TWI769090B - 光源模組 - Google Patents
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Abstract
一種光源模組,其包含陶瓷基板、第一銅軌、第二銅軌、至少一第三銅軌、第一發光單元、第二發光單元、第一導熱柱及第二導熱柱。第一銅軌、第二銅軌、第三銅軌、第一發光單元及第二發光單元設置於陶瓷基板上。第一導熱柱及第二導熱柱分別對應第一發光單元及第二發光單元,且貫穿第三銅軌及陶瓷基板。第一發光單元之負極連接至第一銅軌,第二發光單元之正極連接至第二銅軌,以及第一發光單元之正極及第二發光單元之負極連接至第三銅軌。第一導熱柱的一端連接於第一發光單元之正極,第二導熱柱的一端連接於第二發光單元之負極。
Description
本發明係關於一種光源模組。具體而言,本發明之光源模組具有貫穿銅軌及陶瓷基板之導熱柱。
發光二極體(light-emitting diode;LED)具有省電、發光效率高、壽命長及反應速度快等優點,越來越普及地應用於各種光源模組。在車用照明方面,隨著近年來電動車的發展,如何提升所有電氣設備(尤其是車用照明燈具)的用電效率或減少其電力損耗,更是電動車發展的重要課題。
如圖1A及圖1B所示,用於車用照明燈具的光源模組為了有更好的光強度,必須將發光單元16(例如:發光二極體(light-emitting diode;LED))晶粒緊密排列。然而,發光單元在使用時溫度會急遽升高,若發光單元無法有效散熱的問題,將造成發光單元間之光源熱區產生嚴重之熱累積效應,最後使得發光單元有嚴重的熱光衰,造成發光單元的發光效率大幅降低甚至因而失效損毀,而光源模組中所包含的發光單元16的數量越多,熱累積及熱光衰的情況會更加嚴重。
此外,如圖1C所示,在傳統熱電分離的架構下,發光單元16的導熱路徑係單純透過陶瓷基板12傳導至下方的金屬基板11,因此對於發光單元16而言,會有比較高的熱阻。
有鑑於此,如何提供導熱效果好且熱阻較低的光源模組,係為業界亟需解決的一技術問題。
本發明之目的在於提供一種光源模組,其透過在發光單元下方的位置設置導熱柱,並使導熱柱貫穿陶瓷基板至金屬基板的位置,且導熱柱的兩端分別與發光單元及金屬基板接觸,因此發光單元在發光時所產生之熱可更快速的向下傳遞,以降低發光單元間之光源熱區產生嚴重之熱累積效應,並進一步降低發光單元之熱光衰,提升發光單元的使用壽命及光學性能。
為達上述目的,本發明揭露一種光源模組,其包含一陶瓷基板、一第一銅軌、一第二銅軌、至少一第三銅軌、一第一發光單元、一第二發光單元、一第一導熱柱以及一第二導熱柱。該第一銅軌設置於該陶瓷基板上。該第二銅軌設置於該陶瓷基板上。該至少一第三銅軌設置於該陶瓷基板上。該第一發光單元設置於該陶瓷基板上。該第二發光單元設置於該陶瓷基板上,且與該第一發光單元電性連接。該第一導熱柱對應該第一發光單元且貫穿該至少一第三銅軌及該陶瓷基板。該第二導熱柱對應該第二發光單元且貫穿該至少一第三銅軌及該陶瓷基板。該第一發光單元之該負極連接至該第一銅軌,該第二發光單元之該正極連接至該第二銅軌,以及該第一發光單元之該正極及該第二發光單元之該負極連接至該至少一第三銅軌。該第一導熱柱的一端連接於該第一發光單元之該正極,該第二導熱柱的一端連接於該第二發光單元之該負極。
於一實施例中,該光源模組更包含一金屬基板,該金屬基板具有一主體、一絕緣層及一線路層,該主體具有一平坦部及一凸起部,該絕緣層及該線路層設置於該平坦部,該陶瓷基板局部設置於該凸起部。
該第一導熱柱及該第二導熱柱的另一端連接該金屬基板之該主體的該凸起部。
該第一導熱柱及該第二導熱柱為高導熱率材質。
該第一發光單元及該第二發光單元沿一第一方向並列,該第一發光單元及該第二發光單元皆具有在該第一方向上彼此相對的一正極及一負極。
該第一發光單元的該正極與該第二發光單元的該負極相鄰。
該第一發光單元及該第二發光單元沿一第一方向並列,該第一發光單元及該第二發光單元皆具有在一第二方向上彼此相對的一正極及一負極,該第二方向與該第一方向垂直。
該第一發光單元的該正極及該負極分別與該第二發光單元的該負極及該正極相鄰。
在參閱圖式及隨後描述之實施方式後,此技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的,以及本發明之技術手段及實施態樣。
