专利名称：Led集成光源板、专用模具及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种LED集成光源板；另外，本发明还涉及一种LED集成光源板的专用模具；另外，本发明还涉及一种LED集成光源板的制造方法。
背景技术：
LED作为一种新型照明光源以其节能、环保、发光效率高、寿命长等突出优点正越 来越广泛地应用在各种场合。采用大功率LED光源应用在灯具中现在已经可以作为路灯、 洗墙灯等大型灯具使用。在大功率LED光源中普遍将LED芯片及透镜先封装成直插式灯珠 或是贴片式封装，这通常称为第一次光源封装，再将封装好的LED焊接在导热绝缘基板如 铝基板、铜基板上形成的一个光源板，称作第二次光源封装，并通过导热绝缘基板进行散热 及作为电路连接的基板。由于其必须经过二次光源封装，其工序复杂，成本高，生产效率低； 透镜与LED芯片之间的相对位置不好控制，影响配光，导致发光效率降低。将LED芯片直接焊接或是胶粘在导热绝缘基板或是普通电路板上的技术称作平 面集成光源的技术，由于借用一次封装即可形成光源板，所以其成本低、生产效率高，但是 目前平面集成光源的技术需要在LED芯片涂上一层硅胶或树脂作为保护层，尚未能在其表 面形成有效的球面透镜，充其量仅能形成平面型透镜，其发光效率低，大多数出光全反射进 入覆盖在其表面的硅胶或树脂体内，或是向周围散开而无法向前或向上发光，如图1所示。 另外，对于球面透镜，如果球面透镜的焦点0在LED芯片发光水平面之下，如图2所示，其出 光大多会向周围侧面散发，而无法向上或向前发射，因此出光不理想，称作散光型透镜，故 理想的球面透镜其球面焦点0应位于LED芯片发光水平面上，如图3所示，其发光角度虽 大，但多向前射出形成大角度透镜，如果球面透镜的焦点0位于LED芯片发光水平面之上， 则大多数出光会向前或向上射出形成聚光型透镜，如图4所示。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、生产效率 高、能够提高发光效率的LED集成光源板；另外，本发明还提供一种LED集成光源板的专用模具；另外，本发明还涉及一种LED集成光源板的制造方法。本发明的LED集成光源板所采用的技术方案是本发明的LED集成光源板包括表 面敷设有电路连线的导热绝缘基板、若干个LED芯片或LED芯片模组，若干个所述LED芯片 或所述LED芯片模组直接与所述电路连线相电连接构成LED集成光源板，所述电路连线引 出正负极端子，每个所述LED芯片或所述LED芯片模组上均覆有球面透镜，各所述球面透镜 采用模具成型灌注固化形成。所述导热绝缘基板上设有若干用于与成型模具相定位的基板定位孔。所述导热绝缘基板为金属基板或陶瓷基板或PCB电路板。所述球面透镜的焦点位于所述LED芯片或所述LED芯片模组的出光表面的同一平面内或者位于所述LED芯片或所述LED芯片模组的出光表面之上。所述球面透镜由硅胶或树脂固化形成。本发明的LED集成光源板的专用模具所采用的技术方案是本发明的LED集成 光源板的专用模具包括下模板、上模板、透镜成型模，所述导热绝缘基板定位于所述下模板 内，所述导热绝缘基板上依次压盖所述透镜成型模、所述上模板，所述上模板与所述下模板 之间通过若干个螺栓与螺母相紧固，所述透镜成型模上设有若干个与所述LED芯片或所述 LED芯片模组的布局一一对应的球面模头，所述球面模头上设有两个用于注胶的通气孔，所 述上模板上设有用于避让所述球面模头空间的让位孔。所述下模板的侧边设有若干螺栓孔，所述上模板的侧边设有若干螺栓槽。所述LED集成光源板的专用模具还包括锁紧块，所述锁紧块上设有偏心孔，所述 螺栓依次穿过所述螺栓孔、所述螺栓槽、所述偏心孔后与所述螺母相紧固连接。