本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)，特別涉及采用發(fā)光二極管(LED)作為光源的大功率照明裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：
以發(fā)光二極管(LED)作為光源的照明裝置具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)，正在逐漸被消費(fèi)者和用戶接受。LED是一種固態(tài)半導(dǎo)體器件，其基本結(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。在工作過(guò)程中，LED有相當(dāng)一部分電能被轉(zhuǎn)換為熱能，當(dāng)熱能滯留在照明裝置內(nèi)部時(shí)，將不可避免導(dǎo)致LED溫度升高，從而造成光源性能劣化和失效。在大功率LED照明裝置(例如LED路燈和大功率LED帕燈(又稱為碗碟狀鋁反射燈)等)中，如何高效率地和及時(shí)地將LED產(chǎn)生的熱量散發(fā)到照明裝置外部的問(wèn)題顯得尤為突出。對(duì)于大功率LED照明裝置，目前業(yè)界已經(jīng)提出了各種散熱解決方案。例如比較常見(jiàn)的是將鋁等金屬制成的散熱翅片用作燈具外殼的一部分，從而通過(guò)增大暴露在外部環(huán)境中的面積來(lái)提高散熱能力。另外一種降低LED溫度的途徑基于主動(dòng)散熱方式，例如可在燈殼內(nèi)部安裝風(fēng)扇，通過(guò)加快散熱器表面的空氣的流動(dòng)來(lái)改善散熱效果。美國(guó)德克薩斯州的Nuventix公司最近研發(fā)了一種稱為的射流器，該裝置內(nèi)部包括一個(gè)隔膜，當(dāng)該隔膜振動(dòng)時(shí)，氣流產(chǎn)生于裝置內(nèi)部并且通過(guò)噴嘴向散熱器快速噴射。噴射的氣流帶動(dòng)周?chē)目諝庖黄鸬竭_(dá)散熱器附近，從而以很高的熱交換效率將散熱器的熱量帶走。有關(guān)射流器的進(jìn)一步描述例如可參見(jiàn)JohnStanleyBooth等人于2008年10月16日提交的題為“帶多個(gè)LED和合成噴射熱管理系統(tǒng)的燈具”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.12/288144，該專利申請(qǐng)作為參考文獻(xiàn)，以全文引用的方式包含在本申請(qǐng)中。但是需要指出的是，上述各種解決方案都是以制造成本上升和燈具結(jié)構(gòu)復(fù)雜化為代價(jià)的，這愈發(fā)使得大功率LED燈具在與傳統(tǒng)的白熾燈和節(jié)能燈的競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種大功率發(fā)光二極管燈，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制造成本低等優(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)：一種大功率發(fā)光二極管燈，包括：燈罩，包含底座和固定在所述底座上的殼體；燈頭，其固定于所述底座的側(cè)部的外表面以與所述殼體和底座共同限定一個(gè)封閉空間；散熱器，其固定于所述底座上并且位于所述封閉空間內(nèi)；基板，其固定在所述散熱器的頂端；至少一個(gè)發(fā)光二極管單元，其設(shè)置在所述基板的表面；以及與所述發(fā)光二極管單元電氣連接的驅(qū)動(dòng)電源，其設(shè)置在所述散熱器的內(nèi)部并且與所述燈頭電氣連接。在上述方案的大功率發(fā)光二極管燈中，散熱器、驅(qū)動(dòng)電源和LED光源等被封閉在由燈罩限定的空間內(nèi)，這種布局使得將大功率LED燈設(shè)計(jì)為具有與普通白熾燈類似的結(jié)構(gòu)成為可能，從而能夠?qū)⒑?jiǎn)單、成熟的白熾燈制造工藝應(yīng)用于LED燈。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述殼體由玻璃構(gòu)成并且呈漏斗形。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述殼體的外表面或內(nèi)表面經(jīng)過(guò)磨砂處理。在本實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)磨砂處理的燈具可以消除或抑制LED的眩光效應(yīng)。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述底座由玻璃構(gòu)成并且呈環(huán)狀，所述殼體和所述散熱器分別固定于所述底座的側(cè)部的外表面和內(nèi)表面。在本實(shí)施例中，底座和殼體可以通過(guò)將一個(gè)玻璃燈罩毛坯切割為兩部分得到，由此降低了材料成本。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述底座由玻璃或陶瓷構(gòu)成并且包含托盤(pán)和穿越所述托盤(pán)底部的管狀體，所述殼體固定于所述托盤(pán)側(cè)部的外表面并且所述散熱器固定于所述托盤(pán)和/或所述管狀體。在本實(shí)施例中，托盤(pán)的底部可以對(duì)散熱器起較好的支承作用，因而適合于散熱器重量較重的情形。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述散熱器呈管體狀，在其外表面上設(shè)置有沿縱向延伸的翅片。