CN1769762A - 固态照明装置 - Google Patents

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Abstract

通过提供从多个LED芯片到螺口灯头(标准100～240VAC灯座)或电源接头的直接热通路，使各种结构的固态(发光二极管)灯具有了经提高的热管理能力。控制电路是相对于散热器与印刷电路板和LED芯片相反地设置的，从而使得散热器处于印刷电路板和控制电路之间。LED芯片是使用高电压/高电流结构供电的。通过一系列可容易地互换的透镜，光辐射图样可得到无限调节(从非常宽到非常窄)。可以以相当低的成本快速批量生产具有非常高照度的固态灯。可以加入ESD保护来保护LED芯片免受静电放电破坏。

Description

固态照明装置
本申请是2004年11月5日提交的美国临时专利申请第60/625163号的非临时专利申请，该在先申请因此以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及发光二极管灯，并且更加具体地讲，涉及易于批量生产的发光二极管灯，这种发光二极管灯具有位于封装球形灯罩或透镜之外的可调集成热管理系统、在元件之间具有最大热传递面积、设计成用于在高电流下(从而在较高的功率下)工作，并且能够发出很高的照度(luminousintensity)，并且具有可无限制调节的光束辐射图样(a light beam radiationpattern)。
背景技术
在现有技术中，发光二极管(LED)和其它的半导体光源还没有成功地或经济地用于照明物理空间。较早的现有技术介绍了LED光源作为指示灯，或者作为使用与低输入电流相耦合(coupled)的低电压的、与高输入电流相耦合的低电压的或者与低输入电流相耦合的高电压的低强度阵列。所有这些早前的构造都只产生低照度的光源。此外，由于离散(discreet)的LED阵列的排列需要大量的物理空间，出于空间的考虑，这些设计受到严重限制。
更近的现有技术稍稍改进了这些较早的设计，如它们将某种形式的热管理结构结合到了它们的设计中。不过，这些热学设计是不充分的、不切实际的，或者二者皆有。大多数设计要求从源电压AC到低电压DC的功率转换，这大大增加了成本并且使得他们的设计更加复杂，而某些现有技术没有致力于元件的功率或电偶合(electric coupling)。此外，很多现有技术把精力放在了使用分立元件来扩展LED灯泡的典型的光发射图样上，而没有将注意力放在对具有各种光发射图样的灯泡的需求上。
依照现有技术，对高效的、独立的(self-contained)能够产生高强度可见光的半导体器件仍然存在明确的需求，这些半导体器件具有可变光发射图样和足够的热处理结构，以用作直接代替普通白炽灯的灯。本发明致力于现有技术中的缺点和限制。
发明内容
本发明的一个目的是，消除上述现有技术中的缺点和限制。本发明更加具体的目标是，提供这样一种固态照明装置(LED灯)：可以高效率地并且以最小成本轻松地批量生产、具有可容易调节的光发射图样、电效率很高、热效率很高、具有高度可靠性、不需要额外的转接器(adaptors)或功率调节、能够制造成可见光谱中的任何颜色的、能够制造成包括全光谱白色的白色和变色的并且能够提供具有高光通量的均匀照明。
本发明的一个目的是提供从多个LED芯片到螺口灯头(标准100～240VAC灯座)或电源接头的直接热通路。这是利用各个模块组成部分之间基本上100％接触的表面积来实现的。
按照这些目的，本发明是一种固态灯，包括：发光模块100，包括印刷电路板102、直接固定在印刷电路板102上的至少一个发光二极管(LED)芯片101和接触所述印刷电路板的垫板103，所述垫板103对由至少一个所述芯片101和所述印刷电路板102产生的热量进行扩散。散热器105，以减少散热器105与所述垫板103之间的间隙气隙的方式固定在所述发光模块100的所述垫板103上。控制电路106，与所述印刷电路板102相反地安装在所述散热器105上；将所述发光模块100与所述控制电路106电连接的电接口电路；和电源接头107，与所述控制电路106电连接。
