CN104747934A - 用于提供定向光束的led照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体照明技术，特别涉及用于提供定向光束的发光二极管（LED）照明装置。按照本发明一个实施例的发光二极管照明装置包括：玻璃灯杯，其呈漏斗状并且内表面具有高反射率以使所述玻璃灯杯构成凹面镜；LED驱动电源，包括：由导热材料制成的壳体，其与玻璃灯杯的底部的内表面紧密接触；驱动电路板，其位于所述壳体的内部；光源组件，其固定于所述壳体的顶部并且与所述驱动电路板电气连接。

Description

用于提供定向光束的LED照明装置

技术领域

本发明涉及半导体照明技术，特别涉及用于提供定向光束的发光二极管（LED）照明装置。

背景技术

目前在照明装置中用作光源的发光二极管（LED）是一种固态的半导体器件，它的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。与传统光源相比，LED光源具有其它光源所不具备的一系列优点，例如无污染、寿命长、能耗低、耐振动、控制方便和便于调光等。

诸如射灯（又称为多面反射灯杯（MR）灯）和帕灯（又称为碗碟状铝反射（PAR）灯）之类的产生定向光束的照明装置目前被广泛用于商场、KTV、橱窗商品展示以及家庭装修，因此在这类照明装置中采用LED作为光源具有很好的商业前景。但是受到技术发展的限制，LED在工作过程中仍然有相当一部分电能被转换为热能。当热能滞留在灯具内部时，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MR灯和PAR灯中，由于热能密度较高，所以如何高效地将LED产生的热量散发到照明装置外部的问题显得尤为突出。

目前业界已经提出了多种将LED作为光源的MR灯和PAR灯。例如Tomislav J.Stimac等人的美国专利No.6,787,999揭示了一种基于LED的组合灯，其作为参考文献，以全文引用的方式包含在本说明书中。该项美国专利所揭示的基于LED的组合灯包括光学模块和电子模块，其中，光学模块包括多个设置在印刷电路板上的LED和散热器（heat sink），设置有LED的印刷电路板被粘合在散热器的表面；电子模块适于向LED供电，其一端与散热器连接，另一端设置电气接插件以接收外部电能。在上述基于LED的组合灯中，可选地，光学模块还包括变焦透镜系统（slidable zoom lens system），该透镜系统包括透镜组件和使透镜组件与LED模组对准的定位框，此外，变焦透镜系统与散热器通过夹片固定在一起。

需要指出的是，现有的产生定向光束的LED照明装置结构较为复杂，需要在设计上进行优化以在性能与成本之间提供较佳的平衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种提供定向光束的LED照明装置，其具有结构简单和紧凑等优点。

按照本发明一个实施例的用于提供定向光束的LED照明装置包括：

玻璃灯杯，其呈漏斗状并且内表面具有高反射率以使所述玻璃灯杯构成凹面镜；

灯头，其附接于所述玻璃灯杯底部；

LED驱动电源，包括：

由导热材料制成的壳体，其与玻璃灯杯的底部的内表面紧密接触；

驱动电路板，其位于所述壳体的内部；

光源组件，其固定于所述壳体的顶部并且与所述驱动电路板电气连接。

壳体与玻璃灯杯之间的紧密接触使得光源组件和LED驱动电源产生的热量能够高效地传递至玻璃灯杯，并经玻璃灯杯发散至环境，从而有效解决了LED装置的散热问题。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述玻璃灯杯和灯头分别采用卤素射灯的灯杯和灯头。借用普通卤素射灯的灯杯和灯头有利于降低LED照明装置的制造成本，并且提供了与现有灯具良好的兼容性。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述灯头的外壳由玻璃材料制成并且与所述玻璃灯杯一体成型。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，进一步包括覆盖在所述玻璃灯杯上部开口的玻璃盖板。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述壳体呈筒状并且所述导热材料为金属或陶瓷。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述壳体在所述玻璃灯杯内的高度被设置为使得所述光源组件位于所述凹面镜的焦点附近。在优选方式下，玻璃灯杯不仅作为散热部件和容纳光电部件的外壳，而且还被用作光学元件，因此简化了装置的结构，降低了制造成本。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述LED驱动电源进一步包括覆盖所述壳体顶部的绝缘套，该绝缘套仅使光源组件或光源组件的发光部分露出。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述光源组件包括：

