CN103322437B - 具有强散热能力的发光二极管球泡灯及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体照明技术，特别涉及发光二极管球泡灯及其制造方法。在本发明的一个实施例中，利用封排机或封口机加热散热管与开口端接触的部分，并且利用装头机加热灯头的外表面。由于装头机、封排机和封口机都是普通灯泡制造过程中被广泛使用的设备，因此本实施例的方法可以在现有的灯泡生产线上实现。

Description

具有强散热能力的发光二极管球泡灯及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体照明技术，特别涉及采用发光二极管作为光源的球泡灯(bulb-typelamp)及其制造方法。

背景技术

在照明领域，发光二极管(LED)光源产品的应用正吸引着世人的目光。LED作为一种新型的绿色光源产品，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。

LED是一种固态半导体器件，其基本结构一般包括带引线的支架、设置在支架上的半导体晶片以及将该晶片四周密封起来的封装材料(例如荧光硅胶或环氧树脂)。上述半导体晶片包含有P-N结构，当电流通过时，电子被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后以光子的形式发出能量，而光的波长则是由形成P-N结构的材料决定的。

LED在工作过程中，只有一部分电能被转换为热能，其余部分都转换成为热能，从而导致LED的温度升高，这是其性能劣化和失效的主要原因。在大功率LED照明装置中，如何高效率地和及时地将LED产生的热量散发到照明装置外部的问题显得尤为突出。

对于大功率LED照明装置，目前业界已经从芯片、电路板和系统等诸多层面提出了各种散热解决方案。

就芯片层面而言，一般可以通过增大芯片尺寸、改变封装结构和材料等来提高散热能力。

对于系统层面，例如比较常见的是将铝等金属制成的散热鳍片用作灯具外壳的一部分，从而通过增大暴露在外部环境中的面积来提高散热能力。另外一种降低LED温度的途径基于主动散热方式，例如可在灯壳内部安装风扇，通过加快散热器表面的空气的流动来改善散热效果。

美国德克萨斯州的Nuventix公司最近研发了一种称为 的射流器，该装置内部包括一个隔膜，当该隔膜振动时，气流产生于装置内部并且通过喷嘴向散热器快速喷射。喷射的气流带动周围的空气一起到达散热器附近，从而以很高的热交换效率将散热器的热量带走。有关 射流器的进一步描述例如可参见John Stanley Booth等人于2008年10月16日提交的题为“带多个LED和合成喷射热管理系统的灯具”的美国专利申请No.12/288144，该专利申请作为参考文献，以全文引用的方式包含在本申请中。

但是需要指出的是，上述各种散热解决方案都是以制造成本上升和灯具结构复杂化为代价的，而这制约着LED光源在大功率照明装置中的普及应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较强散热能力的发光二极管球泡灯。

