CN203413588U - Led光源板组件、led灯芯和led照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及照明技术，特别涉及LED光源板组件、集成该组件的LED灯芯以及包含该LED灯芯的LED照明装置。按照本实用新型的LED光源板组件包括：借助金属薄片串接在一起的多个侧面基板；一个顶面基板，其与所述多个侧面基板的其中一个借助金属薄片连接；以及多个LED单元，其设置在所述多个侧面基板和顶面基板上并且借助形成于其上的布线以及所述金属薄片电气连接在一起，其中，所述金属薄片是可弯折的，从而使得所述多个侧面基板与所述顶面基板能够围成帽状结构。

Description

LED光源板组件、LED灯芯和LED照明装置

技术领域

本实用新型涉及照明技术，特别涉及LED光源板组件、集成该组件的LED灯芯以及包含该LED灯芯的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（例如荧光硅胶或环氧树脂）。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。与白炽灯和荧光节能灯相比，发光二极管具有环保、可回收再利用、高光效、色彩丰富和可调光等诸多优点，因此随着制造工艺的日趋完善，基于发光二极管的照明光源将逐渐成为主流光源。

LED单元和承载LED单元的基板构成LED光源板。由于LED单元在工作过程中通常会产生较多的热量，因此LED照明装置一般都要配置热管理单元（例如散热器、冷却翅片和风扇等）。在典型的LED照明装置中，LED光源板以螺丝连接或者胶黏等方式与散热器固定在一起，从而借助散热器的快速散热能力使元器件产生的热量能够迅速散发出去。

受工作原理所限，LED单元的发光角度较小。为了实现大角度发光，一般是将多个光源板布置在照明装置内的不同位置上，例如将多个光源板固定于散热器的侧面和顶面。但是由于被固定光源板数量的增加并且需要考虑不同光源板上的LED单元之间的电气连接，这种方式将使制造工艺复杂化并且由此抬高制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种LED光源板组件，其可方便地安装于散热器上。

本实用新型的上述目的可以通过下列技术方案实现：

一种LED光源板组件，包括：

借助金属薄片串接在一起的多个侧面基板；

一个顶面基板，其与所述多个侧面基板的其中一个借助金属薄片连接；以及

多个LED单元，其设置在所述多个侧面基板和顶面基板上并且借助形成于其上的布线以及所述金属薄片电气连接在一起，

其中，所述金属薄片是可弯折的，从而使得所述多个侧面基板与所述顶面基板能够围成帽状结构。

优选地，在上述LED光源板组件中，所述多个LED单元串联连接在一起。

优选地，在上述LED光源板组件中，所述多个侧面基板和顶面基板为下列中的一种：陶瓷基板、铝基板或柔性电路板。

优选地，在上述LED光源板组件中，所述多个侧面基板和顶面基板上开设有过孔。

优选地，在上述LED光源板组件中，所述顶面基板与所述多个侧面基板中的位于其中一端的侧面基板相连。

本实用新型的还有一个目的是提供一种LED灯芯，其具有制造简单和成本低等优点。

本实用新型的上述目的可以通过下列技术方案实现：

一种LED灯芯，包括：

散热器；以及

LED光源板组件，其包括：

借助金属薄片串接在一起的多个侧面基板；

一个顶面基板，其与所述多个侧面基板的其中一个借助金属薄片连接；以及

多个LED单元，其设置在所述多个侧面基板和顶面基板上并且借助形成于其上的布线以及所述金属薄片电气连接在一起，

其中，所述金属薄片是可弯折的，所述多个侧面基板与所述顶面基板围成帽状结构，所述帽状结构套在所述散热器外部，使得所述散热器的外表面与所述多个侧面基板和所述顶面基板接触。

