JP2009018559A

JP2009018559A - Ｌｅｄ装置におけるレンズの製造方法およびその装置

Info

Publication number: JP2009018559A
Application number: JP2007253230A
Authority: JP
Inventors: Jung-Chuan Lin; 林榮泉; Chung-Chuan Hsieh; 謝忠全
Original assignee: Everlight Electronics Co Ltd
Current assignee: Everlight Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-01-29
Also published as: US20090014913A1; TW200903852A

Abstract

【課題】従来の封止工程により製造されたＬＥＤ製品は封止樹脂材料の熱溶接特性を用いてＬＥＤとレンズとを接合していることから、封止樹脂材料とレンズとの屈折係数における差異によりＬＥＤの集光効率の低下を招いている。また、製造工程においてレンズを覆うための樹脂注入の工程が余分に多くなってしまい、コストが増加するばかりか、ＬＥＤ封止工程の時間が長くなってしまっていた。
【解決手段】ＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法であって、フレームを準備し、剥離シートをフレーム上に配置して、レンズパターン装置とフレームとを結合し、液状樹脂材料を注入して、加熱して硬化成型する、工程を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法に関し、特にレンズパターン装置を用いて樹脂注入を行うレンズの製造方法に関する。

発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ，ＬＥＤ）は、その反応速度が早く、小型で、低消費電力、低発熱量、使用寿命が長いなどの長所を備えていることから、徐々に白熱電球およびハロゲン電灯などの従来の照明器具に取って代わって用いられるようになっている。したがって、ＬＥＤは当初における電子装置のインジケータへの運用から、液晶表示のバックライトへの応用にまで発展しており、更には電子照明、ひいてはプロジェクタ装置内の照明などにまで拡大しており、ＬＥＤの応用は技術の進歩に伴って引き続き成長の最中にある。

ＬＥＤ封止製造工程において、集光効果を強化するために、ＬＥＤモジュールの上にレンズ（ＬＥＮＳ）を設けている。従来におけるレンズの製造方法はＬＥＤモジュールをレンズで覆うとともに、封止樹脂を注入してＬＥＤチップ（Ｃｈｉｐ）を被覆することで、チップの保護効果および集光効果の強化が得られるものである。

しかしながら、この封止工程により製造されたＬＥＤ製品は封止樹脂材料の熱溶接特性を用いてＬＥＤとレンズとを接合していることから、封止樹脂材料とレンズとの屈折係数における差異によりＬＥＤの集光効率の低下を招いている。また、製造工程においてレンズを覆うための樹脂注入の工程が余分に多くなってしまい、コストが増加するばかりか、ＬＥＤ封止工程の時間が長くなってしまっていた。

したがって、市場における徐々に増える需要に対応すべく、ＬＥＤ封止工程中に導入され、そして従来のＬＥＤ封止工程に比べても同等数の工程手順のもとで、低い製造コストおよび短い工程時間を有する簡素化された別のレンズ製造方法を開発することは、その必要性が存在することは間違いない。

本発明の目的は、製造工程におけるレンズ成型の工程を簡素化するとともに工程全般の所要時間を短縮するためのレンズの製造方法を提供するところにある。

本発明の他の目的は、繰り返し使用が可能なパターンによりレンズの外形を形成することでコストを削減するとともに、従来におけるレンズと封止樹脂体との屈折係数における差異により集光効率の低下を招くという問題を解決できるレンズの製造方法を提供するところにある。

本発明のレンズの製造方法によれば、フレームを準備し、剥離シートをフレーム上に配置して、レンズパターン装置とフレームとを結合し、液状樹脂材料を注入して、加熱して硬化成型する、工程を含んでいる。

フレームは複数のＬＥＤモジュールを備えており、しかも剥離シートは、複数のＬＥＤモジュールに対応し、フレーム上のＬＥＤモジュールを外側に露出させる中空部分を備えている。レンズパターン装置は複数のレンズパターンを備えており、しかも各々のレンズパターンは、レンズパターン装置とフレームとを結合する工程において、各ＬＥＤモジュールと各レンズパターン装置とが密封接合の状態となるようフレーム上の各ＬＥＤモジュールに対応している。また、各ＬＥＤモジュールは二つの貫通孔を備えており、しかもそのうちの一つの貫通孔より樹脂注入の工程を行い、液状樹脂を各ＬＥＤモジュールと各レンズパターンとが結合された後に形成された収容空間に充填する。最後に、互いに組み付けられたフレーム、剥離シートおよびレンズパターン装置を、液状樹脂材料が硬化して成型されるまで加熱して、各ＬＥＤモジュール上にレンズを成型する工程を完了する。

（１）ＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法であって、その上に複数のＬＥＤモジュールを備えたフレームを準備し、前記複数のＬＥＤモジュールを露出させる中空部分を備えている剥離シートを前記フレーム上に配置し、各々が二つの貫通孔を更に備え、前記フレーム上の各ＬＥＤモジュールに対応している複数のレンズパターンを備えているレンズパターン装置と、前記フレームとを結合し、各レンズパターンのうちの一つの貫通孔より液状樹脂材料を注入し、前記複数のＬＥＤモジュール上にレンズを形成するために、前記液状樹脂材料が硬化して成型されるまで加熱する、工程を含む、ことを特徴とするＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。

