TWI469113B - 發光二極體彩色點光源結構及其製造方法應用於點矩陣廣告看板 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種發光二極體廣告燈點光源，特別是指一種彩色點光源結構及其製造方法。
節能減碳議題及油電雙漲議題近來發燒，傳統白熾燈光退出市場，相對具有冷光源及省電特性的發光二極體(LED)就逐漸擴大市場佔有率。這結果使得LED價格變得非常親民而本就廣泛使用於信號燈的LED，如汽車的前、後燈、交通號誌燈等更加大放光彩。這些燈號共同特性都是集結LED單色點光源於設有多個透穿孔的基板，每一透穿孔可嵌入一點光源。
LED單色點光源也可以組成廣告招牌圖案。一基板可以設有透穿孔所組成的圖案。然後，每個透穿孔嵌入一LED單色點光源。圖案的點光源可以用信號控制它的亮或不亮，即在圖案之相異位置上由不同單色LED來輪流點化或同時點化來變化圖案，就算是一個矩陣圖案，也可以變化它所要顯示的圖案及文字。這樣，就可以替代部分的霓虹燈。但廣告燈以LED單色點光源表現，仍屬單調。
因此，真正要落實能取代霓虹燈的，仍屬有限。需要時常變化廣告內容者，仍以彩色薄膜電晶體的液晶顯示器所組成的看板為主。LED晶片，最多擔任背光源角色。然，液晶顯示器看板價格高，且當液晶顯示器安裝於室外，折損率也高，因此，只限於某些人潮聚集點或者使用於公共場所的室
內看板。
由於有上述問題，於是將基本三原色組成的點光源，再藉由控制信號來表達色彩的LED彩色點光源漸受重視，它可以接近於液晶顯示器看板一様變化圖案。使用於戶外景點時，不需太多的維護。因此，愈來愈多的廣告招牌嘗試改用LED彩色點光源組成的廣告看板。
然，習知的LED單色點光源，包含一LED的表面秥著元件(SMD)(基板或LED的燈杯一及一膠套)。SMD基板包含單顆的LED晶片、選擇性包含並聯一齊納二極體，SMD基板則另有二接點，以提供接線使用。LED燈杯則是指將LED晶片貼於一兩支脚的燈杯。不管是前者或後者，都得由作業員以鉻鐵，輔以機械手臂夾持錫線，點焊而連接輸出入電源線。
而，習知的LED彩色點光源，就更複雜了，如圖2所示，包含三LED晶片的表面秥著SMD(基板或LED的燈杯一及一膠套。SMD基板包含紅、綠、藍三顆LED晶片、一齊納二極體，紅、綠、藍三顆LED晶片需要三進三出及至少一進一出的控制信號線。然，不管是LED彩色或單色點光源表面粘著SMD基板並不會因LED不同顏色焊盤的增多，信號線增多，而數倍增加接點的面積，而只會增加人工作業的工時。
設想單色的LED之SMD基板約只有7mm(LED晶片本身是3mm以下)或更小，這對作業員進行點焊LED本就有其難度。而彩色LED點光源，如上述有6至8條電線。換言之，若仍以上述對待單色LED點光源的方式由作業員進行點焊，將會因接線增加，端子間距變小的情況下，要在極小作業空間進行導線焊接SMD接脚，而更加雪上加霜。虚焊、或因溢錫導致導線短路，幾乎是無法避免，除非加大彩色點光源的作業
空間。而這又使得廣告顯示屏畫質變粗。因此，良率低，成本高就不足為奇了。
有鑑於此，本發明之一目的便是要提供一技術以克服習知技術的難題。
本發明之目的係提供一種LED點光源結構，以軟式印刷線路板與SMD LED做貼合，以解決傳統人工焊接導線之效率低的問題。
本發明之再一目的係提供一種彩色LED點光源結構，以軟式印刷線路板與SMD做貼合，以解決傳統人工焊接導線於SMD上困難及良率低的問題。
本發明所揭露之彩色LED點光源結構包括：一單色或三原色SMD LED貼片於一FPC(軟式印刷線路板)上；及一類長條形膠膜套直接將SMD LED及FPC貼片貼合部一體封裝。
本發明也提供了彩色LED點光源結構之製造方法，首先提供了單色或三原色的SMD LED，接著，以一端裸露印刷銅箔線路之軟式印刷線路板，並在銅箔上印刷焊錫。在焊錫尚未固化之前以SMTM進行貼片，最後，直接以壓合轉注或射出成型法，形成點光源之矽膠膜套或塑膠膜套將貼片部直接封裝成形。
