CN101085543A - 发光单元及其制造设备和方法、用于模塑其透镜的设备和其发光器件封装 - Google Patents
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Abstract
公开了一种发光单元、用于制造该发光单元的设备和方法、用于模塑其透镜的设备和它的发光器件封装，其能够实现光提取效率的增强和提高批量生产。该发光单元制造设备包括：铸模，其包括在至少一个发光单元插在第一和第二铸模之间的条件下彼此接合的第一铸模和第二铸模；在面对发光单元的位置处形成在第一和第二铸模的一个中的凹槽，该凹槽具有透镜形状；和从铸模的外表面向凹槽延伸的通道。
Description
本申请要求了2006年7月9日提交的韩国专利申请No.10-2006-0052037的权益，其作为参考并入此处，如同在此全面阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种发光单元、用于制造该发光单元的设备和方法、用于模塑其透镜的设备和它的发光器件封装，更具体地，涉及一种能够实现增强光提取效率和提高批量生产的发光单元、用于制造该发光单元的设备和方法、用于模塑其透镜的设备和它的发光器件封装。
背景技术
通常，光接收型平板显示器的液晶显示器(LCD)器件没有自身发光的能力。由于这个原因，通过选择性地透射从LCD器件外部照射的照明光，这种LCD器件形成了图像。为此，为了照亮LCD器件，光源必须布置在LCD器件的背面。该光源称为“背光单元(BLU)”。
这种背光单元必须在液晶面板的整个表面上均匀地照射光。为此，在使用发光二极管(LED)用于背光单元的光发射器时，为了获得照明光的均匀亮度分布，必须在每个LED的封装上布置透镜。
作为在LED封装上安装透镜的方法的实例，有这样一种方法，其中：利用环氧树脂或聚碳酸酯(PC)基树脂注模成透镜，并且将模塑的透镜贴附在LED封装上。
可利用图1中所示的方法实现透镜到LED封装的贴附。也就是，如图1所示，在LED封装10的LED12上方限定的区域中填充封装材料11，然后将透镜20贴附到用封装材料11填充的LED封装10的上表面。
在这种情况下，作为LED封装10的封装材料11，使用例如硅的材料。然而，当将环氧树脂或PC基材料制成的透镜20贴附到硅封装材料11时，会发生下面的问题。
首先，当透镜20由环氧树脂制成时，其对用作封装材料11的硅没有粘合力。由于这个原因，在两种材料之间形成空气层。
当在两种材料之间形成空气层时，如上所述，光被全反射，同时穿过硅封装材料11和环氧树脂透镜20。结果，从LED12出现的一部分光不能直接到达透镜20。
由于上述全反射现象，光沿着封装材料11和透镜20之间的复杂路径传播，减少了最终从LED封装10出射的光束数。结果，出现光量减少。由于这个原因，具体地，发生亮度退化。
此外，当用作透镜20的环氧树脂长时间地暴露到高温条件下时，会出现发黄现象。由于这个原因，当透镜20在其加工时会变色，使得其成为光量退化的主要因素。
其次，当利用PC基树脂注模形成透镜20时，与前述情况相似，在硅封装材料11和PC透镜20之间形成分界面。由于在分界面处出现全反射现象，因此会产生LED封装10的光量退化。
其间，在对LED封装进行模块化的情况下，通常利用回流工艺形成。在回流工艺期间，会出现温度增加到大约270℃。
然而，与PC透镜20有关，在执行回流工艺中存在困难。这是因为PC透镜20的材料是热塑性树脂，从而使得PC透镜20在160℃或更高的温度处由于其熔化而可能变形。
发明内容