优选地，在上述LED灯芯中，进一步包括LED驱动电源，其位于所述散热器内部并且与所述布线电气连接。

本实用新型的还有一个目的是提供一种LED照明装置，其具有制造简单和成本低等优点。

本实用新型的上述目的可以通过下列技术方案实现：

一种LED照明装置，包括：

灯罩；

灯头，其与所述灯头接合在一起以形成空腔；

LED灯芯，包括：

散热器，其固定于所述空腔内；以及

LED光源板组件，其包括：

借助金属薄片串接在一起的多个侧面基板；

一个顶面基板，其与所述多个侧面基板的其中一个借助金属薄片连接；以及

多个LED单元，其设置在所述多个侧面基板和顶面基板上并且借助形成于其上的布线以及所述金属薄片电气连接在一起，

LED驱动电源，其位于所述散热器内部或灯头内部并且与所述布线电气连接，

其中，所述金属薄片是可弯折的，所述多个侧面基板与所述顶面基板围成帽状结构，所述帽状结构套在所述散热器外部，使得所述散热器的外表面与所述多个侧面基板和所述顶面基板接触。

在本实用新型的上述实施例中，LED光源板组件中的基板通过可弯折的金属薄片连接，因此可以先将这些基板围成帽状结构，然后将其套在散热器上并进行固定。由于无需为每个基板单独施行固定到散热器的操作，因此降低了装配LED灯芯的工作量。此外，金属薄片一方面作为机械连接部件使这些基板连接在一起，另一方面还作为设置在基板上的LED单元的电气连接通路。

附图说明

本实用新型的上述和/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，附图包括：

图1为按照本实用新型一个实施例的LED光源板组件的示意图。

图2示出按照本实用新型一个实施例的LED灯芯的分解示意图。

图3为采用图2所示LED灯芯的LED照明装置的分解示意图。

具体实施方式

下面参照其中图示了本实用新型示意性实施例的附图更为全面地说明本实用新型。但本实用新型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，更为全面地传达给本领域技术人员本实用新型的保护范围。

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（LED）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“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）。

术语“电气连接”应当理解为包括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。

“耦合”应当理解为包括两个单元之间直接相连的情形，或者经过一个或多个第三单元间接相连的情形。

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，本实用新型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。

以下借助附图描述本实用新型的实施例。

图1为按照本实用新型一个实施例的LED光源板组件的示意图。

如图1所示，LED光源板组件110包括多个基板111A-111D和112，它们借助金属薄片113连接成如图所示的L形。需要指出的是，为了图示方便起见，这里未对图中所有的金属薄片进行标注，但是对于本领域内的技术人员来说，这样的简略标注并不会导致不可理解或者引起误解。类似地，对于图1-3中示出的LED单元、基板上的布线和过孔也采用了类似的标注方式。

金属薄片113例如可以采用诸如铜之类弯折和导电性能均较优良的纯金属或合金材料。当弯折金属薄片使得相邻的基板呈一定的夹角时，这些基板111A-111D和112可围成一个帽子状的结构，其中，基板111A-111D构成帽状结构的侧面，因此以下又将其称为侧面基板，而基板112则构成帽状结构的顶面，因此以下又将其称为顶面基板。基板111A-111D和112可以采用各种基板，例如包括但不限于陶瓷基板、铝基板或柔性电路板。

在本实施例中，金属薄片113可以通过粘合、焊接或埋设等方式固定于基板，其一方面作为机械连接部件将基板111A-111D和112连接成所需的图案，另一方面，则为不同基板上的LED单元提供电气连接。

值得指出的是，图1所示的侧面基板的数量以及侧面基板与顶面基板的连接位置仅仅是示例性的，实际上还存在各种变化的形式。例如侧面基板的数量并不局限于4个，其也可以是2个、3个、5个或更多个，并且顶面基板也不一定如图1所示地与位于一端的侧面基板（图1中的侧面基板111D）连接，而是可以与位于中间的侧面基板（例如图1中的侧面基板111B或111C）连接从而构成T形。

参见图1，LED光源板组件110还包括设置在基板111A-111D和112上的多个LED单元114。每个基板上的LED单元114通过形成于基板上的布线115电气连接在一起，对于位于不同基板上的LED单元114，则可以借助金属薄片113实现电气连接。为此，金属薄片113与各自所连接基板上的布线115也电气连接在一起。

在本实施例中，LED单元114采用管芯形式，可以利用在板上倒装芯片（FCOB）工艺将LED管芯与基板上的布线电气连接在一起。可选地，可以借助绑定工艺实现LED管芯经引线到布线的连接。此外，LED单元114也可以采用LED单体的形式，此时可以通过焊接方式将LED单元电气连接到基板表面的布线。如果需要调整LED单元的发光波长，则可以用混合荧光粉的环氧树脂或硅胶将LED单元粘附在基板的表面，或者在LED单元的表面涂覆荧光层，再将其借助环氧树脂或硅胶粘合到基板的表面。

