CN104676376B - 一种led灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED灯具，其包括一由金属散热材料制成的基座；一镜面铝板，其通过冷压方式压合附着在所述基座上，其表面至少有一个区域为固晶区域；多颗裸LED芯片，其通过粘结胶直接贴在所述镜面铝板的固晶区域；一线路板，其安装在基座上，且所述LED芯片与该线路板通过引线键合的方式形成电气连接；一封装胶体，其至少对所述固晶区域形成灌封覆盖。本发明还公开了应用上述LED照明器件的灯具。本发明LED灯具，由LED发出的热量的传递路径是较贴片封装结构以及COB封装结构大为减少，散热效果好，LED的可靠性以及寿命可大幅度提高。

Description

一种LED灯具
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，特别是一种LED灯具。
背景技术
对于LED照明灯具的使用而言，需要将大量的LED元件集成在一个模组上以达到所需的照度，但是，LED的光电转换效率并不高，大部分的电能最终都转化成了热能。热量成了LED的最大威胁之一，不仅影响LED的电气性能，最终可能导致LED失效(当LED的温度升高后，LED的发光强度将降低、发光主波长偏移、寿命严重降低以及加速光衰)。因此，如何让LED保持长时间的持续可靠的工作是目前LED封装或应用的最大技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种LED照明器件以及LED灯具，且该LED照明器件和LED灯的具有散热效果好特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种LED照明器件，包括：一由金属散热材料制成的基座；一镜面铝板，其通过冷压方式压合附着在所述基座上，其表面至少有一个区域为固晶区域；多颗裸LED芯片，其通过粘结胶直接贴在所述镜面铝板的固晶区域；一线路板，其安装在基座上，且所述LED芯片与该线路板通过引线键合的方式形成电气连接；一封装胶体，其至少对所述固晶区域形成灌封覆盖。
作为上述技术方案的改进，所述镜面铝板被冷压入一个形成在基座上的凹坑内。
作为上述技术方案的进一步改进，所述凹坑周缘具有通过挤压形成的包覆所述镜面铝板边缘的包覆体。
作为上述技术方案的进一步改进，所述照明器件还包括一个从线路板上引出的插头或插座。
作为上述技术方案的进一步改进，所述基座还设有用于固定反射杯或透镜的安装结构。
本发明还提供一种应用上述LED照明器件的LED灯具。
本发明还提供一种LED灯具，其包括由散热材料制成灯壳以及上述的LED照明器件，所述LED照明器件通过其基座贴紧在所述灯壳上，并通过一固定结构与所述灯壳固定。
作为上述技术方案的改进，所述固定结构包括一固定环和位于灯壳上的卡孔，该固定环具有与所述卡孔对应的卡爪，该固定环扣在所述LED照明器件上后，所述卡爪穿过与其对应的卡孔，通过旋动该固定环可将LED照明器件锁紧固定在所述灯壳上，以相反方向旋动该固定环，则可将LED照明器件从灯壳上取下。
作为上述技术方案的进一步改进，所述卡孔包括第一孔和与之相通的且相对狭窄的第二孔，所述卡爪包括沿固定环圆周延伸出的延伸段和与该延伸段垂直的折弯段，该折弯段可以插入并通过所述第一孔，该延伸段可以在该第二孔内滑动。
作为上述技术方案的进一步改进，所述光源基座的背面延伸出有若干散热鳍片，所述灯壳的接入位上设置有与之对应的接入孔。
本发明的LED照明器件和LED灯具，由LED发出的热量的传递路径是较贴片封装结构以及COB封装结构大为减少，散热效果好，LED的可靠性以及寿命可大幅度提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有技术中LED贴片封装结构的结构示意图；
图2是现有技术中LED的COB封装结构的结构示意图；
图3本发明一个实施例的照明器件的整体结构示意图；
图4是图3中照明器件的分解示意图；
图5是图3中照明器件的基座与镜面铝板关系示意图；
图6是另一实施例的照明器件的基座与镜面铝板关系示意图；
图7是本发明一个实施例的LED灯具的结构示意图；
图8是图7中实施例的LED灯具的分解示意图；
图9是图7中LED灯具的操作示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”、“设置”、“安装”在另一个特征上，它可以直接固定、连接、设置或安装在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系而言的。而且，本发明中的“一”或者“一个”是指一个或一个以上，本发明中的“多”或者“多个”是指两个或两个以上。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。