在阅读了说明书、查阅了附图并且阅读了权利要求书之后，对于本领域的技术人员而言，本发明的各种实施方式的这些以及其它的目的将会显明。
附图说明
附图1a是按照本发明的典型的照明装置；
附图1b表示按照本发明的各种不同的可互换的旋拧透镜和球形灯罩；
附图2a是按照本发明的典型照明装置的另一个例子；
附图2b表示按照本发明的各种不同的可互换的旋拧透镜；
附图3a是按照本发明的典型照明装置的再另一个例子；
附图3b表示按照本发明的各种不同的可互换的旋拧透镜；
附图4a-4c表示作为按照本发明的照明装置的实例的三种实施方式；
附图5是按照本发明的各个导热和模块层的放大图；
附图6是按照本发明的为热电偶共有的表面不平度的放大图；
附图7a-7d是按照本发明的示意电路图的实例；附图7a是基本并联/串联电路；附图7b是基本串联/并联电路；附图7c表示基本限流电路；而附图7d表示恒定放大电流电路；
附图8是典型功率二极管或功率LED的放大图；
附图9是表示作为LED外壳温度的函数的典型白色LED的使用寿命的图表；
附图10是表示重金属印刷电路板的典型热阻的图表；
附图11是散热器(heat sink)比较表，说明了作为功率的函数的使用大的预加工的散热器的热增益；
附图12是说明通过按照本发明的可调热管理结构和设计组件来使照度与功率(瓦特)相匹配的原理的流程图。
具体实施方式
如附图1a、2a、3a和5所示，发光模块(lighting module)100包含有LED芯片101，这些LED芯片101利用本领域中公知的传统板上芯片(chip-on-board)法直接固定在PCB(印刷电路板)102上。PCB 102直接粘接在垫板(backer plate)/散热片103上，该垫板/散热片103是由铝、铜、陶瓷或其它具有良好热传递特性的材料制成的。
应当注意到，发光模块100的总表面面积，尤其是垫板/散热片103可以做得更小或者更大以及更厚，以符合与LED芯片101的密度和数量以及模块总功率要求(以瓦特为单位)相关的热学性能要求。还应当注意到，发光模块100可以使用电连接在一起的多重平面来制作。使用圆形的、单独一个平面发光模块制作的测试样品在安装了漫射球的时候表现出均匀的光分布。然后使用导热的油脂、化合物、环氧树脂、粘接剂、胶带或弹性垫片104，将发光模块100固定到散热器105上。这是很重要的，因为在现有技术的设计中，当使两个电子元件的表面置于一起时，只有少于百分之一的表面进行物理接触。多达99％的表面是由填充空隙的空气分隔开来的。部分热量是通过物理接触点传导的，而大部分热量必须要通过空气间隙传递。附图6表示不同表面不平度的空隙气隙的差别。由于空气是热的不良导体，因此应当由更加导热的材料来取代空气，以增大接合传导性，并且从而提高穿越热界面的热流量。
散热器105的测试样品是使用锆基陶瓷化合物制成的，这是因为这种材料具有导热率高和膨胀系数低的属性，不过，也可以使用任何适当的材料。要注意的是，散热器105可以在尺寸、形状和结构上进行适应性修改，以与发光模块100的冷却要求或者由任何密封或封装透镜或玻璃灯罩造成的热增益相匹配，因为该模块实际上在发光二极管芯片101与电源接头106和107之间形成了与空间限制无关的并且不受空间限制的直接热通路。可以将散热器105制作成带槽的或带鳍的形状，以进一步增强其热传递能力。仅仅为了简单明了，将其以平坦的形状画出。此外，可以对散热片105加以改造，以匹配螺口灯头(Edison base)、中间型灯头(Intermediate Base)或烛台型灯头的螺旋形(Candelabra Base screw-type)电连接方式。
控制电路106由安装在PCB上的各种电子元件组成，然后将该PCB借助导热油脂、化合物、环氧树脂、粘接剂、胶带或弹性垫片104固定到铸造或模制在散热器105上的下侧腔体中。再次保持从LED芯片101到电源接头107的直接热通路不中断。
