CN104110599A - Led光源 - Google Patents

Abstract

本发明属于LED技术领域，具体涉及一种LED光源，包括透光灯罩、密封盖、导热透光冷却液、LED发光元件和导热透明胶，透光灯罩与密封盖形成密闭空间，所述密闭空间内灌装导热透光冷却液；其特征在于：所述密封盖上设有至少一个延伸向密闭空间内部的透明凹槽，在该透明凹槽内部设有LED发光元件，在该透明凹槽的内壁与LED发光元件之间灌封导热透明胶，LED发光元件的两个电极设置在透明凹槽外部。本发明所要解决的技术问题在于提供一种可解决采用液态散热结构的LED光源的液体泄露问题，同时还可以提高光输出质量的LED光源。

Description

LED光源

技术领域

本发明属于LED技术领域，具体涉及一种LED光源。

背景技术

在LED光源的LED芯片和光源的表面结构确定的前提下，LED光源的散热结构决定了LED芯片的温度，LED光源散热结构的散热效果由LED光源散热表面积大小和散热表面的温度高低决定。散热表面积越大，散热效果越好，LED芯片温度越低；散热表面温度越高，散热效果越好，LED芯片温度越低。

现有技术公开了3种LED光源的散热结构，即固体散热结构、气体散热结构和液体散热结构。固体散热结构一般由高导热系数金属材料制成，这种结构特点是LED光源的一部分表面用来导热，另一部分表面用来出光，虽然导热面积小，但由于采用了高导热系数金属材料结构，LED芯片与LED光源散热表面之间的温度梯度小，散热表面温度高，因此产生了好的散热效果，如LED灯珠光源、LED COB光源。气体散热结构和液体散热结构由于把LED光源的LED芯片设置在气体和液体中，LED芯片的热量通过气体和液体导向整个LED光源表面，这种结构特点是LED光源的表面既散热、又出光，即实现了全方向导热和全方向出光。气体散热结构和液体散热结构与固体散热结构比，由于散热表面积大，具有很好的散热效果，并且具有更高的出光效率。由于气体的导热系数与液体的导热系数小很多，因此，气体散热结构的LED光源与液体散热结构的LED光源的表面温度低很多，因此气体散热结构散热效果比液体散热结构差，仅能做成小功率LED光源。

液体散热结构比气体散热结构散热效果好，但液体的密封比较困难，且液体受热膨胀压力大，若密封不好，会造成液体泄漏，造成环境污染和电气安全问题。

现有的液态冷却的LED光源，如中国专利201410073324.8所述的发明中公开的一种LED照明光源，其特征在于：包括透光灯罩、弹性密封盖、导热透光冷却液和LED发光元件，透光灯罩与弹性密封盖密闭连接形成密闭空间，LED发光元件安装在透光灯罩内并且固定在弹性密封盖上，所述密闭空间内灌装导热透光冷却液；所述LED发光元件，包括LED芯片组件、透明外壳、荧光粉和导热透明材料，在所述透明外壳的内壁或外壁上涂覆有荧光粉层，所述LED芯片组件安置在透明外壳内，在透明外壳与LED芯片组件之间灌封所述导热透明材料。

再如中国专利201180003787.1所述的发明中公开的一种液体冷却的LED发光装置，包括：密封的外壳，具有透射孔径；LED元件，被含在该外壳中并有发射区域，该发射区域发射用于传输通过该孔径的光；冷却液体，被含在外壳中以分散LED元件产生的热量；和附件，包含可压缩材料并被放置在外壳内，该附件可操作地响应冷却液体的膨胀而进行压缩。

但是由于上述第一种结构中密封盖与发光元件为两个元件，其之间的密封连接，由于生产过程的工艺、管理原因，导热透光冷却液在点灯过程中的热胀冷缩的作用下，很难做到不出现泄漏，泄漏液会造成环境污染和电气安全问题，影响产品质量。而第二种结构中需要采用包含可压缩材料的附件作为散热材料，其结构复杂；并且其LED元件直接放在于冷却液中，因此对冷却液的电气性能要求高，绝缘处理工艺复杂，可靠性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可解决采用液态散热结构的LED光源的液体泄露问题，同时还可以提高光输出质量的LED光源。

