一种LED组件及其灯的制作方法

本实用新型涉及照明领域，特别是一种LED组件及其灯。

背景技术：

LED灯，作为一种大量使用的新型节能光源，虽然近年得到了空前的发展，但是散热始终是LED灯的重要问题，散热的好坏直接影响寿命以及光衰。特别是在大功率LED灯方面，这一问题尤为突出。如何在散热和功率方面取得突破，是这一领域要重点考虑的技术问题。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提供一种LED组件，包括陶瓷基板和LED光源，其特征在于：

所述陶瓷基板为表面经过粗糙化处理的陶瓷基板，其包括两个侧面，至少一侧固定有两个间隔一定距离的铜电极；

所述两个铜电极通过其各自下底面与所述陶瓷基板固定，所述LED光源则被固定于所述两个铜电极的上表面；

并且，在LED光源、两个铜电极、陶瓷基板所包围的空间内，填充有导热填料，所述导热填料：

1)导热胶或导热油墨或其组合，并且导热胶或导热油墨中添加金属氧化物粉体或如下任一种粉体或如下粉体的任意组合：氮化硼粉，金刚石粉；

或

2)各向异性导电胶。

优选的，所述铜电极的上表面与下底面之间的厚度根据LED灯的功率而定。

优选的，所述陶瓷基板是利用氢氧化钠进行的粗糙化处理。

优选的，所述陶瓷基板的宽度大于2mm，且陶瓷基板本体包括散热结构，其中所述散热结构的宽度根据LED灯的功率而定。

优选的，所述LED光源为单个LED芯片，或多个同一颜色的LED芯片的组合，或多个不同颜色的LED芯片的组合。

优选的，所述铜电极的表面上覆盖反光油墨。

优选的，至少所述LED光源上附有荧光层或硅胶，所述荧光层或硅胶的表面喷涂有疏水涂料或亲水涂料，或喷涂有亲水-疏水复合涂料，或附有疏水薄膜或亲水薄膜，或附有亲水-疏水复合薄膜。

优选的，当所述荧光层或硅胶的表面喷涂有亲水涂料或亲水-疏水复合涂料，或附有亲水薄膜，或附有亲水-疏水复合薄膜时，所述LED光源中包括紫外LED。

优选的，所述LED光源上附有含有荧光粉的薄膜或其他薄膜。

优选的，所述陶瓷基板的另一侧也固定有LED光源。

优选的，所述LED光源中的LED芯片为倒装结构。

此外，还公开了一种LED灯，其采用前述任一LED模组，其特征在于：

所述LED灯包括透光灯壳，所述LED模组的主体位于透光灯壳内；

且所述透光灯壳包覆的LED灯的内部充满具有绝缘能力和散热能力的、高折射率液体，或者内部充有氮气气体或小分子惰性气体。

优选的，所述透光灯壳上包括注入孔和排出孔，所述液体或氮气气体或小分子惰性气体通过注入孔和排出孔，在一通路中泵送和循环。

优选的，所述透光灯壳用作透镜，所述LED光源包括裸LED芯片，所述裸LED芯片位于所述透镜的焦点，且所述裸LED芯片朝向透光灯壳。

优选的，所述液体中添加有对光具有散射作用的粉体。

也就是说，本实用新型在散热方面，实现了一种利用陶瓷基板的新技术方案，从而披露了一种新的LED组件。特别地，利用本实用新型的方案，能够进一步实现大功率LED灯，甚至是完全不采用任何散热器就能解决有关LED灯的散热和功率的平衡问题。

附图说明

图1为一个实施例中的结构示意图；

图2为另一个实施例中的光线入射和出射的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在一个实施例中，本实用新型公开了一种LED组件，包括陶瓷基板和LED光源，其中：