所述下模板上设有若干销孔，若干定位销穿过所述销孔固定，所述上模板上设有 若干上模板定位孔，所述透镜成型模上设有成型模定位孔，所述定位销依次与所述成型模 定位孔、所述上模板定位孔相配合定位。所述导热绝缘基板上设有若干用于与成型模具相定位的基板定位孔，所述定位销 与所述基板定位孔相配合定位。所述下模板的侧边设有侧沿。所述透镜成型模采用塑料一体成型制成，或者采用在带孔的金属片上注塑成型所 述球面模头而制成。本发明的LED集成光源板的制造方法所采用的技术方案是包括以下步骤(a)在表面敷设有电路连线的导热绝缘基板上将若干个LED芯片或所述LED芯片 模组直接固定在各自独立的散热金属箔片上，通过打线将若干个所述LED芯片或所述LED 芯片模组的正负极与所述电路连线的金属箔片相电连接构成LED集成光源板，再在所述 LED芯片或所述LED芯片模组上涂覆荧光粉；(b)将所述LED集成光源板定位于所述下模板内，并在所述导热绝缘基板上依次 压盖所述透镜成型模、所述上模板，并将所述上模板与所述下模板紧固合模；(c)通过所述通气孔向各所述球面模头内灌注硅胶或树脂，使其覆盖在各所述 LED芯片或所述LED芯片模组上形成球形胶体；(d)在80 130°C下对所述球形胶体烘烤15 60分钟，使其表面固化；(e)脱模，将所述上模板、所述透镜成型模取下，取出所述导热绝缘基板；(f)将所述导热绝缘基板置于烤箱内烘烤，使所述球形胶体完全硬化固化，形成所 述球面透镜。本发明的有益效果是由于本发明的LED集成光源板包括表面敷设有电路连线的 导热绝缘基板、若干个LED芯片或LED芯片模组，若干个所述LED芯片或所述LED芯片模组 直接与所述电路连线相电连接构成LED集成光源板，所述电路连线引出正负极端子，每个 所述LED芯片或所述LED芯片模组上均覆有球面透镜，各所述球面透镜采用模具成型灌注 固化形成，本发明采用集成电路的制造工艺，在所述导热绝缘基板上同步平面封装LED芯 片或LED芯片模组，并在各所述LED芯片或所述LED芯片模组上覆有球面透镜，避免了平 面型透镜在发光角度较大时固有的全反射现象，因此提高了光源的发光效率，另外通过模具成型，使得透镜的定位准确，精度高，易于达到设计的配光要求，另外本发明采用多颗LED芯片或LED芯片模组及其球面透镜同步封装的方法，在应用于灯具中时，只需模块化直接 安装即可，克服了现有技术中单颗LED芯片独立贴片封装成本高、生产效率低的弊端，故本 发明的LED集成光源板成本低、生产效率高，能够提高发光效率。
图1是LED芯片位于平面透镜内的发光示意图；图2是LED芯片位于球形透镜的焦点0上方的发光示意图；图3是LED芯片位于球形透镜的焦点0处的发光示意图；图4是LED芯片位于球形透镜的焦点0下方的发光示意图；图5(a)是本发明实施例一的LED集成光源板的正面结构示意图；图5 (b)是图5 (a)的I处局部放大结构示意图；图5 (c)是图5 (a)的M-M断面放大结构示意图；图6是本发明实施例一的LED集成光源板的专用模具的爆炸结构示意图；图7是本发明实施例一的LED集成光源板的专用模具的装配结构示意图；图8是图7所示的LED集成光源板的专用模具的侧面结构示意图；图9是本发明实施例一中透镜成型模的立体结构示意图；图10是图9所示透镜成型模的A-A断面结构示意图；图11是本发明实施例二的透镜成型模的立体结构示意图；图12是图11所示透镜成型模的B-B断面结构示意图；图13(a)是本发明实施例二的LED集成光源板的正面结构示意图；图13(b)是图13(a)的II处局部放大结构示意图；图13(c)是图13(a)的N-N断面放大结构示意图。
