專利名稱：Led燈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電燈，具體地說，是一種可直接替換傳統(tǒng)鎢絲、鹵素或省電燈泡的 發(fā)光二極管(LED)電燈。
背景技術(shù)：
使用直流電LED裝置作為燈芯的LED燈，必須使用電源轉(zhuǎn)換器將交流電轉(zhuǎn)換成直 流電供應(yīng)所述直流電LED裝置，因此會增加LED燈的成本。此外，電源轉(zhuǎn)換器很難完全藏放 在傳統(tǒng)燈泡的標(biāo)準燈頭內(nèi)，因此需要另行開發(fā)模具制作不同于傳統(tǒng)燈泡的機構(gòu)件，不但更 增加成本，也增加LED燈的體積。直流電LED裝置在通電時會產(chǎn)生熱能，故必須額外設(shè)計散 熱機構(gòu)處理這些熱能。若無法有效散熱，高溫會造成LED的發(fā)光效率降低、壽命減少及波長 偏移等不利效果。電源轉(zhuǎn)換器在將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的過程中，也會產(chǎn)生熱能，特別是其 中的電感與集成電路，高溫也會損壞此類組件，造成產(chǎn)品無法運作。特別是在高功率的應(yīng)用 上，例如照明用途的燈具，直流電LED裝置產(chǎn)生的熱能較高，因此散熱不足而引起的情況更 嚴重。有些產(chǎn)品采用多顆低功率的炮彈型(lamp type) LED，并且使用簡單的橋式整流電路， 以便適應(yīng)小體積的傳統(tǒng)燈頭。但是低功率的LED亮度普遍過低，市場接受度有限，而且此類 產(chǎn)品往往因為散熱不佳，光衰現(xiàn)象嚴重。近年來，使用交流電的LED裝置的技術(shù)日漸成熟，亮度也日益提升，已具有商業(yè)利 用價值。交流電LED裝置將串、并聯(lián)的多個LED制作在同一個磊芯片上，此磊芯片封裝后串 聯(lián)具有某個電阻值的電阻器，可以直接承受市電如110伏特或220伏特等高電壓使用，因此 省去直流電LED裝置所需的電源轉(zhuǎn)換器或整流電路，有效降低成本及減少電路造成的質(zhì)量 問題。雖然交流電LED裝置方便應(yīng)用在小體積的空間內(nèi)，但是仍有散熱的問題必須處理。尤 其是在高功率的應(yīng)用上，例如照明用途的燈具，其產(chǎn)生的熱能較高，如果增設(shè)散熱器，會加 大LED燈的體積與成本，如果不幫助交流電LED裝置散熱，又會造成LED的發(fā)光效率降低、 壽命減少及波長偏移，甚至燒毀LED磊芯片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提出一種強化交流電LED裝置散熱的LED燈。本發(fā)明的另一目的，在于提出一種可直接替換傳統(tǒng)鎢絲、鹵素或省電燈泡的LED 燈。本發(fā)明的又一目的，在于提出一種LED燈的制造方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種LED燈，其特征在于包括一燈芯，含有至少一個功率介于0. 3至5W的交流電LED裝置；一具有第一電極及第二電極的燈頭，設(shè)有一腔室，所述第一電極具有螺旋紋、柱狀 或針狀外形；一電阻值介于50至50000歐姆的電阻器，與所述燈芯串聯(lián)在所述第一電極及所述
4第二電極之間；一導(dǎo)熱系數(shù)介于0. 25至30W/mK的導(dǎo)熱絕緣材料填充在所述腔室中，機械性地接 觸所述燈芯及所述第一電極，提供熱通道幫助所述燈芯散熱至所述第一電極。本發(fā)明的LED燈還可以采用以下的技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。前述的LED燈，其中所述燈芯包括一具有穿孔的電路板，焊接所述第一電極；一導(dǎo)熱件，具有第一端焊接所述交流電LED裝置，以及第二端通過所述穿孔埋入 所述導(dǎo)熱絕緣材料中。前述的LED燈，其中所述導(dǎo)熱件具有側(cè)翼介于所述交流電LED裝置與所述電路板 之間。前述的LED燈，其中所述電路板具有強化玻璃纖維基板。前述的LED燈，其中所述交流電LED裝置具有塑料引線芯片載體封裝結(jié)構(gòu)。