发光模块100和控制电路106之间的电连接是通过直径足以应付发光模块100的功率要求而不会发热的电绝缘电线或电极进行的。电线或电极插入到铸造或模制在散热器105内的腔体108中，然后装填导热环氧树脂或化合物104，以清除可能会中断热流的气隙。
要注意的要点是，控制电路106要位于离发光模块100最远的点上，因为这种类型的电子控制电路包含发热电子元件。虽然是本领域中公知的，但是本文稍后将会介绍控制电路106的各种不同结构。
控制电路106与电源接头107电连接。然后电源接头107直接与散热器105连接，并且(根据需要可选择地)通过填充管填充导热环氧树脂或化合物104，产生固态的导热块和从LED芯片101到电源接头107的不中断的热通路。
现有技术中包含的很多设计方案要求使用安装到印刷电路板上的分立的LED灯(传统的或面装型的(surface mount type))。在LED灯中，当灯打开是会产生热量。热量是在LED芯片中产生的。LED芯片的主要热路径是通过芯片附着盘(die attach pad)(通常是阴极端)进入金属引线。热流沿着引线(通常是阴极端)进入印刷电路板的导体迹线中。应当使用下述的用于安装在重金属印刷电路板上的分立LED灯的公式。
        TJ＝TA+PD(ΘJ-P+ΘP-A)＝TA+PD(ΘJ-A)
其中：TJ   ＝LED结温度
      TA   ＝环境温度
      PD   ＝功耗，即，IF乘以Vf
      ΘJ-P＝热阻，结到阴极管脚
      ΘP-A＝热阻，管脚到空气
管脚温度定义为阴极引线在1.6mm印刷电路上侧上的焊点的温度，此时灯安装在名义底座平面上。下面的表1中给出了最高质量的多种LED灯的典型热阻。
表1：典型LED灯热阻
LED封装                      ΘJ-P
T1灯                         290℃/W
T1-3/4灯，18密耳引线框       260℃/W
T1-3/4灯，25密耳引线框       210℃/W
微型灯                       170℃/W
可以对上述公式进行调整，以说明安装在标准底座平面上方的LED灯。对于这些应用，热量必须流过较长的路径。下面的表2中给出了由于将LED灯提升到印刷电路板的上方而额外增加的热阻。
表2：由于支座高度造成的热阻
LED封装                      ΘS
T1灯                         380℃/W，每英寸(25.4mm)
T1-3/4灯，18密耳引线框       280℃/W，每英寸(25.4mm)
T1-3/4灯，25密耳引线框       160℃/W，每英寸(25.4mm)
管脚到空气的热阻可以通过测量不同尺寸的铜焊盘(与阴极管脚相连接)的热阻来估测。附图10中给出了作为阴极焊盘面积的函数的管脚到空气的热阻。应当注意到，附图10代表这样一种最佳情况：额外产生热量的元件没有安装在电路板上，并且自由气流没有受到密封玻璃灯罩的阻挡。
这样，安装在印刷电路板上的分立LED灯的热阻可以使用下述公式建模：
          ΘJ-A＝ΘJ-P+(ΘS)(h)+ΘP-A
其中：ΘJ-P＝表1中的热阻
      ΘS  ＝表2中的支座(standoff)热阻
      H     ＝以英寸为单位的标准底座平面上方的高度
      ΘP-A＝从附图10中得到的热阻
本发明的另一个目的是使散热器的尺寸、形状和接收符合发光阵列的冷却要求，与现有技术中包含的密封透镜或玻璃灯罩造成的空间限制无关。
发光阵列100使用导热油脂、化合物、环氧树脂、粘接剂、胶带或弹性垫片104粘接在散热器105上。散热器105的尺寸和形状可以制作得更小、更大或者制作成有鳍状，以增大表面积，而不改变发光模块100的表面积。
为了增大发光模块100的总的光输出，本领域技术人员有多种选择。
·增大LED芯片101的密度，从而增大总的瓦特数
·增大LED芯片101输入电流，从而增大总的瓦特数
