一种led照明装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种LED照明装置，在基板背面设置有S形液冷管，基板正面对应设置有六边形LED灯，通过中间基板及S形液冷管的热传导，将LED灯发光时的热量及时传导到热电转换器，转换成电能；而同时LED灯发光时部分向两侧或后方出射的光线对应照射到光电保护套内侧的光电转换器，将损耗的部分光能转换成电能，与热转换的电能进行汇集到线路板，经过线路板的电路处理，形成可驱动LED灯发光的电能。本发明将LED发光过程中损耗的光能和热能转换成可被其再次使用的电能，从根本上提高了LED的光效和LED发光的散热效果，降低了LED照明过程中光的损耗，避免了出射光的浪费。
【专利说明】—种LED照明装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED照明【技术领域】，具体涉及的是一种高光效、高散热性的LED照明装置。
【背景技术】
[0002]由于LED具有使用寿命长、能耗低、节约能源等特点，因此，LED作为光源已经广泛应用于日常生活中。
[0003]对于现有的LED光效水平而言，由于输入电能的80%左右转变成为热量，而为了保证LED的正常工作，必须将该部分热量散发到空气中，因此造成了能量的极大浪费。
[0004]另外，目前的LED在使用过程中，辐射复合产生的光子在向外发射时会产生光的损失，其一部分光线无法从芯片中出射到外部，还有一部分出射光线虽然可以射出，但是其基本照射在灯具两侧区域，未能够按照照明需求出射到所需要得照明区域。
【发明内容】
[0005]为此，本发明的目的在于提供一种高光效的LED照明装置，以解决现有LED照明所存在的光效不高、散热效果差以及出射光浪费严重的问题。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0007]一种LED照明装置，包括:
[0008]一底座(100)，所述底座(100)内固定安装有一个线路板(101)和两个与线路板(101)连接的液冷循环泵(102)，所述底座(100)上表面设置有一个固定槽(103)，该固定槽(103)两侧分别设置有负极输入端(104)和正极输入端(105)，所述负极输入端(104)和正极输入端(105)分别与线路板(101)连接；
[0009]一固定座(500)，对应固定在所述固定槽(103)中，所述固定座(500)上设置有六对电极孔(501)和六对液冷管孔(502);且所述固定座(500)内设置有液冷热交换管(503)，所述液冷热交换管(503)与所述液冷循环泵(102)连接；
[0010]—热电转换板(600),设置于所述固定座(500)上,所述热电转换板(600)中安装有与所述线路板(101)连接的碱金属热电转换器，且所述碱金属热电转换器与所述固定座(500)内的液冷热交换管(503)相邻近，以用于获取来自液冷热交换管(503)的热量；
[0011]一光电保护套(200)，固定安装在所述固定座(500)上，所述光电保护套(200)内侧壁设置有光电转换板，且在所述光电保护套(200)的两侧分别设置有一负极输出端(201)和一正极输出端(202)，所述光电转换板通过负极输出端(201)和正极输出端(202)对应与负极输入端(104)和正极输入端(105)连接；
[0012]一出光透镜(300)，所述出光透镜(300)上端为半球体，下端为与半球体连接为一体的倒锥形台，且所述倒锥形台的底部设置有一个柱形槽(301)；
[0013]一透光套筒(400)，与光电保护套(200)大小形状相同，且底部与光电保护套(200)的上端连接，并形成一个套筒，其对应固定在所述柱形槽(301)中；[0014]一柱状筒(700)，位于光电保护套(200)和透光套筒(400)组成的套筒内，所述柱状筒(700)为圆柱形陶瓷套管，其内部中空，外部侧面对应固定安装有六个将柱状筒(700)外侧面等分的基板(800)，所述基板(800)为铝基板，其位于光电保护套(200)于柱状筒(700)之间；
