专利名称：引线框上包覆成型的透镜和引线框上包覆成型透镜的方法
技术领域：
本发明涉及发光二级管(LED)技术，更特别的是还涉及LED的透镜盖。本发明特别用作加强型透镜盖和制造所述加强型透镜盖的方法，并将具体参照其来描述。然而，值得重视的是本发明可能会涉及其它相似的情况和应用。
背景技术：
LED组件通常包括基座，由基座支撑的LED和LED上的盖。LED通常是一片带有延伸的引线的半导体材料，引线用于从中向LED传递电流。盖通常是一种基本上透明的材料，其具有拱顶形状，且作为使光线从LED中发射的透镜。当组装后，盖和基座用于封装LED并保护它不受不利的环境影响。光学透射盖又用于增强从LED的光线发射和控制自LED的外部发光图案。
设计的一些方面涉及为LED提供一个合适的盖。盖应该有足够的刚性以提供结构上可靠的构件。而且，盖应该至少部分基本透明，特别是当盖老化时，以减小光线衰减量从而不至于有害地影响LED发出的光线光谱。直到此时，这些设计方面通常相互矛盾，即，某一个方面的改进常常导致另一个方面的弱化。
尝试着平衡这些设计方面的LED盖通常很难制造。例如，一种传统的盖由两部分组成。两部分盖通常包括一个硬外壳和一个通常用硅脂形成的软的弹性内壳，在那里为LED的衬底限定了空间。两部分盖的硬外壳使得它结构可靠而软内壳降低了LED衬底受损的可能性。两部分盖的一个缺点是硬壳通常具有低的热特性。因此，需要能够平衡上面讨论的设计方面且相对容易制造的LED盖。
发明内容
本发明提供了新的改进透镜组件，其克服了上述和其它困难，并提供了上述和其它的有利特性。更特别地是，根据发明的一个方面，为发光二级管提供了一个透镜盖。根据该发明方面，透镜盖包括基座部分，拱顶部分和用于为透镜盖提供结构整体性以加强基座部分的支撑框架。
根据发明的另一个方面，提供了引线框带组件(leadframe stripassembly)用于具有透镜和结构上支撑所述透镜的刚性支撑框架的LED透镜组件。更特别的是，根据发明的该方面，引线框带组件包括引线框带和至少一个放置于引线框带内的支撑框架。至少一个透镜被包覆成型在至少一个支撑框架上。
根据发明的另一个方面，提供了发光二级管(LED)组件。更特别地是，根据发明的该方面，LED组件包括LED，光学透射盖和支撑LED的基座。光学透射盖封装LED且包含用于加强盖基座部分的刚性元件。基座有从那里延伸出的电连接到LED的电引线。
根据发明的又一个方面，提供了制造LED盖组件的方法。更特别地是，根据发明的该方面，提供了一片基本上刚性的材料的带。至少一个支撑框架在连到带的加工部分的带中形成。至少一个透镜被包覆成型在至少一个连接到加工部分的支撑框架上。包覆成型的支撑框架被从带的加工部分移走。
本发明可由多种元件、元件布局、多种步骤、步骤的安排来实现。附图仅用于阐明一个或多个优选实施例且并不限定本发明。
图1为根据本发明一个实施例的透镜组件的透视图，该组件具有从基座延伸出的拱顶和沿拱顶在基座上环形布置的支撑框架。
图2为从图1中线2-2截取的剖视图。
图3为根据发明的另一个实施例的透镜组件的剖视图，该组件具有从基座延伸出的拱顶和封闭在底座中的支撑环。
图4为支撑框架的透视图。
图5为根据发明的实施例的一卷引线框材料和用于形成多数透镜组件的装置(金属冲孔和透镜模具)的局部示意图。
图6为沿图5线6-6截取的引线框材料卷的局部透视图，表示用金属冲孔在那里形成的支撑框架。
图7为沿图5中线7-7的引线框材料的局部俯视图，表示透镜模具中的引线框材料。
图8为沿图5中线8-8的引线框材料的局部俯视图，表示在支撑框架上的包覆成型的透镜。
图9为在图8的引线框材料的支撑框架上的包覆成型的透镜的局部透视图。
图10为包含图1透镜组件的发光二级管(LED)组件。
图11为真空吸取和放置装置的局部横截面示意图，该装置用于将一个单一透镜组件从引线框材料中移走和通过放置透镜组件到LED基座上来封装带有透镜组件的LED。
