CN101118035A

CN101118035A - 发光组件及其使用

Info

Publication number: CN101118035A
Application number: CNA2006101366769A
Authority: CN
Inventors: 卢明; 胡啟钊; 张志宽; 吴恩柏
Original assignee: Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute ASTRI
Current assignee: Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute ASTRI
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: CN101118035B

Abstract

一个发光组件包括第一基板，其上面安装有第一多个发光源，和第二基板，其与第一基板间隔分开。在第二基板上安装有第二多个发光源。第一和第二基板是热连接的，从而在基板之间有热量分配。

Description

发光组件及其使用

发明领域

本发明涉及一个具有改良的散热性能的发光组件。

发明背景

发光二极管(LEDs)已经被广泛使用作为照明设备里的光源。但是，当多个光源如LEDs，同时消耗电能时，光源产生的热量经常导致许多缺点和问题，包括产生短路，对邻近或周围元器件造成热损伤。可以了解到，低效的散热和过热是传统光源的共同缺点。

例如，在美国专利6,880,956“具有热传导排列的光源”(Light sourcewith heat transfer arrangement，2005年4月19日授予给Zhang)中已经建议采用散热片和冷却剂。但是，这种散热片和冷却剂使得LED的组件设计变得繁冗复杂和体积庞大。

本发明的目的是提供一个发光组件，它至少能够克服本领域现有技术所存在的一些不足。

发明概述

根据本发明的一个方面，一个发光组件包括第一基板，其上面安装有第一多个发光源，和第二基板，其与第一基板间隔分开。在第二基板上安装有第二多个发光源。第一和第二基板是热连接的，从而在基板之间有热量分配。

根据本发明的第二个方面，一个发光组件包括：

多个基板，其中在每个基板上安装有多个发光源，且其中每个基板与相邻基板是间隔分开的；和

在每对相邻基板之间的多个导热凸起部，将相邻基板间隔分开，并与相邻基板热连接，从而在多个基板之间允许热量分配。

依照本发明的另一个方面，一个光源包括：

一个发光组件，具有：

多个基板，在每个基板上安装有多个发光源，

其中每个基板与相邻基板是间隔分开的，但与相邻基板有热量传送，

从而在基板之间允许热量分配；和

电连接，将发光组件连接到电源。

以上所述的发光源可以是发光二极管(LED)，也可以是其他发光源。

从以下细致的描述，并结合相应的附图，通过范例描述本发明的原理，本发明的其它方面和优点将变得更加明显。

附图简述

结合相应附图，通过范例来描述本发明的典型实施例，其中

图1a是本发明一个典型发光组件实施例的透视图；

图1b是图1a的组件的顶视图；

图1c是图1a的组件的侧视图；

图1d是从图1a描述组件的后面观看的分解透视图；和

图1e是图1a的组件的上面的发光层的顶视图。

发明详述

发光源有很多种，下面以发光二极管(LED)作为发光源来详细说明本发明的结构。但是本发明并不限于此。

如图1a-e中所示，根据本发明，一个典型发光二极管(LED)组件实施例100有一个多层结构，包括四层LED基板101、201、301、401和一对电子基板501、601，它们之间互相平行，并沿着轴线701层叠起来，轴线701是与这些层板垂直的并穿过这些层板的中心(图中未示出)。在典型实施例里，每个层板都是圆形的，但是应该理解，根据组件的应用需求，不同外形将是同样适用的。

每个LED基板101、201、301、401实质上是平面的，都有一个上平面105、205、305、405和一个下平面107、207、307、407。LEDs 109、209、309、409被安装在各个上平面105、205、305、405上，并且当通电时，LEDs沿着与轴701平行的一个相当一致的发光方向上(未显示)发光，在典型实施例里即从电子基板601指向LED基板101的方向。如图1b中所示，在不同LED层板上的LEDs在半径方向上和/或圆周方向上偏移错位排列或者以其他合适的排列偏移错位，使得LEDs在发光方向上不会互相阻碍。此外，在LED基板101、201、301上开凹槽115、117、217、317，使得来自LEDs的光线穿越各个层板而射出组件之外。如图1b所示，当从LED基板101朝电子基板601的方向上观看组件100时，LEDs 109、209、309、409不会被互相阻碍或被基板阻碍。或者，在其它或替代实施例里还可以使用透明基板来增强出光效率。

