CN105874265A - 低和高光束led灯 - Google Patents

Abstract

一种LED灯泡（10）包括金属引线框（50），第一LED管芯（14）的低光束组、第二LED管芯（16）的高光束组以及第三LED管芯（16）的高光束组直接安装在该金属引线框上。引线框（50）是弯曲的，使得第一LED管芯（14）面向上，并且第二和第三LED管芯（16）面向侧面且在相反的方向上。导热的不透明塑料体围绕引线框成型，并且暴露LED管芯。该塑料体包括光阻特征（26、32、40），以使得第一LED管芯（14）的光发射模式被限制在横向和垂直方向上以用于头灯的低光束。光阻特征也使得第二和第三LED管芯（16）的光发射模式被更少地限制横向和垂直方向上以用于头灯的更高光束。

Description

低和高光束LED灯

技术领域

本发明涉及发光二极管（LED）灯，并且特别地涉及可以在汽车中用作头灯的LED灯，其中期望的是具有不同发射模式的两个光级别。

背景技术

汽车头灯的通常类型使用具有插入到标准的三点插座中的三点连接器的单个灯泡。该灯泡包括两个灯丝。一个灯丝用于低光束，用于正常夜晚驾驶，并且另一个灯丝用于高光束。高光束使用两个灯丝。三个连接器点的第一个用于接地。将电压应用到三个连接器点的第二个对低光束灯丝供电，并且将电压应用到第二和第三连接器点对高和低光束灯丝供电。

低光束灯丝在一侧可以具有金属护罩以限制光束角，以便阻止它被定向到迎面而来的车辆或行人并且大体使得光向下定向。高光束灯丝是畅通无阻的以创建360度发射模式，导致更宽且更高角度光束。

灯泡插入到反射器中，该反射器创建满足针对头灯的司法/法律要求的边界清晰的光束。

设计满足法律要求的合适的LED版本的H4头灯灯泡是困难的，因为LED是热敏设备，并且与灯丝不同，LED不发射IR中的大量能量。即使利用最新水平的白色LED，超过一半输入功率被转换为热量，并且在设计用于灯丝灯泡的传统照明器中的该热量的管理是有挑战性的，该灯丝灯泡将它的废热的大部分发射为红外辐射。另外，LED自然地仅发射在半球形模式中的光，因为LED管芯的底部被安装在不透明的衬底上。因此，设计这样的LED头灯灯泡的挑战包括为低光束LED和高光束LED两者创建所要求的光发射模式，并且从LED管芯移除热量。

为了改造应用，LED头灯H4灯泡应该直接取代常规的灯丝头灯H4灯泡，使得可以使用相同的头灯反射器。

针对LED头灯、信号灯和光照灯的最新水平设计全都使用非常相似的结构，其中封装的LED使用诸如焊料、粘合剂、螺丝和夹子之类的的附接方法用塑料和金属部分组装。此组装方法加入了额外的制造步骤和部件，这增加了质量风险并且增加了制造成本。

发明内容

在一个实施例中，设计二级LED灯泡以取代用于汽车的标准灯丝头灯灯泡。LED灯泡具有用于插入到头灯反射器内的插座中的三点连接器。在连接器两端施加的电压是电池电压，其典型地对于轿车典型大约是12伏特并且对于卡车大约是24伏特。

用于低级别光束的LED管芯被安装以在垂直方向上朝向反射器的上部发射，使得反射器大体向下定向光。灯泡体的不透明塑料壁围绕低光束LED管芯形成光阻壁，以将LED光发射大体限制为垂直和侧发射，从而创建清晰的截止线。限制发射的角度阻止光被定向到迎面而来的车辆或行人中。