本发明的上述目的可通过下列技术方案实现：

一种发光二极管球泡灯，包括：

灯头，其侧壁包含由金属材料构成的电极连接区；

灯罩，其与所述灯头结合在一起以形成空腔；以及

发光二极管灯芯，其包含：

金属散热器，其设置在所述空腔内并且与所述电极连接区接触；

基板，其设置在所述金属散热器的外部；

至少一个发光二极管单元，其设置在所述基板的表面；以及

设置在所述金属散热器内部的驱动电源，其与所述发光二极管单元电气连接。

在上述方案的发光二极管球泡灯中，金属散热器与灯头的电极连接区接触，因此发光二极管单元和驱动电源产生的热量在被金属散热器吸收后，一方面以热辐射的方式透过灯罩散发到环境中去，另一方面，还可经由灯头的电极连接区散发到环境中去，这使得总体散热面积增大。此外，上述方案无需对灯头的结构进行改动，即可使其在提供驱动电源与外部电源之间电气接口的同时，还担负起散热器的作用，因此降低了制造成本。再者，发光二极管灯芯被安装在由灯罩和灯头限定的空间内，这种布局使得将LED球泡灯设计为具有与普通白炽灯类似的结构成为可能，从而能够将简单、成熟的白炽灯制造工艺应用于LED灯。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述金属材料为包含下列至少一种元素的铜基合金：锌、铝、铅、锡、锰、镍、铁和硅。当灯头采用上述铜基合金时，有利于提高耐腐蚀能力，从而使得灯头的使用寿命与LED光源的工作寿命匹配。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述基板被固定在所述金属散热器的顶部和/或侧部。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述金属散热器被固定在所述灯头的侧壁上。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述由金属材料构成的区域为电极连接区，其包含内螺纹而所述金属散热器的端部的外表面包含与所述内螺纹适配的外螺纹。上述螺纹配合的结构可以使金属散热器与电极连接区更为紧密地结合在一起，从而减少了二者之间的热阻。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述灯罩的内表面和/或外表面覆盖石墨或常温远红外陶瓷辐射材料。或者优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述金属散热器的外表面覆盖石墨或常温远红外陶瓷辐射材料。当灯罩和金属散热器的表面覆盖石墨或常温远红外陶瓷辐射材料时，可以有效提高其热辐射能力，这对于大功率发光二极管球泡灯特别适合。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述驱动电源的其中一个输入端与所述金属散热器电气连接。上述连接结构可以省去将驱动电源的其中一个电极焊接到灯头侧壁的工序步骤，而且也节省了电极材料的消耗。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述基板由陶瓷材料或导热绝缘高分子复合材料构成。陶瓷材料低廉的价格可推动成本的降低，此外，当采用陶瓷材料作为基板时，布线可以通过银浆烧结工艺来制作，这可以避免铜刻蚀工艺造成的环境污染。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述发光二极管单元为发光二极管单体，其与形成于所述基板表面的布线通过焊接方式电气连接。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述发光二极管单元为发光二极管管芯，其被固定在所述基板的表面并且与形成于所述基板表面的布线通过绑定工艺或板上倒装芯片(FCOB)工艺实现电气连接。由于将管芯直接安装在基板表面，因此省去了管芯封装的环节，进一步降低了制造成本。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述驱动电源通过从所述基板引出的引线，经所述布线与所述发光二极管单元电气连接。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述布线通过印制电路工艺形成于所述基板表面。

优选地，在上述发光二极管球泡灯中，所述布线使得多个所述发光二极管单元以串联、并联、混联或交叉阵列的形式相连。

本发明还有一个目的是提供一种制造上述发光二极管球泡灯的方法，其具有制造工艺简单的优点。

本发明的上述目的可通过下列技术方案实现：

一种制造上述发光二极管球泡灯的方法，所述发光二极管灯芯包含金属散热器、固定在所述金属散热器外部的基板、设置在所述基板的表面的至少一个发光二极管单元和设置在所述金属散热器内部并且与所述发光二极管单元电气连接的驱动电源，所述方法包含下列步骤：

在灯头的内表面和/或所述金属散热器的一个端部的外表面覆盖粘合剂；

使所述金属散热器的所述端部伸入灯头的内部并且与形成于所述灯头侧壁的、由金属材料构成的电极连接区接触；

将灯罩的开口端插入所述灯头与所述金属散热器之间的间隔内；以及

加热所述灯头的外表面以使所述粘合剂固化，从而使所述灯头、所述灯罩和所述发光二极管灯芯管固定在一起。

本发明的上述目的还可通过下列技术方案实现：

一种制造上述发光二极管球泡灯的方法，所述发光二极管灯芯包含金属散热器、固定在所述金属散热器外部的基板、设置在所述基板的表面的至少一个发光二极管单元和设置在所述金属散热器内部并且与所述发光二极管单元电气连接的驱动电源，所述方法包含下列步骤：

