CN103375704A - 大功率发光二极管灯及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体照明技术，特别涉及采用发光二极管作为光源的大功率照明装置及其制造方法。在本发明的一个实施例中，在上述方案的大功率发光二极管灯中，散热器、驱动电源和LED光源等被封闭在由灯罩限定的空间内，这种布局使得将大功率LED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。

Description

大功率发光二极管灯及其制造方法

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(LED)作为光源的大功率照明装置及其制造方法。

背景技术

以发光二极管(LED)作为光源的照明装置具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，正在逐渐被消费者和用户接受。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。

在工作过程中，LED有相当一部分电能被转换为热能，当热能滞留在照明装置内部时，将不可避免导致LED温度升高，从而造成光源性能劣化和失效。在大功率LED照明装置(例如LED路灯和大功率LED帕灯(又称为碗碟状铝反射灯)等)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，目前业界已经提出了各种散热解决方案。例如比较常见的是将铝等金属制成的散热翅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，这愈发使得大功率LED灯具在与传统的白炽灯和节能灯的竞争中处于不利地位。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率发光二极管灯，其具有结构简单和制造成本低等优点。

本发明的上述目的可通过下列技术方案实现：

一种大功率发光二极管灯，包括：

灯罩，包含底座和固定在所述底座上的壳体；

灯头，其固定于所述底座的侧部的外表面以与所述壳体和底座共同限定一个封闭空间；

散热器，其固定于所述底座上并且位于所述封闭空间内；

基板，其固定在所述散热器的顶端；

至少一个发光二极管单元，其设置在所述基板的表面；以及

与所述发光二极管单元电气连接的驱动电源，其设置在所述散热器的内部并且与所述灯头电气连接。

在上述方案的大功率发光二极管灯中，散热器、驱动电源和LED光源等被封闭在由灯罩限定的空间内，这种布局使得将大功率LED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，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，所述壳体由玻璃构成并且呈漏斗形。

优选地，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，所述壳体的外表面或内表面经过磨砂处理。在本实施例中，经过磨砂处理的灯具可以消除或抑制LED的眩光效应。

优选地，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，所述底座由玻璃构成并且呈环状，所述壳体和所述散热器分别固定于所述底座的侧部的外表面和内表面。在本实施例中，底座和壳体可以通过将一个玻璃灯罩毛坯切割为两部分得到，由此降低了材料成本。

优选地，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，所述底座由玻璃或陶瓷构成并且包含托盘和穿越所述托盘底部的管状体，所述壳体固定于所述托盘侧部的外表面并且所述散热器固定于所述托盘和/或所述管状体。在本实施例中，托盘的底部可以对散热器起较好的支承作用，因而适合于散热器重量较重的情形。

优选地，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，所述散热器呈管体状，在其外表面上设置有沿纵向延伸的翅片。在本实施例中，翅片的布置增加了散热器的散热面积。

优选地，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，所述散热器由金属、石墨或常温红外陶瓷辐射材料构成。当采用石墨作为散热器材料时，可以明显减轻灯具的重量。

优选地，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，所述散热器由金属构成，其外表面覆盖石墨或常温红外陶瓷辐射材料。

优选地，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，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，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，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，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，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，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，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，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，所述布线通过印制电路工艺形成于所述基板表面。

优选地，在按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯中，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大功率发光二极管灯的方法，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：

一种制造如上所述的大功率发光二极管灯的方法，包括下列步骤：

将散热器安装在底座上，其中，所述散热器的顶端固定有基板，所述基板表面设置至少一个发光二极管单元，驱动电源被设置在所述散热器的内部并且与所述发光二极管单元电气连接；

借助粘合剂将灯头固定于所述底座的侧部的外表面；以及

使壳体固定在所述底座的侧部。

优选地，在按照本发明一个实施例的方法中，所述底座和壳体通过将玻璃灯罩毛坯沿其颈部切割为两部分而获得。由此可以降低材料成本。

优选地，在按照本发明一个实施例的方法中，所述散热器固定于所述底座的侧部的内表面。

优选地，在按照本发明一个实施例的方法中，通过利用装头机将所述灯头固定于所述底座的侧部的外表面。优选地，在按照本发明一个实施例的方法中，利用封口车使所述壳体固定在所述底座的侧部的外表面。装头机和封口车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，在按照本发明一个实施例的方法中，所述装头机采用火焰或高温气体加热所述灯头的外表面。

