專利名稱：多透鏡led集成光源板及專用模具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多透鏡LED集成光源板；另外，本實用新型還涉及一種制造 多透鏡LED集成光源板的專用模具。
背景技術：
LED作為一種新型照明光源以其節(jié)能、環(huán)保、發(fā)光效率高、壽命長等突出優(yōu)點正越 來越廣泛地應用在各種場合。采用大功率LED光源應用在燈具中現(xiàn)在已經(jīng)可以作為路燈、 洗墻燈等大型燈具使用。在大功率LED光源中普遍將LED芯片及透鏡先封裝成直插式燈珠 或是貼片式封裝，這通常稱為第一次光源封裝，再將封裝好的LED焊接在導熱絕緣基板如 鋁基板、銅基板上形成的一個光源板，稱作第二次光源封裝，并通過導熱絕緣基板進行散熱 及作為電路連接的基板。由于其必須經(jīng)過二次光源封裝，其工序復雜，成本高，生產(chǎn)效率低； 透鏡與LED芯片之間的相對位置不好控制，影響配光，導致發(fā)光效率降低。將LED芯片直接焊接或是膠粘在導熱絕緣基板或是普通電路板上的技術稱作平 面集成光源的技術，由于借用一次封裝即可形成光源板，所以其成本低、生產(chǎn)效率高，但是 目前平面集成光源的技術需要在LED芯片涂上一層硅膠或樹脂作為保護層，尚未能在其表 面形成有效的球面透鏡，充其量僅能形成平面型透鏡，其發(fā)光效率低，大多數(shù)出光全反射進 入覆蓋在其表面的硅膠或樹脂體內，或是向周圍散開而無法向前或向上發(fā)光，如圖1所示。 另外，對于球面透鏡，如果球面透鏡的焦點0在LED芯片發(fā)光水平面之下，如圖2所示，其出 光大多會向周圍側面散發(fā)，而無法向上或向前發(fā)射，因此出光不理想，稱作散光型透鏡，故 理想的球面透鏡其球面焦點0應位于LED芯片發(fā)光水平面上，如圖3所示，其發(fā)光角度雖 大，但多向前射出形成大角度透鏡，如果球面透鏡的焦點0位于LED芯片發(fā)光水平面之上， 則大多數(shù)出光會向前或向上射出形成聚光型透鏡，如圖4所示。對于平面集成LED光源，若采用多芯片LED模組或者采用多顆小芯片LED集成塊 作為光源的單元，目前普遍采用如圖5所示的方法，通過一個透鏡將單元中的所有LED芯片 覆蓋，即采用單透鏡配多芯片的模式，為了覆蓋所有的LED芯片，單透鏡的半徑變得很大， 使得整個透鏡的體積較大，材料用量較大，由于透鏡的材料采用光學硅膠或樹脂，這種材料 價格昂貴，使得透鏡的成本高，不經(jīng)濟；而且單透鏡使得其中各LED芯片的光學中心不一 致，透鏡配光的精確性受到一定的影響。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種成本低、生產(chǎn) 效率高、能夠提高發(fā)光效率和配光精確性的多透鏡LED集成光源板。另外，本實用新型還提供一種多透鏡LED集成光源板的專用模具。本實用新型的多透鏡LED集成光源板所采用的技術方案是本實用新型的多透 鏡LED集成光源板包括表面敷設有電路連線的導熱絕緣基板、至少一個LED光源單元，所 述LED光源單元包括若干個LED模組，每個所述LED模組由多顆LED芯片集成構成或由單
3顆LED芯片單獨構成，所述LED模組與所述電路連線相電連接，所述電路連線引出正負極端 子，每個所述LED模組的出光方向均覆有球面透鏡，每個所述LED光源單元的所有所述LED 模組對應的所述球面透鏡相連成一體構成透鏡單元，所述透鏡單元采用模具成型灌注固化 形成。所述導熱絕緣基板上設有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔。所述導熱絕緣基板為金屬基板或陶瓷基板或PCB電路板。所述球面透鏡的焦點位于所述LED芯片的出光表面的同一平面內或者位于所述 LED芯片的出光表面之上。