（２）レンズを形成する工程が完了した後に、一つのＬＥＤモジュールを複数個作製するために、前記フレームをカッティングする工程を更に含む、ことを特徴とする（１）に記載のＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。

（３）前記各ＬＥＤモジュールは第１の結合部を有し、しかも各レンズパターンは第２の結合部を有しており、各ＬＥＤモジュールと各レンズパターンとの間に密着接合の状態を形成するために、第１の結合部の外径を第２の結合部の外径よりも小さくする、ことを特徴とする（１）に記載のＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。

（４）注入される前記液状樹脂材料がシリコーン樹脂（ＳｉｌｉｃｏｎｅＲｅｓｉｎ）、エポキシ樹脂（ＥｐｏｘｙＲｅｓｉｎ）またはポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ）である、ことを特徴とする（１）に記載のＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。

（５）注入される前記液状樹脂材料に蛍光パウダが添加されている、ことを特徴とする（１）に記載のＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。

（６）基板と、前記基板上に設けられ、各々が液状樹脂材料を注入するための二つの貫通孔を備えている複数のレンズパターンと、を備えた、ことを特徴とするＬＥＤ装置上のレンズを製作するパターン装置。

（７）前記二つの貫通孔のうちの一方が注入孔であり、他方が空気逃し孔である、ことを特徴とする（６）に記載のパターン装置。

よって従来のＬＥＤ封止工程と比べて、本発明のレンズの製造方法をＬＥＤ封止工程に応用すると下記のような効果が得られる。
１．本発明のレンズの製造方法では、レンズパターン装置を設計したことにより、製造工程におけるレンズ成型の工程を簡素化するとともに工程全般の所要時間が短縮される。
２．本発明のレンズの製造方法では、従来のような一つのレンズを用いて樹脂注入を行い成型するレンズの製造方法に比べて、レンズパターン装置を繰り返し使用できるようにしたことでコストを削減している。
３．本発明のレンズの製造方法では、レンズパターン装置が繰り返し使用できる特性を生かして、従来のレンズと同じ外形に形成できるばかりではなく、従来におけるレンズと封止樹脂体との屈折係数における差異により集光効率の低下を招くという問題を解決している。

図１および図２を参照する。図１は本発明におけるレンズの製造方法のフローチャートである。図２は本発明のレンズの製造方法における組み付け構造の立体分解図である。

本発明のレンズの製造方法は、フレームを準備し、剥離シートをフレーム上に配置して、レンズパターン装置とフレームとを結合し、液状樹脂材料を注入して、加熱して硬化成型する、工程を含んでいる。

フレーム２００上には、各々がダイ部２１１とワイヤフレーム２１２とを有する複数のＬＥＤモジュール２１０が備えられている。ダイ部２１１はＬＥＤチップをその中に固設するとともに、ＬＥＤチップを発光駆動させるために、ワイヤボンディング（ＷｉｒｅＢｏｎｄｉｎｇ）工程によりＬＥＤチップ上のリード線をワイヤフレーム２１２上に接続する。このうち各ＬＥＤモジュール２１０は第１の結合部２１５を更に有している。剥離シート３００は、フレーム２００上のＬＥＤモジュール２１０に対応している中空部分３１０を備えており、これによりＬＥＤモジュール２１０を露出させている。レンズパターン装置４００は基板４１０と、基板４１０上に設けられている複数のレンズパターン４２０とを備えている。各レンズパターン４２０は、対称に配置可能であって、そして一方が注入孔となり、他方が空気逃し孔となる二つの貫通孔４２１と、第２の結合部４２５とを備えている。また各ＬＥＤモジュール２１０の第１の結合部２１５の外径が各レンズパターン４２０の第２の結合部４２５の外径よりも小さくなっている。本実施例において、複数のＬＥＤモジュール２１０および複数のレンズパターン４２０は各々三つを以て応用の説明としているが、決して本発明の範囲を限定するためのものではない。

図１、図３および図５を参照する。図３は本発明のレンズの製造方法における組み付け構造の立体組合わせ図であり、図５は本発明のレンズの製造方法を用いてカット加工した後の単一のＬＥＤ製品の立体図である。

工程１１０において、フレーム２００をベース層に配置する。工程１２０において、フレーム２００に剥離シート３００を配置するとともに、フレーム２００上の複数のＬＥＤモジュール２１０を剥離シート３００の中空部分３１０により外側に露出させる。このうち剥離シート３００はスチール板である。工程１３０において、レンズパターン装置４００とフレーム２００とを結合させて、各ＬＥＤモジュール２１０の第１の結合部２１５と各レンズパターン４２０の第２の結合部４２５とで密着接合された状態を形成する。工程１４０において、樹脂注入ニードル５００を用いて、各レンズパターン４２０と各ＬＥＤモジュール２１０とが結合された後に形成された収容空間２１３に、各レンズパターン４２０のうちの一つの貫通孔４２１を介して液状樹脂材料５５０を注入することで、液状樹脂材料５５０で収容空間２１１を完全に充填する（同時に図４を参照のこと）。図４は本発明のレンズの製造方法における組み付け構造の断面図である。工程１５０において、互いに重ねて組合わされたフレーム２００、剥離シート３００およびレンズパターン装置４００を加熱装置に入れて、収容空間２１３に充填されている液状樹脂材料５５０が加熱成型される一定温度まで加熱する。工程１６０において、レンズパターン装置４００および剥離シート３００を順次フレーム２００から分離するとともに、カッティングの作業を行い、一つのＬＥＤモジュール２１０を複数個作製する。