完整的塑料壁以一定的形状进行设计，该形状提供清晰的光学截止以阻止眩光进入迎面而来的车辆或行人。

因为LED和金属框具有小于250℃的典型操作温度，它们在比灯丝（典型高于2300℃）低得多的温度在灯泡中操作，并且标准可成型的塑料可以用于光学截止，替代用于普通灯丝灯泡的金属。该塑料在一些区域上优选为黑色以提供高对比度的截止线以供照明器中的光学器件使用。塑料可以在其它区域以铝膜涂覆或者以诸如氧化锌或氧化钛的白色反射物质灌注，以提供反射和样式设计元件。塑料优选地具有高热导率，使得在LED管芯的区域中生成的热量可以快速地转移到灯体的部分，其对于进入周围外界空气的能量的对流和热发射是最有效率的。

高光束LED管芯包括面向右安装在垂直壁上的一组LED管芯，以及面向左安装在垂直壁的相反侧的相同组的LED管芯。因为两组管芯发射辐射模式，其最简单的是朗伯模式，该发射基本上利用光填充反射器以创建宽且高角度的高光束。低光束LED管芯也可以在高光束方式期间被供电。两组LED管芯都在它们下面具有不透明的表面，使得大部分LED光反射离开反射器的顶部，其朝向道路重定向光。因此，不透明的表面限制反射器光发射的上角度。

在消除与LED灯制造相关联的组装步骤方面的主要挑战是识别热塑性塑料可以与LED组合。这一点也不显而易见，因为LED封装当前被设计用于在气态环境中到典型地低于260℃的印刷电路板或相似的结构上10秒的焊料回流。热塑性塑料在非常高的压力下在典型地高于260℃的高温下融化并且被注入到模具中。

使用导热塑料的第二个主要的挑战是，这些中最好的也是导电的，因此必须开发电隔离方案，以将导电塑料与流过LED灯泡的正常电流隔离。

由于高亮度LED管芯的使用，每个LED管芯在典型大约1mm²的非常小的区域中生成高热量。为了移除这样的高热量，使用新颖的集成过程，其中LED管芯直接结合到由例如钢或铜或涂覆金属的陶瓷制成的导电引线框，其在塑料导电的（塑料可以包含金属以更好地导热）的情况下已经用电介质膜选择性地涂覆。磷光体和初级光学器件（例如半球透镜）在LED管芯之上成型以便以良好的光提取效率产生白光。诸如电阻器、电容器、二极管或二极管阵列（例如桥式整流器）之类的电路元件被附接到引线框，并且然后导热塑料在该引线框（包括该电路元件）之上成型，它们全部一起制成全能的LED灯泡。引线框充当热量分配器以将热量分配到灯泡体的宽广区域之上的导热塑料中。支持LED管芯的引线框可以比LED管芯宽得多以更好地将热量散布到塑料中。通过使用鳍状物或其它这样的结构，塑料通过对流和热辐射两者将热量从塑料转移到外界空气。

具有绝缘层的引线框的覆盖区域允许使用包含金属、金属粒子、碳纤维、石墨烯、石墨或其它导热且导电的材料的导热塑料，以用于在不使电路短路的情况下提高热导率。非常典型地，导电的导热塑料比不导电的导热塑料更具热传导性并且还为相同级别的热导率降低成本。

单个引线框或多个引线框的组合可以用于支持低光束和高光束LED管芯。如果使用单个引线框，那么该引线框是弯曲的以允许低光束LED管芯和高光束LED管芯彼此垂直。在另一实施例中，两个或三个单独的引线框可以用于LED管芯的三个位置，并且这些引线框通过在引线框之上成型的塑料体固定就位。

在一个实施例中，使用具有直接结合到引线框的底金属电极的垂直LED管芯。其它类型的LED管芯可以被使用。引线框的端部终止于用于选择性地为LED组供电的三个连接器点处。

该设计可以适用于具有高停止亮度级别和更低亮度级别的尾灯。该设计也可以被通常用于低电压AC家庭照明的诸如MR 16灯泡之类的单个的灯丝应用采用。该设计也可以通过适当地选择传导引线框的电介质涂覆而适用于110AC或220AC的典型的AV线电压，其中介电和厚度性质足以在更高的电压应用中阻止短路。取决于期望的电路配置，其它离散的电路元件可以根据需要被添加到框。成型的塑料包封这些部件，从而提供鲁棒的机械和环境护罩而且提供到外界空气的非常有效率的热散布通道。

