TWI385781B - 導線架 - Google Patents

Description

導線架

本發明係關於一種可承載多個發光晶片的導線架，且特別是有關於一種可阻止外界水氣滲入其內與發光晶片接觸之導線架。

近年來，由於發光二極體(Light Emitting Diode,LED)具有體積短小以及單一熱量低的優勢，LED的相關應用越來越多。目前LED的主流應用在於電子產品的背光照明，例如：手機、筆記型電腦以及電視。這些電子產品一般所需要的背光是白光，白光LED的製作方式為目前LED產業的重要議題之一。目前而言，白光LED的製作方式大致可分為激發螢光粉出光或是利用三原色LED(紅、藍、綠)混光。激發螢光粉出光的方式大致可分為藍光LED搭配黃色螢光粉、藍光LED搭配紅色及綠色螢光粉或是紫外光LED搭配三原色螢光粉。一般而言，RGB三色LED混光有著色彩飽和度較高以及發光亮度較高的優點，因此普遍應用於高階電子產品中。

另外，目前在照明市場上，LED有逐漸取代傳統照明燈具之趨勢，諸如車用頭燈、探照燈、以及室內照明等。由於上述照明市場必須要有足夠的光強度，才能夠遠距離的辨識物體，因此，目前市面上已逐漸開發有高亮度照明之發光裝置。如圖一所示，即為為目前市面上既有之高亮度照明之發光裝置。

由於具有高亮度發光能力的發光裝置1，不管是利用激發螢光出光方式或是RGB三色LED混光方式，都需要設置多個發光二極體12於導線架10上，在實際應用上可能高達數十個甚至一百個或更多的發光二極體12，本處僅以設置複數個發光二極體12加以說明之。因此，基座102必須形成較大之面積，讓多個發光二極體12得以同時排列於該基座102上方，並使多個發光二極體12所產生之熱能得以透過基座102進行熱能傳遞，進而將其向外排出。而為了解決散熱問題，故需於基座102之底部貼合有一散熱構件14，以使熱量得以透過基座102傳遞至散熱構件14上。進而，透過散熱構件14與空氣產生熱交換而達到快速散熱的效果。

但是，承載多個發光二極體12的導線架10，為了提供具有較大散熱面積之基座102，需將基座102製成平板狀，再於基座102上方成型有絕緣本體100，且基座102之面積大於絕緣本體100。而絕緣本體100於基座102上成型時，為了不致產生脫落，因此在基座102上設有複數個通孔1024，使絕緣本體100能透過通孔1024與基座102互相固接。而基座102為了與散熱構件14結合，因此基座102上必須設置有鎖固孔1026，以使基座102得以透過該鎖固元件16(如圖一所示之螺絲)被鎖固於散熱構件14上。

前述結構，絕緣本體100僅透過通孔1024與基座102結合。但絕緣本體100係以射出成型方式結合於基座102上，故其絕緣本體100與該基座102間形成有一水平之貼合面，但由於絕緣本體100利用射出成型技術於基座102上成形時，由於絕緣本體100與基座102係為兩種不同材質之材料所構成，因此，絕緣本體100無法有效緊密的貼合於該基座102上，故需透過通孔1024達到絕緣本體100與基座102之結合。

惟，由於該絕緣本體100以射出成形方式結合於該基座102上時，因射出成形必須經過冷卻收縮的過程，因此容易造成絕緣本體100的變形，造成絕緣本體100與基座102間之貼合面無法密合地相接觸，而於絕緣本體100與該基座102間之貼合面產生縫隙，致使水氣夾帶於空氣中，經由該未密合之貼合面所產生之縫隙進入絕緣本體100與基座102所產生之固晶區域中，而產生水氣滲入的問題，造成固晶區域內部之發光二極體12的損壞。再者，基座102係透過鎖固元件16與散熱構件14結合，因此，在鎖固的過程中，亦容易因為鎖固力道不平均造成基座102的翹曲變形，使絕緣本體100與基座102間產生縫隙，或是增大其縫隙，造成水氣滲入的情形加劇，嚴重影響發光裝置1之效能，更容易造成發光二極體12的失效，而縮短其使用壽命。