前述的LED燈，其中所述電阻器焊接在所述電路板上。前述的LED燈，其中所述燈芯包括一電路板焊接所述交流電LED裝置及所述第一 電極。前述的LED燈，其中所述電路板包括一鋁金屬層，機械性地接觸所述導(dǎo)熱絕緣材料；一銅金屬層，焊接所述交流電LED裝置；一導(dǎo)熱介質(zhì)層，介于所述鋁金屬層及銅金屬層之間。前述的LED燈，其中所述交流電LED裝置包括一直接芯片載板封裝結(jié)構(gòu)。前述的LED燈，其中所述電阻器焊接在所述電路板上。前述的LED燈，其中所述導(dǎo)熱絕緣材料包括環(huán)氧樹脂，或?qū)岱勰蚨咧旌?物。前述的LED燈，其中所述電阻器埋在所述導(dǎo)熱絕緣材料中。前述的LED燈，其中更包括一燈罩封住所述燈芯。前述的LED燈，其中所述燈罩包括玻璃蓋、塑料蓋、環(huán)氧樹脂及硅膠其中之一。前述的LED燈，其中所述燈頭為傳統(tǒng)鎢絲燈泡的標(biāo)準燈頭。前述的LED燈，其中所述燈頭為傳統(tǒng)鹵素?zé)襞莸臉?biāo)準燈頭。一種LED燈的制造方法，其特征在于包括以下制造步驟第一步驟準備具有第一電極、第二電極及腔室的燈頭，所述第一電極具有螺旋 紋、柱狀或針狀外形；第二步驟準備具有穿孔的電路板；第三步驟準備至少一個功率介于0. 3至5W的交流電LED裝置；第四步驟準備電阻值介于50至50000歐姆的電阻器；第五步驟準備導(dǎo)熱系數(shù)介于0. 25至30W/mK的導(dǎo)熱絕緣材料；第六步驟準備導(dǎo)熱件；第七步驟將所述電阻器焊接所述第二電極及所述電路板；第八步驟將所述電路板焊接所述第一電極；第九步驟從所述穿孔將所述導(dǎo)熱絕緣材料填入所述腔室中；
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第十步驟將所述導(dǎo)熱件的第一端穿過所述穿孔埋入所述導(dǎo)熱絕緣材料中；第十一步驟將所述交流電LED裝置焊接所述導(dǎo)熱件的第二端；第十二步驟將所述交流電LED裝置焊接所述電路板。本發(fā)明的LED燈的制造方法還可以采用以下的技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。前述的制造方法，其中更包括加熱固化所述導(dǎo)熱絕緣材料。一種LED燈的制造方法，其特征在于包括以下制造步驟第一步驟準備具有第一電極、第二電極及腔室的燈頭，所述第一電極具有螺旋 紋、柱狀或針狀外形；第二步驟準備電路板；第三步驟準備至少一個功率介于0. 3至5W的交流電LED裝置；第四步驟準備電阻值介于50至50000歐姆的電阻器；第五步驟準備導(dǎo)熱系數(shù)介于0. 25至30W/mK的導(dǎo)熱絕緣材料；第六步驟將所述電阻器焊接所述第二電極；第七步驟將所述導(dǎo)熱絕緣材料填入所述腔室中；第八步驟使所述電路板機械性地接觸所述導(dǎo)熱絕緣材料；第九步驟將所述電阻器焊接所述電路板；第十步驟將所述電路板焊接所述第一電極；第十一步驟將所述交流電LED裝置焊接所述電路板。前述的制造方法，其中更包括加熱固化所述導(dǎo)熱絕緣材料。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的LED燈具有以下優(yōu)點1.具有良好的散熱能力。2.可以作高功率應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的第一實施例的示意圖；圖2為圖1的LED燈的等效電路的示意圖；圖3為幾種交流電LED磊芯片的示意圖；圖4為本發(fā)明的第二實施例的示意圖；圖5為本發(fā)明的第三實施例的示意圖；圖6為多磊芯片燈芯的示意圖；圖7為本發(fā)明的第四實施例的示意圖；圖8為本發(fā)明的第五實施例的示意圖；圖9為本發(fā)明的第六實施例的示意圖；圖10為本發(fā)明的第七實施例的示意圖。組件符號說明10、燈頭 12、第一電極 14、第二電極 16、螺旋紋外形 18、腔室 20、燈芯 22、交流電LED磊芯片 24、支架 26、封膠 28、電路板 30、電阻器 32、導(dǎo)線 34、導(dǎo) 線36、導(dǎo)熱絕緣材料38、電阻器40、燈罩50、導(dǎo)熱件52、焊墊54、焊墊56、軸向 片 58、側(cè)翼 60、穿孔62、貫孔64、貫孔66、接腳 68、焊錫 70、焊錫 72、鋁金屬