值得指出的是，虽然图1所示的多个基板上的LED单元114以串联的方式电气连接在一起，但是也可借助合适的连接形式的布线和金属薄片，将这些LED单元以并联或混联之类的其它方式电气连接在一起。

参见图1，在各个基板上还开设有过孔。这些过孔使LED驱动电源（未画出）的输出引线能够与LED光源板组件实现电气连接。具体而言，在一种优选的方式下，LED驱动电源的其中一根输出引线（例如正极输出引线）由LED光源板组件的帽状结构内部向上穿越顶部基板112上的过孔1121，从而与顶部基板上的布线115电气连接；另一方面，LED驱动电源的另外一根输出引线（例如负极输出引线）也由LED光源板组件的帽状结构内部向上穿越侧部基板111A上的过孔（由于视图角度关系而未示出），从而与侧部基板111A上的布线115电气连接。

可选地，基板表面可覆盖一层高反射膜（未画出），其占据基板表面除LED单元以外的区域，以使从LED单元发射的光线尽可能多地射向外部空间。

图2示出按照本实用新型一个实施例的LED灯芯的分解示意图。

在图2所示的实施例中，LED灯芯10包括LED光源板组件110和散热器120。可选地，LED灯芯10还可以包括LED驱动电源130，但这并非是必需的。

LED光源板组件110可以采用上面借助图1所示实施例的各种特征，这里不再赘述。

散热器120为壳体，其可全部由绝缘导热材料（例如陶瓷或导热绝缘高分子复合材料）构成，但是仅仅一部分由绝缘导热材料构成也是可行的和有益的（例如当采用少量绝缘导热材料就能够满足将热量传导给红外辐射材料的需求并且需要降低材料成本时）。如图2所示，散热器120下部的外表面上设置多根凸条以增加散热面积。

参见图2，帽状结构的LED光源板组件110套在散热器的上部，可以借助涂覆在帽状结构内表面和/或散热器上部外表面的导热胶将LED光源板组件110固定于散热器的上部。此外，导热胶也有助于帽状结构的定形。LED单元114产生的热量可以经基板111A-111D和112传递至散热器120。

散热器120的内部空间适于容纳LED驱动电源130。在本实施例中，如图2所示，LED驱动电源130包含印刷电路板131、一个或多个布置在印刷电路板上并通过其上的布线电气连接在一起的元器件132、一对设置在印刷电路板131下表面的输入引线133A和133B以及一对设置在印刷电路板131上表面的输出引线134A和134B。可以借助胶泥、硅胶或环氧树脂之类的粘合剂将LED驱动电源130的印刷电路板131固定于散热器120的内腔中。继续参见图2，在散热器120的顶部和侧面分别开设有通孔121和122，因此LED驱动电源130的输出引线133A和133B可穿过通孔以及LED光源板组件的基板上的过孔而与基板上的布线电气连接。

LED驱动电源130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LED光源板组件110提供合适的电流或电压。根据外部供电的方式，LED驱动电源130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。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。

值得指出的是，将LED驱动电源设置在散热器内的布局并非是必需的。实际上在本实用新型的另一个实施例中，LED驱动电源也可以作为独立于LED灯芯的部件设置于LED灯芯的外部（例如设置于灯头内）。

图3为采用图2所示LED灯芯的LED照明装置的分解示意图。

按照本实施例的LED球泡灯1主要包括LED灯芯10、灯罩20和灯头30。参见图3，灯罩20可与灯头30接合在一起，从而形成容纳LED灯芯10的空腔。当灯罩20由玻璃材料制成时，可以采用普通白炽灯的生产工艺，将其下部固定于灯头30的内表面。

灯罩20可采用透明或半透明材料（例如玻璃或塑料）制成，为了使光线更柔和、更均匀地向空间发散，其内表面或外表面可进行磨砂处理。可选地，可以例如通过静电喷涂或真空喷镀工艺，在灯罩20的内/外表面形成红外辐射材料层（例如包括但不限于石墨或常温红外陶瓷材料等），这种处理一方面增强了灯罩20的散热能力，另外也抑制或消除了LED的眩光效应。