因而，本发明涉及一种发光单元、用于制造该发光单元的设备和方法、用于模塑其透镜的设备和它的发光器件封装，其基本上排除了由于现有技术的限制和不利条件而造成的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种发光单元、用于制造该发光单元的设备和方法、用于模塑其透镜的设备和它的发光器件封装，其基本能够解决透镜和封装之间形成分界面的问题，并由此，实现了最大的光提取效率和提高批量生产。
本发明另外的优点、目的和特征将在随后的描述中部分阐明，并且根据随后的分析，部分对于具有普通技术的本领域技术人员将变得很明显，或可以从本发明的实践中体会到。通过在起草的说明书和其权利要求以及附图中具体指出的结构，可以实现和达到本发明的目的和其它优点。
为实现这些目的和其它优点，根据本发明的意图，如这里具体表达和广泛叙述的，一种发光单元制造设备，包括：铸模，包括在至少一个发光单元被插在第一和第二铸模之间的条件下彼此接合的第一铸模和第二铸模；在面对发光单元的位置处形成在第一和第二铸模的一个中的凹槽，该凹槽具有透镜形状；和从铸模的外表面向凹槽延伸的通道。
在本发明的另一方面中，用于在发光单元上模塑透镜的设备包括：铸模，包括在发光单元被插在第一和第二铸模之间的条件下彼此接合的第一铸模和第二铸模；分别在面对发光单元的位置处形成在第一和第二铸模的一个中的凹槽，每个凹槽具有透镜形状；从铸模的外表面向凹槽延伸的通道；和连接至通道的注入口。
在本发明的另一方面中，一种发光器件封装，包括：其上安装有发光器件的封装体；和直接模塑在安装有发光器件的封装体上的透镜，其中在透镜和封装体之间不存在分界面。
在本发明的另一方面中，一种发光器件封装，包括：其上安装有发光器件的封装体；布置在封装体上的填充物；和完整地使用填充物模塑的透镜。
在本发明的另一方面中，一种用于制造发光单元的方法包括，在发光单元上同时模塑填充物和透镜。
在本发明的又一方面中，一种用于制造发光器件封装的方法，包括：在封装体上安装发光器件；和在封装体上安装的发光器件上直接对透镜进行模塑。
应该理解，本发明的前述概括描述和以下的详细描述都是示范性的和说明性的，且意指提供如所要求的本发明的进一步说明。
附图说明
包括附图以提供本发明的进一步理解，并且并入附图构成本申请的一部分，这些附图示出了本发明的实施例，并且和描述一起用来解释本发明的原理。在这些图中：
图1示出了用来将透镜贴附到发光二极管上的常规方法的分解透视图；
图2示出了本发明的第一实施例的截面图；
图3示出了根据本发明的透镜形凹槽的另一个实例的截面图；
图4示出了根据本发明的通道的实例的平面图；
图5示出了本发明的第二实施例的截面图；
图6示出了本发明的第三实施例的截面图；
图7示出了本发明的第三实施例的改进的截面图；和
图8示出了根据本发明的发光单元制造方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的优选实施例，在附图中示出了其实例。
然而，本发明可以体现许多不同的形式，并且不应该解释为限于这里阐述的实施例。因而，虽然可对本发明进行不同的修改和选择性的形成，但是在图中以实例的方式示出了本发明的具体实施例，并且将在这里详细描述。然而，应该理解，不意指将本发明限制为具体公开的形式，相反，本发明应覆盖落入由权利要求定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等效和选择。
在所有各图的描述中，相同的参考数字表示相同的要素。在图中，为了清楚，夸大了层的厚度和区域。
应该理解，虽然术语第一、第二等在这里可以用来描述不同的要素、成分、区域、层和/或部分，但是这些要素、成分、区域、层和/或部分不应该被这些术语所限制。
这些术语仅用来区别一个区域、层或部分与其它区域、层或部分。由此，下面讨论的第一区域、层或部分可以称为第二区域、层或部分，同样，在不脱离本发明的教导的情况下，第二区域、层或部分也可以称为第一区域、层或部分。
<第一实施例>
