專利名稱:自散熱式發(fā)光二極管日光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明器件技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種自散熱式發(fā)光二極 管曰光燈。
技術(shù)背景LED(light emitting diode,發(fā)光二極管)以其全色彩、高亮度、體積小、全固 態(tài)、無熱輻射、壽命長、節(jié)能、環(huán)保等一系列優(yōu)點,成為目前所知光源中最符 合節(jié)能環(huán)保的優(yōu)質(zhì)光源,它已經(jīng)開始挑戰(zhàn)白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)粽彰鞯闹鲗?dǎo) 地位。目前已出現(xiàn)由發(fā)光二極管構(gòu)成日光燈的專利,CN200410027618.3專利文 獻公開一種發(fā)光二極管日光燈結(jié)構(gòu),將若干只直插式發(fā)光二極管焊接在印刷電 路板上,再置于涂敷有采光材料的透明燈罩中,通過管帽對印刷電路板和透明 燈罩進行固定和保護,經(jīng)過引線與外部驅(qū)動電源進行電氣連接。 CN200710019355.5專利提出了另一種發(fā)光二極管日光燈結(jié)構(gòu),將若干個發(fā)光二 極管模塊以一定的方式組合固定在印刷電路板上?,F(xiàn)有技術(shù)雖然具有節(jié)能、發(fā)光效率高的特點,但是,普遍存在以下缺陷1. 發(fā)光二極管高密度地封裝于燈管內(nèi),所產(chǎn)生的熱量無法通過對流或者輻射 的方式釋放。2. 為了解決絕緣問題,其發(fā)光二極管或發(fā)光二極管模塊均布置在印刷電路板 上。由于印刷電路板是熱的不良導(dǎo)體,嚴(yán)重影響了發(fā)光二極管熱量的傳導(dǎo)。眾所周知,半導(dǎo)體發(fā)光二極管特別是對于大功率半導(dǎo)體發(fā)光二極管,目前 的電光轉(zhuǎn)換效率約為15%,而85%轉(zhuǎn)化為熱能,且其發(fā)光光譜中不包含紅外部分,無法借助輻射散熱,如果不能有效傳導(dǎo)散熱,會使芯片溫度升高,引起應(yīng) 力分布不均、芯片發(fā)光效率降低、熒光粉轉(zhuǎn)換效率下降。當(dāng)溫度超過一定值, 器件就會失效、燒毀。所以,現(xiàn)有技術(shù)很難應(yīng)用于大功率發(fā)光二極管照明器件。 此外,由于現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光二極管日光燈表面發(fā)光很不均勻,甚至能夠看 到每個發(fā)光二極管的點光源。這對照明器件來說,無疑是一個缺憾。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種散熱性能優(yōu)良,結(jié)構(gòu)簡單,表面發(fā)光均勻,能 滿足大功率照明的自散熱式發(fā)光二極管日光燈。本發(fā)明是通過這樣的方法來實現(xiàn)的它包括金屬散熱器本體、管帽、LED芯片和透明燈罩,其特征在于所述的金屬散熱器本體為帶有敞口的槽形體,該金屬散熱器本體的表面依次設(shè)有絕緣層和電極層,所述LED芯片聯(lián)接在電極層上, 所述透明燈罩與金屬散熱器本體相連接,在金屬散熱器本體的兩端由螺釘固定 連接有管帽,該管帽上設(shè)有接觸電極,管帽上的接觸電極與金屬散熱器本體表 面的電極層電學(xué)連接。由于本發(fā)明直接在金屬散熱器表面依次設(shè)置絕緣膜、多層膜系結(jié)構(gòu)的電極 層,并將發(fā)光二極管陣列中的LED芯片以貼片形式焊接在電極層上,能夠大幅 度減少內(nèi)部熱沉數(shù),提高熱量的傳導(dǎo),而且通過開口通風(fēng)散熱槽為發(fā)光二極管 陣列散熱提供空氣對流的通道,從而大幅度提高了日光燈的散熱性能,實現(xiàn)了 大功率發(fā)光二極管日光燈的自散熱功能。同時,LED芯片按照一定的光學(xué)設(shè)計排 列成陣列,所發(fā)出的光能夠比較均勻地激發(fā)均勻涂敷于透明燈管內(nèi)罩的熒光粉 發(fā)光,從而實現(xiàn)了日光燈均勻發(fā)射白光。本發(fā)明散熱性能好、成本低廉、壽命 長,是一種適用于大功率發(fā)光二極管照明的自散熱式發(fā)光二極管日光燈。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作詳細說明,但本發(fā)明保護內(nèi)容不局限于
。
