发光装置的制作方法

专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于多个发光二极管(LED)的发光装置。特定来说(但非排他性 地)，本发明涉及一种可从高压(110/220V)供应源操作的交流(AC)驱动发光装置。此外， 本发明涉及基于多个此类发光装置的AC光源。
背景技术：
如已知，LED本质上为将仅沿单一方向传递电流且传统上已通过低压(例如，对于 氮化镓LED为3. 5V)DC源驱动的直流(DC)装置。产生白色光的LED( “白色LED”)是相对新近的创新，且提供形成完全新一代能效 照明系统的潜势。据预测，白色LED可替换白炽、荧光及紧凑型荧光光源，这是因为其长操 作寿命(可能几十万小时)及其就低功率消耗而言的高效率。直至已开发出在电磁光谱的 蓝色/紫外线部分中发射的LED，开发基于LED的白色光源才变得实际。举例来说，如US 5，998，925中所教示，白色LED包含为光致发光材料的一种或一种以上磷光体材料，其吸收 LED所发射的辐射的一部分并重新发射不同色彩(波长)的辐射。通常，LED芯片或裸片产 生蓝色光，且磷光体吸收一百分比的蓝色光并重新发射黄色光或绿色光与红色光、绿色光 与黄色光或黄色光与红色光的组合。LED所产生的蓝色光的不被磷光体吸收的部分与磷光 体所发射的光组合，以提供在人眼看来在色彩上几乎为白色的光。在照明应用中，需要能够在不需要昂贵的电力供应源及驱动器电路的情况下直接 从高压(110/250V)AC市电电力供应源操作白色LED。US 2004/0080941揭示一种供直接与 高压(110V/220V)AC电力供应源一起使用的单芯片集成式LED，其包括串联连接的个别LED 的两个阵列(串)。所述串与在半波整流器配置中呈相反极性的LED并联连接使得所述LED 为自整流式。在每一串中提供足够数目的LED (例如，对于1IOV操作每串28个且对于220V 操作每串阳个)以使跨越所述LED的总源电压下降。在AC循环的正半部期间，给一个LED 串加正向偏压并对其进行激励，同时给另一串加反向偏压。在AC循环的负半部期间，给另 一 LED串加正向偏压并对其进行激励，同时给另一串加反向偏压且不对其进行激励。因此， 以AC供应源的频率(50Hz到60Hz)交替地激励所述串，且所述单芯片LED看似为不断地被 激励。通过接连地以外延方式沉积η型半导体材料层、光学有源层及P型半导体材料以在 单一晶片上界定个别LED来形成所述单芯片LED。通过在个别LED之间沉积传导层来互连 邻近LED。通常，在LED晶片上以20μπι间隙间隔个别LED。虽然此制作为紧凑的，但其具 有以下缺点由于一次仅激励一个LED串，因此布置仅具有50%的有效负载。US 2007/0273299教示一种其中LED对或串联连接的LED串与和每一并联配置及AC电力供应源串联连接的至少一个电容器连接成相对的并联配置的AC LED封装。所述LED 及电容器可制作为单一芯片、单一封装、组合件或模块。所述电容器基于由AC驱动器提供 的电压及频率来调节递送到一个或一个以上相对的并联LED的电流及正向电压的量。由于 任何一次仅激励具有相同极性的LED串，因此布置仅具有50%的有效负载。目前，AC LED可由多个互连的离散封装式LED或由多个互连的个别表面安装装置 (SMD)制作为例如US 2004/0080941中所教示的单芯片装置。在单芯片装置的情况下，在单 一晶片上以单片方式制作LED且通过在LED之间以光刻方式沉积导体来串联连接LED。虽 然此布置可实现每单位晶片面积非常高的LED堆填密度(数量级为每平方厘米(cm2) 100个 到400个，此视LED芯片的大小而定)，但其具有根本的缺陷，在于在制作期间单一 LED的 故障意味着必须抛弃整个装置，从而导致高的生产成本。相比之下，通过互连离散的封装式 装置构造的AC LED(特别是包含用于波长转换的磷光体材料的白色LED)导致数量级为每 cm2 5个的非常低的堆填密度。还已知通过将个别SMD LED安装(通常通过锡焊)到金属 芯印刷电路板(MCPCB)上来制作AC LED且此布置可实现数量级为每cm2 10个LED的堆填 密度。然而，此布置通常不适合于在每一 LED的发光面上方另外需要波长转换磷光体层的 白色LED。本发明致力于提供一种至少部分地克服已知布置的限制的AC发光装置。