[0015]所述基板(800)与柱状筒(700)外侧相邻的一侧设置有连续的S形液冷管(801)，所述S形液冷管(801)的冷却液入口(802)和冷却液出口(803)分别通过固定座(500)上的电极孔(501)与所述液冷热交换管(503)对应连接；基板(800)的另一侧对应设置有多个六边形LED灯(900)，所述六边形LED灯(900)由六个位于六边形顶点的单颗LED构成，所述单颗LED包括塑胶套(901)、设置在塑胶套(901)中的热沉(902)和固定在塑胶套(901)上的封装透镜(907)，所述热沉(902)底部通过粘合胶(903)粘接在基板(800)上，上表面通过银胶(904)固定粘接有LED芯片(905)，所述LED芯片(905)上涂覆有荧光粉(909)，所述LED芯片(905)、荧光粉(909)及热沉(902)与封装透镜(907)之间通过灌封胶(906)密封； 所述LED芯片(905)包括支持衬底(9051)和位于支持衬底(9051)上的钝化层(9055)，所述支持衬底(9051)底部设置有N电极(9056);所述钝化层(9055)中设置有P金属层(9052)和N金属层(9053)，所述P金属层(9052)上设置有LED薄膜(9054)，所述LED薄膜(9054)上设置有电极(9057)；
[0016]其中当六边形LED灯(900)发光时，线路板(101)对应控制液冷循环泵(102)启动，六边形LED灯(900)发光产生的热量对应通过基板(800)背面的S形液冷管(801)进行循环冷却，并从冷却液出口(803)将携带有热量的冷却液送入到液冷热交换管(503)中，而与液冷热交换管(503)相邻近的热电转换板(600)将热量转换成电能，并对应输入到线路板(101)中；同时六边形LED灯(900)发光产生的光线一部分通过透光套筒(400)后由出光透镜(300)射出，另一部分则射向光电保护套(200)内侧壁的光电转换板，经过所述光电转换板转换成电能，并对应输入到线路板(101)中，线路板(101)将来自所述光电转换板和热电转换板(600)的电能进行处理后，再输出给六边形LED灯(900)供电。
[0017]优选地，所述灌封胶(906)为硅胶。
[0018]优选地，所述LED芯片(905)通过金线(908)连接外部电极，且所述外部电极穿过所述电极孔(501)与线路板(101)连接。
[0019]优选地，所述基板(800)内侧壁上设置有管道槽，所述S形液冷管(801)对应固定卡置在所述管道槽中。
[0020]优选地，所述柱状筒(700)为六边形柱体。
[0021]优选地，所述基板(800)的长度与光电保护套(200)和透光套筒(400)的长度之
和相等。
[0022]本发明与现有技术相比，有益效果在于:本发明提供的LED照明装置，在基板背面设置有S形液冷管，基板正面对应设置有六边形LED灯，通过中间基板及S形液冷管的热传导，将LED灯发光时的热量及时传导到热电转换器，转换成电能；而同时LED灯发光时部分向两侧或后方出射的光线对应照射到光电保护套内侧的光电转换器，将损耗的部分光能转换成电能，与热转换的电能进行汇集到线路板，经过线路板的电路处理，形成可驱动LED灯发光的电能。本发明将LED发光过程中损耗的光能和热能转换成可被其再次使用的电能，从根本上提高了 LED的光效和LED发光的散热效果，降低了 LED照明过程中光的损耗，避免 了出射光的浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明LED照明装置的立体结构示意图；
[0024]图2为本发明LED照明装置的组装结构示意图；
[0025]图3为本发明LED照明装置中基板的内侧结构示意图；
[0026]图4为本发明LED照明装置中基板的外侧结构示意图；
[0027]图5为本发明LED照明装置中固定座的内部结构示意图；
[0028]图6为本发明六边形边角处LED的结构示意图；
[0029]图7为本发明LED芯片的结构示意图。
[0030]图中标识说明:底座100、线路板101、液冷循环泵102、固定槽103、负极输入端104、正极输入端105、光电保护套200、负极输出端201、正极输出端202、出光透镜300、柱形槽301、透光套筒400、固定座500、电极孔501、液冷管孔502、液冷热交换管503、热电转换板600、柱状筒700、基板800、S形液冷管801、冷却液入口 802、冷却液出口 803、六边形LED灯900、塑胶套901、热沉902、粘合胶903、银胶904、LED芯片905、支持衬底9051、P金属层9052,N金属层9053、LED薄膜9054、钝化层9055、N电极9056、电极9057、灌封胶906、封装透镜907、金线908、荧光粉909。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]请参阅图1至7所示，本发明提供的是一种LED照明装置，其主要用于解决目前LED照明中所存在的光效不高、散热效果差以及出射光浪费严重的问题。