爰是，如何提供一種具有絕佳散熱效果，且能有效防止水氣滲入，進而延長使用壽命之高亮度發光裝置專用之導線架，即為本發明中所欲解決之問題。

本發明之一範疇在於提供一種具有絕佳散熱效果，且能有效防止水氣滲入，進而延長使用壽命之高亮度發光裝置專用之導線架。

為達上述範疇，根據本發明之第一具體實施例，本發明之導線架包含有基座、絕緣本體以及支架。基座包含上端面及下端面，上端面更包含有第一表面及第二表面。其絕緣本體部份地包覆基座並同時與第一表面構成固晶區域，以藉由該固晶區域承載該複數發光晶片。定義第一表面係一高度參考面且下端面低於第一表面。第一表面與第二表面有一高度差。支架部份地被絕緣本體包覆，且包含與該等發光晶片電性連接之第一連接部及與電路電性連接之第二連接部。

藉以透過該第一表面與該第二表面所形成之高低落差，以達到有效阻止水氣滲入發光裝置之效果。

此外，根據本發明第二具體實施例，基座之上端面進一步包含第三表面，第三表面、第一表面以及第二表面兩兩之間皆有一高度差。第三表面設於第一表面及第二表面之間。

又根據本發明第三具體實施例，基座之上端面進一步包含第四表面，第四表面、第三表面、第一表面以及第二表面兩兩之間皆有一高度差。第三表面與第四表面相鄰地設於第一表面及第二表面之間。

藉以，根據上述多個具體實施例，本發明之導線架之基座利用之間形成有高度落差的多個表面，以使絕緣本體與該基座間形成有更為複雜之接觸面積，令其水氣從絕緣本體與基座之間的縫隙滲入後，除可延長水氣滲入路徑之長度亦可改變水氣之流動方向，以增加水氣滲入之困難度，進而有效避免水氣滲入到固晶區域與發光晶片接觸，以防止發光二極體失效或縮短其使用壽命。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

本發明之導線架主要應用於具有高亮度照明的發光裝置上，因此需承載多數個發光晶片，其可承載數十個或一百個以上。實際上，發光晶片可為發光二極體、雷射二極體或其他半導體發光結構。

相較於先前技術之導線架10(如圖一所示)，本發明之導線架之基座包含多個之間具有高度差的表面以阻止水氣滲入發光裝置內。如圖二B中的導線架20所示，基座202之上端面2020包含第一表面20200以及低於第一表面20200之第二表面20202，致使該第一表面20200與該第二表面20202形成有一高低落差。另外，需補充說明的是，為了讓所有實施例都能具有明確的高度及正負方向定義，因此將基座之第一表面定義為一高度參考面，且將基座之下端面定義低於第一表面。

當夾帶於空氣中的水氣經由絕緣本體200與基座202之間的縫隙滲入到第二表面20202後，水氣之滲入路徑會遇到由具有高度差的相近表面所形成的轉折處，轉折處可阻擋水氣的滲入甚至讓水氣反向流動。並且，水氣需克服該高度差才能滲入到第一表面20200，相對地延長了水氣欲與發光二極體4接觸所需滲入的路徑長度。再者，由於該第一表面20200與該第二表面20202間形成有一高度落差，致使該絕緣本體200成型於該基座202上時，其絕緣本體200會將該高低落差處填滿，並包覆於第一表面20200之周圍，而令該絕緣本體200與該第一表面20200之周緣形成較佳的緊密貼合效果，進而避免水氣滲入第一表面20200中。進而，本發明之導線架20達到阻擋外界水氣滲入固晶區域20204與發光二極體4接觸的目的。

再者，基座之上端面可包含更多之間具有高度差的表面，如圖三A中的導線架21及圖四中的導線架22所示。相較於圖二B中的基座202，圖三A及圖三B中的基座212之上端面2120進一步包含第三表面21204，第三表面21204皆高於第一表面21200及第二表面21202。相較於圖三A中的基座212，圖四中的基座222之上端面2220進一步包含第四表面22206，第四表面皆低於第一表面22200及第二表面22202。藉此，絕緣本體及基座之間的接觸面具有更多能阻擋水氣滲入的轉折處，且相對地延長了水氣從外界到固晶區域的滲入路徑。另外，絕緣本體藉由填滿多個轉折處(亦即，高低落差處)更能緊密地貼合於基座，以阻止外界水氣滲入導線架內。

