CN1825586B - 发光二极管组件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管(LED)组件和一种制作该组件的方法，其中，具有开口顶部的容器带有通过该容器底部的两组孔，导电散热器在第一组孔的下面连接到该容器的底部，并且其中，导电板在第二组孔的下面连接到该容器的底部，该散热器和板彼此隔离。LED被放置在第一组孔内，使得每个LED都具有通过对应的一个第一孔位于并连接到散热器的露出部分上的第一LED端子，并且，第二LED端子通过对应的一个第二孔经由导线连接到板上。

Description

发光二极管组件及其制作方法
技术领域
本发明涉及电灯，特别是涉及电发光二极管。更具体地，本发明涉及包含多个发光二极管(LED)的组件，并涉及制作这种组件的方法。 
背景技术
传统的LED组件在保护LED和其导线的塑料外壳内包括有一个或多个LED。例如，图1(在美国专利US6,345,903中所公开的)说明了一种传统的组件10，其中LED12被安装在填充有第一种树脂16的反射框架14内。导线18从第一LED端子延伸到第一电极20，位于LED12基座的第二LED端子连接到第二电极22。第二种树脂24覆盖LED12、框架14和导线18，镜头盖26放在第二种树脂24的顶部上。因为LED是密封的，所以这种传统LED组件的组装相对较简单。 
不利的是，保护性的封装也锁住了由LED所产生的热量。众所周知，热量是影响LED的寿命和性能的非常重要的因素；过多的热量会降低其寿命和性能。 
解决该问题的一种公知的解决方案是将LED直接放置在散热片上。散热片可以具有适当的形状能够使得LED可以安装在三维结构上，并定向在所希望的方向上。这种设置方式是公知的“板上型芯片”或者开放式安装。这种设置方式所存在的问题还在于，由于LED非常小，所以很难将其保持并安装在散热片上。 
此外，如众所周知的，LED组件可以包括一组LED，它们一起提供所需的流明量。“板上型芯片”的设置方式很难使用LED组，这是因为LED彼此必须紧靠在一起，并且安装这种LED是特别困难的。图1中所示的设置方式的麻烦还在于LED组，这是因为反射框架的大小可能会阻碍适当的放置。 
发明内容
本发明的目的是提供一种新的避免了现有技术中的问题的LED组件和方法。 
本发明的另一个目的是提供一种新的LED组件和方法，其利用模板以便于将多个LED直接放置在散热器上，从而提供“板上型芯片”的热控制优点和容易放置密封的LED的优点。 
本发明的又一个目的是提供一种新的LED组件和一种制作该组件的方法，其中，模板具有两组孔，散热器在第一组孔的下面连接到该模板，导电板在第二组孔的下面连接到该模板，其中，LED设置在第一组孔内，使得每个LED都具有位于并连接到散热器的露出部分上的第一LED端子，并且第二LED端子通过对应的一个第二孔经由导线连接到板。 
在考虑了下面的附图和对优选实施例的描述后本发明的这些和其它目的和优点对本发明所属领域的技术人员来说将更明显。 
附图说明
图1是现有技术中的LED组件的横截面图； 
图2是本发明的LED组件的一个实施例的顶部平面图； 
图3是图2中部分III-III的横截面图； 
图4是本发明的LED组件的另一个实施例的顶部平面图； 
图5是本发明的LED组件的又一个实施例的顶部平面图；以及 
图6是图5的LED组件的一个实施例的横截面图。 
具体实施方式
参考图2和3，LED组件30的一个优选实施例包括带壁容器32、第一导体40、第二导体42、一个或多个LED管44、导线48和密封剂54。还可以包括附加的支撑或散热底座64。 
优选的带壁容器32具有通过其发出光亮的开口顶部、侧壁39和底部34，它们一起被设置成用以限定出可以填充密封剂54的包围容积。在优选的实施例中，容器32由白色的反射模制塑料形成。侧壁39可以具有反射表面，目的在于有效地收集并反射从LED管44的侧面发出的光。侧壁39可以采用绕LED管44旋转的表面的形式，或者是分别在特定的LED管44上的中间对齐的分段的多个部分，或者可以是如所示出的与LED管44的侧边缘平行的矩形。底部34形成有第一组孔36和第二组孔38。在优选的实施例中，容器32模制有底部34，该底部34具有一个或多个附件特征，用以与容器32相匹配，并将容器32支撑到第一连接器40和第二连接器42上。如所示出的，附件特征可以是四个向下的突出管脚70、72、74、76，它们被设计成匹配在通过第一连接器40和第二连接器42形成的对应的孔中。可供选择地，或者可结合地，底部34可以形成有带壁部分，这些带壁 部分限定出帮助定位并保持第一连接器40和第二连接器42的共形凹口。则附件特征有助于使容器32相对于第一导体40和第二导体42定位并保持在适当的位置。 
