照明灯具的制作方法

专利名称：照明灯具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明灯具，且特别涉及一种利用多个发光二极管(Light Emitting Diode, LED )作为光源的照明灯具。
背景技术：
在目前发光二极管照明灯具的技术领域中，普遍存有一种观念认为要 提高发光二极管照明灯具的照度(luminance),就必须要提高发光二极管照 明灯具的每一个发光二极管的亮度，而提高每一个发光二极管的亮度的方法 就是提高各个发光二极管的消耗功率。
受到这种观念的影响，许多公司与企业皆投入大量的人力与金钱来研究 如何提升单一发光二极管的消耗功率。在这些公司与企业的努力研究之下， 现今已开发出消耗功率超过1瓦的高功率发光二极管，而且以这种高功率发 光二极管作为光源的照明灯具也已在市上贩售。
图1A是已知一种发光二极管照明灯具的立体示意图，而图1B是图1A 中单一发光单元的剖面示意图，其中图IB所示的发光单元110是从图1A 中的线I-I剖面而得。请参阅图1A与图1B，已知的发光二极管照明灯具100 具有多个发光单元110以及散热鳍片130。散热鳍片130与这些发光单元110 热耦接，而各个发光单元110包括高功率发光二极管120、集光罩112、反 射杯114以及线路板116 (如图IB所示)。
承上述，这些高功率发光二极管120的消耗功率皆超过1瓦，且在同一 个发光单元110中，高功率发光二极管120配置于线路板116上。反射杯114 的底部具有开口 H,而高功率发光二极管120位于开口 H内。反射杯114能 反射光线，以提高发光二极管灯具IOO的亮度。集光罩112配置于高功率发 光二极管120的上方，并用以调整光线的光形。如此，发光二极管灯具100 所发出的光线得以被均匀化。
图1C是图1B中高功率发光二极管的剖面示意图。请参阅图1C，各个 高功率发光二极管120是由管芯(die)122、引线架124、多条^t合导线126、金属散热体128以及封装树脂129所组成。
管芯122配置于引线架124上，并透过这些键合导线126来电性连接引 线架124。详言之，管芯122是以引线接合(wire bonding )的方式电性连接 引线架124。此外，管芯122是由含有III-V族元素的半导体材料所构成， 且管芯122在通电之后能发光。引线架124直接配置于金属散热体128上， 而管芯122透过引线架124得以热耦接金属散热体128。封装树脂129包覆 管芯122与这些键合导线126，以保护管芯122与这些键合导线126。
管芯122不但能发出亮度很高的光线，而且管芯122在发光时会产生大 量的热能。因此，管芯122必须热耦接金属散热体128。如此，管芯122所 产生的热能才能透过金属散热体128快速地传递至散热鳍片130 (如图1A 所示)，否则管芯122会发生过热而损毁。
虽然每个高功率发光二极管120的亮度很高，但是这些高功率发光二极 管120的单价却十分昂贵。 一个消耗功率约1瓦至3瓦的高功率发光二极管 120，其价格约是2块钱美金。为了保护这些昂贵的高功率发光二极管120, 发光二极管照明灯具100通常会装设多个交换式电源转换器(switching power, SW) 150，如图1D所示。
图1D是图1A中发光二极管照明灯具的电路示意图。请参阅图1D，发 光二极管照明灯具100更具有电源供应器140以及多个交换式电源转换器 150。这些高功率发光二极管120透过串联的方式形成多个发光二极管串 120a，而这些交换式电源转换器150分别与这些发光二极管串120a串联。 当电源供应器140提供电能给这些高功率发光二极管120时，这些交换式电 源转换器150能控制输入的电压与电流，以保护这些高功率发光二极管120 免于遭受过大的电压与电流而损毁。
这些交换式电源转换器150虽能保护这些高功率发光二极管120，但是 一个交换式电源转换器150的价格大约是2块钱美金。所以，装设这些交换 式电源转换器150会额外地增加发光二极管照明灯具100的制造成本与价 格。
此外，虽然通过金属散热体128与散热鳍片130,高功率发光二极管120 能及时地排出热能以避免过热而损毁，但是当高功率发光二极管120持续发 光时，高功率发光二极管120仍会产生大量的热能，以至于高功率发光二极 管120因温度上升而造成亮度大幅衰减的情形。

发明内容
本发明提供一种照明灯具，其采用多个消耗功率小于1瓦的发光二极管 来作为光源。
本发明提出一种照明灯具，其包括发光二极管模块、电源供应器以及散 热结构。发光二极管模块包括多个发光二极管以及线路板。各个发光二极管 的消耗功率介于0至1瓦，而这些发光二极管配置于线路板上，其中这些发 光二极管能发出在IO米处的照度大于IO勒克斯的光线。电源供应器电性连 接发光二极管模块，而散热结构热耦接线路板。
