具有緊湊結(jié)構(gòu)的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導體照明技術(shù)，特別涉及具有緊湊結(jié)構(gòu)的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置。按照本發(fā)明一個實施例的發(fā)光二極管照明裝置包括：外殼；金屬散熱器，其設置于所述外殼的內(nèi)腔并且底部形成有通孔；發(fā)光二極管發(fā)光模塊，其包含至少一個LED管芯、金屬載板，所述金屬載板包括至少一對電極和承載所述LED管芯的圖案區(qū)，所述電極位于所述通孔的內(nèi)部或上方，所述圖案區(qū)被焊接在所述金屬散熱器的內(nèi)部，并且所述LED管芯借助引線與所述電極電氣連接在一起；驅(qū)動電源模塊，其設置在所述外殼的內(nèi)腔并且位于所述金屬散熱器下方，其與所述電極電氣連接；以及光學單元，其設置于所述外殼的開口處并且面對所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊，以將所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊發(fā)出的光線變換為所需形狀的定向光束。
【專利說明】具有緊湊結(jié)構(gòu)的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體照明技術(shù)，特別涉及提供定向光束的發(fā)光二極管(LED)照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在照明裝置中用作光源的發(fā)光二極管(LED)是一種固態(tài)的半導體器件，它的基本結(jié)構(gòu)一般包括帶引線的支架、設置在支架上的半導體晶片以及將該晶片四周密封起來的封裝材料(例如硅膠或環(huán)氧樹脂)。上述半導體晶片包含有P-N結(jié)構(gòu)，當電流通過時，電子被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后以光子的形式發(fā)出能量，而光的波長則是由形成P-N結(jié)構(gòu)的材料決定的。與傳統(tǒng)光源相比，LED光源具有其它光源所不具備的一系列優(yōu)點，例如無污染、壽命長、能耗低、耐振動、控制方便和便于調(diào)光等。
[0003]諸如射燈(又稱為多面反射燈杯(MR))和帕燈(又稱為碗碟狀鋁反射(PAR)燈)之類的產(chǎn)生定向光束的照明裝置目前被廣泛用于商場、KTV、櫥窗商品展示以及家庭裝修，因此在這類照明裝置中采用LED作為光源具有很好的商業(yè)前景。但是受到技術(shù)發(fā)展的限制，LED在工作過程中仍然有相當一部分電能被轉(zhuǎn)換為熱能。當熱能滯留在燈具內(nèi)部時，將不可避免導致LED溫度升高，從而造成光源性能劣化和失效。在MR燈和PAR燈中，由于熱能密度較高，所以如何高效地將LED產(chǎn)生的熱量散發(fā)到照明裝置外部的問題顯得尤為突出。
[0004]目前業(yè)界已經(jīng)提出了多種將LED作為光源的MR燈和PAR燈。例如Tomislav J.Stimac等人的美國專利N0.6，787，999揭示了一種基于LED的組合燈，其作為參考文獻，以全文引用的方式包含在本說明書中。該項美國專利所揭示的基于LED的組合燈包括光學模塊和電子模塊，其中，光學模塊包括多個設置在印刷電路板上的LED和散熱器(heatsink),設置有LED的印刷電路板被粘合在散熱器的表面；電子模塊適于向LED供電,其一端與散熱器連接，另一端設置電氣接插件以接收外部電能。在上述基于LED的組合燈中，可選地，光學模塊還包括變焦透鏡系統(tǒng)(slidable zoom lens system),該透鏡系統(tǒng)包括透鏡組件和使透鏡組件與LED模組對準的定位框，此外，變焦透鏡系統(tǒng)與散熱器通過夾片固定在一起。
[0005]需要指出的是，現(xiàn)有的產(chǎn)生定向光束的LED照明裝置結(jié)構(gòu)較為復雜，需要在設計上進行優(yōu)化以在性能與成本之間提供較佳的平衡。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。
[0007]本發(fā)明的上述目的可通過下列技術(shù)方案實現(xiàn):
夕卜殼;
金屬散熱器，其設置于所述外殼的內(nèi)腔并且底部形成有通孔；
發(fā)光二極管發(fā)光模塊，其包含至少一個LED管芯、金屬載板，所述金屬載板包括至少一對電極和承載所述LED管芯的圖案區(qū)，所述電極位于所述通孔的內(nèi)部或上方，所述圖案區(qū)被焊接在所述金屬散熱器的內(nèi)部，并且所述LED管芯借助引線與所述電極電氣連接在一起;
驅(qū)動電源模塊，其設置在所述外殼的內(nèi)腔并且位于所述金屬散熱器下方，其與所述電極電氣連接；以及
光學單元，其設置于所述外殼的開口處并且面對所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊，以將所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊發(fā)出的光線變換為所需形狀的定向光束。
[0008]在本發(fā)明的實施例中，LED管芯被設置在與金屬散熱器接觸的金屬圖案區(qū)上，因此明顯減少了熱傳導的路徑，提高了散熱效率。此外，與將LED管芯設置在諸如陶瓷之類的絕緣導熱基板上的方式相比，本發(fā)明實施例采用的在金屬圖案區(qū)上設置LED管芯的方式可以降低工藝難度。
[0009]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述光學單元呈碗體狀，包括側(cè)壁和凸狀體，所述側(cè)壁從上部向下部收窄并且與構(gòu)成碗體底部的所述凸狀體相接，所述凸狀體的上表面和下表面中的至少一個為凸面，并且所述上表面和下表面中的至少一個上形成多個突起或凹坑。與光滑的表面相比，在凸狀體表面上形成突起或凹坑能夠有效提高LED透鏡的透光率。
[0010]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述側(cè)壁從其與所述凸狀體的相接處向下延伸，從而與所述凸狀體共同限定出一個凹腔。該凹腔可以容納LED光源，這一方面使LED照明裝置的結(jié)構(gòu)更為緊湊，另外也有助于減少光泄漏。
[0011]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述側(cè)壁與所述凸狀體是一體成型的。
[0012]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，包含覆蓋在所述側(cè)壁的外表面上的金屬反射層。由于金屬反射層的存在，入射到側(cè)壁上的光線被反射回去，從而減少了光泄漏。
[0013]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述多個突起呈魚鱗狀地形成在所述上表面和/或下表面上。
[0014]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，光學單元包含覆蓋住所述外殼的開口的蓋板和至少一個形成于所述蓋板的下表面上的透鏡元件。
[0015]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述蓋板與所述透鏡元件是一體成形的。