随着LED芯片密度和/或输入电流的增大，发光模块100产生的热量成比例地增大。很重要的一点是，使具有最大允许输入电流(i-Max)的LED芯片尺寸和结构与装置的预期驱动电流相符。通过商业手段可以得到40密耳×40密耳(1平方毫米)大的LED芯片。这些LED芯片可以向上驱动到1000mA(DC)。在如附图1a、2a和3a中所示的点TP1处接触着散热片103的温度探针将会验证热增益。
本新发明的实验性测试样品是按照其最基本形式(附图1a)制作的，其中散热器105是平滑的(不带鳍或槽)，并且具有29.5平方英寸的表面对空气的总对流面积。发光模块100的总面积是30mm直径×4.1mm厚度，包括散热片103。
在4瓦的总功率下，有接近200流明(lumens)的总光照输出，并且温度探针没有超过80℃。这一提高的热效率在很大程度上归结于形成在LED芯片101和电源接头107之间的直接热通路。
散热器105的表面对空气的总对流面积可以通过在不影响总的占地面积的情况下部分铸造成带鳍表面来灵活地增加，从而实现了更大瓦特数和照度地发光模块100的充分冷却。
散热器105可以制造成如附图1a、2a和3a所示的任何尺寸、形状或结构，只要其冷却能力与发光模块100的总冷却要求相符。例如附图3a中所示的探照灯或聚光灯具有比附图2a中所示的R 12灯大得多的散热器面积，使得发光模块100能够具有相当高的总瓦特数，从而能够具有更大的照度。
本发明的再一个目的是提供一种具有可容易调节的光发射图样(lightemission pattern)的固态(LED)照明装置。这是通过附图1b、2b和3b中所示的一系列独立于照明装置的可替换透镜或球形灯罩来实现的。
附图1b表示本新方法的一种实施方式，如附图1a所示的传统的或普通的“灯泡”。透镜200可由玻璃、塑料或者其它任何适当的材料制成，并且该透镜200简单地旋拧在如附图1a所示的铸造在散热器105内的螺纹上。这个透镜主体上是平的，可以制作成无色透明的(clear)、无色不透明的(opaque clear)、有色的、不透明有色的，并且表现出非常广的视角，这是因为可能要用于照明标志物的内部或者用作背光，此时期望有非常广的发光角度。透镜201也可以由玻璃、塑料或其它适当的材料制成。这个装置的半球形部分用于将光发射图样聚焦成由聚焦透镜的口径(pitch)和高度所确定的任何预设宽度。例如可以将这一透镜的半球形部分的口径和高度制作成给出期望窄的强光束的应用(比如建筑照明、显示照明或舞台照明)中所使用的30度的发射角度。透镜202和203也可由玻璃、塑料或其它适当的材料制作成无色透明、无色不透明、有色透明或有色不透明的形式，并且图示说明了各种不同尺寸的球形灯罩之间可互换性的易实现性。这些球形灯罩可以制作成无限多种的尺寸或形状，包括诸如“裂纹玻璃”或“玻璃珠”这样的装饰效果。它们可以用于将发射光发散成均匀照明，或者实现单一的装饰效果。此外，可以将这些透镜形成为新颖的形状，比如针对唯一和推广的项目的水果或饮品容器的形状(例如，软饮料瓶或啤酒罐)。
附图2b表示本发明的另一种实施方式，一般称为R12灯。透镜200’再次表示需要大角度均匀照明时使用的广角透镜。透镜201’表示半球形或聚焦透镜，该透镜的视角是通过半球灯罩的口径和高度预设的。这种应用方式比较适合柜顶照明，比如用在厨房或零售橱窗中的柜顶照明，可以作为卤素灯的替代品。
附图3b表示本发明的另一种实施方式，一般称为泛光灯或聚光灯(spotlamp)。透镜200”表现出泛光灯所共有的大发射角，并且该透镜200”可与透镜201”相互交换，透镜201”表现出聚光灯的聚焦或变窄角度。
在现有技术中，不同的透镜结构和益处还没有受到充分的关注，并且在本发明的教导下，本领域技术人员将会认识到本发明的独特的特征。
本发明的另一个目的是提供一种固态(LED)照明装置，其中LED芯片或管芯是以串联或串联/并联结构电连接的，并且是使用高电压或高输入电流方案供电的。这种结构使成本和与低压方案所需要的额外介入的电路相关的热增益最小，从而使制造成本最小，同时由于较高的LED驱动电流的作用，给出了具有更高照度的阵列。
这种高电压/高电流方案的独特性在于，现有技术中公开的LED阵列或灯是使用下述方案供电的：
