申请/专利权人：光宝科技股份有限公司

申请日：2017-06-06

公开（公告）日：2020-09-15

公开（公告）号：CN109000207B

主分类号：F21V7/10(20060101)

分类号：F21V7/10(20060101);F21V3/00(20150101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.09.15#授权;2019.01.08#实质审查的生效;2018.12.14#公开

摘要：本发明提供一种光源组件，包括基板、LED封装体、光学外罩及至少一填隙层。LED封装体配置在基板上，LED封装体包含封装胶体。光学外罩配置在LED封装体上。填隙层填充于LED封装体与光学外罩之间。本发明具有高出光效率、防水的功效且在组装上相当简单。

主权项：1.一种光源组件，其特征在于，包括：基板；发光二极管LED封装体，配置在所述基板上，所述LED封装体包含封装胶体；光学外罩，配置在所述LED封装体上；以及至少一填隙层，填充于所述LED封装体与所述光学外罩之间，所述至少一填隙层包括第一填隙层及第二填隙层，所述第一填隙层包覆所述LED封装体，所述第二填隙层包覆所述第一填隙层，所述第一填隙层的折射率小于所述第二填隙层的折射率，所述第二填隙层的折射率小于所述封装胶体的折射率，所述第二填隙层包括扩散粒子或荧光粉。

全文数据：光源组件技术领域[0001]本发明涉及一种光源组件，尤其涉及一种防水且高出光效率的光源组件。背景技术[0002]现有LEDLight-EmittingDiode，发光二极管光源组件大都在LED封装体外侧配置光学外罩，且LED封装体与光学外罩之间存在空气层，通过折射率差异与光学外罩的曲率来调整光型。此外，为了满足防水的需求，通常在基板与光学外罩之间额外配置一层防水硅胶层。[0003]然而，光学穿透率受限于材料本身穿透率及空气与材料之间介面所造成的菲涅尔损失Fresnelloss，故出光效率会因此受限。此外，虽然额外配置防水硅胶层并通过螺丝组装可达到防水的效果，但这也增加了光源组件的组成构件，组装工序上较为复杂。发明内容[0004]本发明提供一种光源组件，其可提供高出光效率、防水的功效且在组装上相当简单。[0005]本发明的一种光源组件，包括基板、LED封装体、光学外罩及至少一填隙层。其中LED封装体包含封装胶体并配置在基板上。光学外罩配置在LED封装体上，而填隙层填充于LED封装体与光学外罩之间。[0006]在本发明的一实施例中，上述的封装胶体的折射率大于至少一填隙层的折射率，且至少一填隙层的折射率大于等于光学外罩的折射率。[0007]在本发明的一实施例中，上述的LED封装体与光学外罩之间不存有空气间隙（airgap〇[0008]在本发明的一实施例中，上述的至少一填隙层包括第一填隙层及第二填隙层。[0009]在本发明的一实施例中，上述的第一填隙层及第二填隙层的折射率差值介于0.05至0.5之间。[0010]在本发明的一实施例中，上述的第一填隙层的折射率大于第二填隙层的折射率。[0011]在本发明的一实施例中，上述的第一填隙层的折射率小于第二填隙层的折射率。[0012]在本发明的一实施例中，上述的第二填隙层包括扩散粒子。[0013]在本发明的一实施例中，在第二填隙层中，扩散粒子重量浓度百分比介于0.1%至20%之间。[0014]在本发明的一实施例中，上述的光源组件还包括滤光镀膜，位于光学外罩的内表面。[0015]在本发明的一实施例中，上述的滤光镀膜是过滤波长小于460纳米的光。[0016]在本发明的一实施例中，上述的光源组件还包括反射镀膜，位于至少一填隙层的内表面。[0017]在本发明的一实施例中，上述的反射镀膜是反射波长大于500纳米的光。[0018]在本发明的一实施例中，上述的光学外罩的内表面为非轴对称曲面或不规则曲面。[0019]在本发明的一实施例中，上述的光学外罩包括胶材注入孔。