專利名稱：照明源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高效照明源。
技術(shù)背景 愛迪生真空燈時代可能即將結(jié)束。在許多國家和地區(qū)，白熾燈正被取代，強制使用更有效率的光源。一些替代光源包括日光燈、齒素燈以及發(fā)光二極管(LED)。盡管這些選擇是可用的且效率提高，可許多人仍然不愿意改用這些替代光源。較新技術(shù)還未被廣泛接受有多種原因。一個原因是光源中使用了有毒物質(zhì)。例如，熒光光源通常依靠蒸汽形式的汞來發(fā)光。因為汞蒸汽為危險材料，所以廢燈不能隨意丟棄在路邊，必須運輸至指定的危險廢物處理場。另外，有些日光燈制造商要指導用戶避免在房子的敏感區(qū)域(例如臥室)使用這種燈泡。不積極采用替代光源的另一個原因是與白熾燈相比，替代光源的性能較低。熒光燈依靠獨立的起動器或鎮(zhèn)流器機構(gòu)來啟動照明。因此，有時熒光燈不能如用戶期望那樣的“瞬間”打開。此外，熒光燈通常不立即提供全亮度的光，而是在一段時間內(nèi)上升至全亮度。而且，大多數(shù)熒光燈易碎，不能進行亮度調(diào)節(jié)，具有發(fā)出煩人噪音的鎮(zhèn)流器變壓器，并且如果頻繁地循環(huán)打開或關(guān)閉則會出現(xiàn)故障。最近引進的另一種替代光源主要使用發(fā)光二極管(LED)。相對熒光燈而言，LED的優(yōu)點包括固態(tài)裝置中固有的魯棒性(robustness,耐用性)和可靠性,沒有在意外破損或處理過程中會釋放的有毒化學物質(zhì)，具有瞬間開啟的能力，亮度可調(diào)性，且無噪音。然而，LED光源存在讓用戶不愿意使用的缺點。當前LED光源的一個缺點在于光輸出(例如流明)相對較低。盡管當前LED光源需要的功率顯著低于白熾燈光源(例如5-10瓦相比于50瓦)，但人們認為當前LED光源太暗，以至于不能用作主要光源。例如，典型的MR16形狀系數(shù)的5瓦LED燈可提供200-300流明，而典型的相同形狀系數(shù)的50瓦白熾燈可提供700-1000流明。因此，當前的LED通常只用于重點部位照明或用在不需要更多照度的區(qū)域中。LED光源的另一個缺點在于LED的成本高。當前的30瓦等效的LED燈泡成本在60美元以上，而相對地，白熾泛光燈成本僅為約12美元。盡管用戶通過在LED使用壽命期間降低的電費來“彌補這種差額”，但較高的原始成本仍抑制了用戶的需求。LED光源的另一個問題是零件的數(shù)量和生產(chǎn)勞力。一個制造商需要14個部件來制造MR16LED光源，而另一個制造商利用60個以上的部件。LED光源的另一個缺點是對散熱器的需求限制了輸出性能。在許多應(yīng)用中，將LED放入空氣流通較差的外殼(例如凹頂外殼)內(nèi)，在這種外殼內(nèi)溫度通常超過50攝氏度。在該溫度下，表面發(fā)射率對于散熱只起到很小的作用。進一步地，因為傳統(tǒng)電子組裝技術(shù)和LED可靠性因素將PCB板的溫度限制為約85攝氏度，所以LED的功率輸出也在很大程度上受到了限制。傳統(tǒng)上講，通過簡單增加LED的數(shù)量提高了 LED光源的光輸出，而這導致了裝置成本和大小增加。此外，這種燈具有有限的光束角和有限的輸出。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種照明源，其能夠解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題中的一些。針對上述目的，根據(jù)本實用新型的第一方面提供了一種照明源，包括輸出光的LED組件;MR-16形狀系數(shù)散熱器，耦接至所述LED組件，其中所述MR-16形狀系數(shù)散熱器包括具有第一直徑且平坦的內(nèi)芯區(qū)、以及具有第二直徑的外芯區(qū)；并且其中所述LED組件設(shè)置在所述內(nèi)芯區(qū)上，且所述第一直徑小于所述第二直徑的二分之一?！ぞ唧w地，根據(jù)本實用新型第一方面的照明源，其中，所述LED組件包括設(shè)置在基板上的至少30個LED。具體地，根據(jù)本實用新型第一方面的照明源，其中，所述基板包括寬度小于6mm的