在许多设计中，白光是期望的。本领域技术人员已知的是，白光可以用蓝色或UV LED与磷光体的组合制成。在一个实施例中，在初级透镜二次成型（overmolding）之前，磷光体层直接沉积在蓝光LED管芯上方。在第二实施例中，清澈的子初级透镜直接在蓝色管芯上方成型，由多个磷光体和硅树脂制成的磷光体膜铺设在子初级透镜之上，并且然后初级透镜直接在管芯、子初级透镜和磷光体膜的组合上方成型。

附图说明

图1是依据本发明一个实施例的LED灯泡的部分透明透视图。

图2是图1的LED灯泡的非透明透视图。

图3是在汽车的左头灯反射器中安装的LED灯泡的示意性左侧视图，其图示低光束光线。为了简单起见，只有与本说明书相关的经成型的塑料体的部分在图3-6中示出。

图4是图示低光束光线的在左头灯反射器中安装的LED灯泡的示意性自顶向下视图。

图5是图示高光束光线的在左头灯反射器中安装的LED灯泡的示意性左侧视图。

图6是图示两条高光束光线的在左头灯反射器中安装的LED灯泡的示意性自顶向下视图。

图7是成型于灯泡的塑料外壳中的引线框的部分的自顶向下视图，其中低光束和高光束LED管芯直接安装在引线框上，并且引线框是弯曲的以使得低光束与高光束LED管芯垂直。

图8是图示高光束LED管芯的布置的图7的引线框的端视图。

图9图示LED管芯可以如何被串联和并联连接以实现期望的电压降。

图10是用于支持三组LED管芯的相对于彼此放置的三个单独的引线框的端视图，其中引线框的位置由成型的塑料体固定。

图11示出在灯泡的制造期间使用锡银铜（SAC）焊料的典型的温度轮廓。

图12示出在灯泡的制造期间用于热塑性塑料注入成型的典型的温度轮廓。

图13是金属衬底的截面图，该金属衬底可以是图7-10的引线框，该截面图示出衬底之上的电绝缘且导热层以使导电成型的塑料体与衬底电绝缘。

相同和相似的元素用相同的编号标记。

具体实施方式

图1和2是具有带有三个连接器点12的H4基底的LED灯泡10的透视图，这三个连接器点用于被汽车中的常规的头灯插座接收。该基底中可以包括诸如电阻器、电容器和二极管之类的常规电路元件，以用于将电池电压转换成用于LED管芯的期望的电流。灯泡具有一组低光束LED管芯14和一组高光束LED管芯16。相同组的高光束LED管芯16安装在塑料壁18的另一侧上。

在该示例中使用四个低光束LED管芯14和八个高光束LED管芯16，但是可以使用任何数量的LED管芯以实现所要求的亮度。

关于图7-9描述的是，LED管芯14和16的底金属电极直接安装在单个引线框上。可替代地，LED管芯14和16可以安装在三个分离的引线框上。在图中，垂直结构LED以每一LED管芯单个LED结示出。然而，该方法是非常通用的并且可以适应于多结LED管芯、横向和倒装片LED管芯。然后，导线在管芯14/16的顶电极与引线框的其它部分之间结合。

对于其中使用磷光体转换型LED的应用，磷光体层可以在LED管芯上方沉积。

光学透镜单独地或者组合地在LED上方成型。

将要直接暴露给高导电性的热塑性塑料的传导框的区域用介电层涂覆。在一些实施例中，介电层也可以覆盖光学透镜。介电层也可以在一些区域中被遮掩或稍后移除以便使框的选择性区域不受保护以用于有目的的电连接。用于涂覆传导框的优选的电介质材料是特氟龙、玻璃、硅树脂、二氧化硅、氧化铝以及其它金属氧化物，因为它们可以耐受高的电介质隔绝电压以及高温两者。