参考图2，说明根据本发明第一实施例的铸模100。铸模100包括彼此接合的两部分，同时在它们之间容纳发光单元200。
详细地，铸模100包括第一铸模110和第二铸模120。在对应于发光单元200的位置处，分别在第一和第二铸模110和120的一个中形成透镜形凹槽121。在铸模100中形成通道122，使得通道122连接至凹槽121。
形成每个凹槽121以具有与透镜的雕刻形状相对应的形状，其中所述透镜将形成在每个发光单元200上。
可以在第一和第二铸模110和120的任何一个处提供凹槽121和通道122。为了描述简单，将结合在第二铸模120处提供凹槽121和通道122的情况进行以下描述。
通道122将凹槽121连接到形成有通道122的第二铸模120的外部。优选，在通道122的外端形成注入口123。
通道122包括多个从注入口123向各个凹槽121分支的分支通道。优选，这些分支通道在从注入口123向每个凹槽121延伸的长度方面相同。
注入口123可以形成在第二铸模120形成通道122的地方。注入口123可以具有比通道122的直径大的直径。如图2所示，注入口123可以具有漏斗形状。
在第一铸模110上布置发光单元200，以便当第一和第二铸模110和120彼此接合时，透镜形凹槽121分别位于发光单元200上。
如图2所示，可以在第一铸模110上布置多个发光单元200。因而，也可以布置多个透镜形凹槽。
每个发光单元200可以是包括引线框的发光二极管(LED)封装。发光单元200也可以是布置在印刷电路板(PCB)上的LED。
因而，通过接合第一和第二铸模110和120以及向注入口123注入形成透镜的材料，可以分别在发光单元200的上表面上同时模塑多个透镜，由此模塑透镜。
同时，如图3所示，不同的透镜形状可以应用到在第二铸模120中形成的透镜形状的凹槽121。
如上所述，利用包括具有不同透镜形状的凹槽121的第二铸模120，能够同时模塑具有不同形状的透镜。在这种情况下，利用不同形状的透镜，能够获得不同的光组合。
如上所述，可以形成通道122，使得从注入口123到各个凹槽121的长度一样。而且，通道122可以分支，以将凹槽121或发光单元200分成多个组，每个组至少包括两个凹槽121或发光单元200。
在这种布置中，最好在形成通道122时，使得从注入口123到各个凹槽121的长度一样。通道122可以包括第一通道122a和第二通道122b，每个第一通道122a都从注入口123向相关组的入口延伸，在所述入口处，分配有多个相关凹槽121；第二通道122b从每个第一通道122a分支，并分别连接到与第一通道122a相关的组的凹槽121。
在被注入注入口123之后，用于模塑透镜的液体材料沿着通道122流动。在这种情况下，在相同的压力下液体材料从注入口123注入到凹槽121中。如果从注入部分123到各个凹槽121的通道122的长度彼此不相同，则很难实现液体材料的均匀注入。
在发光单元200插在第一和第二铸模110和120之间的条件下，第一和第二铸模110和120彼此接合。然后，为了将液体材料填充在第一和第二铸模110和120之间的空间中，即，由透镜形凹槽121和发光单元200限定的空间，将注入口123连接到注塑机(未示出)。
然后通过注塑机将用来模塑透镜的液体材料注入铸模100。将所注入的液体材料注入到具有凹槽121的第一铸模110和第二铸模120之间的空间中。
然后固化用来模塑透镜的注入液体材料。由此，在粘合态，将透镜分别模塑在发光单元200上。
<第二实施例>
参考图5，说明根据本发明的第二实施例的铸模100。铸模100包括第一铸模110和第二铸模120。透镜形凹槽121形成在铸模100的第一铸模110中。在第二铸模120上布置发光单元200。
在第二铸模120中形成通道122，使得通道122连接到凹槽111，如同第一实施例一样。注入口123形成在通道122的外端。