所述球面透鏡由硅膠或樹脂固化形成。本實用新型的多透鏡LED集成光源板的專用模具所采用的技術方案是本實用新 型的多透鏡LED集成光源板的專用模具包括下模板、上模板、透鏡成型模，所述導熱絕緣基 板定位于所述下模板內，所述導熱絕緣基板上依次壓蓋所述透鏡成型模、所述上模板，所述 上模板與所述下模板之間通過若干個螺栓與螺母相緊固，所述透鏡成型模上設有若干個與 所述LED模組的布局一一對應的球面模頭，所述球面模頭相聯(lián)構成模頭單元，所述模頭單 元上設有注膠孔、排氣孔，所述上模板上設有用于避讓所述模頭單元空間的讓位孔。所述下模板的側邊設有若干螺栓孔，所述上模板的側邊設有若干螺栓槽。所述多透鏡LED集成光源板的專用模具還包括鎖緊塊，所述鎖緊塊上設有偏心 孔，所述螺栓依次穿過所述螺栓孔、所述螺栓槽、所述偏心孔后與所述螺母相緊固連接，所 述下模板的側邊設有側沿。所述導熱絕緣基板上設有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔，所述下模板 上設有若干銷孔，所述透鏡成型模上設有成型模定位孔，所述定位銷依次穿過所述銷孔、所 述基板定位孔、所述成型模定位孔并與所述上模板相配合定位。所述透鏡成型模采用塑料或金屬一體成型制成。本實用新型的有益效果是由于本實用新型的多透鏡LED集成光源板包括表面敷 設有電路連線的導熱絕緣基板、至少一個LED光源單元，所述LED光源單元包括若干個LED 模組，每個所述LED模組由多顆LED芯片集成構成或由單顆LED芯片單獨構成，所述LED模 組與所述電路連線相電連接，所述電路連線引出正負極端子，每個所述LED模組的出光方 向均覆有球面透鏡，每個所述LED光源單元的所有所述LED模組對應的所述球面透鏡相連 成一體構成透鏡單元，所述透鏡單元采用模具成型灌注固化形成，本實用新型采用集成電 路的制造工藝，在所述導熱絕緣基板上同步平面封裝所述LED模組，并在各所述LED模組上 覆有球面透鏡，避免了平面型透鏡在發(fā)光角度較大時固有的全反射現(xiàn)象，因此提高了光源 的發(fā)光效率，另外通過模具成型，使得透鏡的定位準確，精度高，易于達到設計的配光要求， 另外本實用新型采用所述LED模組及其球面透鏡同步封裝的方法，在應用于燈具中時，只 需模塊化直接安裝即可，克服了現(xiàn)有技術中單顆LED芯片獨立貼片封裝成本高、生產(chǎn)效率 低的弊端；而且，將每個所述LED光源單元的所有所述LED模組對應的所述球面透鏡相連成 一體構成透鏡單元，在保證覆蓋所有的LED芯片的情況下，將大半徑大體積的單透鏡變?yōu)?多個小半徑的透鏡形式，使得整個透鏡的體積減少，材料用量減少，節(jié)省了價格昂貴的光學 硅膠或樹脂的用量，使得透鏡的成本大大降低，經(jīng)濟性得到明顯提升，另外多透鏡使得其中 各LED芯片的光學中心更加精確，透鏡配光的精確性更高，故本實用新型的多透鏡LED集成
4光源板成本低、生產(chǎn)效率高、能夠提高發(fā)光效率和配光精確性。
圖1是LED芯片位于平面透鏡內的發(fā)光示意圖；圖2是LED芯片位于球形透鏡的焦點0上方的發(fā)光示意圖；圖3是LED芯片位于球形透鏡的焦點0處的發(fā)光示意圖；圖4是LED芯片位于球形透鏡的焦點0下方的發(fā)光示意圖；圖5是單透鏡配多芯片的模式的結構示意圖；圖6是本實用新型實施例一的多透鏡LED集成光源板的專用模具的爆炸結構示意 圖；圖7是本實用新型實施例一的多透鏡LED集成光源板未灌膠的結構示意圖；圖8是圖7所示的多透鏡LED集成光源板灌膠后的結構示意圖；圖9是圖8所示多透鏡LED集成光源板的N-N斷面結構示意圖；圖10是本實用新型實施例一的透鏡成型模與多透鏡LED集成光源板連接的結構 示意圖；圖11是圖10所示M-M的斷面結構示意圖；圖12是本實用新型實施例二的多透鏡LED集成光源板未灌膠的結構示意圖。
