CN102454907A

CN102454907A - 发光二极管灯及其制造方法

Info

Publication number: CN102454907A
Application number: CN2011103438936A
Authority: CN
Inventors: 孙志璿; 李孝文
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2031-11-02
Also published as: US20120106140A1; CN102454907B; US8905600B2; US20150085493A1

Abstract

发光二极管(LED)灯包括：散热器，具有至少部分地通过散热器的鳍片和鳍片上方的盖板限定的多个被动气流管。散热器包括：主体，具有腔体；多个鳍片，从主体向外呈辐射状展开；以及盖板，覆盖鳍片。每个被动气流管都包括用于气流的顶部开口和底部开口。本发明还提供了发光二极管灯及其制造方法。

Description

发光二极管灯及其制造方法

[0001] 相关申请的交叉参考

[0002] 本申请要求于2010年11月3日提交的美国临时专利申请第61/409，671号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

[0003] 本申请总的来说涉及光源，更具体地，涉及发光二极管（LED)灯。背景技术

[0004] 如本文所使用的，发光二极管（LED)是用于生成特定波长或波长范围的光的半导体光源。LED通常被用于指示灯，并且越来越多地用于显示器和一般照明。当在由相反的掺杂半导体化合物层所形成的p-n结两端施加电压时，LED发光。可以通过改变半导体层的带隙以及通过在p-n结内制造有源层来使用不同的材料生成不同波长的光。此外，任选的荧光材料改变由LED生成的光的特性。

[0005] LED的持续开发已经使得光可以覆盖可见光谱，并且被用作光源。与固态器件潜在的长使用寿命相结合，这些特征能够实现多种新的应用，诸如与具有充分稳固地位的白炽灯竞争的替换灯以及用于一般照明的荧光灯。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种发光二极管（LED)灯，包括：LED封装件；扩散器，安装在所述LED封装件上方，与所述LED封装件一起形成防尘壳体；散热器，直接附接至所述LED封装件，以形成导热路径，其中，所述散热器包括：主体，具体腔体；多个鳍片，从所述主体呈辐射状展开；以及盖板；位于所述多个鳍片上方，其中，所述多个鳍片和所述盖板形成多个被动气流管的面，每个被动气流管都仅具有到达所述LED灯的外侧的顶部开口和底部开口；电源壳体，位于所述散热器的所述腔体内；电源，电连接至所述LED封装件并被设置在所述电源壳体的内部；以及螺纹灯座，附接至所述电源壳体并电连接至所述电源，用于将所述LED灯固定至灯具。

