專利名稱：光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及照明設(shè)備。更具體地，本實(shí)用新型涉及高效光源。
背景技術(shù)：
愛迪生真空白熾燈的時(shí)代不久即將結(jié)束。在許多國家和許多州，普通白熾燈正變得不合規(guī)定，要求使用更有效的光源。一些替代光源目前包括熒光燈、鹵素?zé)粢约鞍l(fā)光二極管(LED)。盡管這些其他選擇可用且效率得到提高，許多人仍然不愿意改用替代光源。本發(fā)明人認(rèn)為用戶不積極采用新技術(shù)的主要原因有幾個(gè)。一個(gè)這樣的原因是光源使用了有毒物質(zhì)。例如，熒光光源通常依靠蒸汽形式的汞發(fā)電。因?yàn)楣羝灰暈槲ｋU(xiǎn)品，所以廢燈不能隨意丟棄在路邊，而必須運(yùn)輸至指定的危險(xiǎn)廢物處理場(chǎng)。另外，有些熒光燈制造商竟然教導(dǎo)用戶避免在房子的敏感區(qū)域(例如臥室，廚房等)使用該燈泡。本發(fā)明人還認(rèn)為不積極采用替代光源的另一個(gè)原因是，與白熾燈相比，替代光源的性能較低。例如，熒光光源通常依靠單獨(dú)的起動(dòng)器或鎮(zhèn)流器機(jī)構(gòu)來啟動(dòng)照明。由此，熒光燈有時(shí)不能如用戶期望和要求地“瞬間”開啟。另外，熒光燈通常不能立即提供全亮度的光，而是通常在一段時(shí)間(例如30秒)內(nèi)上升至全亮度。另外，大多數(shù)熒光燈易碎，不能進(jìn)行調(diào)光，具有發(fā)出令人討厭的噪音的鎮(zhèn)流器變壓器，并且在短時(shí)間內(nèi)如果頻繁打開或關(guān)閉就會(huì)出現(xiàn)故障。由此，熒光燈不具有用戶要求的性能。不久前提出的另一種替代光源依靠使用發(fā)光二極管(LED)。相對(duì)熒光燈而言，LED的優(yōu)點(diǎn)包括固態(tài)裝置所固有的魯棒性和可靠性，不含在意外破損或處理過程中被釋放的有毒化學(xué)物質(zhì)，瞬間啟動(dòng)能力，可調(diào)光，以及無噪音。然而，本發(fā)明人認(rèn)為當(dāng)前的LED光源本身就存在讓用戶不愿意使用的巨大缺點(diǎn)。當(dāng)前的LED光源的重要缺點(diǎn)在于，光輸出(例如流明)相對(duì)較低。盡管當(dāng)前的LED光源抽取的功率的量顯著低于其白熾對(duì)等物(例如5-10瓦對(duì)50瓦)，但人們認(rèn)為這些光源太暗而不能用作主要光源。例如，典型的MR16形狀因數(shù)的5瓦LED燈可提供200-300流明，而典型的相同形狀因數(shù)的50瓦白熾燈可提供700-1000流明。因此，當(dāng)前的LED通常只用于外部重點(diǎn)照明，密室，地下室，棚屋或其他小空間。當(dāng)前的LED光源的另一個(gè)缺點(diǎn)包括對(duì)用戶來說LED的前期費(fèi)用通常高得令人吃驚。例如，對(duì)泛光燈而言，當(dāng)前30瓦等效的LED燈的零售價(jià)為60美元以上，而典型的白熾泛光燈的零售價(jià)為12美元。盡管用戶理性地通過LED消耗較少的功率來彌補(bǔ)在LED的使用壽命上的差異，但本發(fā)明人認(rèn)為明顯較高的價(jià)格在很大程度上抑制了用戶的需求。由此，當(dāng)前的LED光源不具有用戶期望和要求的價(jià)格或性能。當(dāng)前的LED光源的其他缺點(diǎn)包括這些光源具有多個(gè)零件，生產(chǎn)會(huì)花費(fèi)大量人力。例如，MR16 LED光源的一個(gè)制造商利用14個(gè)以上的部件(不包括電子芯片)，而MR16 LED光源的另一個(gè)制造商利用60個(gè)以上的部件。本實(shí)用新型的發(fā)明人認(rèn)為這些制造和測(cè)試工藝與零件更少、制造工藝更模塊化的LED裝置的制造和測(cè)試相比更復(fù)雜且更耗時(shí)。當(dāng)前的LED光源的其他缺點(diǎn)在于，散熱器體積限制了輸出性能。更具體地，本發(fā)明人認(rèn)為，對(duì)于替換LED光源(例如MR16光源)來說，當(dāng)前的散熱器在自然對(duì)流情況下不能大量地耗散由LED產(chǎn)生的熱。在許多應(yīng)用中，將LED燈放入環(huán)境空氣溫度已經(jīng)超過50攝氏度的外殼(例如凹頂棚)內(nèi)。在該溫度下，表面的發(fā)射率只起到很小的散熱的作用。此外，因?yàn)閭鹘y(tǒng)電子組裝技術(shù)和LED可靠性因素將PCB板的溫度限制為85攝氏度，所以LED的功率輸出也在很大程度上受到限制。在更高溫度下，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)輻射起到更重要的作用，因此對(duì)散熱器來說，高發(fā)射率是期望的。傳統(tǒng)地，來自LED光源的光輸出已通過簡(jiǎn)單地增加LED的數(shù)量而提高，這已導(dǎo)致裝置成本增加和裝置大小增加。此外，這種光曾具有有限的光束角和有限的輸出。