具体实施例方式实施例一如图5(a) 图5(c)所示，本实施例的LED集成光源板是一种带透镜的平面LED 集成光源板，包括表面敷设有电路连线2的导热绝缘基板1、若干个LED芯片3，若干个所述 LED芯片3直接与所述电路连线2相电连接构成LED集成光源板，当然，LED照明电路还可 能包括其他必要的电子元件及模块，所述电路连线2引出正负极端子5，每个所述LED芯片 3上均覆有球面透镜4，各所述球面透镜4采用模具成型灌注固化形成，所述导热绝缘基板 1上设有若干用于与成型模具相定位的基板定位孔11，所述导热绝缘基板1为铝基板，当 然也可以采用铜基板等金属基板或A1203、AlN等陶瓷基板或PCB电路板或其它导热绝缘基 板，所述球面透镜4的焦点位于所述LED芯片3的出光表面的同一平面内，如图3所示，此 时LED芯片发出的光都能有效射出，不会有全反射现象，是一种大角度透镜的配光设计，此 时光源的发光效率最高，当然所述球面透镜4的焦点也可以位于所述LED芯片3的出光表 面之上，如图4所示，此时LED芯片发出的光能有效发散出来，并且缩小了发光角度，以达到 聚光的效果，是一种聚光型透镜的配光设计，所述球面透镜4由硅胶或树脂固化形成。如图6 图10所示，本实施例的LED集成光源板的专用模具包括下模板6、上模板7、透镜成型模8、锁紧块11，所述导热绝缘基板1定位于所述下模板6内，所述导热绝缘 基板1上依次压盖所述透镜成型模8、所述上模板7，所述上模板7与所述下模板6之间通 过若干个螺栓9与螺母10相紧固，所述透镜成型模8上设有若干个与所述LED芯片3的布 局一一对应的球面模头81，所述球面模头81上设有两个用于注胶的通气孔83，一个所述通 气孔83注胶时，另一个所述通气孔83将所述球面模头81内的空气排出，所述透镜成型模 8采用塑料一体成型制成，其成本低、效率高，所述透镜成型模8上设有若干加强筋84，用于 结构加强，以防止变形，所述上模板7上设有用于避让所述球面模头81空间的让位孔73， 所述下模板6的侧边设有侧沿63，用于将所述导热绝缘基板1包围，所述下模板6的侧边 设有若干螺栓孔61，所述上模板7的侧边设有若干螺栓槽71，所述锁紧块11上设有偏心孔 111，使得所述锁紧块11远离所述偏心孔111的一端在转动到与所述上模板7重合时锁紧 所述上模板7，在转动到所述上模板7外部时，所述上模板7容易取下，所述螺栓9依次穿过 所述螺栓孔61、所述螺栓槽71、所述偏心孔111后与所述螺母10相紧固连接，所述下模板 6上设有若干销孔62，若干定位销60穿过所述销孔62固定，所述上模板7上设有若干上模 板定位孔72，所述透镜成型模8上设有成型模定位孔82，所述定位销60依次与所述基板定 位孔11、所述成型模定位孔82、所述上模板定位孔72相配合定位，使得所述导热绝缘基板1 与所述透镜成型模8之间定位准确，形成的所述球面透镜4与所述LED芯片3之间相对位 置符合配光的精度要求，配光准确性好。本实施例的LED集成光源板的制造方法包括以下步骤(a)在表面敷设有电路连线2的导热绝缘基板1上将若干个LED芯片3直接固定 在各自独立的散热金属箔片上，通过打线将若干个所述LED芯片3的正负极与所述电路连 线2的金属箔片相电连接构成LED集成光源板，再在所述LED芯片3上涂覆荧光粉；(b)将所述LED集成光源板定位于所述下模板6内，并在所述导热绝缘基板1上依 次压盖所述透镜成型模8、所述上模板7，并将所述上模板7与所述下模板6紧固合模；(c)通过所述通气孔83向各所述球面模头81内灌注硅胶或树脂，使其覆盖在各所 述LED芯片3上形成球形胶体；(d)在80 130°C下对所述球形胶体烘烤15 60分钟，使其表面固化；(e)脱模，将所述上模板7、所述透镜成型模8取下，取出所述导热绝缘基板1 ；(f)将所述导热绝缘基板1置于烤箱内烘烤，使所述球形胶体完全硬化固化，形成 所述球面透镜4。