[0016]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述透鏡元件呈漏斗形，其底部開設凹腔以容納所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊。由于發(fā)光二極管發(fā)光模塊被設置在透鏡元件的凹腔內(nèi)，因此有利于節(jié)省外殼的內(nèi)部空間。此外，凹腔更有利于聚集發(fā)光二極管發(fā)光模塊發(fā)出的光線。
[0017]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述凹腔表面涂覆有熒光粉。由于突光粉與發(fā)光二極管管芯在空間上是分離的，因此有助于抑制溫度對突光粉性能的不利影響。
[0018]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述透鏡元件的外表面上形成有金屬反射層。當透鏡元件的外表面上形成金屬層時，發(fā)光二極管發(fā)光模塊發(fā)射的光線在穿過透鏡元件之后又被反射回去，因此減少了光的損失。
[0019]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊進一步包括框架，其與所述電極和圖案區(qū)固定在一起并且包圍所述發(fā)光二極管管芯。
[0020]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述金屬散熱器的外表面覆蓋石墨或常溫遠紅外陶瓷輻射材料。
[0021]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述發(fā)光二極管管芯被混合熒光粉的透明硅膠包圍。
[0022]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述發(fā)光二極管管芯表面依次涂覆熒光粉和透明硅膠。
[0023]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述LED管芯的數(shù)量為至少兩個，它們以串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接在一起。
[0024]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述LED管芯的數(shù)量為至少兩個，它們借助引線實現(xiàn)串聯(lián)連接。
[0025]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述LED管芯的數(shù)量為至少兩個，它們借助弓I線和所述金屬載板實現(xiàn)串聯(lián)連接。
[0026]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述外殼由玻璃構(gòu)成并且包含燈杯和設置在所述燈杯底部的底座，并且所述燈杯與底座的內(nèi)腔是相連通的。
[0027]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述驅(qū)動電源模塊包括印刷電路板和設置在所述印刷電路板上的元器件，所述印刷電路板的下部位于所述底座內(nèi)。由于底座的內(nèi)部空間也被用來容納驅(qū)動電源模塊，因此有助于減小整個照明裝置的體積。
[0028]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述印刷電路板的上部包含延伸至所述通孔的內(nèi)部或上方的枝杈區(qū)域，其上形成有與所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊的電極連接的輸出電極布線。更好地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述枝杈區(qū)域上還形成有適于與所述金屬散熱器焊接在一起的焊接區(qū)。進一步地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述驅(qū)動電源模塊包含電容器，其被設置在所述枝杈區(qū)域之間。
[0029]在本發(fā)明的實施例中，印刷電路板的枝杈結(jié)構(gòu)不僅有利于驅(qū)動電源模塊與金屬散熱器的結(jié)合，而且也為諸如電容器之類的分立元件提供了安裝空間，從而提高了空間利用率。
[0030]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述金屬散熱器的底部具有下凹區(qū)域以容納所述LED發(fā)光模塊。
[0031]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述金屬散熱器的底部開設有定位孔，并且所述LED發(fā)光模塊的金屬載板的底部設置有與所述定位孔對應的定位柱。
[0032]優(yōu)選地，在上述提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置中，所述金屬散熱器的底部形成有凸起以限定所述LED發(fā)光模塊的位置。由于可以采用諸如沖孔之類的工藝形成凸起，因此這種定位方式具有實施簡便的優(yōu)點。【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]本發(fā)明的上述和/或其它方面和優(yōu)點將通過以下結(jié)合附圖的各個方面的描述變得更加清晰和更容易理解，附圖中相同或相似的單元采用相同的標號表示，附圖包括:
圖1為按照本發(fā)明一個實施例的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置的分解示意圖。
[0034]圖2為圖1所示發(fā)光二極管照明裝置的剖面示意圖。
[0035]圖3A為一種用于圖1和2所不實施例的LED發(fā)光模塊的不意圖。
[0036]圖3B為另一種用于圖1和2所不實施例的LED發(fā)光模塊的不意圖。
[0037]圖4A和4B分別為圖1所示發(fā)光二極管照明裝置中的金屬散熱器、LED發(fā)光模塊和驅(qū)動電源模塊在裝配完成之前和之后的狀態(tài)示意圖。
[0038]圖5為圖1和2所示實施例中所采用的光學單元的示意圖。
[0039]圖6示出了圖5所示光學單元的底部結(jié)構(gòu)。
[0040]圖7為圖5所示光學單元的剖面圖。
[0041]圖8為另一種可應用于圖1和2所示實施例的光學單元的示意圖。
[0042]圖9為圖8所示光學單元的剖面圖。
[0043]圖10為按照本發(fā)明另一個實施例的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置的分解示意圖。
[0044]圖11為圖10所示發(fā)光二極管照明裝置的剖面示意圖。
[0045]圖12A和12B分別為圖10所示發(fā)光二極管照明裝置中的金屬散熱器、LED發(fā)光模塊和驅(qū)動電源模塊在裝配完成之前和之后的狀態(tài)示意圖。
[0046]圖13為按照本發(fā)明另一個實施例的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置的分解示意圖。
[0047]圖14為圖13所示發(fā)光二極管照明裝置的剖面示意圖。
[0048]圖15為一種用于圖13和14所不實施例的LED發(fā)光模塊的不意圖。
