专利名称：半导体发光结构以及半导体光源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及照明装置领域，特别涉及一种半导体发光结构以及半导体光源。
背景技术：
自灯泡发明以来，电光源照明经历了三个重要的发展阶段，其代表性光源分别为 白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯。其中，白炽灯安装简便，但寿命短、效率低、耗电高；荧 光灯可以省电，但存在电磁污染、使用寿命短、易碎等问题，而且废弃物存在汞污染；高强度 气体放电灯则存在成本高、维护困难、效率低、耗电高、寿命短、电磁辐射危害等缺点。为此， 人们一直在开发新的照明光源。随着发光二极管(LED)的问世以及半导体技术的发展，半导体光源以其节能、环 保、寿命长、体积小等优点逐渐取代了以上几种光源，而广泛应用于各种照明领域，成为第 四代照明光源，又称绿色光源。半导体光源利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复 合，释放出能量引起光子反射，直接发出各种颜色的光。半导体照明的核心是PN结，具有正 向导通、反向截止等特性。当PN结施加正向电压，电流从阳极流向阴极时，半导体晶体发出 从紫外到红外不同颜色的光，光的强度与电流大小有关，电流越大，光的强度越高。目前，半导体光源均采用半导体PN结晶元体制备的LED封装体作为发光体，而后 将LED封装体以贴片等方式安装于照明装置中。而LED封装工艺复杂，势必增加半导体光 源的制造成本；另外，LED的散热问题一直是LED应用领域所关注的问题，同样，半导体光源 也不得不考虑到LED的散热问题，为此，在封装与后续LED封装体的贴片过程中都需要考虑 LED的散热问题。同时，目前各类电光源产品均无法改变光源本身的色温，即一旦光源制备完成，色 温也即固定下来。无法完全满足人类生活及工作对各种不同色温在同一环境不同时间下的 要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种半导体发光结构以及半导体光源，以解决现有的 半导体光源散热效果差，无法改变色温的问题。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种半导体发光结构，包括基板，所述基 板内设置有导电线路；多个PN结晶元体，所述多个PN结晶元体贴片于所述基板的一表面 上，并通过所述导电线路与驱动电源连接；其中，所述多个PN结晶元体分成高色温组与低 色温组。可选的，所述PN结晶元体的数量为2 50个。可选的，所述PN结晶元体的功率为0. 05W 1W，驱动电流为50mA 350mA。可选的，所述PN结晶元体包括高色温PN结晶元体和低色温PN结晶元体。可选的，所述高色温PN结晶元体的色温为4500K 10000K，所述低色温PN结晶元体的色温为2000K 4500K。可选的，所述高色温组由所述高色温PN结晶元体串联或者并联连接组成。可选的，所述低色温组由所述低色温PN结晶元体串联或者并联连接组成。可选的，所述基板为平面板，形状为正方形或者长方形或者圆形。可选的，所述PN结晶元体包括正极和负极，所述基板上具有多个与所述导电线路 接通的焊盘，且所述PN结晶元体的正极和负极分别与一个所述焊盘电连接。本实用新型还提供一种半导体光源，包括灯头、灯座、驱动电源、散热结构件、半导 体发光结构和灯罩，所述灯头与所述灯座连接，所述灯座与所述灯罩连接，所述驱动电源、 散热结构件和半导体发光结构置于所述灯座内，所述半导体发光结构包括基板，所述基板 内设置有导电线路；多个PN结晶元体，所述多个PN结晶元体贴片于所述基板的一表面上， 并通过所述导电线路与驱动电源连接；其中，所述多个PN结晶元体分成高色温组与低色温 组；所述散热结构件固定在所述基板的另一面上；所述驱动电源通过一路接线与高色温组 电性连接，通过另一路接线与低色温组电性连接。可选的，所述PN结晶元体的数量为2 50个。可选的，所述PN结晶元体的功率为0. 05W 1W，驱动电流为50mA 350mA。可选的，所述PN结晶元体包括高色温PN结晶元体和低色温PN结晶元体。可选的，所述高色温PN结晶元体的色温为4500K 10000K，所述低色温PN结晶元 体的色温为2000K 4500K。可选的，所述高色温组由所述高色温PN结晶元体串联或者并联连接组成。可选的，所述低色温组由所述低色温PN结晶元体串联或者并联连接组成。