專利名稱：發(fā)光二極管組件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電燈，特別是涉及電發(fā)光二極管。更具體地，本發(fā)明涉及包含多個(gè)發(fā)光二極管(LED)的組件，并涉及制作這種組件的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的LED組件在保護(hù)LED和其導(dǎo)線的塑料外殼內(nèi)包括有一個(gè)或多個(gè)LED。例如，圖1(在美國專利US6,345,903中所公開的)說明了一種傳統(tǒng)的組件10，其中LED12被安裝在填充有第一種樹脂16的反射框架14內(nèi)。導(dǎo)線18從第一LED端子延伸到第一電極20，位于LED12基座的第二LED端子連接到第二電極22。第二種樹脂24覆蓋LED12、框架14和導(dǎo)線18，鏡頭蓋26放在第二種樹脂24的頂部上。因?yàn)長ED是密封的，所以這種傳統(tǒng)LED組件的組裝相對(duì)較簡單。
不利的是，保護(hù)性的封裝也鎖住了由LED所產(chǎn)生的熱量。眾所周知，熱量是影響LED的壽命和性能的非常重要的因素；過多的熱量會(huì)降低其壽命和性能。
解決該問題的一種公知的解決方案是將LED直接放置在散熱片上。散熱片可以具有適當(dāng)?shù)男螤钅軌蚴沟肔ED可以安裝在三維結(jié)構(gòu)上，并定向在所希望的方向上。這種設(shè)置方式是公知的“板上型芯片”或者開放式安裝。這種設(shè)置方式所存在的問題還在于，由于LED非常小，所以很難將其保持并安裝在散熱片上。
此外，如眾所周知的，LED組件可以包括一組LED，它們一起提供所需的流明量。“板上型芯片”的設(shè)置方式很難使用LED組，這是因?yàn)長ED彼此必須緊靠在一起，并且安裝這種LED是特別困難的。圖1中所示的設(shè)置方式的麻煩還在于LED組，這是因?yàn)榉瓷淇蚣艿拇笮】赡軙?huì)阻礙適當(dāng)?shù)姆胖谩?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的避免了現(xiàn)有技術(shù)中的問題的LED組件和方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新的LED組件和方法，其利用模板以便于將多個(gè)LED直接放置在散熱器上，從而提供“板上型芯片”的熱控制優(yōu)點(diǎn)和容易放置密封的LED的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種新的LED組件和一種制作該組件的方法，其中，模板具有兩組孔，散熱器在第一組孔的下面連接到該模板，導(dǎo)電板在第二組孔的下面連接到該模板，其中，LED設(shè)置在第一組孔內(nèi)，使得每個(gè)LED都具有位于并連接到散熱器的露出部分上的第一LED端子，并且第二LED端子通過對(duì)應(yīng)的一個(gè)第二孔經(jīng)由導(dǎo)線連接到板。
在考慮了下面的附圖和對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述后本發(fā)明的這些和其它目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將更明顯。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的LED組件的橫截面圖；圖2是本發(fā)明的LED組件的一個(gè)實(shí)施例的頂部平面圖；圖3是圖2中部分III-III的橫截面圖；圖4是本發(fā)明的LED組件的另一個(gè)實(shí)施例的頂部平面圖；圖5是本發(fā)明的LED組件的又一個(gè)實(shí)施例的頂部平面圖；以及圖6是圖5的LED組件的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖2和3，LED組件30的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括帶壁容器32、第一導(dǎo)體40、第二導(dǎo)體42、一個(gè)或多個(gè)LED管44、導(dǎo)線48和密封劑54。還可以包括附加的支撐或散熱底座64。