圖l是本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的A-A向線的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。 圖3是本發(fā)明的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖。附圖標(biāo)號說明l-螺釘,2-管帽,3-接觸電極,4-金屬散熱器本體,41-上沿, 42-敞口, 43-散熱條,44-散熱通風(fēng)槽,5-絕緣層,6-電極層,61-過渡層,62-阻擋層,63-焊接層,7-LED芯片,8-環(huán)氧樹脂罩,9-透明燈罩,10-螺釘,11-熒光粉。
具體實施方式
參見圖1和圖2:本發(fā)明所述的自散熱式發(fā)光二極管日光燈包括金屬散熱器 本體4、管帽2、 LED芯片7和透明燈罩9,所述的金屬散熱器本體4為帶有敞 口的槽形體,該金屬散熱器本體4的表面依次設(shè)有絕緣層5和電極層6,所述 LED芯片7焊接在電極層6上,所述透明燈罩9的內(nèi)壁涂有熒光粉11,該透明 燈罩9與金屬散熱器本體4相連接,在金屬散熱器本體的兩端由螺釘10固定連 接有管帽2,該管帽2上設(shè)有接觸電極3,管帽2上的接觸電極3與金屬散熱器 本體表面的電極層6電學(xué)連接。所述金屬散熱器本體4上設(shè)有敞口 42、上沿41、散熱通風(fēng)槽44和散熱條 43;所述散熱條43設(shè)置在金屬散熱器本體4的內(nèi)側(cè);所述的金屬散熱器本體4 由鋁、鋁合金、銅、銅合金中的一種金屬材料制成,其形狀為多邊棱柱體和帶 有光滑曲面柱狀體之一。所述絕緣層5和電極層6依次鍍覆在金屬散熱器本體4的表面;該電極層6 為多層膜系結(jié)構(gòu),所述LED芯片7按照一定的光路設(shè)計組成陣列形式,該LED芯片7組成的陣列封裝于環(huán)氧樹脂罩8內(nèi),所述環(huán)氧樹脂罩8粘接于散熱器本 體4的表面;所述的LED芯片7是指白光LED芯片、藍光LED芯片、紫外LED 芯片、具有補色關(guān)系的藍光LED芯片和黃綠LED芯片的組合、發(fā)三原色的藍光 LED芯片、綠色LED芯片和紅色LED芯片的組合中的一種。所述透明燈罩9呈半開口狀,略大于金屬散熱器本體4,它與金屬散熱器本 體4的上沿41之間采用螺釘1相連接;該透明燈罩9的內(nèi)壁均勻涂敷熒光粉11 , 所述的熒光粉11為受激發(fā)射白光的釔鋁石榴石熒光粉、紅綠藍三基色熒光粉中 一種;所述透明燈罩9采用透明性和光通路好的玻璃或工程塑料中的一種材料 制成。所述的絕緣層5由氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、氧化鈹、氮化硅等中的任一 種絕緣強度好、導(dǎo)熱系數(shù)高的厚度為1 100um的陶瓷薄膜材料構(gòu)成;該絕緣 層5可采用陽極氧化、等離子噴涂、電子束蒸發(fā)、反應(yīng)濺射等工藝制備,絕緣 層5布滿金屬散熱器本體4的外表面。參見圖3,所述多層膜系結(jié)構(gòu)的電極層6由依次布置的過渡層61、阻擋層 62、焊接層63構(gòu)成,它是采用濺射、真空蒸發(fā)、絲網(wǎng)印刷等制備工藝并配合掩 模工裝按照一定的線條圖形制備而成的。所述的過渡層61由厚度為10 100nm的鈦、鎳、鉻膜中的一種材料構(gòu)成, 所述的阻擋層62由厚度為10 500nm的鎳、銅、鎳銅合金膜中的一種材料構(gòu)成, 所述的焊接層63由厚度為10 500nm的銅、銀、金膜中的一種材料構(gòu)成。過渡 層61的作用是用來匹配金屬焊接層63與絕緣層5,阻擋層62的作用是為了阻 擋高溫?zé)o鉛焊料對電極層6的融蝕,焊接層63用來直接焊接LED芯片7。本發(fā)明使用時,只需將管帽2上的接觸電極3與外部電源進行公知的電學(xué) 連接即可,具體使用方法在此不作贅述。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較,由于采用在金屬散熱器本體4表面直接鍍覆絕緣 層5、多層膜系結(jié)構(gòu)的電極層6,并將LED芯片7以貼片形式焊接在電極層6上 的結(jié)構(gòu),大幅度減少了內(nèi)部熱沉數(shù),提高了熱量的傳導(dǎo),而且通過敞口 42、散 熱通風(fēng)槽44和散熱條43的結(jié)構(gòu)為LED芯片7散熱提供空氣對流通道,實現(xiàn)了 日光燈的自散熱功能,從而大幅度提高了日光燈的散熱性能。因此,這種結(jié)構(gòu) 能滿足大功率發(fā)光二極管照明的要求。在本發(fā)明中,LED芯片7按照一定的光學(xué)設(shè)計排列成陣列,所發(fā)出的光能夠 比較均勻地激發(fā)均勻涂敷于透明燈罩9內(nèi)壁的熒光粉11發(fā)光,從而改善了日光 燈發(fā)光均勻度。本發(fā)明所用的制作材料不含歐盟新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(RoHS標(biāo)準(zhǔn))以及國家環(huán)保條 例規(guī)定的禁用物質(zhì),阻擋層能阻擋無鉛焊料高溫熔蝕,整個制造工藝在真空環(huán) 境中進行,毋需經(jīng)過光刻腐蝕,因此這是一種綠色制造工藝。
