專利名稱：一種大功率led照明燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及LED燈的封裝技術(shù)，更具體地，本發(fā)明涉及一種具有高顯色性 的大功率LED照明燈，其封裝技術(shù)和電源電路設(shè)計(jì)符合LED國(guó)際照明安全及能源標(biāo)簽要求。
背景技術(shù)：
隨著發(fā)光二極管(LED)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的大功率LED燈被設(shè)計(jì)用于照明，例 如居家照明。相對(duì)于現(xiàn)有的白熾燈等照明光源，LED燈具有亮度充足、節(jié)能、可靠性高、壽命 長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，這使其在照明領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。近兩年LED技術(shù)得到進(jìn)一步廣泛的應(yīng)用，各個(gè)國(guó)家對(duì)其使用要求也越來越嚴(yán)格， 都頒發(fā)了對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，比如美國(guó)的能源標(biāo)簽和歐洲的CE認(rèn)證都增加了 LED燈的相關(guān)要求， 其中對(duì)LED電路、顯色指數(shù)、紅黃光對(duì)比、安全要求等要求越來越高?，F(xiàn)有的LED芯片一般只能發(fā)出特定波長(zhǎng)的光，例如藍(lán)光、紅光、綠光或黃光，這種 單色LED芯片的顯色性較差，限制了其在更大范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用。所謂的顯色性指的是光 源對(duì)于物體顏色呈現(xiàn)的程度，通常稱為顯色指數(shù)(CRI)，顯色指數(shù)越高，表示各色物體受這 一光源照射下的效果與在基準(zhǔn)光源(例如理論上顯色指數(shù)為100的白熾燈)照射下的效果 越接近，顏色失真越小。國(guó)際上規(guī)定了 14個(gè)標(biāo)準(zhǔn)色樣并且由其平均值人們可以計(jì)算較寬范 圍的CRI (IV14)，其中測(cè)量強(qiáng)紅色的顯色性的R9值(或稱紅黃光對(duì)比值)對(duì)于很多應(yīng)用范圍 特別是醫(yī)學(xué)應(yīng)用是非常重要的。為了替代現(xiàn)有的白熾燈，需要開發(fā)出具有高顯色指數(shù)的白光LED燈。目前較為常 見的白光LED是用藍(lán)光芯片和YAG黃光熒光粉構(gòu)成的，其中利用藍(lán)光芯片發(fā)出的藍(lán)光激發(fā) 熒光粉發(fā)出黃光，剩余的藍(lán)光和所產(chǎn)生的黃光混色形成白光，但因?yàn)槠浒坠庵袃H含有藍(lán)色 和黃色光譜，顯色指數(shù)仍大大低于傳統(tǒng)燈具，且紅黃光對(duì)比值R9為0或負(fù)值?，F(xiàn)有技術(shù)中 一般通過以下方式改進(jìn)白光LED燈(1)對(duì)多種單色光LED芯片(如藍(lán)光芯片、黃光芯片、 紅光芯片和/或綠光芯片)同時(shí)通電，多色光源發(fā)出的光混合得到高顯色指數(shù)的白光，但由 于這種方案的控制電路復(fù)雜且芯片成本極高，因此在市場(chǎng)上較少采用；(2)用混合的多種 熒光粉封裝一片或多片藍(lán)光芯片，通過激發(fā)出的多種單色光與藍(lán)光混合得到高顯色指數(shù)的 白光，但這種方案的發(fā)光效率較低，只有正常值的大約70%，且多種熒光顆粒的存在導(dǎo)致光 衰嚴(yán)重，實(shí)用性較差；(3)用黃光熒光粉封裝藍(lán)光芯片形成常規(guī)的白光芯片，其所發(fā)射的白 光與附加的紅光芯片發(fā)射的紅光混合得到高顯色指數(shù)的白光，但由于紅光芯片的成本非常 高，且其發(fā)光效率相對(duì)較低，因此仍有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。另外一些現(xiàn)有技術(shù)采用了上述方式的組合，例如中國(guó)專利申請(qǐng)200810027162. 9 和中國(guó)專利ZL200820124942. 0利用至少包括白光芯片、紅光芯片和綠光芯片的LED模組 來改善白光LED燈的顯色指數(shù)；中國(guó)專利ZL200520088490. 1公開了一種在藍(lán)光芯片外依 次包裹黃粉層和紅粉層的白光LED燈；中國(guó)專利申請(qǐng)200810217679. 