[0049]圖16A和16B分別為圖13所示發(fā)光二極管照明裝置中的金屬散熱器、LED發(fā)光模塊和驅(qū)動電源模塊在裝配完成之前和之后的狀態(tài)示意圖。
[0050]圖17為按照本發(fā)明另一個實施例的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置的分解示意圖。
[0051]圖18為圖17所示發(fā)光二極管照明裝置的剖面示意圖。
[0052]圖19A和19B分別為圖17所示發(fā)光二極管照明裝置中的金屬散熱器、LED發(fā)光模塊和驅(qū)動電源模塊在裝配完成之前和之后的狀態(tài)示意圖。
[0053]附圖標號列表:
I用于提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置
10外殼
110燈杯
120底座
111臺階
20 LED燈芯
210金屬散熱器
211通孔 212下凹區(qū)域 213平臺 214定位孔 215凸起
220LED發(fā)光模塊
221LED管芯 222金屬載板 2221第一圖案區(qū)
2221A、2221A，、2221B、2221B，、2221C、2221C，電極
2222第二圖案區(qū)
2223定位柱
223框架
224引線
230驅(qū)動電源模塊 231A、231B輸入引腳 232印刷電路板
2321A、2321B印刷電路板的枝杈區(qū)域
233A、233B輸出電極布線
234A、234B焊接區(qū)
235柱狀電容器
30光學單元
310側(cè)壁
311翻邊
320凸狀體
321A上表面
321B下表面
330凹腔
340金屬反射層
350蓋板
360透鏡單元
361凹腔
362金屬反射層。
【具體實施方式】
[0054]下面參照其中圖示了本發(fā)明示意性實施例的附圖更為全面地說明本發(fā)明。但本發(fā)明可以按不同形式來實現(xiàn)，而不應解讀為僅限于本文給出的各實施例。給出的上述各實施例旨在使本文的披露全面完整，更為全面地傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員本發(fā)明的保護范圍。
[0055]在本說明書中，除非特別說明，術(shù)語“半導體晶圓”指的是在半導體材料(例如硅、砷化鎵等)上形成的多個獨立的單個電路，“半導體晶片”或“晶片(die)”指的是這種單個電路，而“封裝芯片”指的是半導體晶片經(jīng)過封裝后的物理結(jié)構(gòu)，在典型的這種物理結(jié)構(gòu)中，半導體晶片例如被安裝在支架上并且用密封材料封裝。
[0056]術(shù)語“發(fā)光二極管單元”指的是包含電致發(fā)光材料的單元，這種單元的例子包括但不限于P-N結(jié)無機半導體發(fā)光二極管和有機發(fā)光二極管(0LED和聚合物發(fā)光二極管(PLED))。
[0057]結(jié)無機半導體發(fā)光二極管可以具有不同的結(jié)構(gòu)形式，例如包括但不限于發(fā)光二極管管芯和發(fā)光二極管單體。其中，“發(fā)光二極管管芯”指的是包含有P-N結(jié)構(gòu)的、具有電致發(fā)光能力的半導體晶片，而“發(fā)光二極管單體”指的是將管芯封裝后形成的物理結(jié)構(gòu)，在典型的這種物理結(jié)構(gòu)中，管芯例如被安裝在支架上并且用密封材料封裝。
[0058]術(shù)語“布線”、“布線圖案”和“布線層”指的是在絕緣表面上布置的用于元器件間電氣連接的導電圖案，包括但不限于走線(trace)和孔(如焊盤、元件孔、緊固孔和金屬化孔
O
[0059]術(shù)語“熱輻射”指的是物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。
[0060]術(shù)語“熱傳導”指的是熱量在固體中從溫度較高的部分傳送到溫度較低的部分的傳遞方式。
[0061]術(shù)語“陶瓷材料”泛指需高溫處理或致密化的非金屬無機材料，包括但不限于硅酸鹽、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等。
[0062]術(shù)語“導熱絕緣高分子復合材料”指的是這樣的高分子材料，通過填充高導熱性的金屬或無機填料在其內(nèi)部形成導熱網(wǎng)鏈，從而具備高的導熱系數(shù)。導熱絕緣高分子復合材料例如包括但不限于添加氧化鋁的聚丙烯材料、添加氧化鋁、碳化硅和氧化鉍的聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共 聚物等。有關(guān)導熱絕緣高分子復合材料的具體描述可參見李麗等人的論文“聚碳酸酯及聚碳酸酯合金導熱絕緣高分子材料的研究”(《材料熱處理學報》2007年8月，Vol.28，N0.4, pp51_54)和李冰等人的論文“氧化鋁在導熱絕緣高分子復合材料中的應用”(《塑料助劑》2008年第3期，ppl4-16)，這些文獻以全文引用的方式包含在本說明書中。
[0063]術(shù)語“紅外輻射材料”指的是在工程上能夠吸收熱量而發(fā)射大量紅外線的材料，其具有較高的發(fā)射率。進一步地，在本發(fā)明的實施例中可采用石墨或常溫紅外陶瓷輻射材料作為覆蓋在散熱器表面的紅外輻射材料或構(gòu)成散熱器的紅外輻射材料。常溫紅外陶瓷輻射材料例如包括但不限于下列材料中的至少一種:氧化鎂、氧化鋁、氧化鈣、氧化鈦、氧化硅、氧化鉻、氧化鐵、氧化錳、氧化鋯、氧化鋇、堇青石、莫來石、碳化硼、碳化硅、碳化鈦、碳化鑰、碳化鎢、碳化鋯、碳化鉭、氮化硼、氮化鋁、氮化硅、氮化鋯、氮化鈦、硅化鈦、硅化鑰、硅化鎢、硼化鈦、硼化鋯和硼化鉻。有關(guān)常溫紅外陶瓷輻射材料的詳細描述可參見李紅濤和劉建學等人的論文“高效紅外輻射陶瓷的研究現(xiàn)狀及應用”(《現(xiàn)代技術(shù)陶瓷》2005年第2期(總第104期)，pp24-26)和王黔平等人的論文“高輻射紅外陶瓷材料的研究進展及應用”(《陶瓷學報》2011年第3期)，這些文獻以全文引用的方式包含在本說明書中。
[0064]在本發(fā)明中，比較好的是將下列準則作為選用紅外輻射材料的其中一個考慮因素:在設定的發(fā)光二極管單元的P-N結(jié)溫度(例如50-80攝氏度范圍內(nèi)的一個溫度值)以下，紅外輻射材料仍然具有較高的發(fā)射率(例如大于或等于70%)。
[0065]“電氣連接”應當理解為包括在兩個單元之間直接傳送電能量或電信號的情形，或者經(jīng)過一個或多個第三單元間接傳送電能量或電信號的情形。
[0066]“驅(qū)動電源”或“LED驅(qū)動電源”指的是連接在照明裝置外部的交流(AC)或直流(DC)電源與作為光源的發(fā)光二極管之間的“電子控制裝置”，用于為發(fā)光二極管提供所需的電流或電壓(例如恒定電流、恒定電壓或恒定功率等)。在具體的實施方案中，驅(qū)動電源可以模塊化的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，例如其包含印刷電路板和一個或多個安裝在印刷電路板上并通過布線電氣連接在一起的元器件，這些元器件的例子包括但不限于LED驅(qū)動控制器芯片、整流芯片、電阻器、電容器、電感器和變壓器等。
[0067]諸如“包含”和“包括”之類的用語表示除了具有在說明書和權(quán)利要求書中有直接和明確表述的單元和步驟以外，本發(fā)明的技術(shù)方案也不排除具有未被直接或明確表述的其它單元和步驟的情形。
[0068]諸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之類的用語并不表示單元在時間、空間、大小等方面的順序而僅僅是作區(qū)分各單元之用。