金属载板，其包括互不连通的第一图案区和第二图案区，其中，所述第一图案区用作所述光源组件的输入电极，所述第二图案区位于所述第一图案区之间；

一个或多个设置在所述第二图案区的LED管芯，其包含形成于顶部的电极，所述LED管芯通过引线互连和与所述第一图案区电气连接；以及

由绝缘材料制成的框架，其与所述第一和第二图案区固定在一起。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述光源组件包括：

金属载板，其包括互不连通的第一图案区和第二图案区，其中，所述第一图案区用作所述光源组件的输入电极，所述第二图案区位于所述第一图案区之间；

多个设置在所述第一和第二图案区的LED管芯，其互连和与所述第一图案区电气连接；以及

由绝缘材料制成的框架，其与所述第一和第二图案区固定在一起。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述光源组件包括：

金属载板，其包括多个互不连通的图案区，其中位于两端的图案区用作所述光源组件的输入电极；

一个或多个LED管芯，每个LED管芯同时位于两个相邻的图案区上并且包含形成于底部的电极，所述电极分别连接到两个相邻的图案区的其中一个上；以及

由绝缘材料制成的框架，其与所述图案区固定在一起。

优选地，在上述用于提供定向光束的LED照明装置中，所述光源组件包括：

基板；

一个或多个设置在所述基板上的LED单元。

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提供定向光束的发光二极管照明装置的分解示意图。

图2为图1所示发光二极管照明装置的剖面示意图。

图3A为一种用于图1和2所示实施例的光源组件的示意图。

图3B为另一种用于图1和2所示实施例的光源组件的示意图。

图3C为还有一种用于图1和2所示实施例的光源组件的示意图。

图3D为还有一种用于图1和2所示实施例的光源组件的示意图。

图3E为还有一种用于图1和2所示实施例的光源组件的示意图。

图4为按照本发明另一个实施例的提供定向光束的发光二极管照明装置的分解示意图。

图5为图4所示发光二极管照明装置的剖面示意图。

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，以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。

在本说明书中，除非特别说明，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“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“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）。

“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、电感器和变压器等。

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。

诸如“物体A设置在物体B的表面”之类的用语应该广义地理解为将物体A直接放置在物体B的表面，或者将物体A放置在与物体B有接触的其它物体的表面。

以下借助附图描述本发明的实施例。

图1为按照本发明一个实施例的提供定向光束的发光二极管（LED）照明装置的分解示意图。图2为图1所示发光二极管照明装置的剖面示意图。

按照图1和2所示的实施例，提供定向光束的LED照明装置1包括玻璃灯杯10、灯头20、LED驱动电源30、光源组件40和盖板50。以下对上述各个单元作进一步的描述。

玻璃灯杯10呈漏斗状，其内表面为高反射率面从而构成凹面镜。例如可以通过在玻璃灯杯10的表面形成金属膜层来获得高反射率的表面。优选地，在本实施例中可以采用各种卤素射灯的灯杯。在本实施例中，LED驱动电源30和光源组件40的热量以热传导方式传递至玻璃灯杯10，并经玻璃灯杯散发到环境中。由于玻璃对于红外辐射有较高的透射率，因此热量还可以热辐射的方式透过灯杯散发。

灯头20附接在玻璃灯杯10的底部，其包含外壳21和从外壳底部引出一对金属引脚22A、22B。灯头20提供了外部电源与LED驱动电源30之间的电气接口。在本实施例中，灯头的外壳21采用陶瓷材料制作，但是可选地，其也可以采用玻璃材料制作以实现玻璃灯杯10与外壳21的一体成型。

LED驱动电源30包括壳体31和驱动电路板32。壳体31由导热性能良好的材料制成，例如包括但不限于金属、陶瓷和石墨等。参见图2，壳体31的下部位于玻璃灯杯10的底部，其外表面与玻璃灯杯10的内表面紧密接触，从而在二者之间形成良好的热传导。优选地，利用导热胶将壳体31固定于玻璃灯杯10的底部，或者通过紧配合将壳体31嵌入玻璃灯杯10的底部。值得指出的是，虽然这里所示壳体呈筒状，但是这仅是示意性的，根据玻璃灯杯10内腔形状的不同其可以具有不同的外形。