[0007] 在该LED灯中，所述散热器为无风扇散热器。

[0008] 在该LED灯中，所述散热器的所述主体和所述鳍片包括：热塑料、陶瓷、或金属。

[0009] 在LED灯中，所述金属是选自由铜、镍、铝、和其合金所组成的组中的至少一种。

[0010] 在该LED灯中，所述金属涂覆有陶瓷粉末。

[0011] 在该LED灯中，所述散热器的所述盖板包括与所述散热器的所述主体和所述鳍片不同的材料。

[0012] 在该LED灯中，所述电源壳体与所述散热器无旋转地接合。

[0013] 在该LED灯中，所述盖板被喷漆。

[0014] 在该LED灯中，所述盖板为白色。

[0015] 在该LED灯中，所述LED封装件包括：LED管芯，位于具有高导热性的封装基板上方。

[0016] 在该LED灯中，具有高导热性的所述封装衬底封装基板包括金属芯印刷电路板 (MCPCB)、硅衬底基板、陶瓷衬底基板、或金属衬底基板。

[0017] 在该LED灯中，所述盖板在所述LED灯的操作期间达到小于45摄氏度的最大温度。

[0018] 在该LED灯中，所述多个鳍片包括：至少10个鳍片。

[0019] 在该LED灯中，热胶连接所述电源和所述散热器。

[0020] 在该LED灯中，封闭地密封所述防尘壳体。

[0021] 根据本发明的另一实施例，提供了一种发光二极管（LED)灯，包括：LED封装件；扩散器，安装在所述LED封装件上方，与所述LED封装件一起形成防尘壳体；无缝散热器，直接附接至所述LED封装件，以形成导热路径，其中，所述散热器包括：主体部分；多个鳍片部分，从所述主体部分放射状延伸；以及盖板部分，位于所述多个鳍片部分上方，以及其中，所述散热器还在其中限定了多个被动气流管，其中，所述被动气流管的每一个的壁都包括：所述主体部分的一条、两个相邻鳍片、和所述盖板的一部分；电源壳体，位于所述散热器的所述腔体内；电源，电连接至所述LED封装件并设置在所述电源壳体的内部；以及螺纹灯座，附接至所述电源壳体并电连接至所述电源，用于将所述LED灯固定至灯具。

[0022] 在该LED灯中，所述散热器为单一材料的压铸产品。

[0023] 在该LED灯中，所述单一材料为铜、铝、陶瓷、或热塑料。

[0024] 根据又一实施例，提供了一种制造发光二极管（LED)灯的方法，所述方法包括：提供LED管芯；将所述LED管芯封装在热传导封装基板上以形成LED封装件；将所述LED封装件附接至具有多个被动气流管的散热器；将所述LED封装件电连接至电源壳体中的电源；将所述电源壳体附接至所述散热器；在所述电源和所述散热器之间安装热传导连接件；将所述电源电连接至爱迪生螺纹灯座；将所述爱迪生螺纹灯座附接至所述电源壳体；将扩散器密封至所述LED封装件以形成防尘壳体。

[0025] 在该方法中，所述多个被动气流管包括20个以上的被动气流管。附图说明

[0026] 当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的多方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。

[0027] 图IA和图IB示出了根据本发明的一个或多个实施例的发光二极管（LED)灯的实施例的外视图和分解图。

[0028] 图2A和图2B示出了根据本发明的一个或多个实施例的LED灯实施例的多部分的垂直截面图和透视图，而图2C示出了图2A和图2B中实施例的一部分。

[0029] 图3A和图;3B示出了根据本发明的各个实施例的处于不同垂直位置的LED灯的截面图。

[0030] 图4示出了根据本发明的各个实施例的LED灯的电源壳体和电源的透视图。

[0031] 图5A和图5B示出了根据本发明的一个或多个实施例的LED灯的无缝散热器实施例的多部分的垂直截面图和透视图。[0032] 图6A至图6D示出了根据本发明的各个实施例的处于不同垂直位置和视点的散热器的截面图。

[0033] 图7是在根据本发明的一些实施例的具有散热器的两个LED灯以及两个比较LED 灯上的不同点处测量的各个温度的曲线图。

[0034] 图8示出了用于制造根据本发明的各个实施例的LED灯的流程图。具体实施方式

[0035] 应该理解，为了实施本发明的不同部件，以下发明提供了许多不同的实施例或示例。以下描述元件和布置的特定示例以简化本发明。当然这些仅仅是示例并不打算限定。再者，以下描述中第一部件形成在第二部件上可包括其中第一部件和第二部件以直接接触形成的实施例，并且也可包括其中额外的部件形成插入到第一部件和第二部件中的实施例，使得第一部件和第二部件不直接接触。为了简明和清楚，可以任意地以不同的尺寸绘制各种部件。

[0036] 发光二极管（LED)灯是将LED用作光源的固态灯。通常，还使用术语“LED电灯泡”。作为白炽灯的替换灯，LED灯应该物理地适应现有的灯具，并且提供与其替换的灯类似的照明质量和审美外观。如本文所使用的，LED灯是用于一般照明的电灯泡形状的光源，该用于一般照明的电灯泡形状的光源符合美国国家标准协会（ANSI)标准之一或与美国国家标准协会（ANSI)标准之一兼容。例如，根据ANSI C78. 20-2003(其全部内容结合于此作为参考）的A-灯（A-lamp)A19是最常用的一般光源，其具有2. 375英寸的最大灯泡直径以及具有26毫米（E26)或27毫米（E27)的爱迪生螺纹灯座（Edison screw base)。由于白炽灯光源固有地产生暖白光（其中，相关色温（CCT)值在2700-3000K的范围内且具有高显色性指数（CRI)值），所以替换LED灯具有类似的设计要求。

