TWM478102U - 模組式之一體化多層式ｌｅｄ燈管 - Google Patents

Description

模組式之一體化多層式LED燈管

一種LED燈管，尤其是一種具有模組化LED基座、散熱基座及模組化導線架的模組式之一體化多層式LED燈管。

發光二極體(Light emitting diode，LED)具有低耗能、使用壽命長、體積小、與反應快等特點，且近年來其技術的發展可說是日趨成熟，故已逐漸地取代傳統的燈具，尤其是將LED應用在使用量最大的日光燈管方面，即LED燈管，更是目前業界研究的主流課題。

習知的燈管式LED燈具主要包括：一燈管、一散熱板、一電路板、多個LED發光元件及二導電端蓋。散熱板置入燈管內，電路板貼接於散熱板上，多個LED發光元件電性連接電路板。

組裝時，必須先將LED發光元件電性焊接在電路板上，再將LED發光元件與電路板的組件固定至散熱板上。上述中所提到的構件都是已製作完成的成品，其中的LED發光元件是經由上游的晶圓製作、中游的晶粒製作及下游的晶粒封裝等多道製程才能被一一的製作出來。另外電路板則是通過貼附蝕刻阻劑(壓膜或塗佈)，經過曝光顯影、蝕刻等多道製程後而製作出來。

習知燈管式LED燈具中的LED發光元件及電路板都是使用經由經多道製程而完成的成品，上述中所提到的多道製程及封裝結構都是用於LED發光元件及電路板的封裝上，並不是為LED燈管量身打造的製程及封裝結構，實際上LED發光元件及電路板中的許多結構與LED燈管無關，但卻會造成LED燈管製作成本無法降低，也浪費了許多原料及元件。

以LED發光元件的製作為例，上游廠將晶圓成型後，將晶 圓運送給中游廠以成型晶粒，最後再交由下游廠封裝晶粒，下游廠封裝晶粒系針對每一個晶粒一一的封裝導線架及螢光膠等原料及構件，而晶粒皆需封裝，因此封裝時就必須使用到大量的原料及大量的構件。此外，現有的LED發光元件的製程，還必須考量上、中、下游間的運送成本及運送中造成晶粒受損的問題。因此，習知技術存有製程過於繁複，且許多製程對LED燈管根本無實質功效，反而會降低LED燈管的可靠度，且還有製作成本高、製作時間過長及良率等問題。

本創作的主要目的在於提供一種模組式之一體化多層式LED燈管，包含一模組化LED基座，具有一出光側，該出光側上形成一溝槽，該溝槽的底面上固設至少一照明單元及至少一橋接單元，該至少一照明單元透過打線接合技術與該至少一橋接單元構成電氣連接，其中該至少一照明單元由複數個LED晶粒組成，至少一橋接單元由複數個導電元件組成，兩LED晶粒之間設置至少一導電元件，或兩導電元件之間設置至少一LED晶粒：一散熱基座，該模組化LED基座設置於該散熱基座之上，該散熱基座外周面的兩側設置相對應的兩圓形槽；一電路單元，設於該散熱基座上，該電路單元設置於該溝槽的外側；一光學層，覆蓋住該至少一照明單元及該至少一橋接單元；一保護層，覆蓋於該光學層之上；以及一擴散罩，兩側朝內分別形成呈圓形的一凸耳部，該兩凸耳部分別套設於該散熱基座的該兩圓形槽內，藉使該擴散罩結合於該散熱基座上，且位於該等LED晶粒的出光路徑上。

本創作利用溝槽與該凹槽之具狹小空間的特點去容置該光學層及該保護層，因此只要使用少量的原料就能把溝槽與該凹槽填滿，並於該等LED晶粒上形成該光學層及該保護層，進而達成大幅降低原料用量及降低製作成本的目的。

本創作的一特點在於，當於該模組化LED基座的該溝槽上完成LED晶粒及導電元件的設置，接著於LED晶粒上形成該光學層及該保護層，就能完成LED燈管的製作，如此省去很多不必要的製程，有效縮短製作時間、簡化製程及提昇良率。

本創作的另一特點在於，利用導電元件連接所有的LED晶 粒，這樣能夠根據不同使用目的，而增加或縮減LED晶粒彼此之間的間距，因此能夠被適當的調整LED晶粒的設置密度，而使LED燈管的亮度最佳化，同時打線接合時，由於LED晶粒與導電元件的間距也能保持在適當的距離中，因此不易發生斷線問題。