在本实施例中，壳体31在玻璃灯杯10内的高度被设置为使得位于壳体顶部表面的光源组件40恰好位于玻璃灯杯10构成的凹面镜的焦点附近。

如图2所示，驱动电路板32设置在壳体31内部，其包含一对输入引线321A、321B和一对输出引线322A、322B。输入引线321A、321B插入灯头20的金属引脚22A、22B内腔，这一方面在灯头20与LED驱动电源30之间建立电气连接，而且还使驱动电路板32的位置得以固定。输出引线322A和322B穿过壳体31上表面开设的通孔311并与设置在壳体31上表面的光源组件40电气连接。

可选地，可以在壳体31内填充绝缘导热胶，其一方面有助于驱动电路板32的热量传递至壳体31，另一方面也使驱动电路板32的位置更为稳固。

根据外部供电的方式，驱动电路板32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。驱动电路可以多种驱动方式（例如恒压供电、恒流供电和恒压恒流供电等方式）向光源组件40提供合适的电流或电压。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。

可选地，在本实施例中，LED驱动电源30还包括覆盖壳体31顶部的绝缘套（未画出），其仅使光源组件或光源组件的发光部分露出。

参见图2，光源组件40固定于壳体31的顶部。以下借助图3A-3E描述光源组件40的结构。

如图3A所示，光源组件40包括多个LED管芯41、金属载板42和框架43。

金属载板42包括第一图案区421A、421B和位于第一图案区412A、421B之间的第二图案区422。LED管芯41的P型电极和N型电极都设置在管芯的上表面，其下表面例如通过共晶焊接技术被固定于第二图案区422。由于金属良好的导热性能，LED管芯41与第二图案区422之间的热阻接近于零，因此前者产生的热量可以高效地传递给光源组件40下面的壳体31。框架43由绝缘材料制成，其例如通过注压或注塑工艺与金属载板42固定在一起，并且将LED管芯41包围其中。由于第一和第二图案区都被固定在框架43上，因此它们的相对位置关系得以固定。

如图3A所示，第一图案区421A、421B相互之间以及与第二图案区422均不连通，第一图案区421A、421B的每一个包含延伸至框架43外部的电极或输入引脚421A′和421B′以作为LED管芯41与外部的电气接口。

参见图3A，LED管芯41通过引线44实现它们之间的互连以及与第一图案区421A、421B的连接，引线例如可以由金、铜、铝或合金材料构成。在本实施例中，多个LED管芯41被分为三组并且每组内的LED管芯以串联方式连接，由此实现了混联方式的连接。LED管芯之间也可以采用诸如串联、并联或交叉阵列之类的其它连接形式。再者，图3A所示的实施例以多个LED管芯为例，然而采用单个LED管芯作为发光元件也是可行的。

为了避免LED管芯41和引线44直接暴露在空气中，可以在框架43内注入透明硅胶以将它们包封起来。如图3A所示，由于框架43的设置，硅胶的流动受到限制而仅分布在LED管芯的周围。

可选地，通过用混合荧光粉（例如钇铝石榴石（YAG）荧光粉、氮化物荧光粉、硅酸盐荧光粉和硫化物荧光粉等）的硅胶包围住LED管芯或者在LED管芯的表面依次涂覆荧光粉和硅胶来改变光源组件发出光线的颜色。可选地，荧光粉与透明硅胶的涂覆可以分开来施行，即，先在每个LED管芯41上覆盖荧光粉然后再向框架43内注入透明硅胶。

需要指出的是，由于金属载板42的第一图案区421A、421B包含电极或输入引脚，因此第一图案区都应当与壳体31电气绝缘。为此例如可以使输入引脚421A′、421B′位于通孔311之内或上方，第一图案区的其余部分则设置为其下表面高于第二图案区422的下表面，或者设置为其与壳体31之间由框架43相隔。

图3B为另一种用于图1和2所示实施例的光源组件的示意图。与上述借助图3A所述的光源组件相比，主要的不同之处在于LED管芯的连接方式等，以下对此作进一步的描述。对于其它方面，可采用图3A所示光源组件的各种特征，因此不再详述。

