專利名稱：發(fā)光組件及其使用的制作方法
發(fā)光組件及其使用發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一個(gè)具有改良的散熱性能的發(fā)光組件。發(fā)明背景發(fā)光二極管(LEDs)已經(jīng)被廣泛使用作為照明設(shè)備里的光源。但是， 當(dāng)多個(gè)光源如LEDs，同時(shí)消耗電能時(shí)，光源產(chǎn)生的熱量經(jīng)常導(dǎo)致許多缺點(diǎn) 和問(wèn)題，包括產(chǎn)生短路，對(duì)鄰近或周圍元器件造成熱損傷?？梢粤私獾?， 低效的散熱和過(guò)熱是傳統(tǒng)光源的共同缺點(diǎn)。例如，在美國(guó)專利6， 880， 956 "具有熱傳導(dǎo)排列的光源"(Light source with heat transfer arrangement, 2005年4月19日授予給Zhang)中 已經(jīng)建議采用散熱片和冷卻劑。但是，這種散熱片和冷卻劑使得LED的組 件設(shè)計(jì)變得繁冗復(fù)雜和體積龐大。本發(fā)明的目的是提供一個(gè)發(fā)光組件，它至少能夠克服本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù) 所存在的一些不足。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一個(gè)發(fā)光組件包括第一基板，其上面安裝有 第一多個(gè)發(fā)光源，和第二基板，其與第一基板間隔分開(kāi)。在第二基板上安 裝有第二多個(gè)發(fā)光源。第一和第二基板是熱連接的，從而在基板之間有熱根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面， 一個(gè)發(fā)光組件包括多個(gè)基板，其中在每個(gè)基板上安裝有多個(gè)發(fā)光源，且其中每個(gè)基板與 相鄰基板是間隔分開(kāi)的；和在每對(duì)相鄰基板之間的多個(gè)導(dǎo)熱凸起部，將相鄰基板間隔分開(kāi)，并與 相鄰基板熱連接，從而在多個(gè)基板之間允許熱量分配。依照本發(fā)明的另一個(gè)方面， 一個(gè)光源包括-一個(gè)發(fā)光組件，具有 多個(gè)基板，在每個(gè)基板上安裝有多個(gè)發(fā)光源，其中每個(gè)基板與相鄰基板是間隔分開(kāi)的，但與相鄰基板有熱量傳送， 從而在基板之間允許熱量分配；和 電連接，將發(fā)光組件連接到電源。以上所述的發(fā)光源可以是發(fā)光二極管(LED)，也可以是其他發(fā)光源。從以下細(xì)致的描述，并結(jié)合相應(yīng)的附圖
，通過(guò)范例描述本發(fā)明的原理， 本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。附圖簡(jiǎn)述結(jié)合相應(yīng)附圖，通過(guò)范例來(lái)描述本發(fā)明的典型實(shí)施例，其中 圖la是本發(fā)明一個(gè)典型發(fā)光組件實(shí)施例的透視圖； 圖lb是圖la的組件的頂視圖； 圖lc是圖la的組件的側(cè)視圖；圖ld是從圖la描述組件的后面觀看的分解透視圖；和 圖le是圖la的組件的上面的發(fā)光層的頂視圖。 發(fā)明詳述發(fā)光源有很多種，下面以發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)光源來(lái)詳細(xì)說(shuō)明 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。但是本發(fā)明并不限于此。如圖la-e中所示，根據(jù)本發(fā)明， 一個(gè)典型發(fā)光二極管(LED)組件實(shí) 施例100有一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，包括四層LED基板101、 201、 301、 401和一 對(duì)電子基板50K 601，它們之間互相平行，并沿著軸線701層疊起來(lái)，軸 線701是與這些層板垂直的并穿過(guò)這些層板的中心(圖中未示出)。在典 型實(shí)施例里，每個(gè)層板都是圓形的，但是應(yīng)該理解，根據(jù)組件的應(yīng)用需求， 不同外形將是同樣適用的。每個(gè)LED基板lOl、 201、 301、 401實(shí)質(zhì)上是平面的，都有一個(gè)上平 面105、 205、 305、 405和一個(gè)下平面107、 207、 307、 407。 LEDs 109、 209、 309、 409被安裝在各個(gè)上平面105、 205、 305、 405上，并且當(dāng)通電