因此，期望的是一種沒有上述缺點(diǎn)的高效光源。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型涉及高效光源。更具體地，本實(shí)用新型涉及一種新穎的LED光源及其制造方法。一些總體目標(biāo)包括，在不增加裝置成本或裝置尺寸的情況下提高光輸出、能夠覆蓋多個(gè)光束角、以及提供長(zhǎng)使用壽命的高可靠性產(chǎn)品(R0I)。本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例包括一種新穎的模塊化光源。更具體地，各個(gè)實(shí)施例包括MR16形狀因數(shù)光源。照明模塊包括串聯(lián)地排列在導(dǎo)熱基板(例如硅基板)的頂面上的20個(gè)至110個(gè)LED。硅基板的頂面焊接在柔性印刷電路基板(FPC)的第一部分上。導(dǎo)熱硅基板的底面通過熱環(huán)氧樹脂物理地結(jié)合至MR16形狀因數(shù)散熱器的凹部。在各個(gè)實(shí)施例中，電驅(qū)動(dòng)部件焊接在FPC的第二部分上，并且FPC的第二部分插入到導(dǎo)熱插頭底座的內(nèi)腔中。灌注混合物然后在一個(gè)步驟中注入到插頭底座的腔體中并注入至散熱器的凹部。灌注混合物允許硅基板和電驅(qū)動(dòng)部件產(chǎn)生的熱傳遞至散熱器或?qū)岵孱^底座。透鏡然后固定至散熱器。在一個(gè)實(shí)施例中，電驅(qū)動(dòng)部分/模塊將輸入功率從12伏AC電壓轉(zhuǎn)換為更高的DC電壓，例如40伏、120伏。于是，驅(qū)動(dòng)部分以更高的電壓驅(qū)動(dòng)照明模塊，并且照明模塊發(fā)光。利用透鏡將光調(diào)節(jié)為期望類型的照明，例如聚光照明，泛光照明等。在工作中，驅(qū)動(dòng)模塊和照明模塊產(chǎn)生熱，產(chǎn)生的熱被MR16形狀因數(shù)散熱器耗散。在穩(wěn)定狀態(tài)下，這些模塊可在大致為75°C至130°C的范圍內(nèi)工作。在本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例中，MR16形狀因數(shù)散熱器非常有利于熱的耗散。散熱器包括內(nèi)芯(inner core),所述內(nèi)芯的直徑小于散熱器的外徑的一半。在各個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)芯小于外徑的三分之一、四分之一、以及五分之一。LED的娃基板通過熱環(huán)氧樹脂直接結(jié)合至內(nèi)芯區(qū)。在各個(gè)實(shí)施例中，因?yàn)閮?nèi)芯的直徑比外徑小得多，所以可設(shè)置大量的散熱片(heatdissipating fin)。本發(fā)明人已開發(fā)并研究了多種散熱片構(gòu)造。典型的散熱片構(gòu)造包括從內(nèi)芯延伸的多個(gè)放射狀散熱片“主干(trunk)”。在一些實(shí)施例中，主干的數(shù)量為8個(gè)至35個(gè)。在每個(gè)主干的端部處，設(shè)置具有“U”分支形狀的兩個(gè)或多個(gè)散熱片“分支(branch)”。在各個(gè)實(shí)施例中，在每個(gè)分支的端部處，設(shè)置同樣具有“U”分支形狀的兩個(gè)或多個(gè)散熱片“子分支”。在各個(gè)實(shí)施例中，主干的散熱片厚度可比分支的散熱片厚度厚，而分支的散熱片厚度又可比子分支的散熱片厚度厚等等。從而仔細(xì)地設(shè)計(jì)從內(nèi)芯流向外徑的熱的量、氣流、以及表面積，以極大地提高散熱能力。[0017]各個(gè)實(shí)施例的其他方面包括便于大量制造的簡(jiǎn)化構(gòu)造、用于去除手動(dòng)接線的柔性互連、用于實(shí)現(xiàn)并行加工的模塊化部件構(gòu)造。其他特征包括熱管理方面散熱片分支算法、橫截面減小的中心部分、透鏡后方的氣流、單個(gè)熱界面、直接晶片附設(shè)、柔性印刷電路、灌注材料減到最少的底座輪廓、凹入的正面、確保的氣流覆蓋；低成本制造柔性印刷電路互連(主要部分和插入件)、柔性電路燈芯片插入件、冗余的閉鎖結(jié)合特性等。其他方面包括獲得密集封裝的LED陣列的高溫操作、更高的部件可靠性、顯著散熱、最大表面積、最大氣流、最小熱界面損失、電子模塊內(nèi)的最小長(zhǎng)度熱路徑等。本實(shí)用新型的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括在高溫下可靠地操作LED光源，在以較高功率水平同時(shí)操作大量LED的同時(shí)，允許將上述大量LED集中在小空間內(nèi)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，描述了一種光源。一種設(shè)備包括散熱器，所述散熱器包括安裝區(qū)以及多個(gè)散熱片；以及底座殼體，耦接至所述散熱器，其中，所述底座殼體包括內(nèi)腔。一種裝置可包括耦接至所述散熱器并耦接至所述底座殼體的集成照明模塊。