积木拼装式LED发光器的制作方法

本发明涉及一种led发光部件，特别涉及一种采用若干标准件通过积木拼装方式组合成不同形状、结构和用途的led发光器件。

背景技术：

随着科学技术的快速发展，具有节能、环保、高亮和寿命长等优点的以led发光源为主的照明器件越来越受到消费者的喜爱。

现有技术中的各类led发光器件，如管灯、球泡灯或路灯的内部结构基本上是固定且不可拆装替换的连接结构，通常，这些发光器件基本上由电源模块、灯座、光源、光源支架和灯罩构成。

灯座和灯罩的形状多为传统灯具的形状，而且一旦定型，其结构和形状无法改变，目前市场上，各种灯具的形状由生产厂家根据其对市场的调查开模制作，因此，其形状、类型和功能五花八门，当对应的产品销路不畅而大量囤积时，则会给企业带来较大损失，给社会造成较大的资源浪费。

光源通常由led芯片、芯片支架、电路板(包括硬质电路板和柔性电路板)和散热基板(多为铝基板)构成，而led芯片、芯片支架、电路板和散热基板之间为不可更换或修复的固定连接结构，一旦其中的某个部件损坏，那么该发光器件就基本上报废了。而且，led芯片通过芯片支架向外散热方式，将使其通过增加工作电流来提高其亮度的途径受到制约，当散热不畅时，会导致led芯片的发光效率降低、使用寿命减少，因此，该种结构的led发光器件功率提升也受到制约。其原因是：led的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，led的发光强度会相应地减少1％左右，当增加led的功率密度时，会导致led芯片的结温升高，从而直接导致发光效率降低、出射光发生红移和寿命降低等后果。

电源模块的大小和形状也随对应的发光器件的结构、形状和设置位置而千变万化。

另外，针对led发光产品行业来说，各生产商、供应商和产品设计商各自为阵，投入大量的人力、财力和时间开发若干不同规格、类型和标准的且无法互补和替代的产品，其不仅造成大量的有用资源浪费，而且其间会因恶性竞争导致部分有用的人力和财力资源消耗殆尽，不利于国家、行业、企业和个人的发展，不利于集中有生力量对该行业的进一步发展进行科学、有序的深入探索和研究。

因此，针对led发光产品行业，如何采用标准化的基础部件，使消费者根据个人喜好就能快速组装成所需的不同类型、形状、美感和具有不同功能且又可快速拆卸更换部件的发光产品，是该行业亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种通过标准件的基础发光元件和承载该发光元件的基座随意拼装成具有不同功能、类型和形状的积木拼装式led发光器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的积木拼装式led发光器，包括若干个标准件且具有快插电连接结构的led发光基元，其特征在于：所述led发光基元由至少一个led芯片和具有导热表面或者为导热体的散热件构成，所述散热件的外形轮廓围合的空间形状为棱台形、圆台形、棱柱形或圆柱形，所述led芯片以面面触接的方式置于该散热件的顶面上，所述led芯片的正负引线以与所述散热件绝缘的方式引出并形成标准化的插件；

将至少一个所述led发光基元以快速拆装结构适配安装在标准件的二维基座上，所有led发光基元上的所述快插电连接结构与该二维基座上预埋的内嵌导体以正负极对应相接或正负极依次交叉相接的连接方式构成可独立工作的发光部件；由若干个载有led发光基元的二维基座以快速拆装连接结构组成二维空间布设的二维光源器件，该二维光源器件中的所有二维基座之间的电连接为并联、串联或串并结合的连接方式；所述二维光源器件中的所有led芯片处于相同平面或者该二维光源器件中连接在一起的所有二维基座的xy平面内的外形轮廓在z轴方向上基本相同；