6層74、導(dǎo)熱介質(zhì)層76、銅金屬層。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作更進一步說明?，F(xiàn)請參閱圖1，圖1為本發(fā)明的第一實施例的示意圖。如圖所示，為了凸顯本發(fā)明 的特點，所述第一實施例使用小燈泡用的標(biāo)準燈頭10，其具有電極12和14供連接交流電 源。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的，第一電極12具有螺旋紋外形16的金屬殼，其內(nèi)有腔室18。 此實施例使用一顆交流電LED裝置20作為燈芯，其將交流電LED磊芯片22固定在支架24 上，并于其上覆蓋封膠26。LED的封裝為已知技術(shù)，為了簡化圖式，此處未繪出交流電LED裝 置20的詳細封裝構(gòu)造。電阻器30的一端焊接至第二電極14，另一端藉導(dǎo)線32焊接至LED 裝置20，導(dǎo)線34的兩端分別焊接至第一電極12及交流電LED裝置20。此LED燈的等效電 路如圖2所示，交流電LED磊芯片22和電阻器30串聯(lián)在電極12和14之間。如人們所熟 悉的，所謂交流電LED磊芯片，含有兩個相反的方向配置的LED并聯(lián)在兩支接腳之間，每一 所述方向上具有至少一個LED，所述兩個相反的方向配置的LED分別在交流電源的正、負半 周期被點亮。電阻器30的電阻值R的大小是根據(jù)設(shè)計需求的電流值而選擇的。電阻器30 也具有保護交流電LED磊芯片22的功能，在連接至電極12和14的交流電源發(fā)生突波時， 電阻器30會吸收大部分的突波電壓。本發(fā)明的特點之一，是在腔室18中填充導(dǎo)熱絕緣材 料36，其機械性地接觸支架24和第一電極12，提供熱通道將交流電LED磊芯片22因為通 電發(fā)光產(chǎn)生的熱能傳導(dǎo)至第一電極12進行散熱。所述支架24通常含有幫助交流電LED磊 芯片22散熱的金屬片，因此，支架24貼在導(dǎo)熱絕緣材料36上，會有良好的熱導(dǎo)效果。除了 幫助交流電LED磊芯片22散熱，導(dǎo)熱絕緣材料36也幫助電阻器30散熱，因為電阻器30埋 在導(dǎo)熱絕緣材料36中。導(dǎo)熱絕緣材料36可以選用環(huán)氧樹脂，或者導(dǎo)熱粉末，例如氧化鋁、氮化鋁、氮化硼 或其它導(dǎo)熱材料，或者二者的混合物。表1為使用三種不同導(dǎo)熱材料在圖1的LED燈中，實 際測得的結(jié)果。表 權(quán)利要求
一種LED燈，其特征在于包括一燈芯，含有至少一個功率介于0.3至5W的交流電LED裝置；一具有第一電極及第二電極的燈頭，設(shè)有一腔室，所述第一電極具有螺旋紋、柱狀或針狀外形；一電阻值介于50至50000歐姆的電阻器，與所述燈芯串聯(lián)在所述第一電極及所述第二電極之間；一導(dǎo)熱系數(shù)介于0.25至30W/mK的導(dǎo)熱絕緣材料填充在所述腔室中，機械性地接觸所述燈芯及所述第一電極，提供熱通道幫助所述燈芯散熱至所述第一電極。
2.如權(quán)利要求1所述的LED燈，其特征在于，所述燈芯包括一具有穿孔的電路板，焊接所述第一電極；一導(dǎo)熱件，具有第一端焊接所述交流電LED裝置，以及第二端通過所述穿孔埋入所述 導(dǎo)熱絕緣材料中。
3.如權(quán)利要求2所述的LED燈，其特征在于，所述導(dǎo)熱件具有側(cè)翼介于所述交流電LED 裝置與所述電路板之間。
4.如權(quán)利要求2所述的LED燈，其特征在于，所述電路板具有強化玻璃纖維基板。
5.如權(quán)利要求2所述的LED燈，其特征在于，所述交流電LED裝置具有塑料引線芯片載 體封裝結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2所述的LED燈，其特征在于，所述電阻器焊接在所述電路板上。
7.如權(quán)利要求1所述的LED燈，其特征在于，所述燈芯包括一電路板焊接所述交流電 LED裝置及所述第一電極。
