發(fā)光裝置和制造該發(fā)光裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置（100），包括：電路板（1）和設(shè)置在所述電路板（1）的第一側(cè)（A）上的至少一個(gè)光源（3）；以及用于所述至少一個(gè)光源（3）的透鏡（2），其特征在于，所述透鏡（2）由可固化的材料制成，所述材料的固化溫度低于所述電路板（1）和所述至少一個(gè)光源（3）的最大承受溫度。此外本發(fā)明還涉及一種制造該發(fā)光裝置的方法。
【專利說(shuō)明】發(fā)光裝置和制造該發(fā)光裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置和一種制造該發(fā)光裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今的照明領(lǐng)域，通常需要為光源設(shè)置光學(xué)器件、例如透鏡，由此可以提高照明裝置的光效率。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于光源以及照明裝置中的其他電子器件對(duì)溫度敏感，因此很難在高溫環(huán)境中(例如200°C)為光源安裝透鏡。因此需要借助于附加的固定連接件在低溫或常溫環(huán)境中將光學(xué)器件和電子器件固定在一起，例如利用螺栓將透鏡固定在電路板承載光源、特別是LED光源的一側(cè)上。
[0003]技術(shù)人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在上述裝配過(guò)程中存在不容忽視的問(wèn)題。一方面，在裝配過(guò)程中，無(wú)法保證將光學(xué)器件精確地安裝在光源上，例如使透鏡的光軸和光源的光軸重合。這會(huì)導(dǎo)致照明裝置出現(xiàn)色差或者光分布不均勻等問(wèn)題。另一方面，由于附加的固定連接件會(huì)對(duì)光學(xué)器件和電子器件施加壓力，因此可能會(huì)導(dǎo)致光學(xué)器件自身變形，例如透鏡相對(duì)于電路板扭曲或拱起。這同樣會(huì)嚴(yán)重地影響照明裝置的光效果。此外，在裝配的過(guò)程中，還會(huì)消耗一定量的成本和時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新型的發(fā)光裝置。在這種發(fā)光裝置中，透鏡可以精確地固定在預(yù)定的位置上，并且在制造過(guò)程中能確保發(fā)光裝置中的電子器件的性能不受影響。
[0005]本發(fā)明的第一個(gè)目的通過(guò)一種發(fā)光裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該發(fā)光裝置包括:電路板和設(shè)置在所述電路板的第一側(cè)上的至少一個(gè)光源；以及用于所述至少一個(gè)光源的透鏡，其特征在于，所述透鏡由可固化的材料制成，所述材料的固化溫度低于所述電路板和所述至少一個(gè)光源的最大承受溫度。
[0006]由于透鏡的固化溫度低于發(fā)光裝置中的電子器件、特別是電路板和光源的最大承受溫度(例如120°C _150°C)，因此透鏡的制造過(guò)程不會(huì)影響這些電子器件的電特性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，所述透鏡直接在所述第一側(cè)上模制成型。模制過(guò)程可以盡可能減小透鏡在電路板上的實(shí)際位置和預(yù)定安裝位置之間的誤差，并且無(wú)需使用附加的固定件就可以實(shí)現(xiàn)透鏡和電路板之間的固定連接。“第一側(cè)”在本發(fā)明中是指電路板的頂面，相應(yīng)地，可以將電路板的底面稱為第二側(cè)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，所述發(fā)光裝置還包括至少部分嵌入所述電路板的至少一個(gè)防剝離結(jié)構(gòu)，所述防剝離結(jié)構(gòu)與所述透鏡一體形成。在模制過(guò)程中，透鏡和電路板的第一側(cè)之間已經(jīng)存在一定的粘合力。但是為了進(jìn)一步確保透鏡和電路板之間的固定連接，透鏡還具有至少部分嵌入電路板中的防剝離結(jié)構(gòu)(例如利用熱熔工藝)。因此借助于防剝離結(jié)構(gòu)對(duì)透鏡位于第一側(cè)的部分產(chǎn)生拉力，使其盡可能嚴(yán)密地貼附在電路板上。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，透鏡由有機(jī)娃材料制成。這種有機(jī)娃材料不僅具有可以達(dá)到94%的透光率，而且還具有低固化溫度(例如60°C)的特點(diǎn)。因此利用含有這種有機(jī)硅材料的可固化材料可以直接在電路板上模制成透鏡，而并不會(huì)影響電路板或其他電子器件的電特性。這種有機(jī)硅材料例如是信越(ShinEtsu)公司的KET3008系列