或者，

将至少一个所述led发光基元以快速拆装结构适配安装在标准件的三维基座上，所述led发光基元上的所述快插电连接结构与该三维基座上预埋的内嵌导体以正负极对应相接或正负极依次交叉相接的连接方式构成可独立工作的发光部件；该三维基座上多个led发光基元的led芯片处于不同的三维坐标位置，或者，该三维基座的外形轮廓为由多个不同曲率的曲面和/或多个不同对地倾角的平面组合构成的复杂形状的基座；由若干个载有led发光基元的所述三维基座以快速拆装连接结构组成三维空间布设的三维光源器件，该三维光源器件中的所有三维基座之间的电连接为并联、串联或串并结合的连接方式；所述三维光源器件中的所有三维基座的z向轴线相互平行。

在该发光器中还设有至少一个可与所述二维光源器件或三维光源器件电连接的转接件，其中，

转接件以快速拆装结构连接在至少两个所述的二维光源器件之间，使其中的一个二维光源器件上的多数led芯片所在平面与另一个二维光源器件上的多数led芯片所在平面之间形成1度－90度的夹角，由所有转接件连接的若干个二维光源器件组合构成复杂形状的三维光源体；

或者，转接件以快速拆装结构连接在至少两个所述的三维光源器件之间，使其中的一个三维光源器件的z向轴线与另一个三维光源器件的z向轴线之间形成1度-90度的夹角，由所有转接件连接的若干个三维光源器件组合构成复杂形状的三维光源体；

或者，转接件以快速拆装结构连接在至少一个所述的二维光源器件与至少一个所述的三维光源器件之间，使其中的二维光源器件上的多数led芯片所在平面与三维光源器件的z向轴线之间形成1度-90度的夹角，由所有转接件连接的若干个二维光源器件和三维光源器件组合构成复杂形状的三维光源体。

所述led芯片为正装结构的芯片，其包含蓝宝石、硅或碳化硅在内的衬底的底面与所述散热件的顶面通过银胶固接；或者所述led芯片为倒装结构的芯片，其包含硅或陶瓷在内的基体的底面与所述散热件的顶面通过银胶固接。

所述散热件为矩形体、圆柱体、椭圆体或者为侧面向下弯折的金属板，在散热件的底面设有由若干个呈竖直片状、竖直杆状或多弯折板状且向下延伸、相互间隔设置的散热体。

所述二维基座在xy平面的投影形状为“一”字型、“十”字形、弧条形、圆环形、椭圆环形、方盘形、圆盘形或椭圆盘形。

所述发光部件、二维光源器件、三维光源器件和所述的三维光源体为包含台灯、壁灯、挂灯、吊灯、吸顶灯、球形灯、装饰灯、路灯、隧道灯、车灯在内的照明灯或大型指示灯；或者为用于光照理疗的光疗仪。

所述光疗仪的有效发光面的形状为依据人体工学原理针对待理疗肌体形状进行设计的适配形状。

所述快速拆装结构为卡扣连接结构、公母配合连接结构、螺旋连接结构或锁销铰链连接结构；所述快插电连接结构为弹珠簧片电连接结构、连接器连接结构或公母配合插排式连接结构；所述内嵌导体为采用注塑工艺埋设在所述二维基座或三维基座内的铜箔或导线；或者为卡嵌在开设于所述二维基座或三维基座表层上的具有开口的导线槽中的rv导线。

在所述led发光基元、发光部件、二维光源器件、三维光源器件或所述的三维光源体上设有以所述的快速拆装结构连接其上的透光罩。

所述发光部件、二维光源器件、三维光源器件和所述的三维光源体通过标准件的紧固连接件固接在以积木拼装结构组成的线形支架、二维空间形状的框、架、板或者三维空间形状的框、架、板上构成具有造型美和形状复杂多样的照明灯或装饰灯。

本发明的积木拼装式led发光器采用标准件的led发光基元和基座，可以自由组装成大小、形状和功能均不同的发光、发热器件，其中的led发光基元又采用了高速导热的散热结构，使一直困扰行业内有关led芯片散热难的技术问题得以解决，其还通过快插电连接结构和快速拆装连接结构，使得使用者可以自行组装成其喜好的形状或功能的发光器，并且当其中的某个标准件损坏后，其可自行快速拆除予以更换，无需经专业人员进行复杂的维修。

