附图说明
图1A为本发明第一实施例的导热绝缘单元设置于发光单元底端的侧视剖面示意图。
图1B为本发明第一实施例的基板单元的侧视剖面示意图。
图1C为本发明第一实施例的基板单元的俯视示意图。
图1D为本发明第一实施例的发光装置的侧视剖面示意图。
图2为本发明第二实施例的基板单元的侧视剖面示意图。
图3为本发明第三实施例的基板单元的侧视剖面示意图。
图4为本发明第四实施例的基板单元的俯视示意图。
图5为本发明第五实施例的基板单元的俯视示意图。
图6A为本发明第六实施例的导热绝缘单元设置于发光单元底端的侧视剖面示意图。
图6B为本发明第六实施例的发光装置的侧视剖面示意图。
图7A为本发明第七实施例的第一、二、三导电支架的立体示意图。
图7B为本发明第七实施例的发光单元的立体示意图(移除封装胶体后)。
图7C为本发明第七实施例的导热绝缘单元设置于发光单元底端的立体示意图。
图7D为本发明第七实施例的导热绝缘单元设置于基板单元顶端的俯视示意图。
图8A为本发明第八实施例的发光单元的立体示意图(移除封装胶体后)。
图8B为本发明第八实施例的导热绝缘单元设置于基板单元顶端的俯视示意图。
其中,附图标记说明如下:
发光单元1第一导电支架11
第一导电部110
第一导电区域1100
导热部111
导热区域1110
第二导电支架12
第二导电部120
第二导电区域1200
第三导电支架13
第三导电部130
壳体14
底面1400
侧端1401
发光元件15
封装胶体16
导热绝缘单元2导热绝缘层20
基板单元3基板本体30
第一电极层31
第二电极层32
顶端导热层33
接触区33A
延伸区33B
底端导热层34
贯穿式导热结构35
贯穿孔35A
导热体35B
导线W
锡膏S
具体实施方式
〔第一实施例〕
请参阅图1A至图1D所示,图1A为导热绝缘单元设置于发光单元底端的侧视剖面示意图,图1B为基板单元的侧视剖面示意图,图1C为基板单元的俯视示意图,图1D为发光装置的侧视剖面示意图。由上述图中可知,本发明第一实施例提供一种发光装置,其包括:一发光单元1、一导热绝缘单元2及一基板单元3。
首先,如图1A所示,发光单元1包括至少一第一导电支架11、至少一第二导电支架12、一壳体14、至少一发光元件15及一封装胶体16。
其中,第一导电支架11与第二导电支架12可彼此分离一预定距离且彼此邻近,而且依据不同的设计需求,第一导电支架11与第二导电支架12可选择性的被分别定义为正极支架与负极支架,或者被分别定义为负极支架与正极支架。第一导电支架11具有至少一从壳体14裸露的第一导电部110及至少一从壳体14裸露且靠近发光元件15的导热部111,且第二导电支架12具有至少一从壳体14裸露的第二导电部120,其中第一导电部110与第二导电部120可作为两个提供给发光单元1进行导电用途的“电极路径”,而导热部111则因为非常靠近发光元件15,所以能够提供给发光单元1最短的“散热路径”。
举例来说,由于第一实施例采用一种四方平面无引脚封装(QuadFlatNolead,QFN)形式的发光单元1,所以位于第一导电部110底部的一第一导电区域1100、位于第二导电部120底部的一第二导电区域1200及位于导热部111底部的一导热区域1110皆可从壳体14的底面1400裸露,且第一导电部110的第一导电区域1100、第二导电部120的第二导电区域1200、及导热部111的导热区域1110实质上可与壳体14的底面1400相互齐平。然而,本发明所使用的第一导电支架11与第二导电支架12不以上述所举的例子为限制。
