用于提供定向光束的led照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体照明技术，特别涉及用于提供定向光束的发光二极管(LED)照明装置。
【背景技术】
[0002]LED作为一种新型的绿色光源产品，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。
[0003]LED是一种固态半导体器件，其基本结构一般包括带引线的支架、设置在支架上的半导体晶片以及将该晶片四周密封起来的封装材料(例如荧光硅胶或环氧树脂)。上述半导体晶片包含有P-N结构，当电流通过时，电子被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后以光子的形式发出能量，而光的波长则是由形成P-N结构的材料决定的。
[0004]诸如射灯(又称为多面反射灯杯(MR)灯)和帕灯(又称为碗碟状铝反射(PAR)灯)之类的产生定向光束的照明装置目前被广泛用于商场、KTV、橱窗商品展示以及家庭装修，因此在这类照明装置中采用LED作为光源具有很好的商业前景。但是受到技术发展的限制，LED在工作过程中仍然有相当一部分电能被转换为热能。当热能滞留在灯具内部时，将不可避免导致LED温度升高，从而造成光源性能劣化和失效。在MR灯和PAR灯中，由于热能密度较高，所以如何高效地将LED产生的热量散发到照明装置外部的问题显得尤为突出。
[0005]目前业界已经提出了多种将LED作为光源的MR灯和PAR灯。例如TomislavJ.Stimac等人的美国专利N0.6，787，999揭示了一种基于LED的组合灯，其作为参考文献，以全文引用的方式包含在本说明书中。该项美国专利所揭示的基于LED的组合灯包括光学模块和电子模块，其中，光学模块包括多个设置在印刷电路板上的LED和散热器(heatsink)，设置有LED的印刷电路板被粘合在散热器的表面；电子模块适于向LED供电,其一端与散热器连接，另一端设置电气接插件以接收外部电能。
[0006]需要指出的是，现有的产生定向光束的LED照明装置在结构上较为复杂，而且受散热能力所限，难以在大功率下工作。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种提供定向光束的LED照明装置，其具有结构简单和散热能力强等优点。
[0008]按照本发明一个实施例的用于提供定向光束的LED照明装置包括:
[0009]漏斗状的玻璃灯杯，其具有光滑的内表面；
[0010]灯头，其附接于所述玻璃灯杯的底部；
[0011]盘状的金属散热器，其设置于所述玻璃灯杯中并且外表面与所述玻璃灯杯的内表面紧密贴合；
[0012]LED发光模块,其设置于所述金属散热器的底部；
[0013]与所述LED发光模块电气连接的LED驱动电源模块，其设置在由所述玻璃灯杯和灯头限定的内腔中并且位于所述金属散热器的下方；以及
[0014]光学单元，其设置于所述玻璃灯杯的开口处并且面对所述LED发光模块，以将所述LED发光模块发出的光线变换为所需形状的定向光束。
[0015]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述玻璃灯杯和灯头分别采用卤素射灯的灯杯和灯头。
[0016]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述灯头的外壳由玻璃材料制成并且与所述玻璃灯杯一体成型。
[0017]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，通过使所述金属散热器的底部和上部分别抵靠住所述玻璃灯杯的底部和所述光学单元，将所述金属散热器限定在所述玻璃灯杯中。
[0018]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述金属散热器由铝制成并且其表面上形成有含镍的金属层，并且所述玻璃灯杯的内表面上形成有含铝的金属层。
[0019]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述LED发光模块包含:
[0020]金属载板，其包括互不连通的第一图案区和第二图案区，其中，所述第一图案区与所述LED驱动模块电气连接，所述第二图案区位于所述第一图案区之间并且固定于所述金属散热器的底部；
[0021]一个或多个设置在所述第二图案区的LED管芯，其包含形成于顶部的电极，所述LED管芯通过引线互连和与所述第一图案区电气连接；以及
[0022]由绝缘材料制成的框架，其与所述第一和第二图案区固定在一起。
[0023]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述金属散热器的底部形成有通孔，所述第一图案区包含位于所述通孔的内部或上方的部分以实现与所述LED发光模块的电气连接。
[0024]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述金属散热器由铝制成并且其表面上形成有含镍的金属层，所述玻璃灯杯的内表面上形成有含铝的金属层，所述第一和第二图案区由铜制成，并且所述第二图案区的背面形成有含银的金属层以通过焊接实现所述第二图案区固定于所述金属散热器的底部。
[0025]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述光学单元呈碗体状，包括侧壁和凸状体，所述侧壁从上部向下部收窄并且与构成碗体底部的所述凸状体相接，所述凸状体的上表面和下表面中的至少一个为凸面，并且所述上表面和下表面中的至少一个上形成多个突起或凹坑。
[0026]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述侧壁从其与所述凸状体的相接处向下延伸，从而与所述凸状体共同限定出一个凹腔以容纳所述LED发光模块。
[0027]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，包含覆盖在所述侧壁的外表面上的金属反射层。
[0028]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述多个突起呈鱼鳞状地形成在所述上表面和/或下表面上。
[0029]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述透镜元件呈漏斗形，其底部开设凹腔以容纳所述LED发光模块。
[0030]优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述透镜元件的外表面上形成有金属反射层。
【附图说明】
[0031]本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括:
[0032]图1为按照本发明一个实施例的用于提供定向光束的发光二极管照明装置的分解示意图。
[0033]图2为图1所示发光二极管照明装置的剖面示意图。
[0034]图3为一种用于图1和2所不实施例的LED发光模块的不意图。
[0035]图4为图1和2所示实施例中所采用的光学单元的示意图。
[0036]图5示出了图4所示光学单元的底部结构。
【具体实施方式】
[0037]下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。
[0038]在本说明书中，除非特别说明，术语“半导体晶圆”指的是在半导体材料(例如硅、砷化镓等)上形成的多个独立的单个电路，“半导体晶片”或“晶片(die)”指的是这种单个电路，而“封装芯片”指的是半导体晶片经过封装后的物理结构，在典型的这种物理结构中，半导体晶片例如被安装在支架上并且用密封材料封装。
[0039]术语“发光二极管单元”指的是包含电致发光材料的单元，这种单元的例子包括但不限于P-N结无机半导体发光二极管和有机发光二极管(0LED和聚合物发光二极管(PLED))。
[0040]P-N结无机半导体发光二极管可以具有不同的结构形式，例如包括但不限于发光二极管管芯和发光二极管单体。其中，“发光二极管管芯”指的是包含有P-N结构的、具有电致发光能力的半导体晶片，而“发光二极管单体”指的是将管芯封装后形成的物理结构，在典型的这种物理结构中，管芯例如被安装在支架上并且用密封材料封装。
[0041]术语“布线”、“布线图案”和“布线层”指的是在绝缘表面上布置的用于元器件间电气连接的导电图案，包括但不限