本发明的构思可使现有技术中庞大的led发光产品市场由杂乱无章、损耗严重、高成本且无统一规格、标准、类型、功能和形状产品的现状变为低损耗、低成本、产品更加丰富多样且科学有序管理的标准化市场，由此，对于生产者来说，其只需精研如何提高产品质量，提高生产率、提高管理水平和降低企业综合成本，而无需考虑市场在哪的棘手问题；对于研发设计人员而言，其只需精研如何开发出更加具有美感和人性化十足的组合产品；对于销售商来说，其只需精研如何提高服务质量，提升其在消费者心中的诚信形象。该发明构思于国、于民均有利。

附图说明

图1－10为本发明的led发光器所涉不同的发光产品的示意图。

图11为图10的分解示意图。

图12-1至图12-3为本发明的led发光基元不同角度的示意图。

图12-4为图12-1的分解示意图。

图13-1为含有若干个led芯片的led发光基元的示意图。

图13-2为图13-1中央区域的led模组部分的放大示意图。

图14为本发明的led发光基元的另一结构示意图。

图15为本发明的led发光基元的又一结构示意图。

图16为本发明的led发光基元上的散热件的另一结构示意图。

图17为本发明的led发光基元上的散热件的又一结构示意图。

图18为本发明的led发光基元上的散热件的再一结构示意图。

图19-22为本发明所构成的不同形状结构的发光部件的示意图。

图23为各种形状结构的二维连接件或三维连接件的示意图。

图24为可弯曲且既可作为连接件，也可作为转接件，还可作为辅助托体的的部件的示意图。

图25为用于将图多件图24所示的部件连接在一起的连接件的示意图。

图26为既可作为基座，也可作为辅助托体的部件的示意图。

图27为用于将两个图26所示的部件连接在一起的连接件的示意图。

附图标记如下：

led发光器1、发光部件11、二维光源器件12、三维光源器件13、三维光源体(图中未示出)、led发光基元2、led芯片21、电极引线22、公插件23、led模组24、散热件3、聚光腔体31、线槽32、定位件33、散热结构34、贯通孔35、荧光透镜4、塑胶透镜41、金属镜框42、外螺纹43、内螺纹44、基座5、二维基座51、三维基座52、母插件53、快速电连接件6、二维连接件71、转接件72、透光罩8、辅助托体9。

具体实施方式

本发明的积木拼装式led发光器1是一种可由国家统一制定，采用标准化且为基础部件的led发光基元2和承载该led发光基元2的基座5，通过设定的连接方式自行组装成具有不同功能、不同类型和不同形状的led发光器1。

如图1-11，19-22所示，这些led发光器1可以包括凡使用led发光芯片进行发光、发热的固定式照明装置、移动式照明装置、取暖用器具和理疗用器具等发光、发热器件。

照明装置包括但不限于台灯、壁灯、挂灯、吊灯、吸顶灯、球形灯、装饰灯、路灯、隧道灯和车灯等照明灯或大型指示灯。

取暖用器具包括但不限于家用取暖器、浴霸、田园小憩用的暖灯、野外旅行用的暖具和衬托环境美且具取暖照明的双功能灯等。

理疗器具包括体外用光疗仪和体内用杀菌仪，如烤电仪、去湿仪、加速修复创伤的细胞生长仪和妇科用内置式的杀菌仪等。

所述光疗仪和杀菌仪的光射面的形状可依据人体工学原理针对待理疗肌体或待处理部位的形状进行适配性设计。

本发明的积木拼装式led发光器1是由led发光基元2和承载该led发光基元2的基座5以快插电连接和快速拆装连接结构连接在一起的发光产品(即后叙概括定义的发光部件11、二维光源器件12、三维光源器件13和三维光源体)。

1、led发光基元2

如图12-1至图12-4，图14、15、16、17所示，为标准件，其由led芯片21、体表面积远大于led芯片21且置于大气环境中的散热件3、荧光透镜4和快速电连接件6构成。