使所述金属散热器的一个端部伸入灯头的内部并且与形成于所述灯头侧壁的、由金属材料构成的电极连接区接触；

在所述灯头与所述金属散热器之间的间隔内填充粘合剂；

将灯罩的开口端插入所述间隔内；以及

加热所述灯头的外表面以使所述粘合剂固化，从而使所述灯头、所述灯罩和所述发光二极管灯芯管固定在一起。

优选地，在上述方法中，利用装头机加热所述灯头的外表面。装头机是普通灯泡制造过程中被广泛使用的设备，因此本实施例的方法可以在现有的灯泡生产线上实现。

优选地，在上述方法中，利用火焰或高温气体加热所述灯头的外表面。

优选地，在上述方法中，借助所述电极连接区与所述金属散热器的所述端部的螺纹配合，使得所述金属散热器的所述端部与所述电极连接区紧密接触在一起。

优选地，在上述方法中，所述粘合剂为胶泥。

附图说明

本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括：

图1为按照本发明一个实施例的发光二极管球泡灯的分解示意图。

图2为图1所示发光二极管球泡灯的剖面示意图。

图3为图1和2所示发光二极管球泡灯中所包含的光源模块的示意图。

图4为按照本发明另一个实施例的发光二极管球泡灯的分解示意图。

图5为图4所示发光二极管球泡灯的剖面示意图。

图6示出了按照本发明一个实施例的发光二极管球泡灯制造方法的流程图。

图7A和7B示出了发光二极管灯芯与灯头装配在一起时的状态示意图。

图8示出了按照本发明另一个实施例的发光二极管球泡灯制造方法的流程图。

附图标号列表：

1发光二极管球泡灯

10灯罩

20灯头

210灯头端部

220灯头侧壁

230灯头绝缘部分

30发光二极管灯芯

310金属散热器

311金属散热器下部

312金属散热器顶部

320光源模块

321基板

3211通孔

322发光二极管单元

323布线

3231焊盘

3232A、3232B走线

324引线

325A、325B导线

330驱动电源

331电极引线

331A第一电极引线

331B第二电极引线

具体实施方式

下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，更为全面地传达给本领域技术人员本发明的保护范围。

术语

在本说明书中，术语“照明装置”应该广义地理解为所有能够通过提供光线以实现实用的或美学的效果的设备，包括但不限于球泡灯、台灯、壁灯、射灯、吊灯、吸顶灯、路灯、手电筒、舞台布景灯和城市景观灯等。

除非特别说明，在本说明书中，术语“半导体晶圆”指的是在半导体材料(例如硅、砷化镓等)上形成的多个独立的单个电路，“半导体晶片”或“晶片(die)”指的是这种单个电路，而“封装芯片”指的是半导体晶片经过封装后形成的物理结构，在典型的这种物理结构中，半导体晶片例如被安装在支架上并且用密封材料封装。

术语“发光二极管单元”指的是包含电致发光材料的单元，这种单元的例子包括但不限于P-N结无机半导体发光二极管和有机发光二极管(OLED和聚合物发光二极管(PLED))。

P-N结无机半导体发光二极管可以具有不同的结构形式，例如包括但不限于发光二极管管芯和发光二极管单体。其中，“发光二极管管芯”指的是包含有P-N结构的、具有电致发光能力的半导体晶片，而“发光二极管单体”指的是将管芯封装后形成的物理结构，在典型的这种物理结构中，管芯例如被安装在支架上并且用密封材料封装。

术语“布线”、“布线图案”和“布线层”指的是在绝缘表面上布置的用于元器件间电气连接的导电图案，包括但不限于走线(trace)和孔(如焊盘、元件孔、紧固孔和金属化孔等)。

术语“热辐射”指的是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。在本发明中，发光二极管单元和驱动电源产生的热量可以借助经表面覆盖红外辐射材料的散热管，主要以热辐射方式被传送到环境中去。

术语“热传导”指的是热量在固体中从温度较高的部分传送到温度较低的部分的传递方式。

术语“陶瓷材料”泛指需高温处理或致密化的非金属无机材料，包括但不限于硅酸盐、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等。

术语“导热绝缘高分子复合材料”指的是这样的高分子材料，通过填充高导热性的金属或无机填料在其内部形成导热网链，从而具备高的导热系数。导热绝缘高分子复合材料例如包括但不限于添加氧化铝的聚丙烯材料、添加氧化铝、碳化硅和氧化铋的聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物等。有关导热绝缘高分子复合材料的具体描述可参见李丽等人的论文“聚碳酸酯及聚碳酸酯合金导热绝缘高分子材料的研究”(《材料热处理学报》2007年8月，Vol.28，No.4，pp51-54)和李冰等人的论文“氧化铝在导热绝缘高分子复合材料中的应用”(《塑料助剂》2008年第3期，pp14-16)，这些文献以全文引用的方式包含在本说明书中。

术语“红外辐射材料”指的是在工程上能够吸收热量而发射大量红外线的材料，其具有较高的发射率。红外辐射材料的例子例如包括但不限于石墨和常温红外陶瓷辐射材料。进一步地，常温红外陶瓷辐射材料例如包括但不限于下列材料中的至少一种：氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化钛、氧化硅、氧化铬、氧化铁、氧化锰、氧化锆、氧化钡、堇青石、莫来石、碳化硼、碳化硅、碳化钛、碳化钼、碳化钨、碳化锆、碳化钽、氮化硼、氮化铝、氮化硅、氮化锆、氮化钛、硅化钛、硅化钼、硅化钨、硼化钛、硼化锆和硼化铬。有关红外陶瓷辐射材料的详细描述可参见李红涛和刘建学等人的论文“高效红外辐射陶瓷的研究现状及应用”(《现代技术陶瓷》2005年第2期(总第104期)，pp24-26)和王黔平等人的论文“高辐射红外陶瓷材料的研究进展及应用”(《陶瓷学报》2011年第3期)，这些文献以全文引用的方式包含在本说明书中。