[0037] 传统的可用作替换A-灯的LED灯具有较差的色温、低CRI、小于真正的全方位输出以及有时不能装配到灯具中。虽然与其相对的白炽灯和/或卤素灯相比LED灯通常产生相对较少量的热量，但仍然要求散热来防止LED由于所生成的热量而烧毁。在一些解决方案中，在LED与大的散热设备的表面之间附接导热界面材料（TIM)和大块均热器，或者风扇被用于移除散热器表面周围的气体。发明人已经注意到，难以在ANSI尺寸要求内制造大散热器，并且风扇的使用不仅增加了功耗而且产生噪声。此外，由于通过增加的功率来制造LED 灯以代替较大瓦特的灯，所以要移除的热量的量也增加。

[0038] 本发明提供了使用散热器设计的LED灯的实施例，该LED灯可以符合审美地进行制造、具有足够的热量移除能力，以用于较大瓦数的灯替换以及不要求风扇主动移除气体。散热器包括多个被动气流管，该多个被动气流管至少部分通过散热器的鳍片以及鳍片上方的盖板限定。散热器包括主体，具有腔体；多个鳍片，从主体向外呈辐射状展开或者放射状延伸；以及盖板，覆盖鳍片。盖板具有用于穿过被动气流管的气流的顶部开口和底部开口。在一些实施例中，盖板是稍后附接至散热器的独立部件。在其他实施例中，整个散热器由一种材料无缝地制造来实现最大热传导。LED灯符合ANSI灯泡规格，并且可以符合审美地设计具有盖板的鳍片。此外，通过使用与鳍片相比热绝缘的材料，盖板的外表面可以被设计为在灯操作期间对于人的触摸来说不是太热。例如，盖板可以由热塑料制成，而鳍片为金属；或者盖板可以被漆为白色。[0039] 图IA示出了根据本发明的LED灯101的实施例的外视图。从外侧来看，LED灯101 包括爱迪生螺纹灯座103，位于散热器盖板105和扩散器107下方。散热器盖板105具有至少一个顶部开口 109和至少一个底部开口 111以用作被动气流的进口或出口。

[0040] 图IB是同一 LED灯101的分解图。图IB还示出了附接至电源壳体113 (置于散热器115中）的螺纹灯座103。在该图中，盖板105被示出为与散热器115分离。LED封装件117位于散热器的顶部并与散热器热传导地连接。LED封装件117包括多个被封装在封装基板上的LED。封装基板具有高导热性，并且将LED操作期间所生成的热量传导至散热器115。扩散器107位于散热器115的顶部以及位于LED封装件117的上方，该扩散器由光学扩散体制成或者涂有光学扩散体。扩散器107连接LED封装件117的外围并与LED封装件117 —起形成防尘壳体。防尘壳体覆盖LED封装件117，并将该LED封装件与外部元件隔离。众所周知灰尘、空气和湿气通过减小荧光材料的效率以及减少光学路径中各种材料的透射率而减少LED的寿命。防止灰尘、空气和湿气进入壳体减少了光衰。

[0041] 图2A示出了处于组装状态的LED灯101的垂直截面图。分别在图3A(示图A)和图;3B(示图B)中示出了线A-A'和B-B'的水平截面。图2A的垂直截面图示出了散热器 115、盖板105、鳍片201和被电源壳体113占据的腔体。电源壳体113包括连接器203，其给出了从电源壳体113到LED封装基板的用于电连接的路径。