1)led芯片21

可为正装结构的芯片，也可为倒装结构的芯片。与现有技术不同的是：在本发明的led芯片21中不设芯片支架和散热铜柱。

2)散热件3

为由导热良好的材料制作，可以为纯金属材料所制，也可为在具有导热特性的硬质塑胶制作的柱体表面设置由导热材质制作的导热膜(该结构可降低材料成本)。

散热件3的外形轮廓围合的空间形状为棱台形、圆台形、棱柱形或圆柱形，即散热件3的外形可为圆柱、长方体、正方体、椭圆柱(即其断面形状为圆形、矩形、正方形或椭圆形)、正多面体或者将矩形板、圆形板的边侧向下弯折构成的外形轮廓形状为棱台形、圆台形、棱柱形或圆柱形的空心板体。

本发明优选散热件3为铜柱或铝柱，其最大外径在25mm。

所述led芯片21可以为一只，也可为多只，所有led芯片21以面面触接的方式置于该散热件3的顶面上，安装方式有以下几种：

a.当led芯片21为一只时，散热件3的外形为圆柱、长方体、正方体或椭圆柱。

在该散热件3的顶面中央位置开有向柱体内凹入用于嵌置该led芯片21的聚光腔体31，所述led芯片21固接在该聚光腔体31中。

当led芯片21为正装结构的芯片时，其包含蓝宝石、硅或碳化硅在内的衬底的底面与所述聚光腔体31的内底面通过银胶固接；当led芯片21为倒装结构的芯片时，其包含硅或陶瓷在内的基体的底面与所述聚光腔体31的内底面通过银胶固接。由于散热件3具有体表面积很大的导热膜或者为体积较大的导热体，因此，led芯片21与散热件3之间采用面面紧密触接的结构，使芯片工作时产生的热量很快被散热件3吸收并快速导出至外部空间。

该方式中的电连接结构是：在散热件3的顶面位于所述聚光腔体31的两侧各开一条线槽32，在线槽32的外端设有向外延伸且固接在该散热件3上的定位件33，线槽32中铺设与散热件3之间为绝缘结构的导线，导线的内端与led芯片21上对应的一个电极相接，另一端连接在所述定位件33的电触点上。

为了进一步提高该散热件3的散热效果，在该散热件3的底面设置可快速将热量导走的散热结构34，该散热结构34由若干个向下延伸且相互间隔设置的竖直片状体构成，或者由若干个向下延伸且相互间隔设置的竖直杆状体构成，或者为由平板经多次弯折构成的向下延伸的弯板体。

所述竖直片状、竖直杆状和弯板体的散热结构34由导热性好的金属所制，其可为与所述散热件3一体成形制成，也可为通过紧固件与散热件3紧密固接在一起。

b.本方式与前述a方式的区别是电连接结构不同，其它基本相同。

其是在散热件3的顶面中央位置设置一个沿其轴向贯穿该散热件3的贯通孔35，所述led芯片21以前述a方式中的方法固接在散热件3的顶面上，led芯片21正负极对应的电极引线22向下延伸且穿置在绝缘套中，该电极引线22连同绝缘套一起插入所述贯通孔35中，电极引线22的下端裸露于散热件3底面或所述散热结构34之下并插置在一个公插件23中，该公插件23可适配插入与其配套的所述基座5上的母插件53中，由此，接通led芯片21与外设部件的电连接。

该方式与前述方式一样，同样可以将led芯片产生的热量快速导出。

c.本方式与前述二种方式的区别是led芯片21的数量、设置方式不同，其它基本相同(参见图13-1，13-2，18所示)。

其是在散热件3顶表面上划设若干个相互绝缘的区域，并在每个区域采用并联或串联方式设置由多个led芯片21构成的led模组24，整个散热件3顶表面上的各led模组24之间可以是并联结构，也可是串联结构，还可是串并结合的结构。正负电连接线可以采用前述a方式或b方式中的引出结构。

