CN100447481C

CN100447481C - Led照明灯具及其制作方法

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Publication number: CN100447481C
Application number: CNB2005100210509A
Authority: CN
Inventors: 吕大明; 连伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2025-06-07
Also published as: CN1724923A

Abstract

本发明公开了一种LED照明灯具，包括绝缘基板、若干LED灯和导热封装层，所述LED灯的管脚穿过绝缘基板，并按设定的电路结构相连接，所述导热封装层将连接好的管脚密封在绝缘基板背面。本发明并提供上述灯具的制造方法。本发明的优点在于：直接利用了LED的管脚进行连接既方便又节省了材料；此外，由于在绝缘基板背面敷设导热封装层对管脚进行密封，使得导热材料与管脚的接触相当充分，能够与管脚进行良好的热传导，同时散热面积大大增加，能够允许高密度的LED安装，有利于提高照明灯具单位面积的发光强度。

Description

LED照明灯具及其制作方法

【技术领域】

本发明涉及照明技术，尤其是涉及一种LED照明灯具及其制作方法。

【背景技术】

LED，即发光二极管，由于近年来在亮度等主要技术指标方面有飞速的发展，已经广泛地应用于景观照明、大屏幕显示的多种场合，并将大规模地进入普通照明领域。LED在通电发光的过程中，会产生大量的热量。这些热量对于LED器件是十分有害的，必须通过适当的手段将产生的热量散发掉，以确保LED工作在适当的温度范围内。常用的LED器件有各种封装形式，例如：圆柱型、圆锥型、草帽型等2引脚LED，食人鱼LED，贴片型LED，以及多引脚异型LED等等。厂家在设计制造LED时就已经考虑到散热问题，所选用的支架材料大都具有良好的散热特性，可以将LED管芯发出的绝大部分热量经过支架传导出来。而制造LED灯具的厂家作为LED使用方，则需要解决在将大量LED组装成灯具后如何把支架传导出来的热量散发出去的问题。

一般来说，LED的安装是直接焊接在PCB印刷电路板上的，LED支架将热量带到PCB的铜箔上，增加自然冷却的散热表面积，这种方式适用于低密度小电流应用场合。如果散热效果不理想，常通过增加金属散热片来改善散热效果，在PCB和金属散热片之间有时需要添加昂贵的硅导热胶。至于大规模密集LED应用，通常则采用风扇强行散热等措施确保设备正常的工作温度。无论哪种措施，都是为了有效地解决散热问题，因为如果散热不好温度过高，将直接导致产品失效率上升、可靠性下降，同时大大降低发光效率，形成恶性循环。散热成本已经在电子产品中占据相当大的比重，在LED应用产品中的比重则更加明显。

此外，由于在焊接时，焊点与LED灯体部分距离很近，一般是2～5mm，因此对焊接时间和温度都有很严格的限制，否则即可能对LED造成损坏，在制造大规模使用LED的照明灯具时，这种方法显得力不从心。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是克服上述缺点提供一种能够以简便的方式进行大数量LED安装并进一步能够以低成本实现良好散热的LED照明灯具及其制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种LED照明灯具，包括绝缘基板、若干LED灯和导热封装层，所述LED灯的管脚穿过绝缘基板，并按设定的电路结构相连接，所述导热封装层将连接好的管脚密封在绝缘基板背面，所述导热封装层采用水泥。

优选的是，彼此连接的管脚从绝缘基板上穿过的位置相同。

优选的是，所述管脚的连接具有这样的结构，彼此铰接或被金属片夹紧。

所述水泥中还掺入导热性良好的石英砂作为骨料。以及上述LED照明灯具制作方法，包括如下步骤：将LED灯的管脚穿过绝缘基板，然后按设定的电路结构相连接；再在绝缘基板背面敷设导热封装层，使连接好的管脚密封在绝缘基板背面，所述导热封装层采用水泥。