优选地，在按照本发明一个实施例的方法中，所述底座由玻璃或陶瓷构成并且包含托盘和穿越所述托盘底部的管状体，所述壳体固定于所述托盘侧部的外表面并且所述散热器固定于所述托盘和/或所述管状体。

优选地，在按照本发明一个实施例的方法中，通过利用装头机将所述灯头固定于所述管状体的外表面。

优选地，在按照本发明一个实施例的方法中，通过利用封口车使所述壳体固定在所述托盘的侧部的内表面。

优选地，在按照本发明一个实施例的方法中，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大功率发光二极管灯的分解示意图。

图2为图1所示大功率发光二极管灯的剖面示意图。

图3为典型的玻璃灯罩毛坯的示意图。

图4为图1和2所示大功率发光二极管灯中所包含的光源模块的示意图。

图5为按照本发明另一个实施例的大功率发光二极管灯的分解示意图。

图6为图5所示大功率发光二极管灯的剖面示意图。

图7为图5和6所示大功率发光二极管灯的底座的俯视图。

图8示出了按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯制造方法的流程图。

图9A示出了图1-4所示的大功率发光二极管灯在底座与灯头固定在一起后的示意图；图9B示出了图5-7所示的大功率发光二极管灯在底座与灯头固定在一起后的示意图。

附图标号列表：

1大功率发光二极管灯

10灯罩

110底座

111托盘

112管状体

1121和1122槽口

120壳体

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散热器

311翅片

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

331A、331B电极引线

40玻璃灯罩毛坯

410玻璃灯罩毛坯的切割线

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。

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。

大功率发光二极管灯

图1为按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯的分解示意图。图2为图1所示大功率发光二极管灯的剖面示意图。

按照本实施例的大功率发光二极管灯1主要包括灯罩10、灯头20和设置在由灯罩10和灯头20限定的空间内的发光二极管灯芯30，以下对上述各个单元作进一步的描述。

灯罩10包括由玻璃制成的底座110和壳体120，在本实施例中，如图1和2所示，底座110为环状并且其下端部向内收口，灯头20例如通过粘合的方式固定在底座110下端部的外表面；壳体120呈漏斗状并且其开口端例如通过热熔合或粘合的方式套在底座110的上端部的外表面上。可选地，通过将图3所示的玻璃灯罩毛坯40沿位于其颈部的切割线410切割得到底座110和壳体120。

为了使光线更柔和、更均匀地向空间发散，壳体120的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，在壳体120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壳体120的散热能力，另外也抑制或消除了LED的眩光效应。

需要指出的是，在本实施例中，底座110和壳体120皆由玻璃构成，因此采用热熔合工艺将它们固定在一起是有利的。但是它们也可以采用相异的材料制成(例如塑料和玻璃)。此外，壳体120并不仅局限于图1和2所示的漏斗状，其例如也可以是管筒状和棱柱状等其它形状。

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。如图1和2所示，灯头20包含端部210、侧壁220和位于端部210与侧壁220之间的绝缘部分230。在本实施例中，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，而绝缘部分230(例如由塑料之类的绝缘材料制成)将两个电极连接区隔开。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。

发光二极管灯芯30包括散热器310、光源模块320和驱动电源330。参见图1和2，散热器310被设置在由底座110、壳体120和灯头20包围的内腔中，其下部与环状底座110的内表面固定在一起。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，透过底座110和壳体120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底座110、壳体120和灯壳20，再经它们发散出去。在本实施例中，散热器310外表面上设置有沿纵向延伸的翅片311。翅片311的设置增大了散热器310的表面积，从而可以提高散热效率。此外，为了增加散热器310与底座110之间的结合强度并且有助于将散热器310的热量传递至灯罩10，如图1和2所示，散热器310的下部也是向内收缩的，并且其外表面与底座110的内表面匹配，从而使散热器310与底座110的接触面积较大。