[0042] 图2B示出了不具有盖板105的散热器115的透视图。虽然盖板105在多数实施例中为散热器115的一部分，但在该图中移除了盖板105以更好地示出散热器115的内部部件。散热器115包括多个鳍片201，这些鳍片由与散热器主体相同的材料制成。图2C示出了与组件的剩余部分分离的散热器主体205和鳍片201。如图2B和图2C所示，鳍片201 从散热器主体205开始放射状地延伸。多个鳍片可以为至少10个，大于20个，约为25个或者更多。通常，增加鳍片的数量增加了表面积，这增大了冷却。然而，在一个具有散热器主体的无缝片上制成更多的鳍片更加困难。虽然金属挤压工艺可以支持更多数量的鳍片，但如果通过使用胶、接合、焊接或机械附接装置在单独的操作中将鳍片附接至散热器主体，则热传导会较低。此外，从热力学角度来说，在包括特定数量的鳍片之后，由附加鳍片引起的表面积的边际增加在附加热量移除中具有降低的边际效率。因此，最佳数量的鳍片可以在约20和约30个鳍片之间。

[0043] 参考图2C，每个鳍片201都在散热器主体205且与腔体207相邻处具有相对较直的内边缘209。每个鳍片201还具有连接至LED封装基板的顶部边缘211，其中，LED封装基板可以将热量直接传导至鳍片201。每个鳍片201还具有连接至盖板的外边缘213。该外边缘213可以为弯曲的、直的或者根据LED灯的审美设计具有多于一个的部分。在一些实施例中，每个鳍片201都具有连接至盖板的底部边缘。

[0044] 散热器设计促使被动气流通过在两个鳍片、散热器主体和盖板之间形成的被动气流管。在这些实施例中，盖板包括用于气流的顶部开口 109和底部开口 111。在LED操作期间，LED封装件中的LED具有最高温度。在被动气流管中，在鳍片与LED封装件的连接周围的顶部边缘最热。如果LED灯朝上，S卩，朝向天花板，则因为热气向上，气体将从底部开口向顶部开口流动。热气将通过顶部开口离开LED灯。如果LED灯朝下，S卩，朝向地面，则气体将从顶部开口流向底部开口并离开那里，因为底部开口比顶部开口的位置高。基于测试结果，使LED灯朝上或朝下操作之间的差别仅对LED封装件温度具有很小的影响，小于大约5摄氏度。

[0045] 为了促进热传导，使热路径中结点的数量最小化。因此，根据各个实施例，在一个片中无缝地形成散热器主体和鳍片。散热器由具有高导热性的材料制成，其可以为热塑料、陶瓷或金属。热塑料具有容易作用的优点-它们可以被模制为任何期望的形状。然而，导热性小于一些陶瓷和大多数金属。因此，对于更高瓦特的LED灯，热塑料不能够带走足够的热量。陶瓷材料在一些设计中是适合的。已知具有高导热性的陶瓷材料包括碳化硅、氮化铝和氧化铝。虽然陶瓷材料不向塑料那样容易作用，但陶瓷材料也可以压制为许多形状。然而，所得到的散热器可能会易碎且容易散开。具有非常高的导热性的潜在材料为金属，例如，铜、铝和镍。影响金属散热器使用的因素包括LED灯的重量、成本和处理的方便。LED灯重量应该足够低以被所有的灯具所支持。较低的重量还减少了运输成本和材料成本。金属不容易形成为一片式无缝散热器。在一些实施例中，铝或铜冲压到模型中以形成鳍片和散热器主体。在其他实施例中，散热器可以使用具有一片或几片的模型进行压铸。例如，可以容易地通过从散热器主体拉离来移除三片模型。在一些实施例中，散热器的一些表面可以涂覆有粉末涂料以进一步通过散热器和空气增加热传送。粉末涂料可以为陶瓷。