另外，如圖二D所示的導線架20之基板202與絕緣本體202之尺寸大致相同，因此絕緣本體200及基座202(如圖二C所示)皆需開一鎖固孔，讓螺絲可鎖入該鎖固孔，將導線架20鎖固於散熱構件5上(如圖二D所示)。但是，本發明之導線架不限於此，如圖五所示之導線架23之基座232之尺寸小於絕緣本體230，因此只需在絕緣本體230上開一鎖固孔，螺絲可不穿過基板232而鎖入散熱構件。由於絕緣本體230能吸收部份鎖固力道，且基板232並未直接受力(未被螺絲穿過)，所以導線架23被鎖固於散熱構件5上時，基板232較不容易翹屈變形，進而不會產生或加大絕緣本體230與基板232之間的縫隙，更能阻止水氣滲入導線架23內。

由於射出成型的絕緣本體會冷卻收縮或是基座受鎖固力道會翹曲變形，而在基座與絕緣本體之間產生縫隙。若絕緣本體與基座之間的接合力越大，產生的縫隙就會相對地越小。欲將絕緣本體與基座緊密地相接合，除了間接地利用螺絲的鎖固力道之外，還可從增加絕緣本體與基座之間接合力的方向著手。可以在基座上設置多個通孔，如圖二B及圖二C所示之包含多個通孔2024的基座202，還可以在基座四周設置凹槽，如圖六A及圖六B所示之基座242。絕緣本體240於射出成型時填滿凹槽2424，進而增加絕緣本體240與基座242之間的縱向接合力(如圖六A所示之箭頭方向)。

於阻擋水氣滲入的目的之外，本發明的導線架於結構及材料方面還可有其他的變化以更快地散發或導引發光二極體所產生的熱量。當然，下述之導線架之基座仍然包含之間具有高度差的多個表面以達到阻止水氣滲入的主要目的。

為了快速地散去高亮度照明發光裝置所產生的熱量，導線架之基座可使用導熱係數較高的材料製成。一般而言，基座之材料為鋁或銅，導線架的基座理論上全部用導熱係數較高的銅製成即可，但是銅的成本較鋁昂貴。因此，實際作法是把兩個不同材料製成的部份組合為基座，如圖五A及圖五B之基座252所示，基座252包含第一子基座2520及第二子基座2522。第一子基座2520之材料為銅，第二子基座2522之材料為鋁。尺寸較小且銅製之第一子基座2520用以承載多個發光二極體，以快速導去熱量。尺寸較大且鋁製之第二子基座2522可容納第一子基座2520，除了幫助散去第一子基座2520傳導來的熱量之外，面積較大的第二子基座2522還可增加與散熱構件的熱交換量以快速散去熱量。進而，基座252兼顧了散熱速率承製造成本的要求。

除了上述利用高導熱係數材料的方法之外，還可以利用增大散熱面積的方法增加散熱速率，如圖八A至圖八C所示。圖八A中的導線架26之基座262包含散熱板2624，散熱板2624對稱地向外突出於絕緣本體260。舉例而言，圖八B中的散熱板2624向外突出於絕緣本體260兩側，圖六C中的散熱板2624向外突出於絕緣本體260四周。突出於絕緣本體260的散熱板2624除了可增加散熱面積之外，多個導線架26之間還可以互相連接各自的散熱板2624以平均分散熱量，避免熱量過於集中。

另外，增加散熱速率的方法還可如圖九所示之基座272突出於絕緣本體270之下緣。散熱構件6包含相配於基座272突出部分的內凹空間，進而增加基座272與散熱構件6之間的接觸面積以增加散熱效率。當然，本發明不限於此，基座也可包含一內凹空間與散熱構件的外突部份相嵌。