[0020]基于上述，本发明的光源组件通过将填隙层填充于LED封装体与光学外罩之间，通过封装胶体、填隙层与光学外罩来提供相近的折射率，以达成提升光学效率以及控制光型的效果。由于本发明的光源组件在LED封装体与光学外罩之间没有空气间隙，可避免如现有的光源组件中光穿过封装胶体与空气层之间的介面以及空气层与光学外罩之间的介面所造成的损失，而可提升出光效率与提升照明品质。另外，填隙层包覆LED封装体而可提供防水防尘的效果且不需额外使用螺丝固定，可节省组装工时与工序。此外，若在填隙层添加扩散粒子，能够将LED封装体所发出的光线均匀化，而提供使用者舒适的视觉效果且减少眩光。[0021]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明[0022]图1是依照本发明的一实施例的一种光源组件的示意图。[0023]图2是沿图1的A-A线段的剖面示意图。[0024]图3是沿图1的B-B线段的剖面示意图。[0025]图4至图8分别是依照本发明的其他实施例的多种光源组件的剖面示意图。[0026]图9是以图5与图6的光源组件为例的位置与辉度的关系图。[0027]图10至图13是依照本发明的一实施例的一种光源组件的制造方法的流程示意图。[0028]附图标记说明：[0029]L:轴[0030]10:模具[0031]12:第一部分[0032]14:第二部分[0033]15:固定件[0034]16:活动件[0035]17:凹腔[0036]18:剥离层[0037]20:胶材[0038]100、l〇〇a、100b、100c、IOOcUIOOe:光源组件[0039]110:基板[0040]120:LED封装体[0041]122:板体[0042]124：LED[0043]126:封装胶体[0044]130、130a、130b、130c:填隙层[0045]131:粒子[0046]132:第一填隙层[0047]134、134c:第二填隙层[0048]140:光学外罩[0049]142:内表面[0050]150:滤光镀膜[0051]160:反射镀膜具体实施方式[0052]图1是依照本发明的一实施例的一种光源组件的示意图。如图1所示，在图1中多个光源组件100以排列成阵列的形式为例，而能够发出阵列状的光线，当然，在其他实施例中，光源组件100也可有其他的排列形式，并不以此为限制。下面将会以图1中其中一个光源组件100为例，详细地说明此光源组件100的结构。[0053]图2是沿图1的A-A线段的剖面示意图。如图2所示，本实施例的光源组件100包括基板110、LED封装体120、光学外罩140及至少一填隙层130。在本实施例中，基板110可为任何合宜的电路板，例如是铝基电路板110,其上设有电路未示出）及隔绝电路与基板的绝缘层未示出）JED封装体120配置在基板110上且电性连接于基板110上的电路。在本实施例中，LED封装体120包含具有导线的板体122、配置在板体122上且电性连接于板体122的LED124以及配置在板体122上且包封于LED124的封装胶体126。[0054]光学外罩140配置在LED封装体120上。在本实施例中，光学外罩140位于最外侧并完整包覆LED封装体120,而具有保护LED封装体120的效果。当然，在其他实施例中，光学外罩140也可以是部分包覆LED封装体120。[0055]图3是沿图1的B-B线段的剖面示意图。需说明的是，在图3中为了要表示出光学外罩140与LED封装体120的相对关系以及光学外罩140的内表面142的轮廓，而隐藏了基板110及填隙层130。如图3所示，若以LED封装体120的LED124的中心位置作为X-Y平面上的原点，而贯穿LED封装体120的LED124的轴L作为Z轴的旋转轴心为例，在本实施例中，光学外罩140的内表面142为非轴对称曲面。由图3可看到，光学外罩140的内表面142在轴L的左右两侧是不对称的，光学外罩140可通过此特定的曲率与形状而能够提供较佳的光学效果。[0056]要解释的是，相对于非轴对称曲面的是轴对称曲面，以轴对称曲面来说，其相对于轴的两侧的形状是对称的，例如是球面、抛物面、双曲面或椭圆面等。