[0046] 在其他实施例中，鳍片可以形成为螺旋状来代替直的。在一些实施例中，鳍片可具有孔，使得气体可以从一个被动气流管流到另一个被动气流管。在其他实施例中，散热器主体可具有用于气流的开口，使得气体也可以从电源流向出口。

[0047] 图3A示出了处于LED封装件301正面和散热器115顶部的垂直位置的LED灯沿图2A或图2B的线A-A'所截取的截面图。LED封装件301直接接触散热器鳍片的顶部边缘，以允许到散热器的最大热传导。LED封装件包括封装在封装基板305上的多个LED 303。虽然示出了 20个LED，但LED的数量可以在基于每个LED的发光能力（其与LED的尺寸和 LED灯的热移除能力相关）确定的数量范围之内。用于LED灯的典型LED封装件可具有大约5个和大约30个之间的LED，它们被单独封装。在多个LED被封装在一起的一些设计中， LED的数量可以为一百以上。

[0048] LED包括发光结构，该发光结构具有两个掺杂层以及掺杂层之间的多量子阱层 (也被称为有源层）。掺杂层可以为相反掺杂的半导体层。在一些实施例中，第一掺杂层包括η型氮化镓材料，而第二掺杂层包括P型材料。在其他实施例中，第一掺杂层包括P型氮化镓材料，而第二掺杂层包括η型氮化镓材料。MQW层包括有源材料（例如，氮化镓和氮化铟镓)的交替（或周期性)层。例如，在一个实施例中，MQW层包括10个氮化镓层和10个氮化铟镓层，其中，氮化铟镓层形成在氮化镓层上，并且另一个氮化镓层形成在氮化铟镓层上，如此反复。

[0049] 掺杂层和MQW层都通过生长基板上的外延生长工艺来形成，该生长基板可以由硅、碳化硅、氮化镓或蓝宝石制成。在完成外延生长工艺之后，基本上形成ρ-η结（或ρ-η 二极管）。当在掺杂层之间施加电压时，电流流过发光结构，并且MQW层发光。由MQW层发出的光的颜色与所发射的辐射波长相关联，可以通过改变制成MQW层的材料的组成和结构来调整所发射的辐射波长。任选地，发光结构可以在生长基板与第一掺杂层、反射层和欧姆接触层之间包括诸如缓冲层的附加层。适当的缓冲层可以由第一掺杂层的未掺杂材料或者其他类似材料制成。光反射层可以为金属，诸如铝、铜、钛、银、这些金属的合金、或者其组合。欧姆接触层可以为氧化铟锡（ITO)层。光反射层和欧姆接触层可以通过物理汽相沉积(PVD)工艺或化学汽相沉积（CVD)或其他沉积工艺来形成。

[0050] LED 303附接至封装基板305并且荧光材料涂覆在LED上方，或者分散在封装或透镜材料中。如图3A所示，每个LED都具有荧光材料涂层和透镜。LED封装基板为高导热性材料，该高导热性材料可以为引线框、陶瓷、金属芯印刷电路板（MCPCB)或者氧化铝板。LED 可以以多种方式电连接至封装基板上的电路。一种传统的连接方法包括：将LED的生长基板侧附接至封装基板；以及形成金属电极焊盘，该金属电极焊盘连接至管芯上的发光结构中的P型半导体层和η型半导体层，然后将来自金属电极焊盘的配线接合到封装基板上的接触焊盘。另一种传统连接方法包括：翻转LED管芯并使用焊料凸块来将发光结构上的电极焊盘直接连接至封装基板。然后，通过生长基板引导来自LED的光。又一种传统连接方法包括使用混合连接器。一个半导体层（例如，P型层）可以从金属电极焊盘接合到封装基板上的接触焊盘，而其他层（η型层）可以焊接至封装基板上的接触焊盘。本发明的LED 灯可具有这些连接类型中的任何一种。