实施例二 如图13(a) 图13(c)所示，本实施例的LED集成光源板与实施例一的区别在于 本实施例中采用LED芯片模组31代替实施例一中的所述LED芯片3，即用多个功率较小的 LED芯片通过串、并联组合代替一个功率较大的LED芯片，使得光源的效率更高。如图11 图12所示，本实施例的LED集成光源板的专用模具与实施例一的区别 在于本实施例的LED集成光源板的专用模具中，所述透镜成型模8采用在带孔的金属片 85上注塑成型所述球面模头81而制成，即所述透镜成型模8为塑料模头加上金属片而制成 的复合体。同理，本实施例的LED集成光源板的制造方法只是将实施例一中的所述LED芯片 3用所述LED芯片模组31代替，其余均相同。
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本发明采用集成电路的制造工艺，在所述导热绝缘基板1上同步平面封装LED芯 片3或所述LED芯片模组31，并在各所述LED芯片3或所述LED芯片模组31上覆有球面 透镜4，避免了平面型透镜在发光角度较大时固有的全反射现象，因此提高了光源的发光效 率，另外通过模具一次成型，使得透镜的定位准确，精度高，易于达到设计的配光要求，另外 本发明采用多颗LED芯片及其球面透镜同步封装的方法，在应用于灯具中时，只需模块化 直接安装即可，克服了现有技术中单颗LED芯片独立贴片封装成本高、生产效率低的弊端， 因此本发明的LED集成光源板成本低、生产效率高，能够提高发光效率。本发明可广泛应用于LED光源领域。
权利要求
一种LED集成光源板，其特征在于包括表面敷设有电路连线(2)的导热绝缘基板(1)、若干个LED芯片(3)或LED芯片模组(31)，若干个所述LED芯片(3)或所述LED芯片模组(31)直接与所述电路连线(2)相电连接构成LED集成光源板，所述电路连线(2)引出正负极端子(5)，每个所述LED芯片(3)或所述LED芯片模组(31)上均覆有球面透镜(4)，各所述球面透镜(4)采用模具成型灌注固化形成。
2.根据权利要求1所述的LED集成光源板，其特征在于所述导热绝缘基板(1)上设 有若干用于与成型模具相定位的基板定位孔(11)。
3.根据权利要求1或2所述的LED集成光源板，其特征在于所述导热绝缘基板(1)为 金属基板或陶瓷基板或PCB电路板。
4.根据权利要求1所述的LED集成光源板，其特征在于所述球面透镜(4)的焦点位 于所述LED芯片(3)或所述LED芯片模组(31)的出光表面的同一平面内或者位于所述LED 芯片(3)或所述LED芯片模组(31)的出光表面之上。
5.根据权利要求1所述的LED集成光源板，其特征在于所述球面透镜(4)由硅胶或 树脂固化形成。
6.一种用于制造权利要求1所述的LED集成光源板的专用模具，其特征在于包括下 模板(6)、上模板(7)、透镜成型模(8)，所述导热绝缘基板(1)定位于所述下模板(6)内，所 述导热绝缘基板(1)上依次压盖所述透镜成型模(8)、所述上模板(7)，所述上模板(7)与 所述下模板(6)之间通过若干个螺栓(9)与螺母(10)相紧固，所述透镜成型模(8)上设有 若干个与所述LED芯片(3)或所述LED芯片模组(31)的布局一一对应的球面模头(81)，所 述球面模头(81)上设有两个用于注胶的通气孔(83)，所述上模板(7)上设有用于避让所述 球面模头(81)空间的让位孔(73)。
7.根据权利要求6所述的LED集成光源板的专用模具，其特征在于所述下模板(6)的 侧边设有若干螺栓孔(61)，所述上模板(7)的侧边设有若干螺栓槽(71)。