该方式与前述方式一样，同样也可以将led芯片产生的热量快速导出。

d.本方式与前述c方式的区别是散热件3的形状不同，其它基本相同。

其形状为正多面体，在多个表面上采用前述c方式中针对若干只led芯片21的设置结构，可实现向其外围三维空间发光的目的。

其电连接结构可以采用前述a方式、b方式或a、b相结合的方式将各组led模组24的电极线引出。

该方式与前述几种方式一样，同样也可以将led芯片产生的热量快速导出。

3)荧光透镜4

其由掺有所需色温要求的荧光粉的塑胶透镜41与金属镜框42连为一体，采用可快速拆装结构安装在所述散热件3上(参见图12-4，14、15所示)。

安装方式有多种，如可采用在散热件3的外周壁上设置外螺纹43，或者在散热件3顶面周边设置向上延伸的卡件，对应的，在所述金属镜框42的内周壁上设置与所述外螺纹43适配旋接的内螺纹44，或者在所述金属镜框42上设置与所述卡件适配套接的扣件。

该结构可方便用户根据其对光源色温的即兴要求，随时、随意更换具有不同色温的荧光透镜4。

2、基座5

为标准件，基座5分二维基座51和三维基座52，基座5可为仅安装一个所述led发光基元2的基座5，也可为安装多个led发光基元2的基座5。

在每个基座5上设置可将对应数量的所述led发光基元2以快速拆装连接方式和快插电连接方式安装其上的结构，快速拆装连接结构和快插电连接结构可以分离设置，也可以结合为一体设置。

基座5可由硬质塑料或软质硅胶制作，也可以为金属外壳带绝缘内芯套的结构。

在基座5内，通过一次注塑或二次注塑设有用于电连接的内嵌导体，内嵌导体为埋设在基座5内的铜箔或导线；或者是卡嵌在基座5表层且具有开口的导线槽32内的且为截面积大、阻值很小的rv电线。

所述快速拆装结构包括但不限于卡扣连接结构、公母配合连接结构、螺旋连接结构或锁销铰链连接结构。

所述快插电连接结构包括但不限于弹珠簧片电连接结构、连接器连接结构或公母配合插排式连接结构。

1)二维基座51

其外形包括但不限于“一”字型、“十”字形、弧条形、闭合或开放式的圆环形、椭圆环形、矩形框形、空心或实心的方盘形、圆盘形或椭圆盘形。

其中，圆环形与空心圆盘形的区别是在径向方向上设置的所述led发光基元2的数量不同，圆环形定义为一个led发光基元2，而空心圆盘形可并列设置多个led发光基元2；如前一样，矩形框形与空心方盘形的区别，椭圆环形与空心椭圆盘形的区别也仅在于并列设置的led发光基元2的数量不同。

“一”字型、“十”字型和弧条形，沿其短边方向上可并列设置多个所述的led发光基元2。该“一”字型、“十”字型和/或弧条形的基座5可以是刚性结构，也可以是弹性可弯曲结构。

采用不同的组合方式可以将载有led发光基元2的二维基座51拼装成具有独立工作的发光部件11或二维光源器件12(所述独立工作是指可作为独立的发光器出售和使用)。

可采用以下组合方式构成所述的发光部件11和二维光源器件12：

a.将一个所述led发光基元2适配安装在与其对应的二维基座51上构成所述的发光部件11，其为点发光。

b.将若干个所述led发光基元2适配安装在与其对应的二维基座51上构成所述的发光部件11，其可为线发光，也可为多线交叉发光，还可为面发光。其中的led发光基元2可以采用串联、并联或串并结合的电连接方式。

c.将若干个二维基座51(其中，每个二维基座51上载有若干个所述led发光基元2)通过具有快速拆装连接结构的二维连接件71(参见图23-27所示)组合成二维空间布设的二维光源器件12，其可为多线交叉发光，也可为连续或断续的面发光。其中，所有二维基座51之间的电连接可为串联、并联或串并结合的电连接方式。

界定二维基座51不完全按外形来定，本发明将具有以下效果之一的基座5定义为二维基座51：

a.凡所述发光部件11、二维光源器件12中的所有led芯片21处于相同平面时，可以认定构成该发光部件11或二维光源器件12的基座5为二维基座51。

b.仅从基座5的外形判断，即构成所述发光部件11、二维光源器件12的所有基座5构成的结合体的外形轮廓在xy平面内的投影形状，在z轴方向上基本相同时，也可认定构成该发光部件11或二维光源器件12的基座5为二维基座51。