在本实施例中，散热器310可以采用金属材料或红外辐射材料(例如石墨和常温红外陶瓷辐射材料)制成。此外，对于金属材料制成的散热器310，可以考虑在其外表面上覆盖一层红外辐射材料。

在本实施例中，光源模块320被设置(例如通过粘合、焊接或螺栓连接等方式)在散热器310的顶端，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。

图4为图1和2所示大功率发光二极管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4，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4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4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4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。

在本实施例中，驱动电源330以印刷电路板的形式实现。如图2所示，可以利用散热器310的内部空间来容纳驱动电源330。驱动电源330例如可以借助粘合或螺栓连接的方式固定在散热器310的内壁。但是驱动电源的固定不是必需的，例如可以使印刷电路板形式的驱动电源330的上半部分的宽度大于底座110的下端开口的尺寸，从而阻止驱动电源滑落出散热器310。为了防止短路，可将驱动电源330用绝缘胶布包住或者装入绝缘壳体内，然后再放入散热器310的内部。

驱动电源330包含两条电极引线331A和331B，其中，电极引线331A延伸进入灯头20的内腔并与端部210相接，而另外一条电极引线331B则在伸出底座110之后向上折返并抵靠住灯头20的侧壁220的内表面或外表面，由此实现与照明线路的火线和零线的电气连接。另一方面，驱动电源330的输出引线则可连接至光源模块320的输入引线(例如图2所示的导线325A和325B)，以实现光源模块320与驱动电源330之间的电气连接。

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。

需要指出的是，在本实施例中，驱动电源330的一部分伸出散热器310，但是这并非是必需的，整个驱动电源330可以完全位于散热器310的内部。在本说明书和所附权利要求书中，诸如驱动电源被设置在散热器内部的表述应该广义地理解为驱动电源既可以部分地或者全部地位于散热器的内部。

在本实施例中，灯头20和底座110例如可借助粘合剂(例如胶泥)固定在一起，从而实现如图2所示的结构。在该结构中，底座110的下端伸入灯头20的内部，并通过粘合剂与侧壁部分220的内表面固定在一起。

图5为按照本发明另一个实施例的发光二极管球泡灯的剖面示意图。图6为图5所示大功率发光二极管灯的剖面示意图。图7为图5和6所示大功率发光二极管灯的底座的俯视图。

按照本实施例的大功率发光二极管灯1同样包括灯罩10、灯头20和设置在由灯罩10和灯头20限定的空间内的发光二极管灯芯30。发光二极管灯芯30包括散热器310、光源模块320和驱动电源330。与上述借助图1-3所述的实施例相比，本实施例的主要不同之处在于底座110的结构。对于其它方面，本实施例可采用前述实施例的各种特征，此处不再详述。

灯罩10也包括底座110和壳体120，在本实施例中，如图5和6所示，底座110包含托盘111和穿越托盘111的底部的管状体112。灯头20例如通过粘合的方式固定在管状体112的下端部的外表面；壳体120呈漏斗状并且其开口端例如通过热熔合或粘合的方式固定在托盘111侧部的内表面。需要指出的是，在本实施例中，底座110和壳体120可采用相同或相异的绝缘材料(例如玻璃、陶瓷或塑料)制成，并且壳体120并不仅局限于图5和6所示的漏斗状，其例如也可以是管筒状和棱柱状等其它形状。此外，壳体120也可以固定在托盘111侧壁的外表面。