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[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，所述電路板包括至少一個(gè)通孔，所述防剝離結(jié)構(gòu)包括形狀配合地嵌入所述通孔的連接部段。為了使防剝離結(jié)構(gòu)至少部分地伸入電路板中，特別地在電路板上開設(shè)有和防剝離結(jié)構(gòu)形狀匹配的通孔。伸入通孔中的防剝離結(jié)構(gòu)和光源所在平面之間具有一定的角度，該角度不為零，并且優(yōu)選地為90°。防剝離結(jié)構(gòu)向位于電路板一側(cè)的透鏡施加朝向通孔的拉力，由此使透鏡可以嚴(yán)密地貼合在電路板的這一側(cè)面上，特別是與通孔周圍的區(qū)域嚴(yán)密地貼合。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，所述通孔包括開設(shè)在所述第一側(cè)上的第一開口和開設(shè)在與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)上的第二開口，所述第一開口的面積小于所述第二開口的面積。優(yōu)選地，所述連接部段包括在所述第一側(cè)連接所述透鏡的第一部段和作為止擋端延伸至所述第二側(cè)的第二部段。由此可以防止形狀配合地嵌入通孔中的防剝離結(jié)構(gòu)從通孔中脫出。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，所述第二部段具有錐形輪廓。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，各個(gè)所述光源周圍開設(shè)有多個(gè)所述通孔。由于光源具有一定的厚度，因此在透鏡和電路板承載光源的區(qū)域之間容易形成氣隙。在本發(fā)明中，多個(gè)防剝離結(jié)構(gòu)借助于與其一一對(duì)應(yīng)的通孔定位在光源周圍，防剝離結(jié)構(gòu)因此可以對(duì)覆蓋在該區(qū)域的透鏡進(jìn)一步施加朝向通孔的拉力，以消除可能會(huì)出現(xiàn)的氣隙。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，多個(gè)所述光源布置在所述電路板上，每個(gè)所述光源的周圍開設(shè)有多個(gè)均勻排布的所述通孔。為了防止電路板出現(xiàn)裂紋或斷裂，將多個(gè)通孔均勻地布置在每個(gè)光源的周圍，由此可以在保證電路板完整的情況下，增大透鏡和電路板之間的接合力。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，所述光源為L(zhǎng)ED芯片。LED芯片具有發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置中，透鏡的材料例如可以是聚亞安酯或者硅膠。當(dāng)然，該材料也可以是其他適合的透明材料。
[0017]本發(fā)明還涉及一種制造該發(fā)光裝置的方法，其特征在于下列步驟:
[0018]a)提供具有空腔的第一模具；
[0019]b )提供電路板和設(shè)置在所述電路板上的至少一個(gè)光源，其中所述電路板上具有至少一個(gè)通孔；
[0020]c)將所述電路板設(shè)置在所述第一模具上，其中所述至少一個(gè)光源位于所述空腔中；
[0021]d)通過(guò)所述至少一個(gè)注入孔向所述空腔中灌注熔融狀態(tài)的填充材料以形成透鏡。
[0022]優(yōu)選地，所述填充材料的固化溫度低于所述電路板和所述至少一個(gè)光源的最大承受溫度。并且優(yōu)選地，在所述步驟a)中還提供帶有至少一個(gè)注入孔的第二模具，其中所述電路板被夾持在所述第一模具和所述第二模具之間，所述至少一個(gè)注入孔和所述至少一個(gè)通孔彼此流體導(dǎo)通。[0023]在該方法中，用于形成透鏡的填充材料通過(guò)開設(shè)在電路板上的注入孔被填充在用于模制透鏡的模具中，由此可以在低溫環(huán)境中直接形成精確定位在電路板上、特別是覆蓋光源的透鏡。這種制造方法簡(jiǎn)單精確，由此制成的發(fā)光裝置還具有穩(wěn)定牢固的優(yōu)點(diǎn)。
[0024]應(yīng)該理解的是，如果沒有其它特別注明，這里描述的不同的示例性實(shí)施例的特征可以彼此結(jié)合。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]附圖構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。這些附圖圖解了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書一起用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖中示出:
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的第一實(shí)施例的截面圖；