发明内容
本发明的实施例针对一种发光装置，其包括安装于绝缘衬底的凹部内的多个LED。根据本发明，一种发光装置包括多个发光二极管；及绝缘衬底，其具有凹部阵 列，所述凹部各自用于装纳所述发光二极管中的相应一者，所述衬底并入有经配置以用于 将所述发光二极管连接成选定电配置且在每一凹部的底面上提供至少两个电连接的电导 体图案，且其中每一发光二极管连接到所述至少两个电连接。通常，每单位衬底面积的发光 二极管的堆填密度处于每cm2 30个到100个的范围中。在一个布置中，发光二极管通过至 少一个接合线电连接到所述电连接。或者，在所述发光二极管在其基底上具有一个或一个 以上电连接的情况下，所述发光二极管可通过倒装芯片接合电连接到所述电连接。所述装置可进一步包括位于每一凹部的基底上的导热垫以用于将相应发光二极 管安装成与其热连通。优选地，所述衬底进一步包括用于将热从所述导热垫传导到所述衬 底的外部的多个热导通孔。在一个实施方案中，所述导通孔可包括穿过所述绝缘衬底到所 述衬底的底部面的一连串孔。每一孔的内壁优选地通过(例如)给所述孔镀敷或填充焊料 而涂覆有例如金属的导热材料。为提供对所述发光二极管的环境保护，每一凹部可大致填充有例如聚合物(例如 UV可固化或热可固化硅酮或环氧树脂)的大致透明材料以囊封每一发光二极管。有利地， 在所述透明材料中并入至少一种磷光体材料，所述磷光体材料可操作以吸收由其相关联发 光二极管发射的光的至少一部分并重新发射不同波长的光。所述发光二极管可为串联连接；连接为接着以相反极性并联连接的发光二极管 对；连接为半波整流器，其中发光二极管群组串联连接且所述群组以相反极性并联连接； 或连接成自整流桥式配置。除其中所述发光二极管配置成自整流布置的实施方案以外，所述发光装置可进一步包括用于使得所述装置能够直接从AC供应源操作的整流器布置。在一个实施方案中，所 述整流器布置的组件装纳于所述衬底的一个或一个以上凹部中。优选地，所述整流器布置 包括连接成桥式整流器配置的四个二极管，且所述电导体图案经配置使得所述多个发光二 极管串联连接于所述桥的整流节点之间。使用单独的二极管进行整流的优点在于所述发光 二极管在大致整个AC循环内操作并发射光。所述整流二极管可包括硅、锗、碳化硅或氮化 镓装置。优选地，所述绝缘衬底为低温共烧陶瓷(LTCC)，但在其它实施方案中其可包括硅 或高温聚合物。有利地，所述电导体图案包括银合金。本发明的发光装置特别应用于一般照明中且每一发光二极管优选地包括在电磁 光谱的蓝色或UV区域中发射光的基于氮化镓的发光二极管芯片。为最大化可装纳于给定衬底面积上的发光二极管的数目，所述凹部阵列优选地配 置为正方形阵列。在经配置以用于Iiov操作的一个实施方案中，所述凹部阵列包括49个 孔口的正方形阵列，所述孔口中的45个经配置以装纳相应发光二极管且其余的4个可各自 装纳有整流器二极管。根据本发明的另一方面，一种AC光源包括伸长的电路板，其具有多个根据本发 明的发光装置，所述发光装置安装于所述电路板上且沿所述电路板的长度安置；及伸长的 大致透明外壳，所述电路板经配置以装配于所述外壳内。根据本发明的又一方面，一种AC光源包括环形电路板，其具有多个根据本发明 的发光装置，所述发光装置安装于圆形阵列上且配置为所述圆形阵列；本体，所述电路板安 装到所述本体且与其热连通；及连接器，其用于将所述光源连接到AC供应源。