第一导体40和第二导体42提供了电路的两个终端，用以给LED管44供电。有利的是，第一导体40和第二导体42是带有方形边的平板，这些方形边可以一致地适配到在容器32的底部侧面上所形成的缝隙内，或者这些方形边形成有开口，用以接收容器32上所形成的突起。应注意，在平板形式中，第一导体40和第二导体42可以从一个较大的板或卷轴上适当地切下，随后修整掉多余的材料。但是，应理解的是，第一导体40和第二导体42不需要绝对平。第一导体40和第二导体42可以包括梁、孔、曲线、嵌入或弹性特征，或者具有其它有利的形状或突起，用以能够耦合到容器32、耦合到附加的底座64或提高从LED管44上导热的能力。容器32和第一导体40以及第二导体42优选地一起散热，例如，通过四个向下突出的匹配在通过第一导体40和第二导体42形成的孔中的管脚70、72、74、76。 
如所示出的，容器32包括在其底部表面上的隆起78或类似的一个或多个壁，用以一致地与第一导体40和第二导体42的侧面匹配。隆起78填充了第一导体40和第二导体42的侧边缘之间的区域。因此，容器32机械支撑抵靠住第一导体40和第二导体42，为组件提供了附加强度。隆起78还有助于防止密封剂54通过第一组孔36和第二组孔38泄漏到第一导体40和第二导体42之间的任何开口区域内。 
第一导体40和第二导体42还可以给LED管44提供散热，或者提供组件的充分的导热性。特别有效的是，第一导体40给所连接的LED管44提供散热。相对大量或高效导热的第一导体40是很有利的。在优选的实施例中，第一导体40形成有一个或多个安装衬垫50，在该衬垫50上可以安装LED管44。一个或多个安装衬垫50对齐设置，用以将LED管44支撑在第一组孔36内。同样地，第二导体42可以形成有对齐设置的一个或多个安装衬垫52，用以接收从LED管44延伸出的导线48，并与该导线48接合。则，电路从第一导体40通过衬垫50延伸到LED管44，然后延伸到导线48、第二衬垫52和第二导体42。可以不需要第二导体42上的衬垫52。是否需要衬垫52取决于在导线48和第二导体42之间进行适当的接合是否是必要的。 
第一导体40可以采用任何合适的形状和尺寸，并且其一侧或多侧可以延伸超出容器32的外围。可以提供连接到另一个散热器或电源的连接器60(图中未示出)。同样地，第二导体42可以包括连接器62，用于连接到电源或其它的导热或导电元件上。第一导体40和第二导体42的尺寸和形状应能够位于对应的第一组孔36和第二组孔38的下面。 
在第一组孔36中的每个孔都具有发光的在其内对齐的LED管44，如通过箭头46所说明的。每个LED管44都具有基底，其是第一LED端子，通过第一组孔36中对应的一个孔放置并连接到第一导体40的露出部分上，每个LED管44还具有第二LED端子，其通过第二组孔38中对应的一个孔经由导线48连接到第二导体42上。LED管44可以连接到具有导电粘性形成衬垫50或其它适当的材料的第一导体40上。 
还可以增加底座64作为组件30的支撑件，并且底座64可以具有适当的厚度和面积。底座64通常是用于LED组件的基底支撑层，例如，作为散热片并作为机械支撑件用以使LED组件保持并定向在优选方向上的成形金属件。通常，底座64基本上大于LED组件30。在第一导体40和第二导体42之间可以提供电绝缘隔板66，用以进一步便于制造，并确保这些部分隔开。 
覆盖LED管44和导线48的是透明的密封剂。密封剂54可以是本领域中公知的任意一种密封剂。例如，密封剂54可以是透明的凝胶，其容易适应热变化，以使得导线48在热变化过程中不会被损坏。 