贴附到第二铸模120的发光单元200可以包括多个发光二极管(LED)或LED封装。尤其是，对于发光单元200，可以使用安装在印刷电路板(PCB)210上的多个LED封装220。
当在PCB 210上安装的LED封装220布置在第二铸模120上时，优选PCB 210连接到通道122。
在第一铸模110中，在对应于LED封装220的位置处分别布置透镜形凹槽111。对每个透镜形凹槽111进行成形，从而完全覆盖相关的LED封装220。
在发光单元200插在第一和第二铸模110和120之间的条件下，第一和第二铸模110和120彼此接合。然后，为了将用于模塑透镜的液体材料填充在第一和第二铸模110和120之间的空间中，即，由透镜形凹槽121和发光单元200限定的空间，将注入口123连接到注塑机(未示出)。
然后通过注塑机将用来模塑透镜的液体材料注入铸模100的通道122中。将所注入的液体材料注入到具有凹槽111的第一铸模110和第二铸模120之间的空间中。
然后固化用来模塑透镜的注入液体材料。由此，在粘合态，将透镜模塑在发光单元200上。
本实施例中剩余的构造与第一实施例的构造相同，以致将不再对其描述。
<第三实施例>
在PCB 210上安装的LED封装220用作发光单元200的情况下，将引线印刷在PCB 210上以构成所期望的电路。
在这种情况下，当第一和第二铸模110和120彼此接合时，几吨的压力施加到印刷在PCB 210上的引线上。结果，可能损坏引线。
为了防止PCB 210的引线由于第一和第二铸模110和120之间的接合压力而损坏，如图6或7所示，可以在铸模或PCB 210的接触部分处提供由具有弹性的材料制成的PCB保护物230或231。
如图6所示，每个PCB保护物230可以围绕相关的透镜形凹槽111布置，同时具有与透镜形凹槽111相同的形状。尤其是，每个PCB保护物230可以以沿着多个相关透镜形凹槽111的外围延伸的带的形式形成。
可选地，如图7所示，可以在PCB 210上形成PCB保护物231。当第一和第二铸模110和120彼此接合时，形成在PCB 210上的PCB保护物231用来减轻施加在PCB 210和第一铸模110之间的压力。
同时，PCB保护物231可以具有圆突出物的形式，该圆突出物具有比PCB 210上的引线更高的高度。
在下文中，将描述利用根据本发明的发光单元的制造设备来制造包括透镜的发光单元的方法。将结合制造包括多个透镜的单发光单元200的情况进行以下描述。
如图8所示，首先在第一铸模110和第二铸模120之间布置发光单元200，使得发光单元200的LED或LED封装与凹槽111或121对准。在该阶段，第一和第二铸模110和120彼此接合(S1)。
其后，加热第一和第二铸模110和120，以增加第一和第二铸模110和120的温度(S2)。第一和第二铸模110和120的温度需要升高的原因是：在液体材料流过通道122期间，防止通过注入口123注入的透镜模塑液体材料固化。
然后将透镜模塑液体材料注入透镜形凹槽111或121(S3)。在这种情况下，如上所述，因为从注入口123到各个凹槽111和121的长度是一样的，因此可以均匀地实现透镜模塑液体材料的注入。
如上所述，优选地，通过注入口123注入的透镜模塑液体材料是环氧树脂或硅树脂。这是因为环氧树脂和硅树脂是热硬化材料，由此它们即使在铸模100的高温下也不会变形。
随后，对通过注入口123和通道122注入到透镜形凹槽111或121中的液体材料进行固化(S4)。
最后，将第一和第二铸模110和120彼此分开。由此，完成了直接的模塑工艺。根据直接模塑工艺，可以制造一体形成有透镜的发光单元200。
在以上述方式制造的发光单元200中，由于透镜一体形成在发光单元200上，所以在其上安装有LED封装或LED以组成发光单元200的PCB和每个透镜之间不存在分界面。
