蓋于該對絕緣電極區(qū)上；多個發(fā)光二極管晶粒各自固定于該些晶粒設置區(qū)，并且通過導線電連接于該對導電電極區(qū)；以及一透明膠體覆蓋于該些發(fā)光二極管晶粒上，該透明膠體含有熒光粉。 為了解決上述技術問題，根據(jù)本發(fā)明的其中一種方案，提供一種高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的制造方法，至少包括下列步驟。首先，提供一平板式熱管，并且在該平板式熱管上形成一平坦的平面；然后，形成一絕緣層于該平板式熱管的該平面上，其中該絕緣層區(qū)分為一對絕緣電極區(qū)、及多個晶粒設置區(qū)位于該對絕緣電極區(qū)之間；接著，形成一導電層于該絕緣層上，該導電層區(qū)包括一對導電電極區(qū)部份覆蓋于該對絕緣電極區(qū)上；的后， 將多個發(fā)光二極管晶粒相對應地固定于該些晶粒設置區(qū)上，并且通過導線電連接該些發(fā)光二極管晶粒于該對導電電極區(qū)；最后，提供透明膠體覆蓋于該些發(fā)光二極管晶粒上，其中該透明膠體含有熒光粉。根據(jù)本發(fā)明的其中一種實施方式，進一步包括一隔離環(huán)形成于該些發(fā)光二極管晶粒的外圍。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，其中該平板式熱管形成一凹陷部及多個圍繞該凹陷部的擋墻，該凹陷部具有一平坦底面，其中該些晶粒設置區(qū)及該些多個發(fā)光二極管晶粒置于該平坦底面上。本發(fā)明具有以下有益效果一、本發(fā)明不需要電路板或金屬基板，藉此縮短該發(fā)光二極管晶粒與該平板式熱管之間熱傳導的路徑，以增加散熱效率。二、本發(fā)明可選擇性地設置該隔離環(huán)于該些發(fā)光二極管晶粒的外圍。當利用膠質框體為該隔離環(huán)時，具有高度可調整性，可方便調整其形狀三、本發(fā)明可利用該平板式熱管直接形成該凹陷部，而不需要隔離環(huán)。該發(fā)光二極管燈具模塊的整體尺寸更薄。此外該傾斜狀擋墻有利于反射該些發(fā)光二極管晶粒的光線。為了能更進一步了解本發(fā)明為達成既定目的所采取的技術、方法及功效，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明、附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點，當可由此得以深入且具體的了解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制者。


圖IA至圖IE為本發(fā)明的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的制造流程示意圖。圖2A至圖2E為本發(fā)明的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊另一個實施例的流程示意圖。圖3為本發(fā)明依圖IE的剖視圖。圖4為本發(fā)明依圖IE另一實施例的剖視圖。圖5為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具模塊未具有隔離環(huán)的第一實施例的剖視圖。圖6為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具模塊未具有隔離環(huán)的第二實施例的剖視圖。圖7為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具模塊未具有隔離環(huán)的第三實施例的剖視圖。圖8為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具模塊未具有隔離環(huán)的第四實施例的剖視圖。符號說明平板式熱管100平面101
凹陷部 102擋墻 103、105隆起平臺106絕緣層20絕緣電極區(qū)21a、21b晶粒設置區(qū)22