可选的，所述基板为平面板，形状为正方形或者长方形或者圆形。可选的，所述PN结晶元体包括正极和负极，所述基板上具有多个与所述导电线路 接通的焊盘，且所述PN结晶元体的正极和负极分别与一个所述焊盘电连接。可选的，所述散热结构件利用导热硅胶粘结在所述基板的另一面上。可选的，所述半导体光源还包括多个外翼片结构，所述外翼片结构设置于所述灯 座上。可选的，所述灯座内设置卡槽，所述散热结构件通过所述卡槽固定于所述灯座内。本实用新型提供的半导体发光结构以及半导体光源，利用PN结晶元体直接发光 的机理，通过将PN结晶元体直接贴片于基板上，并通过基板内设置的导电线路与驱动电源 连接，来直接驱动PN结晶元体发光。即引入了一种晶元体直接发光结构来取代现有技术中 的LED封装结构，由于不需要树脂封装，提高了半导体发光结构以及半导体光源的散热效 果。同时，省略了 LED封装的复杂工序，降低了半导体光源的制造成本。此外，通过调节高 色温组PN结晶元体以及低色温组PN结晶元体的亮暗变化，可有效调节半导体光源本身的 色温变化，满足人们生活及工作的要求。
图Ia是本实用新型一实施例的半导体发光结构的结构示意图；图Ib是本实用新型一实施例的半导体发光结构的俯视图；图2是本实用新型另一实施例的半导体发光结构的俯视图；[0033]图3a是本实用新型一实施例的半导体光源的结构示意图；图北是本实用新型一实施例的半导体光源的正视具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提供的半导体发光结构以及半导体光 源作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需 说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说 明本实用新型实施例的目的。本实用新型的核心思想在于，提供一种半导体发光结构以及半导体光源，利用PN 结晶元体直接发光的机理，通过将PN结晶元体直接贴片于基板上，并通过基板内设置的导 电线路与驱动电源连接，来直接驱动PN结晶元体发光。即引入了一种晶元体直接发光结构 来取代现有技术中的LED封装结构，由于不需要树脂封装，提高了半导体发光结构以及半 导体光源的散热效果。同时，省略了 LED封装的复杂工序，降低了半导体光源的制造成本。 此外，通过调节高色温组PN结晶元体以及低色温组PN结晶元体的亮暗变化，可有效调节半 导体光源本身的色温变化，满足人们生活及工作的要求。请参考图Ia和图Ib所示，其中，图Ia为本实用新型一实施例的半导体发光结构 的结构示意图，图Ib为本实用新型一实施例的半导体发光结构的俯视图。如图Ia和图Ib所示，半导体发光结构1包括基板10以及多个PN结晶元体12 (图 Ia中示意性的示出一个)，其中，基板10内设置有导电线路11，多个PN结晶元体12贴片于 所述基板10的一表面上，并通过所述导电线路11与驱动电源(图Ia和图Ib中未示出) 连接；其中，所述多个PN结晶元体12分成高色温组120与低色温组121。本实用新型实施 例所提供的半导体发光结构1将PN结晶元体12直接贴片于基板10上，并通过基板10内 设置的导电线路11与驱动电源连接，来直接驱动PN结晶元体12发光，不需要进行LED封 装工序，由此提高了半导体发光结构1的散热效果，降低了制造成本。此外，多个PN结晶元 体12分成高色温组120与低色温组121，通过调节高色温组PN结晶元体以及低色温组PN 结晶元体的亮暗变化，可有效调节光源本身的色温变化。请继续参考图Ia和图lb，所述PN结晶元体12的数量为2 50个，功率为0. 05W 1W，驱动电流为50mA 350mA。考虑到基板10的大小，以及包括基板10的半导体光源的大 小，PN结晶元体12的数量在2 50个为宜。在半导体光源的尺寸较大，例如户外大型照 明时，根据需要PN结晶元体的数量可以为更多个。在本实施例中，所述PN结晶元体12包括高色温PN结晶元体和低色温PN结晶元 体，所述高色温PN结晶元体的色温为4500K 10000K，所述低色温PN结晶元体的色温为 2000K 4500K。所述高色温组120可由所述高色温PN结晶元体串联或者并联连接组成。 所述低色温组121可由所述低色温PN结晶元体串联或者并联连接而成。根据半导体发光 结构1以及包括半导体发光结构1的半导体光源的变色温需求，所述高色温PN结晶元体和 低色温PN结晶元体的数量可以相等也可以不等。