因此，在本实施例中所提到的非轴对称曲面可以说是非球面、非抛物面、非双曲面及非椭圆面。更明确地说，非轴对称曲面是指依循某个特定的数学方程式所构成的非轴对称的光学曲面。当然，在其他实施例中，光学外罩140的内表面142也可以是其他曲面，例如是依循某个特定的数学方程式所构成的不规则光学曲面。如后所述，光学外罩140可通过模塑工艺叠加形成。或者，为先形成的硬质层，在此情况下，光学外罩140是包括胶材注入孔未示出），用于注入形成填隙层130的材料。[0057]如图2所述，在本实施例中，光源组件100包括一层填隙层130,填隙层130填充于LED封装体120与光学外罩140之间。由图2可清楚看到，LED封装体120与光学外罩140之间的间隙由填隙层130填满，因此，LED封装体120的封装胶体126与光学外罩140之间不存有空气间隙airgap。特定言之，在本实施例中，封装胶体126、填隙层130与光学外罩140的折射率可为渐变式变化，以达到好的穿透效率。举例而言，封装胶体126的折射率大于填隙层130的折射率，且填隙层130的折射率大于等于光学外罩140的折射率。在本实施例中，填隙层130的材料可以为胶材，例如是硅胶或者任何适合的材料。封装胶体126、填隙层130及光学外罩140的折射率可为1.4〜1.7之间，且封装胶体126、填隙层130及光学外罩140的折射率具有上述的变化关系。如此一来，光源组件100可避免如现有的光源组件中光穿过封装胶体与空气层之间的介面以及空气层与光学外罩之间的介面所造成的菲涅尔损失，而可提升出光效率与提升照明品质，由于填隙层130包覆LED封装体120而可提供防水防尘的效果，且不需额外使用螺丝固定，可节省组装工时与工序。[0058]表一比较了三种光源组件，包括了编号1的光源组件，其只有LED封装体120;编号2的光源组件，其具有LED封装体120与光学外罩140,且在LED封装体120与光学外罩140之间有空气间隙；编号3的光源组件是图2的光源组件100,其在LED封装体120与光学外罩140之间填充有填隙层130而不具有空气间隙。由表一可清楚看到，若比较编号1、2的光源组件可知，仅在LED封装体120外配置了光学外罩140,即具有空气间隙的情况下，流明值会明显的下降，然而在同时比较编号2、3的光源组件后可知，在填充填隙层130后，流明值跟透镜效率都较有空气间隙存在时有所提升。[0059]表一[0061]当然，光源组件的形式不以上述为限制，下面举出其他的光源组件。图4至图8分别是依照本发明的其他实施例的多种光源组件的剖面示意图。需说明的是，在下面的实施例中，与前一实施例相同或相似的元件以相同或相似的符号表示，不再多加赘述。[0062]如图4所示，图4的光源组件IOOa与图2的光源组件100的主要差异在于，在本实施例中，填隙层130a掺杂有粒子131，以提供特殊的光学效果。举例来说，掺杂在填隙层130内的粒子131可包括扩散粒子，用以将LED封装体120所发出的光线均匀化，而提供使用者舒适的视觉效果、减少眩光且可控制光型。[0063]值得一提的是，由于扩散粒子在填隙层130a中的浓度不同会影响出光的视觉效果，例如扩散粒子在填隙层130a中的浓度低会具有较高的光线穿透效率，但扩散效果不足；扩散粒子在填隙层130a中的浓度高会具有较高的扩散效果，但光线穿透效率不佳。在本实施例中，扩散粒子的重量浓度百分比介于〇.1%至20%之间，以在穿透效率与扩散效果中取得较佳的平衡。此外，在本实施例中，扩散粒子可以包括有机扩散材料，例如是丙烯酸型、有机硅型或聚乙烯型等材料，扩散粒子也可以包括无机扩散材料，例如是纳米硫酸钡，二氧化硅或碳酸钙。当然，扩散粒子的种类与重量浓度百分比并不以上述为限制。[0064]当然，掺杂在填隙层130内的粒子131的种类并不限于扩散粒子，粒子131也可包括荧光粉，其为光致发光机制材料，以作为光线的波长转换之用。同样地，荧光粉的重量浓度百分比会介于0.1%至30%之间，以在穿透效率与波长转换之间取得较佳的平衡。