[發明專利]LED照明結構

在審

• 申請號: 201380018258.8
• 申請日: 2013-04-04
• 公開（公告）號: CN104185761A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: S.M.維布魯格;R.庫特;R.L.杜穆林
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: F21V29/00
• 分類號: F21V29/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫之剛;汪揚

技術領域

本發明涉及LED照明結構。

背景技術

針對多顏色LED聚光燈（spot）模塊的最重要的價值驅動因子是非常多地由熱管理確定的每mm²的輸出。為了達到每mm²的高光輸出，從LED到環境的傳熱必須是優良的。此外，有效LED面積的分數必須盡可能大（LED被緊密封裝）。良好的傳熱和高LED密度因此是針對LED聚光燈的重要價值驅動因子。

存在其中LED芯片安裝在襯底（一般而言，陶瓷襯底）上并且該襯底安裝在PCB（在大多數情況下，金屬核PCB）上并且該PCB安裝在熱沉上的系統。由于銅和LED芯片的熱膨脹系數的高失配，將LED芯片直接安裝在PCB上不是優選的。

關于將一個或多個PCB安裝在熱沉上的缺點在于，PCB與熱沉之間的界面是可以導致~10℃的LED的溫度增加的熱障，所述溫度增加是顯著的增加。

將具有所有LED的PCB焊接在熱沉上明顯降低溫度間隙，但是具有其它缺點：將整個PCB焊接在熱沉上是困難且昂貴的過程（必須加熱整個熱沉，這花費長時間以及因此的長生產時間（增加的成本））。另外，在焊接期間，LED處于高溫，這可能導致LED的劣化。此外，能夠發生焊點中的質量問題，諸如例如引起高熱阻的空隙或者歸因于熱膨脹失配的早期失效等。

關于以高封裝密度將許多LED直接焊接在熱沉上的缺點在于，如果一個LED損壞或者焊接失效，則浪費昂貴的整個LED陣列。

由于銅和LED的熱膨脹失配，將LED直接焊接在銅上造成焊點的低劣的可靠性和壽命。直接膠合在銅上的LED芯片具有歸因于膠合劑的低導熱性。

發明內容

本發明的目的是克服或者減輕現有技術的問題。

根據本發明的方面，提供了一種照明結構，其包括熱沉、多個瓷磚以及設置在每個瓷磚上的至少一個LED，其中瓷磚在沒有任何中間熱障的情況下被安裝成與熱沉直接接觸。

根據本發明，在LED管芯與熱沉之間僅存在瓷磚。具體而言，不存在PCB或者具有高熱阻的類似層。從LED到熱沉（或者更精確地，從LED到環境空氣）的熱阻因而極其低。同時，若干LED可以安裝在每個瓷磚上，其可以在安裝之前被測試。在LED或者鍵合線損壞的情況下，僅該磚被浪費。

根據優選實施例，瓷磚被焊接到熱沉。例如，如果熱沉是金屬（例如銅）的并且瓷磚由AlN（氮化鋁）制成，則這是可能的。PCB可以靠近多個瓷磚附接到熱沉，并且例如經由鍵合線電氣連接到LED。這樣的PCB可以承載各種電路，諸如驅動器電路和控制電路。PCB不旨在承載任何LED，并且與熱沉的熱連接因此不成問題。

瓷磚優選地具有足夠小的尺寸使得避免關于熱膨脹的問題。作為示例，多個磚的長度可以在4至6?mm的范圍中。

照明結構還可以包括安裝在熱沉上的至少一個PCB安裝的LED。當在相同陣列中具有有著底部接觸的LED和有著一個底部和一個頂部接觸的LED的組合時，該設置是有利的。如果不同類型的LED以不同顏色發射光，使不同的LED在相同陣列中彼此接近，特別是使一種類型的LED的行與另一類型的LED的行交替是有利的。顏色的這種交替有利于混合光學器件中的顏色。術語“交替”在這里絕不限于僅兩種類型的LED，而是還應用于其它預定義的LED序列。

瓷磚和PCB安裝的LED優選地以這樣的方式安裝在熱沉上，即瓷磚上的LED的發光表面和PCB安裝的LED的發光表面與彼此在相同水平上。這是有利的，因為來自一個LED的光未被它的鄰居阻擋。

熱沉可以包括多個分離的熱沉元件，每個元件具有安裝在其上的多個瓷磚，其中電氣連接器將不同瓷磚上的LED與彼此連接。關于這樣的優點在于，一個元件可以被移除并且換成新的一個或者被修理。修理可以有利于在制造期間和在使用期間發生失效時增加產出。

照明結構可以包括關于輔助熱沉元件之間的接觸平面橫向取向并且穿過所述熱沉元件中的開口的冷卻通道。

冷卻可以通過冷卻肋片或者冷卻管提供并且可以基于冷卻空氣或者冷卻液的流動。具有冷卻液是有利的，因為以距照明結構一定距離設置熱交換器是可能的，并且由于用于冷卻液的冷卻管不必占用額外的空間因此保持照明結構小型是可能的。這明顯增加了設計自由度。

冷卻通道可以縱向延伸通過熱沉的多個部分。這是有利的，因為提供了照明結構的甚至更多的冷卻。

多個磚可以設置在第一多個行中，多個第二PCB可以設置在第二多個行中，并且第一多個行的行和第二多個行的行可以沿彼此延伸并且以交替的方式設置，也就是說，第一多個行的行和第二多個行的行以每隔一個的方式設置。