在本實(shí)施例中，翅片的布置增加了散熱器的散熱面積。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述散熱器由金屬、石墨或常溫紅外陶瓷輻射材料構(gòu)成。當(dāng)采用石墨作為散熱器材料時(shí)，可以明顯減輕燈具的重量。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述散熱器由金屬構(gòu)成，其外表面覆蓋石墨或常溫紅外陶瓷輻射材料。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述基板由陶瓷材料或?qū)峤^緣高分子復(fù)合材料構(gòu)成。陶瓷材料低廉的價(jià)格可推動(dòng)成本的降低，此外，當(dāng)采用陶瓷材料作為基板時(shí)，布線可以通過(guò)銀漿燒結(jié)工藝來(lái)制作，這可以避免銅刻蝕工藝造成的環(huán)境污染。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述發(fā)光二極管單元為發(fā)光二極管單體，其與形成于所述基板表面的布線通過(guò)焊接方式電氣連接。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述發(fā)光二極管單元為發(fā)光二極管管芯，其被固定在所述基板的表面并且與形成于所述基板表面的布線通過(guò)綁定工藝或板上倒裝芯片(FCOB)工藝實(shí)現(xiàn)電氣連接。由于將管芯直接安裝在基板表面，因此省去了管芯封裝的環(huán)節(jié)，進(jìn)一步降低了制造成本。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述驅(qū)動(dòng)電源通過(guò)從所述基板引出的引線，經(jīng)所述布線與所述發(fā)光二極管單元電氣連接。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述布線通過(guò)印制電路工藝形成于所述基板表面。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈中，所述布線使得多個(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。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種制造上述大功率發(fā)光二極管燈的方法，其具有制造工藝簡(jiǎn)單的優(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)：一種制造如上所述的大功率發(fā)光二極管燈的方法，包括下列步驟：將散熱器安裝在底座上，其中，所述散熱器的頂端固定有基板，所述基板表面設(shè)置至少一個(gè)發(fā)光二極管單元，驅(qū)動(dòng)電源被設(shè)置在所述散熱器的內(nèi)部并且與所述發(fā)光二極管單元電氣連接；借助粘合劑將燈頭固定于所述底座的側(cè)部的外表面；以及使殼體固定在所述底座的側(cè)部。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中，所述底座和殼體通過(guò)將玻璃燈罩毛坯沿其頸部切割為兩部分而獲得。由此可以降低材料成本。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中，所述散熱器固定于所述底座的側(cè)部的內(nèi)表面。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中，通過(guò)利用裝頭機(jī)將所述燈頭固定于所述底座的側(cè)部的外表面。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中，利用封口車(chē)使所述殼體固定在所述底座的側(cè)部的外表面。裝頭機(jī)和封口車(chē)是普通燈泡制造過(guò)程中被廣泛使用的設(shè)備，因此本實(shí)施例的方法可以在現(xiàn)有的燈泡生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中，所述裝頭機(jī)采用火焰或高溫氣體加熱所述燈頭的外表面。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中，所述底座由玻璃或陶瓷構(gòu)成并且包含托盤(pán)和穿越所述托盤(pán)底部的管狀體，所述殼體固定于所述托盤(pán)側(cè)部的外表面并且所述散熱器固定于所述托盤(pán)和/或所述管狀體。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中，通過(guò)利用裝頭機(jī)將所述燈頭固定于所述管狀體的外表面。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中，通過(guò)利用封口車(chē)使所述殼體固定在所述托盤(pán)的側(cè)部的內(nèi)表面。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中，所述粘合劑為膠泥。附圖說(shuō)明本發(fā)明的上述和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下結(jié)合附圖的各個(gè)方面的描述變得更加清晰和更容易理解，附圖中相同或相似的單元采用相同的標(biāo)號(hào)表示，附圖包括：圖1為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈的分解示意圖。