時(shí)，LEDs沿著與軸701平行的一個(gè)相當(dāng)一致的發(fā)光方向上(未顯示)發(fā)光， 在典型實(shí)施例里即從電子基板601指向LED基板101的方向。如圖lb中 所示，在不同LED層板上的LEDs在半徑方向上和/或圓周方向上偏移錯(cuò)位 排列或者以其他合適的排列偏移錯(cuò)位，使得LEDs在發(fā)光方向上不會(huì)互相 阻礙。此外，在LED基板lOl、 201、 301上開(kāi)凹槽115、 117、 217、 317， 使得來(lái)自LEDs的光線穿越各個(gè)層板而射出組件之外。如圖lb所示，當(dāng)從 LED基板101朝電子基板601的方向上觀看組件100時(shí)，LEDs 109、 209、 309、 409不會(huì)被互相阻礙或被基板阻礙?；蛘?，在其它或替代實(shí)施例里還 可以使用透明基板來(lái)增強(qiáng)出光效率。在典型實(shí)施例上，每個(gè)基板IOI、 201、 301、 401、 501、 601由導(dǎo)熱 材料如金屬芯印刷電路板(MC-PCB)或陶瓷基板制成，以協(xié)助在每個(gè)基板 上的熱量分配。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的那樣，在金屬芯印刷電路 板(MC-PCB)或陶瓷基板上形成圖案(pattern),以提供電通路(未顯示) 進(jìn)而提供電力給LEDs?；蛘?，印刷電路板(PCB)可以由相當(dāng)?shù)蛯?dǎo)熱性的 材料如環(huán)氧樹(shù)脂(FR-4、 FR-5)和雙馬來(lái)酰亞胺三嗪樹(shù)脂(BT)制成。如圖lc和ld所示，在鄰近的LED基板和/或電子基板之間有導(dǎo)熱凸 起部，如金屬柱lll、 211、 311、 411、 511，將鄰近的基板沿著軸701在 物理位置上間隔分開(kāi)。金屬柱還在物理上熱連接著基板，從而在所有基板 之間分配LEDs產(chǎn)生的熱量。在典型實(shí)施例里，金屬柱通過(guò)導(dǎo)熱膠被連接 在LED基板或電子基板上，使得在基板之間進(jìn)行有效率的熱傳導(dǎo)。當(dāng)然， 也可以使用其它固定結(jié)構(gòu)如螺釘、螺栓、螺母、螺桿等。此外，凸起部可 以由金屬合金或陶瓷材料制成。由于基板在物理上被間隔分開(kāi)一個(gè)間隙，能夠獲得更有效的從基板到 環(huán)境的散熱，例如基板周圍的空氣。由于基板是熱連接的，熱量將從高溫 度的基板傳遞到低溫度的基板，所以，能夠在基板之間獲得更均衡的熱量 分配。這能夠進(jìn)一步提高散熱效率。在典型實(shí)施例里，在每個(gè)基板IOI、 201、 301、 401、 501、 601上有 孔113、 213、 313、 413、 513、 613，孔穿透各基板，以增強(qiáng)穿過(guò)基板的氣 流。至少有一些孔在各基板上是沿著與軸線701平行的軸對(duì)準(zhǔn)排成一列的， 以減少氣流穿過(guò)基板的阻礙。所以，孔可以改善氣流的自然對(duì)流，從而提 高組件100的散熱效率。盡管沒(méi)有在本圖上顯示出來(lái)，在電子層板601上可以有一個(gè)燈座 (socket)來(lái)接收電線，從而將組件100連接到一個(gè)外部電源上(本圖上 也未顯示出來(lái))?；蛘?，也可以用電池作為組件的電源。而且，本領(lǐng)域技
術(shù)人員也會(huì)理解，有電線或其它電連接(未顯示)，將各個(gè)LED基板電連 接到電子基板501、 601。通過(guò)將LEDs安排在多個(gè)物理上間隔分開(kāi)但仍然熱連接著的LED基板 上，典型LED組件實(shí)施例可以獲得改良的散熱性能，而不需要采用散熱片 或冷卻劑。因此，本發(fā)明能夠提供一個(gè)相當(dāng)緊湊大小的LED組件。此外，通過(guò)在不同基板上三維排列LEDs，典型LED組件可以提供極大 的彈性來(lái)設(shè)計(jì)發(fā)光模式。在另一個(gè)典型實(shí)施例里， 一個(gè)光源如一盞燈(未顯示)，可能包括一 個(gè)如上所述的LED組件和電連接將LED組裝連接到電源。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員會(huì)理解，可以有一個(gè)透明蓋子來(lái)覆蓋LED組件的至少一部分。在上述典型實(shí)施例中，還可以作出一些替代變換。例如，基板可以不 是互相平行的；基板可以不是平面的例如是凹面的；基板可以不需要互相 對(duì)準(zhǔn)； 一些LEDs可以被安裝在下平面上或沿著基板的圓周安裝，在附近 有一個(gè)或多個(gè)反射鏡，將LEDs的發(fā)光重新改變方向。此外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的那樣，LED組件可以是一個(gè)整體 結(jié)構(gòu)，由首次鑄造或燒結(jié)導(dǎo)熱材料成形，從而產(chǎn)生一個(gè)集成基板和凸起部 的整體結(jié)構(gòu)。然后，在基板表面放置絕緣體層，并在其上面布置電路和 LEDs。這樣一個(gè)整體結(jié)構(gòu)減少了基板和凸起部之間的固體-固體界面，所 以將進(jìn)一步改善在不同基板之間的熱傳導(dǎo)。當(dāng)然，此處披露和定義的發(fā)明可以延伸到兩個(gè)或多個(gè)提及的或來(lái)自文 字或附圖的各個(gè)特征的所有替代組合。