图12为一种替代装置的局部横截面示意图，该装置用于将一个单一透镜组件从引线框材料中移开和封装带有透镜组件的LED。
具体实施例方式
现在来参照附图，图中内容仅为了阐释发明的一个或多个优选实施例，并不是用于限制相似情况，根据一个优选实施例，图10表示通常由参引数字10表示的发光二极管(LED)组件。LED组件通常包括被底座14支撑的且被盖或透镜组件16封装的LED12。盖16是透光的且/或至少部分地基本透明，用以允许LED射出的光线从那里通过。如同将会在下面更详细的描述的那样，盖16包括刚性元件18，其在这里也作为向盖16提供结构刚性的支撑框架。
基座14包括电引线20，其从基座14延伸出并电连接到LED12，用以向LED12提供电流。更确切的说，引线20通过基座体22延伸且通过连线24电连接到LED12。当通过引线20和连线24提供合适的电流时，LED12发出穿过盖16的光线。盖16用于保护LED免受LED所安放的环境的影响。
再参照图1和2，盖16用软的和/或弹性材料构成，该材料形成环形的基座部分30和从基座部分延伸出的拱顶部分32。拱顶部分32作为透镜用于平行校准来自LED12的光线。盖16在30，32部分内部限定了LED室34以用于容纳LED12。支撑框架18被布置在基座部分30上，并加固基座部分30以便为盖16提供结构的整体性。特别是，支撑框架18具有为盖16增加空间稳定性的好处。此外，正如同将在下面更详细描述的那样，支撑框架18使得盖16更易于操纵，特别是当盖16作为LED组件的部分被装配时。在图示的实施例中，支撑框架18是一个邻近基座部分30放置的环。更明确的是，如同将在下面更详细描述的那样，基座部分30被包覆成型在支撑框架18上，因此支撑框架被调整在紧接拱顶部分32的基座部分30表面36上。在这里描述的优选的实施例中，盖16用硅脂或相似材料构成，支撑框架18用不锈钢或类似材料构成。
参照图3，另一种可选择的盖16’如图可示，其包含基座部分30’和从基座延伸出的拱顶部分32’。盖16’可选择的用于替代LED组件10中的盖16。同拱顶部分32一样，拱顶部分32’作为透镜用于平行校准来自LED的光线。LED室34’被限定在盖16’中用以容纳LED。盖16’包括被布置在基座部分30’的支撑框架18，用以加固基座部分来为盖16’提供结构整体性。然而，支撑框架18被置于基座部分30’内，也就是，支撑框架18被包在基座部分30’里面或由基座部分30’包围。同盖16一样，基座部分30’被包覆成型在支撑框架18上。然而，支撑框架18是定向于嵌入基座部分30’中或嵌入基座30’的。在大多数其它方面，盖16’和盖16相似。
参照图4，支撑框架18被表示成平环或垫圈类结构。在这里讨论的图示实施例中，支撑框架18是一个单独元件，它为环形且通常与透镜盖(16或16’)的基座部分(30或30’)的形状相配。然而，本领域技术人员可知，基座部分可以是可供替换的形状(椭圆形，矩形，等等)，且框架18可由多于一个单片构成且/或可进行改变以与该可供替换形状匹配或对其补充。此外，本领域技术人员还可知，支撑框架18可由一个以上单件构成且/或可具有随基座部分的形状而改变的形状。支撑框架18的目的在于为基座部分提供刚度，这将会改善盖的结构整体性。
参照图5，一卷38相对刚性的引线框材料40被用于形成多个支撑框架18，该支撑框架与透镜材料包覆成型用以形成多个盖。更特别的是，在优选实施例中引线框材料40卷38是不锈钢材料的，但可以可选择的使用另一种金属、塑料或其它适合的结构材料或衬底；引线框材料40卷38被展开和送入到用以剪切引线框材料40使之成为部分引线框带44的金属冲孔设备42中，如图6所示。确切的说，冲孔设备42从内腔或区域46去除引线框材料从而形成多个支撑框架18的内径。围绕每个支撑框架18，冲孔设备42从外腔或区域48去除引线框材料从而形成支撑框架18的外径和多个支撑结构50。支撑结构50连接支撑框架18到引线框材料40的剩余或加工部分52，当引线框材料40被进一步加工时，保持支撑框架18的位置和方向。冲孔设备42还在加工部分52中形成多个销或导向孔54，其在这里作为凹槽被提到，加工部分52在进一步加工时可用于保持和/或定位引线框材料40的展开部分。在优选实施例中，引线框材料40可以根据特定的应用改变类型，厚度和宽度。