为更好地理解本发明，现在将参考附图仅借助实例描述本发明的实施例，附图 中图1是根据本发明的实施例的发光装置的电路图；图2是根据本发明的发光装置的平面图；图3是图2的发光装置穿过线“AA”的示意性截面表示；图4是图2的发光装置的透视部分截面表示；图5是发光装置的电路图，其指示LED与其在发光装置内的物理位置之间的关 系；图6是图2的发光装置的示意性部分截面表示，其显示热导通孔；图7是根据本发明的另一实施例的发光装置的示意性截面表示；图8是根据本发明的又一实施例的发光装置的示意性截面表示；图9是根据本发明的又一替代实施例的发光装置的示意性截面表示；图10是根据本发明的又一实施例的发光装置的电路图；图11是根据本发明的又一实施例的发光装置的示意性表示；图12是并入有本发明的发光装置的管状灯的示意性透视表示；且图13是并入有本发明的发光装置的白色光源的示意性透视表示。
具体实施例方式现在将参考附图的图1到图5描述根据本发明的第一实施例的发射白色光的AC 发光装置10。AC发光装置10经配置以用于从存在于北美洲的110V(r.m. s.)AC(60Hz)市 电电力供应源直接操作。图1是本发明的AC发光装置10的电路图且包括串联连接成闭环桥式配置的四个 整流器二极管12、14、16、18 (Dl到D4)。所述整流器二极管(Dl到D4)可包括硅、锗、碳化硅 或氮化镓装置。市电IlOV AC电源可连接到桥的相反节点20及22 (ACl及AC2)且45个串 联连接的基于氮化镓的发射蓝色或UV的LED芯片M(LED1到LED 45)连接于二极管桥的经 整流正沈(+)节点与负观(_)节点之间。对于IlOV操作，每一 LED芯片对使峰值电压下降 3. 426V[AC峰值电压-跨越整流器二极管的电压降+LED的数目(110x1. 414-&0. 68)/45 =3. 426]。参考图2，AC发光装置10的优选实施方案包括正方形陶瓷衬底(封装)30，其具 有配置为7行X7列的规律正方形阵列的49个圆形凹部(盲孔或腔)32的阵列。如下文 所描述，圆形凹部32经配置以装纳LED芯片M中的相应一者或整流器二极管12到18 (Dl 到D4)中的一者。通常，所述陶瓷封装为12mm2且直径为Imm的每一凹部在相邻凹部的中心 之间具有2mm的间隔。此布置实现每cm2衬底多达34个LED芯片的堆填密度。相比之下， 在其中个别表面安装装置(SMD)LED锡焊于金属芯印刷电路(MCPCB)上的已知布置中，SMD LED的最高堆填密度具有每cm2衬底6个的数量级。将了解，凹部32的大小及间隔依赖于 LED芯片的尺寸来配置且通常将在0. 3mm到2mm的范围中。为优化每单位面积的堆填密度， 每一凹部经确定尺寸以能够恰好容纳LED芯片。正方形凹部阵列为优选的，因为此最大化 每单位衬底面积的LED芯片的数目同时仍使得所述LED芯片能够互连。图3是穿过图2的装置10的平面A-A的示意性横截面图。陶瓷衬底(封装)30为 多层结构且优选地包括并入有导电轨34的图案的低温共烧陶瓷(LTCC)，导电轨34可(例 如)包括银合金，其经配置以将LED芯片M与整流器二极管(Dl到D4)互连成图1中所示 的桥式配置。传导轨34经配置使得其一部分延伸到凹部中以在所述凹部的底面上提供一 对电极垫36以用于电连接到相应LED芯片或整流器二极管。将了解，电极垫36可通过凹 部32开口接近。在所述封装的下部面上提供一个或一个以上焊料垫40以用于将装置10 电连接到AC电源且实现到经整流节点沈、观之间的经整流供应源的电接近。衬底30可进 一步包含一个或一个以上埋置式电极轨42，其通过传导导通孔44互连到焊料垫及/或导电 轨34。在每一凹部32的底面上，提供导热安装垫46 (例如银合金垫)，LED芯片M或整流 器二极管(Dl到D4)可安装到导热安装垫46上。