CN103307470A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光装置(100)，该发光装置(100)包括至少两个LED芯片(1)、散热器(2)、驱动器(3)，其中，散热器(2)设置为在一侧支撑LED芯片(1)并且在另一侧具有容纳驱动器(3)的容纳腔，其中，发光装置(100)还包括设置在散热器(2)的装配面(21)上的金属导热结构(4)，LED芯片(3)与金属导热结构(4)电连接并与金属导热结构(4)上导热接触。根据本发明的发光装置具有极佳的散热性能，并且其具有降低了的制造难度和生产成本。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及一种发光装置。
背景技术
众所周知，LED照明具有不可替代的优点，其节省能源，超低功耗，电光功率转换接近100％，相同的照明效率比传统光源节能80％以上，并且其寿命较长。鉴于以上优点，人们越来越多地将LED作为光源来使用，例如市场上大量出现的发光装置。这种发光装置具有传统的光源例如白炽灯或灯管的外形轮廓，这样其能够作为光源更好地适应已有的照明系统。然而，现有技术中出现的发光装置存在一些技术问题，例如，LED芯片本身需要布置在印刷电路板上，而驱动器本身也需要通过导线与印刷电路板连接，为LED芯片提供电能，这增加了制造难度，以及加大了制造成本。此外，由于LED芯片的热量需通过印刷电路板传递给散热器，为了提高导热效率，需要在印刷电路板和散热器之间涂覆导热硅胶，但这种结构还是会增大导热路径中的热阻，不利于散热。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种发光装置，该发光装置的LED芯片直接布置在散热器上，无需使用传统的印刷电路板，这使根据本发明的发光装置具有极佳的散热性能。此外，在驱动器和LED芯片之间无需使用导线进行连接，这极大地降低了制造难度，降低了生产成本。
本发明的目的通过一种发光装置由此实现，即该照明装置包括：至少两个LED芯片、散热器、驱动器，其中，发光装置还包括设置在散热器的装配面上的金属导热结构，LED芯片与金属导热结构电连接，并与金属导热结构上导热接触。在本发明的设计方案中，LED芯片本身直接固定在散热器的金属导热结构上，金属导热结构在此同时起到导热和为LED芯片提供电能的作用。此外，金属导热结构与散热器的装配面直接热接触，那么来自LED芯片的热量就会通过金属导热结构直接传递给散热器，这最大可能地降低了热传递路径上的热阻。
优选的是，金属导热结构包括彼此同心地设置的、在周向上延伸的第一金属结构和第二金属结构。这些金属结构与LED芯片直接导热接触，并为LED芯片提供电能。LED芯片的电极可以例如通过焊接的方式直接与金属导热结构电连接，从而无需再使用电导线，例如金线进行电连接。这降低了制造难度，并且极大地降低了制造成本。
根据本发明的一个优选的设计方案提出，驱动器具有第一正极接触端和第一负极接触端，第一金属结构和第二金属结构中的一个具有第二正极接触端，并且第一金属结构和第二金属结构中的另一个具有第二负极接触端，第一正极接触端和第一负极接触端分别穿过装配面与相应的第二正极接触端和第二负极接触端导电接触。在实际的应用中，驱动器的正极接触端和负极接触端可以设计成插脚的形式，而金属结构上的正极接触端和负极接触端可以设计成插槽的形式。通过将插脚插入到插槽中即可在驱动器和金属结构之间实现电连接，从而无需使用为此所必须的电导线，这进一步降低了制造难度，并且极大地降低了制造成本。此外，在驱动器出现故障时，还可简单地将驱动器取下，在更换驱动器后将其插装上即可继续工作，这对普通用户而言是具有很大的实际意义的。
优选的是，第一金属结构和第二金属结构设计为在周向上连续延伸的金属片。通常这种金属片设计成环状的金属片，但是为了满足LED芯片在发光装置中的布置的要求，金属片也可以布置成方形环、五边形的环或者六边形的环等等。