優(yōu)選的帶壁容器32具有通過其發(fā)出光亮的開口頂部、側(cè)壁39和底部34，它們一起被設(shè)置成用以限定出可以填充密封劑54的包圍容積。在優(yōu)選的實(shí)施例中，容器32由白色的反射模制塑料形成。側(cè)壁39可以具有反射表面，目的在于有效地收集并反射從LED管44的側(cè)面發(fā)出的光。側(cè)壁39可以采用繞LED管44旋轉(zhuǎn)的表面的形式，或者是分別在特定的LED管44上的中間對(duì)齊的分段的多個(gè)部分，或者可以是如所示出的與LED管44的側(cè)邊緣平行的矩形。底部34形成有第一組孔36和第二組孔38。在優(yōu)選的實(shí)施例中，容器32模制有底部34，該底部34具有一個(gè)或多個(gè)附件特征，用以與容器32相匹配，并將容器32支撐到第一連接器40和第二連接器42上。如所示出的，附件特征可以是四個(gè)向下的突出管腳70、72、74、76，它們被設(shè)計(jì)成匹配在通過第一連接器40和第二連接器42形成的對(duì)應(yīng)的孔中?？晒┻x擇地，或者可結(jié)合地，底部34可以形成有帶壁部分，這些帶壁部分限定出幫助定位并保持第一連接器40和第二連接器42的共形凹口。則附件特征有助于使容器32相對(duì)于第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42定位并保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br>
第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42提供了電路的兩個(gè)終端，用以給LED管44供電。有利的是，第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42是帶有方形邊的平板，這些方形邊可以一致地適配到在容器32的底部側(cè)面上所形成的縫隙內(nèi)，或者這些方形邊形成有開口，用以接收容器32上所形成的突起。應(yīng)注意，在平板形式中，第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42可以從一個(gè)較大的板或卷軸上適當(dāng)?shù)厍邢?，隨后修整掉多余的材料。但是，應(yīng)理解的是，第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42不需要絕對(duì)平。第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42可以包括梁、孔、曲線、嵌入或彈性特征，或者具有其它有利的形狀或突起，用以能夠耦合到容器32、耦合到附加的底座64或提高從LED管44上導(dǎo)熱的能力。容器32和第一導(dǎo)體40以及第二導(dǎo)體42優(yōu)選地一起散熱，例如，通過四個(gè)向下突出的匹配在通過第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42形成的孔中的管腳70、72、74、76。
如所示出的，容器32包括在其底部表面上的隆起78或類似的一個(gè)或多個(gè)壁，用以一致地與第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42的側(cè)面匹配。隆起78填充了第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42的側(cè)邊緣之間的區(qū)域。因此，容器32機(jī)械支撐抵靠住第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42，為組件提供了附加強(qiáng)度。隆起78還有助于防止密封劑54通過第一組孔36和第二組孔38泄漏到第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42之間的任何開口區(qū)域內(nèi)。
第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42還可以給LED管44提供散熱，或者提供組件的充分的導(dǎo)熱性。特別有效的是，第一導(dǎo)體40給所連接的LED管44提供散熱。相對(duì)大量或高效導(dǎo)熱的第一導(dǎo)體40是很有利的。在優(yōu)選的實(shí)施例中，第一導(dǎo)體40形成有一個(gè)或多個(gè)安裝襯墊50，在該襯墊50上可以安裝LED管44。一個(gè)或多個(gè)安裝襯墊50對(duì)齊設(shè)置，用以將LED管44支撐在第一組孔36內(nèi)。同樣地，第二導(dǎo)體42可以形成有對(duì)齊設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)安裝襯墊52，用以接收從LED管44延伸出的導(dǎo)線48，并與該導(dǎo)線48接合。則，電路從第一導(dǎo)體40通過襯墊50延伸到LED管44，然后延伸到導(dǎo)線48、第二襯墊52和第二導(dǎo)體42。可以不需要第二導(dǎo)體42上的襯墊52。是否需要襯墊52取決于在導(dǎo)線48和第二導(dǎo)體42之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕雍鲜欠袷潜匾摹?br>