[0069]諸如“物體A設置在物體B的表面”之類的用語應該廣義地理解為將物體A直接放置在物體B的表面，或者將物體A放置在與物體B有接觸的其它物體的表面。
[0070]以下借助附圖描述本發(fā)明的實施例。
[0071]圖1為按照本發(fā)明一個實施例的提供定向光束的發(fā)光二極管(LED)照明裝置的分解示意圖。圖2為圖1所示發(fā)光二極管照明裝置的剖面示意圖。
[0072]按照圖1和2所示的實施例，提供定向光束的LED照明裝置I包括外殼10、LED燈芯20和光學單元30。以下對上述各個單元作進一步的描述。
[0073]如圖1和2所示，外殼10包含燈杯110和底座120，其中，底座120設置在燈杯110的下部并且二者的內(nèi)腔是連通的，LED燈芯20被設置在外殼10內(nèi)，并且光學單元30設置在燈杯110上部的開口處。LED燈芯20的輸入引腳231A和231B從底座120延伸出來作為與外部電源(例如12V/24V直流電源或者110V/220V交流電源)電氣連接的連接器或電源引腳。
[0074]在本實施例中，外殼10采用玻璃材料制成并且燈杯110和底座120可以是一體成型的。由于玻璃對于紅外輻射有較高的透射率，因此LED燈芯的熱量可在以熱傳導方式傳遞至外殼10的同時，還以熱輻射的形式透過外殼10散發(fā)到環(huán)境中去。除了玻璃以外，其它具有合適的紅外輻射透射率的材料也是可用的。
[0075]在本實施例中，與外部電源的接口雖然采用的是插入式結(jié)構(gòu)，但是其它的接口也適用于本發(fā)明，例如包括但不限于螺口燈頭(例如E26/E27、Ell、E14、E17)、帶兩個或兩個以上的凸出觸點的燈頭(例如⑶10、GX5.3)和端子接線等接口形式。為適配E26/E27、E11、E14、E17接口，可在底座120上設置相應的燈頭。還需要指出的是，燈杯110的形狀也不限于本實施例的碗形，其它的形狀也是可用的，例如筒形和棱柱形等。
[0076]在本實施例中，LED燈芯20包括金屬散熱器210、LED發(fā)光模塊220和驅(qū)動電源模塊 230。
[0077]參見圖1和2，金屬散熱器210呈盤狀并且設置在外殼10的內(nèi)腔中(例如粘合在燈杯110的內(nèi)壁)。優(yōu)選地，金屬散熱器210的外表面形狀與燈杯110的內(nèi)表面形狀匹配，這可以增加二者之間的接觸面積，有利于它們之間的結(jié)合和熱傳導。此外，為了加強熱傳導效果，粘合劑可選用導熱膠。為了同時利用金屬和非金屬材料的優(yōu)點，可以考慮在金屬散熱器210的表面覆蓋一層石墨或常溫遠紅外陶瓷輻射材料。由此，LED燈芯20產(chǎn)生的熱量一部分熱傳導至外殼10，而另有一部分以熱輻射的方式，經(jīng)金屬散熱器210直接散發(fā)到環(huán)境中去。
[0078]如圖1和2所示，LED發(fā)光模塊220設置在金屬散熱器210內(nèi)部(例如金屬散熱器底部的內(nèi)表面)。以下借助圖3A和3B描述發(fā)光二極管發(fā)光模塊的結(jié)構(gòu)。
[0079]圖3A為一種用于圖1和2所不實施例的LED發(fā)光模塊的不意圖。
[0080]如圖3A所示，LED發(fā)光模塊220包括多個LED管芯221、金屬載板222和框架223。
[0081]金屬載板222包括第一圖案區(qū)2221和第二圖案區(qū)2222。LED管芯221的P型電極和N型電極都設置在管芯的上表面，其下表面例如通過共晶焊接技術(shù)被固定于第二圖案區(qū)2222。由于金屬良好的導熱性能，LED管芯221與第二圖案區(qū)2222之間的熱阻接近于零，因此前者產(chǎn)生的熱量可以高效地傳遞給LED發(fā)光模塊220下面的金屬散熱器210?？蚣?23由絕緣材料制成，其例如通過注壓或注塑工藝與金屬載板222固定在一起，并且將LED管芯221包圍其中。由于第一和第二圖案區(qū)2221和2222都被固定在框架223上，因此它們的相對位置關(guān)系得以固定。
[0082]如圖3A所示，第一圖案區(qū)2221由多個相互之間以及與第二圖案區(qū)2222均不連通的分立小區(qū)組成，并且包含延伸至框架223外部的電極或輸入引腳2221A、2221A’、2221B、2221B’、2221C和2221C’以作為LED管芯221與外部的電氣接口。
[0083]參見圖3A，LED管芯221通過引線224實現(xiàn)它們之間的互連以及與第一圖案區(qū)2221的連接，引線例如可以由金、銅、鋁或合金材料構(gòu)成。在本實施例中，第一圖案區(qū)2221的每個分立小區(qū)都包含延伸到框架223外部的電極，這些電極成對組合以構(gòu)成第一電極對2221A/2221A’、第二電極對2221B/2221B’和第三電極對2221C/2221C’。這些電極對可以并聯(lián)連接至驅(qū)動電源模塊230。相應地，多個LED管芯221被分為三組并且每組內(nèi)的LED管芯以串聯(lián)方式連接在各自的電極對之間，由此實現(xiàn)了混聯(lián)方式的連接。LED管芯之間也可以采用諸如串聯(lián)、并聯(lián)或交叉陣列之類的其它連接形式。再者，圖3A所示的實施例以多個LED管芯為例，然而采用單個LED管芯作為發(fā)光元件也是可行的。
[0084]為了避免LED管芯221和引線224直接暴露在空氣中，可以在框架223內(nèi)注入透明硅膠以將它們包封起來。如圖3A所示，由于框架223的設置，硅膠的流動受到限制而僅分布在LED管芯的周圍。
[0085]可選地，通過用混合熒光粉(例如釔鋁石榴石(YAG)熒光粉、氮化物熒光粉、硅酸鹽熒光粉和硫化物熒光粉等)的硅膠包圍住LED管芯或者在LED管芯的表面依次涂覆熒光粉和硅膠來改變LED發(fā)光模塊發(fā)出光線的顏色。
[0086]圖3B為另一種用于圖1和2所不實施例的LED發(fā)光模塊的不意圖。與上述借助圖3A所述的LED發(fā)光模塊相比，主要的不同之處在于金屬載板的圖案形狀以及LED管芯的連接方式等，以下對此作進一步的描述。對于其它方面，可采用圖3A所示LED發(fā)光模塊的各種特征，因此不再詳述。
[0087]如圖3B所示，LED發(fā)光模塊220包括多個LED管芯221、金屬載板222和框架223。金屬載板222包括第一圖案區(qū)2221和第二圖案區(qū)2222。LED管芯221例如通過共晶焊接技術(shù)被固定在第二圖案區(qū)2222上。由絕緣材料(例如塑料)制成的框架223例如通過注壓或注塑工藝與第一和第二圖案區(qū)2221、2222固定在一起并且將LED管芯221包圍其中。當?shù)谝缓偷诙D案區(qū)2221和2222都被固定在框架223上時，它們?nèi)咧g的相對位置關(guān)系
得以固定。
[0088]如圖3B所示，第一圖案區(qū)2221由兩個相互之間以及與第二圖案區(qū)2222均不連通的分立小區(qū)組成，每個分立小區(qū)包含一個延伸到框架223外部的電極或輸入引腳2221A、2221A’，在本實施例中，LED管芯221的P型電極和N型電極也設置在上表面，并且借助弓I線224將LED管芯連接在一起以及與第一圖案區(qū)2221相連。但是與圖3A所示的LED發(fā)光模塊不同，在圖3B所示的LED發(fā)光模塊中，第二圖案區(qū)2222除了承載LED管芯221以外，還為LED管芯提供電氣連接。具體而言，在圖3B中，對于位于圖中左下角和右上角的LED管芯，每個管芯的其中一個電極借助引線224被電氣連接至第二圖案區(qū)2222。由于第二圖案區(qū)2222是一個連通的區(qū)域，因此在左下角和右上角的LED管芯之間實現(xiàn)了電氣連接，由此將全部LED管芯依次串聯(lián)連接在第一圖案區(qū)2221的電極2221A和2221A’之間。