具體實施方式
實施例一如圖7 圖9所示，本實施例的多透鏡LED集成光源板是一種平面LED集成光源 板，包括表面敷設有電路連線2的導熱絕緣基板1、六個LED光源單元30，所述LED光源單 元30包括若干個LED模組31，每個所述LED模組31由單顆LED芯片3單獨構成，所述LED 模組31與所述電路連線2相電連接，所述電路連線2引出正負極端子5，當然，LED照明電 路還可能包括其他必要的電子元件及模塊，在此不予贅述，每個所述LED模組31的出光方 向均覆有球面透鏡41，即每個所述LED芯片3的出光方向均覆有球面透鏡41，每個所述LED 光源單元30的所有所述LED模組31對應的所述球面透鏡41相連成一體構成透鏡單元4， 所述透鏡單元4采用模具成型灌注固化形成，所述導熱絕緣基板1上設有若干用于與成型 模具相定位的基板定位孔11，所述導熱絕緣基板1為鋁基板，當然也可以采用銅基板等金 屬基板或A1203、AlN等陶瓷基板或PCB電路板或其它導熱絕緣基板，所述球面透鏡41的焦 點位于所述LED芯片3的出光表面的同一平面內，如圖3所示，此時LED芯片發(fā)出的光都能 有效射出，不會有全反射現(xiàn)象，是一種大角度透鏡的配光設計，此時光源的發(fā)光效率最高， 當然所述球面透鏡41的焦點也可以位于所述LED芯片3的出光表面之上，如圖4所示，此 時LED芯片發(fā)出的光能有效發(fā)散出來，并且縮小了發(fā)光角度，以達到聚光的效果，是一種聚 光型透鏡的配光設計，所述球面透鏡4由硅膠或樹脂固化形成。如圖6、圖10、圖11所示，本實施例的多透鏡LED集成光源板的專用模具包括下模 板6、上模板7、透鏡成型模8、鎖緊塊110，所述導熱絕緣基板1定位于所述下模板6內，所述 導熱絕緣基板1上依次壓蓋所述透鏡成型模8、所述上模板7，所述上模板7與所述下模板 6之間通過若干個螺栓9與螺母10相緊固，所述透鏡成型模8上設有若干個與所述LED模組31的布局一一對應的球面模頭81，所述球面模頭81相聯(lián)構成模頭單元，所述模頭單元上 設有注膠孔83、排氣孔84，所述注膠孔83注膠時，所述排氣孔84將所述模頭單元內的空氣 排出，所述透鏡成型模8采用塑料一體成型制成，其成本低、效率高，當然所述透鏡成型模8 也可以采用金屬一體成型制成，所述上模板7上設有用于避讓所述模頭單元空間的讓位孔 73，所述下模板6的側邊設有若干螺栓孔61，所述上模板7的側邊設有若干螺栓槽71，所述 鎖緊塊110上設有偏心孔111，使得所述鎖緊塊110遠離所述偏心孔111的一端在轉動到與 所述上模板7重合時鎖緊所述上模板7，在轉動到所述上模板7外部時，所述上模板7容易 取下，所述螺栓9依次穿過所述螺栓孔61、所述螺栓槽71、所述偏心孔111后與所述螺母10 相緊固連接，所述下模板6的側邊設有側沿63，用于將所述導熱絕緣基板1包圍，所述導熱 絕緣基板1上設有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔11，所述下模板6上設有若干 銷孔62，所述透鏡成型模8上設有成型模定位孔82，所述定位銷60依次穿過所述銷孔62、 所述基板定位孔11、所述成型模定位孔82并與所述上模板7相配合定位，使得所述導熱絕 緣基板1與所述透鏡成型模8之間定位準確，形成的所述球面透鏡41與所述LED芯片3之 間相對位置符合配光的精度要求，配光準確性好。