CN102620149A

CN102620149A - 一种三维led光源模块及设有此led光源模块的灯具

Info

Publication number: CN102620149A
Application number: CN2011100281482A
Authority: CN
Inventors: 余彬海; 汤勇; 李宗涛; 李程; 梁丽芳; 李军政
Original assignee: Foshan NationStar Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Foshan NationStar Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: CN102620149B

Abstract

本发明公开一种三维LED光源模块，包括基座、设置在基座上的LED芯片、覆盖在LED芯片上的封装结构，所述基座设有至少两个LED芯片安装面，所述各LED芯片安装面朝向不同的方向，每个LED芯片安装面上设有LED芯片，所述各LED芯片安装面的横截面外接或内切于同一圆中。本发明由于基座设有至少两个朝向不同方向的LED芯片安装面，使得各LED芯片安装面上的LED芯片具有不同的出光方向，不仅扩大光源模块的出光角度，还提高光源模块的出光效率，同时由于各芯片安装面具有共同的外接圆或内切圆，所以，只要以外接圆或内切圆的圆心为旋转点旋转一定角度，就能实现不同芯片安装面上的芯片水平安装。本发明还公开一种灯具。

Description

一种三维LED光源模块及设有此LED光源模块的灯具

技术领域

本发明涉及发光二级管(LED)的封装结构，尤其涉及一种出光效率高、芯片安装效率高的三维LED光源模块及设有LED光源模块的灯具。

背景技术

现如今，发光二极管(LED)由于具有寿命长、光效高、无辐射与低功耗等优点，因而，越来越广泛地应用于各种产品，如各种电子产品的指示灯、显示板、作为液晶显示屏(LCD)背光源等。现有的LED，一般包括基板或支架及设置在基板上的若干个LED芯片，然后再用封装结构封装起来。其中封装结构用于封装LED芯片，可以包括封装胶体或者预成型的封装透镜。现有的这种LED，大多只设有一个LED芯片安装面或者设有处于同一平面的安装面，这种结构会导致各LED芯片具有相同的出光方向相同，各LED芯片之间产生光的吸收，出光效率低，出光角度小。专利申请号为200710098179.9的中国专利申请公开了一种LED封装件，在该封装件中，安装芯片的安装部具有块状的凸起结构，该块状的凸起结构平坦的顶部以及临近该平坦的顶部形成且彼此朝向不同方向的至少两个非平行平面，这种结构虽然可以阻止LED芯片侧面发光受到损失，在加工时，由于要将芯片设置于与水平面成不同角度的平面，但该封装件外围具有杯状结构，因而无法实现芯片安放与金线键合的自动化安装，安装效率低；另外，整个块状的凸起结构设置在一凹槽内，这样导致封装胶体的厚度必须覆盖住凸起结构上表面，使得封装胶体用量多，成本加大；再有，凹槽结构对出光方向的限制，缩小了光源模块的应用范围，不利于LED光源模块的推广应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种三维LED 光源模块，能够使LED芯片具有不同的出光方向，同时提高安装LED芯片的效率。在此基础上，本发明还提供一种灯具，设有本发明的三维LED光源模块。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种三维LED光源模块，包括基座、设置在基座上的LED芯片、覆盖在LED芯片上的封装结构，所述基座设有至少两个LED芯片安装面，所述各LED芯片安装面朝向不同的方向，每个LED芯片安装面上设有LED芯片，所述各LED芯片安装面的横截面外接或内切于同一圆中。