在本发明中，比较好的是将下列准则作为选用红外辐射材料的其中一个考虑因素：在设定的发光二极管单元的P-N结温度(例如50-80摄氏度范围内的一个温度值)以下，红外辐射材料仍然具有较高的发射率(例如大于或等于70％)。

“电气连接”应当理解为包括在两个单元之间直接传送电能量或电信号的情形，或者经过一个或多个第三单元间接传送电能量或电信号的情形。

“驱动电源”或“LED驱动电源”指的是连接在照明装置外部的交流(AC)或直流(DC)电源与作为光源的发光二极管之间的“电子控制装置”，用于为发光二极管提供所需的电流或电压(例如恒定电流、恒定电压或恒定功率等)。在具体的实施方案中，驱动电源可以模块化的结构实现，例如其包含印刷电路板和一个或多个安装在印刷电路板上并通过布线电气连接在一起的元器件，这些元器件的例子包括但不限于LED驱动控制器芯片、整流芯片、电阻器、电容器和线圈等。此外，可选地，可以将印刷电路板和元器件安装在一个外壳内。

诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。

诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。

以下借助附图描述本发明的实施例。

发光二极管球泡灯

图1为按照本发明一个实施例的发光二极管球泡灯的分解示意图。图2为图1所示发光二极管球泡灯的剖面示意图。

按照本实施例的发光二极管球泡灯1主要包括灯罩10、灯头20和发光二极管灯芯30。参见图1和2，灯罩10可以与灯头20固定在一起，从而形成可容纳发光二极管灯芯10的空腔。

灯罩10可采用透明或半透明材料(例如玻璃或塑料)制成，为了使光线更柔和、更均匀地向空间发散，其内表面或外表面可进行磨砂处理。可选地，可以例如通过静电喷涂或真空喷镀工艺，在灯罩10的内/外表面形成红外辐射材料层(例如包括但不限于石墨或常温红外陶瓷材料等)，这种处理一方面增强了灯罩10的散热能力，另外也抑制或消除了LED的眩光效应。

灯头20为发光二极管灯芯30提供了与外部电源(例如各种直流电源或交流电源)电气连接的接口，其例如可采用与普通白炽灯和节能灯类似的螺纹状旋接口或旋转卡口等形式。参见图1和2，灯头20的端部210由诸如金属之类的导电材料制成，侧壁220的至少一部分由金属材料制成，因此可以将端部210和侧壁220的金属材料制成的区域作为电极连接区，并且利用绝缘部分230(例如由塑料之类的绝缘材料制成)将端部210与侧壁220的金属部分隔开。普通的照明线路一般包含火线和零线两根电线，在本实施例中，考虑到使用的安全性，端部210和侧壁220作为电极连接区可以经灯座(未画出)的电极被分别连接至火线和零线。

在本实施例中，用于侧壁220的金属材料可以采用包含下列至少一种元素的铜基合金：锌、铝、铅、锡、锰、镍、铁和硅。采用上述铜基合金可以提高耐腐蚀能力，从而使得灯头的使用寿命与发光二极管光源的工作寿命匹配，此外上述铜基合金也可改善加工性能。为了扩大散热面积，比较好的是使侧壁220全部由金属材料构成。此外，如图1和2所示，侧壁220的外表面开设有螺纹。更好的是，侧壁220的内表面也开设螺纹，以使发光二极管灯芯的金属散热器310能够更紧密地与侧壁220接触。

发光二极管灯芯30包括金属散热器310、光源模块320和驱动电源330。本实施例的金属散热器310呈管状，其被设置在由灯罩10和灯头20限定的空腔内，其下部311与灯头20的侧壁220接触。可借助粘合剂(例如胶泥)将金属散热器310固定于灯头20的侧壁220，从而实现如图2所示的结构。除了采用粘合剂以外，也可在金属散热器下部311的外表面上开设与侧壁内表面上的螺纹适配的螺纹，以将金属散热器310与灯头20固定在一起。为了使金属散热器310与侧壁220更为紧密地接触，可以同时采用粘合剂和螺纹连接这两种方式。