本創作以模組化結構及一體化結構的概念，將具有溝槽結構的基座、照明單元及橋接單元整合成模組化LED基座，並且將散熱基座設置成如花朵狀去實質增加其散熱面積，使LED燈管得以長時間保持最佳發光效能，此外還提供能使電路單元及橋接單元構成電氣連接的模組化導線架。

因此，本創作模組化LED基座、散熱基座及模組化導線架皆能被預先製作，並可隨時根據實際的需求而組裝成各種不同規格的燈管，模組化之組裝快速的優點，使整體製作時間及製作成本都能有效減少。

10‧‧‧模組式之一體化多層式LED燈管

1‧‧‧模組化LED基座

11‧‧‧溝槽

1a‧‧‧固定座

11a‧‧‧第一定位孔

13a‧‧‧第二定位孔

2‧‧‧散熱基座

21‧‧‧容置空間

23‧‧‧導引槽

25‧‧‧圓形槽

27‧‧‧滑槽

271‧‧‧槽間

28‧‧‧散熱鰭片

31‧‧‧LED晶粒

33‧‧‧導電元件

331‧‧‧導電線路

333‧‧‧接合墊

335‧‧‧焊球

41‧‧‧外部導線

43‧‧‧模組化導線架

431‧‧‧封裝模塊

4311‧‧‧定位凸塊

4313‧‧‧凹槽

43131‧‧‧導電窗部

433‧‧‧導線架

4331‧‧‧導線板

5‧‧‧電路單元

51‧‧‧正極

53‧‧‧負極

55‧‧‧電源導線

6‧‧‧擴散罩

61‧‧‧凸耳部

100‧‧‧光學層

200‧‧‧保護層

ES‧‧‧出光側

W‧‧‧接線

第一圖為本創作模組式之一體化多層式LED燈管之模組化LED基座示意圖。

第二a圖為本創作散熱基座的一較佳實施例示意圖。

第二b圖為本創作散熱基座的另一較佳實施例示意圖。

第二c圖為本創作散熱基座的又一較佳實施例示意圖。

第三a圖為本創作導電元件之一較佳實施例示意圖。

第三b圖為本創作導電元件之另一較佳實施例示意圖。

第四圖為本創作模組式之一體化多層式LED燈管之一較佳實施例立體示意圖。

第五圖為第四圖的立體分解圖。

第六圖為本創作模組式之一體化多層式LED燈管之另一較佳實施例立體示意圖。

第七圖為本創作模組式之一體化多層式LED燈管之又一較佳實施例立體示意圖。

第八圖為本創作模組式之一體化多層式LED燈管之再一較佳實施例立 體示意圖。

以下配合圖式及元件符號對本創作之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，本創作模組式之一體化多層式LED燈管之模組化LED基座示意圖。如第一圖所示，本創作模組式之一體化層式LED燈管10包含一模組化LED基座1，該模組化LED基座1系具有一出光側ES，該出光側ES上形成一溝槽11，該溝槽11的底面上設置至少一照明單元及至少一橋接單元，其中該溝槽11的兩側壁為一非垂直面，該溝槽11的兩側壁的傾斜角度各介於40至65度之間。較佳的，該溝槽11為線性溝槽。

該至少一照明單元透過打線接合技術與該至少一橋接單元構成電氣連接，其中該至少一照明單元由複數個LED晶粒31組成，該至少一橋接單元由複數個導電元件33組成，該等LED晶粒31與該等導電元件33藉打線接合而構成電氣連接，其中，相對之兩LED晶粒31之間設置至少一導電元件33，或相對之兩導電元件33之間設置至少一LED晶粒31，較佳的，上述之打線接合所使用的接線W為金線或其他具導電性的導線。如第一圖所示。

要注意的是，該等LED晶粒31與該等導電元件33的配置方式視實際需要而定，比如一LED晶粒31接一導電元件33再接一LED晶粒31的規則依序排列，但亦可設置成一LED晶粒31旁接著連續兩個、三個導電元件33，也可以一次連續設置多個LED晶粒31，但LED晶粒31與導電元件33的配置數目與配置方式視實際需要而定，在此僅是說明用的實例而已，並非用以限制本創作的範圍。

參閱第二a圖，本創作散熱基座的一較佳實施例示意圖。如第二a圖所示，本創作更包含一散熱基座2，該模組化LED基座1固定於該散熱基座2上，其中該散熱基座2利用鋁材或其他具導熱性的金屬經擠製而成，概呈半圓形中空管座，該散熱基座2內具有一容置空間21，該容置空間21內容置一LED驅動單元(圖面未顯示)。

該散熱基座1外周面的兩側更設置相對應的兩導引槽23及 相對應的兩圓形槽25，該兩導引槽23便於機台導引該散熱基座1前進，且該散熱基座1下半部形成有用以散熱的複數個散熱鰭片28。