[0051] 图:3B示出了处于不同垂直位置的LED灯101的沿图2A的线B-B'截取的截面图。从外向内，该截面图示出了散热器的腔体内的散热器盖板105、鳍片201、散热器主体307和电源壳体113。注意，如所示的腔体截面不是圆形的。通过该形状，防止电源壳体113在腔体内旋转。可以使用固定电源壳体113的其他方式。

[0052] 电源壳体113保持电源。由于LED使用直流（DC)电能，所以LED灯还包括内部电路，为了进行操作，该内部电路将标准AC电压转换为DC电压。电源可以附加地包括用于控制光输出的电路。示例性功能包括光强度（减低亮度）、色温或者针对故障部件到备份部件周围的直流的旁路开关。从AC电压到DC电压的转换生成了还需要从电源移除的一些热量。电源壳体113使散热器与电源电隔离，所以没有通过LED灯的外表面传导电。因此，电源壳体113的材料通常为不导电的塑料材料、环氧树脂或树脂。然而，由于电源生成了热量，所以如图4所示提供防止热破坏的热路径。

[0053] 图4示出了根据本发明各个实施例的LED灯的电源壳体和电源的透视图。电源 401被插入到电源壳体113中、被固定并且通过图2A所示的连接器203电连接至LED封装件。电源壳体113被示为在一侧切掉的开口，并且电源401的一部分通过该开口被暴露给散热器。在一个实施例中，在电源和散热器之间应用导热材料以促进两个部件之间的热传导。导热材料可以为导热胶。在其他实施例中，通过在一个或多个被动气流管中包括电源的至少一部分以使气体还流过电源，可以从电源中移除热量。在又一些实施例中，可以将电源壳体113中的开口形成为被动气流管的一部分。在这种情况下，在爱迪生螺纹灯座周围创建用于气流的附加开口，以允许气流进入和流出电源壳体。

[0054] 在另一方面中，本发明一些实施例中的散热器包括散热器盖板，该散热器盖板与散热器的剩余部件（即，散热器主体和鳍片）一起以一片式形成。图5A和图5B示出了根据本发明的LED灯的无缝散热器实施例的多部分的垂直截面图和透视图。在图6A至图6D 中示例性地示出无缝散热器实施例的各种截面图。该无缝散热器实施例具有最小数量的热结点，从而使热移除最大化。以下讨论集中于图5A至图6D的LED灯实施例与图2A至图4 的实施例之间的差异。类似的细节被省略或者参考本发明的其他部分。

[0055] 图5A示出了根据本发明的具有全扩散器503的LED灯501的散热器和螺纹灯座的垂直界面图。在图6A至图6D中分别示出了线C-C' ,D-D' ,E-E'和F-F'的水平截面。该LED灯的一个特征为通过鳍片507的顶部边缘形成被动气流管的顶部开口。相对于散热器509，LED封装件505的表面小于其他实施例，使得所形成的防尘壳体具有较小的底部。鳍片507的顶部和扩散器503的底部之间的小间隙保持允许有气流通过。如图5B所示，该设计产生了用于散热器509的平滑外表面（盖板），从而可以具有更加符合审美的外观。

[0056] 图6A示出了 LED封装件正上方的沿着图5A的线C-C'的散热器509的截面图。鳍片的顶部边缘601被设置为从散热器主体603呈辐射状到达盖板605。在中心处为LED 封装件505，以上对该LED封装件进行了描述并且在这里不再重复细节。图6B示出了电源壳体607正上方的沿着图5A的线D-D'的散热器509的截面图，在图6A中未示出电源壳体 607，因为该电源壳体被LED封装件505覆盖。电源壳体顶部中的开口允许与图6A的LED 封装件的电连接。在一些实施例中，进行与LED封装件505的底侧的电连接。在其他实施例中，通过开口（诸如LED封装基板中的开口 609)布线，可以进行与LED封装件505的顶侧的电连接。注意，基于外部轮廓设计，散热器的直径在图6A和图6B之间稍稍减小。