[0033]其中本发明包括有:底座100、光电保护套200、出光透镜300和透光套筒400、固定座500、热电转换板600、柱状筒700和基板800。
[0034]底座100为连接外部电源的部分，其内固定安装有一个线路板101和两个与线路板101连接的液冷循环泵102，通过线路板101可将外部输入的交流电转换成可供LED发光使用的直流电，同时线路板101上对应设置有可进行光电转换和热电转换的电路，以实现热能、光能转换成电能。
[0035]在底座100的上表面中心处设置有一个固定槽103，该固定槽103的一侧耳设置有一个负极输入端104,另一侧设置有一个正极输入端105,所述负极输入端104和正极输入端105分别与线路板101连接。
[0036]在固定槽103中固定安装有一个固定座500，所述固定座500内部安装有液冷热交换管503，所述液冷热交换管503与所述液冷循环泵102连接(见图5);在固定座500上表面靠近外圆周处分别设置有六对电极孔501和六对液冷管孔502 ;且所述的六对电极孔501和六对液冷管孔502将固定座500的上表面圆周等分，在每对电极孔501处有一对液冷管孔 502。
[0037]固定座500上方设置有一个热电转换板600，所述热电转换板600中安装有与所述线路板101连接的碱金属热电转换器，且所述碱金属热电转换器与所述固定座500内的液冷热交换管503靠近或相邻近，以用于获取来自液冷热交换管503的热量。碱金属热电转换器是一种面积型发电器件，它无运动部件、无噪声、无需维护，可以满足不同容量负载的要求，热电转换效率可超过30%。同样的，这里的碱金属热电转换器也可以用热电偶代替，热电偶是一种感温元件，可以直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。
[0038]热电转换板600上方安装有一个柱状筒700，在该柱状筒700的外侧对应套有光电保护套200和透光套筒400，所述光电保护套200和透光套筒400形状大小相同，且二者对应连接成一个套筒，在柱状筒700与光电保护套200和透光套筒400之间对应设置有六个基板800。
[0039]在透光套筒400上方还有一个出光透镜300，所述出光透镜300的上端为半球体，下端为倒锥形台，且所述倒锥形台较大的面与半球体连接，使二者形成一个整体，而在所述倒锥形台的底部还设置有一个柱形槽301 (见图2);透光套筒400对应位于所述柱形槽301中，相应地位于透光套筒400和柱状筒700之间的部分基板800也位于柱形槽301中，作为发光光源。
[0040]其中光电保护套200的内侧壁设置有光电转换板，且在所述光电保护套200的一侧设置有一个负极输出端201，另一侧设置有一个正极输出端202，所述光电转换板通过负极输出端201与负极输入端104连接，通过正极输出端202对应与正极输入端105连接；从而实现光电转换板与线路板101连接。
[0041]基板800为铝基板，其包括外侧的正面和内侧的背面，其中背面为朝向柱状筒700的一面，正面为朝向光电保护套200或透光套筒400内侧壁的一面。基板800的背面设置有连续的S形液冷管801，所述S形液冷管801的冷却液入口 802和冷却液出口 803分别通过固定座500上的电极孔501与所述液冷热交换管503对应连接(见图3);基板800的正面对应设置有多个六边形LED灯900 (见图4)，所述六边形LED灯900是由六个位于六边形顶点的单颗LED构成的。
[0042]本发明采用六边形LED灯900可以使每个光源上单颗LED的数量最多，这种排布方式生产的六边形LED灯中单颗LED的数量比同样尺寸的四边形或三角形的数量多15%，而且这种方式LED灯所产生的束剖面非常接近光学设计中使用的圆形镜片的圆形切面。
[0043]如图6所示，上述单颗LED包括有塑胶套901、设置在塑胶套901中的热沉902和固定在塑胶套901上的封装透镜907，所述热沉902底部通过粘合胶903粘接在基板800上，上表面通过银胶904固定粘接有LED芯片905，所述LED芯片905通过金线908连接到外部电极，且所述的外部电极穿过所述电极孔501与线路板101连接。