另外，本發明之導線架還可有其他變化以適用於不同用途上，例如：與電路的連接方式、與發光二極體的連接方式以及外觀呈現。當然，下述之導線架之基座仍然包含之間具有高度差的多個表面以達到阻止水氣滲入的主要目的。

於導線架與電路的連接方式上，圖二B中的導線架20之支架204埋入於絕緣本體200內，除了露出第一連接部2040與發光二極體4電性連接之外，只露出第二連接部2042透過接線電性連接至與外部電路，以提供發光二極體4電源。當然，支架之設置方法不限於此，支架可突出於絕緣本體，如圖十A至圖十C所示。視電路板與支架的實際焊接情況，突出於絕緣本體且與電路板相連接之第二連接部可保持平直或是彎曲以利於焊接。舉例來說，若導線架28嵌入於電路板(虛線所示)之凹陷區域，如圖十A及圖十B所示，支架284之第二連接部2842可保持平直以貼近電路板。若導線架28直接置放於電路板(虛線所示)上，如圖十C所示，第二連接部2842需折彎以貼近電路板。藉此，過錫爐時，電路板上的錫膏可輕易地黏附於第二連接部2842。

於導線架之支架與發光二極體的連接方式上，以圖二A中排成陣列的其中一列發光二極體4為例，如圖二B所示的支架240之第一連接部2040只電性連接至該列發光二極體4中最靠近第一連接部2040的發光二極體4，其他發光二極體4之間只以接線互相電性連接。若該列發光二極體4其中之一發光二極體4損壞失效，該列發光二極體4皆無法發光。因此，如圖十一所示之支架294包含多個第一連接部2940，每個第一連接部2940皆與第二連接部2942相連接。每一個第一連接部2940係一長條狀，可電性連接一列發光二極體7中每一個發光二極體7，因此該列其中一個發光二極體7損壞失效，不會影響到其他發光二極體7運作。

於外觀呈現上，由於發光二極體的尺寸相較於一般燈管或燈泡所需的發光元件小很多，因此承載發光二極體的導線架可輕易地依實際應用或製造需求而改變外觀呈現，如圖十二及圖十三所示。圖十二中的基座302呈一圓形，圖十三中的基座312呈一橢圓形，且絕緣本體310呈一圓形。當然，基座302、基座312以及絕緣本體310之外觀不限於此，還可為三角形或其他多邊形。

需補充說明的是，上述多個實施例所描繪之基座與支架皆為分離，亦即，熱電分離式導線架。但是，本發明之導線架不限於此，基座也可與其中一側的支架一體成形，亦即，熱電共體式導線架。

相較於先前技術，本發明之導線架之基座利用之間形成有高度落差的多個表面，以使絕緣本體與該基座間形成有更為複雜之接觸面積，令其水氣從絕緣本體與基座之間的縫隙滲入後，除可延長水氣滲入路徑之長度亦可改變水氣之流動方向，以增加水氣滲入之困難度，進而有效避免水氣滲入到固晶區域與發光晶片接觸，以防止發光二極體失效或縮短其使用壽命。再者，本發明之導線架之基座除了設置通孔或凹槽之外，還可利用鎖固元件，以增加基座與絕緣本體之間的接合力，進而減小絕緣本體與基座之間的縫隙，因此可減少水氣滲入量。另外，本發明之導線架可具有突出於絕緣本體之散熱板以及使用不同材料所製成之基板，以增加散熱效率。綜上所述，本發明之導線架具有絕佳散熱效果，且能有效防止水氣滲入，進而延長高亮度發光裝置的使用壽命。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