圖2為圖1所示大功率發(fā)光二極管燈的剖面示意圖。圖3為典型的玻璃燈罩毛坯的示意圖。圖4為圖1和2所示大功率發(fā)光二極管燈中所包含的光源模塊的示意圖。圖5為按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈的分解示意圖。圖6為圖5所示大功率發(fā)光二極管燈的剖面示意圖。圖7為圖5和6所示大功率發(fā)光二極管燈的底座的俯視圖。圖8示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈制造方法的流程圖。圖9A示出了圖1-4所示的大功率發(fā)光二極管燈在底座與燈頭固定在一起后的示意圖；圖9B示出了圖5-7所示的大功率發(fā)光二極管燈在底座與燈頭固定在一起后的示意圖。附圖標(biāo)號(hào)列表：1大功率發(fā)光二極管燈10燈罩110底座111托盤(pán)112管狀體1121和1122槽口120殼體20燈頭210燈頭端部220燈頭側(cè)壁230燈頭絕緣部分30發(fā)光二極管燈芯310散熱器311翅片320光源模塊321基板3211通孔322發(fā)光二極管單元323布線3231焊盤(pán)3232A、3232B走線324引線325A、325B導(dǎo)線330驅(qū)動(dòng)電源331A、331B電極引線40玻璃燈罩毛坯410玻璃燈罩毛坯的切割線具體實(shí)施方式下面參照其中圖示了本發(fā)明示意性實(shí)施例的附圖更為全面地說(shuō)明本發(fā)明。但本發(fā)明可以按不同形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)解讀為僅限于本文給出的各實(shí)施例。給出的上述各實(shí)施例旨在使本文的披露全面完整，更為全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員本發(fā)明的保護(hù)范圍。術(shù)語(yǔ)在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“照明裝置”應(yīng)該廣義地理解為所有能夠通過(guò)提供光線以實(shí)現(xiàn)實(shí)用的或美學(xué)的效果的設(shè)備，包括但不限于球泡燈、臺(tái)燈、壁燈、射燈、吊燈、吸頂燈、路燈、手電筒、舞臺(tái)布景燈和城市景觀燈等。除非特別說(shuō)明，在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體晶圓”指的是在半導(dǎo)體材料(例如硅、砷化鎵等)上形成的多個(gè)獨(dú)立的單個(gè)電路，“半導(dǎo)體晶片”或“晶片(die)”指的是這種單個(gè)電路，而“封裝芯片”指的是半導(dǎo)體晶片經(jīng)過(guò)封裝后形成的物理結(jié)構(gòu)，在典型的這種物理結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體晶片例如被安裝在支架上并且用密封材料封裝。術(shù)語(yǔ)“發(fā)光二極管單元”指的是包含電致發(fā)光材料的單元，這種單元的例子包括但不限于P-N結(jié)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和有機(jī)發(fā)光二極管(OLED和聚合物發(fā)光二極管(PLED))。P-N結(jié)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光二極管可以具有不同的結(jié)構(gòu)形式，例如包括但不限于發(fā)光二極管管芯和發(fā)光二極管單體。其中，“發(fā)光二極管管芯”指的是包含有P-N結(jié)構(gòu)的、具有電致發(fā)光能力的半導(dǎo)體晶片，而“發(fā)光二極管單體”指的是將管芯封裝后形成的物理結(jié)構(gòu)，在典型的這種物理結(jié)構(gòu)中，管芯例如被安裝在支架上并且用密封材料封裝。術(shù)語(yǔ)“布線”、“布線圖案”和“布線層”指的是在絕緣表面上布置的用于元器件間電氣連接的導(dǎo)電圖案，包括但不限于走線(trace)和孔(如焊盤(pán)、元件孔、緊固孔和金屬化孔等)。術(shù)語(yǔ)“熱輻射”指的是物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。術(shù)語(yǔ)“熱傳導(dǎo)”指的是熱量在固體中從溫度較高的部分傳送到溫度較低的部分的傳遞方式。術(shù)語(yǔ)“陶瓷材料”泛指需高溫處理或致密化的非金屬無(wú)機(jī)材料，包括但不限于硅酸鹽、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等。術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料”指的是這樣的高分子材料，通過(guò)填充高導(dǎo)熱性的金屬或無(wú)機(jī)填料在其內(nèi)部形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，從而具備高的導(dǎo)熱系數(shù)。導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料例如包括但不限于添加氧化鋁的聚丙烯材料、添加氧化鋁、碳化硅和氧化鉍的聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物等。