此外，在本实施例中，荧光粉的种类并无特殊限制，可例如为铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、氮氧化物荧光粉或氟化物荧光粉及前述的混合物。[0065]在本发明中，也可包含具有复数层填隙层的实施实施例。在此情况下，封装胶体126、填隙层130与光学外罩140的折射率依然为渐变式变化，然而各填隙层间的折射率关系却可依需要而有所调整。以下举例说明。[0066]如5所示，图5的光源组件IOOb与图2的光源组件100的主要差异在于，在本实施例中，至少一填隙层130b包括第一填隙层132及第二填隙层134,第一填隙层132包覆LED封装体120,第二填隙层134包覆第一填隙层132。在本实施例中，第一填隙层132的折射率可以大于第二填隙层134的折射率，且第一填隙层132及第二填隙层134的折射率差值介于0.05至0.5之间。此外，在本实施例中，封装胶体126的折射率大于第一填隙层132的折射率与第二填隙层134的折射率，且第一填隙层132的折射率与第二填隙层134的折射率大于等于光学外罩140的折射率。[0067]如图6所示，图6的光源组件IOOc与图5的光源组件IOOb的主要差异在于，第一填隙层132的折射率高于第二填隙层134c的折射率，且第二填隙层134c混有粒子131，粒子以扩散粒子为例，能够将LED封装体120所发出的光线均匀化，而提供使用者舒适的视觉效果、减少眩光且可控制光型。当然，粒子也可以是荧光粉而能够转换光线的波长。[0068]图9是以图5与图6的光源组件100b、IOOc为例的位置与照度的关系图。如图9所示，图9的X轴可看成是将图5与图6的光源组件100b、100c沿图1的C-C线段所排列的位置，Y轴是图5与图6的光源组件100b、IOOc所发出的光线的辉度。图5的光源组件IOOb以虚线表示，图6的光源组件IOOc以实线表示。由于图6的光源组件IOOc在第二填隙层134c掺杂了扩散粒子，因此，由图9可清楚看到，图6的这一排光源组件IOOc在辉度上差距（约为700000明显小于图5的这一排光源组件IOOb在照度上差距约为1500000。由于在第二填隙层134c掺杂了扩散粒子的这排光源组件IOOc的辉度差距明显地较小，而能够提供较佳的视觉舒适度。[0069]值得一提的是，由于图6的光源组件IOOc的第二填隙层134c混有粒子131，光线在穿过第二填隙层134c时可能会向第一填隙层132的方向散射，而使得第二填隙层134c的出光效率受到影响。为了避免上述问题，在图6的光源组件IOOc中，第二填隙层134c的折射率大于第一填隙层132的折射率。若在第二填隙层134c内的一部分光线被粒子131反射而朝向第一填隙层132射去，在第一填隙层132与第二填隙层134之间的介面有机率被全反射回第二填隙层134。因此，第二填隙层134c的折射率大于第一填隙层132的折射率的设计可使得第二填隙层134内的光线较多地射向光学外罩140,而提升第二填隙层134的出光效率。[0070]表二比较了四种光源组件，包括了编号1的光源组件，其在封装胶体与光学外罩之间具有空气间隙，也就是现有的光源组件;编号2的光源组件在封装胶体126与光学外罩140之间填充有第一填隙层132及第二填隙层134,且第一填隙层132的折射率大于第二填隙层134的折射率，而如同图5的光源组件100b;编号3的光源组件是将10%的扩散粒子混入图5的光源组件IOOb的第二填隙层134;编号4的光源组件的第一填隙层132的折射率小于第二填隙层134c的折射率，且将10%的扩散粒子混入第二填隙层134c，而如同图6的光源组件100c。比较编号1、2的光源组件可知，编号2的光源组件IOOb在封装胶体126与光学外罩140之间填充填隙层130b之后，穿透率大幅提升6%。比较编号3、4的光源组件可知，当在第二填隙层134添加扩散粒子时，将第二填隙层134c的折射率设计为大于第一填隙层132的折射率，则出光效率可提升2%。