[0057] 图6C示出了处于电源壳体607的中间部分的沿着图5A的线E-E'的散热器509 的截面图。在该截面中，可以看见用于被动气流管的底部开口 613。在该散热器设计中，通过鳍片没有被盖板605覆盖的底部边缘来形成底部开口 613。电源壳体607包括用于安装电源的凹槽611，使电源不会在壳体607内旋转。图6D示出了在仰视图中具有电源壳体607 和电源615的散热器的截面图。

[0058] 在一个无缝片上由单种金属材料形成图5A至图6D所示实施例的散热器509。散热器509可通过压铸来制造。熔融金属材料被压入模型腔体以形成压模。模型首先喷涂润滑剂，以确保成功的移除。润滑剂还帮助控制压模的温度。然后，熔融金属在非常大的压力 (大于IOMPa (1500磅/平方英寸））下进入压模。一旦压模被填充，就保持压力直到铸件随着熔融金属冷却而凝固。然后，打开压模，并且移除一个或多个铸造的散热器。还存在附接至散热器的称为废料的附加部分，该废料与散热器分离。可通过手或者通过切割或者通过使用动力压力机或液压机进行该分离。

[0059] 形成散热器的另一种方式为通过压锻或锤锻将金属锻造为散热器形状，并且根据散热器材料可以包括热锻造或冷锻造。在压锻中，连续的压力被施加给工件，使工件变形进入模型。在锤锻中，铁砧落下来将即时压力施加给工件。通过使用这些工艺中的任意一种以一片式无缝地形成散热器509。

[0060] 相对于市售的具有相同或类似瓦特规格的LED灯，测试无缝一片式设计（图5A至图6D)的两个散热器。在图7中示出结果。线701(三角形）表示图5A至图6D的第一散热器设计；线703 (十字）表示图5A至图6D的第二散热器设计，其中，盖板被喷漆；线705 (菱形）表示第一个市售的LED灯；以及线707 (正方形）表示第二个市售的LED灯。两个市售的LED灯都具有没被覆盖的散热器，和多个露出的鳍片。在与顶部开口相邻的对应散热器的外边缘处（1)、在LED封装件中的焊线处O)、在封装基板的中心处（3)、以及在LED附接至LED封装基板的下方（4)测量温度。图7中的结果示出了根据图5A至图6D的实施例的散热器具有与市售的LED灯类似的温度结果。

[0061] 前面的描述讨论了包括具有被动气流管的散热器的LED灯的各种部件。图8示出了用于制造根据本发明各个实施例的LED灯的流程图。处理流程801开始于操作803，其中，提供多个LED管芯。如上所讨论的，在生长基板上形成LED管芯。在操作805中，LED管芯被封装到热传导封装基板上，以形成LED封装件。通常，封装包括将LED管芯附接或焊接至封装基板；在LED管芯之间形成电连接以及形成到达外部终端的电连接；在LED管芯之上或周围形成诸如透镜、密封剂和反射体的附加光学部件。

[0062] 在操作807中，LED封装件被附接至具有多个被动气流管的散热器。散热器可以使用上述各个方法来形成。然后，在操作809中，LED封装件电连接至电源壳体中的电源。最常见的，配线被焊接在LED封装件和电源上的终端上。

[0063] 在LED封装件与电源的电连接之前或之后，在操作811中，电源壳体附接至散热器。包含电源的电源壳体可以简单地被插入到散热器中。可通过使用翼片或其他扣件来固定电源壳体，或者粘合至散热器。在操作813中，安装电源和散热器之间的导热连接。在一些实施例中，如上所述，通过使用导热胶，通过电源壳体中的开口将电源连接至散热器来进行导热连接。在其他实施例中，对流冷却被用于通过使气体流过电源壳体到达一个或多个被动气流管来从电源中移除热量。

[0064] 在操作815中，电源电连接至爱迪生螺纹灯座或者任何其他标准灯泡连接器（例如，卡口式连接器）。可通过软焊、焊接、机械紧固或其他已知方式来进行连接。然后，在操作817中，爱迪生螺纹灯座被附接至电源壳体。由于散热器通常由诸如金属的导电材料制成，所以注意使电路径与散热器隔离。