該散熱基座2頂部的兩側分別形成相互對應的兩滑槽27，該兩滑槽27之間形成有一槽間271，該模組化LED基座1可配置於該槽間271。或者，該模組化LED基座1底部之下更形成一固定座1a，利用該固定座1a使該模組化LED基座1固定於該散熱基座2上。

請再參閱第二a圖，本創作還至少包含一電路單元5(兩電路單元5亦可)，該電路單元5設於該散熱基座1上，且位於該溝槽11的外側，或如第二a圖所示，將該電路單元5設置於該兩滑槽27之其中之一，該電路單元5與該等導電元件33並各以一外部導線(External connector)41而構成電氣連接。

當本創作只使用一個電路單元5，該電路單元5上具有一正極51及一負極53，並且該正極51及該負極53的一端分別引接有一電源線路55，該電源線路55再連接於該LED驅動單元。

較佳的，該電路單元5的正極與負極與該等導電元件33之位於兩端的兩導電元件33之間系跨接有該外部導線(External connector)41。該電路單元5可以是印刷電路板(printed circuit board,PCB)、陶瓷電路板或其他適當的電路板。

若使用兩電路單元5，則兩電路單元5的其中之一作為正極，而另一個則作為負極，兩電路單元5則分別引接一電源線路。

參閱第二b圖，本創作散熱基座的另一較佳實施例示意圖，參閱第二c圖，本創作散熱基座的又一較佳實施例示意圖。如第二b圖及第二c圖示，該散熱基座2下半部形成有用以散熱的複數個散熱鰭片28，該等散熱鰭片28配置成放射狀，使該散熱基座1猶如花朵狀。其中該模組化LED基座1與該電路單元5固設於該散熱基座1的頂部上，其中每一個散熱鰭片28的表面皆為波浪狀。

如花朵狀之該散熱基座2的該等散熱鰭片28呈相互平行排列，並且該等散熱鰭片28更可具有一弧度，藉此以增加該散熱基座1實質散熱面積，從而提高散熱速率。

較佳的，該等散熱鰭片28中越靠外側的散熱鰭片越小片，而該等散熱鰭片28中越靠中央的散熱鰭片越大片，也就是該等散熱鰭片28中對應於該模組化LED基座1的中央部份具有最大的散熱面積，因此能快速且直接的將該模組化LED基座1的熱能吸收並排散，以提高散熱效率。

要注意的是，上述該等散熱鰭片的配置方式、配置數目及配置尺寸視實際需要而定，在此僅是說明用的實例而已，並非用以限制本創作的範圍。

參閱第三a圖，本創作導電元件之一較佳實施例示意圖。參閱第三b圖，本創作導電元件之另一較佳實施例示意圖。如第三a圖所示，該導電元件33的頂部形成有一導電線路331及兩接合墊(Bond Pads)333，該兩接合墊333連接於該導電線路331的兩端，該兩接合墊333為打線接合或焊接用的接點處，第三a圖所顯示的導電元件33較適用於LED晶粒31與導電元件33之間的連接作業，即打線接合作業。

或者更可在該兩接合墊333的其中之一設置一焊球(Solder Ball)335於上，如第三b圖所示，第三b圖所顯示的導電元件33，當中的該焊球335能承受較高溫度及較耐熱，因此適用於和外部導線4的較高溫的連接作業，即焊接作業。具體而言，該外部導線41的一端系焊接於該焊球335，如第一圖所示。

導電元件33具有複數層結構，其中導電元件33的底層為矽晶片(Silicon Chips)、陶瓷晶片(Ceramic Chips)、玻璃晶片(Glass Chips)或其他不易產生水氣或吸濕性強(non-moisture material)的晶片材質，導電元件33底層上依序形成有一鈦金屬(Titanium metal)層及一鋁金屬(Aluminum metal)層，該钛金屬層及該鋁金屬層藉由凸塊製程(Bumping Process)而形成。

參閱第四圖，本創作模組式之一體化多層式LED燈管之一較佳實施例立體示意圖，參閱第五圖，第五圖為第四圖的立體分解圖。如第四圖所示，本創作更設置有一模組化導線架43，該模組化LED基座1底部之下更形成一固定座1a，該模組化LED基座1以該固定座1a而固定於該散熱基座2上，其中該固定座1a中設置有至少一第一定位孔11a及一第二 定位孔13a，該第一定位孔11a與該第二定位孔13a設置於對應於該溝槽11的前側及後側，圖中只顯示設置於該溝槽11前側的該第一定位孔11a與該第二定位孔13a，未顯示置於該溝槽11後側的該第一定位孔11a與該第二定位孔13a；該模組化導線架43由一封裝模塊431及一導線架433構成。