[0071]表二[0073]如图7所示，图7的光源组件IOOd与图6的光源组件IOOc的主要差异在于，在本实施例中，光源组件IOOd还包括滤光镀膜150,较佳是位于光学外罩140的内表面（即填隙层130c的外表面）以过滤蓝光UV光（例如波长小于460nm的光），而使蓝光UV光不会穿出填隙层130c，以降低光源组件IOOd发出蓝光UV光而影响到使用者的眼睛健康的可能性。然而在其他实施例中，滤光镀膜150也可以位在LED封装体120的外表面即填隙层130c的内表面），或者，位在第一填隙层132与第二填隙层134c之间。[0074]如图8所示，图8的光源组件IOOe与图6的光源组件IOOc的主要差异在于，在本实施例中，填隙层130c的第二填隙层134c的粒子以荧光粉为例，光源组件IOOe还包括反射镀膜160,较佳是包含一能反射波长大于500nm的反射镀膜。反射镀膜160位于至少一填隙层130的内表面，更明确地说，反射镀膜160位在第一填隙层132的内表面，以将黄光向外反射，以调整光源组件IOOe所发出的光线色温。[0075]当然，在未示出的其他实施例中，滤光镀膜150或和反射镀膜160也可以应用在图2、图4、图5的光源组件100、100a、100b或是其他的未示出光源组件上，并不以上述为限制。[0076]下面提供光源组件100的制造方法。图10至图13是依照本发明的一实施例的一种光源组件100的制造方法的流程示意图。在本实施例中，将以图2的光源组件100为例，说明其中一种在LED封装体120上形成填隙层130的方式。当然，在其他实施例中，填隙层130的制造方法并不以此为限制。[0077]如图10所示，首先，提供模具10,其中模具10包括分离的第一部分12及第二部分H13LED封装体120连同基板110—起固定在模具10的第一部分12。第二部分14包括凹腔17，在本实施例中，第二部分14包括固定件15及可相对于固定件15移动的活动件16,凹腔17形成于活动件16上。当然，本实施例仅举出其中一种模具10的态样，能应用此方方法的模具10的态样并不限于此。此外，在图10中可见，在第一部分12结合至第二部分14之前，剥离层18releaselayer覆盖于凹腔17内，以利后续脱膜，当然，在其他实施例中，若光源组件100容易分离于模具10,也可省略剥离层18。[0078]接着，如图11所示，使第一部分12结合至第二部分14,且位在第一部分12上的LED封装体120会伸入第二部分14的凹腔17。在本实施例中，使第一部分12结合至第二部分14的方式是如图12所示，对凹腔17施以负压，而使第一部分12密合于第二部分14。由于凹腔17内的压力降低，活动件16会相对于固定件15上移直到活动件16被基板110阻挡而无法继续上移。操作者可在活动件16到定位之前或之后，注入胶材20至剥离层18与基板110之间的空间以覆盖LED封装体120。在本实施例中，胶材20的材质例如是硅胶或者任何折射率可在1.4〜1.7之间的材料。当然，在其他实施例中，若第一部分12可直接紧密结合于第二部分14,也可省略对凹腔17施以负压的步骤。此外，在其他实施例中，第二部分14的活动件16也可以是不能够相对于固定件15移动的设计，也就是说，第二部分14也可以是不会变形的单一构件。[0079]接着，如图13所示，固化胶材20,而形成包覆于LED封装体120的胶层也就是填隙层130。在本实施例中，胶材20是以受热后会固化的材料为例，因此可通过加热模具10的第二部分14的方式来固化胶材20,以形成填隙层130。但在其他实施例中，胶材20也可以选用光固化材料，例如是UV光后会固化的材料，当胶材20是光固化材料时，模具10的第二部分14要可使光线穿透，例如是透明，以通过对模具10的第二部分14照光的方式来固化胶材20,以形成填隙层130,而完成将填隙层130形成在基板110上并包覆LED封装体120的步骤。再来，再将基板110移除于第一部分12,且移除剥离层18而使填隙层130分离于第二部分14,即可脱离于模具10。形成具有填隙层130的半成品。