[0065] 在操作819中，扩散器被密封至LED封装件以形成防尘壳体。可以在不再需要到达LED封装件的顶面的路径之后的时间形成该操作。如果LED封装终端在LED封装基板的背侧上，则可以在封装LED管芯之后形成防尘壳体。密封可包括简单地将扩散器粘附至LED 封装件，或者附加地将扩散器机械地紧固至LED封装件。

[0066] 这些操作描述了根据本发明的制作LED灯的特定实施例。本发明的散热器通过被动气流管提供了足够的冷却而不使用风扇来主动地移动气体。通过具有平滑的外表面，可以符合审美地设计LED灯外观来吸引消费者。

[0067] 上面论述了若干实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更好地理解以下详细描述。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。然而，这些优点不是为了限定，而是其他实施例可以提供其他优点。本领域普通技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的主旨和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims

1. 一种发光二极管（LED)灯，包括： LED封装件；扩散器，安装在所述LED封装件上方，与所述LED封装件一起形成防尘壳体；散热器，直接附接至所述LED封装件，以形成导热路径，其中，所述散热器包括：主体，具体腔体；多个鳍片，从所述主体呈辐射状展开；以及盖板；位于所述多个鳍片上方，其中，所述多个鳍片和所述盖板形成多个被动气流管的面，每个被动气流管都仅具有到达所述 LED灯的外侧的顶部开口和底部开口；电源壳体，位于所述散热器的所述腔体内；电源，电连接至所述LED封装件并被设置在所述电源壳体的内部；以及螺纹灯座，附接至所述电源壳体并电连接至所述电源，用于将所述LED灯固定至灯具。

2.根据权利要求1所述的LED灯，其中，所述散热器为无风扇散热器。

3.根据权利要求1所述的LED灯，其中，所述散热器的所述主体和所述鳍片包括：热塑料、陶瓷、或金属。

4.根据权利要求3所述的LED灯，其中，所述金属是选自由铜、镍、铝、和其合金所组成的组中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的LED灯，其中，所述金属涂覆有陶瓷粉末。

6.根据权利要求1所述的LED灯，其中，所述散热器的所述盖板包括与所述散热器的所述主体和所述鳍片不同的材料。

7.根据权利要求1所述的LED灯，其中，所述电源壳体与所述散热器无旋转地接合。

8.根据权利要求6所述的LED灯，其中，所述盖板被喷漆。

9. 一种发光二极管（LED)灯，包括： LED封装件；扩散器，安装在所述LED封装件上方，与所述LED封装件一起形成防尘壳体；无缝散热器，直接附接至所述LED封装件，以形成导热路径，其中，所述散热器包括：主体部分；多个鳍片部分，从所述主体部分放射状延伸；以及盖板部分，位于所述多个鳍片部分上方，以及其中，所述散热器还在其中限定了多个被动气流管，其中，所述被动气流管的每一个的壁都包括：所述主体部分的一条、两个相邻鳍片、和所述盖板的一部分；电源壳体，位于所述散热器的所述腔体内；电源，电连接至所述LED封装件并设置在所述电源壳体的内部；以及螺纹灯座，附接至所述电源壳体并电连接至所述电源，用于将所述LED灯固定至灯具。

10. 一种制造发光二极管（LED)灯的方法，所述方法包括：提供LED管芯；将所述LED管芯封装在热传导封装基板上以形成LED封装件；将所述LED封装件附接至具有多个被动气流管的散热器；将所述LED封装件电连接至电源壳体中的电源；将所述电源壳体附接至所述散热器；在所述电源和所述散热器之间安装热传导连接件；将所述电源电连接至爱迪生螺纹灯座；将所述爱迪生螺纹灯座附接至所述电源壳体；将扩散器密封至所述LED封装件以形成防尘壳体。