在本創作的另一實施例中，該第一定位孔11a與該第二定位孔13a也可直接設置於該散熱基座2上。

該封裝模塊431的底部突設出與該第一定位孔11a或與該第二定位孔13a相對應的一定位凸塊4311，且該封裝模塊431的頂部對應於該溝槽11的部份形成有一凹槽4313。

且該封裝模塊431只包覆部份的該導線架433，其中該導線架433對應於該電路單元5的一側延設出一導線板4331，該導線板4331為不被該封裝模塊431所包覆的部份並電性連接於該兩電路單元5，此外該凹槽4313的底面開設有使該導線架433露出的一導電窗部43131，其中該導電窗部43131與該等導電元件33之位於兩端的兩導電元件33的其中之一之間系跨接有一外部導線41。

該封裝模塊431的該定位凸塊4311系插設於該第一定位孔17及該第二定位孔19中，此時該封裝模塊431與該模組化LED基座1相對應的端面相互貼合，且該溝槽11連通於該凹槽4313。

上述的焊球335或模組化導線架43需電氣絕緣於該模組化LED基座1，以避免造成短路。

參閱第六圖，本創作模組式之一體化多層式LED燈管之另一較佳實施例立體示意圖。如第六圖所示，該散熱基座2上可以設置複數個模組化LED基座1。

參閱第七圖，本創作模組式之一體化多層式LED燈管之又一較佳實施例立體示意圖。如第七圖所示，本創作更包含一擴散罩6，該擴散罩6兩側朝內分別形成一凸耳部61呈圓形，該凸耳部61套設於該散熱基座2的該圓形槽25內，藉使該擴散罩6結合於該散熱基座2上，且位於該等LED晶粒31的出光路徑上，該擴散罩6使該等LED晶粒31發出的光線能向外均勻的擴散，使LED燈管的照明更為明亮，照射角度更大。

參閱第八圖，本創作模組式之一體化多層式LED燈管之再一較佳實施例立體示意圖。本創作進一步包含一光學層100，該光學層100形成於該溝槽11中而覆蓋該等LED晶粒31與該等導電元件33，該光學層100用以於該等LED晶粒31發出的光線產生光學作用而得到預期的光學效果，比如混光或調整色溫等的光學效果，其中該光學層100主要由螢光膠或混合有螢光膠的矽膠所組成。本創作進一步更包含一保護層200，系覆蓋於該光學層100之上，而將水氣及粉塵異物阻隔在外，藉以避免該光學層100等光學元件變質劣化，其中該保護層200主要由矽膠組成。

請參第八圖，並配合第四圖所示，該光學層100及該矽膠層200可設置於該溝槽11及該凹槽4313內，該模組化導線架43的該凹槽4313具有檔止還處於液狀的該光學層100及該矽膠層200的作用，避免在液狀、還位固化的該光學層100及該矽膠層200流洩，從第四圖也可清楚看到，該凹槽4313與該溝槽11構成具有狹小空間的槽室，因此有助於該光學層100及該矽膠層200的成型，也能降低材料用量。

本創作利用溝槽與該凹槽4313之具狹小空間的特點去容置該光學層及該保護層，因此只要使用少量的原料就能把溝槽與該凹槽填滿，並於該等LED晶粒上形成該光學層及該保護層，進而達成大幅降低原料用量及降低製作成本的目的。

本創作的一特點在於，當於該模組化LED基座的該溝槽上完成LED晶粒及導電元件的設置，接著於LED晶粒上形成該光學層及該保護層，就能完成LED燈管的製作，如此省去很多不必要的製程，有效縮短製作時間、簡化製程及提昇良率。

本創作的另一特點在於，利用導電元件連接所有的LED晶粒，這樣能夠根據不同使用目的，而增加或縮減LED晶粒彼此之間的間距，因此能夠被適當的調整LED晶粒的設置密度，而使LED燈管的亮度最佳化，同時打線接合時，由於LED晶粒與導電元件的間距也能保持在適當的距離中，因此不易發生斷線問題。

本創作以模組化結構及一體化結構的概念，將具有溝槽結構的基座、照明單元及橋接單元整合成模組化LED基座，並且將散熱基座設 置成如花朵狀去實質增加其散熱面積，使LED燈管得以長時間保持最佳發光效能，此外還提供能使電路單元及橋接單元構成電氣連接的模組化導線架。