·低电压/低电流-这种结构是使用板上芯片或分立LED器件或灯的LED阵列或灯所共有的。将输入电压转换成低电压AC或DC，然后由于表1和2以及附图9-11所示的LED灯的固有热特性而对LED灯输入电流(通常是20mA)进行限制，以便避免由于结温度升高造成的灾难性故障。
·低电压/高电流-这种结构是现代高功率LED所共有的，在本领域中这种LED通常称为功率LED或射极二极管。分立LED灯包含非常大的LED管芯，通常为1mm×1mm，并且分立LED是以恒定的低DC电压和非常高的电流(高达1000mA)驱动的。外部驱动器或外部电源是需要的且必要的，以将各个灯安装到外部散热片上，然后再安装到如附图11所示的外部散热器上。这些装置通常用在高亮LED闪光灯或用于工业应用的大平板阵列中。这种类型的多个装置是并联电连接在一起的。附图8中给出了安装在散热片和散热器上的高功率LED或射极二极管的图解实例。
·高电压/低电流-这种结构是大多数现有技术中公开的固态(LED)照明装置所共有的。LED以串联结构电连接，并且使用半波(非整流)或全波(整流)AC电压供电。由于表1和2以及附图9-10所示的LED灯的固有热属性，对LED灯输入电流(一般为20mA或更小)加以限制，以便避免由于结温度升高造成的灾难性故障。在使用这种结构时必须格外小心，因为峰值灯电流比平均灯电流要高得多并且导致了额外的热增益。
使用这种高电压/高电流接收，LED芯片或管芯输入电流是可无限调节的。再一次，本新发明的重要方面是，使以高电流驱动LED管芯(芯片)产生的额外的热量与附图1a、2a和3a所示的装置的散热能力和所选取的LED管芯的大小及类型相匹配(i-Max)。对LED输入电流进行整流的方法在本领域中是公知的，从简单地串接电阻到可采用商业手段得到的恒流装置。附图7a-7d中给出了满足要求的电路的几种图解实例。
现有技术中并没有提出高电压/高电流驱动方案，并且在本发明的教导下，本领域技术人员将会意识到本发明的独特特征。
本发明的另一个特征是，与功率LED或LED射极灯中使用单独一个大LED管芯相反，利用多个小LED管芯来增大光照输出和电效率。
功率LED(附图8)使用单独一个大的LED管芯，其大小高达1mm×1mm。测试表明，在给定了相同的总功耗和视角的情况下，使用相同发光面积的多个较小LED管芯会产生更高的照度。而且，鉴于可能在这种装置的制造中利用多个大LED芯片，功率LED需要宽大的外部散热器。现有技术中并没有提出这一特征，并且在本发明的教导下，本领域技术人员将会意识到本发明的独特特征。
本发明的另一个目的是，提供一种不受由使用现有技术中公开的分立LED灯和/或封装着的热管理结构造成的空间限制影响的固态(LED)照明装置。
现有技术中公开的分立或面装LED灯的数量和密度受到装纳着这些装置的电路板的总表面面积的限制。这造成了严重的空间限制。本发明消除了这些限制，因为LED管芯或芯片101是直接安装在电路板上102的并且覆有附图1a、2a、3a和5所示的散热片103。LED管芯101的数量和密度仅受装置的热特性的限制。
本发明的另一个目的是，提供一种可以制作成无限种颜色以及白色和全光谱白色的固态(LED)照明装置。这是通过将具有各种不同的发光颜色的LED管芯混合起来而实现的。颜色可调的全光谱白色可通过将各种发光颜色的子管芯加入到白色主导(带有磷的发蓝色或紫外光的管芯)的阵列中，或者通过使用红色、蓝色、绿色主导的阵列而轻松实现。其它的着色调节可以通过对如附图5所示的模块封装环氧树脂层100a着色来进行。
本发明的高电压/高电流结构通过在发光模块100中使用多个串联块，还能够实现高亮度变色阵列的制造。可以构建附图7中所示的任何实例电路来供多串联块使用。IC可通过商业手段得到，并且可以对它们进行编程以开关或减弱多路输出，从而以预编程模式控制多个子管芯阵列(各个串联块)的照明，并且能够将它们容易地结合到控制电路106中去。
颜色变换可以是随机事件或者可以是受到协调的，以致由相同电路供电的每个灯同时暗下来或改变颜色。这可以通过这样的手段实现：将简单的计数装置编程到IC当中，然后统计AC正弦波的交点作为基准点或触发点。