娃基板。具體地，根據(jù)本實用新型第一方面的照明源，其中，第一直徑小于16_。具體地，根據(jù)本實用新型第一方面的照明源，其中，所述基板包括利用導熱粘合劑耦接至所述內(nèi)芯區(qū)的硅基板。具體地，根據(jù)本實用新型第一方面的照明源，其中，所述硅基板的寬度小于6mm，所述內(nèi)芯區(qū)的第一直徑小于12_。具體地，根據(jù)本實用新型第一方面的照明源，其中，所述外芯區(qū)包括多個散熱結(jié)構(gòu)。具體地，根據(jù)本實用新型第一方面的照明源，其中，所述多個散熱結(jié)構(gòu)包括多個主干和多個分支，所述主干與所述內(nèi)芯區(qū)耦接，所述分支與所述主干耦接。具體地，根據(jù)本實用新型第一方面的照明源，其中，所述主干的徑向長度與所述分支的徑向長度之比選自由1:1、2:3、及1:2組成的組。具體地，根據(jù)本實用新型第一方面的照明源，其中，所述MR-16形狀系數(shù)散熱器包括導熱率大于167W/mK的鋁合金。根據(jù)本實用新型的第二方面提供了一種用于裝配照明源的方法，包括收納LED組件；收納MR-16形狀系數(shù)散熱器，所述MR-16形狀系數(shù)散熱器具有第一直徑的相對平坦的內(nèi)芯區(qū)以及第二直徑的外芯區(qū)，并且所述第一直徑小于所述第二直徑的二分之一；以及將所述LED組件附著至所述內(nèi)芯區(qū)。根據(jù)本實用新型第二方面的方法，其中，所述LED組件包括至少30個LED。根據(jù)本實用新型第二方面的方法，其中，所述基板包括寬度小于約6mm的硅基板，且所述第一直徑小于約16mm。根據(jù)本實用新型第二方面的方法，其中，所述LED組件利用導熱粘合劑與所述內(nèi)芯區(qū)連接。[0026]根據(jù)本實用新型第二方面的方法，其中，所述LED組件包括設(shè)置在硅基板上的多個 LED。根據(jù)本實用新型第二方面的方法，其中，所述基板的寬度小于約6mm，平坦部分的直徑小于約12mm。根據(jù)本實用新型第二方面的方法，其中，所述MR-16形狀系數(shù)散熱器為整體式的，所述外芯區(qū)包括多個散熱結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實用新型第二方面的方法，其中，所述散熱結(jié)構(gòu)包括多個主干、多個分支、及外部邊緣，所述多個主干與所述內(nèi)芯區(qū)耦接，所述多個分支與所述多個主干及所述外部邊緣f禹接。根據(jù)本實用新型第二方面的方法，其中，所述主干的徑向長度與所述多個分支的徑向長度之比選自由大致1:1、2:3、及1:2組成的組。本實用新型提供一種高效光源，其光輸出增大，而裝置成本或尺寸不增加，且能夠?qū)崿F(xiàn)多個光束角范圍，可靠性高，使用壽命長。本實用新型實施例包括MR16形狀因數(shù)(formfactor，尺寸外形)光源。照明模塊包括串聯(lián)排列在導熱基板上的20至110個LED?；搴附又辆哂幸粚斎牍β蔬B接器的柔性印刷電路基板(FPC)?；逋ㄟ^熱環(huán)氧樹脂與MR16形狀因數(shù)散熱器物理連結(jié)。驅(qū)動模塊包括與剛性印刷電路板或柔性印刷電路板附接的高溫操作驅(qū)動電路。將驅(qū)動電路和FPC裝入與MR16插頭兼容的導熱插頭底座中，構(gòu)成底座組件模塊。通常使用便于將熱量從驅(qū)動電路傳遞至導熱插頭底座的灌封料。驅(qū)動電路與輸入功率觸頭(例如12、24、120、220VAC)耦接且與輸出功率連接器(例如40VACU20VAC等)耦接。將底座組件模塊插入并固定在MR16形狀因數(shù)散熱器的內(nèi)部通道內(nèi)。輸入功率連接器與輸出功率連接器耦接。然后將透鏡固定至散熱器。驅(qū)動模塊將輸入功率從12伏交流電壓轉(zhuǎn)換為更高的直流電壓，例如40伏至120伏。驅(qū)動模塊利用更高的電壓驅(qū)動照明模塊。利用透鏡將發(fā)出的光調(diào)節(jié)為所需類型的照明，例如聚光照明、泛光照明等。在操作過程中，驅(qū)動模塊和照明模塊產(chǎn)生通過MR16形狀因數(shù)散熱器散發(fā)的熱量。