[發(fā)明專利]高度集成化的發(fā)光二極管燈芯和包含其的照明裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110462363.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103185236A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文雄;趙依軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李文雄;趙依軍
• 主分類號(hào): F21S2/00
• 分類號(hào): F21S2/00;F21V23/00;F21V29/00;F21Y101/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李湘;王忠忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)，特別涉及一種高度集成化的發(fā)光二極管燈芯和包含該發(fā)光二極管燈芯的照明裝置。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(LED)光源具有其它光源所不具備的一系列優(yōu)點(diǎn)，例如無(wú)污染、壽命長(zhǎng)、能耗低、耐振動(dòng)、控制方便和便于調(diào)光等。面對(duì)未來(lái)的巨大市場(chǎng)和潛在商機(jī)，業(yè)界在LED照明裝置的商品化方面已經(jīng)投入了大量的人力和物力。

目前在照明裝置中用作光源的發(fā)光二極管(LED)是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它的基本結(jié)構(gòu)一般包括帶引線的支架、設(shè)置在支架上的半導(dǎo)體晶片以及將該晶片四周密封起來(lái)的封裝材料(例如熒光硅膠或環(huán)氧樹(shù)脂)。上述半導(dǎo)體晶片包含有P-N結(jié)構(gòu)，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，電子被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后以光子的形式發(fā)出能量，而光的波長(zhǎng)則是由形成P-N結(jié)構(gòu)的材料決定的。

LED在工作過(guò)程中，只有一部分電能被轉(zhuǎn)換為熱能，其余部分都轉(zhuǎn)換成為熱能，從而導(dǎo)致LED的溫度升高，這是其性能劣化和失效的主要原因?？梢哉f(shuō)，散熱問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。為此，業(yè)界已經(jīng)從芯片、電路板到系統(tǒng)的每一個(gè)層面，針對(duì)散熱問(wèn)題提出了各種優(yōu)化設(shè)計(jì)，以獲得最佳的散熱效果。

就芯片層面而言，一般可以通過(guò)增加芯片尺寸和改變材料結(jié)構(gòu)來(lái)提高散熱能力。

在電路板層面，目前許多LED燈具中都采用鋁基板作為印刷電路板，這種基板為多層結(jié)構(gòu)，中間層使用具有較高導(dǎo)熱系數(shù)的絕緣層材料，從而使LED芯片的熱能透過(guò)下層的鋁板快速擴(kuò)散并傳遞出去。

對(duì)于系統(tǒng)層面，常用的散熱策略是為L(zhǎng)ED燈具配置散熱組件(例如鰭片、熱管、均溫板、回路式熱管及壓電風(fēng)扇等)，從而借助其快速的散熱能力將LED產(chǎn)生的熱量迅速散發(fā)到周圍環(huán)境中。例如題為“球形LED燈”的美國(guó)專利US8058782公開(kāi)了一種LED燈，包括冷卻結(jié)構(gòu)、LED模組、透明罩和燈頭，其中，冷卻結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱板和配置在導(dǎo)熱板周邊的冷卻翅片，LED模組包括安裝在導(dǎo)熱板一個(gè)表面上的電路基板、設(shè)置在電路基板上的LED以及與電路基板電氣連接的第一和第二引線，透明罩與導(dǎo)熱板固定連接在一起并且罩住LED模組，燈頭包括可使冷卻翅片的端部插入其中的收縮件、電氣連接體和空心管。該篇參考文獻(xiàn)的內(nèi)容以整體引用的方式包含在本說(shuō)明書(shū)中。

但是需要指出的是，散熱效果的改善往往是以制造成本的上升和燈具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化為代價(jià)的，而這不利于LED照明裝置的普及推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光二極管燈芯，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造工藝簡(jiǎn)單和散熱效果優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的上述目的可通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種發(fā)光二極管燈芯，包括：

至少一個(gè)發(fā)光二極管單元；

驅(qū)動(dòng)電源，其與所述發(fā)光二極管單元電氣連接；以及

承載所述發(fā)光二極管單元和驅(qū)動(dòng)電源的散熱部件，其至少一部分表面以紅外輻射材料覆蓋。

優(yōu)選地，在上述發(fā)光二極管燈芯中，所述絕緣導(dǎo)熱材料為陶瓷材料或?qū)峤^緣高分子復(fù)合材料。

優(yōu)選地，在上述發(fā)光二極管燈芯中，所述紅外輻射材料為常溫紅外陶瓷輻射材料。

優(yōu)選地，在上述發(fā)光二極管燈芯中，所述常溫紅外陶瓷輻射材料選自下列材料中的至少一種：氧化鎂、氧化鋁、氧化鈣、氧化鈦、氧化硅、氧化鉻、氧化鐵、氧化錳、氧化鋯、氧化鋇、堇青石、莫來(lái)石、碳化硼、碳化硅、碳化鈦、碳化鉬、碳化鎢、碳化鋯、碳化鉭、氮化硼、氮化鋁、氮化硅、氮化鋯、氮化鈦、硅化鈦、硅化鉬、硅化鎢、硼化鈦、硼化鋯和硼化鉻。

優(yōu)選地，在上述發(fā)光二極管燈芯中，所述散熱部件呈殼體形狀，所述發(fā)光二極管單元設(shè)置在所述殼體的外表面并且所述驅(qū)動(dòng)電源設(shè)置在所述殼體的內(nèi)部。

優(yōu)選地，在上述發(fā)光二極管燈芯中，所述驅(qū)動(dòng)電源采用電路模塊的形式，并且在所述殼體的內(nèi)表面和外表面上形成布線層以在所述發(fā)光二極管單元與所述驅(qū)動(dòng)電源之間提供電氣連接。

優(yōu)選地，在上述發(fā)光二極管燈芯中，所述布線層通過(guò)印制電路工藝形成于所述殼體的內(nèi)表面和外表面。

優(yōu)選地，在上述發(fā)光二極管燈芯中，所述發(fā)光二極管單元為發(fā)光二極管管芯，其被設(shè)置在所述殼體的外表面并且與所述布線層通過(guò)綁定工藝或板上倒裝芯片(FCOB)工藝實(shí)現(xiàn)電氣連接。

優(yōu)選地，在上述發(fā)光二極管燈芯中，所述發(fā)光二極管單元為發(fā)光二極管單體，其被設(shè)置在所述殼體的外表面并且通過(guò)焊接方式與與所述布線層電氣連接。

優(yōu)選地，在上述發(fā)光二極管燈芯中，所述布線層使得多個(gè)所述發(fā)光二極管單元以串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)或交叉陣列的形式相連。