CN101334153A - 自散热式发光二极管日光灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体照明器件，特别是涉及自散热式发光二极管日光灯：它包括金属散热器本体、管帽、LED芯片和透明灯罩，其特征在于所述的金属散热器本体为带有敞口的槽形体，该金属散热器本体的表面依次设有绝缘层和电极层，所述LED芯片焊接在电极层上，所述透明灯罩与金属散热器本体相连接，在金属散热器本体的两端连接有管帽，该管帽上设有接触电极，管帽上的接触电极能够与金属散热器本体表面的电极层电学连接。本发明散热性能好、成本低廉、寿命长，是一种适用于大功率发光二极管照明的自散热式发光二极管日光灯。
Description
技术领域
本发明涉及半导体照明器件技术领域，特别是涉及一种自散热式发光二极管日光灯。
背景技术
LED(light emitting diode，发光二极管)以其全色彩、高亮度、体积小、全固态、无热辐射、寿命长、节能、环保等一系列优点，成为目前所知光源中最符合节能环保的优质光源，它已经开始挑战白炽灯、荧光灯、卤素灯照明的主导地位。目前已出现由发光二极管构成日光灯的专利，CN200410027618.3专利文献公开一种发光二极管日光灯结构，将若干只直插式发光二极管焊接在印刷电路板上，再置于涂敷有采光材料的透明灯罩中，通过管帽对印刷电路板和透明灯罩进行固定和保护，经过引线与外部驱动电源进行电气连接。CN200710019355.5专利提出了另一种发光二极管日光灯结构，将若干个发光二极管模块以一定的方式组合固定在印刷电路板上。
现有技术虽然具有节能、发光效率高的特点，但是，普遍存在以下缺陷：
1.发光二极管高密度地封装于灯管内，所产生的热量无法通过对流或者辐射的方式释放。
2.为了解决绝缘问题，其发光二极管或发光二极管模块均布置在印刷电路板上。由于印刷电路板是热的不良导体，严重影响了发光二极管热量的传导。
众所周知，半导体发光二极管特别是对于大功率半导体发光二极管，目前的电光转换效率约为15％，而85％转化为热能，且其发光光谱中不包含红外部分，无法借助辐射散热，如果不能有效传导散热，会使芯片温度升高，引起应力分布不均、芯片发光效率降低、荧光粉转换效率下降。当温度超过一定值，器件就会失效、烧毁。所以，现有技术很难应用于大功率发光二极管照明器件。
此外，由于现有技术的发光二极管日光灯表面发光很不均匀，甚至能够看到每个发光二极管的点光源。这对照明器件来说，无疑是一个缺憾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热性能优良，结构简单，表面发光均匀，能满足大功率照明的自散热式发光二极管日光灯。
本发明是通过这样的方法来实现的：它包括金属散热器本体、管帽、LED芯片和透明灯罩，其特征在于所述的金属散热器本体为带有敞口的槽形体，该金属散热器本体的表面依次设有绝缘层和电极层，所述LED芯片联接在电极层上，所述透明灯罩与金属散热器本体相连接，在金属散热器本体的两端由螺钉固定连接有管帽，该管帽上设有接触电极，管帽上的接触电极与金属散热器本体表面的电极层电学连接。
由于本发明直接在金属散热器表面依次设置绝缘膜、多层膜系结构的电极层，并将发光二极管阵列中的LED芯片以贴片形式焊接在电极层上，能够大幅度减少内部热沉数，提高热量的传导，而且通过开口通风散热槽为发光二极管阵列散热提供空气对流的通道，从而大幅度提高了日光灯的散热性能，实现了大功率发光二极管日光灯的自散热功能。同时，LED芯片按照一定的光学设计排列成阵列，所发出的光能够比较均匀地激发均匀涂敷于透明灯管内罩的荧光粉发光，从而实现了日光灯均匀发射白光。本发明散热性能好、成本低廉、寿命长，是一种适用于大功率发光二极管照明的自散热式发光二极管日光灯。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明，但本发明保护内容不局限于附图说明。
附图说明
图1是本发明的外形结构示意图。
图2是本发明的A-A向线的结构剖视示意图。
图3是本发明的局部结构放大示意图。
附图标号说明：1-螺钉，2-管帽，3-接触电极，4-金属散热器本体，41-上沿，42-敞口，43-散热条，44-散热通风槽，5-绝缘层，6-电极层，61-过渡层，62-阻挡层，63-焊接层，7-LED芯片，8-环氧树脂罩，9-透明灯罩，10-螺钉，11-荧光粉。
具体实施方式
参见图1和图2：本发明所述的自散热式发光二极管日光灯包括金属散热器本体4、管帽2、LED芯片7和透明灯罩9，所述的金属散热器本体4为带有敞口的槽形体，该金属散热器本体4的表面依次设有绝缘层5和电极层6，所述LED芯片7焊接在电极层6上，所述透明灯罩9的内壁涂有荧光粉11，该透明灯罩9与金属散热器本体4相连接，在金属散热器本体的两端由螺钉10固定连接有管帽2，该管帽2上设有接触电极3，管帽2上的接触电极3与金属散热器本体表面的电极层6电学连接。
所述金属散热器本体4上设有敞口42、上沿41、散热通风槽44和散热条43；所述散热条43设置在金属散热器本体4的内侧；所述的金属散热器本体4由铝、铝合金、铜、铜合金中的一种金属材料制成，其形状为多边棱柱体和带有光滑曲面柱状体之一。