第一導(dǎo)體40可以采用任何合適的形狀和尺寸，并且其一側(cè)或多側(cè)可以延伸超出容器32的外圍?？梢蕴峁┻B接到另一個(gè)散熱器或電源的連接器60(圖中未示出)。同樣地，第二導(dǎo)體42可以包括連接器62，用于連接到電源或其它的導(dǎo)熱或?qū)щ娫稀５谝粚?dǎo)體40和第二導(dǎo)體42的尺寸和形狀應(yīng)能夠位于對(duì)應(yīng)的第一組孔36和第二組孔38的下面。
在第一組孔36中的每個(gè)孔都具有發(fā)光的在其內(nèi)對(duì)齊的LED管44，如通過箭頭46所說明的。每個(gè)LED管44都具有基底，其是第一LED端子，通過第一組孔36中對(duì)應(yīng)的一個(gè)孔放置并連接到第一導(dǎo)體40的露出部分上，每個(gè)LED管44還具有第二LED端子，其通過第二組孔38中對(duì)應(yīng)的一個(gè)孔經(jīng)由導(dǎo)線48連接到第二導(dǎo)體42上。LED管44可以連接到具有導(dǎo)電粘性形成襯墊50或其它適當(dāng)?shù)牟牧系牡谝粚?dǎo)體40上。
還可以增加底座64作為組件30的支撐件，并且底座64可以具有適當(dāng)?shù)暮穸群兔娣e。底座64通常是用于LED組件的基底支撐層，例如，作為散熱片并作為機(jī)械支撐件用以使LED組件保持并定向在優(yōu)選方向上的成形金屬件。通常，底座64基本上大于LED組件30。在第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42之間可以提供電絕緣隔板66，用以進(jìn)一步便于制造，并確保這些部分隔開。
覆蓋LED管44和導(dǎo)線48的是透明的密封劑。密封劑54可以是本領(lǐng)域中公知的任意一種密封劑。例如，密封劑54可以是透明的凝膠，其容易適應(yīng)熱變化，以使得導(dǎo)線48在熱變化過程中不會(huì)被損壞。
LED組件30特別便于制造。首先單獨(dú)制造各個(gè)板。容器32優(yōu)選地是模制成的。第一導(dǎo)體40形成有第一襯墊50。如果需要，第二導(dǎo)體42同樣地形成有第二襯墊52。首先，LED管44可以連接到襯墊50上的導(dǎo)體44。然后，包括有任意成型的底壁的塑料容器32對(duì)準(zhǔn)第一導(dǎo)體40和LED管44的上方，使LED管44通過第一組孔36被露出。然后，利用底部表面上形成的耦合特征將容器32匹配到第一導(dǎo)體40上。例如，對(duì)準(zhǔn)的底壁可以接收第一導(dǎo)體40，并與第一導(dǎo)體40一起扣緊；或者，利用所形成的向下突出的管腳70、72可以插入在對(duì)應(yīng)的孔內(nèi)并將熱傳遞到第一導(dǎo)體40?？梢杂猛瑯愚k法連接第二導(dǎo)體42?？晒┻x擇地，容器32和第一導(dǎo)體40以及第二導(dǎo)體42可以首先耦合在一起，留下通過對(duì)應(yīng)的第一組孔36和第二組孔38露出的安裝襯墊50和52。利用作為模板定位LED管44的容器32，LED管44基本上定位在第一導(dǎo)體40上形成的第一襯墊50上的第一組孔36內(nèi)。在任何一種情況下，如該情況可能出現(xiàn)的，在露出的LED管44之間粘接有導(dǎo)線48，并且該導(dǎo)線48經(jīng)由第二組孔38粘到第二襯墊52或?qū)w42。導(dǎo)線48可以粘接到對(duì)應(yīng)的一個(gè)第二組孔38內(nèi)第二導(dǎo)體42上的粘合襯墊52上。
制作LED組件30的方法包括以下步驟形成具有開口頂部并帶有底部34的帶壁容器32，該底部形成有第一組孔36和第二組孔38。第一導(dǎo)體40在相鄰的第一組孔36的下面電連接并熱連接到容器32的外部底部表面，使得第一導(dǎo)體40有在第一組孔36內(nèi)露出的部分。同樣地，第二導(dǎo)體42在第二組孔38的下面導(dǎo)電且導(dǎo)熱地連接到容器32的外部底部表面，使得第二導(dǎo)體42在第二組孔38內(nèi)露出。由于電的原因，第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42當(dāng)然要彼此間隔開。LED管44被導(dǎo)向到并位于在第一組孔36內(nèi)露出的第一導(dǎo)體40部分上。然后，LED管44連接到作為第一LED端子的LED管44的基底，并連接到第一導(dǎo)體40的露出部分上，利用對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線48第二導(dǎo)體42連接到LED管44的第二端子，每個(gè)導(dǎo)線48通過第二組孔38內(nèi)對(duì)應(yīng)的一個(gè)孔從對(duì)應(yīng)的一個(gè)LED管44延伸到第二導(dǎo)體42，并在容器32內(nèi)利用透明材料54覆蓋LED管44。