再者,壳体14可用来连接第一导电支架11与第二导电支架12,以使得第一导电支架11与第二导电支架12彼此间的相对位置被固定。此外,壳体14介于第一导电支架11与第二导电支架12之间,且壳体14可为一绝缘材料,以用于将第一导电支架11和第二导电支架12两者彼此绝缘。举例来说,壳体14可以被设计成一围绕发光元件15的环形反射框体,以使得发光元件15所投射出的光束(图未示)可经由位于壳体14内部的反光表面来产生聚光效果。然而,本发明所使用的壳体14不以上述所举的例子为限制。
此外,发光元件15可为一垂直式的发光二极管裸芯片,发光元件15可设置于第一导电支架11上且可电性连接于第一导电支架11与第二导电支架12。举例来说,发光元件15的底面可直接电性接触第一导电支架11,且发光元件15的顶面可通过一导线W(例如金属导线),以电性连接于第二导电支架12。由于第一导电支架11带电的关系,所以不能在基板单元3设置贯穿式导热结构35,其原因在于基板单元3设置贯穿式导热结构35会破坏导电路径。但通过设置绝缘导热层20于第一导电支架11的导热部111,故在第一导电支架11的导热部111是不带电的,因此可于基板单元3设置贯穿式导热结构35来加强散热,提升发光装置的散热效能。然而,本发明所使用的发光元件15不以上述所举的例子为限制,发光元件15亦可为水平式的发光二极管裸芯片。因此,本发明可通过“导热绝缘层20设置于导热部111上”的设计,任何发光二极管裸芯片皆可于基板单元3设置贯孔式导热结构35,增加了芯片选择的适应性。
在一较佳实施例中,绝缘导热层20仅仅设置于第一导电支架11的导热部111上,并未设置于第一导电支架11和第二导电支架12的任何区域,规划较佳的导电路径和导热路径,以提高本发明发光装置的发光效能。
另外,封装胶体16成形于由壳体14所围成的容置空间内以覆盖发光元件15,其除了可用来保护完成打线后的发光元件15外,亦可用来改变发光单元1所投射出来的光形。举例来说,封装胶体16可呈现平面状或凸透镜状等等。此外,依据不同的设计需求,封装胶体16可为一由硅胶或环氧树脂所形成的透明胶体,或者封装胶体16亦可为一由荧光粉与硅胶或一由荧光粉与环氧树脂所混合而成的荧光胶体。当发光元件15为一可直接发出白色光源的白光发光二极管裸芯片且封装胶体16为透明胶体时,发光元件15所产生的光束可经过透明胶体以投射出白色光源。当发光元件15为一蓝色发光二极管裸芯片且封装胶体16为荧光胶体时,发光元件15所产生的光束可经过荧光胶体以投射出白色光源。然而,本发明所使用的发光元件15与封装胶体16不以上述所举的例子为限制。
再者,如图1A所示,导热绝缘单元2包括至少一预先设置于导热部111上的导热绝缘层20,且导热绝缘层20可以完全覆盖第一导电部110的导热部111。举例来说,导热绝缘层20可直接通过涂布、印刷、或任何其它的成形方式,以直接成形于导热部111上(如图1A所示)。另外,导热绝缘层20可由导热系数实质上介于120至500W/mK之间的导热绝缘材料所制成,例如:氧化铝、氮化铝、或类钻石碳(Diamond-LikeCarbon,DLC)等等。然而,本发明所使用的导热绝缘层20不以上述所举的例子为限制。
一般而言,制作壳体14的材料有环氧树脂(epoxy)和硅胶(silicone)两种,其导热系数大约介于0.2至0.3W/mK之间,陶瓷材料的导热系数大约介于2至40W/mK之间,而类钻石碳材料具有三维度的导热系数,如在X方向,其导热系数为475W/mK,在Y方向,其导热系数为475W/mK,在Z方向,其导热系数为120W/mK,故当选用类钻石碳作为导热绝缘层时,可大大地提升本发明发光装置的散热能力。