也就是，不需要用于将透镜结合到发光单元200的粘接涂覆工艺。因此，在发光单元200和每个透镜之间不存在分界面，例如粘接分界面。
根据上述直接模塑工艺模塑的透镜可以用作发光单元200上的填充物。在这种情况下，该填充物和透镜可以认为是利用例如环氧树脂或硅树脂的材料同时形成的。
对于本领域的那些技术人员来说很显然，在不偏离本发明的精神和保护范围的前提下，可以在本发明中做出不同的修改和变化。由此，指的是如果本发明的这些修改和变化落入附加的权利要求和它们的等效物的范围之内，则本发明覆盖它们。
Claims (23)
1.一种发光单元制造设备，包括：
铸模，包括在至少一个发光单元插在第一和第二铸模之间的条件下彼此接合的第一铸模和第二铸模；
在面对发光单元的位置处形成在第一和第二铸模的一个中的凹槽，该凹槽具有透镜形状；和
从铸模的外表面向凹槽延伸的通道。
2.根据权利要求1的发光单元制造设备，其中至少一个发光单元包括多个发光单元，且该凹槽包括多个凹槽。
3.根据权利要求2的发光单元制造设备，其中所述凹槽分别具有不同的形状。
4.根据权利要求2的发光单元制造设备，其中将多个发光单元和多个凹槽分成多个组，每个组包含至少两个发光单元和至少两个凹槽。
5.根据权利要求1的发光单元制造设备，其中所述发光单元包括至少一个发光二极管封装。
6.根据权利要求5的发光单元制造设备，其中发光二极管封装安装在印刷电路板上。
7.根据权利要求1的发光单元制造设备，进一步包括：
形成在铸模外表面处的连接到通道的注入口。
8.根据权利要求7的发光单元制造设备，其中所述凹槽包括多个凹槽，并且该通道被分支成分别从注入口向凹槽延伸的分支通道。
9.根据权利要求7的发光单元制造设备，其中分别从注入口向凹槽延伸的分支通道的长度基本相同。
10.根据权利要求1的发光单元制造设备，其中所述凹槽和通道形成在第一铸模中。
11.根据权利要求1的发光单元制造设备，其中所述凹槽形成在第一铸模中，所述通道形成在第二铸模中。
12.根据权利要求1的发光单元制造设备，进一步包括：
布置在发光单元与所述第一铸模或所述第二铸模相接触的区域中的板保护物。
13.根据权利要求12的发光单元制造设备，其中该板保护物由弹性材料制成。
14.根据权利要求12的发光单元制造设备，其中围绕着透镜形凹槽形成所述板保护物。
15.根据权利要求12的发光单元制造设备，其中所述板保护物形成在发光单元处。
16.一种用于在发光单元上模塑透镜的设备，包括：
铸模，其包括在发光单元插在第一和第二铸模之间的条件下彼此接合的第一铸模和第二铸模；
分别在面对发光单元的位置处形成在第一和第二铸模的其中一个中的多个凹槽，每个凹槽具有透镜形状；
从铸模的外表面向凹槽延伸的通道；和
与通道连接的注入口。
17.根据权利要求16的设备，其中将所述发光单元和凹槽分成多个组，每个组包括至少两个发光单元和至少两个凹槽。
18.根据权利要求17的设备，其中该通道包括：
多个第一通道，每个第一通道都从注入口向一个相关组的入口延伸，在所述入口处，分布有相关组的多个凹槽；和
多个第二通道，其从每个第一通道分支，并分别连接到与第一通道相关的组的多个凹槽。
19.一种发光器件封装，包括：
其上安装有发光器件的封装体；和
直接模塑在安装有发光器件的封装体上的透镜，
其中在透镜和封装体之间不存在分界面。
20.根据权利要求19的发光器件封装，其中该封装体包括多个对准的封装体。
21.一种发光器件封装，包括：
其上安装有发光器件的封装体；
布置在封装体上的填充物；和
与填充物一体模塑成型的透镜。
22.根据权利要求21的发光器件封装，其中填充物和透镜由硅或环氧基材料制成。
23.一种用于制造发光单元的方法，包括：
在发光单元上同时模塑填充物和透镜。
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