LED组件30特别便于制造。首先单独制造各个板。容器32优选地是模制成的。第一导体40形成有第一衬垫50。如果需要，第二导体42同样地形成有第二衬垫52。首先，LED管44可以连接到衬垫50上的导体44。然后，包括有任意成型的底壁的塑料容器32对准第一导体40和LED管44的上方，使LED管44通过第一组孔36被露出。然后，利用底部表面上形成的耦合特征将容器32匹配到第一导体40上。例如，对准的底壁可以接收第一导体40，并与第一导体40一起扣紧；或者，利用所形成的向下突出的管脚70、72可以插入在对应的孔内并将热传递到第一导体40。可以用同样办法连接第二导体42。可供选择地，容器32和第一导体40以及第二导体42可以首先耦合在一起，留下通过对应的第一组孔36和第二组孔38露出的安装衬垫50和52。利用作为模板定位LED管44的容器32，LED管44基本上定位在第一导体40上形成的第一衬垫50上的第一组孔36内。 在任何一种情况下，如该情况可能出现的，在露出的LED管44之间粘接有导线48，并且该导线48经由第二组孔38粘到第二衬垫52或导体42。导线48可以粘接到对应的一个第二组孔38内第二导体42上的粘合衬垫52上。 
制作LED组件30的方法包括以下步骤：形成具有开口顶部并带有底部34的带壁容器32，该底部形成有第一组孔36和第二组孔38。第一导体40在相邻的第一组孔36的下面电连接并热连接到容器32的外部底部表面，使得第一导体40有在第一组孔36内露出的部分。同样地，第二导体42在第二组孔38的下面导电且导热地连接到容器32的外部底部表面，使得第二导体42在第二组孔38内露出。由于电的原因，第一导体40和第二导体42当然要彼此间隔开。LED管44被导向到并位于在第一组孔36内露出的第一导体40部分上。然后，LED管44连接到作为第一LED端子的LED管44的基底，并连接到第一导体40的露出部分上，利用对应的导线48第二导体42连接到LED管44的第二端子，每个导线48通过第二组孔38内对应的一个孔从对应的一个LED管44延伸到第二导体42，并在容器32内利用透明材料54覆盖LED管44。 
然后，密封剂54流入到容器32内，在LED管44上方填充容器并覆盖导线48。如可能有利的是，可以在随后的组装过程中连接底座64。可以用密封剂54保护LED管44和导线48，如本领域中所公知的，通过足够地填充容器32，以覆盖LED管44和导线48。如本领域中公知的，可以进一步在容器32的上方连接拱顶，用以密封LED管44以提高光的提取。 
利用容器32作为模板能够更容易地放置LED管44，从而改善制造成本。容器32变为用于放置LED管44的模板，第一组孔36和第二组孔38可以形成在适当的位置，并具有适合于所需目的的数量。 
最大程度地改善了来自LED管和组件的热量的传递。由于LED管44通过对应的孔36安装在散热的第一导体40上，而不是安装在容器材料上，所以在LED管44和采用的散热器之间只有很少量的热绝缘层。则热传递相比于现有技术更有效。而且，散热电导体40可以做得很大，从而相比于现有技术有更大的热量流动。 
图2和3的实施例的另一个优点是可以减小组件30的整个厚度。优选的第一导体40和第二导体42与底部34共平面，这样使得电和热的传导能够被扩展到整个薄的区域，而不必通过厚的通路。侧壁39起到导线48的防护装置的作用。则导线48只需要尽可能少地被密封剂54覆盖(由侧壁高度限定)，而不需要由否 则可能所需要的保护性密封剂的较高的拱顶所覆盖。 
本发明的LED组件的其它实施例也是可以的。组件的形状不需要是具有线性对齐的LED管列的矩形，而可以是便于装配的圆形或者类似形状。例如，参考图4，LED组件130的容器132可以设置在延长的底座164的一端，跨该底座164延伸有散热器140和板142。此外，可以看到几组孔的其它的设置方式，如图5中所说明的，其包括圆形容器232、环形散热器240和板242以及第一组孔236和第二组孔238的同心环。如图6中所示，组件不需要是平的。落在本文中所要求的限制内的其它设置方式和形状也都是可以的。 
尽管已经在前述的说明书和附图中描述了本发明的实施例，但应理解的是，本发明是由根据说明书和附图理解的下面的权利要求所限定的。 

Claims (19)

1.一种发光二极管(LED)组件，包括：
具有开口顶部和底部的带壁容器，所述底部形成有通过该底部的第一组多个孔和第二组多个孔；