8.根据权利要求7所述的LED集成光源板的专用模具，其特征在于所述LED集成光源 板的专用模具还包括锁紧块(11)，所述锁紧块(11)上设有偏心孔(111)，所述螺栓(9)依 次穿过所述螺栓孔(61)、所述螺栓槽(71)、所述偏心孔(111)后与所述螺母(10)相紧固连 接。
9.根据权利要求6所述的LED集成光源板的专用模具，其特征在于所述下模板(6)上 设有若干销孔(62)，若干定位销(60)穿过所述销孔(62)固定，所述上模板(7)上设有若干 上模板定位孔(72)，所述透镜成型模(8)上设有成型模定位孔(82)，所述定位销(60)依次 与所述成型模定位孔(82)、所述上模板定位孔(72)相配合定位。
10.根据权利要求9所述的LED集成光源板的专用模具，其特征在于所述导热绝缘基 板(1)上设有若干用于与成型模具相定位的基板定位孔(11)，所述定位销(60)与所述基板 定位孔(11)相配合定位。
11.根据权利要求6所述的LED集成光源板的专用模具，其特征在于所述下模板(6) 的侧边设有侧沿(63)。
12.根据权利要求6所述的LED集成光源板的专用模具，其特征在于所述透镜成型模 (8)采用塑料一体成型制成，或者采用在带孔的金属片上注塑成型所述球面模头(81)而制 成。
13. 一种采用权利要求6所述的LED集成光源板的专用模具制造权利要求1所述的LED 集成光源板的制造方法，其特征在于包括以下步骤(a)在表面敷设有电路连线(2)的导热绝缘基板(1)上将若干个LED芯片(3)或所述 LED芯片模组(31)直接固定在各自独立的散热金属箔片上，通过打线将若干个所述LED芯 片(3)或所述LED芯片模组(31)的正负极与所述电路连线(2)的金属箔片相电连接构成 LED集成光源板，再在所述LED芯片(3)或所述LED芯片模组(31)上涂覆荧光粉；(b)将所述LED集成光源板定位于所述下模板(6)内，并在所述导热绝缘基板(1)上依 次压盖所述透镜成型模(8)、所述上模板(7)，并将所述上模板(7)与所述下模板(6)紧固 合模；(c)通过所述通气孔(83)向各所述球面模头(81)内灌注硅胶或树脂，使其覆盖在各所述LED芯片(3)或所述LED芯片模组(31)上形成球形胶体；(d)在80 130°C下对所述球形胶体烘烤15 60分钟，使其表面固化；(e)脱模，将所述上模板(7)、所述透镜成型模(8)取下，取出所述导热绝缘基板(1)；(f)将所述导热绝缘基板(1)置于烤箱内烘烤，使所述球形胶体完全硬化固化，形成所 述球面透镜(4)。
全文摘要
本发明公开了一种成本低、生产效率高、能够提高发光效率的LED集成光源板及其专用模具和制造方法。光源板包括表面敷设电路连线(2)的导热绝缘基板(1)、LED芯片(3)或LED芯片模组(31)，每个LED芯片(3)或LED芯片模组(31)上覆有采用模具成型灌注固化形成的球面透镜(4)；专用模具包括下模板(6)、上模板(7)、透镜成型模(8)，LED集成光源板位于下模板(6)内，LED集成光源板上依次压盖透镜成型模(8)、上模板(7)，上模板(7)与下模板(6)相紧固，透镜成型模(8)上设有与LED芯片(3)对应的球面模头(81)，上模板(7)上设有用于避让球面模头(81)空间的让位孔(73)。制造方法包括固晶、合模、灌胶、初烤、脱模、硬化的步骤。可应用于LED光源领域。
文档编号H01L21/98GK101826519SQ20101015148
公开日2010年9月8日 申请日期2010年4月21日 优先权日2010年4月21日
发明者吴俊纬 申请人:广州南科集成电子有限公司