專利名稱：Led燈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種LED燈及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速發(fā)展。IC材料和設(shè)計的技術(shù)進步已經(jīng)制造了用于不同目的各種類型的1C。這些IC中的一種類型包括光子器件，例如發(fā)光二極管(LED)器件。當(dāng)施加電壓時，LED器件通過半導(dǎo)體材料中的電子移動發(fā)光。由于諸如較小的器件尺寸、較長的使用壽命、有效的能耗、以及良好的耐用性和可靠性的有利特征，LED器件日益流行。作為最常見的白熾燈在超過一個世紀(jì)的時期內(nèi)使用A-燈(A-Iamp)。在美國，一般家庭具有在頂部固定裝置中使用的熟悉的燈泡形狀的許多A-燈，臺燈等。 在世界的某些地方，近期發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致了白熾燈的逐步淘汰。替換白熾燈的一個候選者是基于發(fā)光二極管(LED)的燈。與白熾燈相比較，對于相同功率，LED生成更多光。嘗試基于LED的A-燈(LED-based A-Iamp)，但是許多燈不能令人滿意。傳統(tǒng)地，因為LED的指向特征，LED型A-燈生成前向發(fā)光圖案。在一些情況下，前向燈可能太亮，從而使得人的眼睛感覺不舒服。此外，根據(jù)怎樣安裝的指向A-燈的光源，A-燈可能在不期望或不使用的方向上發(fā)光。當(dāng)發(fā)光時，LED生熱。因此，在一些傳統(tǒng)系統(tǒng)中，將散熱器用于LED發(fā)光光源。通常與向嘗試接近均勻的球光的光源提供熱管理相比較，向從單個面生成光的高指向性光源提供熱管理更容易。這是因為嘗試球形發(fā)光圖案的一些傳統(tǒng)的LED型A燈在該構(gòu)件的中部捕獲熱量。因此，在一些設(shè)計中，可以平衡期望光圖案和完全熱管理問題。雖然一些傳統(tǒng)的LED燈可能在一些方面令人滿意，但是LED燈尚存在改進的可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種主要形式包括發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括多面散熱器，該散熱器具有位于中部的面向外的面。面形成中部封閉部分，并且散熱器還具有多個鰭片，其中，每個鰭片位于相鄰的面之間，并且從鰭片向外突出。發(fā)光器件還具有多個電路板，其中，半導(dǎo)體發(fā)射器安裝在該電路板上。將電路板中的每個安裝在散熱器的各個面上。發(fā)光器件還具有光擴散殼體，覆蓋多個電路板；電源模塊，與電路板連接并且用于將電源轉(zhuǎn)換為適合半導(dǎo)體發(fā)射器；以及電源連接器組件，與電源模塊電連接。本發(fā)明的另一種主要形式包括燈，該燈具有包括多個鰭片和多個面的散熱器，其中，將面配置在中心軸的附近，并且從中心軸面向外，以及每個鰭片位于面中的相鄰面之間并且從中心軸向外延伸。燈還具有多個電路板，其中，將電路板中的每個安裝在各個面上，并且電路板中的每個包括在其上的半導(dǎo)體發(fā)射器的陣列。該燈還具有光擴散殼體，覆蓋每個面并且暴露鰭片；電源轉(zhuǎn)換模塊，與半導(dǎo)體發(fā)射器連接；以及電源連接器，與電源轉(zhuǎn)換模塊連接。
本發(fā)明的又一種形式包括用于制造燈的方法，該方法包括設(shè)置散熱器，其中，散熱器具有多個鰭片和多個面，以及將面配置在中心軸周圍并且該面從中心軸面對外部，以及多個鰭片位于面中的相鄰面之間并且從中心軸向外延伸。該方法還包括將多個電路板設(shè)置在多個面上，其中，每個電路板具有半導(dǎo)體發(fā)射器的陣列；將半導(dǎo)體發(fā)射器電連接至電源轉(zhuǎn)換器件；通過光擴散殼體封裝面；以及將電源連接器連接至散熱器，并且將電源連接器電連接至電源轉(zhuǎn)換器件。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種發(fā)光器件，包括多面散熱器，在其中部具有面向外的面，所述面形成中部半封閉部分，所述散熱器進一步包括多個鰭片，每個所述鰭片都位于相鄰面之間，并且從所述散熱器向外突出；多個電路板，在其上安裝有半導(dǎo)體發(fā)射器，每個所述電路板都安裝在所述散熱器的相應(yīng)面上；光擴散殼體，覆蓋所述多個電路板；電源模塊，與所述電路板相連通，用于將電源轉(zhuǎn)換為適合于所述半導(dǎo)體發(fā)射器；以及電源連接器組件，與所述電源模塊電連通。 在該發(fā)光器件中，所述發(fā)光器件符合A-燈的形狀規(guī)格。
