TWI490429B - 將發光二極體模組安裝至散熱器之方法 - Google Patents

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Description

將發光二極體模組安裝至散熱器之方法
本發明係關於一種將一LED模組安裝至一散熱器之方法。
為便於LED封裝的安裝，已提出在一LED模組中配置該LED封裝，該LED模組可螺合及/或膠黏至該散熱器。
WO 2007/075143A1揭示一種高功率LED外殼，其由一或多個LED組成以形成一LED總成，該LED總成係安裝至具有一上部分及一下部分的一金屬本體中。該LED外殼之該等下部分在其外表面上有螺紋，該螺紋用於將該LED外殼螺合入一散熱器內形成的一插口。
然而，因該散熱器與該LED外殼必須要有螺紋，該LED模組被螺合至該散熱器之配置需要額外製造步驟。此外，由於由該LED封裝產生的溫度會影響該黏合劑，所以使用黏合劑通常會隨著時間的流逝而降低該裝置的可靠性。因此，需要一種將一LED模組安裝至一散熱器的改良方法。
本發明之一目的係至少部分解決此等問題，並提供一種改良的用於將一LED模組安裝至一散熱器的方法。特定言之，一目的係提供一種用於將一LED模組安裝至一散熱器之方法，其能夠在保持有成本效益的同時亦可增進隨時間流逝的可靠性。
根據本發明之一態樣係提供一種將一發光二極體(LED)模組安裝至一散熱器之方法，該方法包括以下步驟：將該LED模組放置於該散熱器內之一孔中；及擴展該LED模組之一部分，使得該LED模組被牢固至該散熱器。
其一優點在於無需先在該LED模組與該散熱器上製備螺紋，該LED模組即可被安裝至該散熱器。此外，該安裝不依賴於用於將該LED模組附接至該散熱器的黏合劑，導致隨著時間的流逝該安裝有更高的可靠性，因為該安裝對溫度的變化(及對溫度變化所引起的應力)較不敏感。因此，該方法提供一種有成本效益之牢固一LED模組至一散熱器的方式，其中該安裝隨著時間的流逝而有高可靠性。此外，該方法可手動地執行或為自動化製程之部分。
擴展該LED模組之一部分的步驟可包括使該LED模組之一部分變形，使得該變形部分之圓周經擴展超出該孔之圓周。因此，該擴展部分不可能穿過該孔，藉此該LED模組可被牢固至該散熱器。
該方法可進一步包括在散熱器內製備該孔之步驟。
擴展該LED模組之一部分的步驟可用一工具執行，該工具經調適以接合該LED模組並使該LED模組之一部分變形，使得該變形部分之圓周被擴展。該工具提供一種方便且可重複的手動或以自動化程序使該LED模組變形的方式，因此提供一種將該LED模組安裝至該散熱器並降低製造瑕疵之風險的可靠方式。
該LED模組可包括一環形端部分，將該LED模組放置於該散熱器中之該孔的步驟可包括將該LED模組之環形端部分***該孔，且擴展該LED模組之一部分的步驟可包括使該環形部分變形，使得該環形部分之直徑增加。此之一優點在於因應力被均勻地分佈在該環形部分而使一環形端部分可造成該LED模組的對稱變形，因而導致一更可靠的安裝。此外，該散熱器上之一相關聯圓孔易於製造，且該端部分能輕鬆地安裝至該孔。此處，該工具可經調適以接合該環形端部分之內部並迫使該環形端部分向外，使得該環形部分之直徑增加。
此外，該散熱器中之該孔可為一通孔，該通孔自該散熱器之一側延伸至該散熱器之一相對側，其中該LED模組可自該等側之一側***該孔，且該工具自該等側之另一側接合該LED模組。
該LED模組亦可包括一具有比該孔大之圓周的止擋元件。此提供一種方便且可重複的方式，以在擴展該端部分前，配置該LED模組於適當的位置，藉此降低製造瑕疵之風險。因已擴展該端部分後該LED模組不可能以任一方向移動，所以其亦能使該LED模組固定地附接至該散熱器。