图4是AC发光装置10的透视部分截面图，其中已移除含有凹部32的陶瓷衬底30 的上部部分以使导电轨34及电极垫36的配置可见。如从所述图可看出，导热安装垫46在 形式上为大体“H”形以最大化其表面积。使用例如加载银的环氧树脂48的导热粘合剂或 通过使用例如金/锡焊料的低温焊料进行锡焊将LED或二极管安装成与安装垫46热连通。 LED芯片/ 二极管的上部(发光)表面上的相应电极50、52通过接合线M、56连接到凹部 32的底面上的相应电极垫36。LED芯片M可包括发射红色、绿色、蓝色、琥珀色或白色光的 LED芯片。在实例性实施例中，每一 LED芯片包括发射蓝色或UV光的基于氮化镓的LED芯 片。由于需要产生白色光，因此每一凹部装有磷光体(光致发光材料)材料58。为清晰起见，磷光体材料58未包含于图2及图4中。将所述磷光体材料(其通常呈粉末形式)与例 如聚合物材料的透明粘结剂材料(例如热可固化或UV可固化硅酮或环氧树脂材料)混合 并将所述聚合物/磷光体混合物施加到每一 LED芯片的发光面。本发明的AC LED特别适合 于与无机磷光体材料一起使用，例如具有一般组成A3Si (OD) 5或A2Si (OD) 4的基于硅酸盐的 磷光体，其中Si为硅，0为氧，A包括锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)或钙(Ca)，且D包括氯(Cl)、 氟(F)、氮(N)或硫(S)。在我们的共同待决的专利申请案US2006/0145123、US2006/028122、 US2006/261309及US20070295^中揭示基于硅酸盐的磷光体的实例，所述专利申请案中的 每一者的内容特此以引用方式并入到本文。如US2006/0145123中所教示，铕(Eu2+)活化的基于硅酸盐的绿色磷光体具有通式 (Sr5A1)x(SijA2) (0，A3)2+x:Eu2+，其中=A1为2+阳离子、1+与3+阳离子的组合中的至少一者， 例如 Mg、Ca、Ba、锌(Zn)、钠(Na)、锂(Li)、铋(Bi)、钇(Y)或铈(Ce) ;A2 为 3+,4+ 或 5+ 阳离 子，例如硼(B)、铝(Al)、镓(( )、碳(C)、锗(Ge)、N或磷⑵；且A3为1_、2_或3-阴离子， 例如F、C1、溴(Br)、N或S。写出所述化学式以指示A1阳离子替换Sr ;A2阳离子替换Si且 A3阴离子替换0。χ的值是2. 5与3. 5之间的整数或非整数。US2006/028122揭示具有化学SA2SiO4 = Eu2+D的基于硅酸盐的黄绿色磷光体，其中 A为包括Sr、Ca、Ba、Mg、Zn或镉(Cd)的二价金属中的至少一者；且D为包括F、Cl、Br、碘 (I)、P、S及N的掺杂物。掺杂物D可以介于从约0. 01到20莫尔百分数的范围内的量存在 于磷光体中。所述磷光体可包括(Sr1^BaxMy) Si04:Eu2+F，其中M包括Ca、Mg、Zn或Cd。US2006/^61309教示一种两相基于硅酸盐的磷光体，其具有与(Ml) 2Si04的晶体结 构大致相同的晶体结构的第一相；及与(M2)3Si05的晶体结构大致相同的晶体结构的第二 相，其中Ml及M2各自包括Sr、Ba、Mg、Ca或Si。至少一个相借助二价铕(Eu2+)活化且所述 相中的至少一者含有包括F、Cl、Br、S或N的掺杂物D。据信，掺杂物原子中的至少一些原 子位于主体硅酸盐晶体的氧原子晶格位点上。US2007/029526揭示一种具有化学式(SivxMx)yEuzSiO5的基于硅酸盐的橙色磷光 体，其中M为包括Ba、Mg、Ca或Si的二价金属中的至少一者；0 < χ < 0. 5 ;2. 6 < y < 3. 3 ； 且0. 001 < z < 0. 5。所述磷光体经配置以发射具有大于约565nm的峰值发射波长的可见光。