高热导率的塑料围绕介电层顶部上的引线框成型并且与LED管芯14/16的光学透镜的边缘接触以为了保护而完全密封引线框。为了110 W/mK的高热导率，塑料包含金属。在其它实施例中，诸如石墨粉、石墨烯片、金刚石粉以及氮化铝粉之类的导热材料被用于在注入成型之前加载到塑料中。因此，对于这样的塑料，引线框在塑料将接触引线框的位置用诸如特氟龙、硅树脂、热氧化物或氮化物的介电层涂覆。具有大于50 W/mK的热导率的塑料是优选的，并且小于1000 欧姆-cm的电阻率是优选的。黑塑料是优选的以最大化光阻特征的不透明性。由引线框传导的热量通过塑料移除，并且该塑料通过外界空气冷却。在一个实施例中，介电层具有> 10⁴ 欧姆-m的电阻率，并且导电塑料/聚合物体具有< 10⁴ 欧姆-m电阻率和> 1 W/mK的热导率。

存在左侧灯泡设计和右侧灯泡设计。左侧灯泡限制从用于低光束的头灯反射器出来的左侧光发射，以避免光被定向到左侧迎面而来的司机的眼睛中。相似地，右侧灯泡限制从用于低光束的头灯反射器出来的右侧光发射，以避免光被定向到右侧迎面而来的司机的眼睛。图1图示左侧灯泡。

图3-6是安装在左侧头灯反射器中的灯泡10的简化的示意图，该图示出由低光束和高光束LED管芯发射的光线。为了简便，只示出与本说明书相关的成型的塑料体的部分。图3-6的尺寸并未确切地匹配更精确的图1和2以便更好地图示实施例的相关部分。

图3是安装在汽车的左侧头灯反射器中的LED灯泡10的示意性侧视图，该图图示低光束光线24。插座25被示出。为了简便，全部四个低光束LED管芯14由单个块表示。黑色塑料表面26（也见图4）阻挡来自低光束LED管芯14的向下光，所以低光束光大体向上定向，如通过光线24示出的。此光通过大体抛物面反射器28向下反射，使得低光束不被定向到汽车前面的司机的眼睛中。朝向灯泡10后面定向的光可以通过在灯泡10的锥形部分之上的反射铝层29（图1和2）被向前和向外重定向。反射部分可以替代地是包含氧化锌或氧化钛的白色涂层。

图4是在左侧头灯反射器中安装的LED灯泡10的示意性自顶向下视图，该图图示低光束光线30。黑色垂直塑料壁32（也见图3）阻挡低光束LED管芯14的右侧光发射，因此只存在左侧发射。该光被向下反射到汽车前面的道路，并且反射器28使得光在左侧具有边界清晰的截止以使得只有相对少量的光被定向到左侧迎面而来的车辆或行人。

右侧灯泡（未示出）具有壁32和表面26的相反布置。在一个实施例中，对于右侧灯泡，不存在垂直壁，因为右侧不可能存在任何迎面而来的车辆或行人。

图5是安装在头灯反射器28中的LED灯泡10的示意性左侧视图，该图图示高光束光线34。如通过图1和2看到的，高光束LED管芯16布置成仅具有来自在LED管芯16下面的不透明倾斜表面36的一定量的阻挡。因此，因为来自高光束LED管芯16的光被宽广地向上和向侧面定向，离开反射器28的光将是在横向和垂直方向上的宽光束。

朝向汽车的前面定向的LED管芯14和16的前发射被灯泡的前部分40（图2）阻挡或重定向，该前部分具有用于气流的凹槽42以帮助冷却塑料。有角度的反射部分43用来向上反射一些光。因此，离开反射器28的几乎所有光通过反射器和塑料壁成形以满足司法标准。

图6是安装在左头灯反射器28中的LED灯泡10的示意性自顶向下视图，该图图示两个高光束光线44和46。反射器28可以被成形以在包括非对称模式的任何模式中定向高光束光。