一种LED光源，包括透光灯罩、密封盖、导热透光冷却液、LED发光元件和导热透明胶，透光灯罩与密封盖形成密闭空间，所述密闭空间内灌装导热透光冷却液；其特征在于：所述密封盖上设有至少一个延伸向密闭空间内部的透明凹槽，在该透明凹槽内部设有LED发光元件，在该透明凹槽的内壁与LED发光元件之间灌封导热透明胶，LED发光元件的两个电极设置在透明凹槽外部。

所述LED发光元件包括基板和设置在基板上的LED灯珠，该LED灯珠的发光面朝向密封盖上的透明凹槽的侧壁或底部设置。

所述LED发光元件为LED COB，该LED COB发光面朝向密封盖上的透明凹槽底部设置。

所述LED发光元件为LED蓝光灯丝，该LED蓝光灯丝对应设置在密封盖上的透明凹槽内。

所述LED发光元件为LED白光灯丝，该LED白光灯丝对应设置在密封盖上的透明凹槽内。

所述LED发光元件包括LED蓝光灯丝、荧光粉，LED蓝光灯丝对应设置在密封盖上的透明凹槽内，荧光粉与导热透明胶混合灌封在该透明凹槽的内壁与LED蓝光灯丝之间。

所述LED发光元件，包括透光基板、至少一个LED芯片、荧光粉层、粘结胶层、第一电极、第二电极和荧光粉胶，所述透光基板的上表面设有凹槽，该凹槽内设置有荧光粉层，在荧光粉层上面设置一粘结胶层，LED芯片的非电极面固定在粘结胶层上面，芯片之间、芯片与两个电极之间用导线连接，荧光粉胶设置在LED芯片的其他面上。

所述LED发光元件，包括透光基板、至少一个LED芯片、第一荧光粉胶、第一电极、第二电极和第二荧光粉胶，所述透光基板的上表面设有凹槽，该凹槽内设置第一荧光粉胶，LED芯片的非电极面固定在第一荧光粉胶上面，芯片之间、芯片与两个电极之间用导线连接，第二荧光粉胶设置在LED芯片的其他面上。

所述LED发光元件的LED芯片基板为金属基板，所述金属基板包括第一基板、第二基板和绝缘套，第一基板的一端设置有台阶结构，台阶结构的上部设为基板的第一电极，第二基板作为基板的第二电极与第一电极并排设置，并通过绝缘套固定在第一基板上，并且与第一基板不相接触。

所述透光灯罩和密封盖均采用PC材料制成，透光灯罩与密封盖之间通过熔接密封。

所述导热透明胶是硅胶。

所述导热透光冷却液是水或者盐水。

所述盐水中的盐与水的质量比例为：水85-79％，盐15-21％。

所述导热透光冷却液是甘油。

所述导热透光冷却液是包含光散射材料组成的悬浮液。

所述悬浮液是由甘油和纳米氧化铝组成的悬浮液。

所述导热透光冷却液包含全氟化液体。

所述导热透光冷却液分别包含有各种颜色的染料。

本发明一种LED光源的优点在于：

1、由于在密封盖上直接设置透明凹槽的一体化结构，解决了专利号为201410073324.8的现有技术中的密封盖与发光元件密封位置的漏液问题，解决了因冷却液泄露所造成的环境污染和电气安全问题，保证LED光源的产品安全性。

2、由于透光灯罩和密封盖采用熔接形成密封空间，并采用同样的PC材料制成，可以使密封容器承受高达6.5kg/cm2的压力，不会发生破裂和漏液，解决了因冷却液泄露所造成的环境污染和电气安全问题，保证LED光源的产品安全性。

3、经实验证明，在90℃热环境点灯中，导热透明冷却液在密封空间内的相对体积没有明显变化，因此，密封空间不会爆裂，密封牢固可靠，不会使导热透光冷却液泄露，与第二种结构中采用包含可压缩材料的LED光源相比，其结构简单，制造成本低。

4、由于LED发光元件通过密封盖上的透明凹槽内壁与导热透明冷却液绝缘隔离，绝缘处理简单，安全可靠；同时对导热透明冷却液的选择不需要考虑电气性能方面要求，可以极大的降低了导热透明冷却液的成本。