所述陶瓷基板为表面经过粗糙化处理的陶瓷基板，其包括两个侧面，至少一侧固定有两个间隔一定距离的铜电极；

所述两个铜电极通过其各自下底面与所述陶瓷基板固定，所述LED光源则被固定于所述两个铜电极的上表面；

并且，在LED光源、两个铜电极、陶瓷基板所包围的空间内，填充有导热填料，所述导热填料：

1)导热胶或导热油墨或其组合，并且导热胶或导热油墨中添加金属氧化物粉体或如下任一种粉体或者如下粉体的任意组合：氮化硼粉，金刚石粉；

或

2)各向异性导电胶。

就该实施例而言，一方面，结合附图1，其示意了LED光源、两个铜电极、陶瓷基板所包围的空间内，填充有导热填料。另一方面，陶瓷基板的表面经过粗糙化处理，粗糙化处理后的陶瓷基板的表面积要大于原始表面积，这使得陶瓷基板的表面结构被改良，微观上相当于陶瓷基板表面存在很多有利于散热的齿片。综合这两方面的突出优势，该实施例的LED光源的散热问题得到了有效的解决。

示例性的，金属氧化物粉体可以是氧化铝粉，氧化镁粉，氧化锌粉，氧化镍粉等。

需要说明的是，各向异性导电胶用作导热填料时，由于LED光源要通过铜电极来通电，那么不言自明的：使用各向异性导电胶，应当使得沿铜电极方向导电而不应该造成短路，假设铜电极方向为Z方向，那么各向异性导电胶在X，Y方向则是绝缘的。各向异性导电胶，一方面在此处的X，Y方向是绝缘的，另一方面，在使用该各向异性导电胶时，也能通过简单的加热来更好的在LED光源、铜电极以及陶瓷基板所包围的空间内起到固定各部件的作用。

优选的，所述铜电极的上表面与下底面之间的厚度根据LED灯的功率而定。更优选的，在某一功率范围内，铜电极的厚度根据灯的功率可以设定为0.01-0.3mm。也就是说，在不考虑成本的情况下，该实施例优先考虑厚铜电极。容易理解，即使稍薄的铜电极，由于其散热性能，其依然能够有利于散热而不是相反。

优选的，所述陶瓷基板是利用氢氧化钠进行的粗糙化处理。就该实施例而言，其限定了一种粗糙化处理的实施方式。示例性的而不是限定的，可以采用420℃氢氧化钠熔融状态来浸泡陶瓷基板10-15分钟以粗糙化处理。粗糙化处理过程可以在陶瓷敷铜前，亦可陶瓷敷铜后进行，自然地，敷铜是为了制得铜电极。

优选的，所述陶瓷基板的宽度大于2mm，且陶瓷基板本体包括散热结构，其中所述散热结构的宽度根据LED功率而定。本领域中，一般陶瓷基板的宽度都小于2mm，之所以反其道而行之，是在于本实用新型中的陶瓷基板不仅起基板的作用，还更加突出散热作用，而没有采用额外的散热部件。例如，在较大功率情况下，如果将陶瓷基板宽度设计为1cm，那么超出2mm有4倍，超出的8mm甚至可以都设计为鳍片状或类似结构以便有利于散热。这对于较大功率或更高功率是有现实意义的，且打破了现有技术方案中对于陶瓷基板宽度的设计原则。容易理解的，宽度随功率变化，功率越大则越宽。容易理解的，虽然本实用新型可以不采用额外散热部件，但是不意味着本实用新型排斥额外散热部件，显而易见的，适当尺寸的额外散热部件也可以设置于陶瓷基板上以进一步实现其他散热方式。

优选的，所述LED光源为单个LED芯片，或多个同一颜色的LED芯片的组合，或多个不同颜色的LED芯片的组合。就该实施例而言，LED光源当然可以选择单个LED芯片，然而由于本实用新型有效的解决了散热，那么为了更好的显色性，完全可以采用多个同一颜色的LED芯片的组合，或多个不同颜色的LED芯片的组合，来实现更佳的单一颜色的显色性，或色彩叠加原理下的更佳白色或某更佳单一颜色的方案，也容易配合有关电路实现色温可调。附带提及的，本实用新型的贡献不在于披露电路连接或驱动电路部分，所以不对有关电路走线、驱动做出说明，本领域技术人员可以选择适当的电路走线、布线、图样电极以及驱动电路等方式。