优选地，各LED芯片安装面以同一封装结构覆盖。

优选地，各LED芯片安装面以独立的封装结构覆盖。

优选地，在所述基座内还设有散热机构。

优选地，所述散热机构为相变传热结构，其包括导热管以及设置导热管中的相变工质，所述导热管的内表面具有多孔吸液芯结构。

优选地，在所述LED芯片安装面上设置若干长槽，所述各长槽中分布有若干LED芯片，各长槽中填充荧光胶体。

优选地，在所述LED芯片安装面上设置多个凹槽，每个凹槽中设置一个LED芯片，各凹槽中填充荧光胶体。

优选地，所述封装结构为封装透镜。

优选地，所述封装结构为封装透镜，所述封装透镜的横截面为一圆形或弧形，各LED芯片安装面的横截面内接于该圆形或弧形中。

优选地，所述封装结构为封装透镜，所述封装透镜的横截面为弧形。

优选地，所述LED芯片安装面上依次设有第一绝缘层、导电层、第二绝缘层，所述导电层上具有蚀刻出的至少一对正负电引线连接部以及电极。

优选地，所述封装结构由硅胶材料一体成型，所述硅胶材料中掺混有荧光粉颗粒，所述荧光粉颗粒为红色荧光粉颗粒、绿色荧光粉颗粒、黄色荧光粉颗粒中的任一种或其任意组合。

优选地，位于基座两端的凹槽内的LED芯片与位于基座中部的凹槽内的LED芯片的颜色不同。

优选地，在基座的同一LED芯片安装面上，不同颜色的LED芯片交替设置在不同的凹槽中。

优选地，所述散热机构沿基座轴线方向延伸，形成一延伸部，所述延伸部设置有散热翅片。

优选地，所述相变传热结构沿基座轴线方向延伸，形成一延伸部，所述延伸部设置有散热翅片。

本发明提供的一种灯具，包括灯罩，所述灯罩中设有如上所述的三维LED光源模块。

与现有技术相比，本发明的三维LED光源模块，具有如下优点：

1、由于基座设有至少两个不同朝向不同方向的LED芯片安装面，使得各LED芯片安装面上安装的LED芯片具有不同的出光方向，避免了各LED芯片安装面间芯片对光的吸收，不仅扩大了整个光源模块的出光角度，实现大于180度出光甚至360度出光，还提高了光源模块的出光效率，理论分析其出光效率高达90％，TRACEPRO光学仿真结果显示，在考虑硅胶吸收的情况下其光效仍然达到82％，同时由于各芯片安装面具有共同的外接圆或内切圆，所以，只要以外接圆或内切圆的圆心为旋转点，旋转一定角度，就能方便地实现不同LED芯片安装面上的芯片水平安装，能够实现自动化安装，安装效率高，以至于人工成本得以降低；

2、进一步地，优选方案中，由于在基座中制造出相变传热结构作为散热机构，有利于LED芯片工作时产生的热量通过设置在相变传热结构的热管中的相变工质传热流动散发出去，散热效果好；相变传热结构导热率在15000W/(M·K)以上；

3、进一步地，优选方案中，各LED芯片安装面上分别设置封装透镜，方便满足不同的出光要求；

4、进一步地，优选方案中，各LED芯片安装面采用同一三维面硅胶透镜一次封装成型，生产效率高。同时，各LED芯片安装面的横截面具有共同外接圆的结构，有利于将一次成型硅胶透镜设计成外接圆柱的形状，便于控制各LED芯片安装面上荧光粉涂布的厚度，节约硅胶用量。

附图说明

图1为本发明三维LED光源模块实施例一的结构示意图；

图2为图1中的三维LED光源模块的立体结构示意图；

图3为图1中三维LED光源模块去除封装透镜的结构示意图；

图4为图2中三维LED光源模块的A向的内部结构示意图；

图5是本发明三维LED光源模块实施例二的结构示意图；

图6为图5中三维LED光源模块去除封装透镜的结构示意图；

图7为图5中三维LED光源模块的内部结构示意图；

图8为本发明三维LED光源模块实施例三的结构示意图；

图9为本发明三维LED光源模块实施例四的基座结构图；

图10为本发明三维LED光源模块实施例四的结构示意图；

图11为本发明三维LED光源模块实施例四的整体结构示意图；

图12为本发明灯具一优选实施例的结构图；

图中，有关附图标记如下：

1——三维LED光源模块； 11——基座；

111——第一芯片安装面； 112——第二芯片安装面；

113——第三芯片安装面； 12——LED芯片；

121——荧光胶体； 1121——第一绝缘层；

1122——导电层； 1123——正负电引线连接部；

1124——正负电引线连接部； 1125——第二绝缘层；

13——封装透镜； 131——第一封装透镜；

132——第二封装透镜； 133——第三封装透镜；

14——相变传热结构； 141——多孔吸液芯结构；

142——相变工质； 15——电极；

16——凹槽； 2——灯罩；

3—散热翅片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、效果更加清楚，以下通过具体的实施方式进行进一步说明。