絕緣條狀區(qū)24導電層30導電電極區(qū)31a、31b、31a，、31b， 導電條狀區(qū)33發(fā)光二極管晶粒40導線41、43、45隔離環(huán)50、50a透明膠體60
具體實施例方式請參閱圖IA至圖1E，為本發(fā)明的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的制造流程示意圖。在圖IA中，本發(fā)明先提供一平板式熱管(Flat heat pipe，F(xiàn)HP) 100，并且形成一平坦的平面101于該平板式熱管100上。該平板式熱管100為一長形板體，較佳為多流道設計，其用處在于可以增加內部液體容量、增加毛細力和使內部流體液氣分流，減少液氣相互之間的摩擦力。接著，包括一絕緣層20形成于該平板式熱管100的該平面101上。其中該絕緣層區(qū)20分為一對絕緣電極區(qū)21a、21b、及多個晶粒設置區(qū)22位于該對絕緣電極區(qū)21a、21b之間。該絕緣層20的用途在于先形成一層與該平板式熱管100隔離的底層。該晶粒設置區(qū) 22是為著晶粒(如圖IC中組件40所示)能絕緣且良好導熱地置于該平板式熱管100上。該絕緣層20的材料，特別是針對該絕緣電極區(qū)21a、21b，可以是高分子材料，或者是使用低熱阻導熱絕緣材料，例如可以采用紫外線硬化性樹脂(UV膠)、高導熱的環(huán)氧樹月旨，或環(huán)氧樹脂加上玻璃纖維(Epoxy+Glass Fabric)，或者高導熱的環(huán)氧玻纖布粘結片。另一種方式，特別是針對該些晶粒設置區(qū)22，可以是使用導熱銀膠，通過網(wǎng)版印刷的方式形成于該平板式熱管100上，然后預烘烤30分鐘左右，溫度為攝氏90至100度。請參考圖1B，該圖顯示一導電層30形成于該絕緣層20上，更具體的說，該導電層 30包括一對導電電極區(qū)31a、31b部份覆蓋于該對絕緣電極區(qū)21a、21b上。該對導電電極區(qū) 31a、31b作為電極以連接電源。該導電層30的材料可以是導電漿料，例如銅膠、銀膠、銀鋁漿、鋁漿、或貴金屬漿料，其優(yōu)點在于可以絲網(wǎng)印刷。另外該導電電極區(qū)31a、31b可以是銅箔，經(jīng)過蝕刻形成印刷電路，可負荷較大電流。本發(fā)明進一步可以依據(jù)需求而局部地涂布一防焊層，例如通過涂布防焊油墨 (Solder Mask)而形成該防焊層。該防焊層可以局部地覆蓋該導電層30，其功用在于保護局部的電路及電極；該防焊層也可以直接覆蓋在該平板式熱管上，以隔絕空氣中的水氣而避免氧化。涂布完防焊油墨后，可進一步依據(jù)需求，作表面抗氧化處理，以加強表層抗氧化能力。該防焊層的涂布方式可以是利用網(wǎng)版印刷而形成。請參考圖1C，顯示本發(fā)明布晶的流程。圖IC中顯示多個發(fā)光二極管晶粒(LED chips)40固定于該些晶粒設置區(qū)22。此外，該圖中包括提供一隔離環(huán)50于該些發(fā)光二極管晶粒40的外圍，用以限制并固定覆蓋于該些發(fā)光二極管晶粒40的透明膠體(如圖IE組件60所示)。本發(fā)明一種具體節(jié)省步驟的實施方式，在置放銅箔(印刷銅膏)、發(fā)光二極管晶粒、隔離環(huán)、及連接器(置放于導電電極區(qū))。然后一起烘烤固定，約一至二小時，溫度為攝氏150度左右。
上述隔離環(huán)50可以是選擇性地形成于該平板式熱管100上，其可由該平板式熱管 100本身的結構所替代，請容后述。請參考圖1D，其顯示本發(fā)明打線(wiring)的流程。在固定該些發(fā)光二極管晶粒 40后，接著是通過導線電連接該些發(fā)光二極管晶粒40于該對導電電極區(qū)31a、31b。本實施例以打線方式說明。亦即提供每一該發(fā)光二極管晶粒40各具有一對導線41，相鄰近的該些發(fā)光二極管晶粒40以該導線41彼此串連連接。最外側該些發(fā)光二極管晶粒40以該導線 41電連接于該對導電電極區(qū)31a、31b。上述提供該隔離環(huán)50的步驟可以是在本發(fā)明打線完成之后。該些導線41可以是金線、銅線或鋁線。