本发明的另一个目的是，在装置的制造和操作期间为LED管芯提供(根据需要地)不受ESD(静电放电)破坏的保护。这是通过在电路板102上安装硅子管芯并且将其插入到发光模块100中来实现的。
本发明的另一个目的是提供针对本新发明中使用的热模型和各种组件的效力和效率的合格测试机制或标准。计算热阻模型的数学公式在本领域中是公知的，并且已经得到了广泛发布。不过，由于陶瓷、重金属复合电路板和热接合材料的热效率的变化很大，这些模型应当仅用作基准点。此外，在制造处理期间引入的气泡或差的热电偶接触对热传导起到了阻挡的作用，并且可能会对照明装置的长期可靠性有明显的影响。
在附图1a、2a和3a中，将温度探针的安装点标注为TP1、TP2和TP3。发光模块100的总照度是在预定输入电流或装置的总瓦特数下，依据LED管芯101的大小、类型、照度和数量来确定的。LED管芯的大小、类型和照度是变化的值，因为它们一般会随着外延生长晶片制作、工艺、材料和切割技术的改进而得到改良。假设发光模块100满足所要求的总光照输出，可将由TP1、TP2和TP3给出的量化数据做成如下模型：
A(Typ)＝应用系统的预期典型环境温度
A(Max)＝应用系统的最大环境温度
在A(Max)下
     TP1≤100℃
     TP2≥80％TP1
     TP3≥80％TP2
虽然直白且简单，但是这个模型可用作高度可靠的测试和建模标准。这在附图12中进行了进一步图解说明。
本发明的另一个目的是提供可以以最小成本高效地大批量生产的固态(LED)照明装置。这在很大程度上是通过可应用于这种装置的制造的高自动化程度以及该装置的模块化设计来实现的。
重金属复合电路板(heavy metal clad circuit board)是可以通过商业手段得到的，并且可与自动高速管芯(die)焊接(bonding)机械相兼容。如附图5所示的LED管芯101与电路板102的接触点的引线接合也可以使用自动高速引线接合机械来实现。一旦完成了管芯焊接和引线接合工艺，自动测试机械可以探测并点亮各个LED管芯，以便测试管芯焊接和引线接合工艺和电连接的完善性并且测试各个LED管芯在给定输入电流下的照度(luminous intensity)和波长。和控制电流106的制作一样，附图5中所示的密封和/或荧光层的安装也是完全自动的。
散热器105和电源接头107也可使用自动机械很容易地批量生产。产品的最终组装和封装可以是自动完成的、半自动完成的或者是使用手工劳动完成的，因为最后的组装工艺劳动强度不大。
如附图1a、2a、3a和5所示，发光模块100包含使用现有技术中公知的传统板上芯片法直接固定在PCB 102上的LED芯片101。PCB 102直接焊接在由具有良好热传递特性的铝、铜、陶瓷或其它材料制成的垫板/散热片103上。
应当注意到，发光模块100的总表面面积，特别是垫板/散热片103的总表面面积可以制作得更小或更大并且更厚，以符合与LED芯片101的密度和数量以及模块总功率要求(以瓦特为单位)相关的热学性能要求。这在附图12中进一步示出。还应当注意到，发光模块100可以使用电连接在一起的多重平表面来制作。附图7中给出了电路实例。使用圆形的单独一个平面发光模块制作的测试样品在安装了散射球形灯罩(附图1b，附图标记202和203)时表现出了均匀的光分布。
然后使用导热的油脂、化合物、环氧树脂、粘接剂、胶带或弹性垫片104将发光模块100安装到散热器105上。由于空气是热的不良导体，因此应当用更加导热的材料来取代空气，以增大连接部(joint)传导能力，并且因此提高穿过热界面的热流量。
然后借助导热的油脂、化合物、环氧树脂、粘接剂、胶带或弹性垫片104，将由安装在PCB上的各种电子元件组成的控制电路106安装到铸造或模制在散热器105内的上侧腔体中。又一次地，使得从LED芯片101到电源接头107的直接热通路保持不断开。
发光模块100与控制电路106之间的电接口是通过直径足以应付发光模块100的功率要求而不会发热的电绝缘电线或电极进行的。电线或电极插入到铸造或模制在散热器105内的腔体108中，然后装填导热环氧树脂或化合物104，以清除可能会中断热流的气隙。