[0089]為了避免LED管芯221和引線224直接暴露在空氣中，可以在框架223內(nèi)注入透明硅膠以將它們包封起來。同樣，所注入的透明硅膠中可以混合熒光粉以改變LED發(fā)光模塊發(fā)出的光線的顏色?？蛇x地，熒光粉與透明硅膠的涂覆可以分開來施行，即，先在每個LED管芯221上覆蓋熒光粉然后再向框架223內(nèi)注入透明硅膠。
[0090]再次參見圖1和2，驅(qū)動電源模塊230被設置在金屬散熱器210的下方，在本實施例中，其采用印刷電路板的形式實現(xiàn)，即，驅(qū)動電源模塊230包括電子元器件和為電子元器件提供支承和線路連接的印刷電路板232。以下對驅(qū)動電源模塊作進一步的描述。
[0091]根據(jù)外部供電的方式，驅(qū)動電源模塊可采用各種拓撲架構(gòu)的電路，例如包括但不限于非隔離降壓型拓撲電路結(jié)構(gòu)、反激式拓撲電路結(jié)構(gòu)和半橋LLC拓撲電路結(jié)構(gòu)等。有關(guān)驅(qū)動電源電路的詳細描述可參見人民郵電出版社2011年5月第I版的《LED照明驅(qū)動電源與燈具設計》一書，該出版物以全文引用方式包含在本說明書中。
[0092]驅(qū)動電源模塊230可以多種驅(qū)動方式(例如恒壓供電、恒流供電和恒壓恒流供電等方式)向LED發(fā)光模塊220提供合適的電流或電壓，其可以由一個或多個獨立的部件組成。在本實施例中，驅(qū)動電源模塊中的一個或多個部件以晶片或封裝芯片的形式實現(xiàn)，以下將驅(qū)動電源中以晶片或封裝芯片的形式實現(xiàn)的部件稱為“驅(qū)動控制器”。
[0093]可選地，在驅(qū)動電源模塊230中還可以集成實現(xiàn)其它功能的電路，例如調(diào)光控制電路、傳感電路、功率因數(shù)校正電路、智能照明控制電路、通信電路和保護電路等。這些電路可以與驅(qū)動控制器集成在同一半導體晶片或封裝芯片內(nèi)，或者這些電路可以單獨地以半導體晶片或封裝芯片的形式提供，或者這些電路中的一些或全部可以組合在一起并以半導體晶片或封裝芯片的形式提供。
[0094]結(jié)合圖1和2可見，驅(qū)動電源模塊230包含一對輸入引腳23IA和23IB，其一端從底座120的底部延伸出去作為與外部電源(例如12V/24V直流電源或者110V/220V交流電源)電氣連接的連接器或電源引腳，另一端連接至驅(qū)動電源模塊230的其它部件(例如整流元件)，由此使得外部電源與驅(qū)動電源模塊230電氣連接。
[0095]優(yōu)選地，在本實施例中，驅(qū)動電源模塊230的印刷電路板232的下部伸入底座120內(nèi)，從而使得照明裝置的結(jié)構(gòu)更為緊湊。
[0096]可選地，底座120包含一對從底部延伸出來的引腳，其位于底座120內(nèi)部的端部分別與驅(qū)動電源模塊230的輸入引腳電氣連接(例如通過熔錫焊接或激光焊接的方式固定在一起)，從而使得外部電源能夠經(jīng)弓I腳向驅(qū)動電源模塊230供電。
[0097]以下借助圖4A和4B詳細描述金屬散熱器210、LED發(fā)光模塊220和驅(qū)動電源模塊230的連接方式，其中，圖4A和4B分別為圖1所示發(fā)光二極管照明裝置中的金屬散熱器、LED發(fā)光模塊和驅(qū)動電源模塊在裝配完成之前和之后的狀態(tài)示意圖。
[0098]可以采用下列方式將LED發(fā)光模塊220設置在金屬散熱器210上。首先在金屬散熱器210的底部內(nèi)表面上印刷電子漿料(例如銀或銅構(gòu)成的漿料)的圖案，該圖案位于金屬散熱器上與LED發(fā)光模塊的第二圖案區(qū)2222接觸的區(qū)域(以下又稱為接觸區(qū));然后通過高溫燒結(jié)，使電子漿料的圖案固化于金屬散熱器210的底部內(nèi)表面；最后將金屬載板222的第二圖案區(qū)2222通過熱熔合的方式固定于接觸區(qū)。在本實施例中，金屬載板2222可采用銅、鋁等材料制成，優(yōu)選地，可以在第二圖案區(qū)的表面上形成一層熔點較低的金屬或合金層以有利于熱熔合。
[0099]在本實施例中，如圖4A和4B所示，金屬散熱器210的底部形成有一對通孔211，該對通孔的位置設置為當LED發(fā)光模塊220的第二圖案區(qū)2222固定在金屬散熱器210的底部表面時，第一圖案區(qū)2221的電極或輸入引腳位于通孔211的內(nèi)部或上方。
[0100]為了使LED發(fā)光模塊220方便地固定在金屬散熱器210上所希望的位置以使LED發(fā)光模塊的電極或輸入引腳位于通孔211之內(nèi)或上方，如圖4A所示，可以在通孔211之間形成下凹區(qū)域212，該區(qū)域的形狀構(gòu)造為與框架223的外形匹配，因此如圖4B所示，LED發(fā)光模塊220被定位在下凹區(qū)域212處,此時LED發(fā)光模塊220的電極或輸入引腳恰好位于通孔211之內(nèi)或上方并且第二圖案區(qū)2222與下凹區(qū)域212的底面相接觸。
[0101]需要指出的是，在本實施例中，由于金屬載板222的第一圖案區(qū)2221包含電極或輸入引腳，因此整個第一圖案區(qū)2221都應當與金屬散熱器210電氣絕緣。為此例如可以使整個第一圖案區(qū)2221都位于金屬散熱器210的通孔211之內(nèi)或上方。但是這并非是必須的?？蛇x地，也可以僅使第一圖案區(qū)2221的電極或輸入引腳位于金屬散熱器210的通孔211之內(nèi)或上方。在這種情況下，為避免第一金屬圖案區(qū)2221與金屬散熱器210接觸，可將第一圖案區(qū)2221的其余部分設置為其下表面高于第二圖案區(qū)2222的下表面，或者設置為其與金屬散熱器210之間由框架223相隔。
[0102]參見圖4A，印刷電路板232的上部包含枝杈區(qū)域2321A、2321B，并且驅(qū)動電源模塊230的輸出電極233A、233B以布線的形式形成于枝杈區(qū)域。如圖4B所示，枝杈區(qū)域2321A、2321B可伸入金屬散熱器210的通孔211之內(nèi)，使得輸出電極233A、233B與LED發(fā)光模塊220的電極或輸入引腳連接在一起(例如通過焊接方式)，從而實現(xiàn)驅(qū)動電源模塊230向LED發(fā)光模塊220的供電。
[0103]如圖4A所示，驅(qū)動電源模塊230的枝杈區(qū)域2321A、232IB上還形成有焊接區(qū)234A和234B。因此如圖4B所示，當枝杈區(qū)域2321A、2321B伸入金屬散熱器210的通孔211之內(nèi)時，印刷電路板形式的驅(qū)動電源模塊230可以借助焊接區(qū)與金屬散熱器210固定在一起，并且由此將驅(qū)動電源模塊230產(chǎn)生的熱量傳導至金屬散熱器210。
[0104]典型的驅(qū)動電源模塊可能需要采用諸如濾波電解電容器之類的分立元件，這些分立元件一般體積較大，因此不利于LED照明裝置的小型化。在本實施例中，采用下列安裝方式將諸如電容器之類的分立元件設置在驅(qū)動電源模塊的印刷電路板上:
參見圖4A，為了節(jié)省空間，電容器235被設置在印刷電路板232的枝杈區(qū)域2321A與2321B之間。一般而言，圓柱狀電容器的縱向尺寸(沿圓柱體縱軸方向的長度)要遠大于其徑向尺寸(圓柱體端面的直徑)，因此在本實施例中，如圖4A所示，電容器235被設置為其兩個端面(圖4A中電容器235的左端和右端)分別面向枝杈區(qū)域2321A和2321B中的一個。但是可選地，電容器235也可以被設置為其縱向軸(圓柱體的縱軸)在枝杈區(qū)域2321A與2321B之間延伸(即沿圖4A中的上下方向延伸)?；蛘呖蛇x地，電容器235也可以被設置為其縱向軸(圓柱體的縱軸)基本上垂直于印刷電路板232的平面。
[0105]以下借助附圖5-9對光學單元進行描述。
[0106]圖5為圖1和2所示實施例中所采用的光學單元的示意圖。圖6示出了圖5所示光學單元的底部結(jié)構(gòu)。圖7為圖5所示光學單元的剖面圖。
[0107]參見圖5和圖7，在本實施例中，光學單元30呈碗體狀，包括側(cè)壁310和構(gòu)成碗體底部的凸狀體320，其中，側(cè)壁310從上向下收窄并且其下部與凸狀體320相接。值得指出的是，雖然這里將側(cè)壁310和凸狀體320描述為分立的部件，但是二者完全可以視為是一個部件的不同部分，也就是說，側(cè)壁310與凸狀體320既可以是分立的部件，也可以是一體成型的。
[0108]在本實施例中，優(yōu)選地，在側(cè)壁310的上端如圖5-7所示地形成翻邊311，并且相應地在燈杯Iio的開口處的內(nèi)表面上如圖1和2所示地形成為翻邊311提供支承的臺階111。由此，可以將光學單元30設置在燈杯110的開口上?？梢越柚澈蟿?例如導熱膠)將翻邊311固定于臺階111上?？蛇x地，當光學單元30與燈杯110皆由諸如玻璃之類的材料構(gòu)成時，可以采用熱融合的方式將翻邊311固定于臺階111上。
[0109]在本實施例中，凸狀體320起著透鏡元件的作用。如圖2所示，設置在燈杯110開口處的光學單元30面對位于燈杯110內(nèi)的LED發(fā)光模塊220，因此LED發(fā)光模塊220發(fā)出的光線經(jīng)凸狀體320的匯聚作用被變換為具有所需形狀的光束。當在凸狀體的上表面和/或下表面上形成突起或凹坑時，能夠有效提高凸狀體的透光率(例如將透光率提高10%)。為此，如圖5和6所示，在凸狀體320的上表面321A和下表面321B上形成有遍布整個表面的魚鱗狀突起。
[0110]優(yōu)選地，參見圖2、6和7，側(cè)壁310在與凸狀體320的相接處繼續(xù)向下延伸，從而與凸狀體320共同限定出一個凹腔330，該凹腔適于容納LED發(fā)光模塊220。當LED發(fā)光模塊設置于該凹腔內(nèi)時，所發(fā)出的光線經(jīng)凸狀體320的匯聚作用而形成具有所需形狀的光束。凹腔結(jié)構(gòu)使得LED發(fā)光模塊可以被封閉在一個空間中，這有利于提高出光效率。LED發(fā)光模塊220發(fā)出的光線在凸狀體320的匯聚作用下，大部分向外發(fā)射出去，但是還有一部分光線將通過側(cè)壁310透射出去而構(gòu)成光損失。為了提高出光效率，優(yōu)選地，可在側(cè)壁310的外表面形成金屬反射層340，因此當光線透過側(cè)壁310之后又被反射回去，由此使更多的光線沿所希望的方向出射。此外，為了形成更佳的反射效果，側(cè)壁310的內(nèi)表面可以是平滑的曲面。
[0111]在本實施例中，可選地，可以通過在凹腔330的內(nèi)表面上覆蓋熒光粉來調(diào)整LED照明裝置發(fā)出光線的顏色。與前述在LED管芯上直接涂覆熒光粉或混合熒光粉的硅膠的方式相比，覆蓋在凹腔內(nèi)表面的熒光粉由于與LED管芯未直接接觸，因此受熱溫度有所降低，從而可延緩熒光粉的老化。
[0112]需要指出的是，雖然圖5和6所示的是同時在凸狀體的兩個表面上形成突起的布置，但是在上表面與下表面中的其中一個上形成突起也是可行的。此外，在本實施例中，可以用凹坑替代突起來提高凸狀體的透光率。再者，只在上表面和/或下表面的局部區(qū)域形成突起或凹坑也可以獲得提高透光率的效果。
[0113]還值得指出的是，雖然圖5-7中所示的凸狀體320的上表面和下表面都是凸面，但這并非是必要的。在其它實施例中，凸狀體320的上表面和下表面中的一個為凸面也是可行的。
[0114]圖8為另一種可應用于圖1和2所不實施例的光學單兀的不意圖。圖9為圖8所示光學單元的剖面圖。
[0115]如圖8和9所示，光學單元30包含蓋板350和透鏡元件360。參見圖1和2，在燈杯110的開口處的內(nèi)表面上形成有臺階111以為蓋板350提供支承面。蓋板350可以借助粘合劑(例如導熱膠)粘合在臺階111上?？蛇x地，當蓋板350與燈杯110皆由諸如玻璃之類的材料構(gòu)成時，可以采用熱融合的方式將二者固定在一起。
[0116]在蓋板350的下表面(即面對LED發(fā)光模塊220的一面)上，為LED發(fā)光模塊220配備相應的透鏡元件360，該透鏡元件將LED發(fā)光模塊發(fā)出的光線變換為具有所需形狀的光束。透鏡元件的形狀根據(jù)應用需要設計，例如在本實施例中其呈漏斗形。優(yōu)選地，蓋板與透鏡元件為一體成型的部件。
[0117]類似地，圖8和9所示的光學單元可以設置在燈杯110開口處并且面對位于燈杯110內(nèi)的LED發(fā)光模塊220，因此LED發(fā)光模塊220發(fā)出的光線經(jīng)透鏡元件360的匯聚作用被變換為具有所需形狀的光束。
[0118]如圖9所示，透鏡單元360在其底部開設有凹腔361以容納LED發(fā)光模塊220。如上所述，凹腔結(jié)構(gòu)可以提高LED發(fā)光模塊的出光效率。在本實施例中，LED發(fā)光模塊220發(fā)出的光線在透鏡元件360的匯聚作用下，大部分透過蓋板350向外發(fā)射出去，但是還有一部分光線將從透鏡元件360的側(cè)面透過而無法發(fā)射到照明裝置的外部。為了提高出光效率，可在透鏡元件360的外表面上覆蓋一層金屬反射層362，因此透過透鏡元件360側(cè)面的光線又被反射回凹腔361。此外，在本實施例中，可選地，可以在凹腔361的內(nèi)表面上覆蓋熒光粉來調(diào)整LED照明裝置發(fā)出光線的顏色。
[0119]圖10為按照本發(fā)明另一個實施例的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置的分解示意圖。圖11為圖10所示發(fā)光二極管照明裝置的剖面示意圖。圖12A和12B分別為圖10所示發(fā)光二極管照明裝置中的金屬散熱器、LED發(fā)光模塊和驅(qū)動電源模塊在裝配完成之前和之后的狀態(tài)不意圖。
[0120]與上述借助圖1、2、3A、3B、4A、4B、5_9所述的實施例相比，本實施例的主要不同之處在于金屬散熱器的底部形狀。對于其它方面，本實施例可采用借助前述實施例的各種特征，此處不作詳細描述。
[0121]如圖10和11所示，在本實施例中，提供定向光束的LED照明裝置I同樣包括外殼10、LED燈芯20和光學單元30，其中LED燈芯20被設置在外殼10的內(nèi)腔中，光學單元30位于發(fā)光二極管燈芯20的上方。外殼10包含燈杯110和位于燈杯底部的底座120, 二者的內(nèi)腔是連通的。發(fā)光二極管燈芯20包括金屬散熱器210、設置在金屬散熱器210內(nèi)部的LED發(fā)光模塊220和設置在金屬散熱器210下方的驅(qū)動電源模塊230，其中，LED發(fā)光模塊可以采用圖3A和3B所示的結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電源模塊230包括電子元器件和為電子元器件提供支承和線路連接的印刷電路板232。光學單元30設置在燈杯110的開口處，其將LED發(fā)光模塊發(fā)出的光線變換為具有所需形狀的光束。