下一步，冲过孔的引线框材料40被送入或传送到透镜模具设备56。虽然引线框材料40被表示为直接从冲孔设备42送入到透镜模具设备56，但冲过孔的材料40可先被收集，过后展开送入到透镜模具设备56。再参照图7，透镜模具设备56靠近展开的引线框材料40，在每个支撑框架18附近形成模具型腔58。在优选的实施例中，如图5所示，模具型腔58在透镜模具设备56中围绕着支撑框架18形成。每个模具型腔58包括用于形成基座部分30的基座型腔部分和用于形成拱顶部分32的拱顶型腔部分。
硅脂材料，这里提到的液体硅脂橡胶(LSR)，通过连到传送材料到型腔58的浇口截面60的浇口(未示出)，被浇入模具型腔58并被包覆成型到支撑框架18上或与支撑框架18包覆成型。在图示的实施例中，模具型腔58被相对于支撑框架18定位，这样以至于基座型腔部分邻近支撑框架18并且包覆成型使得硅脂基座部分邻近支撑框架18构成。在替换的实施例中，模具型腔58被相对于支撑框架18定位，这样以至于基座型腔部分绕支撑框架18被定位并且包覆成型使得硅脂基座部分包有支撑框架18，这样以至于支撑框架18嵌入到它们各自的基座部分32中。在加工部分52的导向孔54容纳透镜模具设备56的销62用以使支撑框架18和模具型腔58对齐和相关。
浇注后，硅脂材料允许固化形成盖16，其包括邻近支撑框架18的基座部分30和从基座部分30通过支撑框架18延伸出的拱顶部分32。在足够的固化时间后，包覆成型的支撑框架18和它们相应的引线框材料40的加工部分52被从透镜模具设备56中移走。参考图8和9，支撑框架18用盖16包覆成型，盖16通过固化的被从浇道部分60和浇口移走的硅脂材料64，66(没有在图9中表示出)互相连接。包覆成型的支撑框架18还通过支撑结构50被连到加工部分52。每个盖或透镜16包括邻近支撑框架18且在支撑框架18下面形成的基座部分30和穿过支撑框架18突出的拱顶部分32。
为了将其封装和/或移动，展开的包覆成型的引线框材料40可以被选择地切割成各种长度的带44。带44使引线框材料部分可以被堆放或用其它方法移动。在分离成带或作为如图5所示加工的延续，每个包覆成型的支撑框架18可被从它的加工部分52移走。根据一个实施例，参照图11，真空吸取和放置设备70被用于移走每个带有盖16的包覆成型的支撑框架18。如所示，设备70将每个盖16和其支撑框架18从支撑结构50中分离。当持有盖和框架16，18，然后设备70旋转盖和框架到合适的位置并把盖16放置到带有LED12的基座上以封装LED12。设备70可以包括合适的夹紧和定位构件72，以便当每个盖16和它的框架18被移开时，在合适的位置支撑加工部分52。
根据另一个实施例，参照图12，设备70’可被用来代替设备70。设备70’是按压式装置，使用单独的动作从它的支撑结构50切断支撑框架18，放置带有切断的支撑框架18的盖到底座14上以封装LED12。销72’可在导向孔54中用以相对于设备70’来定位支撑框架。使用向下的行程，设备70’将每个盖16从带44中移开并将它放置在基座14上。
发明参照优选实施例被描述。明显的是，修改和变更将依据阅读和理解前述详细描述发生在其它实施例中。应该明确的是，发明将构建在包括的所有这样的修改和变更的范围内，如它们来自附加的权利要求或与其等价的范围内。
权利要求
1.一种用于发光二级管的透镜盖，其特征在于，包括基座部分；拱顶部分；和支撑框架，其加固所述基座部分以用来为透镜盖提供结构的整体性。