在本发明的一个优选的设计方案中，全部的LED芯片布置在第一金属结构或第二金属结构上，其中，LED芯片的一个电极与承载LED芯片的第一金属结构或第二金属结构电连接，并且LED芯片的另一个电极通过导线与未承载LED芯片的所述第二金属结构或第一金属结构电连接。由此，在第一金属结构、LED芯片和第二金属结构以及驱动器之间形成一个回路，从而为LED芯片提供驱动电能。此外，在本设计方案中，由于LED芯片完全地处于一个金属结构之上，LED芯片与金属结构之间具有最大的接触面积，这非常有利于散热。
根据本发明的另一优选的设计方案，各个LED芯片分别跨接在第一金属结构和第二金属结构上，其中LED芯片的一个电极与第一金属结构电连接，并且LED芯片的另一个电极与第二金属结构电连接。在本设计方案中，第一金属结构和第二金属结构分别于LED芯片的两个电极导电接触，从而避免使用了通常设计为金线的导线。这有利于降低成本，降低制造难度。
根据本发明的又一优选的设计方案，第一金属结构和第二金属结构分别包括多个彼此电绝缘的金属片扇段。优选的是，第一金属结构的一个金属片扇段通过导线与第二金属结构的一个金属片扇段电连接。有利的是，LED芯片中的一部分中的各个LED芯片分别跨接地布置在第一金属结构的彼此相邻的金属片扇段上，并且LED芯片中的另一部分中的各个LED芯片分别跨接地布置在第二金属结构的彼此相邻的金属片扇段上。在本设计方案中，各个LED芯片分别跨接在同一金属结构的相邻的两个金属片扇段之间，从而在同一金属结构上的LED芯片彼此之间形成串联连接。同时，在第一金属结构和第二金属结构之间还通过导线电连接，从而在各个LED芯片、第一金属结构、第二金属结构和驱动器之间形成回路。
优选的是，散热器包括散热本体和多个放射状地布置在散热本体外表面上的散热翅片，这显著地增大了散热器与周围环境的接触面积，提高了散热器的散热效果。
进一步优选的是，散热器还包括多个辅助金属散热片，这些辅助金属散热片包封在散热翅片的内部。辅助的金属散热片具有较高的导热系数，其有助于提高散热器的散热效果。
有利的是，辅助金属散热片通过嵌镶注塑成型工艺分别包封在散热翅片中。通过嵌镶注塑成型工艺包封的辅助金属散热片能够与散热翅片无缝隙地接触，从而有效地降低了导热路径上的热阻。
优选的是，第一金属结构或者所述第二金属结构与辅助金属散热片直接导热接触。来自LED芯片的热量通过与之导热接触的金属结构直接传递给辅助金属散热片，由此提高了散热器的散热性能。
根据本发明的优选的设计方案提出，散热本体和散热翅片由电绝缘的导热塑料通过嵌镶注塑成型工艺一体制成。导热塑料具有良好的可塑性，可根据需要来成本低廉地生产出各种形状的散热器。同时，电绝缘的导热塑料具有优良的电绝缘性能，从而无需在设计散热器时考虑到驱动器和散热器之间的必要的爬电距离而预留较大的空间，这降低了散热器的所占用的空间。此外，驱动器也无需再布置在专用的驱动器壳体中，而可以直接布置在散热器的容纳空间中。
优选的是，第一金属结构、第二金属结构以及辅助金属散热片由铜基或铝基材料制成。根据本发明的发光装置的散热器是一种混合型散热器，其兼具良好的散热性能以及较小的结构重量的优点。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：
图1是根据本发明的发光装置的第一实施例的分解透视图；
图2是根据本发明的发光装置的第二实施例的分解透视图；
图3是根据本发明的发光装置的第三实施例的分解透视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的发光装置100的第一实施例的分解透视图。从图中可见，根据本发明的发光装置100包括至少两个LED芯片1、散热器2、驱动器3，其中，散热器2设置为在一侧支撑LED芯片1并且在另一侧具有有容纳驱动器3的容纳腔，散热器2在支撑LED芯片1的所述一侧上具有装配面21，在装配面21上设置有金属导热结构4，所述LED芯片1与金属导热结构4电连接，并与金属导热结构4上导热接触。
从图中可见，该金属导热结构4包括彼此同心地设置在装配面12上在周向上延伸的第一金属结构41和第二金属结构42。从图中进一步可见，该第一金属结构41和所述第二金属结构42分别设计为在周向上连续延伸的金属片。在本实施例中，这种金属片设计成环状的金属片，但是为了满足LED芯片1在发光装置100中的布置的要求，金属片也可以布置成方形环、五边形的环或者六边形的环等等。