8.如權(quán)利要求7所述的LED燈，其特征在于，所述電路板包括一鋁金屬層，機械性地接觸所述導(dǎo)熱絕緣材料；一銅金屬層，焊接所述交流電LED裝置；一導(dǎo)熱介質(zhì)層，介于所述鋁金屬層及銅金屬層之間。
9.如權(quán)利要求7所述的LED燈，其特征在于，所述交流電LED裝置包括一直接芯片載板 封裝結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求7所述的LED燈，其特征在于，所述電阻器焊接在所述電路板上。
11.如權(quán)利要求1所述的LED燈，其特征在于，所述導(dǎo)熱絕緣材料包括環(huán)氧樹脂，或?qū)?粉末，或二者之混合物。
12.如權(quán)利要求1所述的LED燈，其特征在于，所述電阻器埋在所述導(dǎo)熱絕緣材料中。
13.如權(quán)利要求1所述的LED燈，其特征在于，更包括一燈罩封住所述燈芯。
14.如權(quán)利要求13所述的LED燈，其特征在于，所述燈罩包括玻璃蓋、塑料蓋、環(huán)氧樹脂 及硅膠其中之一。
15.如權(quán)利要求1所述的LED燈，其特征在于，所述燈頭為傳統(tǒng)鎢絲燈泡的標(biāo)準燈頭。
16.如權(quán)利要求1所述的LED燈，其特征在于，所述燈頭為傳統(tǒng)鹵素?zé)襞莸臉?biāo)準燈頭。
17.一種LED燈的制造方法，其特征在于包括以下制造步驟第一步驟準備具有第一電極、第二電極及腔室的燈頭，所述第一電極具有螺旋紋、柱 狀或針狀外形；第二步驟準備具有穿孔的電路板；第三步驟準備至少一個功率介于0. 3至5W的交流電LED裝置； 第四步驟準備電阻值介于50至50000歐姆的電阻器； 第五步驟準備導(dǎo)熱系數(shù)介于0. 25至30W/mK的導(dǎo)熱絕緣材料； 第六步驟準備導(dǎo)熱件；第七步驟將所述電阻器焊接所述第二電極及所述電路板； 第八步驟將所述電路板焊接所述第一電極； 第九步驟從所述穿孔將所述導(dǎo)熱絕緣材料填入所述腔室中； 第十步驟將所述導(dǎo)熱件的第一端穿過所述穿孔埋入所述導(dǎo)熱絕緣材料中； 第十一步驟將所述交流電LED裝置焊接所述導(dǎo)熱件的第二端； 第十二步驟將所述交流電LED裝置焊接所述電路板。
18.如權(quán)利要求17所述的LED燈的制造方法，其特征在于，更包括加熱固化所述導(dǎo)熱絕 緣材料。
19.一種LED燈的制造方法，其特征在于包括以下制造步驟第一步驟準備具有第一電極、第二電極及腔室的燈頭，所述第一電極具有螺旋紋、柱 狀或針狀外形；第二步驟準備電路板；第三步驟準備至少一個功率介于0. 3至5W的交流電LED裝置； 第四步驟準備電阻值介于50至50000歐姆的電阻器； 第五步驟準備導(dǎo)熱系數(shù)介于0. 25至30W/mK的導(dǎo)熱絕緣材料； 第六步驟將所述電阻器焊接所述第二電極； 第七步驟將所述導(dǎo)熱絕緣材料填入所述腔室中； 第八步驟使所述電路板機械性地接觸所述導(dǎo)熱絕緣材料； 第九步驟將所述電阻器焊接所述電路板； 第十步驟將所述電路板焊接所述第一電極； 第十一步驟將所述交流電LED裝置焊接所述電路板。
20.如權(quán)利要求19所述的LED燈的制造方法，其特征在于，更包括加熱固化所述導(dǎo)熱絕 緣材料。
全文摘要
一種LED燈，其特征在于包括一燈芯，含有至少一個功率介于0.3至5W的交流電LED裝置；一具有第一電極及第二電極的燈頭，設(shè)有一腔室，所述第一電極具有螺旋紋、柱狀或針狀外形；一電阻值介于50至50000歐姆的電阻器，與所述燈芯串聯(lián)在所述第一電極及第二電極之間；一導(dǎo)熱系數(shù)介于0.25至30W/mK的導(dǎo)熱絕緣材料填充在所述腔室中，機械性地接觸所述燈芯及所述第一電極，提供熱通道幫助所述燈芯散熱至所述第一電極。本發(fā)明的LED燈具良好的散熱能力和作高功率應(yīng)用的優(yōu)點。
文檔編號F21Y101/02GK101956904SQ200910151669
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者游志明 申請人:游志明