如图3B所示，光源组件40包括多个LED管芯41、金属载板42和框架43。金属载板42包括第一图案区421A、421B和位于第一图案区421A、421B之间的第二图案区422。LED管芯41例如通过共晶焊接技术被固定在第二图案区422上。由绝缘材料（例如塑料）制成的框架43例如通过注压或注塑工艺与第一图案区421A、421B和第二图案区422固定在一起并且将LED管芯41包围其中。当这些图案区都被固定在框架43上时，它们三者之间的相对位置关系得以固定。

如图3B所示，第一图案区421A和421B相互之间以及与第二图案区422均不连通，并且第一图案区421A和421B分别包含延伸到框架43外部的电极或输入引脚421A′、421B′。在本实施例中，LED管芯41的P型电极和N型电极也设置在上表面，并且借助引线44将LED管芯连接在一起以及与第一图案区421A、421B相连。但是与图3A所示的光源组件不同，在图3B中，第二图案区422除了承载LED管芯41以外，还为LED管芯提供电气连接。具体而言，如图3B所示，对于位于图中左下角和右上角的LED管芯，每个管芯的其中一个电极借助引线44被电气连接至第二图案区422。由于第二图案区422本身是一个连通的区域，因此在左下角和右上角的LED管芯之间实现了电气连接，由此将全部LED管芯依次串联连接在电极421A′和421B’之间。

同样，为了避免LED管芯41和引线44直接暴露在空气中，可以在框架43内注入透明硅胶以将它们包封起来，并且所注入的透明硅胶中可以混合荧光粉以改变光源组件发出的光线的颜色。

图3C为还有一种用于图1和2所示实施例的光源组件的示意图。与上述借助图3A和3B所述的光源组件相比，主要的不同之处在于金属载板的图案形状以及LED管芯的设置和连接方式等，以下对此作进一步的描述。对于其它方面，可采用图3A和3B所示光源组件的各种特征，因此不再详述。

如图3C所示，光源组件40包括金属载板42、LED管芯41A-41C和框架43。金属载板42包括相互之间分立的第一图案区421A、421B和第二图案区422A、422B，其中，第一图案区421A、421B分别包含电极或输入引脚421A′和421B′。与前述实施例不同的是，在本实施例中，在第一和第二图案区上都设置有LED管芯，而且LED管芯的P型电极和N型电极分别设置在上表面和下表面。管芯之间的互连以及与第一图案区的连接按照下列方式实现。参见图3C，LED管芯41A被设置在第一图案区421A上，其位于下表面的电极被焊接在第一图案区421A上，而位于上表面的电极则借助引线44与第二图案区422A电气连接。同时，LED管芯41B被设置在第二图案区422A上，其位于下表面的电极被焊接在第二图案区422A上，而另一个电极则借助引线44与第二图案区422B电气连接。LED管芯41C被设置在第二图案区422B上，其位于下表面的电极被焊接在第二图案区422B上，而另一个电极则借助引线44与第一图案区421B电气连接。由此，LED管芯被依次串联连接在输入引脚421A′和421B′之间。

同样，由绝缘材料（例如塑料）制成的框架43例如通过注压工艺与第一和第二图案区固定在一起并且将LED管芯41A-41C包围其中。当第一和第二图案区都被固定在框架43上时，它们的相对位置关系得以固定。在本实施例中，通过向框架43内注入混合有荧光粉的透明硅胶以将LED管芯和引线包封起来。可选地，荧光粉与透明硅胶的涂覆也可以分开来施行。

图3D为还有一种用于图1和2所示实施例的光源组件的示意图。

如图3D所示，光源组件40包括金属载板42、LED管芯41A-41C和框架43。金属载板42包括图案区421、422、423和424，其中，图案区421和424分别包含一个伸长的区域421A′和424A′以用作光源组件40与外部电路电气连接的一对输入引脚或电极。在本实施例中，图案区421-424之间互不连通，它们例如通过注压工艺与由绝缘材料（例如塑料）制成的框架43固定在一起，从而使它们的相对位置关系保持固定。LED管芯41A-41C的P型电极和N型电极都设置在下表面，并且如图3D所示，每个LED管芯分别设置在一对相邻的图案区上。具体而言，LED管芯41A同时位于图案区421与图案区422上，其P型电极和N型电极分别焊接至图案区421与图案区422。类似地，LED管芯41B同时位于图案区422和423上，其P型电极和N型电极分别焊接到图案区422和423。LED管芯41C则同时位于图案区423和图案区424上，其P型电极和N型电极分别焊接到图案区423和图案区424。由此，LED管芯无需借助引线即可串联连接在输入引脚421A′和424A′之间。