以下將透過實施例來解釋本發明內容,本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此,關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的,而非用以限制本發明。需說明者,以下實施例及圖式中,與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示,且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解,並非用以限制實際比例。
請參考圖2至圖6。光源模組1包含金屬基板11、陶瓷基板12、第一銅軌13、第二銅軌14、至少一第三銅軌15、第一發光單元161、第二發光單元163、一第一導熱柱17以及一第二導熱柱18。圖2為本發明光源模組之金屬基板11之截面圖。金屬基板11具有一主體111、一絕緣層113及一線路層115。主體111具有一平坦部1111及一凸起部1113,絕緣層113及線路層115設置於平坦部1111。
陶瓷基板12局部設置於金屬基板11之凸起部1113,且陶瓷基板12亦可替換為其他類型的絕緣基板。第一銅軌13、第二銅軌14、第三銅軌15、第一發光單元161及第二發光單元163皆設置於陶瓷基板12上。第一發光單元161及第二發光單元163可為發光二極體(light-emitting diode;LED)模組,但不限於此。第二發光單元163與第一發光單元161電性連接,其電路示意圖如圖3所示。
請參考圖4至圖6,圖4及圖5分別為本發明光源模組1不同之電路佈局示意圖。圖6為圖4及圖5之光源模組1之截面圖。於圖4中,第一發光單元161及第二發光單元163沿第一方向D1並列,第一發光單元161及第二發光單元163皆具有在第一方向D1上彼此相對的一正極E1及一負極E2。換言之,於圖4中,第一發光單元161及第二發光單元163為同向排列。
第一發光單元161之負極E2連接至第一銅軌13,第二發光單元163之正極E1連接至第二銅軌14。因此,第一銅軌13為光源模組1的負極,以及第二銅軌14為光源模組1的正極。該等發光單元中未連接至第一銅軌13及第二銅軌14之其他耦接點皆連接至第三銅軌15,亦即第一發光單元161之正極E1及第二發光單元163之負極E2連接至第三銅軌15,且第一發光單元161之正極E1與第二發光單元163的負極E2相鄰。
第一導熱柱17對應第一發光單元161且貫穿第三銅軌15及陶瓷基板12,實際上第一導熱柱17是位於第一發光單元161之正極E1的正下方,且一端連接於第一發光單元161之正極E1,另一端連接金屬基板11之主體111的凸起部1113。第二導熱柱18對應第二發光單元163且貫穿第三銅軌15及陶瓷基板12,實際上第二導熱柱18是位於第二發光單元163之負極E2的正下方,且一端連接於第二發光單元163之負極E2,另一端連接金屬基板11之主體111的凸起部1113。
第一導熱柱17及第二導熱柱18為高導熱材質,例如:銅、鋁、銀或其他具有高導熱係數之金屬材料或是石墨烯,以快速分散第一發光單元161及第二發光單元163產生的熱,避免第一發光單元161及第二發光單元163溫度過高。
須說明者,對應各發光單元之導熱柱數量可為一個或多個,實際上在設置導熱柱時,可根據發光單元的大小及電路佈局的方式來決定導熱柱的數量與大小。
此外,須說明者,由於光源模組1之正極及負極係位於金屬基板1之線路層115上,因此電流是從第二銅軌14通過第二發光單元163,再由第二發光單元163流經第二導熱柱18之上緣及第一導熱柱17之上緣(亦即流過第三銅軌15),最後電流通過第一發光單元161流出至第一銅軌13,而不會從第一導熱柱17或第二導熱柱18直接流向金屬基板11。
於圖4所示的電路佈局中,由於第三銅軌15的面積較小,因此於光源模組1中設置第一導熱柱17及第二導熱柱18,可使第一發光單元161及第二發光單元163所產生的熱更快速的被傳導至金屬基板11進行散熱。
不同於圖4之電路佈局方式,於圖5中,第一發光單元161及第二發光單元163沿第一方向並列D1,第一發光單元161及第二發光單元163皆具有在第二方向D2上彼此相對的正極E1及負極E2,第二方向D2與第一方向D1垂直,且第一發光單元161的正極E1及負極E2分別與第二發光單元163的負極E2及正極E1相鄰。換言之,於圖5中,第一發光單元161及第二發光單元163為反向排列。