在該發(fā)光器件中，所述電源連接器組件包括E27裝配件。在該發(fā)光器件中，所述多個電路板包括金屬芯印刷電路板(MCPCB)。在該發(fā)光器件中，每個所述鰭片都包括兩個鰭狀結(jié)構(gòu)，所述鰭狀結(jié)構(gòu)之間具有凹槽。在該發(fā)光器件中，所述鰭狀結(jié)構(gòu)之間的所述凹槽暴露在環(huán)境空氣中，并且沒有被光擴散殼體覆蓋。在該發(fā)光器件中，所述鰭片的輪廓符合A-燈形狀。在該發(fā)光器件中，所述散熱器包括間隔120度的三個面。在該發(fā)光器件中，所述中部半封閉部分封閉了所述電源模塊。在該發(fā)光器件中，所述中部半封閉部分具有兩個相對設(shè)置的開口，第一開口位于所述電源連接器處，第二開口遠離所述電源連接器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種燈，包括散熱器，具有多個鰭片和多個面，所述面被配置在中心軸周圍，并且從所述中心軸面向外，每個所述鰭片都被設(shè)置在所述面中的相鄰面之間，并且從所述中心軸向外延伸；多個電路板，每個所述電路板都安裝在相應(yīng)面上，每個所述電路板上都包括有半導(dǎo)體發(fā)射器陣列；光擴散殼體，覆蓋每個所述面，并且暴露出所述鰭片；電源轉(zhuǎn)換模塊，與所述半導(dǎo)體發(fā)射器相連通；以及電源連接器，與所述電源轉(zhuǎn)換模塊相連通。在該燈中，所述多個面形成具有兩個開口的封閉部分，其中，所述第一開口位于所述電源連接器處，并且其中，所述第二開口被熱擴散結(jié)構(gòu)覆蓋。在該燈中，所述燈符合所述A-燈形狀。在該燈中，所述電源轉(zhuǎn)換模塊接收AC電源，并且將所述AC電源轉(zhuǎn)換為電流可調(diào)DC電源。在該燈中，每個所述電路板都包括金屬芯印刷電路板(MCPCB)。在該燈中，所述半導(dǎo)體發(fā)射器包括發(fā)光二極管(LED)。在該燈中，每個所述鰭片都包括雙鰭結(jié)構(gòu)，其中，所述雙鰭結(jié)構(gòu)中的每個部分都暴露在環(huán)境空氣中。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于制造燈的方法，所述方法包括提供散熱器，所述散熱器包括多個鰭片和多個面，所述面被布置在中心軸周圍，并且被布置為從所述中心軸面向外，每個所述鰭片都被設(shè)置在所述面中的相鄰面之間，并且被設(shè)置為從所述中心軸向外延伸；將多個電路板設(shè)置在所述多個面上，每個所述電路板都包括半導(dǎo)體發(fā)射器陣列；將所述半導(dǎo)體發(fā)射器電連接至電源轉(zhuǎn)換器件；利用光擴散殼體封閉所述面；以及將電源連接器連接至所述散熱器，并且將所述電源連接器電連接至所述電源轉(zhuǎn)換器件。在該方法中，每個所述鰭片都暴露在環(huán)境空氣中。在該方法中，每個所述鰭片都包括由空氣間隙間隔開的兩個鰭狀部分。


當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各種部件沒有被按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。 圖I、圖5、以及圖7-圖10為示例性LED燈的透視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的各個方面的用于制造這種LED燈的示例性工藝的程序。圖2為根據(jù)本發(fā)明的各個方面的示例性散熱器(heat sink)的俯視圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的各個方面的示例性鰭片(fin)的側(cè)視圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的各個方面的示例性電路板的示意圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明的各個方面的示例性散熱器和電源轉(zhuǎn)換模塊的俯視圖。圖IlA-圖IlC為根據(jù)本發(fā)明的各個方面的示例性LED燈的不同視圖，從而示出了可以怎樣轉(zhuǎn)移和耗散熱量。圖12A和圖12B為根據(jù)本發(fā)明的各個方面的LED燈的可選實施例的示意圖。圖13為示出根據(jù)本發(fā)明的各個方面的用于制造LED燈的方法的流程圖。