此外,配合图1B及图1C所示,基板单元3包括一基板本体30、至少一第一电极层31、至少一第二电极层32、至少一顶端导热层33、至少一底端导热层34及多个贯穿式导热结构35。第一电极层31、第二电极层32及顶端导热层33皆设置于基板本体30的顶端,且顶端导热层33可以位于第一电极层31与第二电极层32之间。第一电极层31、第二电极层32及顶端导热层33三者彼此绝缘且彼此分离一预定距离,而且依据不同的设计需求,第一电极层31与第二电极层32可选择性的被分别定义为正电极与负电极,或者被分别定义为负电极与正电极。另外,底端导热层34设置于基板本体30的底端且至少对应于顶端导热层33。上述多个贯穿式导热结构35贯穿基板本体30且连接于顶端导热层33与底端导热层34之间。
举例来说,第一电极层31、第二电极层32、顶端导热层33及底端导热层34皆可为铜箔层。顶端导热层33的上表面具有一位于第一电极层31与第二电极层32之间的接触区33A。上述多个贯穿式导热结构35设置于接触区33A与底端导热层34之间。再者,每一个贯穿式导热结构35具有一贯穿基板本体30的贯穿孔35A及一用于完全填满贯穿孔35A的导热体35B,且导热体35B连接于顶端导热层33与底端导热层34之间。因此,由于导热体35B完全填满贯穿孔35A,所以每一个贯穿式导热结构35能够提供最佳的导热速度及导热效果。然而,本发明第一实施例所使用的基板单元3不以上述所举的例子为限制。
再者,配合图1A、1B、及图1D所示,当发光单元1设置于基板单元3上时(如图1D所示),第一导电部110可对应于第一电极层31且电性连接于第一电极层31,第二导电部120可对应于第二电极层32且电性连接于第二电极层32,且导热绝缘层20可对应于顶端导热层33且设置于导热部111与顶端导热层33之间。举例来说,第一导电部110及第二导电部120皆可通过相对应的锡膏S,以分别电性连接于第一电极层31及第二电极层32,且导热绝缘层20亦可通过具有导热功能的锡膏S,以设置于顶端导热层33上。
另外,配合图1C与图1D所示,由于上述具有较高导热系数的导热绝缘层20可直接设置于第一导电部110的导热部111与顶端导热层33的接触区33A之间,所以发光元件15所产生的热量(如图1D中朝下的空白箭头所示)可以经由导热部111以传递至导热绝缘层20,且导热绝缘层20所吸收的热量可以再依序经由顶端导热层33的接触区33A与上述多个贯穿式导热结构35的导引,而有效率地传递至底端导热层34来进行散热。换言之,当上述具有较高导热系数的导热绝缘层20被设置于导热部111与接触区33A之间时,由于上述多个贯穿式导热结构35被设置于顶端导热层33的接触区33A与底端导热层34之间,所以从导热绝缘层20传递至顶端导热层33的接触区33A的热量可以经由上述多个贯穿式导热结构35导引,而有效率地传递至底端导热层34来进行散热。
由于导热绝缘层20设置于第一导电支架11的导热部111上,故可利用导热绝缘层20的绝缘特性,阻隔电流往导热部111下方流动。另外,也可利用导热绝缘层20的导热特性,提供给发光元件15最短的导热路径,故导热绝缘层20的设置可自由规划导热路径和导电路径,进而提升发光装置1的发光效率。
综上所述,发光元件15所产生的热量(如图1D中朝下的空白箭头所示)可以依序经由第一导电支架11的导热部111、导热绝缘层20、锡膏S、顶端导热层33的接触区33A及上述多个贯穿式导热结构35的导引,而有效率地从发光元件15传递至底端导热层34来进行散热。换言之,本发明通过上述具有较高导热系数的导热绝缘层20的使用,以使得发光元件15所产生的热量可有效率地从第一导电支架11的导热部111传导至顶端导热层33的接触区33A。然后,本发明再通过上述多个贯穿式导热结构35的使用,以使得被顶端导热层33的接触区33A所吸收的热量可以有效率地传导至底端导热层34来进行散热。
因此,本发明可配合导热绝缘层20与多个贯穿式导热结构35的使用,以有效率地的提升发光装置的散热效果。尤其是,如第一实施例所示,当发光单元1采用“垂直芯片”形式的发光元件15时,由于本发明配合上述能够提供给发光单元1最短的导热路径至基板单元3及上述具有较高导热系数的导热绝缘层20的使用,所以本发明发光装置的散热效果更为明显。