然后，密封劑54流入到容器32內(nèi)，在LED管44上方填充容器并覆蓋導(dǎo)線48。如可能有利的是，可以在隨后的組裝過程中連接底座64?？梢杂妹芊鈩?4保護(hù)LED管44和導(dǎo)線48，如本領(lǐng)域中所公知的，通過足夠地填充容器32，以覆蓋LED管44和導(dǎo)線48。如本領(lǐng)域中公知的，可以進(jìn)一步在容器32的上方連接拱頂，用以密封LED管44以提高光的提取。
利用容器32作為模板能夠更容易地放置LED管44，從而改善制造成本。容器32變?yōu)橛糜诜胖肔ED管44的模板，第一組孔36和第二組孔38可以形成在適當(dāng)?shù)奈恢茫⒕哂羞m合于所需目的的數(shù)量。
最大程度地改善了來自LED管和組件的熱量的傳遞。由于LED管44通過對(duì)應(yīng)的孔36安裝在散熱的第一導(dǎo)體40上，而不是安裝在容器材料上，所以在LED管44和采用的散熱器之間只有很少量的熱絕緣層。則熱傳遞相比于現(xiàn)有技術(shù)更有效。而且，散熱電導(dǎo)體40可以做得很大，從而相比于現(xiàn)有技術(shù)有更大的熱量流動(dòng)。
圖2和3的實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以減小組件30的整個(gè)厚度。優(yōu)選的第一導(dǎo)體40和第二導(dǎo)體42與底部34共平面，這樣使得電和熱的傳導(dǎo)能夠被擴(kuò)展到整個(gè)薄的區(qū)域，而不必通過厚的通路。側(cè)壁39起到導(dǎo)線48的防護(hù)裝置的作用。則導(dǎo)線48只需要盡可能少地被密封劑54覆蓋(由側(cè)壁高度限定)，而不需要由否則可能所需要的保護(hù)性密封劑的較高的拱頂所覆蓋。
本發(fā)明的LED組件的其它實(shí)施例也是可以的。組件的形狀不需要是具有線性對(duì)齊的LED管列的矩形，而可以是便于裝配的圓形或者類似形狀。例如，參考圖4，LED組件130的容器132可以設(shè)置在延長的底座164的一端，跨該底座164延伸有散熱器140和板142。此外，可以看到幾組孔的其它的設(shè)置方式，如圖5中所說明的，其包括圓形容器232、環(huán)形散熱器240和板242以及第一組孔236和第二組孔238的同心環(huán)。如圖6中所示，組件不需要是平的。落在本文中所要求的限制內(nèi)的其它設(shè)置方式和形狀也都是可以的。
盡管已經(jīng)在前述的說明書和附圖中描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明是由根據(jù)說明書和附圖理解的下面的權(quán)利要求所限定的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管(LED)組件，包括具有開口頂部和底部的帶壁容器，所述底部形成有通過該底部的第一組多個(gè)孔和第二組多個(gè)孔；在所述第一組孔的下面連接到所述底部的外部表面并在所述第一組孔內(nèi)露出的第一導(dǎo)電導(dǎo)熱導(dǎo)體；在所述第二組孔的下面連接到所述底部的外部表面并在所述第二組孔內(nèi)露出的第二導(dǎo)電導(dǎo)體，所述第一和第二板彼此間隔開；多個(gè)LED，該多個(gè)LED中的每一個(gè)都處于所述第一組孔中不同的孔內(nèi)，每個(gè)LED都具有作為第一LED端子的基底和第二LED端子，該基底通過所述第一組孔中對(duì)應(yīng)的孔位于并連接到所述第一導(dǎo)體的露出部分上，第二LED端子通過所述第二組孔中對(duì)應(yīng)的孔經(jīng)由導(dǎo)線連接到所述第二導(dǎo)體；和在所述容器內(nèi)覆蓋所述LED的透明材料。
2.如權(quán)利要求1的組件，其中所述第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體是共平面的。
3.如權(quán)利要求1的組件，其中所述透明材料填充所述容器并覆蓋所述第一組孔和所述第二組孔以及所述導(dǎo)線。
4.如權(quán)利要求1的組件，其中所述容器的所述底部是平的。
5.如權(quán)利要求1的組件，其中所述第一導(dǎo)體在所述容器的三個(gè)側(cè)面上延伸超出所述容器的外圍。
6.如權(quán)利要求1的組件，進(jìn)一步包括支撐所述第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體的基本上平的底座。
7.如權(quán)利要求1的組件，其中所述容器是塑料的，并反射來自所述LED的光。
8.如權(quán)利要求1的組件，進(jìn)一步包括將所述LED連接到所述第一導(dǎo)體的導(dǎo)電粘合劑。