在一較佳實施例中，該LED模組包括一具有該環形端部分的圓柱狀本體，該散熱器中的該孔為圓形，該孔具有一大體上對應於該圓柱狀本體之直徑的直徑，該圓柱狀本體之高度高於該孔之高度，且該止擋元件係一環形元件，其配置於該圓柱狀本體之外部且距該環形端部分之距離大體上對應於該孔之高度。
根據本發明之另一態樣，提供一種根據上述方法安裝至一散熱器的發光二極體(LED)模組。
參考附圖，其中相同元件使用同一參考數字標記，且藉由本發明之較佳實施例的以下說明及非限制的詳細描述，本發明之上述及其它目的、特徵及優點將被更好地理解。
現參考圖式且尤其是圖1a至圖1d，其中描繪一具有一圓柱狀本體108之LED模組100。該LED模組係配置於一散熱器102上，該散熱器可為一包括一插口(未顯示)之燈外殼的部分，該LED模組100可連接至該孔。該LED模組100包括四個安裝於一印刷電路板(PCB)106上的LED封裝104a-d，該PCB 106配置於該圓柱狀本體108之頂部。該等LED封裝可為標準封裝，例如，如飛利浦的LUXEONREBEL。該圓柱狀本體108由一導熱罩殼110所覆蓋，該導熱罩殼110由具有高導熱性的材料製成，例如金屬，如鋁。該罩殼之厚度在0.5毫米至1.5毫米的範圍，取決於該罩殼之材料。藉由在每一LED封裝104a-d與該PCB 106之間配置一電絕緣保熱墊112，該電絕緣保熱墊112為高導熱性材料，並藉由將該金屬化PCB之底部連接至該圓柱狀本體108之該導熱罩殼110，便可建立一自該LED封裝104a-d經由該導熱罩殼110而至該散熱器102的熱路徑。
該LED模組100進一步具有電接觸件114a-d，此處為配置於該圓柱狀本體108之底部的公連接器。這能使該LED模組100連接至對應的母連接器，該等母連接器位於該燈外殼中之該插口(末顯示)中。此處，每一LED封裝104a-d係經由電導體116連接至其各自的電接觸件114a-d。該等電導體116係經由該PCB 106及導熱罩殼110中的開口118並穿過該圓柱狀本體108而被導引至該等電接觸件114a-d。因該四個LED封裝104a-d共用一共同陰極，所以需要五個電接觸件以驅動該四個LED封裝104a-d(四個陽極與一個陰極)。然而，在該繪示實施例中，該罩殼用作為一陰極，此即是僅描繪該四個陽極114a-d的原因。該導熱罩殼110可藉由塑膠嵌入模塑而與該等電導體116電絕緣。因此，該內部材料119通常為(非導電)塑膠，如聚丙烯，或聚醯胺。該散熱器102具有一圓形通孔120。該圓柱狀本體108的直徑d1 基本上對應於該散熱器102中之該孔120的直徑d2 ，使得該圓柱狀本體108可被***該孔120。此外，由於該圓柱狀本體108係配置於該孔中，這能使該導熱罩殼110與該孔之側壁接觸，藉此提供一通至該散熱器102之有效的熱路徑。
一具有一環形元件124形式之止擋元件124係配置於該圓柱狀本體108之外側上，其中該止擋元件之直徑大於該孔120之直徑。該止擋元件124經配置成距該圓柱狀本體108之底部的距離為h1 ，該距離h1 大於該孔120的高度h2 。當該LED模組100係配置於該孔120中時，延伸於該散熱器102下方之該圓柱狀本體108的部分係被稱為一環形端部分122並具有一高度h3 。
該LED模組之尺寸可變更，例如取決於LED晶粒之數量，但直徑通常約為1釐米，而高度通常約為1.5釐米。