优选的，所述铜电极的表面上覆盖反光油墨。就该实施例而言，对于铜电极的此种限定，是为了尽量有利于反光性。

优选的，至少所述LED光源上附有荧光层或硅胶，所述荧光层或硅胶的表面喷涂有疏水涂料或亲水涂料，或喷涂有亲水-疏水复合涂料，或附有疏水薄膜或亲水薄膜，或附有亲水-疏水复合薄膜。

就该实施例而言，目的在于实现具备一定自净能力的LED组件。所述LED光源上附有荧光层或硅胶，是为了实现一定的照明目的，例如荧光照明。然而，假如为了扩大自净的范围这一目的，也可以对除了LED光源之外的陶瓷基板其他表面附有荧光层或硅胶。就自净能力而言，疏水涂料或疏水薄膜，由于其疏水性，水滴(包括水蒸气凝结后形成的水滴)，就与表面的作用力较小，相对的，水滴与灰尘间的作用力较大，从而使得水滴容易与灰尘结合后一起脱落从而实现自净；此外，亲水涂料或亲水薄膜，则由于其亲水性，使得水滴容易在表面平铺开来而形成一层膜，形成膜的过程中同样容易将灰尘洗掉；也就是说疏水性和亲水性都能起到自净能力，更进一步的，就可以采用亲水-疏水复合涂料或亲水-疏水复合薄膜来实现自净。

更优选的，当所述荧光层或硅胶的表面喷涂有亲水涂料或亲水-疏水复合涂料，或附有亲水薄膜，或附有亲水-疏水复合薄膜时，所述LED光源中包括紫外LED。一方面，紫外光能够对周围环境起到杀菌消毒的作用，可使得本实施例应用于有需要的场合；另一方面，紫外光能够跟亲水性协同，进一步实现自净。更典型的，所述紫外LED可以在需要时再受控发射紫外光,主动自净。

本实用新型中，疏水涂料可以是纳米二氧化硅，也可以是源于现有技术中其他材料，不论现在是否已有多少种可以用作疏水涂料的原材料，还是将来会出现更多适用的相关材料。类似的，疏水薄膜可以是硅树脂薄膜或其他，亲水涂料与亲水薄膜均可以是源于纳米二氧化钛或其他，亲水-疏水复合涂料则可以是源于中国专利公开号CN101225272A中的涂料或其他，亲水-疏水复合薄膜则可以是二氧化硅-硅树脂-偶氮苯组成的复合薄膜或其他结构的复合薄膜。

优选的，所述LED光源上附有含有荧光粉的薄膜或其他薄膜。对于该实施例而言，其目的在于对LED光源进行防水保护，含有荧光粉的薄膜可以起到荧光照明的效果的同时也能以贴膜的形式保护LED光源，特别是LED芯片，当然，也可以用其他薄膜，例如普通的贴膜仅仅对LED光源进行防水保护。

优选的，所述LED光源中的LED芯片为倒装结构(flip-chip)。对于该实施例而言，倒装结构更有利于散热，但是与前述理念类似，本实用新型的方案也并不排斥正装结构，同样能用于适合功率下的正装结构。

优选的，所述陶瓷基板的另一侧固定有LED光源。如此，就使得在解决了散热的前提下，尽量实现360度照明，得到更好的照明效果。特别的，当其与前述实施例中的：透光灯壳用作透镜，所述LED光源包括裸LED芯片，所述裸LED芯片位于所述透镜的焦点，且所述裸LED芯片朝向透光灯壳，相结合时，此时LED灯可以实现两个不同方向的平行光照明，特别适用于探照等场合。更优选的，两侧的LED光源为对称的分布，容易理解，两侧的LED光源也可以为非对称的以便实现非对称光照效果。

此外，在一个实施例中，陶瓷基板两面都可以固定有LED光源并附有荧光层，但是，当透明基板只有一侧有LED光源时，对于陶瓷基板而言，没有荧光层的部分则可以通过前述鳍片形式作为散热鳍片。容易理解，荧光层对于本实用新型不是必须的，只有适当时，例如需要荧光照明时，可以考虑通过LED光源上附有荧光层来实现，也可以考虑是在透光壳体内表面附有荧光层来实现，或其他适宜方式。