所有這些不同的組合構(gòu)成本發(fā)明的 各種替代。前述已經(jīng)描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在沒(méi)有偏離本發(fā)明的范 圍的情況下，可以做出一些對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的更改。盡管此處己經(jīng)具體化地說(shuō)明和描述了本發(fā)明，然而并不是僅限于描述 的細(xì)節(jié)，因?yàn)榭梢宰龀龈鞣N更改和結(jié)構(gòu)改變，而不偏離本發(fā)明的精神，并 處于權(quán)利要求的等同范圍內(nèi)。而且，應(yīng)該認(rèn)識(shí)和理解，在說(shuō)明書里用來(lái)描述本發(fā)明的文字和各個(gè)實(shí) 施例，不僅在它們共同設(shè)定的含義上理解，而且包括處于共同設(shè)定涵義范 圍之外的在具體結(jié)構(gòu)、材料或方法里的特殊定義。因此，如果一個(gè)要素在 此說(shuō)明書內(nèi)容里包括不止一個(gè)含義，那么在權(quán)利要求里它的使用必須理解 為，對(duì)說(shuō)明書和文字支持的所有可能的含義是通用的。所以，以下權(quán)利要 求的文字或要素的定義，是在說(shuō)明書里定義的，不僅包括書面陳述的要素
組合，還包括以實(shí)質(zhì)上相同的方式執(zhí)行了實(shí)質(zhì)上相同功能而得到實(shí)質(zhì)上相 同結(jié)果的所有等同的結(jié)構(gòu)、材料或方法，而沒(méi)有偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)發(fā)光組件，包括第一基板，其上安裝有第一多個(gè)發(fā)光源；和第二基板，與第一基板間隔分開(kāi)，第二基板上面安裝有第二多個(gè)發(fā)光源，其中第一和第二基板是熱連接著的，在基板之間進(jìn)行熱量分配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，在基板的相對(duì)的內(nèi)表面之間還包括一個(gè) 間隙。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組件
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件 或陶瓷基板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組件 上是對(duì)準(zhǔn)的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組件 以允許氣流穿過(guò)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的組件 其它基板的前面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的組件 流穿過(guò)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的組件，其中在第一和第二基板上的至少一些 相應(yīng)孔實(shí)質(zhì)上是相互對(duì)準(zhǔn)的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的組件，其中所述發(fā)光源是發(fā)光二極管(LED)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，還包括至少一個(gè)凸起部提供在第一和 第二基板之間，用于保持基板之間的物理上分離，其中凸起部是由熱傳導(dǎo) 材料制成，在第一和第二基板之間提供熱傳導(dǎo)。，其中至少一個(gè)基板是由導(dǎo)熱材料制成。 ,其中至少一個(gè)基板是金屬芯印刷電路板，其中所述發(fā)光源是發(fā)光二極管(LED)。 ，其中第一和第二基板的中心沿發(fā)光方向，其中至少一個(gè)基板有多個(gè)孔在其上面，，其中至少一個(gè)基板在發(fā)光方向上是處于，其中其它的基板有多個(gè)孔，用于允許氣
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中凸起部是由金屬、金屬合金、 陶瓷材料或它們的一個(gè)組合所制成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中凸起部通過(guò)熱傳導(dǎo)膠被粘附在至少一個(gè)基板上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中基板和凸起部被集成一個(gè)整體 結(jié)構(gòu)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中第一基板上的每個(gè)發(fā)光源與第二 基板上的相應(yīng)LED偏離錯(cuò)位一段距離，其中第一基板包括多個(gè)孔，每個(gè)孔 都對(duì)準(zhǔn)安裝在第二基板上相應(yīng)的發(fā)光源，以允許第二基板上的發(fā)光源發(fā)出 的光穿過(guò)第一基板。