优选的是，把将要连接在一起的管脚从绝缘基板上相同的位置穿过。

优选的是，所述管脚的连接采用这样的方法，将需要连接的管脚彼此铰接或用金属片夹紧或用冷压焊的方法连接。

优选的是，所述绝缘基板采用陶瓷材料。

优选的是，所述水泥中还掺入导热性良好的石英砂等材料作为骨料。

采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于：1)采用将LED管脚穿过绝缘基板进行电路连接的方式，一是直接利用了LED的管脚进行连接既方便又节省了材料，对其安装基板的选择条件也大大降低，不必使用成本较高的印刷电路板；二是避免了近距离焊接对LED灯头带来的损坏威胁，并且由于LED灯头与待连接管脚可分处两面，便于采用机械化自动化的连接方式，使得大数量的LED安装效率得到有效的提高；此外，由于在绝缘基板背面敷设导热封装层对管脚进行密封，使得导热材料与管脚的接触相当充分，能够与管脚进行良好的热传导，同时散热面积大大增加，能够允许高密度的LED安装，有利于提高照明灯具单位面积的发光强度。2)把将要连接在一起的管脚从绝缘基板上相同的位置穿过，可以大大减少基板上穿孔的数量(至少减少一半)，并且由于待连接的管脚穿过基板后已经聚集在一起，进一步方便了连接操作，能够有效节约工时提高生产效率；同时由于将要相连的管脚都从同一位置穿过，彼此已经有了比较良好的接触，更加保证了电路连接的可靠性。3)采用铰接、金属片夹紧、冷压焊等纯机械或非高温焊接方法进行管脚连接便于实际操作和进行自动化设计。4)采用水泥作为导热封装层，是本发明一个相当大的创造点，由于水泥具有良好的导热性，而成本又极低，操作也相当方便，为本发明带来了意想不到的优点，为进一步提高水泥的导热性能，还可在水泥中添加石英砂等骨料。5)采用陶瓷材料作为绝缘基板，不但成本低廉，并且具有绝佳的绝缘性能，同时由于陶瓷表面光洁，既有利于增强灯具的照明效果也有利于美化产品的外观。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：

【附图说明】

图1是一种LED照明灯具结构示意图。

图2是另一种LED照明灯具结构示意图。

【具体实施方式】

本发明提供一种LED照明灯具，这种灯具采用若干LED灯作为光源。这些LED灯的管脚穿过一块绝缘基板，并在绝缘基板的背面按照设定的电路结构彼此相互连接。应用于本发明的LED灯可以是各种圆柱型、圆锥型、草帽型等2引脚LED，或者食人鱼LED以及多引脚异型LED等。基于上述结构，从理论上讲对绝缘基板没有什么特殊的要求，可以采用任意固态绝缘材料，例如玻璃板、PCB板、塑胶板等，本发明中优选价廉而绝缘效果优良的陶瓷板，特别是目前开发研究最为热门的超薄陶瓷板，其材质薄(可达3mm左右)，强度高、重量轻，表面光滑细腻，有利于提升照明效果和产品外观。制造时，在瓷板上相应LED安装的位置钻出小孔，然后将LED灯的管脚插入即可。

管脚之间的连接可以采用铰接的方式，也可以用一块金属箔片(例如马口铁片)包裹待连接的管脚然后用夹具夹紧，或者更好的是，用冷压焊的方法进行连接。连接的方式可以视管脚的形式与材质的不同来具体确定，不过最好采用机械或低温非熔焊的方式进行连接，这样可以避免对电子器件带来的损害威胁。

绝缘基板背面还有一层导热封装层对连接好的管脚进行密封，这一层主要是起到散热的作用，同时也对管脚进行进一步的固定，可以采用固体的绝缘导热材料用粘接或穿透螺丝铆接的方法覆盖在绝缘基板背面，例如导热塑胶垫等，但这些材料一般价格较为昂贵，如果大面积使用，会提高产品的成本。本发明优选使用水泥，这是一种价格相当低廉的建筑材料，由于其具有良好的导热性以及其易于使用的特点，应用于本发明能带来出乎意料的优异效果。制造时，只需要将水泥调成糊状，然后均匀敷设在绝缘基板背面即可。为达到较好的密封效果，可以在适当形状的容器中进行上述封装，用适当频率的震动装置改善密封填充的效果。同时，为了进一步增强水泥的导热性，还可以在水泥材料中添加石英砂等骨料。如果发热量过大(例如所采用二极管功率大或者安装十分密集)，采用上述方法仍无法达到散热要求，可在水泥封装层外再贴上金属散热片并直接封装成为一体。为确保长期牢固，还可增加穿透螺钉与绝缘基板固定在一起。上述封装过程，最好在电路连接通电测试合格以后进行，以便出现连接问题还可进行调整。