所述集成照明模塊可包括印刷電路板；形成于基板的頂面上的發(fā)光源，其中，所述基板的頂面在所述印刷電路板的第一橫向區(qū)內(nèi)耦接至所述印刷電路板的第一表面；以及構(gòu)造成為所述發(fā)光源提供電力的電子驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電子驅(qū)動(dòng)電路在所述印刷電路板的第二橫向區(qū)內(nèi)耦接至所述印刷電路板的第一表面。在各個(gè)設(shè)備中，所述基板的底面熱耦接至所述散熱器的安裝區(qū)，并且其中，所述集成照明模塊的第二橫向區(qū)位于所述底座殼體的內(nèi)腔內(nèi)。進(jìn)一步地，在根據(jù)本實(shí)用新型的光源中，所述基板的所述底面通過導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂熱耦接至所述散熱器的所述安裝區(qū)，并且所述散熱器包含鋁或銅。并且，根據(jù)本實(shí)用新型的光源進(jìn)一步包含灌注混合物，所述灌注混合物與所述印刷電路板的所述第一橫向區(qū)相接觸地設(shè)置在所述安裝區(qū)內(nèi)，并與所述印刷電路板的所述第二橫向區(qū)相接觸地設(shè)置在所述內(nèi)腔內(nèi)，所述灌注混合物構(gòu)造成將所述集成照明模塊產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)至所述散熱器和所述底座殼體。進(jìn)一步地，在根據(jù)本實(shí)用新型的光源中，所述電子驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)造成接收AC電壓并構(gòu)造成響應(yīng)于所述AC電壓為所述發(fā)光源提供電力，并且所述電子驅(qū)動(dòng)電路包括至少一個(gè)電阻器、至少一個(gè)電容器、至少一個(gè)集成電路、以及至少一個(gè)開關(guān)部件。進(jìn)一步地，在根據(jù)本實(shí)用新型的光源中，所述印刷電路板包括包含聚酰亞胺的柔性印刷電路板。進(jìn)一步地，在根據(jù)本實(shí)用新型的光源中，所述柔性印刷電路板的所述第一橫向區(qū)相對(duì)于所述柔性印刷電路板的所述第二橫向區(qū)的至少一部分以90度定向。進(jìn)一步地，在根據(jù)本實(shí)用新型的光源中，所述底座殼體包括⑶5. 3形狀因數(shù)兼容底座殼體。進(jìn)一步地，在根據(jù)本實(shí)用新型的光源中，所述印刷電路板包括構(gòu)造成接收來自外部電源的所述AC電壓的多個(gè)電力管腳(power pin)。進(jìn)一步地，在根據(jù)本實(shí)用新型的光源中，所述發(fā)光源包括多個(gè)發(fā)光二極管，并且所述散熱器包括MR-16形狀因數(shù)兼容散熱器。并且，根據(jù)本實(shí)用新型的光源進(jìn)一步包括耦接至所述散熱器的聚集從所述多個(gè)發(fā)光二極管輸出的光的透鏡。根據(jù)本實(shí)用新型的再一方面，描述了一種用于組裝光源的方法。一種技術(shù)包括接收散熱器，所述散熱器包括安裝區(qū)以及多個(gè)散熱結(jié)構(gòu)，并且包括接收耦接至所述散熱器的底座殼體,其中,所述底座殼體包括內(nèi)腔。一種工藝可包括接收集成照明模塊,其中,所述集成照明模塊包括具有第一橫向區(qū)和第二橫向區(qū)的印刷電路板，其中，所述印刷電路板的第一表面在所述第一橫向區(qū)內(nèi)耦接至發(fā)光源基板的頂面，并且其中，所述印刷電路板的第一表面在所述第二橫向區(qū)內(nèi)耦接至多個(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置。一種方法可包括將所述集成照明模塊的第二橫向區(qū)設(shè)置在所述底座殼體的內(nèi)腔內(nèi)，并且將所述發(fā)光源基板的底面耦接至所述散熱器的安裝區(qū)。

參照附圖以更全面地理解本實(shí)用新型。應(yīng)理解這些圖不被視為對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制，利用附圖另外詳細(xì)地描述現(xiàn)在所描述的實(shí)施例和現(xiàn)在所理解的本實(shí)用新型的最佳模式，其中圖1A-圖1B示出了本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例；圖2A-圖2B示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例；圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的制造工藝的框圖；圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的集成照明模塊的實(shí)例；以及圖5A-圖5B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的制造工藝過程中的實(shí)例。
