专利名称：使用led的照明装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用发光二极管(LED: light-emitting diode)的照明装置及其制造方法。
背景技术：
近年来，发光二极管(以下称为LED发光单元)作为用于各种照明设备的光源受到关注，与诸如白炽灯的常规照明灯相比，LED发光单元有诸如发热量更低和工作寿命更长的有利效果。LED发光单元近年来在各种领域得到使用，不仅用作显示器的光源，还用作一般照明设备的照明灯或用作车辆上安装的前灯等。由于每一个LED发光单元具有较低的光强度，因此，为了实现高的光强度，大量的LED发光单元被组装到一个灯体内。 作为这种照明装置，以往提供有图I所示的炮弹型LED发光单元的LED照明灯。其中，有使用单个发光二极管的光源装置以及将多个发光二极管矩阵状地配置在绝缘板上来使用的光源装置。炮弹型的LED灯按照如下方式形成，见图2。下面结合图I和图2来说明炮弹型LED照明灯的结构及形成过程。首先将散热板3、绝缘板4和电路板8用胶粘剂接合到一块，再用银浆等芯片焊接膏7把LED晶片2点银浆到电绝缘板4上，然后将LED晶片2和电路板8之间用金等金属细线构成的焊接线9电连接。为了得到白色光，将混合了荧光粉11的密封树脂10密封LED晶片2、焊接线9及部分电路板8，此即图2所示的封胶。这样制成的LED发光单元经过一系列固化、检验、封装后成为合格LED灯体，然后安装上导光材料，就制成了 LED照明装置。如图I所示，LED晶片2外覆有密封树脂和荧光粉，由于密封树脂的导热系数低，因此，一般LED晶片2的散热路径只有一个，即通过散热板3将热量传递出去。在作为照明装置的通常使用温度范围内，LED照明装置的发光效率由LED晶片2的发光效率决定，而LED晶片2的发光效率与与其自身温度高低成反比，即晶片温度越低则发光效率越高，晶片温度越高则发光效率越低。这是因为晶格的振动随着温度上升而增加，使电子和空穴的无辐射结合增加。在使用发光二极管的光源装置中，作为发热的主要部分，是LED晶片2。因此，如何将LED晶片2产生的热量迅速地散发出去，并使LED晶片温度下降，就变得非常重要。此外，如果提高从LED晶片2向外部的散热来抑制LED晶片2自身的温度上升，则可以在LED晶片2中流通更大的正向电流，从而可以增大LED晶片2的光输出。再有，提高LED晶片2的散热特性可以提高LED晶片2的寿命，降低光衰。LED晶片自身的发热会加速LED晶片的劣化，使LED寿命缩短。密封树脂33因LED晶片2的发射光而出现显色反应，该显色反应是光化学反应，会使密封树脂劣化而呈现出颜色，因此从密封树脂33发射到外部的光也会显著下降。如果密封树脂33的温度升高，则该显色反应的反应速度会加快。因此，提高LED晶片向外部的散热可有效降低LED晶片及树脂的温度，从而减弱因LED晶片发光而引致的树脂的光化学反应速度，提高LED晶片的寿命。最后，现有技术的荧光粉是外覆型，其是用荧光粉与树脂混合全，覆盖在一个一个LED灯珠上，工序繁琐。且由于荧光粉和树脂外覆致LED灯工作温度较高，而荧光粉在高温条件下光转换效率较低，因而要求较高质量的荧光粉。综上所述，提闻从LED晶片2向外部的散热特性，可以提闻LED晶片的发光效率、增加光输出、提高LED晶片寿命、降低对荧光粉的质量要求，同时也就是提高LED照明装置的发光效率、增加光输出、提高LED照明装置寿命。而且荧光粉外覆型的LED灯也致生产工序繁琐，成本较高。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种LED照明装置及其制造方法，可提高发光效率、增大光输出、实现长寿命，同时又能减少工序降低成本。为了实现上述目的，按照本发明的射出来自LED晶片的照明装置，包括灯头、LED灯体及导光体，所述灯头与所述LED灯体固定连接；