權(quán)利要求
1.一種自散熱式發(fā)光二極管日光燈,包括金屬散熱器本體、管帽、LED芯片和透明燈罩,其特征在于,所述的金屬散熱器本體為帶有敞口的槽形體,該金屬散熱器本體的表面依次設(shè)有絕緣層和電極層,所述LED芯片聯(lián)接在電極層上,所述透明燈罩與金屬散熱器本體相連接,在金屬散熱器本體的兩端連接有管帽,該管帽上設(shè)有接觸電極,管帽上的接觸電極與金屬散熱器本體表面的電極層電學(xué)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自散熱式發(fā)光二極管日光燈,其特征在于所述的 金屬散熱器本體上設(shè)有敞口、上沿、散熱通風(fēng)槽和散熱條;所述的散熱條設(shè)置 在金屬散熱器本體的內(nèi)側(cè);所述的金屬散熱器本體由鋁、鋁合金、銅、銅合金 中的一種金屬材料制成,其形狀為多邊棱柱體和帶有光滑曲面柱狀體之一。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自散熱式發(fā)光二極管日光燈,其特征在于所述透 明燈罩的內(nèi)壁涂有熒光粉;所述的熒光粉為受激發(fā)射白光的釔鋁石榴石熒光粉、 紅綠藍三基色熒光粉中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自散熱式發(fā)光二極管日光燈,其特征在于所述的 絕緣層由氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、氧化鈹、氮化硅等中的任一種絕緣強度好、 導(dǎo)熱系數(shù)高的陶瓷薄膜材料構(gòu)成,其厚度為1 100um;絕緣層布滿金屬散熱器 本體的外表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自散熱式發(fā)光二極管日光燈,其特征在于所述的 多層膜系結(jié)構(gòu)的電極層由依次布置的過渡層、阻擋層和焊接層組成;所述的過 渡層由厚度為10 100nin的鈦、鎳、鉻膜中的一種材料構(gòu)成,所述的阻擋層由 厚度為10 500nm的鎳、銅、鎳銅合金膜中的一種材料構(gòu)成,所述的焊接層由 厚度為10 500nm的銅、銀、金膜中的一種材料構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自散熱式發(fā)光二極管日光燈,其特征在于所述的 透明燈罩由內(nèi)壁涂敷熒光粉的玻璃或透明性好、光通路好的工程塑料中的一種 材料構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自散熱式發(fā)光二極管日光燈,其特征在于所述的 發(fā)光二極管芯片是白光LED芯片、藍光LED芯片、紫外LED芯片、具有補色關(guān) 系的藍光LED芯片和黃綠LED芯片的組合、發(fā)三原色的藍光LED芯片、綠色LED 芯片和紅色LED芯片的組合中的一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自散熱式發(fā)光二極管日光燈,其特征在于所述的 發(fā)光二極管芯片按照一定的光路設(shè)計組成陣列形式,該LED芯片組成的陣列封 裝于散熱器本體表面的環(huán)氧樹脂罩內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體照明器件,特別是涉及自散熱式發(fā)光二極管日光燈它包括金屬散熱器本體、管帽、LED芯片和透明燈罩,其特征在于所述的金屬散熱器本體為帶有敞口的槽形體,該金屬散熱器本體的表面依次設(shè)有絕緣層和電極層,所述LED芯片焊接在電極層上,所述透明燈罩與金屬散熱器本體相連接,在金屬散熱器本體的兩端連接有管帽,該管帽上設(shè)有接觸電極,管帽上的接觸電極能夠與金屬散熱器本體表面的電極層電學(xué)連接。本發(fā)明散熱性能好、成本低廉、壽命長,是一種適用于大功率發(fā)光二極管照明的自散熱式發(fā)光二極管日光燈。
文檔編號F21V23/00GK101334153SQ20081006373
公開日2008年12月31日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日
發(fā)明者王德苗, 王耀明, 達 蘇, 浩 金 申請人:浙江大學(xué)