具體實(shí)施方式
圖1A示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例。更具體地，圖1A-圖1B示出了具有⑶5. 3形狀因數(shù)兼容底座120的MR-16形狀因數(shù)兼容LED光源100的實(shí)施例。MR-16光源通常在12伏交流電(例如VAC)下工作。在所示實(shí)例中，LED光源100構(gòu)造成提供具有10度光束大小的聚光燈。在其他實(shí)施例中，LED光源可構(gòu)造成提供具有25或40度光束大小或任何其他照明圖案的泛光燈。在各個(gè)實(shí)施例中，上述未決專利申請(qǐng)中所描述的LED組件及其變型可用于LED光源100中。這些LED組件目前正在由本專利申請(qǐng)的代理人開發(fā)。在各個(gè)實(shí)施例中，LED光源100可提供大致為7600至8600坎德拉(大致為360至400流明)的峰值輸出亮度，對(duì)于40度泛光燈(大致為510至650流明)提供大致1050至1400坎德拉的峰值輸出亮度，對(duì)于25度泛光燈(大致為620至670流明)提供大致2300至2500坎德拉的峰值輸出亮度等。因此本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例被認(rèn)為已達(dá)到與傳統(tǒng)MR-16鹵素?zé)粝嗤牧炼?。圖1B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例的模塊化簡(jiǎn)圖。從圖1B可以看出，在各個(gè)實(shí)施例中，燈200包括透鏡210、集成LED模塊/組件220、散熱器230、以及底座殼體240。如下文將進(jìn)一步論述的，在各個(gè)實(shí)施例中，組裝燈200的模塊化方法被認(rèn)為降低了制造復(fù)雜性，降低了制造成本，提高了這種燈的可靠性。在各個(gè)實(shí)施例中，透鏡210由抗UV的透明材料(例如玻璃、聚碳酸酯材料等)制成。在各個(gè)實(shí)施例中，透鏡210可以是固體。就透鏡210而言，固體材料產(chǎn)生折疊光路，使得集成LED組件220產(chǎn)生的光源在輸出之前在透鏡210內(nèi)不止一次地進(jìn)行內(nèi)部反射。這種折疊光學(xué)透鏡使得燈200具有比由等效深度的傳統(tǒng)反射器通常所提供的更緊密的光柱。在各個(gè)實(shí)施例中，為了提高燈的耐用性，透明材料應(yīng)可以在升高的溫度(例如120攝氏度)下長(zhǎng)期(例如幾個(gè)小時(shí))工作。已知的一種可用于透鏡210的材料是由拜耳材料科技公司提供的Makrolon LED 2045或LED 2245聚碳酸酯。在其他實(shí)施例中，也可使用其他類似材料。在圖1B中，透鏡210可通過一個(gè)或多個(gè)一體地形成在透鏡210的邊緣上的夾具固定在散熱器230上。此外，透鏡210也可通過粘合劑固定在接近集成LED組件220固定在散熱器230上的位置。在各個(gè)實(shí)施例中，單獨(dú)的夾具可用于限制透鏡210。這些夾具可由耐熱塑性材料制成，該材料優(yōu)選為白色以使向回散射的光通過透鏡反射回來。在本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例中，LED組件可根據(jù)流明每瓦效能而放入箱中。例如，在一些實(shí)施例中，具有從53至66L/W的流明每瓦(L/W)效能的集成LED模塊/組件可放入箱中以用于40度泛光燈，具有大致為60L/W的效能的LED組件可放入箱中以用于聚光燈，具有大致為63至67L/W的效能的LED組件可用于25度泛光燈，等等。在其他實(shí)施例中，基于L/W效能的其他級(jí)別或類別的LED組件可用于其他目標(biāo)應(yīng)用。在一些實(shí)施例中，如下文將論述的，集成LED組件/模塊220通常包括36個(gè)串聯(lián)或并串聯(lián)(例如三串并聯(lián)，每串12個(gè)串聯(lián)的LED)地設(shè)置的LED等。在其他實(shí)施例中，可使用任意數(shù)量(例如I個(gè)、10個(gè)、16個(gè)等)的LED。在其他實(shí)施例中，LED以其他方式(例如全部串聯(lián)等)電耦接。在以上通過引證結(jié)合于此的專利申請(qǐng)中提供了更多關(guān)于這種LED組件的細(xì)節(jié)。在各個(gè)實(shí)施例中，LED組件的目標(biāo)功耗小于13瓦。這比MR16鹵素?zé)?50瓦)的一般功耗小得多。因此，本實(shí)用新型的實(shí)施例只利用小于20%的能量就能夠比得上MR16鹵素?zé)舻牧炼然驈?qiáng)度。在本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例中，LED組件220直接固定在散熱器230上。如下文將論述的，LED組件220通常包括平的基板，諸如硅基板等。