相較於圖4之電路佈局方式,圖5之電路佈局方式可增加第三銅軌15的面積,再加上第一導熱柱17及第二導熱柱18可降低光源模組1的熱阻,因此圖5中之第一發光單元161及第二發光單元163產生的熱,可比圖4中之第一發光單元161及第二發光單元163產生的熱更快速的被傳導至金屬基板11進行散熱。
綜上所述,本發明透過在光源模組之發光單元的位置設置導熱柱,使導熱柱貫穿陶瓷基板,並接觸金屬基板,不僅可增加整體的導熱能力,亦可有效降低發光單元之熱阻,使發光單元在發光時所產生之熱可更快速的向下傳遞,以降低發光單元間之光源熱區產生嚴重之熱累積效應,並進一步降低發光單元之熱光衰,提升發光單元的使用壽命及光學性能。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣,以及闡釋本發明之技術特徵,並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍,本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
1:光源模組
11:金屬基板
111:主體
1111:平坦部
1113:凸起部
113:絕緣層
115:線路層
12:陶瓷基板
13:第一銅軌
14:第二銅軌
15:第三銅軌
16:發光單元
161:第一發光單元
163:第二發光單元
17:第一導熱柱
18:第二導熱柱
D1:第一方向
D2:第二方向
E1:正極
E2:負極
圖1A為習知光源模組之電路佈局示意圖;
圖1B為習知光源模組之電路佈局示意圖;
圖1C為習知光源模組之截面圖;
圖2為本發明光源模組之金屬基板之截面圖
圖3為本發明發光單元之電路示意圖;
圖4為本發明光源模組之電路佈局示意圖;
圖5為本發明光源模組之電路佈局示意圖;以及
圖6為本發明光源模組之截面圖。
1:光源模組
11:金屬基板
12:陶瓷基板
13:第一銅軌
14:第二銅軌
15:第三銅軌
161:第一發光單元
163:第二發光單元
17:第一導熱柱
18:第二導熱柱
E1:正極
E2:負極
Claims (8)
- 一種光源模組,包含: 一陶瓷基板; 一第一銅軌,設置於該陶瓷基板上; 一第二銅軌,設置於該陶瓷基板上; 至少一第三銅軌,設置於該陶瓷基板上; 一第一發光單元,設置於該陶瓷基板上; 一第二發光單元,設置於該陶瓷基板上,且與該第一發光單元電性連接; 一第一導熱柱,對應該第一發光單元且貫穿該至少一第三銅軌及該陶瓷基板;以及 一第二導熱柱,對應該第二發光單元且貫穿該至少一第三銅軌及該陶瓷基板; 其中,該第一發光單元之該負極連接至該第一銅軌,該第二發光單元之該正極連接至該第二銅軌,以及該第一發光單元之該正極及該第二發光單元之該負極連接至該至少一第三銅軌,且該第一導熱柱的一端連接於該第一發光單元之該正極,該第二導熱柱的一端連接於該第二發光單元之該負極。
- 如請求項1所述之光源模組,更包含一金屬基板,該金屬基板具有一主體、一絕緣層及一線路層,該主體具有一平坦部及一凸起部,該絕緣層及該線路層設置於該平坦部,該陶瓷基板局部設置於該凸起部。
- 如請求項2所述之光源模組,其中該第一導熱柱及該第二導熱柱的另一端連接該金屬基板之該主體的該凸起部。
- 如請求項3所述之光源模組,其中該第一導熱柱及該第二導熱柱為高導熱材質。
- 如請求項4所述之光源模組,其中該第一發光單元及該第二發光單元沿一第一方向並列,該第一發光單元及該第二發光單元皆具有在該第一方向上彼此相對的一正極及一負極。
- 如請求項5所述之光源模組,其中該第一發光單元的該正極與該第二發光單元的該負極相鄰。
- 如請求項4所述之光源模組,其中該第一發光單元及該第二發光單元沿一第一方向並列,該第一發光單元及該第二發光單元皆具有在一第二方向上彼此相對的一正極及一負極,該第二方向與該第一方向垂直。
- 如請求項7所述之光源模組,其中該第一發光單元的該正極及該負極分別與該第二發光單元的該負極及該正極相鄰。
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