再者，为了扩大散热面积，可以如图1和2所示，在金属散热器310的整个外表面都开设螺纹。

值得指出的是，金属散热器310还可以采用除管状以外的其它形状，例如包括但不限于棱柱体和锥体等多面体。另外，金属散热器310可以是一体成形的部件，也可以由多个分立的部件组成，这些分立的部件例如可以通过粘合或螺栓连接等方式组装在一起。

在本实施例中，金属散热器310吸收光源模块320和驱动电源330产生的热量，这些热量一部分以热辐射的形式，经灯罩10发散到周围环境中，还有一部分热量则以热传导的方式传递给灯头20，再经灯头20发散出去。为了提高金属散热器310的热辐射能力，可以例如通过喷涂工艺在其外表面覆盖红外辐射材料(例如包括但不限于石墨或常温红外陶瓷材料等)。

继续参见图1和2，光源模块320被设置在金属散热器310的顶部312的外表面，其包括基板321和一个或多个设置在基板321上的发光二极管单元322。需要指出的是，这里所示的金属散热器310的顶部312是一个封闭的表面，但是其顶部也可以是开口的以形成环形的表面，前者与后者相比，光源模块320与金属散热器310的顶部312之间的接触面积增大，因而具有更佳的热传导能力，但是采用后者可以降低金属散热器的重量。

图3为图1和2所示发光二极管球泡灯中所包含的光源模块的示意图。

基板321可以采用绝缘导热材料(例如陶瓷材料或导热绝缘高分子复合材料等)或兼具绝缘导热能力的红外辐射材料(例如碳化硅)制成，也可以采用铝基板之类的印刷电路板材料制成。参见图3，发光二极管单元322设置在基板321的表面，借助形成在表面上的布线323，发光二极管单元322连接在一起。优选地，可以采用模具压制法来制作陶瓷材料构成的基板，这种方法制造的基板较厚(例如1.5-3mm)并且硬度高。

在图3所示的实施例中，发光二极管单元322采用管芯形式，它们通过粘附方式设置在基板321的表面上以在发光二极管单元322与基板321之间形成较好的热传导。另一方面，位于表面上的布线323包含多个焊盘3231和走线3232A和3232B(例如通过在陶瓷材料或红外辐射材料上烧结银浆图案而形成布线)，发光二极管单元322通过引线324(例如金丝、银丝或合金丝)直接连接至焊盘3231以形成串联的发光二极管组，该发光二极管组两端的发光二极管单元通过引线324连接至走线3232A和3232B，而走线3232A和3232B则经穿越通孔3211的导线325A和325B连接至下面将要描述的驱动电源330。在本实施例中，可以利用绑定工艺实现发光二极管管芯经引线到布线的连接。

如果需要调整发光二极管单元322的发光波长，可以用混合荧光粉的环氧树脂或硅胶将发光二极管单元322粘附在基板321的表面上，或者在发光二极管单元322的表面涂覆荧光层，再将其借助环氧树脂或硅胶粘合到基板321的表面上。

值得指出的是，虽然在图3所示的实施例中，利用绑定工艺将管芯形式的发光二极管单元322直接连接到布线323上，但是也可以利用在板上倒装芯片(FCOB)工艺将发光二极管管芯与布线电气连接。此外，发光二极管单元322也可以采用发光二极管单体的形式，此时可以通过焊接方式将发光二极管单元电气连接到基板表面的布线。再者，虽然在图3所示实施例中，发光二极管单元322以串联方式连接在一起，但是也可以并联、混联或交叉阵列的形式连接在一起。

驱动电源330可以多种驱动方式(例如恒压供电、恒流供电和恒压恒流供电等方式)向发光二极管单元322提供合适的电流或电压。根据外部供电的方式，驱动电源330可采用各种拓扑架构的电路，例如包括但不限于非隔离降压型拓扑电路结构、反激式拓扑电路结构和半桥LLC拓扑电路结构等。有关驱动电源电路的详细描述可参见人民邮电出版社2011年5月第1版的《LED照明驱动电源与灯具设计》一书，该出版物以全文引用方式包含在本说明书中。