9.如權(quán)利要求1的組件，進(jìn)一步包括形成在所述第二導(dǎo)體上并在所述第二組孔內(nèi)露出的粘合襯墊，每個(gè)所述導(dǎo)線都粘合到在所述第二組孔中對(duì)應(yīng)的一個(gè)孔內(nèi)露出的所述襯墊中對(duì)應(yīng)的一個(gè)襯墊。
10.一種制作發(fā)光二極管(LED)組件的方法，包括以下步驟形成通過帶壁容器底部的第一組孔和第二組孔，該帶壁容器具有開口頂部；在第一組孔的下面將第一導(dǎo)電導(dǎo)熱導(dǎo)體連接到底部的外部表面，使得第一導(dǎo)體在第一組孔內(nèi)露出；在第二組孔的下面將第二導(dǎo)電導(dǎo)體連接到底部的外部表面，使得第二導(dǎo)體在第二組孔內(nèi)露出，該第一和第二導(dǎo)體彼此間隔開；將多個(gè)LED中的每一個(gè)放置在第一組孔的不同孔內(nèi)第一導(dǎo)體的露出部分上，并且將作為第一LED端子的LED的基底連接到第一導(dǎo)體的露出部分上；利用對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線將第二導(dǎo)體連接到LED的第二端子上，其中導(dǎo)線中的每一個(gè)都通過第二組孔內(nèi)對(duì)應(yīng)的一個(gè)孔從對(duì)應(yīng)的一個(gè)LED延伸到第二導(dǎo)體；以及在容器內(nèi)利用透明材料覆蓋LED。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中在覆蓋步驟中透明材料還覆蓋了第一和第二孔以及導(dǎo)線。
12.如權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括將基本上平的支撐底座連接到第一和第二導(dǎo)體的步驟。
13.如權(quán)利要求10的方法，其中用導(dǎo)電粘合劑將LED連接到第一導(dǎo)體。
14.如權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括將粘合襯墊連接到第二導(dǎo)體在第二組孔中的孔內(nèi)露出的部分上的步驟，以及將每個(gè)導(dǎo)線粘合到對(duì)應(yīng)的一個(gè)襯墊上的步驟。
15.一種發(fā)光二極管(LED)組件，包括帶有光反射內(nèi)壁的容器，該容器具有開口頂部和底部，該底部帶有通過底部的第一組和第二組多個(gè)孔；在所述第一組孔的下面連接到所述底部的外部表面并在所述第一組孔內(nèi)露出的導(dǎo)電散熱器；在所述第二組孔的下面連接到所述底部的外部表面并在所述第二組孔內(nèi)露出的導(dǎo)電導(dǎo)體，所述散熱器和所述導(dǎo)體彼此電隔離；多個(gè)LED，該多個(gè)LED的每一個(gè)都處于所述第一組孔中不同的孔內(nèi)，并且，每個(gè)LED都具有作為第一LED端子的基本上平的基底和第二LED端子，該基底通過所述第一組孔中對(duì)應(yīng)的孔位于并連接到所述散熱器露出的基本上平的部分上，第二LED端子通過所述第二組孔中對(duì)應(yīng)的孔經(jīng)由導(dǎo)線連接到所述導(dǎo)體；和在所述容器內(nèi)覆蓋所述LED、所述導(dǎo)線以及所述第一和第二組孔的透明材料。
16.如權(quán)利要求15的組件，其中所述透明材料填充所述容器。
17.如權(quán)利要求16的組件，其中所述散熱器在所述容器的三個(gè)側(cè)面延伸超出所述容器的外圍。
18.如權(quán)利要求15的組件，進(jìn)一步包括將所述LED連接到所述散熱器的導(dǎo)電粘合劑。
19.如權(quán)利要求15的組件，進(jìn)一步包括在所述第二組孔中的孔內(nèi)的粘合襯墊，每個(gè)所述導(dǎo)線都粘合到對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述襯墊上。
全文摘要
一種發(fā)光二極管(LED)組件和一種制作該組件的方法，其中，具有開口頂部的容器帶有通過該容器底部的兩組孔，導(dǎo)電散熱器在第一組孔的下面連接到該容器的底部，并且其中，導(dǎo)電板在第二組孔的下面連接到該容器的底部，該散熱器和板彼此隔離。LED被放置在第一組孔內(nèi)，使得每個(gè)LED都具有通過對(duì)應(yīng)的一個(gè)第一孔位于并連接到散熱器的露出部分上的第一LED端子，并且，第二LED端子通過對(duì)應(yīng)的一個(gè)第二孔經(jīng)由導(dǎo)線連接到板上。
文檔編號(hào)H01L23/02GK1825586SQ20061000401
公開日2006年8月30日 申請日期2006年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月14日
發(fā)明者S·C·賽德維爾 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司