CN101123289A - 双向发光散热的发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光二极管(LED)技术领域，即：双向发光散热的发光二极管，是将发光二极管晶片上的正、负电极分别用引线引出并与延伸至透镜罩之外的导脚连接，透镜罩可罩住晶片，在基板上的通孔内至少固定有一个晶片，也可在晶片的外表面设置透光、隔热的介质，在介质的外表面或透镜罩上设置一层荧光粉，优点是：由于本发明的晶片可双向发光，使LED灯的光效提高16－36％，由于白光的LED灯将荧光粉与晶片隔离开，使荧光粉不宜受热而老化及碳化发黑，使色温及发光强度稳定，产品经5000小时老化试验，光通量仍为初始光通量的90％以上，可用于制做各种发光类LED灯。

Description

双向发光散热的发光二极管
技术领域：
本发明涉及发光二极管(LED)技术领域，特指一种双向发光散热的发光二极管。
背景技术：
发光二极管(LED)是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体晶片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光，是当今最热门的光源技术，LED光源的特点是：节能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80％；使用低压电源(在6-24V之间)，安全性好；体积小，可以制备成各种形状的器件；寿命长；响应时间快：白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级；无有害金属汞对环境的污染等，随着大功率LED灯的开发应用，LED灯已从点光源向功能性照明的方向发展，发展前景无比广阔。
然而，从应用实践中发现，目前国内外生产的LED灯，特别是白光LED灯有其明显的不足：
1、晶片发出光的利用率低：参见图1-2：晶片03或晶片4单面发光，晶片03或晶片4靠在碗杯的一面不发光，而只能以发热的形式通过碗杯3传递出来，一是造成热量的增加，二是造成能源的浪费或光通量的减少。
2、白光二极管的色温稳定性差、产品使用寿命低：参见图1，该LED灯是由两条腿式的引线支架01及设于一支架碗杯中的晶片02、覆盖晶片02上的荧光粉03和封装晶片02的环氧树脂04组成，其缺点是环氧树脂04封装时将晶片02及荧光粉03无缝隙地包覆，晶片02发出的光和热使得荧光粉03加速老化，环氧树脂的厚实封装使得LED的散热效果变差，加之两条腿式的引线支架01的散热能力不足，均导致LED的光效和寿命的降低；针对上述产品的不足，200620015677.3号中国专利(参见图2)对LED灯进行了有益的改进，该LED产品是在柱状基板2上设置有碗杯3，在碗杯3内设置有晶片4，在晶片4的外表面涂有一层荧光粉5，基板2用抗紫外线的中空的透镜罩7封罩，在透镜罩7的空腔内填充有惰性气体8，晶片4的正负极分别用引线6引出并与延伸至透镜罩7之外的导脚1连接，该结构由于柱状基板2、导脚1及惰性气体8的导热性，使晶片4周围的温度有所降低，但是，经研究发现，该结构由于晶片4与荧光粉5直接接触，荧光粉5直接受热，导致荧光粉5容易迅速老化及碳化发黑，使蓝光晶片发出的蓝光与荧光粉5结合生成的白色光在短时间内产生光通量降低、大幅度的光衰减、色温改变，直至死灯即LED灯报废；因此，只有降低荧光粉的环境温度，才能防止荧光粉的老化及碳化发黑，保持色温不发生变化，进一步延长LED灯的工作寿命，提高LED灯的光效。
发明内容：
本发明的目的是提供一种进一步提高晶片发出光的利用率、降低荧光粉的环境温度、延长LED灯的工作寿命的双向发光散热的发光二极管。
本发明是这样实现的：双向发光散热的发光二极管，是将发光二极管晶片上的正、负电极分别用引线引出并与延伸至透镜罩之外的导脚连接，透镜罩可罩住晶片，其特征在于在基板上的通孔内至少固定有一个晶片。