LED光源模块实施例一

如附图1、图2、图3、图4所示，本实施例中的三维LED光源模块1，包括：基座11、安装在基座11上的LED芯片12、覆盖在LED芯片12上的封装透镜13及镶嵌在基座11内的相变传热结构14。

其中，基座11为长条状，所述基座11具有三个LED芯片安装面，分别为第一LED芯片安装面111，第二LED芯片安装面112及第三LED芯片安装面113，第二LED芯片安装面沿水平方向设置，第一LED芯片安装面111及第三LED芯片安装面113分别位于第二LED芯片112安装面的两侧，并与之连接，参见图3，基座的横截面侧边所成的四边形内接于一同一圆中。

其中，每个LED芯片安装面上安装有多个LED芯片12，参见图2，每个LED芯片安装面上还设有一个电极15。

其中，LED芯片12为蓝光芯片，封装透镜13由硅胶材料一体成型，且硅胶材料中掺杂有黄色荧光粉颗粒。在其他实施方式中，荧光粉颗粒可以为红色荧光粉颗粒或绿色荧光粉颗粒或其混合等，不限于本实施例。本实施例中，封装透镜13与基座横切面的内接圆为同心圆。

为进一步阐述本实施例三维LED光源模块的内部构造，下面结合图4进行详细说明。其中，基座11采用金属材料制成，可选用合金铜、合金铝等。基座11的第二LED芯片安装面112上覆盖有第一绝缘层1121，第一绝缘层1121上覆盖有一层导电层1122，导电层1122上具有蚀刻出的至少一对正负电引线连接部1123、1124，电极15在此导电层1122上蚀刻而成；还设有第二绝缘层1125，覆盖在导电层1122上，需在正负电引线连接部及电极对应位置上将第二绝缘层1125去除。

其中，在基座11中制造出相变传热结构14起导热作用，其包括内表面具有多孔吸液芯结构141及填充在相变传热结构14内的相变工质142。在具体实施例中，相变工质可以是水、液氨等。

本实施例提供的三维LED光源模块，具有以下有益效果：

(1)基座设有三个不同方向的LED芯片安装面，基座的这种三维结构设计，不仅扩大了整个光源模块的出光角度，还提高了光源模块的出光效率。这使得各LED芯片安装面上安装的芯片具有不同的出光方向，避免了各LED芯片安装面间芯片对光的吸收，实现大于180度出光甚至360度出光，同时还提高了光源模块的出光效率，理论分析其出光效率高达90％，TRACEPRO光学仿真结果显示，在考虑硅胶吸收的情况下其光效仍然达到82％。

(2)三维封装结构有利于芯片安装。由于各芯片安装面具有共同的外接圆，所以，只要以外接圆圆心为旋转点，旋转一定角度，就能方便地实现不同LED芯片安装面上的芯片安装。

(3)横截面呈外接圆结构的硅胶透镜一次封装成型，生产效率高，节约成本，且光效佳。本实施例提供的LED光源模块采用了三维面硅胶透镜一次封装成型，生产效率高。同时，本实施例中的这种各LED芯片安装面具有共同外接圆的结构设计，有利于将一次成型硅胶透镜设计成外接圆柱形状，便于控制各LED芯片安装面荧光粉涂布的厚度，节约硅胶用量。另外，道康宁公司提供的硅胶对450nm到800nm的光透射比的测试数据表明：光通过1mm的硅胶，光效约降低3％到5％左右。由此可见，外接圆透镜结构的设置，在降低成本的同时，有利于提高封装结构的出光效率。

(4)相变传热结构散热效果佳。由于在基座中制造出相变传热结构作为散热机构，有利于LED芯片工作时产生的热量通过热管中的液体流动散发出去，散热效果好；相变传热结构导热率在15000W/(M·K)以上。

LED光源模块实施例二

下面结合图5-图7对本发明三维LED光源模块的实施例二进行详细说明。

如附图5所示，本发明提供的三维LED光源模块1，包括：基座11，安装在基座11上的LED芯片12，覆盖在芯片12上的荧光胶体121，包覆在基座上表面的封装透镜13及在基座11内制造出的相变传热结构14。