[0027]圖2a_2c是制造圖1中示出的發(fā)光裝置的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在下面詳細(xì)描述中，參考形成本說(shuō)明書的一部分的附圖，其中，以例證的方式示出了可以實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例。關(guān)于圖，諸如“頂”、“底”、“前”、“后”、“上”、“下”等方向性術(shù)語(yǔ)參考所描述的附圖的方向使用。由于本發(fā)明實(shí)施例的組件可以在許多不同方向上放置，所以方向術(shù)語(yǔ)僅用于說(shuō)明，而沒有任何限制的意思。應(yīng)該理解的是，可以使用其它實(shí)施例，并且在不背離本發(fā)明的范圍的前提下可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯改變。所以，下面詳細(xì)描述不應(yīng)被理解為限制性的意思，并且本發(fā)明由所附的權(quán)利要求限定。
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的第一實(shí)施例的截面圖。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置100包括電路板1、設(shè)置在其第一側(cè)A上的光源3和固定在電路板I上的透鏡2，其中透鏡2和電路板I限定出容納光源3的空間。在本實(shí)施例中，透鏡2的入射面完全和光源3接觸。該透鏡2部分或完全由固化溫度低于電路板I和光源3的最大承受溫度的材料制成。由此可以簡(jiǎn)單地在電路板I的第一側(cè)A上直接模制透鏡2。由此可以確保透鏡2在不借助于附加固定件的情況下精確地定位在預(yù)定的位置上，同時(shí)發(fā)光裝置100中對(duì)溫度敏感的電子器件也不會(huì)在這種低溫模制過(guò)程中被影響或損壞。
[0030]制造透鏡2的材料是一種具有高透光率的有機(jī)硅材料，其透光率可以達(dá)到94%。這種有機(jī)硅材料的固化溫度可以達(dá)到60°C，并且其固化時(shí)間也較短，例如30分鐘。這種有機(jī)硅材料例如是信越(ShinEtsu)公司的KET3008系列產(chǎn)品。
[0031]為了確保透鏡2可以牢固地和電路板I連接，并且精確地成型在其預(yù)定的位置上，例如使透鏡2的光軸和光源3的光軸重合，特別地在模制過(guò)程中使透鏡2具有用于和電路板I連接的防剝離結(jié)構(gòu)、即從透鏡2的底面延伸出的兩個(gè)連接部段5。連接部段5形狀配合地完全嵌入開設(shè)在電路板I中的通孔4，其中連接部段5遠(yuǎn)離光源3的第二部段52的面積大于朝向光源3的第一部段51的面積。端面和電路板I的第二側(cè)B齊平的第二部段52在此作為連接部段5的止擋部，用于和通孔4形成作用連接，防止透鏡2在經(jīng)受外力的情況下和電路板I分離。
[0032]圖中示出的兩個(gè)通孔4對(duì)稱地開設(shè)在電路板I承載光源3的區(qū)域的兩側(cè)，由此可以借助于連接部段5確保透鏡2精確地包覆在光源3上。通孔4在模制過(guò)程中可以用作從第二側(cè)B向第一側(cè)A注入形成透鏡2的材料的注入孔。
[0033]在未示出的第二實(shí)施例中，也可以在電路板承載光源的區(qū)域周圍開設(shè)三個(gè)或更多的通孔，這些通孔可以優(yōu)選地圍繞光源排布成環(huán)形。由此可以為更多的連接部段提供容納空間，以增強(qiáng)透鏡和電路板之間存在的連接的牢固性。
[0034]在未示出的第三實(shí)施例中，在確保通孔位于第一側(cè)的第一開口的面積小于位于第二側(cè)的第二開口的面積的前提下，通孔可以具有其他適合的形狀，例如截錐形或沙漏形。
[0035]圖2a_2c是制造圖1中示出的發(fā)光裝置的流程圖。
[0036]在圖2a中，首先將具有空腔R (未示出)的第一模具11、承載有光源3的電路板I和帶有兩個(gè)注入孔13的第二模具12依次放置在一起，其中電路板I上開設(shè)有兩個(gè)通孔4。在將第一和第二模具11和12扣緊后形成將電路板I夾持在其中的灌注模具。在此情況下，光源3位于空腔R中，通孔4分別和對(duì)應(yīng)的注入孔13流體導(dǎo)通。
[0037]在圖2b中示出了灌注過(guò)程。利用熱熔工藝在低溫、例如110°C-70°C的溫度范圍中，通過(guò)注入孔13和通孔4將熔融狀態(tài)的填充材料注入空腔R中以形成透鏡2。為了確保透鏡2和電路板I固定連接，特別地將通孔4中也注入填充材料，以形成防剝離結(jié)構(gòu)。在此過(guò)程中，電路板I和電源3的最大承受溫度均高于填充材料的固化溫度。
[0038]在圖2c中示出了脫模過(guò)程。
[0039]盡管在此示出并描述了具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不背離本發(fā)明的范圍的前提下，各種可選和/或等同的實(shí)施方式可以代替所描述和示出的具體實(shí)施例。本申請(qǐng)旨在覆蓋本文中所討論的具體實(shí)施例的任何修改或變形。所以，本發(fā)明旨在僅由權(quán)利要求及其等同物限定。