所述磷光体还可包括例如我们的共同待决的专利申请案US2006/0158090及 US2006/0027786中所教示的基于铝酸盐的材料，所述专利申请案中的每一者的内容特此以 引用方式并入到本文。US2006/0158090教示一种化学式为Μ1-xΕuxAlyO[2+3y/2]的基于铝酸盐的绿色磷光体， 其中M为包括Ba、Sr、Ca、Mg、Mn、Zn、Cu、Cd、Sm及铥(Tm)的二价金属中的至少一者，且其 中 0. 1 < χ < 0. 9 且 0. 5 ≤ y ≤ 12。US2006/0027786揭示一种具有化学式(MhxEux) ^MgzAlyOw3yM的基于铝酸盐的磷 光体，其中M为Ba或Sr的二价金属中的至少一者。在一个组成中，所述磷光体经配置以 吸收处于介于从约^Onm到420nm的范围内的波长中的辐射，并发射具有介于从约420nm 到560nm的范围内的波长的可见光，且0. 05 < χ < 0. 5或0. 2 < χ < 0. 5 ;3≤y≤12且 0. 8 ≤ z ≤ 1. 2。所述磷光体可进一步掺杂有例如Cl、Br或I的卤素掺杂物H，且可具有一 般组成(MhEux) 2-zMgzAly0[2+3y/2] H。
或者，所述磷光体可包括基于次氮基硅酸盐的磷光体化合物，其在可见光谱的红 色区域中发射且具有通式MaMbBe (N，D) :Z，其中Ma为二价碱土元素，例如Mg、Ca、Sr或Ba ；Mb 为三价金属，例如Al、Ga、Bi、Y、La或Sm ；M。为四价元素，例如Si、Ge、P或B，N为氮，D为例 如F、Cl或Br的卤素；且Z为例如铕Eu2+的活化剂。将了解，所述磷光体并不限于本文中所描述的实例且可包括任一无机磷光体材 料，包含(例如)氮化物及硫酸盐磷光体材料、氧氮化物及含氧硫酸盐磷光体或石榴石材料 (YAG)。陶瓷衬底30可进一步包含沿封装30的相对边缘布置的多个测试孔60。孔60使 得能够电探测对应于互连LED芯片M的串的节点的下伏电极垫38。图5是根据本发明的AC LED的电路图，其指示LED芯片与其相关联凹部32的物 理位置之间的对应性。为改进热从装置10中向外的传导，陶瓷衬底30可进一步并入有热导通孔62，其提 供用于热从热安装垫46到所述装置的外部表面(例如所述装置的底部(基底)上的焊料 垫40)的传导路径(图6)。如所图解说明，热导通孔62可包括穿过对应于热安装垫46的 每一凹部32的底面到所述装置的基底的孔阵列。通过(例如)给所述孔镀敷或填充焊料 64来给每一孔的壁涂覆导热材料64 (例如金属)。图7是根据本发明的另一实施例的AC发光装置10的示意性截面表示，其中LED 芯片M具有位于其上部发光表面上的一个电极52及位于其下部表面上的传导平面66。对 于此LED芯片M，每一凹部的底面上的一个电极68延伸到所述凹部中且提供组合的热安装 与电极垫。通过(例如)使用低温金/锡焊料70进行锡焊将所述LED的传导平面66电连 接到安装/电极垫68且通过接合线56将电极52连接到电极垫36。图8是根据本发明的又一实施例的AC发光装置的示意性截面表示，其中LED芯片 24具有位于其基底上的一对电极72、74。通过将每一电极72、74倒装芯片接合76到电极垫 36中的相应一者将每一 LED芯片电连接到电极垫36。对于此布置，凹部32可在直径上为 0. 5mm以用于接纳300 μ m2的芯片，其中中心以0. 5mm间隙间隔从而实现每cm2 100个LED 芯片的堆填密度。图9是根据本发明的AC发光装置的优选实施方案的示意性截面表示。在此实施例 中，每一凹部32填充有透明材料78以便覆盖并囊封每一 LED芯片对。适合透明材料的实 例为UV可固化或热可固化硅酮材料，例如GE的硅酮RTV615或环氧树脂材料。透明材料78 构成LED芯片M及接合线M、56的钝化涂层且提供对所述LED芯片及接合线的环境保护。 