〔第二实施例〕
请参阅图2所示,本发明第二实施例提供另一种基板单元3。由图2与图1B的比较可知,本发明第二实施例与第一实施例最大的不同在于:在第二实施例中,底端导热层34的面积大于顶端导热层33的面积,以用于增加本发明整体的散热效果。举例来说,底端导热层34可以覆盖基板本体30的整个底面,因此当顶端导热层33所吸收的热量经过上述多个贯穿式导热结构35而传导至底端导热层34时,较大面积的底端导热层34可以提供更好的散热能力。
〔第三实施例〕
请参阅图3所示,本发明第三实施例提供再一种基板单元3。由图3与图1B的比较可知,本发明第三实施例与第一实施例最大的不同在于:在第三实施例中,每一个贯穿式导热结构35具有一贯穿基板本体30的贯穿孔35A及一用于部分填满贯穿孔35A的导热体35B,且导热体35B连接于顶端导热层33与底端导热层34之间。举例来说,导热体35B并未完全填满贯穿孔35A,而只是成形在贯穿孔35A的内表面上而已。因此,由于导热体35B只有部分填满贯穿孔35A,所以在每一个贯穿式导热结构35的制作上,可以有效降低导热体35B所使用的材料成本。
〔第四实施例〕
请参阅图4所示,本发明第四实施例提供再一种基板单元3。由图4与图1C的比较可知,本发明第四实施例与第一实施例最大的不同在于:在第四实施例中,顶端导热层33的上表面具有一位于第一电极层31与第二电极层32之间的接触区33A及至少两个分别连接于接触区33A的两相反侧端的延伸区33B,且上述多个贯穿式导热结构35设置于接触区33A与底端导热层34之间。接触区33A和延伸区33B可联合成一I型或H型的形状。换言之,由于第四实施例增加两个延伸区33B的设计,所以顶端导热层33的面积将大于导热绝缘层20的面积。因此,第四实施例可以通过“顶端导热层33的面积大于导热绝缘层20的面积”的设计,以使得本发明能够提供更好的导热效果。
〔第五实施例〕
请参阅图5所示,本发明第五实施例提供再一种基板单元3。由图5与图4的比较可知,本发明第五实施例与第四实施例最大的不同在于:在第五实施例中,上述多个贯穿式导热结构35可同时设置于接触区33A与底端导热层34之间及设置于每一个延伸区33B与底端导热层34之间。换言之,由于第五实施例将贯穿式导热结构35同时设置于每一个延伸区33B与底端导热层34之间,所以顶端导热层33与底端导热层34之间将有更多的导热路径。因此,第五实施例可以通过“增加位于顶端导热层33与底端导热层34之间之贯穿式导热结构35的数量”的设计,以使得本发明能够提供更好的导热效果。
〔第六实施例〕
请参阅图6A及图6B所示,本发明第六实施例提供另一种发光装置,其包括:一发光单元1、一导热绝缘单元2及一基板单元3。由图6A与图1A的比较、及图6B与图1D的比较可知,本发明第六实施例与第一实施例最大的不同在于:在第六实施例中,由于第六实施例采用一种表面黏着型(SurfaceMountedDevice,SMD)形式的发光单元1,所以第一导电部110与第二导电部120可分别从壳体14的两相反侧端1401外露。举例来说,导热部111的导热区域1110可从壳体14的底面1400裸露,且第一导电部110的第一导电区域1100、第二导电部120的第二导电区域1200及导热部111的导热区域1110实质上可与壳体14的底面1400齐平。然而,本发明所使用的发光单元1不以上述所举的例子为限制。
〔第七实施例〕