在所述第一组孔的下面连接到所述底部的外部表面并在所述第一组孔内露出的第一导电导热导体；
在所述第二组孔的下面连接到所述底部的外部表面并在所述第二组孔内露出的第二导电导体，所述第一导电导热导体和所述第二导电导体彼此间隔开；
多个LED，所述多个LED中的每一个都处于所述第一组孔中不同的孔内，每个LED都具有作为第一LED端子的基底和第二LED端子，该基底通过所述第一组孔中对应的孔位于并连接到所述第一导电导热导体的露出部分上，第二LED端子通过所述第二组孔中对应的孔经由导线连接到所述第二导电导体；和
在所述容器内覆盖所述LED的透明材料。
2.如权利要求1的组件，其中所述第一导电导热导体和第二导电导体是共平面的。
3.如权利要求1的组件，其中所述透明材料填充所述容器并覆盖所述第一组孔和所述第二组孔以及所述导线。
4.如权利要求1的组件，其中所述容器的所述底部是平的。
5.如权利要求1的组件，其中所述第一导电导热导体在所述容器的三个侧面上延伸超出所述容器的外围。
6.如权利要求1的组件，进一步包括支撑所述第一导电导热导体和第二导电导体的基本上平的底座。
7.如权利要求1的组件，其中所述容器是塑料的，并反射来自所述LED的光。
8.如权利要求1的组件，进一步包括将所述LED连接到所述第一导电导热导体的导电粘合剂。
9.如权利要求1的组件，进一步包括形成在所述第二导电导体上并在所述第二组孔内露出的粘合衬垫，每个所述导线都粘合到在所述第二组孔中对应的一个孔内露出的所述衬垫中对应的一个衬垫。
10.一种制作发光二极管(LED)组件的方法，包括以下步骤：
形成通过带壁容器底部的第一组孔和第二组孔，该带壁容器具有开口顶部；
在第一组孔的下面将第一导电导热导体连接到底部的外部表面，使得第一导电导热导体在第一组孔内露出；
在第二组孔的下面将第二导电导体连接到底部的外部表面，使得第二导电导体在第二组孔内露出，所述第一导电导热导体和所述第二导电导体彼此间隔开；
将多个LED中的每一个放置在第一组孔的不同孔内第一导电导热导体的露出部分上，并且将作为第一LED端子的LED的基底连接到第一导电导热导体的露出部分上；
利用对应的导线将第二导电导体连接到LED的第二端子上，其中导线中的每一个都通过第二组孔内对应的一个孔从对应的一个LED延伸到第二导电导体；以及
在容器内利用透明材料覆盖LED。
11.如权利要求10的方法，其中在覆盖步骤中透明材料还覆盖了第一组孔、第二组孔以及导线。
12.如权利要求10的方法，进一步包括将基本上平的支撑底座连接到第一导电导热导体和第二导电导体的步骤。
13.如权利要求10的方法，其中用导电粘合剂将LED连接到第一导电导热导体。
14.如权利要求10的方法，进一步包括将粘合衬垫连接到第二导电导体在第二组孔中的孔内露出的部分上的步骤，以及将每个导线粘合到对应的一个衬垫上的步骤。
15.一种发光二极管(LED)组件，包括：
带有光反射内壁的容器，该容器具有开口顶部和底部，该底部带有通过底部的第一组多个孔和第二组多个孔；
在所述第一组多个孔的下面连接到所述底部的外部表面并在所述第一组多个孔内露出的导电散热器；
在所述第二组多个孔的下面连接到所述底部的外部表面并在所述第二组多个孔内露出的导电导体，所述散热器和所述导体彼此电隔离；
多个LED，该多个LED的每一个都处于所述第一组多个孔中不同的孔内，并且，每个LED都具有作为第一LED端子的基本上平的基底和第二LED端子，该基底通过所述第一组多个孔中对应的孔位于并连接到所述散热器露出的基本上平的部分上，第二LED端子通过所述第二组多个孔中对应的孔经由导线连接到所述导体；和
在所述容器内覆盖所述LED、所述导线以及所述第一组多个孔和所述第二组多个孔的透明材料。
16.如权利要求15的组件，其中所述透明材料填充所述容器。
17.如权利要求16的组件，其中所述散热器在所述容器的三个侧面延伸超出所述容器的外围。
18.如权利要求15的组件，进一步包括将所述LED连接到所述散热器的导电粘合剂。
19.如权利要求15的组件，进一步包括在所述第二组多个孔中的孔内的粘合衬垫，每个所述导线都粘合到对应的一个所述衬垫上。
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