本领域技术人员都熟知，对于由PN结组成的发光二极管，当正向电流从PN结流过时，PN结有发热损耗，对于功率LED来说，驱动电流一般都为几百毫安以上，PN结的电流密度非常大，所以PN结的温升更为明显。随着芯片结温的增加，发光二极管亮度将不再继续随着电流成比例提高，显示出热饱和现象，芯片的发光效率效率也会随之减少，LED亮度下降。因此，LED的发热问题不仅影响到LED器件的寿命，也会影响发光亮度，本领域的技术人员长期以来从LED材料、制作工艺、封装结构等多个方面进行各种改进，都是希望能够很好的解决这一技术问题。
一般来说，可以从两个方面来解决LED的发热问题:一是提高LED内部期间的内量子效率，从而减少电能向热能的转化，主动减少发热；二是从LED外围设计出发，通过提高LED照明器件以及灯具的散热能力来减少发热对LED的不利影响。
然而，由于技术上的原因，目前解决这一问题所普遍采用的方式是通过LED照明器件设计以及LED灯具设计以提高其散热能力。要提高通过LED照明器件的散热能力，就需要优化LED封装结构，通过进行可靠的热设计以减少热阻，使PN结产生的热量能尽快的散发出去。而要提高LED灯具的散热能力，就需要增加辅助的冷却器件(主要是散热器)，将LED照明器件所产生的热量传递给冷却器件，将热量散发出去。
就LED的封装结构而言，目前所广泛应用的是SMD封装(Surface MountedDevices)和COB封装(chip on board)两类。
首先，参考图1，其示出了一种SMD封装结构，该封装结构包括支架10、热沉20、通过粘结胶30粘结在热沉20上的LED芯片40、从LED芯片40上引出的两个引脚50、灌封胶60以及透镜70。这种封装结构在灯具中应用时，需要高温回流焊接在铝基板上，铝基板再进一步与散热器相连接，由LED芯片产生的热量的传递路径是：LED芯片-粘结胶-热沉-铝基板绝缘层-铝基板基板-散热器-外界。
再参考图2，其示出了一种COB封装结构，该封装结构包括一铝基板10、附着于基板10上的绝缘层20、线路层30以及由围墙胶40围成的灌封区域，多个LED芯片50通过粘结胶粘附在灌封区域60内部的基板上，并且这些LED芯片50通过键合线70键合在基板表层的线路层上实现电气连接。这种封装结构在灯具中应用时，基板进一步与散热器相连接，由LED芯片产生的热量的传递路径是：LED芯片-粘结胶-铝基板绝缘层-铝基板基板-散热器-外界。
对于这两类封装结构来说，整个热传导的环节众多，相互接触的两个界面之间虽然并不会具有肉眼可以观察到的明显的间隙，但是由于材料表面的不平整，这些界面之间实际还是存在着细微的空隙，不利于扩散，故大大增加了整体的热阻。
有鉴于此，本发明提供一个实施例的LED照明器件100，参照图3，图3是该照明器件100的整体结构示意图，从该图中可以看到，本器件具有一个由金属散热材料制成的基座10，还具有一封装胶体20，用于将下面将要介绍的LED芯片、线路板等组件密封、绝缘地进行保护。
参考图4，是图3中照明器件100的分解示意图，可以看到，本实施例的照明器件100还具有线路板30、以及多颗裸LED芯片40。线路板30安装到基座10上，而LED片40则通过粘结胶直接贴在下面将要介绍的镜面铝板(图4中未示出)的固晶区域内，这些LED芯片40与线路板30之间通过引线键合的方式形成电气连接。在本实施例中，封装胶体20通过灌封的方式对整个固晶区域和线路板30进行了覆盖，如果该封装胶体20仅仅对固晶区域进行覆盖也是可以的。
参考图5，本实施例的照明器件100的基座10上压合有镜面铝板50的剖视示意图，可以看到，当镜面铝板50被压合在基座10上后，其上表面露出在外面，在该上表面至少有一个区域为固晶区域，用于固定上面提到的LED芯片40。优选的，该镜面铝板50在压入到基座10上后，其顶部平面与基座10的上表面平齐，即处于同一水平面上。
虽然可以直接将LED芯片贴合在由散热材料制成的基座10上，然而，由于基座10表面较为粗糙，这会严重影响照明器件的出光效率，因此，将镜面铝板50作为承载LED芯片的载体，可以使照明器件的光通量得到有效提高。而作为镜面铝板50，在本实施中，是通过冷压的方式压入到基座10中的，这使得镜面铝板50与作为散热器的基座10之间的结合非常紧密，二者之间的界面不存在任何空隙，利于热量的快速扩散。
参考图6，在另一个优选的实施例中，镜面铝板50被冷压入一个由冷压形成在基座10上的凹坑内。该凹坑可以是预先预制形成的，也可以是通过冷压方式压入镜面铝板50而同时形成的。在该凹坑周缘具有通过挤压形成的包覆所述镜面铝板50边缘的包覆体11。通过包覆体11的作用，镜面铝板50可以被牢固固定在基座10上，使其与基座10结合的更为紧密并且还可以防止其脱落。
如图3和图4所示，在本实施中，基座10其本身就是一个散热器，优选可以是纯铝基座，由LED芯片产生的热量通过本基座散发到外界。并且，基座10的底部优选延伸出若干散热鳍片12，以增加表面积，提高散热能力。
此外，在基座10上，还形成有用于固定反射杯或者透镜的安装结构13，以便于本实施例的照明器件的进一步拓展应用。