所述绝缘层5和电极层6依次镀覆在金属散热器本体4的表面；该电极层6为多层膜系结构，所述LED芯片7按照一定的光路设计组成阵列形式，该LED芯片7组成的阵列封装于环氧树脂罩8内，所述环氧树脂罩8粘接于散热器本体4的表面；所述的LED芯片7是指白光LED芯片、蓝光LED芯片、紫外LED芯片、具有补色关系的蓝光LED芯片和黄绿LED芯片的组合、发三原色的蓝光LED芯片、绿色LED芯片和红色LED芯片的组合中的一种。
所述透明灯罩9呈半开口状，略大于金属散热器本体4，它与金属散热器本体4的上沿41之间采用螺钉1相连接；该透明灯罩9的内壁均匀涂敷荧光粉11，所述的荧光粉11为受激发射白光的钇铝石榴石荧光粉、红绿蓝三基色荧光粉中一种；所述透明灯罩9采用透明性和光通路好的玻璃或工程塑料中的一种材料制成。
所述的绝缘层5由氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硅等中的任一种绝缘强度好、导热系数高的厚度为1～100μm的陶瓷薄膜材料构成；该绝缘层5可采用阳极氧化、等离子喷涂、电子束蒸发、反应溅射等工艺制备，绝缘层5布满金属散热器本体4的外表面。
参见图3，所述多层膜系结构的电极层6由依次布置的过渡层61、阻挡层62、焊接层63构成，它是采用溅射、真空蒸发、丝网印刷等制备工艺并配合掩模工装按照一定的线条图形制备而成的。
所述的过渡层61由厚度为10～100nm的钛、镍、铬膜中的一种材料构成，所述的阻挡层62由厚度为10～500nm的镍、铜、镍铜合金膜中的一种材料构成，所述的焊接层63由厚度为10～500nm的铜、银、金膜中的一种材料构成。过渡层61的作用是用来匹配金属焊接层63与绝缘层5，阻挡层62的作用是为了阻挡高温无铅焊料对电极层6的融蚀，焊接层63用来直接焊接LED芯片7。
本发明使用时，只需将管帽2上的接触电极3与外部电源进行公知的电学连接即可，具体使用方法在此不作赘述。
本发明与现有技术比较，由于采用在金属散热器本体4表面直接镀覆绝缘层5、多层膜系结构的电极层6，并将LED芯片7以贴片形式焊接在电极层6上的结构，大幅度减少了内部热沉数，提高了热量的传导，而且通过敞口42、散热通风槽44和散热条43的结构为LED芯片7散热提供空气对流通道，实现了日光灯的自散热功能，从而大幅度提高了日光灯的散热性能。因此，这种结构能满足大功率发光二极管照明的要求。
在本发明中，LED芯片7按照一定的光学设计排列成阵列，所发出的光能够比较均匀地激发均匀涂敷于透明灯罩9内壁的荧光粉11发光，从而改善了日光灯发光均匀度。
本发明所用的制作材料不含欧盟新环保标准(RoHS标准)以及国家环保条例规定的禁用物质，阻挡层能阻挡无铅焊料高温熔蚀，整个制造工艺在真空环境中进行，毋需经过光刻腐蚀，因此这是一种绿色制造工艺。
Claims (8)
1.一种自散热式发光二极管日光灯，包括金属散热器本体、管帽、LED芯片和透明灯罩，其特征在于，所述的金属散热器本体为带有敞口的槽形体，该金属散热器本体的表面依次设有绝缘层和电极层，所述LED芯片联接在电极层上，所述透明灯罩与金属散热器本体相连接，在金属散热器本体的两端连接有管帽，该管帽上设有接触电极，管帽上的接触电极与金属散热器本体表面的电极层电学连接。
2.根据权利要求1所述的自散热式发光二极管日光灯，其特征在于所述的金属散热器本体上设有敞口、上沿、散热通风槽和散热条；所述的散热条设置在金属散热器本体的内侧；所述的金属散热器本体由铝、铝合金、铜、铜合金中的一种金属材料制成，其形状为多边棱柱体和带有光滑曲面柱状体之一。
3.根据权利要求1所述的自散热式发光二极管日光灯，其特征在于所述透明灯罩的内壁涂有荧光粉；所述的荧光粉为受激发射白光的钇铝石榴石荧光粉、红绿蓝三基色荧光粉中的一种。
4.根据权利要求1所述的自散热式发光二极管日光灯，其特征在于所述的绝缘层由氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硅等中的任一种绝缘强度好、导热系数高的陶瓷薄膜材料构成，其厚度为1～100μm；绝缘层布满金属散热器本体的外表面。
5.根据权利要求1所述的自散热式发光二极管日光灯，其特征在于所述的多层膜系结构的电极层由依次布置的过渡层、阻挡层和焊接层组成；所述的过渡层由厚度为10～100nm的钛、镍、铬膜中的一种材料构成，所述的阻挡层由厚度为10～500nm的镍、铜、镍铜合金膜中的一种材料构成，所述的焊接层由厚度为10～500nm的铜、银、金膜中的一种材料构成。
6.根据权利要求1所述的自散热式发光二极管日光灯，其特征在于所述的透明灯罩由内壁涂敷荧光粉的玻璃或透明性好、光通路好的工程塑料中的一种材料构成。
7.根据权利要求1所述的自散热式发光二极管日光灯，其特征在于所述的发光二极管芯片是白光LED芯片、蓝光LED芯片、紫外LED芯片、具有补色关系的蓝光LED芯片和黄绿LED芯片的组合、发三原色的蓝光LED芯片、绿色LED芯片和红色LED芯片的组合中的一种。
8.根据权利要求1所述的自散热式发光二极管日光灯，其特征在于所述的发光二极管芯片按照一定的光路设计组成阵列形式，该LED芯片组成的阵列封装于散热器本体表面的环氧树脂罩内。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081231 |