[0040]參考標(biāo)號(hào)
[0041]I 電路板
[0042]2 透鏡
[0043]3 光源
[0044]4 通孔
[0045]41 第一開口
[0046]42 第二開口
[0047]5 連接部段
[0048]51 第一部段
[0049]52 第二部段
[0050]11 第一模具
[0051]12 第二模具
[0052]13 注入孔
[0053]100 發(fā)光裝置
[0054]A 第一側(cè)
[0055]B 第二側(cè)
[0056]R 空腔
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光裝置(100)，包括:電路板(I)和設(shè)置在所述電路板(I)的第一側(cè)(A)上的至少一個(gè)光源(3);以及用于所述至少一個(gè)光源(3)的透鏡(2)，其特征在于，所述透鏡(2)由可固化的材料制成，所述材料的固化溫度低于所述電路板(I)和所述至少一個(gè)光源(3)的最大承受溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，所述透鏡(2)直接在所述第一偵U (A)上模制成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，所述發(fā)光裝置(100)還包括至少部分嵌入所述電路板(I)的至少一個(gè)防剝離結(jié)構(gòu)，所述防剝離結(jié)構(gòu)與所述透鏡(2)—體形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，所述透鏡(2)由有機(jī)硅材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，所述電路板(I)包括至少一個(gè)通孔(4)，所述防剝離結(jié)構(gòu)包括形狀配合地嵌入所述通孔(4)的連接部段(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，所述通孔(4)包括開設(shè)在所述第一側(cè)(A)上的第一開口(41)和開設(shè)在與所述第一側(cè)(A)相對(duì)的第二側(cè)(B)上的第二開口(42)，所述第一開口(41)的面積小于所述第二開口(42)的面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，所述連接部段(5)包括在所述第一側(cè)(A)連接所述透鏡(2)的第一部段(51)和作為止擋端延伸至第二側(cè)(B)的第二部段(52)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述`的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，所述第二部段(52)具有錐形輪廓。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，各個(gè)所述光源(3)的周圍開設(shè)有多個(gè)所述通孔(4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，多個(gè)所述光源(3)布置在所述電路板(I)上，每個(gè)所述光源(3 )的周圍開設(shè)有多個(gè)均勻排布的所述通孔(4)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的發(fā)光裝置(100)，其特征在于，所述光源(3)為L(zhǎng)ED芯片。
12.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置(100)的方法，其特征在于下列步驟: a)提供具有空腔(R)的第一模具(11)； b)提供電路板(I)和設(shè)置在所述電路板(I)上的至少一個(gè)光源(3)，其中所述電路板(I)上具有至少一個(gè)通孔(4); c )將所述電路板(I)設(shè)置在所述第一模具(11)上，其中所述至少一個(gè)光源(3 )位于所述空腔(R)中； d)通過(guò)所述至少一個(gè)注入孔(13)向所述空腔(R)中灌注熔融狀態(tài)的填充材料以形成透鏡(2)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述填充材料的固化溫度低于所述電路板(I)和所述至少一個(gè)光源(3)的最大承受溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述步驟a)中還提供帶有至少一個(gè)注入孔(13)的第二模具(12)，其中所述電路板(I)被夾持在所述第一模具(11)和所述第二模具(12)之間，所述至少一個(gè)注入孔(`13)和所述至少一個(gè)通孔(4)彼此流體導(dǎo)通。
【文檔編號(hào)】F21V5/04GK103791253SQ201210426309
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】李皓, 陳小棉, 陳鵬, 李愛愛 申請(qǐng)人:歐司朗股份有限公司