具體實施例方式可以理解，為了實施本公開的不同部件，以下公開提供了許多不同的實施例或示例。以下描述元件和布置的特定示例以簡化本公開。當(dāng)然這些僅僅是示例并不打算限定。再者，以下描述中第一部件形成在第二部件上(over or on)可包括其中第一和第二部件以直接接觸形成的實施例，并且也可包括其中額外的部件形成插入到第一和第二部件中的實施例，使得第一和第二部件不直接接觸。為了簡明和清楚，可以任意地以不同的尺寸繪制各種部件。各個實施例包括由發(fā)光二極管(LED)制作的燈，該燈改進了光圖案和有利的熱管理性質(zhì)。在一實例中，該燈符合具有愛迪生螺紋電源連接器(Edison Screw powerconnector)的常見的A-燈。這個實施例以當(dāng)前使用白熾A-燈的相同方法改用現(xiàn)有燈具。在示例性實施例中，制造工藝從散熱器開始。將散熱器制作為以生成幾乎均勻的光圖案的結(jié)構(gòu)設(shè)置LED陣列。在該實例中，如下文中更詳細描述的，散熱器由導(dǎo)熱材料制成。將散熱器的具體形狀設(shè)計為提供熟悉的電燈泡形狀的結(jié)構(gòu)同時遠離LED散熱，并且向周圍環(huán)境輻射盡可能多的熱量。為了完成熱管理任務(wù)同時提供令人滿意的光圖案，鰭片具有多個面，每個面都具有與燈本身的長度尺寸相應(yīng)(parallel to)的長度尺寸。面對于電燈泡波形系數(shù)至關(guān)重要，并且從中心面向外，通過頂部和底部的開口制作在燈的中心的半封閉空間。為了提高熱傳遞，散熱器具有鰭片。每個鰭片位于兩個相鄰面之間，并且從燈的中心軸向外突出。該鰭片具有暴露在周圍環(huán)境中的基本面區(qū)域，從而有利于將熱從燈的中心傳遞到空氣中。可以將LED安裝至每個面中。在一實例中，使用熱擴散電路板將LED安裝至面。作為面配置的優(yōu)點，每個LED電路板從燈的中心軸面向外，并且，雖然每個LED可以提供方向性圖案，但是面對外部的多個LED通過光擴散殼體的集體效應(yīng)(collective effect)生成對于人的眼睛基本均勻的光圖案。
此外，附加部件包括光擴散殼體和電源轉(zhuǎn)換單元。下文中，更詳細地描述了示例性實施例的各種元件和優(yōu)點。雖然將下述實施例示出為符合具有在電源連接器處較窄的底部和較寬頂部的典型電燈泡形狀，但是沒有限定實施例的范圍。各種實施例可能與典型電燈泡形狀不同，并且還可能具有與常用的愛迪生螺紋(例如，雙引腳連接器)不同的電源連接器。圖I、圖5、以及圖7-圖10示出了根據(jù)一個實施例的制造燈的示例性工藝。將該工藝示出為在裝配的各個狀態(tài)中的燈的透視圖。圖I為示例性散熱器100的透視圖。散熱器100具有底部102和頂部104。為了容易說明，以下描述指的是中心軸106，在該實例中，中心軸為穿過散熱器100的中心的虛線，并且該中心軸對應(yīng)于散熱器100的最大尺寸(本文中，還稱為長度尺寸)。散熱器100具有三個面112、114、以及116。在圖I中，僅面112面對閱讀者，并且應(yīng)該理解，面114、116基本上與面112相同。面112、114、116中的每個從中心軸106面向夕卜。此外，面112、114、116中的每個面都基本上為平的并且為矩形，具有在三維空間中的其自身面。在圖2中所示的俯視圖中，面112、114、以及116 —起形成等邊三角形，并且限定半封閉空間202。在圖2中示出了面對外部的面112、114、116，其中，箭頭示出如從面112、114、116中的每個面發(fā)出的光的傳播方向。散熱器100還具有三個熱擴散鰭狀結(jié)構(gòu)122、124、126(本文中，稱作“鰭片”)。鰭片122、124、126大幅度增大了散熱器100的表面面積，從而大幅度提高了在散熱器100的材料和環(huán)境空氣的分子之間的相互作用。在該實例中，當(dāng)暴露的表面面積增大時，散熱也增力口。鰭片122、124、126的形狀和定向提供了增大LED燈中的散熱器表面面積的新途徑，而沒有過度阻擋所發(fā)出的光。此外，在圖I和圖2的實例中，鰭片122、124、126中的每一個具有雙鰭結(jié)構(gòu)，從而增大了每個鰭片的表面面積值。使用鰭片122作為實例，鰭片子結(jié)構(gòu)122a、122b以微小的相對夾角Θ向外突出。在子結(jié)構(gòu)122a、122b之間的空間提供氣流并且與環(huán)境空氣接觸。角Θ在不同實施例中改變，并且在圖I和圖2的實例中選擇該角Θ，從而提供在子結(jié)構(gòu)122a、122b之間的足夠空間，以接受大量氣流，從而使得進行散熱而不是在子結(jié)構(gòu)122a、122b之間捕獲熱。將鰭片122、124、126示出為均具有分離結(jié)構(gòu)，并且將面112、114、116也示出為分離結(jié)構(gòu)(本文中，稱作“面結(jié)構(gòu)”)?？梢允褂萌魏慰捎眉夹g(shù)，例如，緊固件、導(dǎo)熱粘合劑等，將鰭片122、124、126連接至面結(jié)構(gòu)?？蛇x地，散熱器100可以為一片結(jié)構(gòu)，其中，面112、114、116和鰭片122、124、126共同形成為單片。實施例的范圍不僅限于制造或裝配散熱器100的任何特定技術(shù)。通過鰭片122作為實例，鰭片122、124、126具有如圖3所示的輪廓。鰭片122在燈的底部附近較窄，并且朝向其中部厚度增大。在頂部處，鰭片122的輪廓再次變窄，但是比在底部處具有較小的程度。