通常，优选地用透明材料78来完全地填充每一凹部32。在图9的实施例中，提供含磷光体 材料80的单独层以上覆于凹部32中的每一者上。优选地，将含磷光体材料80的层制作为 单独薄片，接着将其切割成确定为适当大小的块，可接着用(例如)透明粘合剂将所述块接 合到衬底30上的面上。将所述磷光体材料(其呈粉末形式)与例如聚碳酸酯材料、环氧树 脂材料或者热固性或UV可固化透明硅酮的透明聚合物材料以预选比例混合。适合硅酮材 料的实例为GE的硅酮RTV615。将磷光体混合物加载到硅酮的重量比通常介于每100份中 有35份到65份的范围中且确切的加载将取决于装置的目标相关色彩温度(CCT)。接着挤 出所述磷光体/聚合物混合物以形成其中磷光体在其整个体积中均勻分布的同质磷光体/ 聚合物薄片。通常，磷光体/聚合物薄片具有数量级为IOOym的厚度。如在磷光体到聚合物的重量加载的情况中一样，磷光体层80 (磷光体/聚合物薄片)的厚度将取决于成品装 置的目标CCT。与其中个别凹部装有含磷光体材料的装置相比，图9的配置提供若干个优 点，这些优点即·制造成本的减少，这是因为仅需要制作单一发光装置以及通过施加适当的含磷 光体材料薄片来选择装置所产生的光的CCT及/或色彩色调；·可实现较一致的CCT及/或色彩色调；及·由于磷光体位于远离LED芯片处，因此此减少所述磷光体的热降解。此外，将了解，除提供对装置的环境保护以外，透明材料78另外还充当热势垒，从 而进一步减少热到磷光体的传导。图10是用于从12V AC供应源直接操作的发光装置的电路图，所述发光装置包括 16个LED芯片(LED 1到LED 16)。如图10中所图解说明，LED芯片连接为自整流布置，其 包括并联连接于AC供应源的端子ACl与AC2之间的两个全波桥式整流器电路82、84。第一 桥式整流器82在桥的相应臂中包括第一臂中的LED 1 ；第二臂中的串联连接的LED 2及 LED 3 ；第三臂中的串联连接的LED 4及LED 5;以及第四臂中的LED 6。其余的两个LED芯 片LED 7及LED 8并联连接于第一桥的整流节点(+、-)之间。类似地，第二桥式整流器84 在桥的相应臂中包括LED 9;串联连接的LED 10及LED 11;串联连接的LED 12及LED 13; 以及LED 14。其余的两个LED芯片LED 15及LED 16并联连接于第二桥的整流节点(+、-) 之间。如在本发明的其它实施例中一样，LED芯片装纳于陶瓷衬底(封装)30的相应凹部 32中。方便地，所述衬底在形状上为正方形且具有4行X4列的正方形凹部阵列。虽然自 整流布置消除对额外整流器二极管的需要，但其将减少电路的有效负载，因为在完整的AC 循环内仅激励桥的整流节点(+、_)之间的LED(即，LED 7、LED 8及LED 15、LED16)。相比 之下，将在正半部循环上激励LED ULED 4,LED 5及LED 9,LED 12、LED 13且将在负半部 循环上激励LED2、LED 3、LED 6及LED 10、LED 11、LED 15，且其各自将分别被激励达时间 的 50%。虽然本发明致力于提供一种能够从高压AC源操作的AC发光装置，但将了解本发 明还应用于从直流(DC)源操作。图11是用于从IlOV DC供应源操作的发射白色光的装 置的示意性表示，所述装置包括两个串联连接的装置10，其中每一装置具有16个串联连接 的LED芯片(LED 1到LED 16)。如图11中所图解说明，每一装置10包括正方形陶瓷衬底 30，其具有布置为4行X4列的正方形阵列的16个凹部32。每一凹部32装纳有LED芯片 (LED 1到LED 16)中的相应一者。如上文所描述，所述陶瓷衬底进一步包含导电轨34，其 经配置以将LED芯片连接成串联布置。此装置10的益处为其模块化性质，在于所述装置可 通过分别将两个或四个此类装置串联连接而从IlOV DC或220V DC操作。