作为本发明的一个简单例子，结合图1，是一种采用若干个无沿草帽形LED的照明灯具，包括作为绝缘基板的陶瓷板1、若干二引脚草帽形LED灯2和水泥导热封装层3。所述LED灯2的两个管脚4分别穿过陶瓷板1，在绝缘基板1背面按设定的电路结构相连接。所述连接采用这样的方法，用一小块马口铁5将两个待连接的管脚包裹起来，然后用冷压焊的方法进行连接。所述水泥导热封装层3将连接好的管脚密封在绝缘基板1背面。

作为本发明的另一个例子，结合图2，是一种采用若干个钢盔形LED灯6的照明灯具，其结构与第一个例子基本相同，只是，在本例中，彼此连接的管脚从陶瓷板1上穿过的位置是相同的。在本例中管脚为两两连接的情况下采用这种结构，可以减少陶瓷板1一半的穿孔数量，并且，由于穿过陶瓷板1后需要连接在一起的管脚已经自然聚集，非常方便进一步的电路连接，本例中仍采用马口铁包裹再冷压焊的形式，但就操作难易程度而言，显然比第一个例子更容易进行。由于连接点已聚集，还可以用点焊等方式轻松操作，无须铰接等步骤。

此外，由于LED的支架在制造时本身就是彼此相连的，基于本例中的结构，可以考虑这样的设计：不再把支架冲压分离后制造单独的LED灯，而是直接根据产品的需要，将设定数量(主要根据产品使用电压和需要亮度来确定)和电路结构(以串并联形式为主)的支架阵列封装成LED阵列，然后直接插入具有相应孔位的绝缘基板，再进行导热封装就可以了。这种结构形式有利于实现全程机械化操作，将大大提高LED照明灯具的生产效率。

为使本发明具有更好效果的目的，在LED照明灯具中推荐采用中国专利申请“一种发光二极管照明电路”(申请号200410040265.0)、“节能型发光二极管照明电路”(申请号200420061456.0)中所描述的照明电路结构。

Claims

1、一种LED照明灯具，包括绝缘基板和若干LED灯，其特征是：还包括导热封装层，所述LED灯的管脚穿过绝缘基板，并按设定的电路结构相连接，所述导热封装层将连接好的管脚密封在绝缘基板背面，所述导热封装层采用水泥。

2、根据权利要求1所述的LED照明灯具，其特征是：彼此连接的管脚从绝缘基板上穿过的位置相同。

3、根据权利要求1所述的LED照明灯具，其特征是：所述绝缘基板采用陶瓷板。

4、根据权利要求1所述的LED照明灯具，其特征是：所述管脚的连接具有这样的结构，彼此铰接或被金属片夹紧。

5、根据权利要求1-4任一所述的LED照明灯具，其特征是：所述水泥中还掺入导热性良好的石英砂作为骨料。

6、一种LED照明灯具制作方法，包括如下步骤：将LED灯的管脚穿过绝缘基板，然后按设定的电路结构相连接；再在绝缘基板背面敷设导热封装层，使连接好的管脚密封在绝缘基板背面，所述导热封装层采用水泥。

7、根据权利要求6所述的LED照明灯具制作方法，其特征是：所述水泥中还掺入导热性良好的石英砂作为骨料。

8、根据权利要求6～7任意一项所述的LED照明灯具制作方法，其特征是：所述绝缘基板采用陶瓷材料。

9、根据权利要求6～7任意一项所述的LED照明灯具制作方法，其特征是：所述管脚的连接采用这样的方法，将需要连接的管脚彼此铰接或用金属片夹紧或用冷压焊的方法连接。