在高光束操作期间，功率可以供应到全部三个插脚12以为低光束LED管芯14和高光束LED管芯16供电，因此高光束将是来自低光束LED管芯14和高光束LED管芯16的光的组合。

图7和8图示铜引线框50上的LED管芯14和16的一种可能的布置。典型地，在由铜片冲压的阵列中存在许多连接的引线框，并且这些引线框被同时处理以简化操纵。引线框然后被分离以用于每个LED灯泡，使得存在接地引线和用于低和高光束的两个正功率引线。

引线框50的端部在塑料成型步骤之前例如通过焊接电连接到鲁棒的连接器12（图1）。在另一实施例中，引线框50自身也形成连接器12，因此是相对厚的。诸如电阻器、电容器和二极管之类的常规功率调节电路元件可以连接在引线框50与连接器12之间以调适（condition）用于为LED管芯供电的电池电压。这样的电路元件被包封在成型的塑料体中。

最初，引线框50是平坦的，并且LED管芯14和16的底金属电极例如通过焊接、超声熔接或导电环氧树脂直接结合到引线框50。示例中的LED管芯14和16是具有底电极和导线结合的顶电极的垂直LED管芯，但是可以使用其它类型的LED管芯。金属结合提供到铜引线框的优秀的热通道，其然后散布热量。

在LED管芯14和16被结合到引线框条之后，顶电极用导线结合到引线框50的其它条上。在图7的示例中，LED管芯14安装在引线框条52上，并且LED管芯14的顶电极经由导线54连接到条56。因此，LED管芯14被并联连接。条52连接到插脚12（图1）中的一个，并且条56连接到插脚12中的另一个。

相似地，如在图7和8中示出的，LED管芯16安装在条58和60上（在图7中被弯曲之后示出），并且在图8中顶电极通过导线54连接到条62和64。图8是图7的端视图，该图示出引线框50在成型到塑料体中之前最终如何被弯曲。

在导线结合之后，LED管芯14例如通过丝网印刷以磷光体涂覆。

如果用于塑料体的塑料材料是导电的，将与该塑料接触的引线框50（和其它电路元件）的部分例如通过使用热氧化过程、氮化物沉积过程、喷涂过程（例如用于特氟龙等）、浸渍过程或其它过程而以电介质涂覆。这可以通过下述来完成：利用光阻剂遮掩围绕LED管芯14/16的区域（其中引线框将通过塑料而暴露），接下来用介电层涂覆引线框，然而移除掩膜。在另一实施例中，整个引线框用电介质涂覆，并且电介质然后使用遮掩的蚀刻步骤被蚀刻掉。如果电介质是透明的和薄的，那么电介质甚至可以沉积在LED管芯透镜66和所有其它电路元件之上。替代地可以执行丝网印刷电介质，从而免除对掩膜的需要。

在另一实施例中，在LED管芯14结合到引线框的暴露的部分之前，经图案化的电介质涂层被沉积。

超过20%的引线框以及多达90%的引线框将典型地用电介质涂覆。

清澈的半球形透镜66在所有LED管芯之上成型，用于改进光提取并且用于保护LED管芯。这可以在电介质涂层（如果有的话）被沉积之前或之后完成。清澈的或不透明的塑料68可以可选地围绕引线框50的条但不在透镜之上成型，以保护导线54并且在引线框50被切割（单个化）之前且在主塑料体在引线框50之上成型之前将条固定在一起。

当可选地用电介质涂覆引线框时，如果塑料体是导电的，则块68可以替代地表示用于覆盖LED管芯区域和其它要求的区域的掩膜的部分。

如在图7和8中示出的，然后引线框50被弯曲。如在图1和2中示出的，插脚12（图1）连接到条，并且引线框50成型到在塑料体中。

塑料体可以被成型，以使得塑料围绕透镜66的边缘接触和密封，从而提供LED管芯14的额外保护。塑料可以成型为高的位置公差。如果塑料是导电的，涂覆引线框的电介质需要在透镜66下延伸。