5、由于LED发光元件、导热透明胶、密封盖的透明凹槽壁、导热透光冷却液、透光灯罩之间全部达到无缝隙接触，实现了LED光源的大表面积散热，散热效果好，LED芯片的工作温度低，提高了LED光源的光输出。

6、当LED发光元件选用带基板的LED灯珠、LED COB时，LED发光元件可同时进行固体散热和液体散热，实现了LED光源的全表面积散热，极大降低了LED芯片的温度，在相同的LED芯片和光源体积条件下，与仅有单独的固体散热或液体散热结构的LED光源相比，其光输出可直接提高15％。

7、由于导热透明胶采用硅胶，硅胶的热、光稳定性保证了LED光源光通维持率，提高了寿命。

8、由于导热透明冷却液采用了盐水，保证了液体散热结构的LED光源在低温(-10℃～-20℃)寒冷条件下不结冰，避免因结冰而导致导热透明冷却液膨胀使光源爆裂，达到正常点灯。

9、由于导热透明冷却液采用甘油和纳米氧化铝散射材料的制成的悬浮液，可以改变LED光源的光分布和防眩光的目的。

10、相对于现有技术中通过改变发光元件或灯罩的颜色来实现彩色LED灯的需求，本发明通过在导热透光冷却液添加有各种颜色的染料的方式来实现彩色的LED灯，其工艺简单，成本更低。

附图说明

图1是本发明所述的LED光源应用在LED灯的第一种实施例的结构示意图。

图2是本发明所述的LED光源的密封盖的结构示意图。

图3是本发明所述的LED光源的密封空间内灌装导热透光冷却液的结构示意图。

图4是本发明所述的LED光源的密封盖的透明凹槽与LED发光元件和导热透明胶的装配结构示意图。

图5是本发明所述的LED光源的LED发光元件的电极之间连接的结构示意图。

图6是本发明所述的LED光源的LED发光元件采用蓝光灯丝时的结构示意图。

图7是本发明所述的LED光源的LED发光元件采用白光灯丝时的结构示意图。

图8是本发明所述的LED光源采用在透明凹槽内壁与LED蓝光灯丝之间灌封荧光粉时的结构示意图

图9是本发明所述的LED光源的LED发光元件采用透光基板的一种实施例的结构示意图。

图10是本发明所述的LED光源的LED发光元件采用透光基板的另一种实施例的结构示意图。

图11是本发明所述的LED光源的LED发光元件采用金属基板的一种实施例的结构示意图。

图12是图11的剖面结构示意图。

图13是本发明所述的LED光源应用在LED灯的第二种实施例的结构示意图。

图14是图13中所述的LED光源的密封空间内灌装导热透光冷却液的结构示意图。

图15是本发明所述的LED光源应用在LED灯的第三种实施例的结构示意图。

图16是图15中所述的LED光源的密封空间内灌装导热透光冷却液的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，是本发明所述的一种LED光源应用于LED灯中的第一种实施例，所述LED灯包括光源结构支撑件1和LED光源2，光源结构支撑件1包括灯头11、上盖12、驱动电源13，LED光源2包括透光灯罩21、密封盖22、导热透光冷却液23、LED发光元件24和导热透明胶25，透光灯罩21与密封盖22形成密闭空间2122，所述密闭空间2122内灌装导热透光冷却液23。如图2至5所示，所述密封盖22上设有6个延伸向密闭空间2122内部的透明凹槽221，在每个透明凹槽221内部设有LED发光元件24，在该透明凹槽221的内壁222与LED发光元件24之间灌封导热透明胶25，LED发光元件24的两个电极241设置在透明凹槽221外部，各LED发光元件24的电极241之间通过电极连接板242上的电路连接，电极连接板242连接到驱动电源13。所述透光灯罩21和密封盖22均采用PC材料制成，透光灯罩21与密封盖22之间通过熔接密封。

其中，所述LED发光元件24可以采用下述几种结构构成：

(1)如图6，所述LED发光元件24可以采用普通的LED蓝光灯丝，包括基板61、LED芯片62、电源电极63和LED芯片连接线64，该LED蓝光灯丝对应设置在密封盖22上的透明凹槽221内。,

(2)如图7，所述LED发光元件24还可以为LED白光灯丝，包括基板65、LED芯片66、电源电极67、荧光粉胶68和LED芯片连接线69，该LED白光灯丝对应设置在密封盖22上的透明凹槽221内。