[0044]LED芯片905上涂覆有荧光粉909，所述LED芯片905、荧光粉909及热沉902与封装透镜907之间通过灌封胶906密封。由于LED使用过程中，辐射复合产生的光子在向外发射时产生损失，因此，很多光线无法从芯片中出射到外部。本发明通过在LED芯片905表面涂覆一层折射率相对较高的透明胶层(灌封胶906)，由于该胶层处于芯片和空气之间，从而有效减少了光子在界面的损失，提高了取光效率。此外，灌封胶906的作用还包括对芯片进行机械保护，应力释放，并作为一种光导结构。因此，要求其透光率高，折射率高，热稳定性好，流动性好，易于喷涂。为提高LED封装的可靠性，还要求灌封胶具有低吸湿性、低应力、耐老化等特性。目前常用的灌封胶包括环氧树脂和硅胶。而硅胶由于具有透光率高，折射率大，热稳定性好，应力小，吸湿性低等特点，明显优于环氧树脂，因此本发明中采用的灌封胶906为硅胶。
[0045]本发明LED芯片905包括支持衬底9051和位于支持衬底9051上的钝化层9055，所述支持衬底9051底部设置有N电极9056 ;所述钝化层9055中设置有P金属层9052和N金属层9053，所述P金属层9052上设置有LED薄膜9054，所述LED薄膜9054上设置有电极9057(见图7)。本发明这种LED芯片结构剥离了生长衬底的LED薄膜的p型限制层键合在金属层上(称为P金属层)，η型限制层通过电极与另一金属层(称为η金属层)电连接，P金属层和η金属层通过支持衬底中的通孔与支持衬底的另一面上的金属层(分别称为P电极和η电极)形成电连接，成为SMD器件，当采用散热较好的支持衬底时，可以有效解决芯片和封装的散热。
[0046]本发明工作原理为:当六边形LED灯900发光时，线路板101对应控制液冷循环泵102启动，六边形LED灯900发光产生的热量对应通过基板800背面的S形液冷管801进行循环冷却，并从冷却液出口 803将携带有热量的冷却液送入到液冷热交换管503中，而与液冷热交换管503相邻近的热电转换板600将热量转换成电能，并对应输入到线路板101中；同时六边形LED灯900发光产生的光线一部分通过透光套筒400后由出光透镜300射出，另一部分则射向光电保护套200内侧壁的光电转换板，经过所述光电转换板转换成电能，并对应输入到线路板101中，线路板101将来自所述光电转换板和热电转换板600的电能进行处理后，再输出给六边形LED灯900供电。
[0047]综上所述，本发明通过中间基板及S形液冷管的热传导，将LED灯发光时的热量及时传导到热电转换器，转换成电能；而同时LED灯发光时部分向两侧或后方出射的光线对应照射到光电保护套内侧的光电转换器，将损耗的部分光能转换成电能，与热转换的电能进行汇集到线路板，经过线路板的电路处理，形成可驱动LED灯发光的电能。本发明尽可能的降低了能源的损耗，使LED发光产生的能量在热能、光能与电能之间循环转换，有效降低了整个过程中能源的损耗，极大地提高了光效。
[0048]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种LED照明装置，其特征在于，包括: 一底座(100)，所述底座(100)内固定安装有一个线路板(101)和两个与线路板(101)连接的液冷循环泵(102)，所述底座(100)上表面设置有一个固定槽(103)，该固定槽(103)两侧分别设置有负极输入端(104)和正极输入端(105)，所述负极输入端(104)和正极输入端(105)分别与线路板(101)连接； 一固定座(500)，对应固定在所述固定槽(103)中，所述固定座(500)上设置有六对电极孔(501)和六对液冷管孔(502);且所述固定座(500)内设置有液冷热交换管(503)，所述液冷热交换管(503)与所述液冷循环泵(102)连接； 一热电转换板(600)，设置于所述固定座(500)上，所述热电转换板(600)中安装有与所述线路板(101)连接的碱金属热电转换器，且所述碱金属热电转换器与所述固定座(500)内的液冷热交换管(503)相邻近，以用于获取来自液冷热交换管(503)的热量；一光电保护套(200)，固定安装在所述固定座(500)上，所述光电保护套(200)内侧壁设置有光电转换板，且在所述光电保护套(200)的两侧分别设置有一负极输出端(201)和一正极输出端(202)，所述光电转换板通过负极输出端(201)和正极输出端(202)对应与负极输入端(104)和正极输入端(105)连接； 