在穩(wěn)定狀態(tài)下，這些模塊可在大致75°C至130°C的范圍內(nèi)操作。MR16形狀因數(shù)散熱器使散熱更容易。該散熱器包括內(nèi)芯，所述內(nèi)芯的直徑小于散熱器外徑的一半，還可小于所述外徑的三分之一至五分之一。LED的娃基板通過熱環(huán)氧樹脂直接與內(nèi)芯區(qū)連結(jié)。因為內(nèi)芯的直徑小于所述外徑，所以可提供更多的散熱翅片(dissipating fin,散熱鰭片)。典型的翅片構(gòu)造成包括從所述內(nèi)芯延伸的輻射狀翅片“主干”。在某些實施例中，主干的數(shù)量為8至35。在每個主干的端部，設(shè)置具有“U”形分支狀的兩個或更多個翅片“分支”。在每個分支的端部，設(shè)置同樣具有“U”形分支狀的兩個或更多個翅片“子分支”。主干的翅片厚度通常比分支厚，所述分支的厚度隨之比子分支厚。氣流、表面積、及從內(nèi)芯朝所述外徑的熱流取決于確切的結(jié)構(gòu)。實施該結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟將帶有LED的LED封裝組件設(shè)置在與柔性印刷電路電氣耦接的硅基板上。LED封裝組件通過導熱粘合劑與具有散熱翅片的散熱器連結(jié)。將具有驅(qū)動電路的LED驅(qū)動模塊固定至導熱底座內(nèi)的柔性印刷電路板。透鏡按要求聚光。在一個實施例中，光芯片組件具有形成在硅基板上的LED以及與硅基板耦接的柔性印刷電路。散熱器與光芯片組件耦接，硅基板通過導熱粘合劑與內(nèi)芯區(qū)耦接。外芯包括分支散熱翅片。LED驅(qū)動模塊包括殼體以及LED驅(qū)動電路。第二柔性印刷電路與LED驅(qū)動電路耦接，透鏡與散熱器的內(nèi)芯區(qū)耦接。平坦基板和平坦區(qū)之間的環(huán)氧樹脂層將熱量從LED組件傳至內(nèi)芯區(qū)。根據(jù)本實用新型的另一方面，用于形成光源的方法包括將LED設(shè)置在絕緣基板上，該絕緣基板具有接收LED用功率的輸入墊；將柔性印刷電路與同樣具有用以接收操作電壓的輸入觸頭以及將操作電壓提供給所述絕緣基板的輸出墊的上述基板連結(jié)。絕緣基板利用導熱粘合劑連結(jié)在散熱器的平坦區(qū)上。驅(qū)動模塊具有電子電路，并從外部電壓電源接收驅(qū)動電壓，且位于具有底座的外殼中，所述外殼具有突出在外殼之外的觸頭。外殼位于散熱器的內(nèi)部通道中。 在本實用新型的另一方面中，照明源包括與LED組件耦接的MR-16兼容散熱器。MR-16兼容散熱器具有內(nèi)芯區(qū)和外芯區(qū)，LED組件設(shè)置在內(nèi)芯區(qū)中。簡化的構(gòu)造便于批量制造(volume manufacturing),避免了手工布線。本實用新型的照明源如下技術(shù)效果結(jié)構(gòu)簡化，可靠性提高，散熱性好。

圖IA和圖IB為本實用新型的兩個MR-16形狀因數(shù)實施方式的透視圖；圖2A和圖2B分別為圖IA和圖IB的裝置的分解圖；圖3A和圖3B示出了與圖1A、圖IB和圖2A、圖2B的裝置一起使用的LED組件，其中圖3A為LED組件的分解狀態(tài)示意圖，圖3B為LED組件的組裝狀態(tài)示意圖；圖4A至圖4C示出了驅(qū)動模塊及LED驅(qū)動電路，其中圖4A為驅(qū)動模塊的分解狀態(tài)示意圖，圖4B為驅(qū)動模塊的組裝狀態(tài)示意圖，圖4C為LED驅(qū)動電路的示意圖；圖5A和圖5B示出了用于MR-16兼容燈的散熱器，其中圖5A為散熱器的俯視圖，圖5B為散熱器的局部立體剖視圖；圖6A和圖6B示出了用于另一個MR-16兼容燈的散熱器，其中圖6A為散熱器的俯視圖，圖6B為散熱器的局部立體剖視圖；以及圖7A至圖7C為制造過程的框圖。
具體實施方式