當(dāng)散熱器100包括鰭片122時，該鰭片的剖面為燈提供了熟悉的電燈泡形狀。具體地，許多傳統(tǒng)的電燈泡在底部更窄，并且具有類球形頂部。鰭片122的輪廓符合該形狀，使燈具有消費者認(rèn)知的A-燈形狀，并且吸引消費者改用安裝在原來用于白熾A-燈的燈座中的LED燈。雖然將鰭片122的輪廓示出了符合A燈形狀，但是沒有限定實施例的范圍。其他實施例可以包括符合其他形狀(例如，燭光(B)、彎嘴燭光(CA和BA)、火焰(F)、奇異圓(P)、球(G)等)的燈。散熱器100(包括鰭片122、124、126)可以由任何其他合適材料或者材料的組合形成。適當(dāng)材料的實例包括，但不限于鋁、銅、鐵等。鰭片122、124、126可以由與用于面112、 114、116的材料相同的或不同的材料構(gòu)成。參考圖1，電路板132設(shè)置在面112上。類似地，將電路板134設(shè)置在面114上，但是在圖I中僅示出了較小部分。應(yīng)該理解，電路板134基本上與電路板132類似，并且還應(yīng)該理解面116還具有基本上與電路板132類似的電路板(未示出)。電路板132的描述還應(yīng)用于其他電路板。電路板132可以為金屬芯印刷電路板(MCPCB)、陶瓷板Al2O3、陶瓷板A1N、直下式Cu板(direct type Cu board)。在該實例中，電路板132為MCPCB。MCPCB可以符合多數(shù)設(shè)計，但是為了容易說明，本文中的描述指的是簡單的單層MCPCB。通過散熱器100使用的示例性MCPCB包括PCB，其中，用于該PCB的底座材料包括金屬，例如，鋁、銅、銅合金等。將導(dǎo)熱介電層設(shè)置在底座金屬層上，從而將位于印刷電路板上的電路與下部底座金屬層電隔離?？梢詫㈦娐泛碗娐废嚓P(guān)跡線設(shè)置在導(dǎo)熱介電材料上。在該實例中，電路包括LED陣列。通過LED 142作為實例，電路板132具有12個LED。在正常工作期間，LED 142和其他LED生成熱和光。熱聚集可能損害LED 142和/或?qū)τ贚ED 142來說，隨著時間的推移減少輸出光。MCPCB可能有效地從LED去除熱。具體地，在一實例中，通過導(dǎo)熱介電材料將來自LED 142的熱量傳遞至金屬底座。然后，金屬底座將熱傳遞給散熱器100，該散熱器將熱驅(qū)散到周圍環(huán)境中。換句話說，導(dǎo)熱介電層和金屬底座用作熱橋，從而將熱愈發(fā)有效地(efficiently and effectively)從LED傳送至散熱器100。在一些實例中，金屬底座直接與散熱器100相接觸，然而，在其他實施例中，使用中間材料散熱器(material intermediate heat sink) 100和電路板132。中間材料可以包括例如，雙面熱膠帶、散熱膠、散熱膏等。各個實施例可以適用于使用其他類型的MCPCB。例如，一些MCPCB包括多層跡線層，并且當(dāng)方便時，可以使用這種MCPCB。圖4為在橫截面中的示例性單層MCPCB 400的示圖，其中，LED 401安裝在該電路板上。MCPCB 400包括金屬底座404，例如，該金屬底座可以包括鋁、銅、或者銅合金。在金屬底座404上包括導(dǎo)熱介電層403。用于層403的不例性材料包括導(dǎo)熱樹脂片(prepreg)。
使用用于PCB制造的傳統(tǒng)技術(shù)在層403上制造銅跡線402。然后，使用例如焊料將LED 401安裝在MCPCB 400上。MCPCB 400還包括安裝孔405a、405b。在一實例中，可以將螺釘用于將MCPCB 400固定至散熱器。MCPCB 400提供了電路板的示例性使用的例證?？梢詫㈦娐钒?32(圖I)制造為包括類似材料，并且可以采用在散熱器100上使用的類似的材料，并且可以包括多個金屬層。諸如電路板132的電路板可以由除上述材料以外的材料制成。實際上，可以使用任何適當(dāng)材料，甚至可以使用具有比用在MCPCB中的材料導(dǎo)熱性更小的材料。例如，其他實施例可以采用由FR-4、陶瓷等所制成的電路板。通過LED 142作為實例，將LED示出為表面安裝LED。在一實例中，將表面安裝的LED焊接至位于電路板132上的焊盤(未示出)，從而提供電源。然而，其他實施例可以包括具有引線的LED。各個實施例可以采用適用于本申請的任何類型的LED。例如，可以使用傳統(tǒng)的LED、以及有機發(fā)光LED (OLED)、聚合物發(fā)光LED (PLED)等。各個實施例可以獲得專用的更高 輸出功率LED，從而確保所期望的與白熾燈類似的光輸出。此外，各個實施例可以包括確保從燈發(fā)出期望顏色的光的技術(shù)特征。位于每個LED內(nèi)部的量子阱結(jié)構(gòu)影響所發(fā)出的光的波長。量子阱結(jié)構(gòu)的性能可以設(shè)計為生成期望波長的光。然而，許多消費者更喜歡白光，并且各個實施例可以使用一種或多種技術(shù)，從而從另外生成非白(例如，藍色)光的獨立LED生成白光。