[0122]參見圖10、11、12A和12B，金屬散熱器210的底部中央形成有隆起的平臺213并且在平臺上形成有一對通孔211。該對通孔的位置設置為當LED發(fā)光模塊220的第二圖案區(qū)2222固定在金屬散熱器210的平臺213上時，作為電極或輸入引腳的第一圖案區(qū)2221位于通孔211的內(nèi)部或上方。
[0123]同樣，可以通過在金屬散熱器210底部的平臺213形成電子漿料(例如銀或銅構(gòu)成的漿料)的圖案并且使金屬載板222的第二圖案區(qū)2222焊接在電子漿料的圖案上，將LED發(fā)光模塊220與金屬散熱器210固定在一起。如圖12A所示，為了使LED發(fā)光模塊220準確地定位在金屬散熱器210底部的內(nèi)表面，也可以在所希望的位置處形成形狀與框架223的外形匹配的下凹區(qū)域212，由此如圖12B所示，LED發(fā)光模塊220被定位在下凹區(qū)域212處，而LED發(fā)光模塊220的電極或輸入引腳恰好位于通孔211之內(nèi)或上方并且第二圖案區(qū)2222與下凹區(qū)域212的底面相接觸。
[0124]繼續(xù)參見圖12A，印刷電路板232的上部也包含枝杈區(qū)域2321A、2321B并且驅(qū)動電源模塊230的輸出電極233A、233B以布線的形式形成于枝杈區(qū)域。如圖12B所示，當枝杈區(qū)域2321A、2321B伸入金屬散熱器210的通孔211內(nèi)時，輸出電極233A、233B與LED發(fā)光模塊220的電極或輸入引腳連接在一起(例如通過焊接方式)，從而實現(xiàn)驅(qū)動電源模塊230向LED發(fā)光模塊220的供電。此外，驅(qū)動電源模塊230的枝杈區(qū)域2321A、2321B上還形成有焊接區(qū)234A和234B。因此如圖12B所示，當枝杈區(qū)域2321A、2321B伸入金屬散熱器210的通孔211內(nèi)時，印刷電路板形式的驅(qū)動電源模塊230可以借助焊接區(qū)與金屬散熱器210固定在一起，并且由此將驅(qū)動電源模塊230產(chǎn)生的熱量傳導至金屬散熱器210。
[0125]對于典型驅(qū)動電源模塊中常常采用的諸如濾波電解電容器之類的分立元件，也可以按照前述實施例中所述的方式設置在枝杈區(qū)域2321A與2321B之間。
[0126]圖13為按照本發(fā)明另一個實施例的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置的分解不意圖。圖14為圖13所不發(fā)光二極管照明裝置的剖面不意圖。圖15為一種用于圖13和14所示實施例的LED發(fā)光模塊的示意圖。圖16A和16B分別為圖13所示發(fā)光二極管照明裝置中的金屬散熱器、LED發(fā)光模塊和驅(qū)動電源模塊在裝配完成之前和之后的狀態(tài)示意圖。
[0127]與前述實施例相比，本實施例的主要不同之處在于LED發(fā)光模塊在金屬散熱器上的定位方式和LED發(fā)光模塊的結(jié)構(gòu)。對于其它方面，本實施例可米用借助前述實施例的各種特征，此處不作詳細描述。
[0128]如圖13和14所示，在本實施例中，提供定向光束的LED照明裝置I同樣包括外殼
10、設置在外殼10的內(nèi)腔中的LED燈芯20和位于發(fā)光二極管燈芯20的上方的光學單兀30。外殼10包含燈杯110和位于燈杯底部的底座120，二者的內(nèi)腔是連通的。發(fā)光二極管燈芯20包括金屬散熱器210、設置在金屬散熱器210內(nèi)部的LED發(fā)光模塊220和設置在金屬散熱器210下方的驅(qū)動電源模塊230，其中，驅(qū)動電源模塊230包括電子元器件和為電子元器件提供支承和線路連接的印刷電路板232。光學單元30設置在燈杯110的開口處，其將LED發(fā)光模塊發(fā)出的光線變換為具有所需形狀的光束。
[0129]如圖15所示，LED發(fā)光模塊220包括多個LED管芯221、金屬載板222和框架223。金屬載板222包括第一圖案區(qū)2221和第二圖案區(qū)2222。LED管芯221例如通過共晶焊接技術(shù)被固定在第二圖案區(qū)2222上。由絕緣材料(例如塑料)制成的框架223例如通過注壓或注塑工藝與第一和第二圖案區(qū)2221、2222固定在一起并且將LED管芯221包圍其中。當?shù)谝缓偷诙D案區(qū)2221和2222都被固定在框架223上時，它們?nèi)咧g的相對位置關(guān)系
得以固定。
[0130]參見圖15，第一圖案區(qū)2221由兩個相互之間以及與第二圖案區(qū)2222均不連通的分立小區(qū)組成，每個分立小區(qū)包含一個延伸到框架223外部的電極或輸入引腳2221A、2221A’，在本實施例中，LED管芯221的P型電極和N型電極也設置在上表面，并且被固定在第二圖案區(qū)2222上。在圖15所示的LED發(fā)光模塊中，LED管芯221借助引線224以混聯(lián)的形式連接在一起。具體而言，LED管芯三個一組地串聯(lián)連接在一起，其中，每組LED管芯中位于兩端的LED管芯還借助引線連接至第一圖案區(qū)2221，由此使得每組LED管芯并聯(lián)連接在電極或輸入引腳2221A、2221A’之間。
[0131]為了避免LED管芯221和引線224直接暴露在空氣中，可以在框架223內(nèi)注入透明硅膠以將它們包封起來。同樣，所注入的透明硅膠中可以混合熒光粉以改變LED發(fā)光模塊發(fā)出的光線的顏色?？蛇x地，熒光粉與透明硅膠的涂覆可以分開來施行，即，先在每個LED管芯221上覆蓋熒光粉然后再向框架223內(nèi)注入透明硅膠。
[0132]參見圖13、14、16A和16B，金屬散熱器210的底部形成有一對通孔211，該對通孔的位置設置為當LED發(fā)光模塊220的第二圖案區(qū)2222固定在金屬散熱器210的底部內(nèi)表面時，作為電極或輸入引腳的第一圖案區(qū)2221位于通孔211的內(nèi)部或上方。此外，如圖16A所示，金屬散熱器210的底部還形成有定位孔214，與此同時，LED發(fā)光模塊220的底部(例如在第二圖案區(qū)2222的底部或者框架223的底部)形成有相應的定位柱2223，由此，可以將LED發(fā)光模塊220定位在金屬散熱器210底部內(nèi)表面上所希望的位置。
[0133]同樣，在金屬散熱器210底部內(nèi)表面上與金屬載板222的第二圖案區(qū)2222接觸的區(qū)域形成電子漿料(例如銀或銅構(gòu)成的漿料)的圖案，從而可以熱熔合的方式將LED發(fā)光模塊220與金屬散熱器210固定在一起。
[0134]繼續(xù)參見圖16A，在印刷電路板232上部的枝杈區(qū)域2321A、2321B形成有布線作為驅(qū)動電源模塊230的輸出電極233A、233B。如圖16B所示，當枝杈區(qū)域2321A、2321B伸入金屬散熱器210的通孔211內(nèi)時，輸出電極233A、233B與LED發(fā)光模塊220的電極或輸入引腳連接在一起(例如通過焊接方式)。此外,驅(qū)動電源模塊230的枝杈區(qū)域2321A、2321B上還形成有焊接區(qū)234A和234B，因此印刷電路板形式的驅(qū)動電源模塊230可以借助焊接區(qū)與金屬散熱器210固定在一起，并且由此將驅(qū)動電源模塊230產(chǎn)生的熱量傳導至金屬散熱器210。
[0135]與前述實施例一樣，諸如濾波電解電容器之類的分立元件也可以設置在枝杈區(qū)域232IA 與 232IB 之間。