继续参见图5和6，散热器310被设置在由底座110、壳体120和灯头20包围的内腔中。具体而言，散热器310套在管状体112上端部的外表面，并且其端面与托盘111的底部相抵，因此管状体112在这里起着定位散热器310的作用。在本实施例中，散热器310例如借助粘合剂或热熔合的方式与托盘111和/或管状体112固定在一起。光源模块320设置在散热器310的顶端，其可以采用图4所示的结构。驱动电源330设置在散热器310的内部。如图7所示，在本实施例中，管状体112的内表面上可开设有沿其纵向延伸的槽口1121和1122，以供印刷电路板形式的驱动电源330卡入其中，从而将驱动电源330与底座110固定在一起。同样，光源模块320和驱动电源330产生的热量也可以如上所述，一部分以热辐射的形式发散到周围环境中，还有一部分则以热传导的方式传递给底座110、壳体120和灯壳20，再经它们发散出去。在本实施例中，散热器310外表面上的翅片311增大了表面积，从而可以提高散热效率。另外，散热器310可以采用金属材料或红外辐射材料(例如石墨和常温红外陶瓷辐射材料)制成。此外，散热器310也可以采用复合层结构，例如其主体由金属材料制成，而外表面上覆盖一层红外辐射材料。

如图6所示，驱动电源330的电极引线331A 331A延伸进入灯头20的内腔并与端部210相接，而另外一条电极引线331B则在伸出底座110之后向上折返并抵靠住灯头20的侧壁220的外表面或内表面，由此实现与照明线路的火线和零线的电气连接。另一方面，驱动电源330的输出引线则可连接至光源模块320的输入引线，以向光源模块320供电。

大功率发光二极管灯的制造方法

图8示出了按照本发明一个实施例的大功率发光二极管灯制造方法的流程图。为阐述方便起见，本实施例以图1-7所示的大功率发光二极管灯为例进行描述。

如图8所示，首先在步骤S810中，将发光二极管灯芯30装配到底座110上。

对于图1-4所示实施例的大功率发光二极管灯，在本步骤中，可以采用下列方式完成装配操作：先将印刷电路板形式的驱动电源330放入环状底座110内，当驱动电源330的上半部分的宽度大于底座110的下端开口的尺寸时，驱动电源受到阻止而不会滑落出底座110；接着，可将顶端设置有光源模块320的散热器310放入环状底座110内并盖住驱动电源330，此时散热器310的下部与底座110的内表面接触。可以采用粘合等方式将散热器310固定到底座110上，但这不是必需的。从下面的描述将会看到，当散热器310与底座110和壳体120具有较好的热熔合性时(例如散热器由陶瓷材料制成或者表面涂覆陶瓷材料并且底座110和壳体120由玻璃制成时)，可以在将底座110和壳体120热熔合在一起的后续步骤S860中，同时实现散热器310与底座110和壳体120的固定。

在本步骤中，可选地，当驱动电源330例如已经借助粘合或螺栓连接的方式固定在散热器310的内壁上时，可将已经装配了光源模块320和驱动电源330的散热器310放入环状底座110内并使其下部与底座110的内表面接触。

如在上面所述，可以通过将图3所示的玻璃灯罩毛坯40沿其颈部的切割线410切割得到底座110和壳体120。

对于图5-7所示实施例的大功率发光二极管灯，在本步骤中，可以采用下列方式完成装配操作：先将印刷电路板形式的驱动电源330卡入管状体112的槽口1121和1122内；接着，可将顶端设置有光源模块320的散热器310套在管状体112的上端部上，并且其端面与托盘111的底部相抵。同样，可以采用粘合等方式将散热器310固定到底座110的底部或管状体上，但这不是必需的。从下面的描述将会看到，当散热器310与底座110和壳体120具有较好的热熔合性时，可以在将底座110和壳体120热熔合在一起的后续步骤S860中，同时实现散热器310与底座110和壳体120的固定。

在本步骤中，可选地，当驱动电源330例如已经借助粘合或螺栓连接的方式固定在散热器310的内壁上时，可将已经装配了光源模块320和驱动电源330的散热器310套在管状体112的上端部上，与此同时使驱动电源330卡入管状体112的槽口1121和1122内。

接着进入步骤S820，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底座110下端的外表面；或者可选地，可以考虑在灯头20的内表面和底座110下端的外表面都覆盖粘合剂。