工程１４０において注入される液状樹脂材料５５０はシリコーン樹脂（ＳｉｌｉｃｏｎｅＲｅｓｉｎ）、エポキシ樹脂（ＥｐｏｘｙＲｅｓｉｎ）またはポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ）などのＬＥＤ装置のレンズ上に適用される材質とすることができる。また、液状樹脂材料５５０は顧客のニーズおよび製品設計に応じて、各種色の放出光を発生できるように、異なる蛍光パウダを添加しても良い。

本発明のレンズの製造方法では以下のような効果が得られる。
１．本発明のレンズの製造方法では、レンズパターン装置４００の設計により、製造工程におけるレンズ成型の工程を簡素化するとともに工程全般の所要時間が短縮される。
２．本発明のレンズの製造方法では、従来のような一つのレンズを用いて樹脂注入を行い成型するレンズの製造方法に比べて、レンズパターン装置４００を繰り返し使用できるようにしたことでコストを削減している。
３．本発明のレンズの製造方法では、レンズパターン装置４００が繰り返し使用できる特性を生かして、従来のレンズと同じ外形に形成できるばかりではなく、従来におけるレンズと封止樹脂体との屈折係数における差異により集光効率の低下を招くという問題を解決している。

確かに本発明では実施例で上記のように開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の技術的思想および範囲を逸脱することなく、各種の変更および付加を行うことができるので、本発明の保護範囲は別紙の特許請求の範囲による限定を基準と見なす。

本発明の上記およびその他目的、特徴、長所および実施例をより明確に理解できるよう、添付の図面の詳細な説明を下記のとおり行う。
本発明におけるレンズの製造方法のフローチャートである。本発明のレンズの製造方法における組み付け構造の立体分解図である。本発明のレンズの製造方法における組み付け構造の立体組合わせ図である。本発明のレンズの製造方法における組み付け構造の断面図である。本発明のレンズの製造方法を用いてカット加工した後の単一のＬＥＤ製品の立体図である。

符号の説明

１１０…工程、
１２０…工程、
１３０…工程、
１４０…工程、
１５０…工程、
１６０…工程、
２００…フレーム、
２１０…ＬＥＤモジュール、
２１１…ダイ部、
２１２…ワイヤフレーム、
２１３…収容空間、
２１５…第１の結合部、
３００…剥離シート、
３１０…中空部分、
４００…レンズパターン装置、
４１０…基板、
４２０…レンズパターン、
４２１…貫通孔、
４２５…第２の結合部、
５００…樹脂注入ニードル、
５５０…液状樹脂材料。

Claims

ＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法であって、
その上に複数のＬＥＤモジュールを備えたフレームを準備し、
前記複数のＬＥＤモジュールを露出させる中空部分を備えている剥離シートを前記フレーム上に配置し、
各々が二つの貫通孔を更に備え、前記フレーム上の各ＬＥＤモジュールに対応している複数のレンズパターンを備えているレンズパターン装置と、前記フレームとを結合し、
各レンズパターンのうちの一つの貫通孔より液状樹脂材料を注入し、
前記複数のＬＥＤモジュール上にレンズを形成するために、前記液状樹脂材料が硬化して成型されるまで加熱する、工程を含む、ことを特徴とするＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。
レンズを形成する工程が完了した後に、一つのＬＥＤモジュールを複数個作製するために、前記フレームをカッティングする工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。
前記各ＬＥＤモジュールは第１の結合部を有し、しかも各レンズパターンは第２の結合部を有しており、各ＬＥＤモジュールと各レンズパターンとの間に密着接合の状態を形成するために、第１の結合部の外径を第２の結合部の外径よりも小さくする、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。
注入される前記液状樹脂材料がシリコーン樹脂（ＳｉｌｉｃｏｎｅＲｅｓｉｎ）、エポキシ樹脂（ＥｐｏｘｙＲｅｓｉｎ）またはポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ）である、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。
注入される前記液状樹脂材料に蛍光パウダが添加されている、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ装置におけるレンズの製造方法。
基板と、
前記基板上に設けられ、各々が液状樹脂材料を注入するための二つの貫通孔を備えている複数のレンズパターンと、を備えた、ことを特徴とするＬＥＤ装置上のレンズを製作するパターン装置。
前記二つの貫通孔のうちの一方が注入孔であり、他方が空気逃し孔である、ことを特徴とする請求項６に記載のパターン装置。