由所述高色温PN结晶元体串联或并联连接组成的高色温组120以及由所述低色 温PN结晶元体串联或并联连接组成的低色温组121可以对称也可以不对称，例如数量为 6个的高色温PN结晶元体可通过串联在一起组成高色温组，而同样数量为6个的低色温PN结晶元体可通过三个三个串联再并联而组成低色温组，此即为高色温组120与低色温组 121可以对称也可以不对称。请继续参考图lb，如图所示，所述基板10为平面板，其形状为长方形。请再参考 图2，其为本实用新型另一实施例的半导体发光结构的俯视图。如图2所示，半导体发光结 构1'的基板10'的形状为圆形。在本实用新型的其他事实例中，半导体发光结构的基板 还可以为其它形状，如正方形、菱形等。半导体发光结构的基板形状为圆形最佳，由于半导 体光源的截面通常为圆形，为了与半导体光源的截面配合，半导体发光结构的基板形状为 圆形最佳。当然，为了满足特殊照明的需要，半导体发光结构的基板形状也可以为其它不规 则形状。请参考图la，所述PN结晶元体12包括正极(图Ia中未标出)和负极(图Ia中 未标出)，所述基板10上具有多个与所述导电线路11接通的焊盘(图Ia中未示出)，且所 述PN结晶元体12的正极和负极分别与一个所述焊盘电连接。相应的，本实用新型还提供一种半导体光源。具体请参考图3a和图北所示，其中， 图3a为本实用新型一实施例的半导体光源的结构示意图，图: 为本实用新型一实施例的 半导体光源的正视图。如图3a所示，一种半导体光源2 (为清楚显示半导体光源2的结构，图3a中各连 接部件之间以分立的形式呈现)包括灯头20、灯座21、驱动电源22、散热结构件23、半导 体发光结构1和灯罩对，所述灯头20与所述灯座21连接，所述灯座21与所述灯罩M连 接，所述驱动电源22、散热结构件23和半导体发光结构1置于所述灯座21内，其中，所述半 导体发光结构1包括基板(图3a中未标出)，所述基板内设置有导电线路(图3a中未示 出)；多个PN结晶元体(图3a中未标出)，所述多个PN结晶元体贴片于所述基板的一表面 上，并通过所述导电线路与驱动电源22连接；其中，所述多个PN结晶元体分成高色温组与 低色温组(图3a中未标出)；所述散热结构件23固定在所述基板的另一面(远离多个PN 结晶元体的一面)上；所述驱动电源22通过一路接线(图3a中未示出)与高色温组电性 连接，并通过另一路接线(图3a中未示出)与低色温组电性连接。请参考图北，可进一步理解，所述灯头20与所述灯座21连接，所述灯座21与所 述灯罩M连接，而由于所述驱动电源22、散热结构件23和半导体发光结构1置于所述灯 座21内，因此在图北中为不可见。本实用新型实施例所提供的半导体光源将PN结晶元体 直接贴片于基板上，并通过基板内设置的导电线路与驱动电源连接，来直接驱动PN结晶元 体发光，不需要进行LED封装工序，由此提高了半导体发光结构的散热效果，降低了制造成 本。此外，多个PN结晶元体分成高色温组与低色温组，通过调节高色温组PN结晶元体以及 低色温组PN结晶元体的亮暗变化，可有效调节光源本身的色温变化。请继续参考图3a和图3b，由于半导体光源2包括半导体发光结构1，因此在半导 体发光结构1具备如上所述的构造以及性能的情况下，半导体光源2当然具备如上所述的 构造以及性能。进一步的，在本实用新型的实施例中，散热结构件23可利用导热硅胶粘结在半导 体发光结构1的基板(图3a和图北中未标示出)的另一面上，即与贴片有PN结晶元体相 对的一面。导热硅胶除具备粘结性，能将散热结构件23粘结于半导体发光结构1的基板的 另一面上，相较于其它粘结剂具有更好的导热性，能进一步的提高半导体光源2的散热效果，提高半导体光源2的可靠性。在本实施例中，所述半导体光源2还包括多个外翼片结构210，所述外翼片结构 210设置于所述灯座21上。通过所述外翼片结构210可进一步提高半导体光源2的散热效 果，提高半导体光源2的可靠性。进一步的，所述灯座21内可设置卡槽211，所述散热结构件23可通过所述卡槽 211固定于所述灯座21内，从而提高半导体光源2的结构稳定性。上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限 定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要 求书的保护范围。
权利要求1.一种半导体发光结构，其特征在于，包括基板，所述基板内设置有导电线路；多个PN结晶元体，所述多个PN结晶元体贴片于所述基板的一表面上，并通过所述导电 线路与驱动电源连接；其中，所述多个PN结晶元体分成高色温组与低色温组。