所述LED灯体上布设有LED发光单元，所述LED发光单元含有LED晶片；所述LED灯体上还设有驱动LED晶片的驱动电路，所述驱动电路与LED晶片及灯头电连接；所述导光体设置在所述LED灯体取光面的外周面,所述导光体内含有突光粉。由此，因为荧光粉远端设置在导光体内，可降低LED灯对荧光粉的质量要求，如本发明可选择国产荧光粉，则可以显著降低本照明装置的成本。本发明在上述改进的发明中，还包括，所述LED发光单元上还具有导热性的散热板，所述散热板与LED晶片电绝缘。最好还包括,所述LED发光单元还有绝缘板和电路板，所述绝缘板配置在所述散热板的至少一个面上，所述电路板配置在绝缘板上，所述驱动电路配置在电路板上。进一步地，所述LED晶片热耦合在绝缘板上。本发明LED晶片表面没有直接覆盖任何物体，直接裸露在空气中，则LED晶片发光时所散发的热量能够得到充分及时释放。因此，本发明可以实现有良好散热特性，能有效抑制LED晶片的温度上升，防止温度上升造成的发光效率的下降。而且由于使LED的温度上升，所以还可在LED晶片上施加更大的工作电流，从而增大LED晶片的光输出，降低LED晶片的热劣化，提高LED晶片的寿命。此外，由于LED晶片的有效散热性提高而致整个LED灯体工作温度下降，因而导光体内的荧光粉因其工作环境温度下降而致荧光粉热劣化减少，可有效提高荧光粉的工作寿命。本发明在上述改进的发明中，所述绝缘板上设置有贯通孔，在贯通孔内以热耦合方式设置有与散热板电绝缘的所述LED晶片。进一步包括，所述散热板突出于绝缘部件内形成凸台，在凸台内以热耦合方式设置有与散热板电绝缘的所述LED晶片。此两种方式由于LED晶片直接耦合在散热板上，所以因LED晶片发光所产生的热量除了可直接散发到空气中外，还可以散发到散热板上，有效提高了 LED晶片及LED灯体的散热特性。还可将LED晶片表面与电路板表面保持水平，可有效提闻LED晶片的稳定性。还有,导光体与所述LED灯体的一端相连接。在本发明的射出来自LED晶片的光的照明装置的制造方法中，第I步骤，用散热板和LED晶片制作成LED发光单元；第2步骤，将LED发光单元制作成LED灯体，并在LED灯体上设置能驱动LED晶片的
驱动电路，并将驱动电路与LED晶片电连接；第3步骤，将LED灯体的一端与灯头固定连接；第4步骤，将驱动电路分别与灯头电连接；第5步骤，将荧光粉混合入导光物质内加工成导光体，再将导光体固定在LED灯体取光面的外周。由此，本发明的荧光粉由于实现了远端设置，离LED晶片较远，可有效降低对荧光粉的质量要求。本发明的散热板和LED晶片最好电绝缘。本发明还包括，A.在所述散热板的一个面上，接合绝缘板；
B.在所述绝缘板的与散热板不相接触的面上，形成对所述LED晶片的电路板；C.将驱动电路设置在电路板上。当然，本发明LED晶片(2)热耦合在绝缘板上。与现有的照明装置那样对LED晶片实行单个封装相比，本发明所述的制造方法由于对LED晶片不需封装，能有效减少工序，提闻成品率及提闻LED晶片的散热特性，同时也就是能有效降低成本提闻生广效益。由于本发明有效提闻了 LED晶片的散热性，因此也提高LED照明装置的发光效率、增加光输出、提高LED照明装置寿命。同时，由于导光体固定在LED灯体外周，因此在需要得到不同颜色的照明装置时，只需简单更换变色导光体，而不需重新封装LED晶体。因此本发明的LED照明装置成本较低，而工作时间更长久。本发明在上述改进的制造方法中，最好还包括，所述绝缘板上形成有贯通孔，在贯通孔内散热板上用热耦合方式设置有与散热板电绝缘的所述LED晶片。进一步地，所述散热板上形成凸台，凸台突出于绝缘板内的贯通孔内。这二种方式都可将LED发光时产生的热量传递给散热板，从而提高LED晶片的散热特性。同时凸台的设置也可使放置在凸台上的LED晶片与电路板表面持平，从而提高LED晶片的稳定性。在本发明改进的上述制造方法中，该方法还包括将导光体固定在LED灯体的另一端。本发明的导光体可用下述方法获得。将荧光粉与硅胶类胶混合涂于导光材料上；或者，将惰性气体和荧光粉合成为气粉混合物后并充入密闭的透明器皿形成；或者，将荧光粉与透明漆混合后直接喷涂于导光材料上。
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见针，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图I为现有的炮弹型LED发光单元的结构示意图；图2为现有的LED照明装置加工流程示意图；图3为本发明实施例ILED发光单元结构示意图；图4为本发明LED照明装置结构半剖示意图5为本发明实施例2LED发光单元结构示意图；图6为本发明实施例3LED发光单元结构示意图；图7为本发明实施例4LED发光单元结构示意图；图8为本发明实施例5的LED照明装置加工流程示意图；图9为本发明实施例6的LED照明装置加工流程示意图。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的实施例。(实施例I)