在本发明的一实施例中，这些发光二极管区分为多个发光二极管群组
(LED group )。同一个发光二极管群组内的这些发光二极管彼此串联，而这
些发光二极管群组^:此并联。
在本发明的一实施例中，上述发光二极管模块基本上是由这些发光二极 管与线路板所组成。
在本发明的一实施例中，发光二极管模块还包括多个电阻，而这些电阻 分别与这些发光二极管群组串联。
在本发明的一实施例中，上述发光二极管模块基本上是由这些发光二极 管、线路板以及这些电阻所组成。
在本发明的 一 实施例中，这些发光二极管的数量超过100个。
在本发明的一实施例中，这些发光二极管包括至少一第一发光二极管与 至少 一第二发光二极管。第 一发光二极管所发出的光线的颜色不同于第二发 光二极管所发出的光线的颜色。
在本发明的一实施例中，上述第一发光二极管包括白光发光二极管，而 第二发光二极管包括红光发光二极管、绿光发光二极管或蓝光发光二极管。
在本发明的一实施例中，各个发光二极管包括管芯、载板、引线架、多 条键合导线以及封装胶体。管芯与引线架皆配置于载板上，且载板的材料为 非金属材料。这些键合导线电性连接于引线架与管芯之间。封装胶体配置于 载板上，且封装胶体包覆这些键合导线与管芯。
本发明的照明灯具采用多个消耗功率介于O至1瓦的发光二极管来作为 光源。相较于消耗功率超过1瓦的高功率发光二极管而言，消耗功率介于o
至l瓦的发光二极管所产生的热能较低，因此本发明能减少照明灯具的亮度衰减的程度。此外，这种消耗功率介于0至1瓦的发光二极管的价格十分便
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举一些实施例，并 配合附图，作详细"i兌明如下。


图1A是已知一种发光二极管照明灯具的立体示意图。
图1B是图1A中单一发光单元的剖面示意图。
图1C是图1B中高功率发光二极管的剖面示意图。
图1D是图1A中发光二极管照明灯具的电路示意图。
图2A是本发明 一实施例的一种照明灯具的立体示意图。
图2B是图2A中线J-J的剖面示意图。
图2C是图2B中R区域的》文大图。
图2D是图2A中照明灯具的电路示意图。
图3是本发明另 一 实施例的 一种照明灯具的电路示意图。
附图标记说明
100发光二极管照明灯具110发光单元
112集光罩114反射杯
116线路板120高功率发光二极管
120a:发光二极管串122管芯
124引线架126键合导线
128金属散热体130散热鳍片
140电源供应器150交换式电源转换器
200、 200':照明灯具210、 210，发光二极管模块212线路板214电阻
220散热结构230电源供应器
300发光二极管300a:发光二才及管群组310管芯320载板
330引线架340键合导线
350封装胶体H:开口
具体实施例方式
图2A是本发明一实施例的一种照明灯具的立体示意图，而图2B是图 2A中线J-J的剖面示意图。请参阅图2A与图2B，照明灯具200包括发光二 极管模块210以及散热结构220,而发光二极管模块210包括线路板212以 及多个发光二极管300。这些发光二极管300配置于线路板212上，而散热 结构220热耦接线路板212以帮助这些发光二极管300所产生的热能排出至 外界环境中。
每一个发光二极管300的消耗功率都介于0至1瓦之间。相较于已知消 耗功率超过l瓦的高功率发光二极管而言，虽然单一发光二极管300的亮度 较低，其光通量最低约为2.5流明，但是单一发光二极管300只需要较小的 电流与较低的电压即可发光，而且单一发光二极管300所产生的热能较少。 因此，这些发光二极管300在发光时其温度所能上升的范围有限，以至于这 些发光二极管300的亮度衰减的程度比已知高功率发光二极管低。
承上述，虽然单一发光二极管300所发出的光线的亮度较低，但是照明 灯具200的这些发光二极管300却能发出在IO米处的照度大于IO勒克斯的 光线。在其他实施例中，这些发光二极管300还能发出在10米处的照度大 于20勒克斯的光线。因此，集合这些消耗功率在1瓦以下的发光二极管300, 照明灯具200不论是在室内或室外，皆能发出足够照度的光线以达到照明的 功能。
另外，这些发光二极管300的价格十分低廉。举例而言， 一个发光二极 管300的价格例如是2块钱台币，而一个消耗功率超过1瓦的高功率发光二 极管的价格约是2块钱美金(大约是66块钱台币)。显然，这些发光二极管 300的单价远低于已知的高功率发光二极管。
在本实施例中，这些发光二极管300的数量可以超过100个，例如图2A 所示的这些发光二极管300的数量超过1000个。虽然图2A的照明灯具200 包括1000个以上的发光二极管300，但是图2A的这些发光二极管300的数 量仅为举例说明，并非限定本发明。