参见图2，驱动电源330被设置在金属散热器310的内部，例如可以借助粘合或螺栓连接的方式将驱动电源330固定在金属散热器310的内壁。在本实施例中，可以采用下列将要作进一步描述的单电极引线结构实现光源模块320、驱动电源330和灯头20之间的电气连接。

在本实施例中，如上所述，金属散热器310与灯头20的侧壁220接触在一起，因此只需将驱动电源330的其中一个输入端(未画出)连接到金属散热器310上即可实现与侧壁220上的电极连接区以及照明线路的零线的电气连接。与此同时，如图2所示，驱动电源330的另外一个输入端借助伸入灯头20内部并到达端部210的电极引线331，实现与照明线路的火线的电气连接。

此外，驱动电源330与光源模块320之间的电气连接也可以采用上述单电极引线的结构实现。具体而言，图3所示的导线305A和305B中的其中一条以及驱动电源330的其中一个输出端可连接在金属散热器310上，而导线305A和305B中的另外一条则与驱动电源330的另外一个输出端相连。

上述单电极引线的结构简化了各个单元之间的电气连接，因此提高了可靠性并且有利于降低制造成本。但是需要指出的是，这种单电极引线的结构并非是必需的，对于本实施例，多电极引线的结构也是适用的。例如驱动电源330可以包含两条电极引线，其中一条延伸至入灯头20内部并与端部210相接，而另外一条则在伸出金属散热器310之后向上折返并抵靠住灯头20的侧壁220，由此实现与照明线路的火线和零线的电气连接。

可选地，在驱动电源330中还可以集成实现其它功能的电路，例如调光控制电路、传感电路、功率因数校正电路、智能照明控制电路、通信电路和保护电路等。

图4为按照本发明另一个实施例的发光二极管球泡灯的分解示意图。图5为图4所示发光二极管球泡灯的剖面示意图。

与上述借助图1-3所示的实施例相比，本实施例的主要不同之处在于灯头20的接口形式以及发光二极管灯芯30的结构。为避免赘述，以下重点描述与图1-3所示实施例相同的方面。

按照本实施例的发光二极管球泡灯1同样包括灯罩10、灯头20和发光二极管灯芯30。灯罩10可采用上面描述的各种特征，其与灯头20固定在一起从而形成可容纳发光二极管灯芯10的空腔。

参见图4和5，作为发光二极管灯芯30与外部电源(例如各种直流电源或交流电源)电气连接的接口，本实施例的灯头20采用与普通白炽灯类似的旋转卡口形式。

同样，灯头20包含由诸如金属之类的导电材料制成的端部210、至少一部分由金属材料制成的侧壁220以及位于二者之间的绝缘部分230，并且用于侧壁220的金属材料可以采用包含下列至少一种元素的铜基合金：锌、铝、铅、锡、锰、镍、铁和硅。典型地，在端部210上并列地设置两个相互绝缘的电极连接区或焊点，它们适于经灯座(未画出)的电极分别连接至火线和零线。

发光二极管灯芯30包括金属散热器310、光源模块320和驱动电源330。可通过导电的粘合剂(例如胶泥)将金属散热器310固定于灯头20的侧壁220，由此被如图4所示地设置在由灯罩10和灯头20限定的空腔内。

在本实施例中，光源模块320和驱动电源330产生的热量以下列途径散发出去：其中一部分热量以热辐射的形式，经灯罩10发散到周围环境中，还有一部分热量则以热传导的方式传递给灯头20，再经灯头20发散出去。同样，为了提高散热能力，可以例如通过静电喷涂或真空喷镀工艺，在灯罩10的内/外表面形成红外辐射材料层(例如包括但不限于石墨或常温红外陶瓷材料等)，或者可以例如通过喷涂工艺在金属散热器的外表面覆盖红外辐射材料(例如包括但不限于石墨或常温红外陶瓷材料等)。

参见图4和5，与前一实施例不同，光源模块320包括多个子模块，每个子模块都包含基板321和一个或多个设置在基板321上的发光二极管单元322。对于每个子模块，其例如可以是具有上面借助图3描述的各种特征的光源模块。

继续参见图4和5，与前一实施例的另外一个不同之处是，光源模块除了设置在金属散热器310的顶部312的外表面以外，在金属散热器310的侧部的外表面上也有设置。为了方便设置，金属散热器310的外形呈棱柱状并且下部311的尺寸大于上部的尺寸。