在一實例中，靠攏設(shè)置不同波長的LED?？偟膩碚f，在正常工作期間，所生成的光對于人的眼睛表現(xiàn)為白色。這種特征的優(yōu)點是可以通過獨立調(diào)節(jié)不同顏色的LED的功率來調(diào)節(jié)光的聚集顏色。這種技術(shù)的缺點是可能更難生成對于用戶表現(xiàn)為均勻的光。在另一實例中，熒光粉被用于將第一波長的光轉(zhuǎn)化為更寬光譜的白光。這種特征的優(yōu)點是在熒光粉顏色轉(zhuǎn)換期間，將一些光能量轉(zhuǎn)換為熱量并且損失這些光能量，但是可能提供期望的均勻顏色。實施例的范圍不僅限于任何特定類型的LED，也不僅限于任何特定顏色方案。而且，在圖I中示出了具有12個LED的陣列的電路板132，其中，對于總共36個LED來說，每個面112、114、116具有其自有的類似的陣列。實施例的范圍包括任何數(shù)量的LED,從而制造具有期望光輸出特性的燈，包括發(fā)光度和顏色。例如，可能期望60W白熾燈泡具有近似白光光譜的約850流明(lumen)的輸出。除了 LED器件節(jié)能以外，可以將各個實施例設(shè)計為具有類似性能。然而，實施例的范圍包括具有任何期望發(fā)光度或顏色的燈。鰭片100包括其他特征，這些特征有助于將該鰭片用在A-燈器件中。底座102包括圓形凸緣152。如下文中更詳細地描述的，圓形凸緣152具有安裝在底座102處的圓形電源連接器。此外，頂部104成型為安裝A-燈的頂部的類球形狀的蓋。此外，頂部104和底部102在圖I中均為開口的，從而使得面112、114、116沒有完全封閉空間102。參考圖5，除了具有附加的電源轉(zhuǎn)換模塊502以外，在透視圖中還示出了散熱器100。在美國通常將120V/60HZ的電源提供給室內(nèi)照明設(shè)備，在歐洲和亞洲的許多國家中，將大于200V和50Hz的電源提供給室內(nèi)照明設(shè)備，并且白熾燈通常將該電源直接施加給燈泡中的燈絲。然而，LED使用電源轉(zhuǎn)換器件將來自典型的室內(nèi)電壓/頻率的電源轉(zhuǎn)換為適合LED的電源。
在一實例中，電源轉(zhuǎn)換器件502接收50Hz或60Hz交流(AC)電源，并且將該電源轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)闹绷?DC)電流和電壓。LED的電壓與電流性能通常與典型二極管相同，其中，電流為電壓的近似指數(shù)函數(shù)。因此，電壓的較小改變可能導(dǎo)致電流的更大改變。如果電壓低于LED的特定閾值，則LED將保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，并且沒有發(fā)光。另一方面，如果電壓太高，則電流可能超過推薦級別并且損害或毀壞LED。因此，在一些實施例中，電源轉(zhuǎn)換器件502包括恒定電流調(diào)節(jié)器，從而以可控的、安全的電流施加DC電源。在一實例中，電源轉(zhuǎn)換器件502可能輸出幾百或幾十毫安和約36伏的電源。然而，實施例的范圍不僅限于輸出至LED陣列的任何特定電源。各種實施例可以將任何期望類型的電源施加給LED陣列，從而實現(xiàn)任何期望的發(fā)光效果。在一些實施例中，電源轉(zhuǎn)換模塊502可以調(diào)節(jié)電流和/或工作周期，從而改變LED陣列的顏色和/或發(fā)光度。圖6為具有安裝在其中的電源模塊502的散熱器100的俯視圖。將電源轉(zhuǎn)換模塊 502安裝在面114的背面上，并且可能使用任何適當(dāng)技術(shù)，例如粘合劑、螺釘、固定架等安裝該電源轉(zhuǎn)換模塊。在本實例中，安裝電源轉(zhuǎn)換模塊502，從而使得存在在電源轉(zhuǎn)換模塊502和面114的背面之間的空間。這種布置保護電源轉(zhuǎn)換模塊與通過面114上的LED陣列所生成的熱隔離，并且反之亦然。在可選實施例中，可以直接將電源轉(zhuǎn)換模塊502安裝到面114的背面。此外，雖然圖5和圖6示出了安裝在面114的后面的電源轉(zhuǎn)換模塊，但是其他實施例可以以任何定向?qū)㈦娫崔D(zhuǎn)換模塊安裝在半封閉空間202內(nèi)。例如，其他實施例可以將電源轉(zhuǎn)換模塊502安裝至比任何特定面112、114、116更接近的中心軸106，或者可以將電源轉(zhuǎn)換模塊直接安裝在面112或116的后面。在其他實施例中，半封閉空間202可以填充有電隔離凝膠，該電隔離凝膠圍繞電源轉(zhuǎn)換模塊502。而且，電源轉(zhuǎn)換模塊502與面112、114、116上的LED陣列中的每個LED電接觸。為了簡單，圖5和圖6沒有示出物理電連接，但是應(yīng)該理解，例如，各個實施例可以使用焊接線，從而在電源轉(zhuǎn)換模塊502和LED陣列之間提供電連接。