因此，本創作模組化LED基座、散熱基座及模組化導線架皆能被預先製作，並可隨時根據實際的需求而組裝成各種不同規格的燈管，模組化之組裝快速的優點，使整體製作時間及製作成本都能有效減少。

以上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖據以對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所作有關本創作之任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇。

10‧‧‧一體化層式LED燈管

1‧‧‧模組化LED基座

11‧‧‧溝槽

31‧‧‧LED晶粒

33‧‧‧導電元件

335‧‧‧焊球

ES‧‧‧出光側

W‧‧‧接線

Claims (12)

1. 一種模組式之一體化多層式LED燈管，包含一模組化LED基座，具有一出光側，該出光側上形成一溝槽，該溝槽的底面上固設至少一照明單元及至少一橋接單元，該至少一照明單元透過打線接合技術與該至少一橋接單元構成電氣連接，其中該至少一照明單元由複數個LED晶粒組成，至少一橋接單元由複數個導電元件組成，兩LED晶粒之間設置至少一導電元件，或兩導電元件之間設置至少一LED晶粒：一散熱基座，該模組化LED基座設置於該散熱基座之上，該散熱基座外周面的兩側設置相對應的兩圓形槽；一電路單元，設於該散熱基座上，該電路單元設置於該溝槽的外側；一光學層，覆蓋該至少一照明單元及該至少一橋接單元；一保護層，覆蓋該光學層；以及一擴散罩，兩側朝內分別形成呈圓形的一凸耳部，該兩凸耳部分別套設於該散熱基座的該兩圓形槽內，藉使該擴散罩結合於該散熱基座上，且位於該等LED晶粒的出光路徑上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中該溝槽的兩側壁為一非垂直面，該溝槽的兩側壁的傾斜角度各介於40至65度之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中該散熱基座利用鋁材經擠製而成形，呈半圓形中空管座，該散熱基座內具有一容置空間，該散熱基座頂部的兩側分別形成相互對應的兩滑槽，該兩滑槽之間形成有一槽間，該模組化LED基座可配置於該槽間中，該電路單元可配置於該兩滑槽之其中之一。
4. 如申請專利範圍第3項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中更包含一LED驅動單元，該LED驅動單元設置於該容置空間中。
5. 如申請專利範圍第1或3項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中該散熱基座下半部形成有複數個散熱鰭片，該等散熱鰭片配置成放射狀如花朵狀，且每一個散熱鰭片的表面皆呈波浪狀。
6. 如申請專利範圍第5項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中該等散熱鰭片呈相互平行排列，該等散熱鰭片更具有一弧度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中該電路單元的正極與負極與該等導電元件之位於兩端的兩導電元件之間各以一外部導線而構成電氣連接。
8. 如申請專利範圍第1或7項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中該導電元件的頂部形成有一導電線路及兩接合墊，該兩接合墊連接於該導電線路的兩端，該兩接合墊為打線接合的接點。
9. 如申請專利範圍第8項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中該兩接合墊的其中之一之上設置一焊球，該外部導線的一端系焊接於該焊球。
10. 如申請專利範圍第9項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中其中該導電元件包含複數層結構，該導電元件的底層為矽晶圓、陶瓷晶片或玻璃晶片，於該導電元件的底層向上依序形成有一鈦金屬層及一鋁金屬層，該鈦金屬層及該鋁金屬層藉由凸塊製程而形成。
11. 如申請專利範圍第1項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中該兩電路單元與該等導電元件之間各以一模組化導線架而構成電氣連接。
12. 如申請專利範圍第11項所述之模組式之一體化多層式LED燈管，其中該模組化LED基座底部之下更形成一固定座，該固定座系固定於該散熱基座上，其中該固定座設置有至少一第一定位孔及一第二定位孔，該第一定位孔與該第二定位孔各設置於對應於該溝槽的前側及後側，該模組化導線架由一封裝模塊及導線架構成，該封裝模塊的底部突設出與該第一定位孔與該第二定位孔相對應的一定位凸塊，且該封裝模塊的頂部對應於該溝槽的部份形成有一凹槽，且該封裝模塊只包覆部份的該導線架，該導線架對應於該電路單元的一側延設出一導線板，該導線板為不被該封裝模塊所包覆的部份且電性連接於該電路單元，此外該凹槽的底面開設有使該導線架露出的一導電窗部，其中該導電窗部與該等導電元件之位於兩端的兩導電元件之其中之一之間系跨接有一外部導線，該封裝模塊的該定位凸塊系插設於該第一定位孔或該第二定位孔中，此時該封裝模塊與該模組化LED基座相對應的端面相互貼合，且該溝槽連通於該凹槽。