本实施例中，基座11具有第一芯片安装面111、第二芯片安装面112及第三芯片安装面113；第一芯片安装面111上覆盖有半球形的第一封装透镜131，第二芯片安装面112上覆盖有半球形的第二封装透镜132，第三芯片安装面113上覆盖有半球形的第三封装透镜133。

在其他实施方式中，为实现不同的配光需求，第一封装透镜、第二封装透镜及第三封装透镜的形状也可以不同，其中，封装透镜形状优选采用“花生米”形、“元宝”形、椭球形等。

其中，基座11为长条状，参见图6，各LED芯片安装面的横截面与同一圆C’相切。

参见附图7，基座11由金属材料制成，基座11的表面由内向外依次设有第一绝缘层1121、导电层1122和第二绝缘层1125。多个凹槽16贯通第一绝缘层1121、导电层1122和第二绝缘层1125至基座内部，凹槽开口部位有蚀刻出的正负电引线连接部1123、1124，发光二极管芯片12安装在凹槽底部并通过引线电性连接至正负电引线连接部1123、1124，凹槽16内填充有荧光胶体121。本实施例中，LED芯片12采用的是蓝光芯片，填充在凹槽16内的荧光胶体为含黄色荧光粉颗粒的硅胶。

为更好地调节灯具的色温和显色性，在其他实施方式中，可以在位于基座11两端的凹槽内安装蓝光LED芯片，在位于基座11中部的凹槽内安装红光LED芯片；或者各种颜色的LED芯片交替安装在不同的凹槽内；或者不同凹槽内填充不同波长的荧光粉颗粒等等；不限于本实施例。

本实施例中，凹槽16中只设置一个LED芯片，能够很好地防止处于同一LED芯片安装面上各LED芯片间的光相互吸收。在其他实施方式中，凹槽可以设置的较长或较宽，一个凹槽中设置多个LED芯片。

本实施例中的三维LED光源模块，由于采用凹槽16将第一绝缘层1121、导电层1122和第二绝缘层1125贯通至基座内部，并将LED芯片直接点在金属基座上，散热效果更加突出；另外，各LED芯片安装面上分别设置封装透镜，方便实现不同的出光要求。本实施例提供的LED光源模块，由于每一LED芯片安装在独立的凹槽中，还可方便实现不同凹槽发射不同波长的光的设计要求，实用性更强，能够更好地满足不同环境对色温和显色性的需求。在相同的参数设置下对本实施例与实施例一提供的光效进行模拟，结果得出：本实施例的出光效率为86％，实施例一的出光效率为83％。表明：该封装结构的确提高了出光效率。

LED光源模块实施例三

参见图8，本实施例中的三维LED光源模块与实施例二的区别在于，本实施例中只设置一个封装透镜13，该封装透镜13覆盖三个LED芯片安装面，封装透镜13的横截面与基座横截面的内切圆为同心圆结构，其余均与实施例二一致，此处不再赘述。

以上实施例中，LED芯片安装面均为三个，而且基座底面不作为LED芯片安装面，在其他的实施方式中，还可以设置两个或四个、或五个LED芯片安装面，只要各LED芯片安装面的横截面能够外接或内切同一圆中即可。

LED光源模块实施例四

为进一步阐述本发明的实质，下面结合图9、图10、图11对本发明具体实施例四进行详细说明。

如图9、图10所示，本发明提供的一种三维LED光源模块1，包括：具有六个芯片安装面(来标示)的基座11，设置在每个芯片安装面上的一条凹槽16，安装在凹槽16内的多个LED芯片12，覆盖在LED芯片上的荧光胶体121，覆盖封装在光源模块外表面的封装透镜13及与基座1制造在一起的相变传热结构14。本实施例中每个芯片安装面上开设一条凹槽是一种优选方式，不限于本实施例，在其他实施例中也可开设两条或以上的凹槽。