由于金属良好的导热性能，LED管芯与图案区之间的热阻接近于零，因此前者产生的热量可以高效地传递给光源组件40下面的壳体31。另外，在本实施例中，在将LED管芯设置到金属载板上的同时即可完成LED管芯的电气连接，因此简化了制作工艺。优选地，可以利用倒装晶片工艺完成LED管芯在金属载板上的设置以及电气连接。

需要指出的是，在图3D所示的光源组件中，LED管芯之间的连接方式并不局限于图3D所示的串联连接，其也可以采用诸如并联或交叉阵列之类的其它连接形式。例如可以省去图3D中的图案区422和423并且将LED管芯41A-41C都同时设置在图案区421和图案区424，每个LED管芯的P型电极和N型电极分别焊接至图案区421和图案区424，由此实现了LED管芯之间的并联连接。再者，本实施例以多个LED管芯为例，然而采用单个LED管芯作为发光元件也是可行的。

以下描述光源组件40与壳体31和驱动电路板32的连接方式。以图3A和3B所示的光源组件为例。首先可在壳体31的顶部表面上印刷电子浆料（例如银或铜构成的浆料）的图案，该图案位于壳体31上与金属载板42的非电极图案区（例如图3A和3B中的第二图案区422）接触的区域（以下又称为接触区）；然后通过高温烧结，使电子浆料的图案固化于壳体31的顶部表面；最后将金属载板42的非电极图案区通过热熔合的方式固定于接触区。在本实施例中，金属载板42可采用铜、铝等材料制成，优选地，可以在非电极图案区的表面上形成一层熔点较低的金属或合金层以有利于热熔合。对于图3C和3D所示的光源组件，由于第二图案区还具有为LED管芯提供电气连接通道的作用，因此可以利用绝缘导热胶将这些图案区固定于壳体31的顶部表面。

在本实施例中，壳体顶部形成有通孔311，通孔的位置设置为当非电极图案区固定在壳体31的顶部表面时，光源组件40的输入引脚或电极（例如图3A-3C中的输入引脚421A′和421B′以及图3D中的输入引脚424A′和424A′）位于通孔311的内部或上方。

优选地，为了使光源组件40方便地定位在壳体31上所希望的位置，可以在通孔311之间形成下凹区域，该区域的形状构造为与框架43的外形匹配，因此光源组件40可被定位在下凹区域处，此时光源组件40的电输入引脚或电极恰好位于通孔311之内或上方并且非电极图案区与下凹区域的底面相接触。

光源组件除了采用上述图3A-3D所示的结构以外，也可以采用图3E所示的光源板结构。如图3E所示，光源组件40包括LED单元41、基板45和形成于基板45上的布线46。基板45可以是普通的印刷电路板（例如铝基板），其被固定于壳体31的顶部。布线46分为多段，LED单元41被焊接在相邻两段布线之间从而依次串联连接在一起。此外，在基板45上开设有过孔47A和47B，LED驱动电源30的输出引线322A、322B穿过壳体31的通孔311分别焊接至过孔47A和47B，由此实现光源组件40与LED驱动电源30的电气连接。

再次参见图2，盖板50覆盖在玻璃灯杯10上部开口，其由玻璃或塑料等透明材料制成。

在本实施例中，与外部电源的接口虽然采用的是带两个或两个以上的凸出触点的灯头（例如GU10）结构，但是其它的接口也适用于本发明，例如包括但不限于螺口灯头（例如E26/E27、E11、E14、E17）和插针式灯头（例如GU5.3、GX5.3）等接口形式。

图4为按照本发明另一个实施例的提供定向光束的发光二极管照明装置的分解示意图。图5为图4所示发光二极管照明装置的剖面示意图。

与上述借助图1、2、3A-3E所述的光源组件相比，主要的不同之处在于灯头以及LED驱动电源输入引线的结构，以下对此作进一步的描述。对于其它方面，可采用上述实施例的各种特征，因此不再详述。