需说明的是，在有多层填隙层130的情况下，可重复进行模塑，以形成多层填隙层130的半成品。最后，具有填隙层130的半成品上模塑形成光学外罩140，最后即形成本发明的光源组件。[0080]除上述直接模塑光学外罩140的方法，本发明也可使用硬质光学外罩140。即提供具有胶材注入孔的光学外罩140,直接将具有LED封装体120的基板110与光学外罩140对准贴合后，由胶材注入孔注入胶材20进行固化，形成具有单层填隙层130的光源组件。亦或，将如前述N层填隙层130的半成品与光学外罩140对准贴合后，由胶材注入孔注入胶材20进行固化，形成具有N+1层填隙层130的光源组件。[0081]综上所述，本发明的光源组件通过将填隙层填充于LED封装体与光学外罩之间，通过封装胶体、填隙层与光学外罩来提供相近的折射率，以达成提升光学效率以及控制光型的效果。由于本发明的光源组件在LED封装体与光学外罩之间没有空气间隙，可避免如现有的光源组件中光穿过封装胶体与空气层之间的介面以及空气层与光学外罩之间的介面所造成的菲涅尔损失，而可提升出光效率与提升照明品质。另外，填隙层包覆LED封装体而可提供防水防尘的效果且不需额外使用螺丝固定，可节省组装工时与工序。此外，若在填隙层添加扩散粒子，能够将LED封装体所发出的光线均匀化，而提供使用者舒适的视觉效果且减少眩光。[0082]虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

权利要求：1.一种光源组件，其特征在于，包括：基板；发光二极管LED封装体，配置在所述基板上，所述LED封装体包含封装胶体；光学外罩，配置在所述LED封装体上；以及至少一填隙层，填充于所述LED封装体与所述光学外罩之间。2.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述封装胶体的折射率大于所述至少一填隙层的折射率，且所述至少一填隙层的折射率大于等于所述光学外罩的折射率。3.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述LED封装体与所述光学外罩之间不存有空气间隙。4.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述至少一填隙层包括第一填隙层及第二填隙层。5.根据权利要求4所述的光源组件，其特征在于，所述第一填隙层的折射率与所述第二填隙层的折射率差值介于0.05至0.5之间。6.根据权利要求4所述的光源组件，其特征在于，所述第一填隙层的折射率大于所述第二填隙层的折射率。7.根据权利要求4所述的光源组件，其特征在于，所述第一填隙层的折射率小于所述第二填隙层的折射率。8.根据权利要求7所述的光源组件，其特征在于，所述第二填隙层包括扩散粒子。9.根据权利要求8所述的光源组件，其特征在于，在所述第二填隙层中，所述扩散粒子重量浓度百分比介于〇.1%至20%之间。10.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，还包括滤光镀膜，位于所述光学外罩的内表面。11.根据权利要求10所述的光源组件，其特征在于，所述滤光镀膜是过滤波长小于460纳米的光。12.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，还包括反射镀膜，位于所述至少一填隙层的内表面。13.根据权利要求12所述的光源组件，其特征在于，所述反射镀膜是反射波长大于500纳米的光。14.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述光学外罩的内表面为非轴对称曲面或不规则曲面。15.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述光学外罩包括胶材注入孔。

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