在各個(gè)實(shí)施例中，設(shè)想LED組件220的工作溫度為125至140攝氏度左右。然后利用高導(dǎo)熱率環(huán)氧樹脂(例如導(dǎo)熱率、6W/m. k.)將硅基板固定在散熱器上。在一些實(shí)施例中，可使用熱塑性/熱固性環(huán)氧樹脂，例如由田中貴金屬工業(yè)株式會(huì)社提供的TS-369、TS-3332-LD等。也可使用其他環(huán)氧樹脂。在一些實(shí)施例中，沒用使用螺釘將LED組件固定在散熱器上，然而，在其他實(shí)施例中，也可使用螺釘或其他緊固裝置。在各個(gè)實(shí)施例中，散熱器230可由低耐熱性/高導(dǎo)熱率的材料制成。在一些實(shí)施例中，散熱器230可由導(dǎo)熱率k=167W/m. k.，熱發(fā)射率e=0. 7的陽極化6061-T6鋁合金制成。在其他實(shí)施例中，可使用其他材料，例如導(dǎo)熱率k=225W/m. k.，熱發(fā)射率e=0. 9的6063-T6或1050鋁合金。在其他實(shí)施例中，可使用另外一些合金，例如AL 1100等。也可添加其他涂料來提高熱發(fā)射率，例如，利用CR203或Ce02的由ZYP涂料有限公司提供的涂料可提供熱發(fā)射率e=0. 9 ;由商標(biāo)為Duracon 的材料科技有限公司提供的涂料可提供熱發(fā)射率e>0. 98,等等。在其他實(shí)施例中，散熱器230可包括其他金屬，諸如銅等。在一些實(shí)例中，在50攝氏度的環(huán)境溫度下，并且在自由自然對(duì)流中，測(cè)得散熱器230具有大致為8. 5攝氏度/瓦的熱電阻，并且測(cè)得散熱器290具有大致為7. 5攝氏度/瓦的熱電阻。通過進(jìn)一步開發(fā)和測(cè)試，認(rèn)為在其他實(shí)施例中可獲得小到6. 6攝氏度/瓦的熱電阻。根據(jù)本專利公開，認(rèn)為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠在本實(shí)用新型的實(shí)施例中設(shè)想出具有不同特性的其他材料。[0047]在各個(gè)實(shí)施例中，圖1B中的底座組件/模塊240提供了與燈座的標(biāo)準(zhǔn)⑶5. 3物理及電子接口。如下文將更詳細(xì)地論述的，底座模塊240內(nèi)的腔體包含用于驅(qū)動(dòng)LED模塊220的耐高溫電子電路。在各個(gè)實(shí)施例中，利用LED驅(qū)動(dòng)電路將燈的12VAC的輸入電壓轉(zhuǎn)換為120VAC、40VAC或其他電壓。驅(qū)動(dòng)電壓可根據(jù)特定LED構(gòu)造(例如串聯(lián)，并聯(lián)/串聯(lián)等)
按需設(shè)置。底座組件240的外殼可由鋁合金制成，或者可由與散熱器230和/或散熱器290所用的合金類似的合金制造。在一個(gè)實(shí)例中，可使用諸如AL 1100的合金。在另一實(shí)施例中，可使用高溫塑性材料。在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，底座組件240可與散熱器230整體形成，而不是作為單獨(dú)的單元。如圖1B所示，LED組件220的一部分(LED裝置的硅基板)在散熱器230內(nèi)的凹部中接觸散熱器230。此外，LED組件220的另一部分(包括LED驅(qū)動(dòng)電路)向下彎曲并插入到底座組件240的內(nèi)腔中。在各個(gè)實(shí)施例中，為了便于將熱從LED驅(qū)動(dòng)電路傳遞至底座組件的殼體，并將熱從LED裝置的硅基板傳遞至底座組件的殼體，提供一種灌注混合物。灌注混合物可在單個(gè)步驟中施加至底座組件240的內(nèi)腔和散熱器230內(nèi)的凹部。在各個(gè)實(shí)施例中，可使用順從性(compliant)灌注混合物,例如由Omega工程公司提供的Omegabond 200或由安士澳貿(mào)易(深圳)有限公司提供的50-1225。在其他實(shí)施例中，可使用其他類型的傳熱材料。圖2A-圖2B示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例。更具體地，圖2A示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的LED封裝部件(LED模塊)。更具體地，示出了多個(gè)LED300設(shè)置在硅基板310上。在一些實(shí)施例中，設(shè)想多個(gè)LED 300串聯(lián)地連接并由大致為120伏AC (VAC)的電壓源供電。為了使每個(gè)LED 300上都有足夠的電壓降(例如3至4伏)，在各個(gè)實(shí)施例中，設(shè)想使用30至40個(gè)LED。在特定實(shí)施例中，37個(gè)至39個(gè)LED串聯(lián)地耦接。在其它實(shí)施例中，LED 300并串聯(lián)地連接并由大約為40VAC的電壓源供電。例如，多個(gè)LED 300包括布置成三組且每組具有串聯(lián)地耦接的12個(gè)LED 300的36個(gè)LED。