上述的晶片为红光或黄光或蓝光或绿光或橙光的晶片。
上述的通孔的上下端为两个向外扩张的杯状的无底的凹槽。
上述的基板是用PCB基或铜基或铝基或铁基材料制成的。
上述的透镜罩与介质之间可设置有空腔，在空腔内填充有氮气、氦气、氖气、氩气、氙气之一的惰性气体。
上述的透镜罩是用抗紫外线的光学玻璃或光学塑料或树脂或硅胶或环氧树脂或陶瓷材料制作的，透镜罩的外形为圆形或椭圆形或半圆形或平面形或方形或蜂窝六角形。
在上述的晶片中的蓝光晶片的外表面设置有透光、隔热的介质，在介质的外表面或透镜罩上设置有一层荧光粉。
上述的介质是用隔热、透光、抗紫外线的硅胶或环氧树脂或陶瓷或光学塑料或光学玻璃材料制作的。
上述的荧光粉设置在透镜罩上是指设置在透镜罩的夹层内或透镜罩的内表面或透镜罩的外表面或混合在制作透镜罩的材料内。
双向发光散热的发光二极管的用途，可用于制做LED照明灯、LED信号灯、LED指示灯、LED装饰灯、LED灯带、LED灯杯、LED节能灯、LED地埋灯、LED轮廓灯、LED投光灯。
本发明相比现有技术突出的优点是：
1、LED灯的光效高：由于本发明可使LED晶片20的双面发光，经试验验证，本发明相比同功率的现有技术1和现有技术2分别提高光效36％和16％。
2、LED灯的发光强度稳定：由于本发明将荧光粉31的位置从晶片20的周围外移，并用介质30将荧光粉31与晶片20隔离开，由于介质30的隔热性，使晶片20由于发光所激发出的热量大部分被金属基板10带走，少部分被光带走，形成了荧光粉31周围良好的环境温度，荧光粉就不宜老化及碳化发黑，保持色温不发生变化，使LED灯的发光强度稳定。
3、本发明的使用寿命延长：由于本发明的荧光粉与晶片不直接接触，使荧光粉的环境温度变好，不易使荧光粉5受热导致迅速老化及碳化发黑，从而延长了LED灯的工作寿命，经试验验证，LED灯在5000小时老化后，现有技术1的光通量仅有初始光通量的10％，现有技术2的光通量为初始光通量的85％，而本发明的光通量为初始光通量的90％以上，使LED灯的工作寿命大大延长。
附图说明：
图1是现有技术1的结构示意图；
图2是现有技术2的结构示意图；
图3是本发明实施例1-4中基板的剖视示意图；
图4是本发明实施例1的结构示意图；
图5是本发明实施例2的结构示意图；
图6是本发明实施例3的结构示意图；
图7是本发明实施例4的俯视示意图；
图8是图7的A-A向剖视图。
具体实施方式：
下面以具体实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：参见图3-4：双向发光散热的发光二极管，是将发光二极管晶片20上的正、负电极分别用引线21引出并与延伸至透镜罩40之外的导脚22连接，透镜罩40可罩住晶片20，在基板10上的通孔15内至少固定有一个晶片20。
上述的晶片20为红光或黄光或蓝光或绿光或橙光的晶片。
上述的通孔15的上下端为两个向外扩张的杯状的无底的凹槽11、12。
上述的基板10是用PCB基或铜基或铝基或铁基材料制成的。
上述的透镜罩40与介质30之间可设置有空腔32，在空腔32内填充有氮气、氦气、氖气、氩气、氙气之一的惰性气体。
上述的透镜罩40是用抗紫外线的光学玻璃或光学塑料或树脂或硅胶或环氧树脂或陶瓷材料制作的，透镜罩40的外形为圆形或椭圆形或半圆形或平面形或方形或蜂窝六角形
实施例2：参见图5：基本结构与实施例1基本相同，只是晶片20为蓝光晶片时，在蓝光晶片的外表面设置有透光、隔热的介质30，在介质30的外表面或透镜罩40上设置有一层荧光粉31。
上述的介质30是用隔热、透光、抗紫外线的硅胶或环氧树脂或陶瓷或光学塑料或光学玻璃材料制作的。
上的荧光粉31设置在透镜罩40上是设置在透镜罩40的夹层内或透镜罩的内表面或透镜罩的外表面或混合在制作透镜罩40的材料内。