可以通過任何適當(dāng)方式，包括但不限于串聯(lián)、并聯(lián)、或者其組合來配置LED陣列。在圖7中，將擴散器蓋702安裝在散熱器100上。通過位于面112、114、116上的LED陣列所生成的光可能稍微具有方向性，并且直接觀看時感覺不舒服。擴散器蓋702擴散從LED陣列所發(fā)出的光，從而使光圖案更均勻并且方向性更弱，相對于人的眼睛感覺更柔和。在一實例中，擴散器蓋702由聚碳酸酯(PC)塑料構(gòu)成，該聚碳酸酯塑料相對于所發(fā)出的光具有添加至該塑料中的擴散粒子和/或具有在該塑料中的大量、較小的不規(guī)則體。其他實施例可以使用其他材料，從而構(gòu)成擴散器蓋702，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)塑料、玻璃等。在一些實施例中，擴散器蓋702還可以為有色的，從而用作濾色器。示出了擴散器蓋702，包括三個分離部分702a、702b、以及702c。然而，在其他實施例中，擴散器蓋702可以由更多或更少個部分制成?？梢允褂每劢M裝件或其他適當(dāng)組裝件將擴散器蓋702連接至散熱器。如在圖8中詳細所示的，擴散器蓋702包括平坦部分704,從而包括蓋。在圖8中，將蓋802設(shè)置在A-燈的頂部。蓋802在半封閉空間202 (圖2)的頂部104 (圖I)處覆蓋開口端。此外，蓋802安裝至擴散器蓋702的頂部，從而進行滑動配合(snug fit)。在一實例中，蓋802卡入擴散器蓋702中，但是其他實施例可以使用其他技術(shù)，將蓋802連接至燈組件。蓋802可以由各種材料中的任何一種構(gòu)成。在一實例中，蓋802由PC塑料制成。在另一實例，蓋802由丙烯晴丁二烯苯乙烯(ABS)或者其他類型的塑料制成。其他實施例可以包括用于蓋802的不同材料，并且可以將蓋802制成透明、半透明、或不透明。在圖8中，A-燈形狀顯而易見，其中，底部較窄，并且頂部為類球體，底部逐步過渡至較寬頂部。典型的白熾A-燈包括具有連續(xù)和平滑表面的玻璃燈泡。相反，圖8的A-燈組件的表面不連續(xù)，而是通過鰭片122、124、126中斷。然而，保持A-燈的常規(guī)形狀并且完全不可辨認(rèn)。實際上，可以與典型的白熾A-燈相同，夾持并且旋緊/旋開A-燈組件。而且，不論A-燈組件的不連續(xù)外表面怎樣，通過用戶感知從A-燈組件所發(fā)出的光圖案幾乎與白熾A-燈一樣均勻。具體地，所發(fā)出的光的擴散特征(由于擴散器蓋702)和面112、114、116的聚集多方向性賦予光圖案均勻性。 在圖9中，將隔離蓋902安裝在A-燈組件上。隔離蓋安裝在散熱器100的底座104 處。隔離蓋902的目的是為圖10中所示的電源連接器提供機械支撐，同時將散熱器100與電源連接器電隔離?？梢允褂弥T如滑入配合、粘合膠等的任何適當(dāng)技術(shù)將隔離蓋902安裝在組件中。隔離蓋902可以由各種材料中的任何一種構(gòu)成。在一實例中，隔離蓋902由PC塑料制成。在另一實例中，隔離蓋902由丙烯晴丁二烯苯乙烯(ABS)或者其他類型的塑料制成。如果這種材料提供適當(dāng)?shù)碾娊^緣和機械支撐，則其他實施例可以包括用于隔離蓋902的不同材料。在圖10中，將電源連接器1002安裝在隔離蓋902上。電源連接器1002與電源引出口接口連接，從而將電源提供給電源轉(zhuǎn)換模塊502 (圖5)。盡管在圖10中沒有示出，但是應(yīng)該理解，可以通過包括使用焊接電線的任何適當(dāng)技術(shù)將電源連接器1002與電源轉(zhuǎn)換模塊502電連接。在該實例中，電源連接器1002符合愛迪生螺紋形狀，作為旋入標(biāo)準(zhǔn)燈座的連接器類型消費者熟悉這種電源連接器。愛迪生螺紋開始采用多種不同尺寸，其中，在美國市場上的最熟悉的一種愛迪生螺紋為E27(27mm)裝配件。實施例的范圍不僅限于用于電源連接器1002的任何特定結(jié)構(gòu)。雖然將一些實施例用作愛迪生螺紋，但是其他實施例可以包括雙引腳配合(包括扭轉(zhuǎn)鎖配合)、卡口配合等。電源連接器1002可以由具有絕緣材料的導(dǎo)電金屬制成，從而與相對極化接觸件隔離。圖10示出了基本上完成的A-燈組件。如所示的，例如，在臺燈中，A-燈組件準(zhǔn)備改用標(biāo)準(zhǔn)燈座。電源轉(zhuǎn)換模塊502 (圖5)將從燈座所接收到的電源轉(zhuǎn)換為可接受的DC電源，并且LED陣列生成可與白熾A-燈相比較的光圖案。散熱器100(圖1-6)通過吸收來自LED陣列的熱并且根據(jù)鰭片122、124、126將熱擴散到周圍環(huán)境中來有效地管理A-燈的熱性倉泛。在圖IlA-圖IlC中更詳細地說明了散熱性能。圖IlA-圖IlC示出了通過示例性A-燈1100所提供的熱擴散的示例性路徑。圖IlA提供了 A-燈1100的透視圖；圖IlB提供了俯視圖；圖IlC提供了側(cè)視圖。