本實施例的多透鏡LED集成光源板的制造方法包括以下步驟(a)在表面敷設有電路連線2的導熱絕緣基板1上將若干個LED芯片3直接固定 在各自獨立的散熱金屬箔片上，通過打線將若干個所述LED芯片3的正負極與所述電路連 線2的金屬箔片相電連接構成多透鏡LED集成光源板，再在所述LED芯片3上涂覆熒光粉；(b)將所述多透鏡LED集成光源板定位于所述下模板6內，并在所述導熱絕緣基 板1上依次壓蓋所述透鏡成型模8、所述上模板7，并將所述上模板7與所述下模板6緊固 合模；(c)通過所述注膠孔83向各所述球面模頭81內灌注硅膠或樹脂，使其覆蓋在各所 述LED芯片3上形成多個聯(lián)體的小球形膠體；(d)在80 130°C下對所述球形膠體烘烤15 60分鐘，使其表面固化；(e)脫模，將所述上模板7、所述透鏡成型模8取下，取出所述導熱絕緣基板1 ；(f)將所述導熱絕緣基板1置于烤箱內烘烤，使所述球形膠體完全硬化固化，形成 所述球面透鏡41及所述透鏡單元4。實施例二 如圖12所示，本實施例的多透鏡LED集成光源板與實施例一的區(qū)別在于本實施 例中每個所述LED模組31由多顆LED芯片3集成構成，即用多個功率較小的LED芯片通過 串、并聯(lián)組合代替一個功率較大的LED芯片，使得光源的效率更高，同時用一個球面透鏡41 覆蓋一個所述LED模組31。同理，本實施例的多透鏡LED集成光源板的制造方法只是將實 施例一中的單顆所述LED芯片3用由多顆LED芯片3構成的所述LED模組31代替，其余均 相同。本實用新型采用集成電路的制造工藝，在所述導熱絕緣基板1上同步平面封裝所 述LED模組31，并在各所述LED模組31上覆有球面透鏡，避免了平面型透鏡在發(fā)光角度較 大時固有的全反射現(xiàn)象，因此提高了光源的發(fā)光效率，另外通過模具成型，使得透鏡的定位 準確，精度高，易于達到設計的配光要求，另外本實用新型采用所述LED模組31及其球面透 鏡41同步封裝的方法，在應用于燈具中時，只需模塊化直接安裝即可，克服了現(xiàn)有技術中
6單顆LED芯片獨立貼片封裝成本高、生產(chǎn)效率低的弊端；而且，將每個所述LED光源單元30 的所有所述LED模組31對應的所述球面透鏡41相連成一體構成透鏡單元4，在保證覆蓋所 有的LED芯片的情況下，將大半徑大體積的單透鏡變?yōu)槎鄠€小半徑的透鏡形式，使得整個 透鏡的體積減少，材料用量減少，節(jié)省了價格昂貴的光學硅膠或樹脂的用量，使得透鏡的成 本大大降低，經(jīng)濟性得到明顯提升，另外多透鏡使得其中各LED芯片的光學中心更加精確， 透鏡配光的精確性更高，因此本實用新型的多透鏡LED集成光源板成本低、生產(chǎn)效率高、能 夠提高發(fā)光效率和配光精確性。 本實用新型可廣泛應用于LED光源領域。
權利要求一種多透鏡LED集成光源板，其特征在于包括表面敷設有電路連線(2)的導熱絕緣基板(1)、至少一個LED光源單元(30)，所述LED光源單元(30)包括若干個LED模組(31)，每個所述LED模組(31)由多顆LED芯片(3)集成構成或由單顆LED芯片(3)單獨構成，所述LED模組(31)與所述電路連線(2)相電連接，所述電路連線(2)引出正負極端子(5)，每個所述LED模組(31)的出光方向均覆有球面透鏡(41)，每個所述LED光源單元(30)的所有所述LED模組(31)對應的所述球面透鏡(41)相連成一體構成透鏡單元(4)，所述透鏡單元(4)采用模具成型灌注固化形成。
2.根據(jù)權利要求1所述的多透鏡LED集成光源板，其特征在于所述導熱絕緣基板(1) 上設有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔(11)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的多透鏡LED集成光源板，其特征在于所述導熱絕緣基 板(1)為金屬基板或陶瓷基板或PCB電路板。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的多透鏡LED集成光源板，其特征在于所述球面透鏡(41) 的焦點位于所述LED芯片(3)的出光表面的同一平面內或者位于所述LED芯片(3)的出光 表面之上。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的多透鏡LED集成光源板，其特征在于所述球面透鏡(41) 由硅膠或樹脂固化形成。