在典型实施例上，每个基板101、201、301、401、501、601由导热材料如金属芯印刷电路板(MC-PCB)或陶瓷基板制成，以协助在每个基板上的热量分配。如本领域的技术人员通常理解的那样，在金属芯印刷电路板(MC-PCB)或陶瓷基板上形成图案(pattern)，以提供电通路(未显示)进而提供电力给LEDs。或者，印刷电路板(PCB)可以由相当低导热性的材料如环氧树脂(FR-4、FR-5)和双马来酰亚胺三嗪树脂(BT)制成。

如图1c和1d所示，在邻近的LED基板和/或电子基板之间有导热凸起部，如金属柱111、211、311、411、511，将邻近的基板沿着轴701在物理位置上间隔分开。金属柱还在物理上热连接着基板，从而在所有基板之间分配LEDs产生的热量。在典型实施例里，金属柱通过导热胶被连接在LED基板或电子基板上，使得在基板之间进行有效率的热传导。当然，也可以使用其它固定结构如螺钉、螺栓、螺母、螺杆等。此外，凸起部可以由金属合金或陶瓷材料制成。

由于基板在物理上被间隔分开一个间隙，能够获得更有效的从基板到环境的散热，例如基板周围的空气。由于基板是热连接的，热量将从高温度的基板传递到低温度的基板，所以，能够在基板之间获得更均衡的热量分配。这能够进一步提高散热效率。

在典型实施例里，在每个基板101、201、301、401、501、601上有孔113、213、313、413、513、613，孔穿透各基板，以增强穿过基板的气流。至少有一些孔在各基板上是沿着与轴线701平行的轴对准排成一列的，以减少气流穿过基板的阻碍。所以，孔可以改善气流的自然对流，从而提高组件100的散热效率。

尽管没有在本图上显示出来，在电子层板601上可以有一个灯座(socket)来接收电线，从而将组件100连接到一个外部电源上(本图上也未显示出来)。或者，也可以用电池作为组件的电源。而且，本领域技术人员也会理解，有电线或其它电连接(未显示)，将各个LED基板电连接到电子基板501、601。

通过将LEDs安排在多个物理上间隔分开但仍然热连接着的LED基板上，典型LED组件实施例可以获得改良的散热性能，而不需要采用散热片或冷却剂。因此，本发明能够提供一个相当紧凑大小的LED组件。

此外，通过在不同基板上三维排列LEDs，典型LED组件可以提供极大的弹性来设计发光模式。

在另一个典型实施例里，一个光源如一盏灯(未显示)，可能包括一个如上所述的LED组件和电连接将LED组装连接到电源。本领域的技术人员会理解，可以有一个透明盖子来覆盖LED组件的至少一部分。

在上述典型实施例中，还可以作出一些替代变换。例如，基板可以不是互相平行的；基板可以不是平面的例如是凹面的；基板可以不需要互相对准；一些LEDs可以被安装在下平面上或沿着基板的圆周安装，在附近有一个或多个反射镜，将LEDs的发光重新改变方向。

此外，如本领域技术人员通常理解的那样，LED组件可以是一个整体结构，由首次铸造或烧结导热材料成形，从而产生一个集成基板和凸起部的整体结构。然后，在基板表面放置绝缘体层，并在其上面布置电路和LEDs。这样一个整体结构减少了基板和凸起部之间的固体-固体界面，所以将进一步改善在不同基板之间的热传导。

当然，此处披露和定义的发明可以延伸到两个或多个提及的或来自文字或附图的各个特征的所有替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的各种替代。前述已经描述了本发明的一个实施例，在没有偏离本发明的范围的情况下，可以做出一些对本领域技术人员而言是明显的更改。

尽管此处已经具体化地说明和描述了本发明，然而并不是仅限于描述的细节，因为可以做出各种更改和结构改变，而不偏离本发明的精神，并处于权利要求的等同范围内。

而且，应该认识和理解，在说明书里用来描述本发明的文字和各个实施例，不仅在它们共同设定的含义上理解，而且包括处于共同设定涵义范围之外的在具体结构、材料或方法里的特殊定义。因此，如果一个要素在此说明书内容里包括不止一个含义，那么在权利要求里它的使用必须理解为，对说明书和文字支持的所有可能的含义是通用的。所以，以下权利要求的文字或要素的定义，是在说明书里定义的，不仅包括书面陈述的要素组合，还包括以实质上相同的方式执行了实质上相同功能而得到实质上相同结果的所有等同的结构、材料或方法，而没有偏离本发明的范围。