圖IA-圖IB示出了本實用新型的兩個實施例。更具體地，圖IA-圖IB示出了MR-16形狀因數(shù)的兼容LED光源100和110的實施例，光源100和110具有⑶5. 3形狀因數(shù)的兼容底座120和130。MR-16光源通常用12伏特交流電壓(VAC)操作。在圖中，LED光源100設(shè)有10度光束(degree beam)的聚光燈，同時LED光源110設(shè)有25至40度光束的泛光燈。比如在上述未決專利申請中所描述的LED組件可用于LED光源100和110中。LED光源100提供從大致7600至8600坎德拉(大致360至400流明)的峰值輸出亮度，對于40度泛光燈提供大致1050至1400坎德拉(大致510至650流明)的峰值輸出亮度，對于25度泛光燈提供大致2300至2500坎德拉(大致620至670流明)的峰值輸出亮度。因此輸出亮度大致與傳統(tǒng)MR-16鹵素燈泡的亮度相同。圖2A和圖2B為示出了圖IA和圖IB的分解圖的簡圖。圖2A示出了聚光燈200的模塊簡圖，圖2B示出了泛光燈250的模塊簡圖。聚光燈200包括透鏡210、LED組件模塊220、散熱器230、及底座組件模塊240。泛光燈250包括透鏡260、透鏡支架270、LED組件模塊280、散熱器290、及底座組件模塊295。裝配聚光燈200或泛光燈250的模塊化方法降低了制造復雜性和制造成本，且增加了這種燈的可靠性。透鏡210和透鏡260可以由防UV透明材料形成，例如玻璃、聚碳酸酯材料等。透鏡210和透鏡260可用于產(chǎn)生折疊光路，使得來自LED組件220的光源在輸出之前不止一次地進行內(nèi)部反射。這種折疊光學透鏡使聚光燈200具有比從同等深度的傳統(tǒng)反射鏡通?？色@得的光柱更密集的的光柱。為了增加燈的持久性，透明材料可以在升高的溫度(例如120攝氏度)下長期操作，例如若干小時?？梢杂糜谕哥R210和透鏡260的一種材料是可從拜耳材料科技公司(BayerMaterial Science AG.)獲得的 Makrolon LED 2045 或 LED 2245 的聚碳酸酯。在其他實施例中，還可使用其他類似材料。在圖2A中，透鏡210可通過透鏡210邊緣上的夾子固定至散熱器230。透鏡210 還可通過在LED組件220固定至散熱器230的位置附近的粘合劑進行固定。在圖2B中，透鏡260通過透鏡260邊緣上的突片(tab)固定至透鏡支架270。隨之，透鏡支架270可通過透鏡支架270邊緣上的多個突片固定至散熱器290，如圖所示。透鏡支架270優(yōu)選為白色塑性材料，以便將散射的光反射通過透鏡。其他類似耐熱材料也可以用于透鏡支架270。LED組件220和LED組件280的結(jié)構(gòu)可以是類似的，因此在制造過程中可互換。在其他實施例中，LED組件可以根據(jù)每瓦流明(lumen per watt)的效能進行選擇。例如,在某些實施例中，具有從53至66L/W每瓦流明(L/W)效能的LED組件用于40度泛光燈，具有大致60L/W效能的LED組件用于聚光燈，具有大致63至67L/W效能的LED組件用于25度泛
專小下坐坐
7uAJ，寸寸οLED組件220和LED組件280通常包括36個串聯(lián)或串并混聯(lián)(例如，三串并聯(lián)的12個串聯(lián)LED)設(shè)置的或其他配置的LED。在通過引征結(jié)合的上述專利申請中提供了更多關(guān)于這種LED組件的細節(jié)。在一個實施例中，LED組件的目標功耗小于13瓦。這比基于MR16的鹵素燈(50瓦)的一般功耗小得多。因此，本實用新型實施例匹配基于MR16的鹵素燈的亮度或強度，但是使用小于20%的能量。LED組件220和280固定至散熱器230和290。LED組件220和280通常包括諸如硅的平坦基板。(LED組件220和280的操作溫度為125至140攝氏度的等級)。可利用高導熱率環(huán)氧樹脂(例如導熱率為 96W/m.k.)將硅基板固定至散熱器?？商鎿Q地，可使用熱塑性-熱固性環(huán)氧樹脂，例如可從田中貴金屬工業(yè)株式會社(Tanaka Kikinzoku KogyoK. K)獲得的TS-369或TS-3332-LD等。當然，還可以使用其他環(huán)氧樹脂、或其他緊固方式。優(yōu)選地，散熱器230和290由低熱阻、高導熱率的材料形成。在某些實施例中，散熱器230和290可用導熱率k=167W/m. k.、且熱發(fā)射率e=0. 7的陽極化6061-T6鋁合金形成。在其他實施例中，可使用例如導熱率k=225W/m. k且熱發(fā)射率e=0. 9的6063-T6或1050鋁合金的材料、或例如AL 1100的合金。還可添加額外的涂層來增加熱發(fā)射率，例如，來自ZYP涂料有限公司(ZYP Coating, Inc.)的利用CR203或Ce02的涂料提供e=0. 9的熱發(fā)射率；或者由材料科技有限公司(Materials Technologies Corporation)提供的Duracon 涂料具有大于e > O. 98的熱發(fā)射率。在50攝氏度的環(huán)境溫度，并且在自由自然對流條件下，測得散熱器230具有大致