注意，控制电路106处于距离发光模块100最远点的位置上，因为这种类型的电子控制电路包含发热电子元件。附图7中给出了控制电路106和发光模块100的各种不同的示意性结构。从附图7中有意地省略了在某些应用中可能需要的用于控制颜色变换或颜色黯淡选项的(可选的)集成电路(IC)，但是该集成电路在本新发明的说明书中进行了完整的介绍。
控制电路106与电源接头107连接在一起。然后将电源接头107直接与散热器105相连接并且(根据需要可选择地)经装填管109装填导热环氧树脂或化合物104，产生固态的导热块以及从LED芯片101到电源接头107的不中断的热通路。
附图7包含几个示意图，其中LED芯片或管芯输入电流是可无限调节的并且使用按照本发明的高电压/高电流驱动结构。对LED输入电流进行整流的方法是本领域公知的，从简单的串联电阻到可采用商业手段得到的限流装置(比如FET’s和限流二极管)，到更加复杂的恒流装置(比如放大电流限制二极管电路)。
虽然是给出并详细介绍了本发明的具体实施方式来说明本发明原理的应用，但是应当理解，在不超出所介绍的本发明的思想和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (14)

1.一种固态灯，包括：
发光模块(100)，包括印刷电路板(102)、直接固定在印刷电路板(102)上的至少一个发光二极管(LED)芯片(101)和接触所述印刷电路板的垫板(103)，所述垫板(103)对由至少一个所述芯片(101)和所述印刷电路板(102)产生的热量进行扩散；
散热器(105)，以减少散热器(105)与所述垫板(103)之间的间隙气隙的方式固定在所述发光模块(100)的所述垫板(103)上；
控制电路(106)，与所述印刷电路板(102)相反地安装在所述散热器(105)上；
将所述发光模块(100)与所述控制电路(106)电连接的电接口电路；
电源接头(107)，与所述控制电路(106)电连接。
2.按照权利要求1所述的灯，其中所述电接口穿过所述散热器(105)。
3.按照权利要求1所述的灯，其中所述电源接头(107)直接与所述散热器(105)相连接。
4.按照权利要求1所述的灯，其中固体导热块构成从所述至少一个发光二极管(LED)芯片(101)到所述电源接头的不中断热路径。
5.按照权利要求1所述的灯，还包括用于传输来自所述至少一个发光二极管(LED)芯片的光的透镜。
6.按照权利要求1所述的灯，还包括用于封装所述LED芯片的密封或荧光层。
7.按照权利要求1所述的灯，其中所述至少一个发光二极管(LED)芯片包括多个串联或以串联/并联结构连接并且使用高电压和高输入电流方式供电的LED芯片。
8.按照权利要求1所述的灯，还包括设置在印刷电路板(102)上的有机硅子管芯(silicone sub die)，用于对至少一个LED芯片进行防止静电放电破坏的保护。
9.按照权利要求1所述的灯，其中可以改变所述垫板(103)的表面积来适应与所述至少一个LED芯片相关的热要求。
10.按照权利要求1所述的灯，其中所述发光模块(100)是使用电连接在一起的多重平表面制造的。
11.按照权利要求1所述的灯，其中所述发光模块(100)是使用导热油脂、化合物、环氧树脂、粘接剂、胶带和弹性垫片(104)中的至少一种固定到所述散热器(105)上的。
12.按照权利要求1所述的灯，其中所述发光模块(100)与所述控制电路(106)之间的所述电接口电路是经直径足以应对发光模块(100)的功率要求的电绝缘导线或电极制成的。
13.按照权利要求12所述的灯，其中将所述导线或电极插入到铸造或模制在散热器(105)中的腔体(108)中，然后装填导热环氧树脂或化合物(104)，以清除可能中断热流的气隙。
14.按照权利要求1所述的灯，其中所述垫板(103)是由从铝、铜和陶瓷的材料组中选取的材料制成的。
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