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其中所述發(fā)光源是發(fā)光二極管(LED)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中基板是平面的，而且互相平行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的組件，其中每個(gè)基板有一個(gè)上表面和一個(gè) 相反的下表面，其中第一和第二多個(gè)發(fā)光源分別被安裝在第一和第二上表 面上或第一和第二上表面附近。
20. —個(gè)發(fā)光源組件，包括多個(gè)基板，其中在每個(gè)基板上安裝有多個(gè)發(fā)光源，其中每個(gè)基板 與相鄰基板間隔分開(kāi)；和在每對(duì)相鄰基板之間的多個(gè)導(dǎo)熱凸起部，用于將相鄰基板間隔分開(kāi)，并與相鄰基板熱連接，以允許在多個(gè)基板之間進(jìn)行熱量分配。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件，其中每個(gè)基板和其相鄰基板包括相 對(duì)的內(nèi)表面，用來(lái)定義它們之間的一個(gè)間隙。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件，其中基板是相互平行的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件，其中每個(gè)基板是由導(dǎo)熱材料制成的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的組件，其中每個(gè)基板是金屬芯印刷電路板 或陶瓷基板。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件，其中在每個(gè)基板上有多個(gè)孔，以允 許氣流穿過(guò)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的組件， 的。
27. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件， 金、陶瓷材料或它們的一個(gè)組合制成
28. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件， 粘附在相應(yīng)基板上。其中每個(gè)基板上至少一些孔是對(duì)準(zhǔn) 其中每個(gè)凸起部是由金屬、金屬合 其中每個(gè)凸起部通過(guò)使用導(dǎo)熱膠被
29. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件，其中如果發(fā)光源沿發(fā)光方向投影到 上表面，發(fā)光源是偏移錯(cuò)位的，以減少出光阻礙，其中上基板包括多個(gè)孔， 以允許其它基板上的發(fā)光源發(fā)出的光穿過(guò)上基板。
30. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件，其中每個(gè)基板是平面的，有一個(gè)上 表面和一個(gè)相反的下表面，其中發(fā)光源分別被安裝在相應(yīng)的上表面上或相 應(yīng)上表面附近。
31. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件，其中基板和凸起部被集成在一起形 成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件，其中所述發(fā)光源是發(fā)光二極管(LED)。
33. —個(gè)光源，包括一個(gè)發(fā)光組件，具有多個(gè)基板，在每個(gè)基板上裝有多個(gè)發(fā)光源； 其中每個(gè)基板與相鄰基板是間隔分開(kāi)的，但與相鄰基板有熱量傳送，從而在基板之間允許熱量分配；和電連接，將發(fā)光組裝連接到一個(gè)電源。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的組件，其中所述發(fā)光源是發(fā)光二極管(LED)。
全文摘要
一個(gè)發(fā)光組件包括第一基板，其上面安裝有第一多個(gè)發(fā)光源，和第二基板，其與第一基板間隔分開(kāi)。在第二基板上安裝有第二多個(gè)發(fā)光源。第一和第二基板是熱連接的，從而在基板之間有熱量分配。
文檔編號(hào)F21V29/00GK101118035SQ20061013667
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者明 盧, 吳恩柏, 張志寬, 胡啟釗 申請(qǐng)人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司