1．．．發光裝置

10、20、21、22、23、26、28．．．導線架

100、200、230、240、260、270、280、310．．．絕緣本體

102、202、212、222、232、242、252、262、272、302、312．．．基座

12、4、7．．．發光二極體

14、5、6．．．散熱構件

16．．．鎖固構件

204、284、294．．．支架

2022．．．下端面

2020、2120、2220．．．上端面

1026．．．鎖固孔

1024、2024．．．通孔

2424．．．凹槽

2624．．．散熱板

2520．．．第一子基座

2522．．．第二子基座

21204．．．第三表面

22206．．．第四表面

20204．．．固晶區域

2040、2940．．．第一連接部

2042、2842、2942．．．第二連接部

20200、21200、22200．．．第一表面

20202、21202、22202．．．第二表面

圖一係繪示先前技術之導線架之示意圖。

圖二A係繪示根據本發明第一具體實施例之導線架之示意圖。

圖二B係繪示圖二A中的導線架沿A－A線之剖面圖。

圖二C係繪示圖二A中的基座與支架之示意圖。

圖二D係繪示圖二A中的導線架與散熱片貼合之示意圖。

圖三A係繪示根據本發明第二具體實施例之導線架之示意圖。

圖三B係繪示圖三A中的基座之示意圖。

圖四係繪示根據本發明第三具體實施例之導線架之示意圖。

圖五係繪示根據本發明第四具體實施例之導線架之示意圖。

圖六A係繪示根據本發明第五具體實施例之導線架之示意圖。

圖六B係繪示圖六A中的基座之示意圖。

圖七A係繪示根據本發明第六具體實施例之導線架之示意圖。

圖七B係繪示圖七A中的第一子基座與第二子基座之示意圖。

圖八A係繪示根據本發明第七具體實施例之導線架之示意圖。

圖八B係繪示對應圖八A中的導線架之立體圖。

圖八C係繪示對應圖八A中的導線架之另一立體圖。

圖九係繪示根據本發明第八具體實施例之導線架之示意圖。

圖十A係繪示根據本發明第九具體實施例之導線架之示意圖。

圖十B係繪示圖十A中的導線架沿A－A線之剖面圖。

圖十C係繪示圖十B之導線架包含折彎支架之示意圖。

圖十一係繪示根據本發明第十具體實施例之導線架之示意圖。

圖十二係繪示根據本發明第十一具體實施例之基座之示意圖。

圖十三係繪示根據本發明第十二具體實施例之導線架之示意圖。

4．．．發光二極體

20．．．導線架

200．．．絕緣本體

202．．．基座

204．．．支架

2020．．．上端面

2022．．．下端面

2024．．．通孔

20204．．．固晶區域

2040．．．第一連接部

2042．．．第二連接部

20200．．．第一表面

20202．．．第二表面

Claims (10)

1. 一種導線架，用以承載複數個發光晶片，包含：一基座，包含一上端面及一下端面，該上端面包含一第一表面及一第二表面；一絕緣本體，部份地包覆該基座並與該第一表面構成一固晶區域，該固晶區域用以承載該等發光晶片，定義該第一表面係一高度參考面且該下端面低於該第一表面，該第一表面與該第二表面有一高度差；以及一支架，部份地被該絕緣本體包覆，包含與該等發光晶片電性連接之一第一連接部及與一電路電性連接之第二連接部；其中該基座之該上端面包含一第三表面，該第三表面、該第一表面以及該第二表面兩兩之間皆有一高度差，該第三表面設於該第一表面及該第二表面之間，第一表面及第二表面皆高於該第三表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導線架，其中該第一表面高於該第二表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導線架，其中該下端面係暴露於該絕緣本體。
4. 如申請專利範圍第3項所述之導線架，其中該下端面係突出於該絕緣本體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之導線架，其中該第二連 接部係突出於該絕緣本體之一側面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之導線架，其中該基座包含一通孔，該絕緣本體填滿該通孔。
7. 如申請專利範圍第1項所述之導線架，其中該基座之一側面包含一凹槽，該絕緣本體填滿該凹槽。
8. 如申請專利範圍第1項所述之導線架，其中該基座包含一散熱板，該散熱板對稱地向外突出於該絕緣本體。
9. 如申請專利範圍第1項所述之導線架，其中該基座之該上端面包含一第四表面，該第四表面、該第三表面、該第一表面以及該第二表面兩兩之間皆有一高度差，該第三表面與該第四表面相鄰地設於該第一表面及該第二表面之間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之導線架，其中該第三表面係高於該第一表面及該第二表面，該第四表面係低於該第一表面及該第二表面。