圖2a至圖2b繪示一工具200，其經調適以接合該LED模組100之該端部分122並使其一部分變形以使得該變形部分被擴展。該工具在此處係一含一頂部202的擴張心軸200，該頂部202經調適以接合該LED模組100之該端部分122。在此，具有一圓形橫截面的該頂部202係包括多個擴張片204a-c。該擴張心軸經組態以使得在一中心片受力時，該等擴張片204a-c被(放射狀地)向外壓。接合該端部分122的該工具之該部分通常由金屬或一些其他堅硬材料製成。熟習此項技術者意識到該工具可具有多種設計並可手動或自動地予以操作。例如，以其最簡單的形狀，該工具可為一具有一稍呈錐形之頂部的金屬圓柱件，其中該工具之該頂部與該環形端部分之內部接合並有一力作用於該工具，例如藉由一鎚子的敲擊，藉此該環形端部分能被壓(放射狀地)向外而使得該環形部分之直徑增加。
參考圖3，現將描述一種根據本發明將一LED模組安裝至一散熱器102之方法。
提供一具有一預鑽圓形通孔之散熱器102及一具有一圓柱狀本體之LED模組100。該散熱器102與該LED模組100較佳地為上述之種類。
首先，(如圖3a至圖3b所繪示)該圓柱狀本體108之該端部分122自該散熱器102之一第一側被放置於該孔120中。該止擋元件124阻止該LED模組100穿過該孔120，並確保該端部分之合適的長度凸出於該散熱器之一第二側上。接著，(如圖3c所繪示)一工具，如上述的該擴張心軸，自該散熱器102之該第二側接合該圓柱狀本體108之該端部分122的內部。
接著(如圖3d所繪示)該擴張心軸之該等擴展片被壓出，藉此使該端部分122之一部分變形並使其從其先前之常態開始擴展。此處該變形大體上係沿該端部分之周長對稱進行。因該端部分被擴展，所以其將有一比該孔之直徑大的圓周，藉此該LED模組100將被牢固至該散熱器，且該工具可被移走(如圖3e所繪示)。該罩殼應由一具有塑性變形(例如一不可逆的變形)的材料製成。一實例為鋁，其由於自身的導熱屬性而可被有利地使用。
此外，由該擴張心軸施加的力某種程度亦將擴展該孔內部的該導熱罩殼110，使得該導熱罩殼擠壓該孔之內部。這進一步促進該導熱罩殼與該散熱器之間的熱傳導，並因此促進自該LED封裝至該散熱器的熱路徑。
熟習此項技術者意識到本發明絕非限於上述之該等較佳實施例。相反，在附加請求項範圍內可進行許多修飾及變更。例如，即使該等LED封裝之設計、相關電路及/或至該散熱器的該熱路徑的建立方式，被修改，該安裝方法亦可同樣適用。此外，該LED模組之形狀可變更。例如，可使用一具有一多邊形橫截面(如矩形或六邊形)之本體的LED模組來取代使用一圓柱狀本體。
此外，該止擋元件不限於係一連續的沿該LED模組之周長配置的環形元件，而可為(例如)一組不連續的元件，如橫越圓周而分佈的四個獨立元件。
雖然已針對LED描述該安裝方法，但該安裝方法亦可用於需要一散熱器以去除產生的熱之其他光源，例如，如有機LED。
100．．．LED模組
102．．．散熱器
104．．．LED封裝
106．．．印刷電路板(PCB)
108．．．圓柱狀本體
110．．．導熱罩殼
112．．．電絕緣保熱墊
114．．．電接觸件
116．．．電導體
118．．．開口
119．．．內部材料
120．．．孔
122．．．環形端部分
124．．．止擋元件
200．．．工具(擴張心軸)
202．．．頂部
204．．．擴展片
206．．．中心軸
d1 ．．．圓柱狀本體之直徑
d2 ．．．孔徑
h1 ．．．圓柱狀本體底部至止擋元件之距離
h2 ．．．孔高
h3 ．．．孔之底部至圓柱狀本體之底部的距離
圖1a繪示一配置於一散熱器中的LED模組；圖1b係從一不同視角繪示該LED模組；圖1c繪示該散熱器；圖1d係該LED模組之一橫截面圖；圖2a至圖2b繪示一用於將該LED模組安裝至該散熱器之工具；及圖3a至圖3e繪示根據本發明將該LED模組安裝至該散熱器之步驟。
100．．．LED模組
102．．．散熱器
104．．．LED封裝
106．．．印刷電路板(PCB)
108．．．圓柱狀本體