在本实施例中，由于光源模块320的子模块可以同时被设置在金属散热器310的顶部和侧部，因此增大了发光二极管球泡灯的发光角度。

参见图5，驱动电源330被设置在金属散热器310的内部，其包含第一和第二电极引线331A和331B，分别电气连接至灯头20的端部210的两个电极连接区。除了与灯头20的电气连接方式以外，本实施例的驱动电源可以具有上面借助图1-3所述的各种特征。

发光二极管球泡灯的制造方法

图6示出了按照本发明一个实施例的发光二极管球泡灯制造方法的流程图。为阐述方便起见，本实施例以图1-5所示的发光二极管球泡灯为例进行描述。

如图6所示，首先在步骤S610中，在灯头20的内表面覆盖粘合剂(例如胶泥)。该步骤可以借助典型的灯泡生产设备完成，例如可以利用胶泥机将胶泥挤出到灯头20的内表面。可选地，在本步骤中，也可以将粘合剂涂覆在发光二极管灯芯30的金属散热器310下部311的外表面；或者可选地，可以考虑在灯头20的内表面和下部311的外表面都覆盖粘合剂。

随后进入步骤S620，将灯头20与发光二极管灯芯30装配在一起。

图7A示出了图1-3所示实施例中的发光二极管灯芯与灯头装配在一起时的状态示意图。如图7A所示，金属散热器110的下部311伸入灯头20的内部，使得驱动电源330的电极引线331与灯头20的端部接触，并且使得金属散热器110的下部的外表面与灯头20的侧壁220的内表面接触。在图7A所示的情形中，还借助于金属散热器下部311外表面与侧壁220内表面之间的螺纹配合，使金属散热器310与侧壁220更为紧密地接触。

图7B示出了图4和5所示实施例中的发光二极管灯芯与灯头装配在一起时的状态示意图。同样，金属散热器110的下部311伸入灯头20的内部，使得驱动电源330的第一和第二电极引线331A和331B分别与灯头20端部的两个电极连接区接触，并且使得金属散热器110的下部的外表面与灯头20的侧壁220的内表面接触。

在图7A和7B所示的装配状态下，步骤S610中使用的粘合剂因为流动性可全部或部分填充于灯头20与金属散热器310之间的间隙内。

步骤S620的装配操作也可以在典型的灯泡生产线(例如白炽灯生产线)上完成。例如，在图7A所示的情形下，可以将发光二极管灯芯30通过传输带输送到相应的装配工位，由人工或机械将灯头20旋紧在发光二极管灯芯30的金属散热器310的下部311；或者在图7B所示的情形下，可以将发光二极管灯芯30通过传输带输送到相应的装配工位，由人工或机械将灯头20套住发光二极管灯芯30的金属散热器310的下部311。

但是需要指出的是，装配操作并非唯一地局限于上述一种方式，实际上例如也可以将发光二极管灯芯30通过传输带输送到装配工位，由人工或机械将金属散热器310的下部311旋入或插入灯头20的内部。

接着进入步骤S630，将灯罩10与灯头20和发光二极管灯芯30装配在一起。例如参照图2和5，可通过使灯罩10的开口端伸入灯头20与金属散热器310之间的间隙内完成该装配操作。本步骤的装配操作也可以在典型的灯泡生产线上完成。例如可以将步骤S620中完成装配的灯头20与发光二极管灯芯30通过传输带输送到相应的装配工位，在那里由人工或机械将灯罩10插入灯头20与金属散热器310之间的间隙内。

随后进入步骤S640，通过加热使灯头20与金属散热器310之间的间隙内的粘合剂固化，将步骤S630中完成装配操作的灯罩10、灯头20和发光二极管灯芯30固定在一起，从而制造出作为成品的发光二极管球泡灯1。

粘合剂的固化也可以利用典型的灯泡生产设备完成。例如可以利用传输带将步骤S630中完成装配操作的灯罩10、灯头20和发光二极管灯芯30输送到白炽灯生产过程中用于封接灯头和灯罩的装头机，在那里通过加热灯头20的外表面使粘合剂固化。虽然装头机一般都是利用火焰来加热灯头的外表面，但是也可以采用其它加热方式，例如利用高温气体作为加热介质。

图8示出了按照本发明另一个实施例的发光二极管球泡灯制造方法的流程图。为阐述方便起见，本实施例同样以图1-5所示的发光二极管球泡灯为例进行描述。

与图6所示的实施例相比，本实施例的主要不同之处在于，在将灯头20与发光二极管灯芯30装配在一起之后再涂覆粘合剂。

参见图8，在步骤S810中，通过使灯罩10的开口端伸入灯头20与金属散热器310之间的间隙内，将灯头20与发光二极管灯芯30装配在一起。显然，同样可以在典型的灯泡生产线上完成步骤S810的装配操作。