因此每組并聯(lián)地耦接至通過LED驅(qū)動(dòng)電路提供的電壓源(40VAC)，從而在每個(gè)LED 300上獲得足夠的電壓降(例如3至4伏)。在其他實(shí)施例中，設(shè)想使用其他驅(qū)動(dòng)電壓，并且還設(shè)想LED 300的其他布置。在各個(gè)實(shí)施例中，LED 300安裝在硅基板310、或其他導(dǎo)熱基板上。在各個(gè)實(shí)施例中，薄的電絕緣層和/或反射層可將LED 300和硅基板310分隔開。如上所述，通常通過導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂將LED 300產(chǎn)生的熱傳遞至硅基板310和散熱器。在各個(gè)實(shí)施例中，硅基板的尺寸大致為5. 7mmX 5. 7mm,并且深度大致為O. 6微米。尺寸可根據(jù)具體照明要求變化。例如，對(duì)于較低發(fā)光強(qiáng)度，可在基板上安裝較少的LED，由此可減小基板的尺寸。在其他實(shí)施例中，可使用其他基板材料，還可使用其他形狀和尺寸。如圖2A所示，將一圈硅樹脂315設(shè)置在LED 300周圍以限定井型結(jié)構(gòu)。在各個(gè)實(shí)施例中，磷支承材料設(shè)置在井結(jié)構(gòu)內(nèi)。在工作中，LED 300提供淺藍(lán)光輸出、紫光輸出或UV光輸出。反過來，磷支承材料被藍(lán)光輸出/UV光輸出激發(fā)并發(fā)出白光輸出。在通過引證結(jié)合于此且上面所提及的共同未決申請(qǐng)中描述了多個(gè)LED 300和基板310的實(shí)施例的其他細(xì)節(jié)。如圖2A所示，可在基板310的頂面上設(shè)置多個(gè)結(jié)合墊320 (例如2個(gè)至4個(gè)結(jié)合墊)。然后，可將傳統(tǒng)焊料層(例如96. 5%錫和5. 5%金)設(shè)置在硅基板310上，從而在硅基板上形成一個(gè)或多個(gè)焊料球330。在圖2A所示實(shí)施例中，設(shè)置四個(gè)結(jié)合墊320，每個(gè)角一個(gè)結(jié)合墊，每個(gè)電源連接使用兩個(gè)結(jié)合墊。在其他實(shí)施例中，可僅使用兩個(gè)結(jié)合墊，每個(gè)AC電源連接使用一個(gè)結(jié)合墊。圖2A所示為柔性印刷電路(FPC) 340。在各個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)PC 340可包括柔性基板材料，例如聚酰亞胺，例如來自杜邦公司的Kapton 等。如所示的，F(xiàn)PC 340具有用于結(jié)合至硅基板310的一系列結(jié)合墊350、以及用于耦接至高電源電壓(例如120VAC、40VAC等)的結(jié)合墊360。此外，在一些實(shí)施例中，設(shè)置有開口 370，LED 300發(fā)出的光將穿過該開口。在一些實(shí)施例中，開口 370可為封閉形狀，例如圓形、正方形等，然而在其他實(shí)施例中，開口370為開放形狀，例如類似于音叉。在本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例中，設(shè)想FPC 340的各種形狀和尺寸。例如，如圖2A所示，可在FPC 340上制造一系列切口 380以降低FPC 340的膨脹和收縮對(duì)基板310的影響。再如，可設(shè)置不同數(shù)量的結(jié)合墊350，例如兩個(gè)結(jié)合墊。再如，F(xiàn)PC 340可以是新月形的，并且開口 370可不是通孔。在其他實(shí)施例中，F(xiàn)PC 340的其他形狀和大小可根據(jù)本專利公開進(jìn)行設(shè)想。在各個(gè)實(shí)施例中，硅基板310結(jié)合至FPC 340的第一部分。如圖2A和圖2B所示，F(xiàn)PC 340延伸至在此結(jié)合有電子驅(qū)動(dòng)部件的第二部分。在一些實(shí)施例中，F(xiàn)PC 340的結(jié)合有硅基板310的一側(cè)與還結(jié)合有電子驅(qū)動(dòng)部件的一側(cè)是相同側(cè)。在圖2B中，以硅的頂面的傳統(tǒng)倒裝型布置通過焊料球330將基板310結(jié)合至FPC340。通過在硅的頂面進(jìn)行電連接，使硅的頂面與硅的傳熱表面電隔離。這允許硅基板310的整個(gè)底面將熱傳遞至散熱器。此外，這允許LED直接結(jié)合至散熱器以使傳熱最大化，而代替通常抑制傳熱的PCB材料。如從該構(gòu)造可以看出，LED 300被定位成穿過開口 370發(fā)光。在各個(gè)實(shí)施例中，上述灌注混合物還用于底部填充操作等，以密封基板310與FPC 340之間的空間380。在將電子驅(qū)動(dòng)裝置和硅基板310結(jié)合至FPC 340之后，由此組裝好LED封裝部件或模塊220。