实施例3：参见图6：基本结构与实施例2基本相同，只是，只是上述的一层荧光粉31设置在透镜罩40上，即设置在透镜罩40的夹层内，当然，上述的荧光粉设置在透镜罩的夹层内或透镜罩的内表面或透镜罩的外表面或混合在制作透镜罩的材料内。
实施例4：参见图7-8：采用的基板、晶片、碗状的凹杯、介质、惰性气体、引线及导脚与实施例2或实施例3基本相同，只是将多个LED灯组件安装在一个金属盒体50内，盒体50的上下部均用抗紫外线的光学玻璃或光学塑料或树脂或硅胶或环氧树脂或陶瓷材料制作成上、下平面透镜罩41封盖，在透镜罩41的夹层内分别设置有一层荧光粉31，当然，也可以将荧光粉31设置在透镜罩41的内表面或透镜罩41的外表面或混合在制作透镜罩41的材料内，也可以像实施例2那样，将荧光粉31设置在介质30的外表面，晶片的正、负电极分别用引线引出再分别与导脚并联连接，当然，LED的数量多少可视光照强度的需求而设计，由于荧光粉31被介质30隔热及其散热空间加大，金属盒体50的散热效果好，使得LED的稳定性变好、光效增大、寿命增长，试验证明，荧光粉31的环境温度越低，其工作环境就越好，光效就越大，寿命就越长。
利用所述的双向发光散热的发光二极管可制造出系列的LED照明灯、LED信号灯、LED指示灯、LED装饰灯、LED灯带、LED灯杯、LED节能灯、LED地埋灯、LED轮廓灯、LED投光灯等各种发光类灯具，制作时可利用现有的灯具的引脚及外部结构，连接定位上本发明的结构即可，也可重新设计制造新式的灯具结构，适应人们的不同需求，以达到真正意义上的节能降耗。

Claims (10)

1.双向发光散热的发光二极管，是将发光二极管晶片(20)上的正、负电极分别用引线(21)引出并与延伸至透镜罩(40、41)之外的导脚(22)连接，透镜罩(40、41)可罩住晶片(20)，其特征在于在基板(10)上的通孔(15)内至少固定有一个晶片(20)。
2.根据权利要求1所述的双向发光散热的发光二极管，其特征在于所述的晶片(20)为红光或黄光或蓝光或绿光或橙光的晶片。
3.根据权利要求1所述的双向发光散热的发光二极管，其特征在于所述的通孔(15)的上下端为两个向外扩张的杯状的无底的凹槽(11、12)。
4.根据权利要求1所述的双向发光散热的发光二极管，其特征在于所述的基板(10)是用PCB基或铜基或铝基或铁基材料制成的。
5.根据权利要求1所述的双向发光散热的发光二极管，其特征在于所述的透镜罩(40、41)与介质(30)之间可设置有空腔(32)，在空腔(32)内填充有氮气、氦气、氖气、氩气、氙气之一的惰性气体。
6.根据权利要求1所述的双向发光散热的发光二极管，其特征在于所述的透镜罩(40、41)是用抗紫外线的光学玻璃或光学塑料或树脂或硅胶或环氧树脂或陶瓷材料制作的，透镜罩(40、41)的外形为圆形或椭圆形或半圆形或平面形或方形或蜂窝六角形。
7.根据权利要求1或2所述的双向发光散热的发光二极管，其特征在于在所述的晶片(20)中的蓝光晶片的外表面设置有透光、隔热的介质(30)，在介质(30)的外表面或透镜罩(40、41)上设置有一层荧光粉(31)。
8.根据权利要求7所述的双向发光散热的发光二极管，其特征在于所述的介质(30)是用隔热、透光、抗紫外线的硅胶或环氧树脂或陶瓷或光学塑料或光学玻璃材料制作的。
9.根据权利要求7所述的双向发光散热的发光二极管，其特征在于所述的荧光粉(31)设置在透镜罩(40、41)上是指设置在透镜罩(40、41)的夹层内或透镜罩的内表面或透镜罩的外表面或混合在制作透镜罩(40、41)的材料内。
10.双向发光散热的发光二极管的用途，其特征在于可用于制做LED照明灯、LED信号灯、LED指示灯、LED装饰灯、LED灯带、LED灯杯、LED节能灯、LED地埋灯、LED轮廓灯、LED投光灯。
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