下面参照图3和图4来说明本发明的实施例I。该光源装置I射出来自发光二极管即LED晶片2的光，LED晶片2热耦合在绝缘板4上，由于LED晶片2上没有覆盖密封树月旨，LED晶片2发光时所散发的热量直接散发到空气中。首先制作LED发光单元1，如图3所示。用胶粘剂将散热性能良好的散热板3和电绝缘板4粘结起来。在绝缘板4中的与散热板3相反侧的面上，使用银浆等晶片焊接膏7将LED晶片2分别焊接在绝缘板4上。在绝缘板4的其它部位使用印刷布线技术来形成电路板8，在电路板8上形成驱动电路(图中未示出)，将LED晶片2的电极与驱动电路间用金属线构成的焊接线9进行电连接。如图4所示，将如上图所示的单个或多组LED发光单元I根据需要组成为不同形状的LED灯体13，如可为平面状或圆柱状，其LED晶片2均朝外设置，该灯体的一端与灯头14固定连接，将灯头14与驱动电路电连接。可采用硬质绝缘材料加工成灯芯支架15来固定灯体13，该灯芯支架包括有固定LED发光单元I两端的固定支架，支撑固定支架的主体支架。导光体18可用以下几种方式获得。A:将荧光粉11与硅胶类胶混合涂于导光材料上或直接成型为变色导光体:在密闭的透明器皿中，充入惰性气体和荧光粉11合成为气粉混合物与透明器皿变成导光体18 ；C :将荧光粉11与透明漆混合后直接喷涂于导光材料上变为导光体18等方式加工成所需形状的变色导光体18。将导光体18固定在LED灯体13外周，如固定在LED灯体的尾端，或者固定在照明装置的其它支持体上。作为LED晶片2，图3所示晶片的二个电极在晶片上表面，也可以晶片下表面设一个电极，上表面设另一电极，此时可将散热板3作为布线板，或是在散热板3上设置电极，再用焊接线将LED晶片与散热板3的电极和布线板8之间分别电连接就可以。与现有的照明装置相比，本实施例的LED晶片2直接裸露在空气中，其上没有直接外覆任何物体，故本照明装置的LED晶片2可获得充分的散热性。还有，此种结构的LED照明装置工艺简单，在需要获得不同颜色的灯光时，不需要重新制作LED发光单元，只需更换相应颜色的变色导光体，提高了 LED光源的适应性，获得了更大的经济效益。(实施例2)本实施例LED发光单元I的形成过程如图5示通过注塑等方式形成带圆通孔5的绝缘板4，通过切削等方式形成一个表面形状与绝缘板4相类似的散热板3，将散热板3与绝缘板4粘合在一起。圆通孔5要求贯通绝缘板4并达到散热板3，在圆孔5底部的散热板的表面上，使用银浆等晶片焊接膏7将LED晶片2分别焊接在从孔5露出的散热板3的部位上。本实施例的其它部分与实施例I完全相同。本实施例是将LED晶片2直接焊接在导热性好的散热板3上，且LED晶片2直接裸露在空气中，其上不直接覆盖任何物体，则LED晶片2有二种散热方式，第一种是经晶片焊接膏7传送到散热板3，第二种是直接传送到空气中。在这里晶片焊接膏7为银浆导热系数最高，直接快速将热量传导到铝的散热器上。因此，与现有的LED照明装置相比，本实施例的LED晶片2有良好的散热特性，可有效阻止LED晶片2的温度上升，所以使LED晶片2的发光效率提高，同时增加光输出，并且可以实现长寿命。同时贯通孔5由于是注塑形成，相较切削及冲压等工艺形成的贯通孔而言，有更好的光取出率。由于本实施例的LED晶片2有较好的散热特性，故对荧光粉的质量要求较低，因此可不必选用进口荧光粉而只需国产荧光粉(实施例3)·本实施例LED发光单元的形成过程如图6示，散热板3上有凸台6，绝缘板4上有贯通孔5，将散热板3与绝缘板4接合后再将电路板8接合在绝缘板4的另一面，将散热板3上的凸台6突出于绝缘板4内的贯通孔5内且使凸台5略低于电路板8外表面。将LED晶片2通过银浆等晶片焊接膏7热耦合在凸台6上，使晶片2上表面与电路板8上表面基本水平。本实施例其它部分与实施例I完全相同。本实施例是将LED晶片2直接焊接在导热性好的散热板3上，且LED晶片2直接裸露在空气中，其上不直接覆盖任何物体，则LED晶片2有二种散热方式，第一种是经晶片焊接膏7传送到散热板3，第二种是直接传送到空气中。在这里晶片焊接膏7为银浆导热系数最高，直接快速将热量传导到铝的散热器上。