在各個(gè)實(shí)施例中，隨后可單獨(dú)測(cè)試這些LED模塊是否適當(dāng)工作。圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的制造工藝的框圖。在各個(gè)實(shí)施例中，一些分開的制造工藝可并行地或連續(xù)地進(jìn)行。為了理解，可參照前面的圖中的特征。在各個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行以下工藝來形成LED組件/模塊。首先，將多個(gè)LED 300設(shè)置在電絕緣的硅基板310上并進(jìn)行接線(wire)，步驟400。如圖2A所示，將硅樹脂障礙件(dam)315放置在硅基板310上以限定一個(gè)井，隨后用磷支承材料填充該井，步驟410。接下來，將硅基板310結(jié)合至柔性印刷電路340，步驟420。如上所述，在各個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于焊接工藝，可使用焊料球和倒裝焊(例如330)。接下來，可將多個(gè)電子驅(qū)動(dòng)電路裝置和接觸件(contact)焊接至柔性印刷電路340，步驟430。接觸件用于接收大致為12VAC的驅(qū)動(dòng)電壓。如上所述，與本領(lǐng)域MR-16燈泡的現(xiàn)狀不同，在各個(gè)實(shí)施例中，電子電路裝置能夠承受高溫(例如120攝氏度)工作。在各個(gè)實(shí)施例中，將柔性印刷電路的包含電子驅(qū)動(dòng)電路的第二部分插入到散熱器中并插入到底座模塊的內(nèi)腔中，步驟440。如所示的，隨后將柔性印刷電路的第一部分彎曲大約90度，以使硅基板鄰近散熱器的凹部。然后，使用環(huán)氧樹脂等在散熱器的凹部?jī)?nèi)將硅基板的背面結(jié)合至散熱器，步驟450。隨后，使用灌注混合物填充底座模塊內(nèi)的空域并將該灌注混合物用作硅基板的底部填充混合物，步驟460。隨后，可將透鏡固定至散熱器，步驟470，并且然后可測(cè)試LED光源是否適當(dāng)工作，步驟480。圖4示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例。更具體地，圖4示出了柔性印刷電路500的側(cè)視圖。在各個(gè)實(shí)施例中，示出了硅基板510的包括發(fā)光元件的頂面在第一區(qū)內(nèi)結(jié)合至FPC500的底面。此外，還示出了電子驅(qū)動(dòng)電路520和電連接件530在第二區(qū)內(nèi)結(jié)合至FPC 500的底面。在各個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)PC在第一區(qū)與第二區(qū)之間通常是絕緣的。圖5A-圖5B示出了本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例。更具體地，圖5A-圖5B示出了本實(shí)用新型的計(jì)劃實(shí)施例的橫截面圖。盡管可設(shè)想其他形狀因數(shù)，圖5A示出了具有GU 5. 3形狀因數(shù)兼容底座的MR-16形狀因數(shù)兼容LED光源600的實(shí)施例的橫截面。在各個(gè)實(shí)施例中，光源600包括透鏡610、集成LED組件/模塊620、散熱器630、以及底座組件640。如所示的，集成LED組件/模塊620可包括一個(gè)或多個(gè)彎曲部。還示出了空白區(qū)(white-spaced region) 650,所述空白區(qū)示出了 FPC與散熱器630和底座組件640之間的設(shè)想的氣隙區(qū)。在各個(gè)實(shí)施例中，光源600代表一種具有先前的LED光源不能提供的性能特征組合的LED光源的構(gòu)造。更具體地，在聚光燈構(gòu)造中，如圖5A所示，光源的特征在于高度集中的點(diǎn)光束大致為9. 8°的FWHM光束角，具有大致為13. 3°的視場(chǎng)角、以及大致為31. 4°的全截光角(full cutoff angle)。此外,光源的特征在于很大的最大強(qiáng)度具有81. 9%流明效率的24. 60cd/LPKG的光中心強(qiáng)度(CBCP)。在圖5B的橫截面中，示出了填充有灌注材料660的氣隙區(qū)650。如上所述，灌注材料660用于圍繞集成LED組件620的第二部分填充底座組件640內(nèi)的腔體，并用于填充散熱器630內(nèi)的LED硅基板接觸散熱器630的凹部。在各個(gè)實(shí)施例中，所有灌注材料660都在單個(gè)步驟中施加。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在閱讀了本公開之后，能設(shè)想其他實(shí)施例。在其他實(shí)施例中，能有利地進(jìn)行以上公開的實(shí)用新型的組合或子組合。為了易于理解，對(duì)結(jié)構(gòu)體系的框圖和流程圖進(jìn)行分組。然而應(yīng)理解的是，在本實(shí)用新型的可替代實(shí)施例中可設(shè)想框的組合、新框的添加、框的重新排列等。因此，說明書和附圖應(yīng)被看作是說明性的而非限制性的。然而，將顯而易見的是，在不背離更廣義的精神和范圍的情況下，可對(duì)其作出各種修改和改變。