圖IlA使用箭頭示出了從LED陣列的熱擴散路徑。使用面112和PCB132作為實例，熱量從PCB 132的LED傳遞至散熱器100，到達鰭片122和124。圖IlB示出了從散熱器100的面(未示出)至鰭片122、124、126向外傳輸?shù)臒?。圖IlC示出了從鰭片122、124、126擴散熱的示例性氣流。圖IlC通過向下箭頭示出了“g”，該向下箭頭示出了在一個方向上的重力，其中，較熱空氣上升。在各個實施例中，不需要空氣移動或者空氣為環(huán)境空氣；然而，與在一些實施例中的靜止空氣或捕獲空氣相比較，移動空氣通常提供更好的制冷。圖I-圖11的實施例包括間隔120度的三個面和三個鰭片，從而提供了 360度圖案。各個實施例可以包括不同數(shù)量的面和鰭片，從而提供期望發(fā)光和熱管理特征。圖12A和圖12B示出了根據(jù)另一實施例適用的示例性A燈1200。A燈1200包括5個鰭片1202、1204、1206、1208、以及1210，就上述實施例而言，每個鰭片都具有雙鰭結(jié)構(gòu)。在圖12A和圖12B的示圖中沒有共同示出5個面，而是通過面1212、1214作為實例。面1212包括PCB 1222，并 且面1214包括PCB 1224，每個具有其自有的LED陣列。圖12A、圖12B的實施例與圖I-圖11的實施例相比較具有用于其面的更小的表面區(qū)域。然而，因為與用于圖1-11的實施例的三個鰭片相比較，該實施例具有5個鰭片(1202、1204、1206、1208、1210)，所以圖12A、圖12B的實施例具有暴露在空氣下的更大表面面積。各個實施例不僅限于3個或5個面/鰭片，而是可以包括任何適當(dāng)數(shù)量的面/鰭片。圖13為用于制造LED燈(例如，在圖1_12中所示的)的示例性程序1300的示圖?？梢酝ㄟ^人、機器、或者這兩者或者更多裝配設(shè)備實施程序1300。燈可以符合A燈波形系數(shù)或者可以為不同形狀。在框1310中，提供了散熱器?？梢詫⑸崞髋渲脼榕c圖I的散熱器100類似，該散熱器具有三個面和三個鰭片，或者可以具有不同數(shù)量的面和鰭片。在框1320中，將多個電路板設(shè)置在多個面上。電路板可以包括MCPCB或者其他類型的電路板。多個電路板中的每個具有在其上的半導(dǎo)體發(fā)射器陣列。通過在圖I和圖12A、圖12B中的實例示出了具有半導(dǎo)體發(fā)射器的電路板的實例。在框1330中，將半導(dǎo)體發(fā)射器電連接至電源轉(zhuǎn)換器件。在一些實施例中，框1330還包括可將電源轉(zhuǎn)換器件安裝在散熱器上。參考圖5和圖6示出并且描述了示例性電源轉(zhuǎn)換器件、其布置、以及性能。在框1340中,利用光擴散殼體將面封閉。光擴散殼體使來自半導(dǎo)體發(fā)射器的光具有更多均勻圖案，并且對于人的眼睛表現(xiàn)為更柔和。在圖7和圖13中示出了示例性光擴散殼體。在框1350中，將電源連接器連接至散熱器，并且電連接至電源轉(zhuǎn)換器件。在一實例中，電源連接器通過隔離蓋將電源連接器與散熱器隔離。在圖10和圖11中，將示例性電源連接器示出為E27連接器，但是其他實施例可以使用不同電源連接器。實施例的范圍不僅限于在圖13中所示的不連續(xù)步驟。其他實施例可以添加、省略、重新配置、或者修改作用。例如，在其他實施例中，生成的半導(dǎo)體發(fā)射器燈可以符合不同形狀，或者具有更多或更少面/鰭片。各個實施例可以包括優(yōu)于其他傳統(tǒng)LED燈的一個或多個優(yōu)點。例如，在一些實施例中，LED陣列在相同的燈中面向多個不同的方向，并且通過擴散蓋覆蓋該LED陣列，從而提供基本均勻的發(fā)光圖案。將這種發(fā)光圖案視為與通過可比較的白熾燈所生成的發(fā)光圖案基本類似。此外，示例性實施例的面/鰭片設(shè)計可能有助于將來自LED陣列的熱量有效地傳遞至環(huán)境空氣中，而沒有逐漸縮小基本均勻的光圖案。上面論述了若干實施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解以下詳細描述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或更改其他用于達到與這里所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點的處理和結(jié)構(gòu)。本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行多種變化、替換以及改變。