另外，这些发光二极管300包括至少一第一发光二极管与至少一第二发 光二极管，其中第 一发光二极管所发出的光线的颜色不同于第二发光二极管 所发出的光线的颜色。也就是说，这些发光二极管300能发出至少二种颜色 不同的色光。
8在本实施例中，第一发光二极管可以是白光发光二极管，而第二发光二 极管可以是红光发光二极管、绿光发光二极管或蓝光发光二极管。当然，这
些发光二极管300亦可以包括白光发光二极管、红光发光二极管、绿光发光
二极管、蓝光发光二极管以及其他不同色光的发光二极管或这些发光二极管 的任意组合。
通过第 一发光二极管所发出的光线与第二发光二极管所发出的光线彼
此混合，照明灯具200可以发出高演色性(Color Rendering Index, CRI)的 光线。也就是说，当照明灯具200所发出的光线照射在物体上时，物体能呈 现较为真实且自然的色彩。
另外，透过第 一发光二极管所发出的光线与第二发光二极管所发出的光 线，照明灯具200的光线的色温(color temperature )亦可以被调整。因此， 根据不同的产品需求或使用环境，照明灯具200能通过第一发光二极管与第 二发光二极管来提供不同色温的光线。
关于发光二极管300的结构，请参阅图2C，图2C是图2B中R区域的 放大图。各个发光二极管300包括管芯310、载板320、引线架330、多条键 合导线340以及封装胶体350。管芯310配置于载板320上，且管芯310在 通电之后会发光。载板320的材料为非金属材料，而载板320可以是由塑胶、 陶瓷或其他非金属材料所制成。
引线架330配置于载板320上，而这些键合导线340电性连接于引线架 330与管芯310之间。也就是说，管芯310是用引线接合的方式电性连接引 线架330。封装胶体350配置于载板320上，并包覆这些键合导线340与管 芯310。如此，这些键合导线340与管芯310得以受到保护。
由于发光二极管300的消耗功率介于0到1瓦，所以发光二极管300所 产生的热能较少。相较于已知高功率发光二极管120而言(请参考图1C)， 发光二极管300无需要图1C所示的金属散热体128。此外，各个发光二极 管300也可以只包括管芯310、载板320、引线架330、这些键合导线340 以及封装胶体350。也就是说，各个发光二极管300可以是由管芯310、载 板320、引线架330、这些键合导线340以及封装胶体350所组成。
图2D是图2A中照明灯具的电路示意图。请参阅图2D,照明灯具200 还包括电源供应器230,且电源供应器230电性连接发光二极管模块210。 电源供应器230能将交流电转换成直流电以及调整电压，并且供给这些发光二极管300发光时所需的电能。此外，根据发光二极管模块210的电路结构， 这些发光二极管300可区分为多个发光二极管群组300a。详细而言，同一个 发光二极管群组300a内的这些发光二极管300彼此串4关，而这些发光二极 管群组300a〗皮此并联。
从图2D来看，由于发光二极管300的消耗功率很低(介于0至1瓦之 间)，加上发光二极管300的价格很便宜，因此这些发光二极管300可以不 需要交换式电源转换器来保护。此外，发光二极管模块210实质上可以只包 括这些发光二极管300与线路板212 (如图2B所示)。也就是说，发光二极 管模块210可以是基本上由这些发光二极管300与线路板212所组成。因此， 发光二极管模块210的电路结构十分简单。
图3是本发明另一实施例的一种照明灯具的电路示意图。请参阅图3， 本实施例的照明灯具200，的发光二极管模块210，与前述实施例(请参考图 2D)相似，而照明灯具200，与前述实施例的照明灯具200的差异在于照明 灯具200，还包括多个电阻214。
这些电阻214分別与这些发光二极管群组300a串联，而且这些电阻214 能限制电流的大小，进而避免这些发光二极管300受到突波的影响而受损。 另外，发光二极管模块210，实质上可以只包括这些发光二极管300、线路板 212 (如图2B所示)与这些电阻214。也就是说，发光二极管模块210，基本 上可以是由这些发光二极管300、线路板212与这些电阻214所组成。
以下表一将举出照明灯具200的一实施例，并比较照明灯具200与已知 的发光二极管照明灯具100 (请参考图1A) 二者的照度。需注意的是，下述 的表一所列的数据资料并非用以限定本发明，本领域技术人员在参照本发明 的后，当可对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明的范畴内。
〈表一〉
单一发光二极管消耗功率总功率照度C勒克司，lux)
照明灯具2000.06W74W21
发光二极管 照明灯具100l-3W80W20
在表一中，总功率是指照明灯具200或发光二极管灯具100的总消耗功 率。照度是在距离照明灯具200或发光二极管照明灯具100的10米处以及