请参阅图7A至图7D所示,本发明第七实施例提供另一种发光装置,其与上述其它实施例最大的不同在于:增加了至少一第三导电支架13的设计,且壳体14介于第一导电支架11、第二导电支架12与第三导电支架13之间,其中由于发光元件15可通过导线W以电性连接于第二导电支架12,所以发光元件15可电性连接于第一导电支架11与第二导电支架12。因此,本发明的导热绝缘层20除了可以应用于具有至少两个导电支架的发光单元1外,亦可应用于具有至少三个导电支架的发光单元1。
再者,配合图7B、图7C与图7D所示,根据用于提供导电路径的第一导电支架11的第一导电部110与第二导电支架12的第二导电部120所设计的位置及用于提供最短散热路径的导热部111所设计的位置,第一电极层31、第二电极层32及顶端导热层33的位置可以相对应的来作调整。举例来说,依据第七实施例的第一导电部110、第二导电部120及导热部111所设计的位置,第一电极层31与第二电极层32可设置在基板本体30上的同一侧边位置,而导热绝缘层20设置于导热部111上,顶端导热层33则可设置在基板本体30上的另一侧边位置。
另外,如图7D所示,顶端导热层33的面积可以大于或等于导热绝缘层20的面积,而且当顶端导热层33的面积愈大时,则所能提供的散热效果也愈好。当然,与上述其它实施例一样,第七实施例亦可配合多个贯穿式导热结构35及较大面积的底端导热层34来使用,以用来增加本发明的散热效果。贯穿式导热结构35可仅仅位于导热绝缘层20的下方,或者是贯穿式导热结构35可位于整个顶端导热层33的下方。然而,贯穿式导热结构35所设置的区域亦可依据不同的设计需求而有所变换,所以不以上述为限。
〔第八实施例〕
请参阅图8A至图8B所示,本发明第八实施例提供再一种发光装置,其与第七实施例最大的不同在于:发光元件15可通过导线W以电性连接于第三导电支架13,所以发光元件15可电性连接于第一导电支架11与第三导电支架13,且第三导电支架13具有一第三导电部130。因此,依据第八实施例的第一导电部110、第三导电部130及导热部111所设计的位置,导热绝缘层20设置于导热部111上,第一电极层31与第二电极层32可分别设置在基板本体30上的两相对侧边位置,而顶端导热层33则可设置在基板本体30上且大致上位于第一电极层31与第二电极层32之间的位置。换言之,当本发明的导热绝缘层20应用于具有至少三个导电支架的发光单元1时,可依据发光元件15通过导线W以电性连接于第二导电支架12或第三导电支架13的不同,来规划第一电极层31、第二电极层32及顶端导热层33在基板本体30上的位置。
另外,如图8B所示,顶端导热层33的面积可以大于或等于导热绝缘层20的面积,而且当顶端导热层33的面积愈大时,则所能提供的散热效果也愈好。当然,与上述其它实施例一样,第八实施例亦可配合多个贯穿式导热结构35及较大面积的底端导热层34来使用,以用来增加本发明的散热效果。贯穿式导热结构35可仅仅位于导热绝缘层20的下方,或者是贯穿式导热结构35可位于整个顶端导热层33的下方。然而,贯穿式导热结构35所设置的区域亦可依据不同的设计需求而有所变换,所以不以上述为限。
〔实施例的可能功效〕
综上所述,本发明实施例所提供的发光装置,其可通过“导热绝缘层设置于导热部上”的设计,规划发光元件的导热路径及导电路径,使得本发明发光装置的散热效能(热传导效能)可以被有效提升。再者,现有技术中,仅在使用水平式芯片时,才能在基板单元设置贯穿式导热结构,故将绝缘导热层设置于第一导电支架下方,进一步增加了芯片选择的适应性。无论是水平式芯片或垂直式芯片,皆可于第一导电支架下方设置贯穿式导热结构,来提升发光装置的散热能力。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例,并非因此局限本发明的专利范围,故凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效技术变化,均包含于本发明的范围内。