2)三维基座52

其形状多样化，基本以其上的多个led发光基元2的led芯片21处于不同的三维坐标位置来判定；或者该基座5的外形轮廓为由多个不同曲率的曲面构成；或者该基座5是由多个平面组合构成的复杂形状，这些平面与地平面具有不同的倾斜角。

同前述的二维基座51一样，三维基座52也可构成所述的发光部件11及在三维空间布设的可独立工作的三维光源器件13，具体如下：

a.将一个所述led发光基元2适配安装在与其对应的三维基座52上构成所述的发光部件11，其为点发光。

b.将若干个所述led发光基元2适配安装在与其对应的三维基座52上构成所述的发光部件11，其可为三维空间多方向点发光、线发光或面发光。其中的led发光基元2可以采用串联、并联或串并结合的电连接方式。

c.将若干个三维基座52(其中，每个三维基座52上载有若干个所述led发光基元2)通过具有快速拆装连接结构的二维连接件71组合成三维空间布设的三维光源器件13，其可为三维空间多组间隔设置的多方向点发光、线发光或面发光。同样，其中的所有三维基座52之间的电连接可为串联、并联或串并结合的电连接方式。

由于采用二维连接件71，因此，由若干三维基座52组合构成的三维光源器件13中，所有三维基座52的z向轴线(即三维基座52正视水平放置时的z坐标轴线)相互平行。

3、转接件72

为标准件，本发明进一步的改进是引入转接件72(参见图23所示)，该转接件72可通过所述的快插电连接结构和快速拆装连接结构将两个所述二维光源器件12或三维光源器件13连接在一起，或者将所述二维光源器件12与三维光源器件13连接在一起，若采用多个这样的转接件72进行连接所构成的发光器为形状多样且复杂的可独立工作的三维光源体，具体结构大致有以下几种：

1)采用一个转接件72将至少两个所述的二维光源器件12连接在一起，或者采用多个转接件72将多个所述的二维光源器件12连接在一起。

所构成的三维光源体中相邻两个二维光源器件12中，其中一个二维光源器件12中的多数led芯片21所在平面与另一个二维光源器件12上的多数led芯片21所在平面之间形成1度-90度的夹角。

2)采用一个转接件72将至少两个所述的三维光源器件13连接在一起，或者采用多个转接件72将多个所述三维光源器件13连接在一起。

所构成的三维光源体中相邻两个三维光源器件13中，其中一个三维光源器件13的所述z向轴线与另一个三维光源器件13的z向轴线之间形成1度-90度的夹角。

3)采用一个转接件72将至少一个所述的二维光源器件12与至少一个所述的三维光源器件13连接在一起，或者采用多个转接件72将多个所述二维光源器件12与多个三维光源器件13连接在一起。

所构成的三维光源体中相邻两个光源器件(即一个二维光源器件12与一个三维光源器件13)中，其中的二维光源器件12上的多数led芯片21所在平面与三维光源器件13的所述z向轴线之间形成1度-90度的夹角。

4、采用可调节角度的转接件72

为标准件，为了使所构成的所述三维光源体的外形处于随使用者意愿自行变化状态，即使其中的各光源器件之间前述的夹角处于可调节状态，可将所述的转接件72设计成带有包括万向节、万向球铰链或万向球轴承在内的转向结构，并且在该转向结构上设置锁定机关。

5、透光罩8

可为标准件，根据需要，可在由所述led发光基元2、发光部件11、二维光源器件12、三维光源器件13或所述的三维光源体构成的可独立工作的发光器上，设置可通过快速拆装结构连接其上的透光罩8，该透光罩8可以是简单形状的灯罩，也可是由不同曲率的曲面构成的可将该发光器所发光线经折射、反射后由设定方位出光的装饰灯罩。

6、辅助托体9

作为本发明的又一改进是：

可将本发明的积木拼装式led发光器1以快速拆装结构安装在以积木拼装结构组成的框架或托板上构成具有造型美和形状复杂多样的照明灯或装饰灯。