10持续发光约720小时(即30天)的条件下，直接量测照明灯具200或发光 二极管照明灯具100的主光线(chiefray)的亮度而得。
从表一可以得知，虽然本实施例的照明灯具200的总功率比已知的发光 二极管照明灯具100低，但是照明灯具200的照度却接近发光二极管照明灯 具100的照度。由此可知，显然照明灯具200具有低消耗电能的优点。
此外，表一所示的照明灯具200的照度是在照明灯具200没有集光罩 112、反射杯114以及其他能增加亮度的辅助光学元件的条件下所测得。若 照明灯具200装设筒易的光学元件的话，例如在照明灯具200的二侧装设可 反射光线的铝金属板，照明灯具200的照度可以提高至24勒克司。因此， 倘若照明灯具200装设精密设计的光学元件，照明灯具200的照度更可以超 过24勒克司，进而远超过已知的发光二极管照明灯具IOO的照度。
综上所述，本发明的照明灯具采用多个消耗功率介于O至1瓦的发光二 极管来作为光源。相较于消耗功率超过l瓦的高功率发光二极管而言，消耗 功率介于0至1瓦的发光二极管所产生的热能较低，因此本发明能减少照明 灯具的亮度衰减的程度。
其次，本发明的照明灯具所采用的发光二极管，其单价远低于已知高功 率发光二极管，故本发明能大幅降低照明灯具的制造成本与价格。
此外，本发明的发光二极管模块基本上可以由这些发光二极管与线路板 所组成，故不需要交换式电源转换器。因此，本发明能免除装设交换式电源 转换器所额外增加的成本，而且本发明的发光二极管模块具有十分简单的电 路结构。
另外，在经过照度测试之后，可发现本发明的照明灯具，其总功率(即 总消耗功率)虽然比已知的发光二极管照明灯具低，但是本发明的照明灯具
的照度却接近已知的发光二极管照明灯具。此外，若本发明的照明灯具装设 一些能增加照度的光学元件，本发明的照明灯具的照度更可以大幅提升。因
此，本发明的照明灯具具有低消耗功率与高照度的优点。
虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属 技术领域的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，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
权利要求
1. 一种照明灯具，包括发光二极管模块，包括多个发光二极管，各该发光二极管的消耗功率介于0至1瓦；线路板，该发光二极管配置于该线路板上，其中该发光二极管能发出在10米处的照度大于20勒克司的光线；电源供应器，电性连接该发光二极管模块；以及散热结构，热耦接该线路板。
2. 如权利要求1所述的照明灯具，其中该发光二极管区分为多个发光二 极管群组，同一个发光二极管群组内的该发光二极管彼此串联，而该发光二 极管群组彼此并联。
3. 如权利要求1所述的照明灯具，其中该发光二极管模块基本上是由该 发光二极管与该线路板所组成。
4. 如权利要求1所述的照明灯具，其中该发光二极管模块还包括多个电 阻，而该发光二极管区分为多个发光二极管群组，同一个发光二极管群组内 的该发光二极管彼此串联，该发光二极管群组彼此并联，且该电阻分别与该 发光二极管群组串联。
5. 如权利要求4所述的照明灯具，其中该发光二极管模块基本上是由该 发光二极管、该线路板以及该电阻所组成。
6. 如权利要求1所述的照明灯具，其中该发光二极管的数量超过100个。
7. 如权利要求1所述的照明灯具，其中该发光二极管包括至少一第一发 光二极管与至少 一第二发光二极管，该第 一发光二极管所发出的光线的颜色 不同于该第二发光二极管所发出的光线的颜色。
8. 如权利要求7所述的照明灯具，其中该第一发光二极管包括白光发光 二极管，该第二发光二极管包括红光发光二极管、绿光发光二极管或蓝光发 光二极管。
9. 如权利要求1所述的照明灯具，其中各该发光二极管包括 管芯；载板，该管芯配置于该载板上，且该载板的材料为非金属材料； 引线架，配置于该载板上；多条键合导线，电性连接于该引线架与该管芯之间；以及封装胶体，配置于该载板上，且该封装胶体包覆该键合导线与该管芯。
全文摘要
本发明公开了一种照明灯具，其包括发光二极管模块、电性连接发光二极管模块的电源供应器以及散热结构。发光二极管模块包括多个发光二极管以及热耦接至散热结构的线路板。各个发光二极管的消耗功率介于0至1瓦，且这些发光二极管配置于线路板上。这些发光二极管能发出在10米处的照度大于10勒克斯的光线。因此，这些发光二极管能提供足够照度的光线以应用在照明方面的用途。
文档编号F21V29/00GK101424390SQ200710184838
公开日2009年5月6日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者江俊杰 申请人:环宇中华积体电路设计股份有限公司