在另一个实施例中，本实用新型还公开了采用前述任一LED组件的LED灯，所述LED灯包括透光灯壳，所述LED模组的主体位于透光灯壳内；且所述透光灯壳包覆的LED灯的内部充满具有绝缘能力和散热能力的、高折射率液体，或者内部充有氮气气体或小分子惰性气体。对于该实施例，所述液体相比气体，通过液体介质的传导，容易实现更好的散热性能。例如，液体采用折射率可达1.57左右的超高真空扩散泵硅油275。容易理解的，除上述要求外，粘度系数低、化学稳定性好、不腐蚀金属或LED芯片的话，那么这样的液体更好。更优的，所述液体中添加有对光具有散射作用的粉体，这样能提高该LED灯的散射性能，降低眩光。现有技术中，这种对光具有散射作用的粉体有多种选择，本实用新型不再对此赘述。

更优选的，所述透光灯壳上包括一注入孔和排出孔，所述液体或氮气气体或小分子惰性气体通过注入孔和排出孔，在一通路中泵送和循环。显然，泵送以及随之的循环，能更有利于散热，容易实现更大功率的LED灯，实现数十瓦甚至是百瓦级别。

附带提及的，本实用新型所公开实施例均考虑适当功率和灯尺寸允许的情况下，优先实现无散热器的方案，但这不意味着本实用新型的方案无法和散热器结合。例如，该实施例，一旦通路和散热器有连接，甚至通路的一部分或大部分是在散热器中形成的空腔，那么显然可以通过与散热器的结合实现更大功率的LED灯。

优选的，所述透光灯壳用作透镜，所述LED光源包括裸LED芯片，所述裸LED芯片位于所述透镜的焦点，且所述裸LED芯片朝向透光灯壳。此时，由于透光灯壳充当透镜(自然地，这内在要求了透光灯壳的形状，容易理解，透光灯壳可以是石英玻璃或有机玻璃等透光性壳体)，那么LED芯片本身可以为裸LED芯片，无需额外在LED芯片上设置其透镜。

此外，对于该实施例，在功率处于某合理范围的情况下，即便不采用前文液体或气体来散热，依靠第一个实施例的方案，并在此基础上，将前文透光灯壳用作透镜，所述LED光源采用裸LED芯片，且使得所述裸LED芯片位于所述透镜的焦点，以及使得所述裸LED芯片朝向透光灯壳，那么，正如图2所示，裸LED芯片发出的光直接穿过透光灯壳时，该LED灯就可以实现理论上的平行光，从而使得该LED灯的指向性大幅提高。例如，图2中裸LED芯片发出的光线照射到透光灯壳时，其入射角为A，其进一步进入空气时出射角为B，然而由于裸LED芯片处于所述透镜的焦点位置，则出射后的光线与S轴呈平行关系，从而实现了平行光。更优的，如果结合前一实施例的液体或气体来增强热传导，那么就能够在平行光的前提下，进一步实现大功率LED灯。

附带的，上述透光灯壳并不排斥前文中自净能力的有关涂料和薄膜的技术手段。

不言自明的，为了更优的性能，一般性的原则是，光在出射过程中，经过上述各实施例有关不同介质时，无论基板材料、液体、金属、壳体、还是荧光层，在现有技术条件下，及未来技术发展可能性存在时，均应优先考虑有关介质的折射率的匹配、膨胀系数的匹配以及其他必要参数的匹配。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，在不排斥的情况下，各个实施例可以相互结合。

综上所述，本实用新型实现了一种基于粗糙化处理的陶瓷基板和导热填料的LED组件，解决了散热问题，且容易实现大功率LED灯，甚至是完全不采用任何散热器就解决有关LED灯的散热和功率的平衡问题，能够广泛应用于各种场合，特别是大功率使用场合，例如路灯、矿灯、舞台灯、探照灯等等。

本说明书对所公开的实施例的上述说明，已使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种不经创造性劳动的修改，对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。此外，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。