在图7和8的示例中，如果电池的正端子经由一个插脚12连接到条56并且条52经由另一插脚12连接到大地，低光束LED管芯14将开启。如果电池的正端子经由剩余的插脚12也连接到条62和64，两组LED管芯14和16将开启用于高光束。功率调节电路元件可以插入在插脚12与条之间。

在另一实施例中，高光束LED管芯16不需要相对于低光束LED管芯14成90度，但是可以大于60度，这取决于期望的光束。

在一个实施例中，LED管芯14和16是基于GaN的并且发射蓝光。LED管芯以YAG磷光体或其它合适的磷光体涂覆，使得通过磷光体泄漏的蓝光和磷光体光的组合创建满足头灯的司法要求的白光。在一个实施例中，高光束输出高于1000流明。LED管芯14和16可以替代地发射UV光。在一个实施例中，磷光体层在初级透镜二次成型之前直接沉积在蓝色LED管芯上方。在第二实施例中，清澈的子初级透镜直接在蓝色LED管芯上方成型，由多种磷光体和硅树脂制成的磷光体膜设在子初级透镜之上，并且然后初级透镜在管芯、子初级透镜和磷光体膜的组合上方成型。

在示例中，当导通时，所有LED管芯14和16并联连接。然而，在更复杂的实施例中，任何数量的LED管芯可以串联连接以实现期望的电压降。LED管芯可以是多结管芯以实现期望的电压降。单个的LED管芯的典型电压降可以在3-4伏特之间，因此在灯泡10的基底中需要限流器以控制通过LED管芯的电流。这可以利用成型到塑料体中的无源电阻网络来完成。通过串联连接LED管芯以具有接近12伏特的电压降，这样的限流器可以被免除。图9图示LED管芯可以如何串联连接。如在图9中示出的，安装在条72上的LED管芯70被并联连接。安装在条76上的LED管芯74也被并联连接。各种LED管芯和条76及78之间的导线结合使得两组LED管芯串联连接。在条72和78两端施加的电压开启LED管芯。此技术可以用于创建任何期望的电压降。

在另一实施例中，三个单独的引线框用于在三个取向上支持LED管芯。图10是三个单独的引线框的端视图，其具有相对于彼此放置的用于在三个取向上支持LED管芯14和16的条81-86，其中引线框的位置通过塑料体10（图1和2）固定就位并且该成型的塑料体具有用于透镜66的开口。在此实施例中，不要求引线框的弯曲。这些条通过导线或其它类型的连接器电连接到插脚12（图1），或者插脚12是引线框的部分。除了这些条将不会被连接之外，顶视图将相似于图7。

相似类型的灯泡可以被创建用于尾灯，其中一组LED管芯用于低级别尾灯并且另一组LED管芯为更高亮度的停止灯或转向信号贡献光。

这里，我们教导，可能的是创建LED灯泡，其中LED管芯置于传导衬底上，清澈的透镜在LED之上成型，并且整个部分以高得多的温度但以短得多的时间插入在热塑性塑料中成型于。

本文描述的LED灯泡的制造通过使用注入成型（而不是组装）作为组合LED管芯、LED透镜、传导衬底和导热LED灯泡体的技术实现。在图11中，我们示出在LED到金属衬底（例如引线框）的附接中使用SAC焊料的典型的焊料回流轮廓。曲线“A”指示“角型”焊料回流过程，并且曲线“H”指示“帽型”焊料回流过程。如在图1中示出的，对于角型和帽型两者，温度在90-150秒的时段上缓慢地爬升，首先到达在150-180℃之间的中间温度，并且之后在30-60秒的时段上仅稍微更快地爬升到典型在240-260℃之间的温度。温度必须缓慢地爬升以确保焊料完全融化，研磨LED和衬底两者上的金属接触并创建可靠的焊点。巨大的努力付诸于保持最大温度尽可能低以及融化和冷却焊点以阻止快速的温度变化和破裂。LED和传导衬底然后与塑料和金属部分组装以创建成品灯。温度轮廓在气态环境中完成，并且典型地低于260℃的最大温度被保持尽可能低以阻止对LED的损害。高于240℃的时间典型为30-60秒。