8.5攝氏度/瓦的熱阻，測得散熱器290具有大致7. 5攝氏度/瓦的熱阻。通過進一步的開發(fā)和測試，人們認為在其他實施例中可以達到如6. 6攝氏度/瓦那么小的熱阻。圖2A-圖2B中的底座組件或模塊240和295對于燈插座的標準⑶5. 3物理和電子接口。底座模塊240和295包括用于驅(qū)動LED模塊220和280的耐高溫電子電路。通過LED驅(qū)動電路將對LED的12VAC的輸入電壓轉(zhuǎn)化為120VAC、40VAC或其他所期望的電壓。底座組件240和295的殼通?？捎娩X合金制成，或用類似于散熱器230和散熱器290所用合金的合金制成,例如AL 1100合金。為了便于將熱量從LED驅(qū)動電路傳遞至底座組件的殼體，可使用順應(yīng)性灌封料(potting compound),例如可從Omega工業(yè)設(shè)計公司(Omega Engineering, Inc.)獲得的 Omegabond 200、或可從 Epoxies 獲得的 50-1225,等
坐寸ο 圖3A和圖3B示出了與上述燈一起使用的LED組件。圖3A示出了 LED封裝組件，也稱為LED模塊。多個LED 300附著至基板310。LED 300串聯(lián)連接并由大致120伏AC的電壓源供電。為了使每個LED 300都有足夠的電壓降(例如3至4伏)經(jīng)過，使用30至40個LED，例如37至39個串聯(lián)耦接的LED。在其他實施例中，LED 300串并混聯(lián)并由大致40VAC的電壓源供電。在該實施方式中，LED 300包括在三組中設(shè)置的36個LED，每組具有12個串聯(lián)耦接的LED。因此每組與LED驅(qū)動電路提供的電壓源(40AVC)并聯(lián)耦接，使得每個LED300都有足夠的電壓降(例如3至4伏)經(jīng)過。在其他實施例中，可使用其他驅(qū)動電壓和LED300的其他配置。LED 300安裝在硅基板310或其他導熱基板上，通常利用薄電絕緣層和/或反射層將所述LED與基板310分開。通過導熱環(huán)氧樹脂將來自LED300的熱量傳遞至硅基板310進而傳遞至散熱器，如上所述。在一個實施例中，硅基板大致為5. 7mmX 5. 7mm，厚度大致為0.6微米。所述尺寸可根據(jù)具體照明要求發(fā)生變化。例如，針對較低發(fā)光強度，將較少的LED安裝在較小的基板上。如圖3A所示，一硅樹脂環(huán)315圍繞LED 300設(shè)置以限定阱型結(jié)構(gòu)。在各種實施例中，在阱結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置含磷材料。在操作中，LED 300提供帶藍色的光、紫色光、或紫外光。隨之，含磷材料被來自LED的光激發(fā)而發(fā)出白光。如圖3A所示，焊盤320設(shè)置在基板310上(例如2至4個)。然后，傳統(tǒng)焊料層(例如，96. 5%的錫和5. 5%的金)可以用于在連接墊上設(shè)置錫球330。在圖3A所示實施例中，設(shè)置四個焊盤320，每個角設(shè)置一個，每個電源連接用兩個焊盤。在其他實施例中，可以僅使用兩個焊盤，每個AC電源連接用一個焊盤。圖3A中還示出了柔性印刷電路(FPC)340。FPC 340包括柔性基板材料，例如聚酰亞胺、杜邦公司(DuPont)的Kapton ,等等。如所示的，F(xiàn)PC 340具有用于與基板310電連接的焊盤350，以及用于與電源電壓連接的焊盤360。為來自LED 300的光提供開口 370?？墒褂酶鞣N形狀和大小的FPC 340。例如，如圖3A所示，一系列切口 380降低了FPC 340相較于基板310的擴展和收縮的影響。