本发明的发光装置特别应用于一般照明应用中且图12是基于本发明的发光装置 10的管状灯86的示意性透视表示。灯86既定作为对常规白炽管状灯泡或荧光管的替换且 经配置以用于市电操作IlOV Ac。在此实例性实施例中，灯86在形式上为伸长的且包括透 明或半透明的大致管状(圆柱形)外壳88。管状外壳86可由例如聚碳酸酯材料的透明塑 料材料或由玻璃材料制成。多个发光装置10(例如图11的装置)以相等的间隔沿金属芯 印刷电路板(MCPCB) 90的长度安装。MCPCB 90在形式上为伸长的且经配置以装配于管状外 壳90内部。MCPB 90的后部面安装成与延续大致所述灯的长度的散热器92热连通。所述散热器可另外与相应端帽94成热连通以使得能够将热耗散到例如所述灯安装到其中的照 明器材的更大热质量中。整流器电路(未显示)可装纳于端帽94内以使得所述灯能够经 由所述端帽上的连接引脚96而从市电供应源直接操作。图13是根据本发明的灯泡98的透视表示，其既定作为对常规白炽灯泡的直接替 换。在此实施例中，多个发光装置10以圆形阵列安装于环形MCPCB 100上。灯泡98既定 用于市电操作IlOV AC且包括用于直接连接到市电电力供应源的似6标准底座(螺旋式连 接器)102。将了解，可使用其它连接器，例如英国通常使用的卡口连接器。所述灯泡的主体 104包括大体圆锥形散热器104，其具有沿外表面轴向地及在中心镗孔108内轴向地延伸的 多个热辐射鳍片106。环形MCPCB 100安装成与散热器104的圆形底座热连通。整流器电 路(未显示)可装纳于螺旋式连接器102内以使得发光装置10能够直接从市电电力供应 源操作。所述灯泡可另外包括透明或半透明前盖(未显示)。将了解，在各种实例性实施例中，LED 24装纳于相应凹部32中，凹部32具有位于 所述凹部的底面上的一对电极垫(电导体)36以用于连接到LED的电极。本发明的发光装 置的特定优点为(a)有可能容易地制作具有相对高的LED堆填密度(通常为每cm230到100 个LED)的装置及(b)由于每一 LED装纳于相应凹部中，因此可通过给每一凹部装入一种或 一种以上磷光体材料以实现所发射光的所要相关色彩温度及/或色彩色调来容易地提供 磷光体囊封。将了解，本发明并不限于所描述的具体实施例且可在本发明的范围内做出变化。 举例来说，通过适当地选择LED芯片的数目，可从例如欧洲及亚洲使用的220V AC (50Hz)的 其它高压市电电力供应源来直接操作本发明的AC发光装置。此外，每一装置可经配置以用 于在例如12V AC的较低电压下操作且可从较高电压AC供应源来操作串联连接的装置的串ο此外，虽然陶瓷衬底(封装)对于借助高AC电压供应源的操作是优选的，但在替 代实施例中所述封装可包括例如具有良好导热性的硅的其它电绝缘材料或高温聚合物材 料。
权利要求
1.一种发光装置，其包括多个发光二极管；及绝缘衬底，其具有凹部阵列，所述凹部 各自用于装纳所述发光二极管中的相应一者，所述衬底并入有经配置以用于将所述发光二 极管连接成选定电配置且在每一凹部的底面上提供至少两个电连接的电导体图案，且其中 每一发光二极管连接到所述至少两个电连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其中每单位衬底面积的发光二极管的堆填密度处于每 cm2 30个到100个的范围中。
3.根据权利要求1所述的装置，其中发光二极管通过至少一个接合线电连接到所述电 连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其中发光二极管通过倒装芯片接合电连接到所述电连接。