(3)如图8，所述LED发光元件24还可以包括LED蓝光灯丝71、荧光粉，LED蓝光灯丝71对应设置在密封盖22上的透明凹槽221内，荧光粉与导热透明胶25混合成荧光粉胶72后灌封在该透明凹槽221的内壁222与LED蓝光灯丝71之间。

(4)如图9，所述LED发光元件还可以采用下述结构：包括透光基板31、LED芯片32、荧光粉层33、粘结胶层34、第一电极35、第二电极38和荧光粉胶36，所述透光基板31的上表面设有凹槽311，在该凹槽311内设置有荧光粉层33，在荧光粉层33上面设置一粘结胶层34，LED芯片32的非电极面固定在粘结胶层34上面，LED芯片32之间通过连接线37连接后再连接至两个位于同一端的第一电极35、第二电极38上，荧光粉胶36设置在LED芯片32的其他面上。

(5)如图10，所述LED发光元件还可以采用下述结构：包括透光基板41、LED芯片42、第一荧光粉胶43、第一电极44、第二电极47和第二荧光粉胶45，所述透光基板41的上表面设有凹槽411，该凹槽411内设置第一荧光粉胶43，LED芯片42的非电极面固定在第一荧光粉胶43上面，LED芯片42之间通过连接线46连接后再连接至两个位于同一端的第一电极44、第二电极47上，第二荧光粉胶45设置在LED芯片42的其他面上。

(6)如图11和12，是所示LED发光元件的另一种结构，所述LED发光元件的LED芯片基板51为金属基板，所述金属基板包括第一基板511、第二基板512和绝缘套513，第一基板511的一端设置有台阶结构，台阶结构的上部设为基板的第一电极514，第二基板512作为基板的第二电极515，并与第一电极514并排设置，并通过绝缘套513固定在第一基板511上，并且与第一基板511不相接触。LED芯片52之间通过连接线53连接后再连接至两个位于同一端的第一电极514和第二电极515上,再将LED芯片52表面涂覆荧光粉胶54后形成串联的LED灯丝。

如图13和14，是本发明所述的一种LED光源应用于LED灯中的第二种型的实施例，所述LED灯包括灯头81、上盖82、驱动电源83、金属散热器84、LED发光元件85、导热透明胶86、密封盖87、导热透光冷却液88、透光灯罩89；所述透光灯罩89和密封盖87均采用PC材料制成，透光灯罩89和密封盖87之间通过熔接密封形成密闭空间8987，所述密闭空间8987内灌装导热透光冷却液88。所述密封盖87上设有1个延伸向密闭空间8987内部的透明凹槽871，在透明凹槽871内部设有LED发光元件85，LED发光元件85包括铝基板851和设置在铝基板851上的LED灯珠852或者LED COB853；该LED灯珠852或者LED COB853的发光面朝向密封盖87上的透明凹槽的底部设置。铝基板851的背面固定连接金属散热器84，在该透明凹槽871的内壁与LED发光元件85的LED灯珠852或者LED COB853之间灌封导热透明胶86，LED发光元件85与驱动电源83相连接。

如图15和16，是本发明所述的一种LED光源应用于LED灯中的第三种型的实施例，所述LED灯包括灯头91、上盖92、驱动电源93、金属散热器94、LED发光元件95、导热透明胶86、密封盖97、导热透光冷却液98、透光灯罩99；所述透光灯罩99和密封盖97均采用PC材料制成，透光灯罩99和密封盖97之间通过熔接密封形成密闭空间9997，所述密闭空间9997内灌装导热透光冷却液98。所述密封盖97上设有1个延伸向密闭空间9997内部的透明凹槽971，在透明凹槽971内部设有LED发光元件95，LED发光元件95包括铝基板951和设置在铝基板951上的LED灯珠952；该LED灯珠952的发光面朝向密封盖97上的透明凹槽的侧壁和底部设置。铝基板951的背面固定连接金属散热器94，在该透明凹槽971的内壁与LED发光元件95的LED灯珠952之间灌封导热透明胶96，LED发光元件95与驱动电源93相连接。