FPC 340可以是新月形，開口 370不是通孔。在其他實施例中，根據(jù)本應(yīng)用，可使用其他形狀和大小的FPC 340。[0068]在圖3B中，通過傳統(tǒng)的倒裝芯片式連接至硅的頂面的方式，基板310通過錫球330與FPC 340連結(jié)。通過在硅的頂面進行電氣連接，硅的整個底表面可用于將熱量傳遞至散熱器。此外，使LED直接與散熱器連結(jié)以將熱傳遞最大化，而不與通常抑制熱傳遞的PCB材料連結(jié)。隨后，進行下方填充操作(例如，用硅樹脂)以密封基板310與FPC 340之間的空間380。圖3B示出了組裝的LED子組件或模塊。圖4A和圖4B示出了用于驅(qū)動圖3A和圖3B中所述的LED模塊的驅(qū)動模塊或LED驅(qū)動電路400。驅(qū)動電路400包括觸頭420、以及與電路板410電氣耦接的柔性印刷電路430。觸頭420為傳統(tǒng)的GU 5. 3兼容電觸頭，將驅(qū)動電路400耦接至操作電壓。在其他實施例中，使用其他形狀因數(shù)的電觸頭。電氣部件440可以設(shè)置在電路板410上和FPC 430上。電氣部件440包括接收 操作電壓并將該操作電壓轉(zhuǎn)化為LED驅(qū)動電壓的電路。圖4C為提供該遞增電壓功能的電路圖(版權(quán) 天空公司版權(quán)所有)。典型的驅(qū)動電路為可從美國美信集成產(chǎn)品公司(MaximIntegrated Products, Inc.)獲得的 Max 16814LED 驅(qū)動電路。在圖 4A 中，在 FPC 430 的觸頭450處提供輸出LED驅(qū)動電壓。這些觸頭450與上面的圖3A-圖3B中所示的LED模塊的焊盤360耦接。圖4A還示出了底座殼體。底座外殼包括兩個鋁合金制成的獨立部分470和475。如圖2A和圖2B所示，底座外殼優(yōu)選地與MR-16形式的兼容散熱器配合。LED驅(qū)動電路400設(shè)置在部分470與475之間，觸頭420和觸頭450保持在外側(cè)。部分470和475然后附著至彼此，例如焊接、，粘結(jié)或其他固定方式。部分470和475包括朝LED電路440延伸的模制突出部。所述突出部可以是一系列銷、翅片等，并且為將要從LED驅(qū)動電路400向底座外殼傳導走的熱量提供了途徑。所述燈在高操作溫度下操作，例如，高達120°C。電氣部件440產(chǎn)生熱量，并且LED模塊也產(chǎn)生熱量。LED模塊通過散熱器將熱量傳遞至底座外殼。為了減少電氣部件440上的熱負荷，將灌封料(例如導熱娃橡膠(Epoxies, com的50-1225、或從OmegaEngineering, Inc.獲得的Omegabond⑥，等等)注入與LED驅(qū)動電路400物理接觸的底座外殼的內(nèi)部以及底座外殼中，以便有利于將LED驅(qū)動電路400發(fā)出的熱量向外傳遞至底座夕卜殼。圖5A和圖5B示出了用于MR-16兼容聚光燈的散熱器500的實施例。散熱器500和510通常是熱阻低的鋁合金，例如導熱率k=167W/mk、熱發(fā)射率e=0. 7的黑色陽極化6061-T6鋁合金。也可以使用其他材料，例如導熱率k=225W/mk且熱發(fā)射率e=0. 9的6063-T6或1050鋁合金。在其他實施例中，還可以使用其他合金，例如AL 1100?？商砑油繉觼碓龃鬅岚l(fā)射率，例如，ZYP涂料有限公司提供的利用CR203或Ce02的涂料提供e=0. 9的熱發(fā)射率，且Materials Technologies Corporation 提供的 Duraon 涂料提供 e > 0. 98 的熱發(fā)射率，