随后，在步骤S830中，将灯头20和装配有发光二极管灯芯30的底座110装配在一起。在该装配状态下，灯头20包围底座120下端的外表面，此时，驱动电源330的第一引线331A延伸至与灯头20的端部210相接，而第二引线331B在伸出底座120之后向上折返并抵靠住灯头20的螺纹部分230的内表面或外表面。

同样，本步骤的装配操作也可以在典型的灯泡生产线上完成。例如对于仅在灯头20内表面涂覆粘合剂的情形，可以将步骤S810中装配在一起的底座110和发光二极管灯芯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使内表面覆盖粘合剂的灯头20盖住底座110下端的外表面。

随后进入步骤S840，通过加热使粘合剂固化，从而将步骤S830中完成装配操作的底座110与灯头20固定在一起。图9A示出了图1-4所示的大功率发光二极管灯在底座与灯头固定在一起后的示意图；图9B示出了图5-7所示的大功率发光二极管灯在底座与灯头固定在一起后的示意图。

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S830中完成装配操作的底座110与灯头20输送到白炽灯生产过程中用于封接灯头和玻璃外罩的装头机，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。

随后进入步骤S850，将壳体120与图9A或9B所示的固定有灯头20的底座110装配在一起。对于图1-4所示的大功率发光二极管灯，壳体120的开口端被套在环状底座110侧部的外表面，而对于图4-7所示的大功率发光二极管灯，壳体120的开口端被插入在托盘111的侧壁与散热器310之间。

接着进入步骤S860，将在步骤850中装配在一起的底座110与壳体120固定在一起，从而得到如图2和6所示的大功率发光二极管灯。

当底座110和壳体120由玻璃构成时，可以利用典型的灯泡生产线(例如白炽灯生产线)来完成步骤S860。具体而言，例如可以借助封口车将底座110与壳体120的接触区域烧融在一起。另外，如前所述，当散热器310与底座110和壳体120具有较好的热熔合性时，本步骤也可以同时实现散热器310与底座110和壳体120的固定。

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 (10)

1.一种大功率发光二极管灯，包括：

灯罩，包含底座和固定在所述底座上的壳体；

灯头，其固定于所述底座的侧部的外表面以与所述壳体和底座共同限定一个封闭空间；

散热器，其固定于所述底座上并且位于所述封闭空间内；

基板，其固定在所述散热器的顶端；

至少一个发光二极管单元，其设置在所述基板的表面；以及

与所述发光二极管单元电气连接的驱动电源，其设置在所述散热器的内部并且与所述灯头电气连接。

2.如权利要求1所述的大功率发光二极管灯，其中，所述底座由玻璃构成并且呈环状，所述壳体和所述散热器分别固定于所述底座的侧部的外表面和内表面。

3.如权利要求1所述的大功率发光二极管灯，其中，所述底座由玻璃或陶瓷构成并且包含托盘和穿越所述托盘底部的管状体，所述壳体固定于所述托盘侧部的外表面并且所述散热器固定于所述托盘和/或所述管状体。

4.一种制造如权利要求1所述的大功率发光二极管灯的方法，包括下列步骤：

将散热器安装在底座上，其中，所述散热器的顶端固定有基板，所述基板表面设置至少一个发光二极管单元，驱动电源被设置在所述散热器的内部并且与所述发光二极管单元电气连接；

借助粘合剂将灯头固定于所述底座的侧部的外表面；以及

使壳体固定在所述底座的侧部。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述底座和壳体通过将玻璃灯罩毛坯沿其颈部切割为两部分而获得。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述散热器固定于所述底座的侧部的内表面。

7.如权利要求4所述的方法，其中，所述底座由玻璃或陶瓷构成并且包含托盘和穿越所述托盘底部的管状体，所述壳体固定于所述托盘侧部的内表面并且所述散热器固定于所述托盘和/或所述管状体。

8.如权利要求6或7所述的方法，通过利用装头机将所述灯头固定于所述管状体的外表面。

9.如权利要求4所述的方法，通过利用封口车使所述壳体固定在所述底座的侧部。

10.如权利要求4所述的方法，其中，所述粘合剂为胶泥。

Images