2.如权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述PN结晶元体的数量为2 50个。
3.如权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述PN结晶元体的功率为 0. 05W 1W，驱动电流为50mA :350mA。
4.如权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述PN结晶元体包括高色温 PN结晶元体和低色温PN结晶元体。
5.如权利要求4所述的半导体发光结构，其特征在于，所述高色温PN结晶元体的色温 为4500K 10000K，所述低色温PN结晶元体的色温为2000K 4500K。
6.如权利要求4所述的半导体发光结构，其特征在于，所述高色温组由所述高色温PN 结晶元体串联或者并联连接组成。
7.如权利要求4所述的半导体发光结构，其特征在于，所述低色温组由所述低色温PN 结晶元体串联或者并联连接组成。
8.如权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述基板为平面板，形状为正方 形或者长方形或者圆形。
9.如权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述PN结晶元体包括正极和负 极，所述基板上具有多个与所述导电线路接通的焊盘，且所述PN结晶元体的正极和负极分 别与一个所述焊盘电连接。
10.一种半导体光源，包括灯头、灯座、驱动电源、散热结构件、半导体发光结构和灯罩， 所述灯头与所述灯座连接，所述灯座与所述灯罩连接，所述驱动电源、散热结构件和半导体 发光结构置于所述灯座内，其特征在于，所述半导体发光结构包括基板，所述基板内设置有导电线路；多个PN结晶元体，所 述多个PN结晶元体贴片于所述基板的一表面上，并通过所述导电线路与驱动电源连接；其 中，所述多个PN结晶元体分成高色温组与低色温组；所述散热结构件固定在所述基板的另一面上；所述驱动电源通过一路接线与高色温组电性连接，并通过另一路接线与低色温组电性 连接。
11.如权利要求10所述的半导体光源，其特征在于，所述PN结晶元体的数量为2 50个。
12.如权利要求10所述的半导体光源，其特征在于，所述PN结晶元体的功率为 0. 05W 1W，驱动电流为50mA 350mA。
13.如权利要求10所述的半导体光源，其特征在于，所述PN结晶元体包括高色温PN 结晶元体和低色温PN结晶元体。
14.如权利要求13所述的半导体光源，其特征在于，所述高色温PN结晶元体的色温为 4500K 10000K，所述低色温PN结晶元体的色温为2000K 4500K。
15.如权利要求13所述的半导体光源，其特征在于，所述高色温组由所述高色温PN结 晶元体串联或者并联连接组成。
16.如权利要求13所述的半导体光源，其特征在于，所述低色温组由所述低色温PN结 晶元体串联或者并联连接组成。
17.如权利要求10所述的半导体光源，其特征在于，所述基板为平面板，形状为正方形 或者长方形或者圆形。
18.如权利要求10所述的半导体光源，其特征在于，所述PN结晶元体包括正极和负极， 所述基板上具有多个与所述导电线路接通的焊盘，且所述PN结晶元体的正极和负极分别 与一个所述焊盘电连接。
19.如权利要求10所述的半导体光源，其特征在于，所述散热结构件利用导热硅胶粘 结在所述基板的另一面上。
20.如权利要求10所述的半导体光源，其特征在于，所述半导体光源还包括多个外翼 片结构，所述外翼片结构设置于所述灯座上。
21.如权利要求10所述的半导体光源，其特征在于，所述灯座内设置卡槽，所述散热结 构件通过所述卡槽固定于所述灯座内。
专利摘要本实用新型提供一种半导体发光结构以及半导体光源，所述半导体发光结构包括基板，所述基板内设置有导电线路；多个PN结晶元体，所述多个PN结晶元体贴片于所述基板的一表面上，并通过所述导电线路与驱动电源连接；其中，所述多个PN结晶元体分成高色温组与低色温组。所述半导体光源包括所述半导体发光结构。通过本实用新型提供的半导体发光结构以及半导体光源，提高了半导体发光结构以及半导体光源的散热效果，此外，可有效调节半导体光源本身的色温变化。
文档编号F21V23/06GK201866580SQ20102058726
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者李召阳, 李文鹏, 李维德, 汪明, 王欢君 申请人:上海宏源照明电器有限公司