6.一種用于制造權利要求1所述的多透鏡LED集成光源板的專用模具，其特征在于 包括下模板(6)、上模板(7)、透鏡成型模(8)，所述導熱絕緣基板(1)定位于所述下模板(6)內，所述導熱絕緣基板(1)上依次壓蓋所述透鏡成型模(8)、所述上模板(7)，所述上模 板(7)與所述下模板(6)之間通過若干個螺栓(9)與螺母(10)相緊固，所述透鏡成型模(8) 上設有若干個與所述LED模組(31)的布局一一對應的球面模頭(81)，所述球面模頭(81) 相聯(lián)構成模頭單元，所述模頭單元上設有注膠孔(83)、排氣孔(84)，所述上模板(7)上設有 用于避讓所述模頭單元空間的讓位孔(73)。
7.根據(jù)權利要求6所述的多透鏡LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述下模 板(6)的側邊設有若干螺栓孔(61)，所述上模板(7)的側邊設有若干螺栓槽(71)。
8.根據(jù)權利要求7所述的多透鏡LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述多 透鏡LED集成光源板的專用模具還包括鎖緊塊(110)，所述鎖緊塊(110)上設有偏心孔 (111)，所述螺栓(9)依次穿過所述螺栓孔(61)、所述螺栓槽(71)、所述偏心孔(111)后與 所述螺母(10)相緊固連接，所述下模板(6)的側邊設有側沿(63)。
9.根據(jù)權利要求6所述的多透鏡LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述導熱 絕緣基板(1)上設有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔(11)，所述下模板(6)上設 有若干銷孔(62)，所述透鏡成型模(8)上設有成型模定位孔(82)，所述定位銷(60)依次穿 過所述銷孔(62)、所述基板定位孔(11)、所述成型模定位孔(82)并與所述上模板(7)相配 合定位。
10.根據(jù)權利要求6所述的多透鏡LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述透鏡 成型模(8)采用塑料或金屬一體成型制成。
專利摘要本實用新型公開了一種成本低、生產(chǎn)效率高、能夠提高發(fā)光效率和配光精確性的多透鏡LED集成光源板及其專用模具。光源板包括表面敷設電路連線(2)的導熱絕緣基板(1)、LED光源單元(30)，LED光源單元(30)包括若干LED模組(31)，LED模組(31)由多顆LED芯片(3)或由單顆LED芯片(3)構成，每個LED模組(31)的出光方向均覆有球面透鏡(41)，LED光源單元(30)的所有LED模組(31)對應的球面透鏡(41)相連成一體構成透鏡單元(4)；專用模具包括下模板(6)、上模板(7)、透鏡成型模(8)，上模板(7)與下模板(6)相緊固，透鏡成型模(8)上設有與LED模組(31)的布局一一對應的球面模頭(81)，球面模頭(81)相聯(lián)構成模頭單元。
文檔編號H01L33/58GK201673933SQ20102019745
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權日2010年5月20日
發(fā)明者吳俊緯 申請人:廣州南科集成電子有限公司