在本发明中，所述导热透明胶优选采用的是硅胶，因为硅胶的热、光稳定性可以保证LED光源光通维持率并可提高LED灯的寿命。所述导热透光冷却液可以是水、盐水、甘油或甘油和纳米氧化铝组成的悬浮液、包含全氟化液体的冷却液；采用盐水时，其中的盐与水的质量比例最佳为：水85-79％，盐15-21％，可以保证液体散热结构的LED光源在低温(-10℃～-20℃)寒冷条件下不结冰，避免因结冰而导致导热透明冷却液膨胀使光源爆裂，达到正常点灯的目的；采用甘油和纳米氧化铝散射材料的制成的悬浮液时，可以改变LED光源的光分布和防眩光的目的。另外，所述导热透光冷却液还可分别添加有各种颜色的染料来实现彩色的LED灯的目的，其工艺简单，成本更低。

Claims (18)

1.一种LED光源，包括透光灯罩、密封盖、导热透光冷却液、LED发光元件和导热透明胶，透光灯罩与密封盖形成密闭空间，所述密闭空间内灌装导热透光冷却液；其特征在于：所述密封盖上设有至少一个延伸向密闭空间内部的透明凹槽，在该透明凹槽内部设有LED发光元件，在该透明凹槽的内壁与LED发光元件之间灌封导热透明胶，LED发光元件的两个电极设置在透明凹槽外部。

2.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述LED发光元件包括基板和设置在基板上的LED灯珠，该LED灯珠的发光面朝向密封盖上的透明凹槽的侧壁或底部设置。

3.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述LED发光元件为LED COB，该LED COB发光面朝向密封盖上的透明凹槽底部设置。

4.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述LED发光元件为LED蓝光灯丝，该LED蓝光灯丝对应设置在密封盖上的透明凹槽内。

5.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述LED发光元件为LED白光灯丝，该LED白光灯丝对应设置在密封盖上的透明凹槽内。

6.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述LED发光元件包括LED蓝光灯丝、荧光粉，LED蓝光灯丝对应设置在密封盖上的透明凹槽内，荧光粉与导热透明胶混合灌封在该透明凹槽的内壁与LED蓝光灯丝之间。

7.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述LED发光元件，包括透光基板、至少一个LED芯片、荧光粉层、粘结胶层、第一电极、第二电极和荧光粉胶，所述透光基板的上表面设有凹槽，该凹槽内设置有荧光粉层，在荧光粉层上面设置一粘结胶层，LED芯片的非电极面固定在粘结胶层上面，芯片之间、芯片与两个电极之间用导线连接，荧光粉胶设置在LED芯片的其他面上。

8.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述LED发光元件，包括透光基板、至少一个LED芯片、第一荧光粉胶、第一电极、第二电极和第二荧光粉胶，所述透光基板的上表面设有凹槽，该凹槽内设置第一荧光粉胶，LED芯片的非电极面固定在第一荧光粉胶上面，芯片之间、芯片与两个电极之间用导线连接，第二荧光粉胶设置在LED芯片的其他面上。

9.根据权利要求1、3、4、5或6任一所述的LED光源，其特征在于：所述透光灯罩和密封盖均采用PC材料制成，透光灯罩与密封盖之间通过熔接密封。所述LED发光元件的LED芯片基板为金属基板，所述金属基板包括第一基板、第二基板和绝缘套，第一基板的一端设置有台阶结构，台阶结构的上部设为基板的第一电极，第二基板作为基板的第二电极与第一电极并排设置，并通过绝缘套固定在第一基板上，并且与第一基板不相接触。

10.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述透光灯罩和密封盖均采用PC材料制成，透光灯罩与密封盖之间通过熔接密封。

11.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述导热透明胶是硅胶。

12.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述导热透光冷却液是水或者盐水。

13.根据权利要求12所述的LED光源，其特征在于：所述盐水中的盐与水的质量比例为：水85-79％，盐15-21％。

14.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述导热透光冷却液是甘油。

15.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述导热透光冷却液是包含光散射材料组成的悬浮液。

16.根据权利要求15所述的LED光源，其特征在于：所述悬浮液是由甘油和纳米氧化铝组成的悬浮液。

17.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述导热透光冷却液包含全氟化液体。

18.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述导热透光冷却液分别包含有各种颜色的染料。