請參考圖1E，為本發(fā)明的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的完成俯視圖。最后覆蓋一透明膠體60于該些發(fā)光二極管晶粒40上，其中該透明膠體60含有熒光粉 (phosphor powder)作為光線顏色混光材料。如此既完成本發(fā)明的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊。該透明膠體60其其熒光粉成分可視燈具需要調整。本發(fā)明一種具體實施的例子，在涂布后透明膠體60烘烤約一小時，溫度為攝氏170度。該含有熒光粉的透明膠體 60形狀可以是向上微突以提供聚光作用、或者具平坦表面。請參閱圖2A至圖2E，為本發(fā)明的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊另一個實施例的流程示意圖。圖2A與圖IA的差異在于，其中在形成該絕緣層20的步驟中，進一步包括形成多個絕緣條狀區(qū)24，該些絕緣條狀區(qū)24平行排列于該平板式熱管100上且位于該些晶 粒設置區(qū)22之間。圖2B與圖IB的差異在于，在形成該導電層30的步驟中，進一步包括形成多個導電條狀區(qū)33覆蓋于該些絕緣條狀區(qū)24。圖2C與圖IC類似，亦即固定該些發(fā)光二極管晶粒40于該些晶粒設置區(qū)22。此夕卜，提供該隔離環(huán)50于該些發(fā)光二極管晶粒40的外圍，用以限制并固定覆蓋于該些發(fā)光二極管晶粒40的透明膠(如圖2E組件60所示)。圖2D與圖ID的差異在于，相鄰近的該些發(fā)光二極管晶粒40其中一條該導線43 不是彼此串連連接，而是連接于該導電條狀區(qū)33。最外側該些發(fā)光二極管晶粒40以另一條該導線43電連接于該對導電電極區(qū)31a、31b。本實施例的優(yōu)點在于該導線43具有較短的長度。由于打線通常是以昂貴的金線實施，較短的該導線43可節(jié)省成本，用較少貴重金屬資源。圖2E與圖IE類似，最后覆蓋該透明膠體60于該些發(fā)光二極管晶粒40上。請參考圖3，為本發(fā)明依圖IE的剖視圖。本實施例中該隔離環(huán)50為一金屬框體。 金屬框體的優(yōu)體在于反光良好。此圖中該金屬框體50以方型為例，然而不限于此。例如可以具有凹面狀的內側壁以增進聚光的作用。請參考圖4，為本發(fā)明依圖IE另一實施例的剖視圖。本實施例中該隔離環(huán)50a為使用非透明的熱硬化型塑料質框體，其優(yōu)點在于具有高度可調整性，可方便調整其形狀，例如圓形、方形、或多邊形。使用淡色的膠質框體同樣可利于增進反光功能，例如可填加具銀色的顏料。甚至可以進一步在完成膠質的該隔離環(huán)50a后，涂上一層反光層。請參考圖5，為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具模塊未具有隔離環(huán)的實施例的剖視圖。此實施例用以解釋本發(fā)明可以選擇性地不設置該隔離環(huán)的作法。其作法在于形成一凹陷部102 于該平板式熱管100上，該凹陷部102具有一平坦底面。該凹陷部102由多個擋墻103圍繞。其中該些晶粒設置區(qū)(未標號)、及該些多個發(fā)光二極管晶粒40置于該凹陷部102內該平坦底面上，其中該透明膠體60受限而固定于該凹陷部102內，并不需要隔離環(huán)。其中該對絕緣電極區(qū)(未標號)、及該對導電電極區(qū)31a、31b形成于該凹陷部102的外面而鄰近該凹陷部102。該凹陷部102可以是以鉆磨、研磨、或刀具去除等方式完成。此實施例中，該些發(fā)光二極管晶粒40更靠近該平板式熱管100的液體流道，具更好的導熱效果。此外，該發(fā)光二極管燈具模塊的高度較前述的實施例為低，整體尺寸更薄。請參考圖6，為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具模塊未具有隔離環(huán)的第二實施例的剖視圖。 此實施例與圖5差異處在于，其中該凹陷部102為傾斜狀的擋墻105所圍繞，該呈傾斜狀擋墻105有利于反射該些發(fā)光二極管晶粒40的光線。