一出光透镜(300),所述出光透镜(300)上端为半球体,下端为与半球体连接为一体的倒锥形台，且所述倒锥形台的底部设置有一个柱形槽(301)； 一透光套筒(400)，与光电保护套(200)大小形状相同，且底部与光电保护套(200)的上端连接，并形成一个套筒，其对应固定在所述柱形槽(301)中； 一柱状筒(700)，位于光电保护套(200)和透光套筒(400)组成的套筒内，所述柱状筒(700)为圆柱形陶瓷套管，·其内部中空，外部侧面对应固定安装有六个将柱状筒(700)外侧面等分的基板(800)，所述基板(800)为铝基板，其位于光电保护套(200)于柱状筒(700)之间； 所述基板(800)与柱状筒(700)外侧相邻的一侧设置有连续的S形液冷管(801)，所述S形液冷管(801)的冷却液入口(802)和冷却液出口(803)分别通过固定座(500)上的电极孔(501)与所述液冷热交换管(503)对应连接；基板(800)的另一侧对应设置有多个六边形LED灯(900)，所述六边形LED灯(900)由六个位于六边形顶点的单颗LED构成，所述单颗LED包括塑胶套(901)、设置在塑胶套(901)中的热沉(902)和固定在塑胶套(901)上的封装透镜(907)，所述热沉(902)底部通过粘合胶(903)粘接在基板(800)上，上表面通过银胶(904)固定粘接有LED芯片(905)，所述LED芯片(905)上涂覆有荧光粉(909)，所述LED芯片(905)、荧光粉(909)及热沉(902)与封装透镜(907)之间通过灌封胶(906)密封；所述LED芯片(905)包括支持衬底(9051)和位于支持衬底(9051)上的钝化层(9055)，所述支持衬底(9051)底部设置有N电极(9056);所述钝化层(9055)中设置有P金属层(9052)和N金属层(9053)，所述P金属层(9052)上设置有LED薄膜(9054)，所述LED薄膜(9054)上设置有电极(9057)； 其中当六边形LED灯(900)发光时，线路板(101)对应控制液冷循环泵(102)启动，六边形LED灯(900)发光产生的热量对应通过基板(800)背面的S形液冷管(801)进行循环冷却，并从冷却液出口(803)将携带有热量的冷却液送入到液冷热交换管(503)中，而与液冷热交换管(503)相邻近的热电转换板(600)将热量转换成电能，并对应输入到线路板(101)中；同时六边形LED灯(900)发光产生的光线一部分通过透光套筒(400)后由出光透镜(300)射出，另一部分则射向光电保护套(200)内侧壁的光电转换板，经过所述光电转换板转换成电能，并对应输入到线路板(101)中，线路板(101)将来自所述光电转换板和热电转换板(600)的电能进行处理后，再输出给六边形LED灯(900)供电。
2.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于，所述灌封胶(906)为硅胶。
3.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于，所述LED芯片(905)通过金线(908)连接外部电极，且所述外部电极穿过所述电极孔(501)与线路板(101)连接。
4.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于，所述基板(800)内侧壁上设置有管道槽，所述S形液冷管(801)对应固定卡置在所述管道槽中。
5.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于，所述柱状筒(700)为六边形柱体。
6.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于，所述基板(800)的长度与光电保护套(200)和透光套筒(400)的 长度之和相等。
【文档编号】H02N11/00GK103527952SQ201310487808
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】梁光勇 申请人:梁光勇