110．．．導熱罩殼
122．．．環形端部分
124．．．止擋元件

Claims (12)

  1. 一種將一發光二極體(LED)模組(100)安裝至一散熱器(heat sink)(102)之方法，該方法包括以下步驟：將該LED模組(100)自該散熱器(102)之一側放置於該散熱器(102)中之一孔(120)中，使得該LED模組之一部分(108)延伸自該散熱器(102)之一相對側；及將延伸自該散熱器(102)之該LED模組(100)之該部分(108)擴展，使得該部分(108)變形且該LED模組(100)被牢固(secured)至該散熱器(102)。
  2. 如請求項1之方法，其中擴展該LED模組(100)之一部分的步驟包括使該LED模組之一部分變形而使得該變形部分之圓周經擴展超出該孔(102)之圓周。
  3. 如請求項1或2之方法，其中擴展該LED模組(100)之一部分之該步驟係利用一工具(200)而執行，該工具經調適以接合該LED模組(100)，並使該LED模組(100)之一部分變形以使得該變形部分之圓周被擴展。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該LED模組(100)包括一環形端部分(122)，將該LED模組(100)放置於該散熱器(102)中之該孔(120)中之該步驟包括將該LED模組(100)之該環形端部分(122)***該孔(120)，且擴展該LED模組之一部分的步驟包括使該環形部分(122)變形以使得該環形部分(122)的直徑增加。
  5. 如請求項3之方法，其中該LED模組(100)包括一環形端部分(122)，將該LED模組(100)放置於該散熱器(102)中 之該孔(120)中之該步驟包括將該LED模組(100)之該環形端部分(122)***該孔(120)，且擴展該LED模組之一部分的步驟包括使該環形部分(122)變形以使得該環形部分(122)的直徑增加。
  6. 如請求項5之方法，其中該工具(200)經調適以接合該環形端部分(122)之內部並迫使該環形端部分(122)向外以使得該環形端部分(122)之直徑增加。
  7. 如請求項1或2之方法，其中該散熱器(102)中之該孔(120)係一自該散熱器之一側延伸至該散熱器之一相對側的通孔。
  8. 如請求項3之方法，其中該散熱器(102)中之該孔(120)係一自該散熱器之一側延伸至該散熱器之一相對側的通孔。
  9. 如請求項7之方法，其中該LED模組(100)係自該等側之一側***該孔(120)，且該工具(200)自該等側之另一側接合該LED模組(100)。
  10. 如請求項7之方法，其中該LED模組(100)包括一止擋元件(124)，其具有一比該孔(120)之圓周還大的圓周。
  11. 如請求項10之方法，其中該LED模組(100)包括一具有該環形端部分(122)的圓柱狀本體(108)，該散熱器(102)中之該孔(120)係圓形且具有一大體上對應於該圓柱狀本體(108)之直徑的直徑，該圓柱狀本體(108)之高度高於該孔(120)之高度，且該止擋元件(124)係一配置於該圓柱狀本體(108)之外側上的環形元件，該環形元件距該環形端部分(122)之距離大體上係對應於該孔之高度。
  12. 一種依照如請求項1至11中任一項之方法被安裝至一散熱器(102)之發光二極體(LED)模組(100)。
TW098123125A 2008-07-11 2009-07-08 將發光二極體模組安裝至散熱器之方法 TWI490429B (zh)

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