請參考圖7，為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具模塊未具有隔離環(huán)的第三實施例的剖視圖。 此實施例與圖6差異處在于，其中涵蓋如圖2A至圖2E中的作法，進一步設置該些導電條狀區(qū)33及位于該些導電條狀區(qū)33下的絕緣條狀區(qū)(未圖示)。此外，本實施例將該對導電電極區(qū)31a’、31b’延伸至該傾斜狀的擋墻105上。此實施例的優(yōu)點不僅未設置隔離環(huán)，并且利用較短的該導線43、45以電性連接該些發(fā)光二極管晶粒40至該些導電條狀區(qū)33以及該對導電電極區(qū)31a，、31b，。請參考圖8，為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具模塊未具有隔離環(huán)的第四實施例的剖視圖。 此實施例與圖6差異處在于，利用一隆起平臺106替代凹陷部，供該些發(fā)光二極管晶粒40 置于該隆起平臺106上。該對導電電極區(qū)31a、31b則置于該隆起平臺106外側。該透明膠體60覆蓋該隆起平臺106并局部覆蓋該對導電電極區(qū)31a、31b。因此，透過本發(fā)明高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊及其制造方法，具有如下述的特點及功能—、本發(fā)明通過直接置放該些發(fā)光二極管晶粒40于散熱良好的該平板式熱管100 上，不需要電路板或金屬基板，藉此縮短該發(fā)光二極管晶粒40與該平板式熱管100之間熱傳導的路徑，以增加散熱效率。二、本發(fā)明可選擇性地設置該隔離環(huán)50于該些發(fā)光二極管晶粒40的外圍。當利用膠質框體為該隔離環(huán)50a時，具有高度可調整性，可方便調整其形狀。三、本發(fā)明可利用該平板式熱管100直接形成該凹陷部102，而不需要隔離環(huán)。該發(fā)光二極管燈具模塊的整體尺寸更薄。此外該傾斜狀擋墻105有利于反射該些發(fā)光二極管晶粒40的光線。以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，非因此即局限本發(fā)明的保護范圍，故舉凡運用本發(fā)明說明書及附圖內容所為的等效技術變化，均同理皆包含于本發(fā)明的保護范圍內，合予陳明。
權利要求
1.一種高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊，其特征在于，包括一平板式熱管，其具有一平坦的平面；一絕緣層，形成于該平板式熱管的該平面上，該絕緣層區(qū)分為一對絕緣電極區(qū)、及多個字于該對絕緣電極區(qū)之間的晶粒設置區(qū)；一導電層，包括有一對導電電極區(qū)部份覆蓋于該對絕緣電極區(qū)上；多個發(fā)光二極管晶粒各自固定于該些晶粒設置區(qū)，并且通過導線電連接于該對導電電極區(qū)；及一透明膠體覆蓋于該些發(fā)光二極管晶粒上，該透明膠體含有熒光粉。
2.根據(jù)權利要求1所述的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊，其特征在于，該絕緣層進一步包括多個絕緣條狀區(qū)平行排列于該平板式熱管上且位于該些晶粒設置區(qū)之間，該導電層進一步包括多個導電條狀區(qū)覆蓋于該些絕緣條狀區(qū)，其中該些發(fā)光二極管晶粒各連接有一對導線，其中一條該導線連接于該些導電條狀區(qū)，最外側的該些發(fā)光二極管晶粒各以其中一條該導線連接于該些導電電極區(qū)。
3.根據(jù)權利要求1所述的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊，其特征在于，進一步包括一隔離環(huán)形成于該些發(fā)光二極管晶粒的外圍，其中該隔離環(huán)為一金屬框體或一膠質框體。