有鑑於習知技術，不管是單色LED點光源或彩色LED點光源都是以導線點焊方式完成。特別是LED彩色點光源以傳統方法製作，良率低、成本高而使得它很難被廣泛採用。本
發明的方法可以解決此一難題。
請同時參考圖1所示的流程圖，圖2的FPC示意圖及圖3A所示剖面示意圖。首先，如步驟100所示提供一SMD(surface mounted device)LED 300。在一實施中，SMD 300只有單色的及一顆Zener(齊納二極體)並聯。在這種情況SMD LED只有一進一出的接脚。在另一實施中，SMD是提供彩色點光源。一SMD就有R/G/B三原色的三顆LED及三顆Zener分別並聯連接。在另一實施中，彩色點光源SMD LED除了前述的R/G/B的三顆LED及三顆Zener外，再有一點控IC(積體電路)。點控IC控制R/G/B選擇那一顆的亮或暗，如此將會有四進四出的信號線。
接著，如步驟120所示以貼片機對SMD LED進行貼片。在這裡指的是FPC軟式印刷線路板以SMTM(surface mounted technologic machine)(未圖示)或稱貼片機做快速貼合。在本步驟中FPC線依據步驟100中SMD 200中的一進一出、三進三出或四進四出，先預先做好銅箔圖案。即，先將整片銅箔壓製在絕緣的軟性介電材料(介片)上，軟性介電材料可以是聚醯亞胺(PI)薄膜、聚酯(PE)薄膜、聚萘二甲酸乙二酯薄膜(PEN)或亞醯胺纖維紙等等其中的一種。再以油墨為罩幕蝕刻成所要的線路及數量。然後，再以軟性介片覆蓋在已蝕刻的銅箔上，但保留與SMD LED貼合部的銅箔圖案不覆蓋。最後，再進行裁切。裁切後的軟性電路板FPC如圖2A、2B、2C
所示分別為1進一出或三進三出的軟式印刷線路板。FPC 200每一段都有預留和SMD LED接脚相配合的銅箔裸露圖案220。
SMTM以全自動或半自動化步驟，在FPC 200之銅箔裸露圖案220上會先刷印上一半液態的焊鍚膏(加溫至240℃)，再將FPC和SMD LED貼合。
以一典型的例子，SMTM每秒可以貼合5至6顆，沒有習知人工技術可能出現冷焊、虚焊，溢錫的問題。本發明以SMTM將FPC 200和SMD LED 300貼合如前述是以全自動或半自動化步驟刷印半液態的焊鍚膏，因此，也沒有單色和彩色的差別。習知錫焊導線的方法，良率在單色LED點光源尚可接受，但在彩色LED點光源的製造則普遍低落，因此與本發明相比較，本發明的方法，可靠且極高效率，非常明顯。
接著，如步驟150所示，進行矽膠350壓合轉注或塑膠的射出成型，將已完成SMD LED 300貼片於FPC 200上的模組一次以射出成型法完成封裝成有帽簷340的類長條形或稱子彈形LED點光源產品350。矽膠具有相當好的耐候性：包含防水、空氣中的酸、鹼氣氛、日晒等。另一種情況是封裝材料為塑膠。廣告燈多安裝於室外，因此，在塑膠粒材料添加抗紫外線的添加劑可以延緩塑膠燈日晒老化的問題。
在另一變化的實施例是，SMD 300貼片於FPC 200上的裸露端子220後，將早以成型的矽膠模套或塑膠模套內，再以以塞子360塞入底部，結果如圖3B所示。
圖4A示LED彩色點光源外觀立體圖。圖4B示LED彩色點光源崁入於廣告看板400的之外觀立體圖，矽膠模套或塑膠模套像帽簷的突出部340則卡於貫穿洞之上。
本發明的LED彩色點光源多為15顆串聯，主要是因應常用廣告燈電壓為48V之故。由於SMD中的每一LED都會和一ZENER二極體並聯，故並不要擔心萬一其中的一顆LED故障了造成整串的LED都會失明。
本發明LED彩色點光源結構與方法具有以下優點：
1)它是將SMD LED貼片於FPC上，而FPC上本身就有電路圖案。以SMTM機器貼片，相較於習知人工焊接二至數十顆LED之間的導線，效率提升數百倍。
2)使用FPC替代導線，使得一整串數十顆LED點光源的連接，更為清爽。
3)SMD LED貼片於FPC再成形於矽膠模套或塑膠模套，替代了習知先形塞入矽膠模套後，再塞入膠塞的做法，等於少了一遍工。
4)成品穩定可靠，沒有習知技術SMD LED和導線連接的冷焊，虚焊、溢膠問題。