其中，封装透镜13为一一次封装成型的圆柱体形透镜结构，且所述基座11与该圆柱体形透镜结构内接。

参见图11，相变传热结构14沿基座轴线方向延伸，形成一延伸部，延伸部上还设有散热翅片3。

本实施例提供的一种三维LED光源模块由实施例一演变而来，其与实施例一的区别如下：

1、六个芯片安装面组成一圆周结构，可实现光源模块封装结构向四周发光，扩大本发明的应用范围。

2、相变传热结构从光源模块封装结构内延伸而出，并与外部散热结构制造在一起，方便实现光源模块的散热，进一步提高本发明的实用性。

3、每个芯片安装面上开设有至少一条凹槽用来安放芯片。这种凹槽结构设计不仅可以用来调节各芯片安装面的出光方向，还可以用来承载荧光胶体121，方便实现荧光胶的涂覆。

4、封装透镜外接于基座11上。这种封装透镜与基座外接的结构设计，可在节约硅胶用量、控制成本的同时，缩短硅胶中的光线路程，提高出光效率。

以上实施例中，设置在基座内的散热机构均采用相变传热结构，当然也可采用现有技术中的其他散热机构代替，此处不一一列举。

灯具优选实施例

参见图12，本实施例为一种设置有本发明的三维LED光源模块的灯具，其包括：三维LED光源模块1，灯罩2及散热翅片3。其中，三维LED光源模块1的结构与实施例四一致，相变传热结构14沿基座轴线方向延伸，形成一延伸部，该延伸部延伸到灯罩2外，散热翅片3设置在延伸部上。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种三维LED光源模块，包括基座、设置在基座上的LED芯片、覆盖在LED芯片上的封装结构，其特征在于，所述基座设有至少两个LED芯片安装面，所述各LED芯片安装面朝向不同的方向，每个LED芯片安装面上设有LED芯片，所述各LED芯片安装面的横截面外接或内切于同一圆中。

2.根据权利要求1所述的三维LED光源模块，其特征在于，各LED芯片安装面以同一封装结构覆盖。

3.根据权利要求1所述的三维LED光源模块，其特征在于，各LED芯片安装面以独立的封装结构覆盖。

4.根据权利要求1所述的三维LED光源模块，其特征在于，在所述基座内还设有散热机构。

5.根据权利要求4所述的三维LED光源模块，其特征在于，所述散热机构为相变传热结构，其包括导热管以及设置导热管中的相变工质，所述导热管的内表面具有多孔吸液芯结构。

6.根据权利要求1所述的三维LED光源模块，其特征在于，在所述LED芯片安装面上设置若干长槽，所述各长槽中分布有若干LED芯片，各长槽中填充荧光胶体。

7.根据权利要求1所述的三维LED光源模块，其特征在于，在所述LED芯片安装面上设置多个凹槽，每个凹槽中设置一个LED芯片，各凹槽中填充荧光胶体。

8.根据权利要求1所述的三维LED光源模块，其特征在于，所述封装结构为封装透镜。

9.根据权利要求2所述的三维LED光源模块，其特征在于，所述封装结构为封装透镜，所述封装透镜的横截面为一圆形或弧形，各LED芯片安装面的横截面内接于该圆形或弧形中。

10.根据权利要求3所述的三维LED光源模块，其特征在于，所述封装结构为封装透镜，所述封装透镜的横截面为弧形。

11.根据权利要求1所述的三维LED光源模块，其特征在于，所述LED芯片安装面上依次设有第一绝缘层、导电层、第二绝缘层，所述导电层上具有蚀刻出的至少一对正负电引线连接部以及电极。

12.根据权利要求1所述的三维LED光源模块，其特征在于，所述封装结构由硅胶材料一体成型，所述硅胶材料中掺混有荧光粉颗粒，所述荧光粉颗粒为红色荧光粉颗粒、绿色荧光粉颗粒、黄色荧光粉颗粒中的任一种或其任意组合。

13.根据权利要求7所述的三维LED光源模块，其特征在于，位于基座两端的凹槽内的LED芯片与位于基座中部的凹槽内的LED芯片的颜色不同。

14.根据权利要求7所述的三维LED光源模块，其特征在于，在基座的同一LED芯片安装面上，不同颜色的LED芯片交替设置在不同的凹槽中。

15.根据权利要求4所述的三维LED光源模块，其特征在于，所述散热机构沿基座轴线方向延伸，形成一延伸部，所述延伸部设置有散热翅片。

16.根据权利要求5所述的三维LED光源模块，其特征在于，所述相变传热结构沿基座轴线方向延伸，形成一延伸部，所述延伸部设置有散热翅片。

17.一种灯具，包括灯罩，其特征于，所述灯罩中设有如权利要求1～16所述的三维LED光源模块。