Claims

1.一个发光组件，包括：

第一基板，其上安装有第一多个发光源；和

第二基板，与第一基板间隔分开，第二基板上面安装有第二多个发光源，

其中第一和第二基板是热连接着的，在基板之间进行热量分配。

2.根据权利要求1所述的组件，在基板的相对的内表面之间还包括一个间隙。

3.根据权利要求1所述的组件，其中至少一个基板是由导热材料制成。

4.根据权利要求3所述的组件，其中至少一个基板是金属芯印刷电路板或陶瓷基板。

5.根据权利要求4所述的组件，其中所述发光源是发光二极管(LED)。

6.根据权利要求1所述的组件，其中第一和第二基板的中心沿发光方向上是对准的。

7.根据权利要求1所述的组件，其中至少一个基板有多个孔在其上面，以允许气流穿过。

8.根据权利要求7所述的组件，其中至少一个基板在发光方向上是处于其它基板的前面。

9.根据权利要求7所述的组件，其中其它的基板有多个孔，用于允许气流穿过。

10.根据权利要求9所述的组件，其中在第一和第二基板上的至少一些相应孔实质上是相互对准的。

11.根据权利要求10所述的组件，其中所述发光源是发光二极管(LED)。

12.根据权利要求1所述的组件，还包括至少一个凸起部提供在第一和第二基板之间，用于保持基板之间的物理上分离，其中凸起部是由热传导材料制成，在第一和第二基板之间提供热传导。

13.根据权利要求12所述的组件，其中凸起部是由金属、金属合金、陶瓷材料或它们的一个组合所制成。

14.根据权利要求12所述的组件，其中凸起部通过热传导胶被粘附在至少一个基板上。

15.根据权利要求12所述的组件，其中基板和凸起部被集成一个整体结构。

16.根据权利要求1所述的组件，其中第一基板上的每个发光源与第二基板上的相应LED偏离错位一段距离，其中第一基板包括多个孔，每个孔都对准安装在第二基板上相应的发光源，以允许第二基板上的发光源发出的光穿过第一基板。

17.根据权利要求16所述的组件，其中所述发光源是发光二极管(LED)。

18.根据权利要求1所述的组件，其中基板是平面的，而且互相平行。

19.根据权利要求18所述的组件，其中每个基板有一个上表面和一个相反的下表面，其中第一和第二多个发光源分别被安装在第一和第二上表面上或第一和第二上表面附近。

20.一个发光源组件，包括：

多个基板，其中在每个基板上安装有多个发光源，其中每个基板与相邻基板间隔分开；和

在每对相邻基板之间的多个导热凸起部，用于将相邻基板间隔分开，并与相邻基板热连接，以允许在多个基板之间进行热量分配。

21.根据权利要求20所述的组件，其中每个基板和其相邻基板包括相对的内表面，用来定义它们之间的一个间隙。

22.根据权利要求20所述的组件，其中基板是相互平行的。

23.根据权利要求20所述的组件，其中每个基板是由导热材料制成的。

24.根据权利要求23所述的组件，其中每个基板是金属芯印刷电路板或陶瓷基板。

25.根据权利要求20所述的组件，其中在每个基板上有多个孔，以允许气流穿过。

26.根据权利要求25所述的组件，其中每个基板上至少一些孔是对准的。

27.根据权利要求20所述的组件，其中每个凸起部是由金属、金属合金、陶瓷材料或它们的一个组合制成。

28.根据权利要求20所述的组件，其中每个凸起部通过使用导热胶被粘附在相应基板上。

29.根据权利要求20所述的组件，其中如果发光源沿发光方向投影到上表面，发光源是偏移错位的，以减少出光阻碍，其中上基板包括多个孔，以允许其它基板上的发光源发出的光穿过上基板。

30.根据权利要求20所述的组件，其中每个基板是平面的，有一个上表面和一个相反的下表面，其中发光源分别被安装在相应的上表面上或相应上表面附近。

31.根据权利要求20所述的组件，其中基板和凸起部被集成在一起形成一个整体结构。

32.根据权利要求20所述的组件，其中所述发光源是发光二极管(LED)。

33.一个光源，包括：

一个发光组件，具有

多个基板，在每个基板上装有多个发光源；

其中每个基板与相邻基板是间隔分开的，但与相邻基板有热量传送，从而在基板之间允许热量分配；和电连接，将发光组装连接到一个电源。

34.根据权利要求33所述的组件，其中所述发光源是发光二极管(LED)。