按照图4和5所示的实施例，提供定向光束的LED照明装置1也包括玻璃灯杯10、灯头20、LED驱动电源30、光源组件40和盖板50。灯头20附接在玻璃灯杯10的底部，而盖板50覆盖在玻璃灯杯10的上部开口。LED驱动电源30位于由玻璃灯杯10、灯头20和盖板50限定的内腔中，其包括位于玻璃灯杯10底部并且与玻璃灯杯内表面紧密接触的壳体31和设置在壳体31内部的驱动电路板32。光源组件40固定于壳体31的顶部表面。同样，壳体31在玻璃灯杯10内的高度被设置为使得位于光源组件40恰好位于玻璃灯杯10构成的凹面镜的焦点附近。

灯头20为LED驱动电源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。在图4和5所示的实施例中，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第一电极连接区和第二电极连接区，并且利用绝缘部分230（例如由塑料之类的绝缘材料制成）将这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作为第一和第二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。

驱动电路板32包含一对输入引线321A、321B和一对输出引线322A、322B。输入引线321A和321B分别与灯头的第一电极区（例如灯头的由导电材料构成的端部）和第二电极区（例如灯头侧面由导电材料构成的部分）电气连接。参见图4和5，输入引线321B在向下延伸一段后向上折返，从而在将灯头20附接于玻璃灯杯10时，其可抵靠住灯头的内侧表面以实现与第二电极区的电气连接。如图5所示，输出引线322A和322B穿过壳体31上表面开设的通孔311并与光源组件40电气连接。

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)

1.一种用于提供定向光束的LED照明装置，其特征在于，包括：

玻璃灯杯，其呈漏斗状并且内表面具有高反射率以使所述玻璃灯杯构成凹面镜；

灯头，其附接于所述玻璃灯杯底部；

LED驱动电源，包括：

由导热材料制成的壳体，其与玻璃灯杯的底部的内表面紧密接触；

驱动电路板，其位于所述壳体的内部；

光源组件，其固定于所述壳体的顶部并且与所述驱动电路板电气连接。

2.如权利要求1所述的用于提供定向光束的LED照明装置，其中，所述玻璃灯杯和灯头分别采用卤素射灯的灯杯和灯头。

3.如权利要求1所述的用于提供定向光束的LED照明装置，其中，所述灯头的外壳由玻璃材料制成并且与所述玻璃灯杯一体成型。

4.如权利要求1所述的用于提供定向光束的LED照明装置，其中，所述壳体呈筒状并且所述导热材料为金属或陶瓷。

5.如权利要求1所述的用于提供定向光束的LED照明装置，其中，所述壳体在所述玻璃灯杯内的高度被设置为使得所述光源组件位于所述凹面镜的焦点附近。

6.如权利要求1所述的用于提供定向光束的LED照明装置，其中，所述LED驱动电源进一步包括覆盖所述壳体顶部的绝缘套，该绝缘套仅使光源组件或光源组件的发光部分露出。

7.如权利要求1所述的用于提供定向光束的LED照明装置，其中，所述光源组件包括：

金属载板，其包括互不连通的第一图案区和第二图案区，其中，所述第一图案区用作所述光源组件的输入电极，所述第二图案区位于所述第一图案区之间；

一个或多个设置在所述第二图案区的LED管芯，其包含形成于顶部的电极，所述LED管芯通过引线互连和与所述第一图案区电气连接；以及

由绝缘材料制成的框架，其与所述第一和第二图案区固定在一起。

8.如权利要求1所述的用于提供定向光束的LED照明装置，其中，所述光源组件包括：

金属载板，其包括互不连通的第一图案区和第二图案区，其中，所述第一图案区用作所述光源组件的输入电极，所述第二图案区位于所述第一图案区之间；

多个设置在所述第一和第二图案区的LED管芯，其互连和与所述第一图案区电气连接；以及

由绝缘材料制成的框架，其与所述第一和第二图案区固定在一起。

9.如权利要求1所述的用于提供定向光束的LED照明装置，其中，所述光源组件包括：

金属载板，其包括多个互不连通的图案区，其中位于两端的图案区用作所述光源组件的输入电极；

一个或多个LED管芯，每个LED管芯同时位于两个相邻的图案区上并且包含形成于底部的电极，所述电极分别连接到两个相邻的图案区的其中一个上；以及

由绝缘材料制成的框架，其与所述图案区固定在一起。

10.如权利要求1所述的用于提供定向光束的LED照明装置，其中，所述光源组件包括：

基板；

一个或多个设置在所述基板上的LED单元，其通过形成于所述基板上的布线互连。