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括 多面散熱器，在其中部具有面向外的面，所述面形成中部半封閉部分，所述散熱器進ー步包括多個鰭片，每個所述鰭片都位于相鄰面之間，并且從所述散熱器向外突出； 多個電路板，在其上安裝有半導(dǎo)體發(fā)射器，每個所述電路板都安裝在所述散熱器的相應(yīng)面上； 光擴散殼體，覆蓋所述多個電路板； 電源模塊，與所述電路板相連通，用于將電源轉(zhuǎn)換為適合于所述半導(dǎo)體發(fā)射器；以及 電源連接器組件，與所述電源模塊電連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光器件，其中，所述發(fā)光器件符合A-燈的形狀規(guī)格，或者 其中，所述電源連接器組件包括E27裝配件，或者 其中，所述多個電路板包括金屬芯印刷電路板(MCPCB)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光器件，其中，每個所述鰭片都包括兩個鰭狀結(jié)構(gòu)，所述鰭狀結(jié)構(gòu)之間具有凹槽，并且 其中，所述鰭狀結(jié)構(gòu)之間的所述凹槽暴露在環(huán)境空氣中，并且沒有被光擴散殼體覆蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光器件，其中，所述鰭片的輪廓符合A-燈形狀，或者 其中，所述散熱器包括間隔120度的三個面，或者 其中，所述中部半封閉部分封閉了所述電源模塊，或者 其中，所述中部半封閉部分具有兩個相對設(shè)置的開ロ，第一開ロ位于所述電源連接器處，第二開ロ遠離所述電源連接器。
5.ー種燈，包括 散熱器，具有多個鰭片和多個面，所述面被配置在中心軸周圍，并且從所述中心軸面向夕卜，每個所述鰭片都被設(shè)置在所述面中的相鄰面之間，并且從所述中心軸向外延伸； 多個電路板，每個所述電路板都安裝在相應(yīng)面上，每個所述電路板上都包括有半導(dǎo)體發(fā)射器陣列； 光擴散殼體，覆蓋每個所述面，并且暴露出所述鰭片； 電源轉(zhuǎn)換模塊，與所述半導(dǎo)體發(fā)射器相連通；以及 電源連接器，與所述電源轉(zhuǎn)換模塊相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈，其中，所述多個面形成具有兩個開ロ的封閉部分，其中，所述第一開ロ位于所述電源連接器處，并且其中，所述第二開ロ被熱擴散結(jié)構(gòu)覆蓋。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈，其中，所述燈符合所述A-燈形狀，并且 其中，所述電源轉(zhuǎn)換模塊接收AC電源，并且將所述AC電源轉(zhuǎn)換為電流可調(diào)DC電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈，其中，每個所述電路板都包括金屬芯印刷電路板(MCPCB)，或者 其中，所述半導(dǎo)體發(fā)射器包括發(fā)光二極管(LED)，或者 其中，每個所述鰭片都包括雙鰭結(jié)構(gòu)，其中，所述雙鰭結(jié)構(gòu)中的每個部分都暴露在環(huán)境空氣中。
9.一種用于制造燈的方法，所述方法包括 提供散熱器，所述散熱器包括多個鰭片和多個面，所述面被布置在中心軸周圍，并且被布置為從所述中心軸面向外，每個所述鰭片都被設(shè)置在所述面中的相鄰面之間，并且被設(shè)置為從所述中心軸向外延伸； 將多個電路板設(shè)置在所述多個面上，每個所述電路板都包括半導(dǎo)體發(fā)射器陣列； 將所述半導(dǎo)體發(fā)射器電連接至電源轉(zhuǎn)換器件； 利用光擴散殼體封閉所述面；以及 將電源連接器連接至所述散熱器，并且將所述電源連接器電連接至所述電源轉(zhuǎn)換器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，每個所述鰭片都暴露在環(huán)境空氣中，或者 其中，每個所述鰭片都包括由空氣間隙間隔開的兩個鰭狀部分。
全文摘要
一種發(fā)光器件包括多面散熱器，其中，面位于中部面向外。面形成中部封閉部分，并且散熱器還具有多個鰭片，其中，每個鰭片都位于相鄰面之間，并且從散熱器向外突出。發(fā)光器件還具有多個電路板，其中，半導(dǎo)體發(fā)射器安裝在該多個電路板上。每個電路板都安裝在散熱器中的相應(yīng)面上。發(fā)光器件還具有光擴散殼體，覆蓋多個電路板；電源模塊，與電路板相連接并且用于將電源轉(zhuǎn)換為適合半導(dǎo)體發(fā)射器的電源；以及電源連接器組件，與電源模塊電相連接。本發(fā)明還提供了一種LED燈及其制造方法。
文檔編號F21S2/00GK102829346SQ20121016719
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者孫志璿, 葉偉毓, 林天敏 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司