坐坐寸寸ο在圖5A中，相對平坦的部分520限定了內(nèi)芯區(qū)530和外芯區(qū)540。上述LED模塊與平坦部分520的內(nèi)芯區(qū)530連結(jié)，同時外芯540幫助消散來自燈和底座模塊的熱量。內(nèi)芯區(qū)530明顯小于基于LED的現(xiàn)有可用的MR-16燈的光發(fā)生區(qū)。如圖5A所示，內(nèi)芯區(qū)530的直徑小于外芯區(qū)540的直徑的三分之一，通常為外芯區(qū)直徑的約30%。翅片570消散熱量，降低了 LED驅(qū)動電路的操作溫度。[0076]在圖5A中，散熱器500的頂視圖示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的翅片的配置。示出了一系列9個分支翅片570。每個散熱片(heat fin)570包括主干區(qū)和分支580。分支580包括子分支590，如需要可添加更多子分支。同樣地，主干區(qū)、分支580及子分支590的長度之比可修改成與所示比例不同。散熱片的厚度朝散熱器的外邊緣減小，例如，主干區(qū)比分支580厚，隨之，分支比子分支590厚。此外，從圖5A和5B可以看出，散熱片570分支時，所述散熱片按照2比I的比例且成“U”形地分叉。在各種實施例中，從主干區(qū)延伸的分支580的數(shù)量，以及從分支580延伸的子分支590的數(shù)量可修改成與所示數(shù)量(兩個分支)不同。可針對各種條件對利用所討論的原理的散熱器的散熱性能進行優(yōu)化。例如，可使用不同數(shù)量的分支散熱片570 (例如7、8、9、10);主干與分支、分支與子分支的不同長度比例；不同厚度的主干、分支、子分支；不同分支形狀；及不同分支模式。在圖5B中，示出了散熱器500的橫截面，所述散熱器包括內(nèi)部通道550。內(nèi)部通道550適于接收包括LED驅(qū)動電子器件的底座模塊，如上所述。還示出了內(nèi)部通道550的較窄部分560。圖4A中所示的包括LED驅(qū)動電壓觸頭(例如焊盤)的LED驅(qū)動模塊的較細 頸部被插入穿過較窄部分560，并利用LED驅(qū)動模塊上的突片鎖定在位。圖6A和圖6B示出了本實用新型的另一實施例。更具體地，圖6A和圖6B示出了用于MR-16兼容泛光燈的散熱器600的實施例。針對圖5A和圖5B的上述討論可用于圖6A和圖6B所示的泛光燈實施例。例如，散熱器600通常具有LED燈模塊通過導熱粘合劑連結(jié)在此的平坦區(qū)620。因為LED燈模塊的性能較高，所以LED燈模塊較小，當仍然提供所期望的亮度。因此內(nèi)芯區(qū)630的直徑比MR-16LED燈的小，且外芯區(qū)640的直徑也比MR-16LED燈的小。如針對圖5A和5B所述，散熱器600中可設(shè)置任何數(shù)量的散熱翅片670。散熱翅片670具有分支680和子分支690，都具有針對圖5A-圖5B所述的所期望的幾何形狀。圖7A至圖7C示出了制造過程的框圖。所示過程提供了 LED燈。首先，將LED 300設(shè)置在電絕緣硅基板310上并進行布線(步驟700)。如圖3A所示，將硅橡膠堤形物(dam)315放置在硅基板310上以限定阱結(jié)構(gòu)，隨后用含磷材料填充該阱結(jié)構(gòu)(步驟710)。接下來，將硅基板310與柔性印刷電路340連結(jié)(步驟720)。如上所述，錫球和倒裝芯片焊接(例如330)可以用于各種實施例中的焊接過程。隨后，可以進行下方填充工藝來填充間隙380，從而形成LED組件340 (步驟730)。然后測試LED組件以便正確操作(步驟740)。首先，可以將多個觸頭420焊接到或耦接至印刷電路板410 (步驟750)。這些觸頭420用于接收大致12VAC的驅(qū)動電壓。接下來，將多個電子電路裝置440(例如LED驅(qū)動集成電路)焊接到柔性印刷電路430和電路板410上(步驟760)。如上所述，與現(xiàn)有MR-16燈泡不同，電子電路裝置440能夠承受高溫操作。隨后，將柔性印刷電路430和印刷電路板410放置于底座外殼的兩個部分470和475內(nèi)(步驟770)。如圖4A-圖4B所示，柔性印刷電路430的觸頭450露出。在密封部分470和475之前，將灌封料注入底座外殼內(nèi)(步驟780)。然后，密封部分470和475，以形成LED模塊(步驟790)。然后可以測試LED驅(qū)動組件模塊以便正確操作(步驟800)。在圖7C中，示出了 LED燈裝配過程。首先，設(shè)置經(jīng)測試的LED模塊(步驟810 )，且一起設(shè)置散熱器(500、600)(步驟820)。然后將LED模塊附接至散熱器(步驟830)。設(shè)置經(jīng)測試的LED驅(qū)動底座模塊295 (步驟840)。