[0136]圖17為按照本發(fā)明另一個實施例的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置的分解示意圖。圖18為圖17所示發(fā)光二極管照明裝置的剖面示意圖。圖19A和19B分別為圖17所示發(fā)光二極管照明裝置中的金屬散熱器、LED發(fā)光模塊和驅(qū)動電源模塊在裝配完成之前和之后的狀態(tài)不意圖。
[0137]與前述借助圖13、14、15、16A和16B所述的實施例相比，本實施例的主要不同之處在于LED發(fā)光模塊在金屬散熱器上的定位方式。對于其它方面，本實施例可采用借助前述實施例的各種特征，此處不作詳細描述。
[0138]如圖17和18所示，在本實施例中，提供定向光束的LED照明裝置I同樣包括外殼
10、設置在外殼10的內(nèi)腔中的LED燈芯20和位于發(fā)光二極管燈芯20的上方的光學單兀30。外殼10包含燈杯110和位于燈杯底部的底座120，二者的內(nèi)腔是連通的。發(fā)光二極管燈芯20包括金屬散熱器210、設置在金屬散熱器210內(nèi)部的LED發(fā)光模塊220和設置在金屬散熱器210下方的驅(qū)動電源模塊230，其中，LED發(fā)光模塊可以采用圖10所示的結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電源模塊230包括電子元器件和為電子元器件提供支承和線路連接的印刷電路板232。在金屬散熱器210底部內(nèi)表面上與金屬載板222的第二圖案區(qū)2222接觸的區(qū)域形成電子漿料(例如銀或銅構(gòu)成的漿料)的圖案，從而可以熱熔合的方式將LED發(fā)光模塊220與金屬散熱器210固定在一起。光學單兀30設置于燈杯110的開口處,其將LED發(fā)光模塊發(fā)出的光線變換為具有所需形狀的光束。
[0139]參見圖17、18、19A和19B，金屬散熱器210的底部形成有一對通孔211，該對通孔的位置設置為當LED發(fā)光模塊220的第二圖案區(qū)2222固定在金屬散熱器210的底部內(nèi)表面時，作為電極或輸入引腳的第一圖案區(qū)2221位于通孔211的內(nèi)部或上方。與此同時，如圖19A所示，金屬散熱器210的底部還例如通過沖孔工藝形成有多個凸起215，由此，LED發(fā)光模塊220可以被限定在凸起215之間，從而定位在金屬散熱器210底部內(nèi)表面上所希望的位置。
[0140]同樣，如圖19A所示，在印刷電路板232上部的枝杈區(qū)域2321A、2321B形成有布線作為驅(qū)動電源模塊230的輸出電極233A、233B。當枝杈區(qū)域2321A、2321B伸入金屬散熱器210的通孔211內(nèi)時，如圖19B所示，輸出電極233A、233B與LED發(fā)光模塊220的電極或輸入引腳連接在一起(例如通過焊接方式)。此外,驅(qū)動電源模塊230的枝杈區(qū)域2321A、2321B上也形成有焊接區(qū)234A和234B，使得驅(qū)動電源模塊230可以借助焊接區(qū)與金屬散熱器210固定在一起，并將產(chǎn)生的熱量傳導至金屬散熱器210。
[0141]如圖18和19B所示，與前述實施例一樣，諸如濾波電解電容器之類的分立元件也可以設置在枝杈區(qū)域2321A與2321B之間。
[0142]雖然已經(jīng)展現(xiàn)和討論了本發(fā)明的一些方面，但是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應該意識到:可以在不背離本發(fā)明原理和精神的條件下對上述方面進行改變，因此本發(fā)明的范圍將由權(quán)利要求以及等同的內(nèi)容所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，包括: 夕卜殼; 金屬散熱器，其設置于所述外殼的內(nèi)腔并且底部形成有通孔； 發(fā)光二極管發(fā)光模塊，其包含至少一個LED管芯、金屬載板，所述金屬載板包括至少一對電極和承載所述LED管芯的圖案區(qū)，所述電極位于所述通孔的內(nèi)部或上方，所述圖案區(qū)被焊接在所述金屬散熱器的內(nèi)部，并且所述LED管芯借助弓丨線與所述電極電氣連接在一起; 驅(qū)動電源模塊，其設置在所述外殼的內(nèi)腔并且位于所述金屬散熱器下方，其與所述電極電氣連接；以及 光學單元，其設置于所述外殼的開口處并且面對所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊，以將所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊發(fā)出的光線變換為所需形狀的定向光束。
2.如權(quán)利要求1所述的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其中，所述光學單元呈碗體狀，包括側(cè)壁和凸狀體，所述側(cè)壁從上部向下部收窄并且與構(gòu)成碗體底部的所述凸狀體相接，所述凸狀體的上表面和下表面中的至少一個為凸面，并且所述上表面和下表面中的至少一個上形成多個突起或凹坑。
3.如權(quán)利要求1所述的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其中，光學單元包含覆蓋住所述外殼的開口的蓋板和至少一個形成于所述蓋板的下表面上的透鏡元件。
4.如權(quán)利要求1所述的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其中，所述外殼由玻璃構(gòu)成并且包含燈杯和設置在所述燈杯底部的底座，并且所述燈杯與底座的內(nèi)腔是相連通的。
5.如權(quán)利要求4所述的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其中，所述驅(qū)動電源模塊包括印刷電路板和設置在所述印刷電路板上的元器件，所述印刷電路板的下部位于所述底座內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其中，所述印刷電路板的上部包含延伸至所述通孔的內(nèi)部或上方的枝杈區(qū)域，其上形成有與所述發(fā)光二極管發(fā)光模塊的電極連接的輸出電極布線。
7.如權(quán)利要求5所述的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其中，所述驅(qū)動電源模塊包含電容器，其被設置在所述枝杈區(qū)域之間。
8.如權(quán)利要求1所述的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其中，所述金屬散熱器的底部具有下凹區(qū)域以容納所述LED發(fā)光模塊。
9.如權(quán)利要求1所述的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其中，所述金屬散熱器的底部開設有定位孔，并且所述LED發(fā)光模塊的金屬載板的底部設置有與所述定位孔對應的定位柱。
10.如權(quán)利要求1所述的提供定向光束的發(fā)光二極管照明裝置，其中，所述金屬散熱器的底部形成有凸起以限定所述LED發(fā)光模塊的位置。
【文檔編號】F21V19/00GK103672459SQ201210336417
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】趙依軍, 李文雄 申請人:趙依軍, 李文雄