權(quán)利要求1.一種光源，其特征在于，包括 散熱器，包括安裝區(qū)以及多個(gè)散熱片； 底座殼體，耦接至所述散熱器，所述底座殼體包括內(nèi)腔；以及 集成照明模塊，耦接至所述散熱器和所述底座殼體，所述集成照明模塊包括 印刷電路板； 發(fā)光源，形成在基板的頂面上，所述基板的所述頂面在所述印刷電路板的第一橫向區(qū)內(nèi)耦接至所述印刷電路板的第一表面；以及 電子驅(qū)動(dòng)電路，構(gòu)造成為所述發(fā)光源提供電力，所述電子驅(qū)動(dòng)電路在所述印刷電路板的第二橫向區(qū)內(nèi)耦接至所述印刷電路板的所述第一表面；并且 其中，所述基板的底面熱耦接至所述散熱器的所述安裝區(qū)，并且所述集成照明模塊的所述第二橫向區(qū)位于所述底座殼體的所述內(nèi)腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于， 所述基板的所述底面通過導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂熱耦接至所述散熱器的所述安裝區(qū)；并且 所述散熱器包含鋁或銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于，進(jìn)一步包含灌注混合物，所述灌注混合物與所述印刷電路板的所述第一橫向區(qū)相接觸地設(shè)置在所述安裝區(qū)內(nèi)，并與所述印刷電路板的所述第二橫向區(qū)相接觸地設(shè)置在所述內(nèi)腔內(nèi)，所述灌注混合物構(gòu)造成將所述集成照明模塊產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)至所述散熱器和所述底座殼體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于， 所述電子驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)造成接收AC電壓并構(gòu)造成響應(yīng)于所述AC電壓為所述發(fā)光源提供電力；并且 所述電子驅(qū)動(dòng)電路包括至少一個(gè)電阻器、至少一個(gè)電容器、至少一個(gè)集成電路、以及至少一個(gè)開關(guān)部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于，所述印刷電路板包括包含聚酰亞胺的柔性印刷電路板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光源，其特征在于，所述柔性印刷電路板的所述第一橫向區(qū)相對(duì)于所述柔性印刷電路板的所述第二橫向區(qū)的至少一部分以90度定向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于，所述底座殼體包括GU5. 3形狀因數(shù)兼容底座殼體。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源，其特征在于， 所述印刷電路板包括構(gòu)造成接收來自外部電源的所述AC電壓的多個(gè)電力管腳。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于， 所述發(fā)光源包括多個(gè)發(fā)光二極管；并且 所述散熱器包括MR-16形狀因數(shù)兼容散熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光源，其特征在于，進(jìn)一步包括耦接至所述散熱器的聚集從所述多個(gè)發(fā)光二極管輸出的光的透鏡。
專利摘要一種光源，包括散熱器，具有安裝區(qū)以及散熱片；底座殼體，具有內(nèi)腔并耦接至散熱器；以及集成照明模塊，所述集成照明模塊包括印刷電路板；基板上的LED，在印刷電路板的第一橫向區(qū)內(nèi)耦接至印刷電路板；以及電子驅(qū)動(dòng)電路，用于為L(zhǎng)ED提供電力并在印刷電路板的第二橫向區(qū)內(nèi)耦接至印刷電路板，其中，基板的底面熱耦接至散熱器的安裝區(qū)，并且其中，集成照明模塊的第二橫向區(qū)位于底座殼體的內(nèi)腔內(nèi)。根據(jù)本實(shí)用新型的光源能夠在不增加裝置成本或裝置尺寸的情況下提高光輸出、能夠覆蓋多個(gè)光束角、并能夠提供長(zhǎng)使用壽命的高可靠性產(chǎn)品。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK202884548SQ20122048433
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者弗蘭克·舒姆, 克利福德·于 申請(qǐng)人:天空公司