因此，与现有的LED照明装置相比，本实施例的LED晶片2有良好的散热特性，可有效阻止LED晶片2的温度上升，所以使LED晶片2的发光效率提高，同时增加光输出，并且可以实现长寿命，及可降低成本。本实施例LED晶片2表面与绝缘板4表面基本持平，可降低连接LED晶片2与绝缘板4上的电路板8的焊接线9的应力，提高焊接线9的强度。(实施例4)本实施例LED发光单元的形成过程如图7示，用晶片焊接膏7将LED晶片2热耦合到散热板3上，再用金线等焊接线9将LED晶片2的电极电连接。其余部分与实施例I完全相同。本实施例结构简单，成本很低，且LED晶片有很好的散热特性。(实施例5)以下，参照图8示按每个工序来说明用于本实施例的照明装置的制造方法。本实施例的照明装置的构造与实施例4相同，所以对相同的结构部件附以相同的标号，并省略其说明。首先，在第I工序的制作LED发光单元步骤中，以切削等方式形成散热板3，以晶片焊接膏7将LED晶片热耦合在散热板3上，用金线等焊接线9将LED晶片电连接。其次，将单个或数个LED发光单元加工成所需形状和所需功率的LED灯体13，在LED灯体13上设置驱动电路，并将驱动电路与LED晶片电连接。再次，将LED灯体13与带有外接电源的灯头14固定连接。然后，将驱动电路与灯头14电连接。最后，将混入了荧光粉的导光体18固定在LED灯外周面，以便将LED晶片2发出的或红、或绿、或蓝、或黄颜色的光变成所需要光的颜色，成品LED照明装置即做成功(灯的形状可以各种各样)。
本发明的导光体18可用以下几种方式获得。A:将荧光粉11与硅胶类胶混合涂于导光材料上或直接成型为变色导光体:在密闭的透明器皿中，充入惰性气体和荧光粉11合成为气粉混合物与透明器皿变成导光体18 ；C :将荧光粉11与透明漆混合后直接喷涂于导光材料上变为导光体18等方式加工成所需形状的变色导光体18。导光体18可固定在LED灯体13外周，如固定在LED灯体的尾端，或者固定在照明装置的其它支持体上。本实施例的LED晶片2 —定要与散热板3电绝缘。(实施例6)如图9所示，在实施例5的第I工序制作LED发光单元步骤中，在散热板3上接合绝缘板4，在绝缘板4上以印刷布线的方法形成电路板8，再在电路板8上设置驱动电路(图中未示出)。接着，用银浆等晶片焊接膏7将LED晶片2热耦合在绝缘板4上，此即所谓点银浆，再用金等焊接线9将晶片与电路板8焊接好。其它工序与实施例5相同。也可在本实施例的第I工序中，在绝缘板4上经过冲压或注塑生成贯通孔5，将绝缘板4与散热板3相结合，再将LED晶片2通过晶片焊接膏7点焊在贯通孔5内的散热板3上。当然，也可将散热板3上加工成与贯通孔5相配套的凸台6，再将散热板3与绝缘板4相结合同时使凸台6突入贯通孔5内，但要使凸台6表面稍低于电路板8的相应表面。再将LED晶片2热耦合在凸台6上，这里，晶片2表面基本与电路板8表面持平。本实施例的电路板8不限于设在绝缘板4上，也可设在散热板3上，只要与散热板电绝缘即可。本发明可用作照明，也可用作手机等显示设备的显示光源。本发明的实施例不限于以上所表述，凡与上述实施例有类似功能的实施例都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种LED照明装置，射出来自LED晶片的光，包括灯头(14)、LED灯体(13)及导光体(18)，其特征在于 所述灯头(14)与所述LED灯体(13)固定连接； 所述LED灯体(13)上布设有LED发光单元(I )，所述LED发光单元(I)含有LED晶片(2);所述LED灯体(13)上还设有驱动LED晶片(2)的驱动电路，所述驱动电路与LED晶片(2)及灯头(14)电连接； 所述导光体(18)设置在所述LED灯体(13)取光面的外周面,所述导光体(18)内含有荧光粉(11)。
2.如权利要求I所述的LED照明装置，其特征是，所述LED发光单元(I)上还具有导热性的散热板(3)，所述散热板(3)与LED晶片(2)电绝缘。
3.如权利要求2所述的LED照明装置，其特征是，所述LED发光单元(I)还包括绝缘板(4 )和电路板(8 )，所述绝缘板(4 )配置在所述散热板(3 )的至少一个面上，所述电路板(8 )配置在绝缘板(4)上，所述驱动电路配置在电路板(8)上。
4.如权利要求3所述的LED照明装置，其特征是，所述LED晶片(2)布设在绝缘板(4)上。