5.根据权利要求1所述的装置，且其进一步包括位于每一凹部的基底上的导热垫以用 于将相应发光二极管安装成与其热连通。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述衬底进一步包括用于将热从所述导热垫传导 到所述衬底的外部的热导通孔。
7.根据权利要求1所述的装置，且其进一步包括大致填充每一凹部以囊封每一发光二 极管的大致透明材料。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述透明材料选自由以下各项组成的列表UV可 固化聚合物；热可固化聚合物；环氧树脂；及硅酮材料。
9.根据权利要求7所述的装置，且其进一步包括在所述透明材料中并入有至少一种磷 光体材料，所述磷光体材料可操作以吸收由其相关联发光二极管发射的光的至少一部分并 重新发射不同波长的光。
10.根据权利要求7所述的装置，且其进一步包括提供上覆于每一凹部上的至少一种 磷光体材料，所述磷光体材料可操作以吸收由其相关联发光二极管发射的所述光的至少一 部分并重新发射不同波长的光。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述发光二极管连接成选自由以下各项组成的 群组的电配置串联连接；以相反极性并联连接的发光二极管对；串联连接的发光二极管 群组且所述群组以相反极性并联连接；及连接成桥式配置。
12.根据权利要求1所述的装置，且其进一步包括用于使得所述发光二极管能够直接 从AC供应源操作的整流器布置。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述整流器布置的组件装纳于一个或一个以上 凹部中。
14.根据权利要求12所述的装置，其中所述整流器布置包括连接成桥式整流器配置的 四个二极管，且其中所述电导体图案经配置使得所述发光二极管串联连接于所述桥的整流 节点之间。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述二极管选自由以下各项组成的群组硅二 极管；锗二极管；碳化硅二极管；及氮化镓二极管。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述绝缘衬底选自由以下各项组成的群组低温 共烧陶瓷；硅；及高温聚合物。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述发光二极管包括基于氮化镓的发光二极管芯片
18.根据权利要求1所述的装置，其中所述凹部阵列配置为正方形阵列。
19.一种AC光源，其包括伸长的电路板，其具有多个根据权利要求1所述的发光装 置，所述发光装置安装于所述电路板上且沿所述电路板的长度安置；及伸长的大致透明外 壳，所述电路板经配置以装配于所述外壳内。
20.一种AC光源，其包括环形电路板，其具有多个根据权利要求1所述的发光装置， 所述发光装置安装于圆形阵列上且配置为所述圆形阵列；本体，所述电路板安装到所述本 体且与其热连通；及连接器，其用于将所述光源连接到AC供应源。
全文摘要
本发明涉及一种发光装置，其包括多个发光二极管；及绝缘(低温共烧陶瓷)衬底，其具有凹部阵列，所述凹部各自用于装纳所述发光二极管中的相应一者。所述衬底并入有经配置以用于将所述发光二极管连接成选定电配置且在每一凹部的底面上提供至少两个电连接的电导体图案。发光二极管可通过至少一个接合线或通过倒装芯片接合电连接到所述电连接。每一凹部填充有透明材料以囊封每一发光二极管。所述透明材料可并入有至少一种磷光体材料使得所述装置发射选定色彩及/或色彩温度的光。
文档编号H01J1/62GK102047372SQ200980119197
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月13日 优先权日2008年5月27日
发明者周锡烟, 李依群, 苏骅 申请人:英特曼帝克司公司