接下來，將該模塊插入散熱器(500、600)的內(nèi)部腔室(550、560)中(步驟850)。LED驅(qū)動模塊可利用LED驅(qū)動模塊或散熱器上的突片或唇緣固定至散熱器。此外，可使用粘合劑來固定散熱器和LED驅(qū)動模塊。上述操作將LED驅(qū)動(底座)模塊的觸頭450放置在靠近觸頭360的位置。隨后，焊接步驟將觸頭450連接至觸頭360 (步驟860)?？墒褂脽釅汉附?hot bar soldering)設(shè)備將觸頭450焊接至觸頭360。如圖7C所示，然后將透鏡模塊固定至散熱器(步驟870)。隨后，測試裝配的LED燈以確定是否正確操作(步驟880)。如所述的，本實用新型實施例提供了一種制造MR16LED燈的簡化方法。說明書和附圖說明了所述設(shè)計和過程。在不背離權(quán)利要求所限定的本實用新型的更寬泛精神和廣闊范圍的情況下，可對本實用新型作出各種修改和改變。
權(quán)利要求1.一種照明源，其特征在于，包括 輸出光的LED組件； MR-16形狀系數(shù)散熱器，耦接至所述LED組件，其中所述MR-16形狀系數(shù)散熱器包括具有第一直徑且平坦的內(nèi)芯區(qū)、以及具有第二直徑的外芯區(qū)；并且 其中所述LED組件設(shè)置在所述內(nèi)芯區(qū)上，且所述第一直徑小于所述第二直徑的二分之O
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明源，其特征在于，所述LED組件包括設(shè)置在基板上的至少30 個 LED。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明源，其特征在于，所述基板包括寬度小于6mm的硅基板。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明源，其特征在于，第一直徑小于16mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明源，其特征在于，所述基板包括利用導熱粘合劑耦接至所述內(nèi)芯區(qū)的硅基板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明源，其特征在于，所述硅基板的寬度小于6_，所述內(nèi)芯區(qū)的第一直徑小于12_。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明源，其特征在于，所述外芯區(qū)包括多個散熱結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明源，其特征在于，所述多個散熱結(jié)構(gòu)包括多個主干和多個分支，所述主干與所述內(nèi)芯區(qū)耦接，所述分支與所述主干耦接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明源，其特征在于，所述主干的徑向長度與所述分支的徑向長度之比選自由I : 1、2 3、及I : 2組成的組。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明源，其特征在于，所述MR-16形狀系數(shù)散熱器包括導熱率大于167W/mK的鋁合金。
專利摘要本實用新型提供了一種照明源，其涉及高效照明源的技術(shù)領(lǐng)域。所述照明源包括輸出光的LED組件；耦接至LED組件的MR-16形狀系數(shù)散熱器，所述MR-16形狀系數(shù)散熱器具有第一直徑且相對平坦的內(nèi)芯區(qū)以及具有第二直徑的外芯區(qū)；并且，所述LED組件設(shè)置在所述內(nèi)芯區(qū)上，第一直徑小于第二直徑的二分之一。本實用新型的照明源結(jié)構(gòu)簡化，便于批量制造，且可靠性和散熱性好。
文檔編號F21V29/00GK202629622SQ20122004627
公開日2012年12月26日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月11日
發(fā)明者弗蘭克·蒂恩·楚格·舒姆, 克利福德·于 申請人:天空公司