在图12中，我们示出用于热塑性塑料注入成型的典型的成型轮廓。水平轴TI示出时间，并且垂直轴TE示出温度。过程包括五个阶段，12-1表示在模具中插入具有LED和绝缘层的导电衬底的步骤，12-2表示通常持续0.1-10秒的模具闭合步骤，12-3表示0.1-5秒的利用大于260-500℃的高温的塑料注入步骤，12-4表示5-30秒的冷却步骤，并且12-5表示模具打开和部分移除步骤。塑料以比用在回流焊料中的最大温度明显更高的温度融化并且被注入到模具中，但是高温的时间短得多。在一个实施例中，热塑性塑料是尼龙，其以300C的温度被注入到包含LED插入物的模具中。此温度比用在LED的回流焊料中的最大260C明显更高。非常快的注入速度和快的冷却时间的使用以与常规想法完全不相关的新方式阻止对于LED封装的损害。材料注入温度由材料融化温度确定，并且可以是从用于典型的聚碳酸酯塑料的280℃到用于可成型的金属材料的480℃。关键点在于，尽管温度更高，但是时间被保持得短得多，其中高于240℃的总时间典型小于5-10秒。在图13中，我们示出电绝缘层94的添加可以如何用于将导电衬底96（例如LED引线框）与导电热塑性塑料或注入可成型金属98隔离。绝缘层在导电衬底之上的使用显著地扩展了可以用于创建LED灯泡的注入可成型材料的可用性，并且允许高得多的热导率的注入可成型材料的使用。诸如聚碳酸酯或PMMA之类的典型热塑材料具有<1W/mK的热导率。这些材料可以以诸如二氧化硅和氧化铝之类的电绝缘材料或诸如金属和碳之类的导电材料加载，以提高热导率。在加载的塑料中使用导电材料是优选的，因为该材料以明显更低的成本提供更高的热导率。在热塑性塑料之外，可能的是，使用描述技术成型具有450-500℃的注入温度和大于100W/mK的热导率的注入可成型金属。

本文描述的LED灯泡具有很少的部分，是极其可靠的，并且具有优秀的热学特性。头灯反射器的光发射模式是LED管芯的布置、塑料灯泡体的光阻特征和反射器形状的组合。LED灯泡10可以取代现有头灯反射器中的常规灯丝型H4灯泡。

对于LED灯泡10，期望的是其适合于插座，因此灯泡10在不需要任何次级连接器或密封环的情况下形成良好的密封。

在另一实施例中，灯泡10包括围绕灯泡10的可旋转套筒89，其用于相对于反射器而密封灯泡10。标签90适合于灯或插座中的对应的插槽。使用当前技术的其它的灯设计是可预想的。这样的设计可以使用单个组的LED以及配置成只生成单个的发射模式的主体/反射器。

尽管已经示出和描述了本发明的特定的实施例，但是将对本领域技术人员显而易见的是，可以在本发明的更宽的方面进行改变和修改而不背离本发明，并且因此所附权利要求在它们的范围之内涵盖落入本发明真实精神和范围之内的所有这样的改变和修改。

Claims (15)

1.一种发光结构，其发射具有不同的发射模式的至少两种级别的光并且其包括发光二极管(LED)灯泡，所述发光二极管（LED）灯泡包括：

至少一个导电衬底；

多个第一发光二极管（LED）管芯，每一个所述第一LED管芯具有第一电极和第二电极，其中每一个所述第一LED管芯的第一电极电气地且热学地耦合到所述至少一个衬底；

多个第二LED管芯，每一个所述第二LED管芯具有第三电极和第四电极，其中每一个所述第二LED管芯的第三电极电气地且热学地耦合到所述至少一个衬底，在所述至少一个衬底上所述第二LED管芯与所述第一LED管芯远离地隔开；