2.根据权利要求1所述的透镜盖，其特征在于所述支撑框架是布置在所述基座部分的环。
3.根据权利要求1所述的透镜盖，其特征在于所述支撑框架是(i)邻近基座部分放置的支撑框架和(ii)被所述基座部分包含的支撑框架中的一种。
4.根据权利要求1所述的透镜盖，其特征在于所述基座部分是包覆成型在所述支撑框架上的。
5.一种引线框带组件，其用于LED透镜组件，且具有透镜和用于结构上支撑所述透镜的刚性支撑框架，其特征在于，包括引线框带；置于所述引线框带内的至少一个支撑框架；和被包覆成型在所述至少一个支撑框架上的至少一个透镜。
6.根据权利要求5所述的引线框带组件，其特征在于所述透镜包括拱顶部分和基座部分，所述基座部分被包覆成型在所述至少一个支撑框架上。
7.根据权利要求6所述的引线框带组件，其特征在于所述至少一个支撑框架是(i)邻近基座部分放置的支撑框架和(ii)被所述基座部分包含的支撑框架中的一种。
8.根据权利要求6所述的引线框带组件，其特征在于所述支撑框架是环形地布置在所述基座部分的环。
9.根据权利要求6所述的引线框带组件，其特征在于所述透镜用液态硅脂橡胶构成。
10.根据权利要求5所述的引线框带组件，其特征在于包括两个支撑框架，其上具有包覆成型透镜，所述两个支撑框架通过支撑结构连接到所述引线框带的加工部分。
11.根据权利要求10所述的引线框带组件，其特征在于所述加工部分包括在所述支撑框架的包覆成型中用于销对齐的凹槽。
12.一种发光二级管(LED)组件，包括LED；封装所述LED且包括刚性元件的光透射盖；和用于支撑所述LED的基座，所述基座具有从其延伸出并连接到所述LED的电引线。
13.根据权利要求12所述的LED组件，其特征在于进一步包括电连接所述LED和所述电引线的接合线。
14.根据权利要求12所述的LED组件，其特征在于所述盖包括拱顶部分和环形基座部分。
15.根据权利要求14所述的LED组件，其特征在于所述刚性元件是环形的且布置在所述环形基座部分。
16.根据权利要求15所述的LED组件，其特征在于所述刚性元件是(i)置于邻近所述环形基座部分的刚性元件(ii)被所述环形基座部分包含的刚性元件中的一个。
17.根据权利要求12所述的LED组件，其特征在于所述盖的所述拱顶部分是用基本上透明材料构成的。
18.根据权利要求17所述的LED组件，其特征在于所述盖是用硅脂材料构成的。
19.一种制造LED组件的方法，其特征在于，包括以下步骤提供刚性材料带；在连接到所述带加工部分的所述带中形成至少一个支撑框架；在所述至少一个连接到所述加工部分的支撑框架上包覆成型至少一个透镜；和从所述带的所述加工部分去除包覆成型的支撑框架。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于进一步包括使用所述包覆成型支撑框架来封装LED。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于所述去除和使用所述包覆成型的支撑框架的步骤包含子步骤使用真空吸取和放置装置从所述带的所述加工部分除去所述包覆成型的支撑框架；使用所述真空吸取和放置装置封装所述除去了包覆成型支撑框架的LED。
全文摘要
发光二级管(LED)组件包括LED，光透射盖和用于支撑LED的基座。光透射盖封装LED且包括用于加固盖基座部分的刚性元件。基座包括从那里延伸出的电连接到LED的电引线。为制作盖，至少一个支撑框架在基本刚性的材料带中形成。至少一个的支撑框架连接到带的加工部分。至少一个透镜被包覆成型在与加工部分相连的至少一个支撑框架上。包覆成型的支撑框架被从带的加工部分移除。
文档编号H01J5/16GK1898808SQ200580000798
公开日2007年1月17日 申请日期2005年1月14日 优先权日2004年2月6日
发明者爱德华·M.弗雷哈迪, 蒂莫西·A.巴特库斯 申请人:班斯集团公司