4.根據(jù)權利要求1所述的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊，其特征在于，該平板式熱管形成一凹陷部及多個圍繞該凹陷部的擋墻，該凹陷部具有一平坦底面，其中該些晶粒設置區(qū)、及該些多個發(fā)光二極管晶粒置于該凹陷部的該平坦底面上，其中該透明膠體固定于該凹陷部內，其中該對絕緣電極區(qū)、及該對導電電極區(qū)形成于該凹陷部的外面。
5.根據(jù)權利要求4所述的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊，其特征在于，該擋墻呈傾斜狀以反射該些發(fā)光二極管晶粒的光線。
6.一種高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的制造方法，其特征在于，包括下列步驟提供一平板式熱管，并且形成一平坦的平面于該平板式熱管上；形成一絕緣層于該平板式熱管的該平面上，其中該絕緣層區(qū)分為一對絕緣電極區(qū)、及多個晶粒設置區(qū)位于該對絕緣電極區(qū)之間；形成一導電層于該絕緣層上，該導電層區(qū)包括一對導電電極區(qū)部份覆蓋于該對絕緣電極區(qū)上；固定多個發(fā)光二極管晶粒于該些晶粒設置區(qū)，并且通過導線電連接該些發(fā)光二極管晶粒于該對導電電極區(qū)；及覆蓋一透明膠體于該些發(fā)光二極管晶粒上，其中該透明膠體含有熒光粉。
7.根據(jù)權利要求6所述的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的制造方法，其特征在于，進一步包括形成一防焊層以局部地覆蓋該導電層。
8.根據(jù)權利要求6所述的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的制造方法，其特征在于，在形成該絕緣層的步驟中，進一步包括形成多個絕緣條狀區(qū)，該些絕緣條狀區(qū)平行排列于該平板式熱管上且位于該些晶粒設置區(qū)之間；并且在形成該導電層的步驟中，進一步包括形成多個導電條狀區(qū)覆蓋于該些絕緣條狀區(qū)。
9.根據(jù)權利要求6所述的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的制造方法，其特征在于，進一步包括提供一隔離環(huán)于該些發(fā)光二極管晶粒的外圍，其中該隔離環(huán)是使用非透明的熱硬化型塑料質框體。
10.根據(jù)權利要求6所述的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的制造方法，其特征在于，進一步包括形成一凹陷部于該平板式熱管上，該凹陷部具有一平坦底面，其中該些晶粒設置區(qū)及該些多個晶粒置于該平坦底面上，其中該透明膠體固定于該凹陷部內，其中該對絕緣電極區(qū)、及該對導電電極區(qū)形成于該凹陷部的外面。
11.根據(jù)權利要求10所述的高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊的制造方法，其特征在于，該凹陷部由多個擋墻圍繞，該擋墻呈傾斜狀以反射該些發(fā)光二極管晶粒的光線。
全文摘要
一種高散熱效率的發(fā)光二極管燈具模塊及其制造方式，該燈具模塊包括一平板式熱管有一平坦平面；一絕緣層形成于該平板式熱管的該平面上，并且可分為一對絕緣電極區(qū)及多個字于該對絕緣電極區(qū)之間的晶粒設置區(qū)；一導電層包括有一對導電電極區(qū)部份覆蓋于該對絕緣電極區(qū)上；多個發(fā)光二極管晶粒各自固定于該些晶粒設置區(qū)，并且通過導線電連接于該對導電電極區(qū)；及一覆蓋于該些發(fā)光二極管晶粒上的透明膠體，該透明膠體含有熒光粉。本發(fā)明解決具有多顆發(fā)光二極管晶粒的高功率燈具模塊的散熱問題，縮短熱導途徑以促進散熱效能。
文檔編號F21V19/00GK102313157SQ201010219210
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權日2010年6月30日
發(fā)明者陳彥樺 申請人:可成科技股份有限公司