灯头30为LED灯芯10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。参见图3，灯头30的端部310由诸如金属之类的导电材料制成，侧壁320的至少一部分由金属材料制成，因此可以将端部310和侧壁320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。绝缘部分330（例如由塑料之类的绝缘材料制成）位于端部310与侧壁320之间以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310和侧壁320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。此外，如图3所示，侧壁320的外表面开设有螺纹。

LED灯芯10可以采用上面借助图2所示实施例的各种特征，为避免赘述，这里着重描述其与灯罩20和灯头30的连接方式。

在本实施例中，LED灯芯的散热器120的下端伸入灯头30，并且其下端在靠近灯头30的开口处形成可容纳灯罩20开口端的空隙，从而可以借助胶泥之类的粘合剂将灯罩20、灯头30和散热器10三者固定在一起。可选地，散热器120也可以固定于灯头30的底部或内侧壁。

LED驱动电源130的输入引线133A和133B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2和3，输入引线133B在向下延伸一段后向上折返。因此当将LED灯芯的散热器120、灯罩20和灯头30装配在一起时，输入引线133B可伸出散热器120后嵌入散热器外表面的凸条之间的间隙内并且抵靠住灯头30的内侧表面以实现与第二电极区的电气连接。

虽然已经展现和讨论了本实用新型的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到，可以在不背离本实用新型原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本实用新型的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。

Claims (10)

1.一种LED光源板组件，其特征在于，包括：

借助金属薄片串接在一起的多个侧面基板；

一个顶面基板，其与所述多个侧面基板的其中一个借助金属薄片连接；以及

多个LED单元，其设置在所述多个侧面基板和顶面基板上并且借助形成于其上的布线以及所述金属薄片电气连接在一起，

其中，所述金属薄片是可弯折的，从而使得所述多个侧面基板与所述顶面基板能够围成帽状结构。

2.如权利要求1所述的LED光源板组件，其中，所述多个LED单元串联连接在一起。

3.如权利要求1所述的LED光源板组件，其中，所述多个侧面基板和顶面基板为下列中的一种：陶瓷基板、铝基板或柔性电路板。

4.如权利要求1所述的LED光源板组件，其中，所述多个侧面基板和顶面基板上开设有过孔。

5.如权利要求1所述的LED光源板组件，其中，所述顶面基板与所述多个侧面基板中的位于其中一端的侧面基板相连。

6.一种LED灯芯，其特征在于，包括：

散热器；以及

LED光源板组件，其包括：

借助金属薄片串接在一起的多个侧面基板；

一个顶面基板，其与所述多个侧面基板的其中一个借助金属薄片连接；以及

多个LED单元，其设置在所述多个侧面基板和顶面基板上并且借助形成于其上的布线以及所述金属薄片电气连接在一起，

其中，所述金属薄片是可弯折的，所述多个侧面基板与所述顶面基板围成帽状结构，所述帽状结构套在所述散热器外部，使得所述散热器的外表面与所述多个侧面基板和所述顶面基板接触。

7.如权利要求6所述的LED灯芯，其中，所述多个LED单元串联连接在一起。

8.如权利要求6所述的LED灯芯，其中，所述多个侧面基板和顶面基板为下列中的一种：陶瓷基板、铝基板或柔性电路板。

9.如权利要求6所述的LED灯芯，其中，进一步包括LED驱动电源，其位于所述散热器内部并且与所述布线电气连接。

10.一种LED照明装置，其特征在于，包括：

灯罩；

灯头，其与所述灯头接合在一起以形成空腔；

LED灯芯，包括：

散热器，其固定于所述空腔内；以及

LED光源板组件，其包括：

借助金属薄片串接在一起的多个侧面基板；

一个顶面基板，其与所述多个侧面基板的其中一个借助金属薄片连接；以及

多个LED单元，其设置在所述多个侧面基板和顶面基板上并且借助形成于其上的布线以及所述金属薄片电气连接在一起，

LED驱动电源，其位于所述散热器内部或灯头内部并且与所述布线电气连接，

其中，所述金属薄片是可弯折的，所述多个侧面基板与所述顶面基板围成帽状结构，所述帽状结构套在所述散热器外部，使得所述散热器的外表面与所述多个侧面基板和所述顶面基板接触。

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