在图1中还可以看到驱动器3的结构，在本发明的设计方案中，驱动器3具有第一正极接触端31和第一负极接触端32，第一金属结构41上设置有第二正极接触端411，第二金属结构42上设置有第二负极接触端421，第一正极接触端31和第一负极接触端32分别穿过装配面21与相应的第二正极接触端411和第二负极接触端421导电接触。在本发明的各个实施例中，驱动器3的第一正极接触端31和第一负极接触端32可以设计成插脚的形式，而第一金属结构41和第二金属结构42上的第二正极接触411端和第二负极接触端421可以设计成插槽的形式。通过将插脚插入到插槽中即可在驱动器3和第一金属结构41和第二金属结构42之间实现电连接，从而无需使用为此所必须的电导线，这进一步降低了制造难度，并且极大地降低了制造成本。
散热器1包括散热本体22和多个放射状地布置在散热本体22外表面上的散热翅片23以及多个辅助金属散热片24，这些辅助金属散热片24通过嵌镶注塑成型工艺包封在散热翅片23的内部。此外，为了确保良好的散热，散热本体22和散热翅片23由电绝缘的导热塑料通过嵌镶注塑成型工艺一体制成，而第一金属结构41、第二金属结构42以及辅助金属散热片24由铜基或铝基材料制成，从而获得一种混合型散热器。为了进一步提高散热器2的散热性能，第一金属结构41或者第二金属结构42与辅助金属散热片24直接导热接触。来自LED芯片1的热量通过与之导热接触的金属结构直接传递给辅助金属散热片24，由此提高了散热器2的散热性能。
在本发明的第一实施例中，全部的LED芯片1布置在第一金属结构41上，当然全部的LED芯片1也可以布置在第二金属结构42上。LED芯片1的一个电极与第一金属结构41电连接，并且LED芯片1的另一个电极通过导线5，例如金线与第二金属结构42电连接。由此，在第一金属结构41、LED芯片1和第二金属结构42以及驱动器3之间形成一个回路，从而为LED芯片1提供驱动电能。此外，在本设计方案中，由于LED芯片1完全地处于一个金属结构之上，LED芯片1与金属结构之间具有最大的接触面积，这非常有利于散热。
图2示出了根据本发明的发光组件100的第二实施例的分解透视图。根据本发明的发光组件100的第二实施例与第一实施例的区别在于LED芯片1在金属导热结构4上的布置关系。在根据本发明的发光组件的第二实施例中，各个LED芯片1分别跨接在第一金属结构41和第二金属结构42上，其中LED芯片1的一个电极与第一金属结构41电连接，并且LED芯片1的另一个电极与第二金属结构42电连接。在本实施例中，第一金属结构41和第二金属结构42分别于LED芯片1的两个电极导电接触，从而避免使用了通常设计为进行的导线。这有利于降低成本，降低制造难度。
图3示出了根据本发明的发光组件100的第三实施例的分解透视图，其与之前描述的两个实施例的区别在于LED芯片1在金属导热结构4上的布置关系，以及金属导热结构4的结构。从图3中可见第一金属结构41和第二金属结构42分别包括多个彼此电绝缘的金属片扇段，并且第一金属结构41的一个金属片扇段通过导线5与第二金属结构42的一个金属片扇段电连接。LED芯片1中的一部分中的各个LED芯片1分别跨接地布置在第一金属结构41的彼此相邻的金属片扇段上，并且LED芯片1中的另一部分中的各个LED芯片1分别跨接地布置在第二金属结构42的彼此相邻的金属片扇段上。在本实施例中，各个LED芯片1分别跨接在同一金属结构的相邻的两个金属片扇段之间，从而在同一金属结构上的LED芯片1彼此之间形成串联连接。同时，在第一金属结构41和第二金属结构42之间还通过导线5电连接，从而在各个LED芯片1、第一金属结构41、第二金属结构42和驱动器3之间形成回路。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
参考标号
1     LED芯片
2     散热器
21    装配面
22    散热本体
23    散热翅片
24    辅助金属散热片
3     驱动器
31    第一正极接触端
32    第一负极接触端
4     金属导热结构
41    第一金属结构
411   第二正极接触端
42    第二金属结构
421   第二负极接触端
5     导线
100   发光装置