5.如权利要求3所述的LED照明装置，其特征是，所述绝缘板(4)上有贯通孔(5)，在贯通孔(5)内以热耦合方式设置有与散热板(3)电绝缘的所述LED晶片(2)。
6.如权利要求5所述的LED照明装置，其特征是，所述散热板(3)上有凸台(6)，所述凸台(6)突出于绝缘板(4)的贯通孔(5)内。
7.如权利要求1、2、3、4、5、6中任一个所述的LED照明装置，其特征是，所述导光体(18)与所述LED灯体(13)的一端相连接。
8.根据权利要求I所述LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法包括 第I步骤，用散热板(3)和LED晶片(2)制作成LED发光单元(I)； 第2步骤，将LED发光单元(I)制作成LED灯体(13)，并在LED灯体(13)上设置能驱动LED晶片(2)的驱动电路，并将驱动电路与LED晶片(2)电连接； 第3步骤，将LED灯体(13)的一端与灯头(14)固定连接； 第4步骤，将驱动电路与灯头(14)电连接； 第5步骤，将荧光粉(11)混合入导光物质内加工成导光体(18)，再将导光体(18)固定在LED灯体(13)取光面的外周。
9.根据权利要求8所述的LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括 所述第I步骤的散热板(3)和LED晶片(2)电绝缘。
10.根据权利要求9所述的LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括 A.在所述散热板(3)的一个面上，接合绝缘板(4); B.在所述绝缘板(4)的与散热板(3)不相接触的面上，形成对所述LED晶片(2)的电路板(8)； C.将驱动电路设置在电路板(8)上。
11.根据权利要求10所述的LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括将所述LED晶片(2)热耦合在绝缘板上(8)。
12.根据权利要求10所述的LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括所述绝缘板(4 )上形成有贯通孔(5 )，在贯通孔(5 )内散热板(3 )上用热耦合方式设置有与散热板(3)电绝缘的所述LED晶片(2)。
13.根据权利要求12所述的LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括 所述散热板(3)上形成凸台(6)，凸台(6)突出于绝缘板(4)内的贯通孔(5)内。
14.根据权利要求8所述的LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括将导光体(18)固定在LED灯体(13)的另一端。
15.根据权利要求8至14所述的任一LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括所述导光体(18)为将荧光粉与硅胶类胶混合涂于导光材料上。
16.根据权利要求8至14所述的任一LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括所述导光体(18)为将惰性气体和荧光粉合成为气粉混合物后并充入密闭的透明器皿形成。
17.根据权利要求8至14所述的任一LED照明装置的制造方法，其特征在于，该方法还包括所述导光体(18)为将荧光粉与透明漆混合后直接喷涂于导光材料上。
全文摘要
本发明提供一种提高发光效率、增大光输出、实现长寿命、降低成本、同时生产工艺简单的LED照明装置及其制造方法。该照明装置包括包括灯头、LED灯体及导光体，灯头与LED灯体固定连接；LED灯体上布设有LED发光单元，LED发光单元含有LED晶片；LED灯体上还设有驱动LED晶片的驱动电路，驱动电路与LED晶片及灯头电连接；导光体设置在LED灯体取光面的外周面，导光体内含有荧光粉。本发明的变色荧光粉远端设置，可作为照明装置或作为手持设备的显示光源。
文档编号F21S2/00GK102900983SQ20121038068
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者王儒光 申请人:王儒光