本發明雖以較佳實例闡明如上，然其並非用以限定本
發明精神與發明實體僅止於上述實施例。凡熟悉此項技術者，當可輕易了解並利用其它元件或方式來產生相同的功效。是以，在不脫離本發明之精神與範疇內所作之修改，均應包含在下述之申請專利範圍內。
100、120、150‧‧‧流程圖步驟
200‧‧‧(軟式印刷電路板)FPC
220‧‧‧FPC用於貼合於SMD LED之端子部
300‧‧‧SMD(表面粘著元件)LED
350‧‧‧矽膠模套或塑膠模套
360‧‧‧塞子
400‧‧‧廣告看板
340‧‧‧矽膠模套或塑膠模套像帽簷的突出部
圖1係本發明製造方法的流程圖。
圖2A、2B、2C分別顯示依據本發明所製造之單色、彩色及包含控制訊號SMD點光源所欲連接的軟性印刷電路板示意圖。
圖3A及圖3B分別顯示依據本發明所製造之點光源的剖面圖。
圖4A及圖4B分別顯示依據本發明所製造之點光源的立體圖及安裝於廣告看板的立體圖。
200‧‧‧(軟式印刷電路板)FPC
300‧‧‧SMD(表面粘著元件)LED
220‧‧‧FPC用於貼合於SMD LED之端子部
350‧‧‧矽膠模套或塑膠模套
340‧‧‧矽膠模套或塑膠模套像帽簷的突出部
Claims (10)
- 一種應用於點矩陣廣告看板之LED點光源結構，包括：一SMD LED(發光二極體之表面粘著元件；LED surface mounted device)貼片於一FPC(軟式印刷線路板)上；及一膠膜套封裝該SMD LED及FPC貼片，所述膠膜套能被嵌合於一點矩陣廣告看板之一貫穿孔。
- 如申請專利範圍第1項所述之應用於點矩陣廣告看板之LED點光源結構，其中上述之SMD LED係單色LED晶片的SMD。
- 如申請專利範圍第1項所述之應用於點矩陣廣告看板之LED點光源結構，其中上述之SMD LED係三原色LED晶片的SMD，具有三進三出的電源線。
- 如申請專利範圍第1項所述之應用於點矩陣廣告看板之LED點光源結構，其中上述之SMD LED係三原色LED晶片的SMD，具有四進四出的電源線，其中一進一出的導線為點控積體電路的信號線，三進三出為三原色LED的電源線。
- 如申請專利範圍第1項所述之應用於點矩陣廣告看板之LED點光源結構，其中上述之膠膜套為帶有帽簷的子彈形矽膠膜套或塑膠膜套其中之一，所述帽簷是用以使膜套貫穿廣告燈板上的洞時得以卡合於廣告燈板上。
- 一種應用於點矩陣廣告看板之廣告用LED點光源的製造方法，至少包含以下步驟：提供一SMD LED；形成軟式印刷線路板，該軟式印刷線路板裸露銅箔的一端用以和SMD的端子以焊錫貼合； 印刷焊錫於裸露的銅箔，同時於焊錫尚處於未硬化的狀態下以SMTM進行SMD LED與軟式印刷線路板的貼合；以壓合轉注法成形一膠膜套以封裝該SMD LED與軟式印刷線路板的貼合部位，同時對SMD LED與軟式印刷線路板的貼合部於成形時同時再加熱，以強化貼合部位。
- 如申請專利範圍第6項所述應用於點矩陣廣告看板之廣告用LED點光源的製造方法，其中上述之SMD LED係LED三原色點光源。
- 如申請專利範圍第6項所述應用於點矩陣廣告看板之廣告用LED點光源的製造方法，其中上述之SMD LED包含LED三原色及一點控IC。
- 如申請專利範圍第6項所述應用於點矩陣廣告看板之廣告用LED點光源的製造方法，更包含以射出成形法形成矽膠膜套或塑膠膜套其中之一種。
- 一種應用於點矩陣廣告看板之廣告用LED點光源的製造方法，至少包含以下步驟：提供一SMD LED；形成軟式印刷線路板，該軟式印刷線路板裸露銅箔的一端用以和SMD的端子以焊錫貼合；印刷焊錫於裸露的銅箔，同時於焊錫尚處於未硬化的狀態下以SMTM進行SMD LED與該 軟式印刷線路板的貼合；提供一膠膜套；將該已貼片於該軟式印刷線路板上的SMD LED的貼合部位塞入於該膠膜套內；以塞子將所述之貼合部位固定於該膠膜套。
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