有關(guān)導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料的具體描述可參見(jiàn)李麗等人的論文“聚碳酸酯及聚碳酸酯合金導(dǎo)熱絕緣高分子材料的研究”(《材料熱處理學(xué)報(bào)》2007年8月，Vol.28，No.4，pp51-54)和李冰等人的論文“氧化鋁在導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料中的應(yīng)用”(《塑料助劑》2008年第3期，pp14-16)，這些文獻(xiàn)以全文引用的方式包含在本說(shuō)明書(shū)中。術(shù)語(yǔ)“紅外輻射材料”指的是在工程上能夠吸收熱量而發(fā)射大量紅外線的材料，其具有較高的發(fā)射率。紅外輻射材料的例子例如包括但不限于石墨和常溫紅外陶瓷輻射材料。進(jìn)一步地，常溫紅外陶瓷輻射材料例如包括但不限于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。有關(guān)紅外陶瓷輻射材料的詳細(xì)描述可參見(jiàn)李紅濤和劉建學(xué)等人的論文“高效紅外輻射陶瓷的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用”(《現(xiàn)代技術(shù)陶瓷》2005年第2期(總第104期)，pp24-26)和王黔平等人的論文“高輻射紅外陶瓷材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用”(《陶瓷學(xué)報(bào)》2011年第3期)，這些文獻(xiàn)以全文引用的方式包含在本說(shuō)明書(shū)中。在本發(fā)明中，比較好的是將下列準(zhǔn)則作為選用紅外輻射材料的其中一個(gè)考慮因素：在設(shè)定的發(fā)光二極管單元的P-N結(jié)溫度(例如50-80攝氏度范圍內(nèi)的一個(gè)溫度值)以下，紅外輻射材料仍然具有較高的發(fā)射率(例如大于或等于70％)。“電氣連接”應(yīng)當(dāng)理解為包括在兩個(gè)單元之間直接傳送電能量或電信號(hào)的情形，或者經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)第三單元間接傳送電能量或電信號(hào)的情形。“驅(qū)動(dòng)電源”或“LED驅(qū)動(dòng)電源”指的是連接在照明裝置外部的交流(AC)或直流(DC)電源與作為光源的發(fā)光二極管之間的“電子控制裝置”，用于為發(fā)光二極管提供所需的電流或電壓(例如恒定電流、恒定電壓或恒定功率等)。在具體的實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)電源可以模塊化的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，例如其包含印刷電路板和一個(gè)或多個(gè)安裝在印刷電路板上并通過(guò)布線電氣連接在一起的元器件，這些元器件的例子包括但不限于LED驅(qū)動(dòng)控制器芯片、整流芯片、電阻器、電容器和線圈等。此外，可選地，可以將印刷電路板和元器件安裝在一個(gè)外殼內(nèi)。諸如“包含”和“包括”之類的用語(yǔ)表示除了具有在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中有直接和明確表述的單元和步驟以外，本發(fā)明的技術(shù)方案也不排除具有未被直接或明確表述的其它單元和步驟的情形。諸如“第一”和“第二”之類的用語(yǔ)并不表示單元在時(shí)間、空間、大小等方面的順序而僅僅是作區(qū)分各單元之用。以下借助附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。大功率發(fā)光二極管燈圖1為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈的分解示意圖。圖2為圖1所示大功率發(fā)光二極管燈的剖面示意圖。按照本實(shí)施例的大功率發(fā)光二極管燈1主要包括燈罩10、燈頭20和設(shè)置在由燈罩10和燈頭20限定的空間內(nèi)的發(fā)光二極管燈芯30，以下對(duì)上述各個(gè)單元作進(jìn)一步的描述。燈罩10包括由玻璃制成的底座110和殼體120，在本實(shí)施例中，如圖1和2所示，底座110為環(huán)狀并且其下端部向內(nèi)收口，燈頭20例如通過(guò)粘合的方式固定在底座110下端部的外表面；殼體120呈漏斗狀并且其開(kāi)口端例如通過(guò)熱熔合或粘合的方式套在底座110的上端部的外表面上?？蛇x地，通過(guò)將圖3所示的玻璃燈罩毛坯40沿位于其頸部的切割線410切割得到底座110和殼體120。為了使光線更柔和、更均勻地向空間發(fā)散，殼體120的內(nèi)表面或外表面可進(jìn)行磨砂處理?？蛇x地，可以例如通過(guò)靜電噴涂或真空噴鍍工藝，在殼體120的內(nèi)/外表面形成紅外輻射材料層(例如包括但不限于石墨或常溫紅外陶瓷材料等)，這種處理一方面增強(qiáng)了殼體120的散熱能力，另外也抑制或消除了LED的眩光效應(yīng)。需要指出的是，在本實(shí)施例中，底座110和殼體120皆由玻璃構(gòu)成，因此采用熱熔合工藝將它們固定在一起是有利的。但是它們也可以采用相異的材料制成(例如塑料和玻璃)。此外，殼體120并不僅局限于圖1和2所示的漏斗狀，其例如也可以是管筒狀和棱柱狀等其它形狀...