参考图4，为了便于本照明器件的使用者使用，尤其是便于普通的非专业人士使用，本实施例的照明器件还优选包括一个从线路板上引出的插头或插座60，相应的，如果在使用本器件的设备上设置相应的插座或插头，则可以非常容易地进行安装和更换，以解决LED照明器件装配以及维护不便的问题。
本实施例提供的照明器件100，由LED发出的热量的传递路径是：LED芯片-粘结胶-镜面铝板-基座-外界，其传热环节较贴片封装结构以及COB封装结构大为减少，也不存在界面热阻，而且，作为本照明器件组成部分的基座本身能够起到向外界空间散发热量的作用，使得本照明器件相较于前述封装结构，散热能力大幅提高。本照明器件在使用时，无需再外加散热器，在装配、使用上也方便不少。
本照明器件100可以单独直接地作为照明灯具使用，其也可以间接地被应用到各种LED灯具中。
例如，其可以被安装在灯具中，该灯具具有由散热材料制成灯壳，而本实施例的LED照明器件通过其基座贴紧在所述灯壳上，并通过一固定结构与所述灯壳固定，从而可以将基座的热量传递给灯壳，利用灯壳散热。可以利用螺钉等常规固定结构将LED照明器件与灯壳进行固定。
参考图7，本发明提供的一个实施例的LED照明灯具200，其应用了前述的照明器件100，从而形成照明灯具。如该图所示，该照明灯具200包括灯具的灯壳210(为了便于理解，图中仅仅显示灯壳的一部分)、固定环220以及被固定环固定到灯壳210上的照明器件(图中未示出)，该照明器件的基座与灯壳紧密贴合，从而可将其热量传递给灯壳210。
参考图8，图7中所示照明灯具200的分解示意图，其中，灯壳210由散热材料制成，因此，其可以起到将其所负载的热量向周围空间散发的作用。
在该灯壳210上具有若干个均布于一个圆周上的卡孔，每一个卡孔具体包括第一孔2101和与之相通的且相对狭窄的第二孔2102，使得卡孔整体上呈一L形。上述固定环220与灯壳210上的卡孔则构成一固定结构。
而在固定环220上，具有与卡孔对应的卡爪，该卡爪具体包括沿固定环220圆周延伸出的延伸段2201和与该延伸段垂直的折弯段2202，该折弯段2202可以插入通过灯壳210的卡孔的第一孔2101，但无法通过第二孔2102，而该延伸段2201可以沿着圆周方向在第二孔2102内滑动。
结合图9，照明器件100可以通过下述方式被安装到灯壳210上：将照明器件100放置在灯壳210的相应位置后，用固定环220扣在该照明器件100上，使得固定环220上的卡爪与灯壳210上的卡孔位置相对应，此时，扣压固定环220，使得卡爪的折弯段2202插入通过第一孔2101，接着旋转该扣环220，从而使得卡爪的延伸段2201沿着圆周方向在第二孔2102内滑动，此时，照明器件100被锁紧在灯壳210上。如果需要将照明器件100取下，则反向旋动固定环220即可，非常简便，对于非专业人员来说，也是容易掌握和操作的。
如图8所示，照明器件100的基座的背面延伸出有若干散热鳍片12，所述灯壳的接入位上设置有与之对应的接入孔2103，当照明器件100被锁紧在灯壳210上时，这些散热鳍片12将穿过这些接入孔2103。
当然，对于照明器件100来说，当其具有插座或者插头时，一般情况下，与之相配和的插头或者插座则设置在LED灯具的灯壳内，因此，此时，在灯壳上也要设置供插头或者插座通过的孔。
照明器件100在被锁紧在灯壳210上时，其基座与灯壳紧密接触，从而将其热量传递给灯壳210，利用灯壳210进行散热，对于灯具来说，灯壳210的表面积通常是非常大的，可以有效地将LED发出的热散发到周围空间。而现有技术中，与LED照明器件相连接的散热器往往置于灯具内部的封闭环境下，与本发明的灯具相比，其散热效果难以保证。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种LED灯具，包括灯壳和LED照明器件，其特征在于：所述灯壳由散热材料制成，所述LED照明器件通过其基座贴紧在所述灯壳上，所述LED照明器件包括：
一由金属散热材料制成的基座；
一镜面铝板，其通过冷压方式压合附着在所述基座上，其表面至少有一个区域为固晶区域；
多颗裸LED芯片，其通过粘结胶直接贴在所述镜面铝板的固晶区域；
一封装胶体，其至少对所述固晶区域形成灌封覆盖；
所述基座通过一固定结构与所述灯壳固定，所述固定结构包括一固定环和位于灯壳上的卡孔，该固定环具有与所述卡孔对应的卡爪，该固定环扣在所述LED照明器件上后，所述卡爪穿过与其对应的卡孔，通过旋动该固定环可将LED照明器件锁紧固定在所述灯壳上，以相反方向旋动该固定环，则可将LED照明器件从灯壳上取下。
2.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于：所述卡孔包括第一孔和与之相通的且相对狭窄的第二孔，所述卡爪包括沿固定环圆周延伸出的延伸段和与该延伸段垂直的折弯段，该折弯段可以插入并通过所述第一孔，该延伸段可以在该第二孔内滑动。
3.根据权利要求1至2任一项所述的LED灯具，其特征在于：所述基座的背面延伸出有若干散热鳍片，所述灯壳的接入位上设置有与之对应的接入孔。
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