随后进入步骤S820，在灯头20与发光二极管灯芯10的金属散热器310之间的间隙内填充粘合剂。

接着进入步骤S830，将灯罩10与灯头20和发光二极管灯芯30装配在一起。在该装配状态下，灯罩30的开口端位于灯头20与金属散热器310之间的间隙内。同样，本步骤的装配操作也可以如在上述实施例的步骤S630中那样，在典型的灯泡生产线上完成。

随后进入步骤S840，通过加热使灯头20与金属散热器310之间的间隙内的粘合剂固化，从而将步骤S830中完成装配操作的灯罩10、灯头20和发光二极管灯芯30固定在一起。粘合剂的固化也可以如在上述实施例的步骤S640中那样，利用典型的灯泡生产设备完成，并且可以采用火焰或高温气体作为加热介质。

虽然已经展现和讨论了本发明的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到，可以在不背离本发明原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本发明的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。

Claims (9)

1.一种发光二极管球泡灯，包括：

灯头，其侧壁包含由金属材料构成的区域；

灯罩，其与所述灯头结合在一起以形成空腔；以及

发光二极管灯芯，其包含：

金属散热器，其设置在所述空腔内并且与所述由金属材料构成的区域接触；

基板，其设置在所述金属散热器的外部；

至少一个发光二极管单元，其设置在所述基板的表面；以及设置在所述金属散热器内部的驱动电源，其与所述发光二极管单元电气连接，

其中，所述驱动电源的其中一个输入端与所述金属散热器电气连接。

2.如权利要求1所述的发光二极管球泡灯，其中，所述金属材料为包含下列至少一种元素的铜基合金：锌、铝、铅、锡、锰、镍、铁和硅。

3.如权利要求1所述的发光二极管球泡灯，其中，所述由金属材料构成的区域为电极连接区，其包含内螺纹而所述金属散热器的一个端部的外表面包含与所述内螺纹适配的外螺纹。

4.一种制造如权利要求1-3中任意一项所述的发光二极管球泡灯的方法，其特征在于，所述发光二极管灯芯包含金属散热器、固定在所述金属散热器外部的基板、设置在所述基板的表面的至少一个发光二极管单元和设置在所述金属散热器内部并且与所述发光二极管单元电气连接的驱动电源，所述方法包含下列步骤：

在灯头的内表面和/或所述金属散热器的一个端部的外表面覆盖粘合剂；

使所述金属散热器的所述端部伸入灯头的内部并且与形成于所述灯头侧壁的、由金属材料构成的区域接触；

使灯罩的开口端伸入所述灯头与所述金属散热器之间的间隔内；以及

加热所述灯头的外表面以使所述粘合剂固化，从而使所述灯头、所述灯罩和所述发光二极管灯芯管固定在一起。

5.一种制造如权利要求1-3中任意一项所述的发光二极管球泡灯的方法，其特征在于，所述发光二极管灯芯包含金属散热器、固定在所述金属散热器外部的基板、设置在所述基板的表面的至少一个发光二极管单元和设置在所述金属散热器内部并且与所述发光二极管单元电气连接的驱动电源，所述方法包含下列步骤：

使所述金属散热器的一个端部伸入灯头的内部并且与形成于所述灯头侧壁的、由金属材料构成的区域接触；

在所述灯头与所述金属散热器之间的间隔内填充粘合剂；

使灯罩的开口端伸入所述间隔内；以及

加热所述灯头的外表面以使所述粘合剂固化，从而使所述灯头、所述灯罩和所述发光二极管灯芯管固定在一起。

6.如权利要求4或5所述的方法，其中，利用装头机加热所述灯头的外表面。

7.如权利要求6所述的方法，其中，利用火焰或高温气体加热所述灯头的外表面。

8.如权利要求4或5所述的方法，其中，所述由金属材料构成的区域为电极连接区，借助所述由金属材料构成的区域与所述金属散热器的所述端部的螺纹配合，使得所述金属散热器的所述端部与所述由金属材料构成的区域紧密接触在一起。

9.如权利要求4或5所述的方法，其中，所述粘合剂为胶泥。