Claims (15)

1.一种发光装置(100)，包括至少两个LED芯片(1)、散热器(2)、驱动器(3)，其中，所述散热器(2)设置为在一侧支撑所述LED芯片(1)并且在另一侧具有容纳所述驱动器(3)的容纳腔，其特征在于，所述发光装置(100)还包括设置在所述散热器(2)的装配面(21)上的金属导热结构(4)，所述LED芯片(1)与所述金属导热结构(4)电连接并与所述金属导热结构(4)上导热接触。
2.根据权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于，所述金属导热结构(4)包括彼此同心地设置的、在周向上延伸的第一金属结构(41)和第二金属结构(42)。
3.根据权利要求2所述的发光装置(100)，其特征在于，所述驱动器(3)具有第一正极接触端(31)和第一负极接触端(32)，所述第一金属结构(41)和所述第二金属结构(41)中的一个具有第二正极接触端(411)，并且所述第一金属结构(41)和所述第二金属结构(42)中的另一个具有第二负极接触端(421)，所述第一正极接触端(31)和所述第一负极接触端(32)分别穿过所述装配面(21)与相应的所述第二正极接触端(411)和所述第二负极接触端(421)导电接触。
4.根据权利要求3所述的发光装置(100)，其特征在于，所述第一金属结构(41)和所述第二金属结构(42)分别设计为在周向上连续延伸的金属片。
5.根据权利要求4所述的发光装置(100)，其特征在于，全部的所述LED芯片(1)布置在所述第一金属结构(41)或所述第二金属结构(42)上，其中，所述LED芯片(1)的一个电极与承载所述LED芯片(1)的所述第一金属结构(41)或所述第二金属结构(42)电连接，并且所述LED芯片(1)的另一个电极通过导线(5)与所述第二金属结构(42)或所述第一金属结构(41)电连接。
6.根据权利要求4所述的发光装置(100)，其特征在于，各个所述LED芯片(1)分别跨接地布置在所述第一金属结构(41)和所述第二金属结构(42)上，其中所述LED芯片(1)的一个电极与所述第一金属结构(41)电连接，并且所述LED芯片(1)的另一个电极与所述第二金属结构(42)电连接。
7.根据权利要求3所述的发光装置(100)，其特征在于，所述第一金属结构(41)和所述第二金属结构(42)分别包括多个彼此电绝缘的金属片扇段。
8.根据权利要求7所述的发光装置(100)，其特征在于，所述第一金属结构(41)的一个所述金属片扇段通过导线(5)与所述第二金属结构(42)的一个所述金属片扇段电连接。
9.根据权利要求8所述的发光装置(100)，其特征在于，所述LED芯片(1)中的一部分中的各个所述LED芯片(1)分别跨接地布置在所述第一金属结构(41)的彼此相邻的金属片扇段上，并且所述LED芯片(1)中的另一部分中的各个所述LED芯片(1)分别跨接地布置在所述第二金属结构(42)的彼此相邻的金属片扇段上。
10.根据权利要求2至8中任一项所述的发光装置(100)，其特征在于，所述散热器(2)包括散热本体(22)和多个放射状地布置在所述散热本体(22)外表面上的散热翅片(23)。
11.根据权利要求10所述的发光装置(100)，其特征在于，所述散热器(2)还包括多个辅助金属散热片(24)，所述辅助金属散热片(24)包封在所述散热翅片(23)的内部。
12.根据权利要求10所述的发光装置(100)，其特征在于，所述辅助金属散热片(24)通过嵌镶注塑成型工艺分别包封在所述散热翅片(23)中。
13.根据权利要求2至8中任一项所述的发光装置(100)，其特征在于，所述第一金属结构(41)或者所述第二金属结构(42)与所述辅助金属散热片(24)直接导热接触。
14.根据权利要求10所述的发光装置(100)，其特征在于，所述散热本体(22)和所述散热翅片(23)由电绝缘的导热塑料通过嵌镶注塑成型工艺一体制成。
15.根据权利要求11所述的发光装置(100)，其特征在于，所述第一金属结构(41)、所述第二金属结构(42)以及所述辅助金属散热片(24)由铜基或铝基材料制成。
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