所述至少一个衬底配置成使得所述第一LED管芯的顶表面面向第一方向并且所述第二LED管芯的顶表面面向与所述第一方向不同的第二方向；

在所述至少一个衬底之上成型的导热的热塑性塑料体，其中所述至少一个衬底的部分终止于从所述导热体延伸的连接器中，其中所述体包括：

用于所述第一LED管芯的第一光阻特征，其使得所述第一LED管芯具有第一发射模式；以及

用于所述第二LED管芯的第二光阻特征，其使得所述第二LED管芯具有与所述第一发射模式不同的第二发射模式。

2.权利要求1的结构，其中所述导热体是导电的，并且其中所述衬底至少在导热体覆盖衬底的区域中以电介质材料涂覆。

3.权利要求2的结构，其中所述电介质材料覆盖所述衬底的至少20%。

4.权利要求1的结构，其中所述第一光阻特征包括：

用于所述第一LED管芯的至少一个横向光阻壁；

用于所述第一LED管芯的至少一个光阻表面；并且

所述第二光阻特征包括：

用于所述第二LED管芯的至少一个光阻表面；并且

所述导热体包括：

阻挡来自所述第一LED管芯和所述第二LED管芯的向前光的前部。

5.权利要求4的结构，其中所述导热体进一步包括用于重定向来自所述第一LED管芯和所述第二LED管芯的向后定向的光的反射后壁。

6.权利要求5的结构，其中所述反射后壁具有向外和向前反射光的锥形部分。

7.权利要求1的结构，进一步包括：

多个第三LED管芯，每一个所述第三LED管芯具有第五电极和第六电极，其中每一个所述第三LED管芯的第五电极电气地且热学地耦合到所述至少一个衬底，

在所述至少一个衬底上，所述第二LED管芯和所述第三LED管芯与所述第一LED管芯远离地隔开；并且

所述至少一个衬底配置成使得所述第一LED管芯的顶表面面向第一方向，所述第二LED管芯的顶表面面向与所述第一方向不同的第二方向，并且所述第三LED管芯的顶表面面向与所述第二方向大体相反的第三方向。

8.根据前述权利要求中任一项的结构，进一步包括反射器，其中所述灯泡安装在所述反射器中，使得所述第一LED管芯的顶表面面向上，并且使得所述第二LED管芯和/或所述第三LED管芯的顶表面面向侧面，其垂直于向前的方向。

9.一种发光结构，包括：

导电衬底；

发光二极管（LED）管芯，所述LED管芯具有第一电极和第二电极，其中所述LED管芯的第一电极电气地且热学地耦合到所述导电衬底；

设置在所述LED管芯和所述导电衬底的部分之上的光学透镜；

在所述导电衬底之上成型的导热的热塑性塑料体，其包封所述导电衬底的部分并且与所述光学透镜直接接触。

10.权利要求9的结构，其中低导电性层在所述导电衬底的部分之上形成以形成电绝缘层，其中所述低导电性层具有> 10⁴ 欧姆-m的电阻率。

11.权利要求10的结构，其中所述导热的热塑性塑料体具有<10⁴ 欧姆-m的电阻率和> 1W/mK的热导率，并且其中所述热塑性塑料体在所述低导电性层的至少部分之上成型以将所述热塑性塑料体与所述衬底电绝缘。

12.权利要求9的结构，其中所述导热的热塑性塑料体也设置在与所述LED管芯分离的离散的电气部件之上并且与其完全接触。

13.权利要求9的结构，其中所述导电衬底是金属引线框。

14.权利要求9的结构，其中所述热塑性塑料体是具有大于240 ℃的融化温度的热塑性塑料。

15.权利要求9的结构，其中所述热塑性塑料体是具有大于380 ℃的融化温度的可成形的金属化合物。