4和200910105257. 2 采用藍(lán)光芯片和紅光(黃光)芯片激發(fā)綠光熒光粉和黃光(紅光)熒光粉來改善光譜成 分，提高LED燈的顯色指數(shù)；中國(guó)專利ZL200720108605. 8及ZL200720006417. 4利用混合黃光熒光粉的硅膠來封裝藍(lán)光芯片和紅光芯片以改善白光LED的顯色性；中國(guó)專利申請(qǐng) 200910025014. 8通過使用藍(lán)光晶片發(fā)射的藍(lán)光激發(fā)混合熒光粉產(chǎn)生黃綠光和紅光來改善 LED燈的顯色指數(shù)。上述技術(shù)方案雖然在一定程度上提高了白光LED燈的顯色指數(shù)，但總體來說存在 紅光補(bǔ)償不易實(shí)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、難以進(jìn)行大批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等問題。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種新型LED照明燈，此種LED燈具有較高 的顯色指數(shù)，能夠增大照射角度，提高散熱效率，同時(shí)采用無金屬導(dǎo)電體外露的設(shè)計(jì)以符合 安全標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種具有高顯色指數(shù)的白光LED燈，其包括發(fā)光模 塊、與之固定連接的散熱體和內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述發(fā)光模塊包括第一組藍(lán)光 LED芯片，其上涂覆有利用藍(lán)光激發(fā)出白光的熒光粉；以及第二組藍(lán)光LED芯片，其上涂覆 有利用藍(lán)光激發(fā)出紅光的熒光粉。優(yōu)選地，所述LED燈產(chǎn)生的白光的紅黃光對(duì)比值R9高于1。優(yōu)選地，所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比在 4 1至12 1的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯 片的芯片數(shù)量之比為5 1。優(yōu)選地，所述白光LED燈的發(fā)光模塊還包括第三組藍(lán)光LED芯片，其上涂覆有利 用藍(lán)光激發(fā)出黃綠光的熒光粉。優(yōu)選地，所述LED燈產(chǎn)生的白光的顯色指數(shù)CRI高于80%。優(yōu)選地，所述第一組藍(lán)光LED芯片、所述第二組藍(lán)光LED芯片及所述第三組藍(lán)光 LED芯片的芯片數(shù)量之比在(3 26) (1 3) (1 3)的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，所述第 一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比為3 1 1。優(yōu)選地，所述白光LED燈進(jìn)一步包括金屬散熱體。更優(yōu)選地，所述散熱體是澆鑄成 型的金屬或合金塊，且其形成有多個(gè)翅狀結(jié)構(gòu)。所述散熱體優(yōu)選由鑄鋁或鋁合金制成。優(yōu)選地，所述白光LED燈的發(fā)光模塊還包括第一支架，其上形成有凹槽，用于布 置所述藍(lán)光LED芯片，且所述藍(lán)光LED芯片緊貼所述第一支架底部的一個(gè)或多個(gè)銅板；以及 第二支架，其具有多個(gè)斜面，用于支撐所述第一支架，并與所述銅板緊密接觸。優(yōu)選地，所述銅板具有0. 5mm-8mm的厚度，且經(jīng)過電鍍拋光處理。優(yōu)選地，所述第二支架是鋁鑄件，且其多個(gè)斜面的傾斜角在25-90度范圍內(nèi)，以使 LED燈的照射角度大于250度并消除重影。優(yōu)選地，所述第一支架是由透明PC材料壓塑成型的，且壓塑成型的PC透明件為三 角形或梯形，其兩側(cè)邊形成一定夾角。該夾角的度數(shù)優(yōu)選為30、45、60或75度。優(yōu)選地，所述PC透明件的背面鍍覆反光層，用以反射光線，增加發(fā)光效率。優(yōu)選地，所述第二支架通過中間連接體與所述散熱體連接。優(yōu)選地，所述散熱體被固定到絕緣外殼內(nèi)。更優(yōu)選地，所述絕緣外殼具有與所述散 熱體的翅狀結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)肋條，且所述肋條之間形成多個(gè)氣隙，以避免阻礙散熱。更優(yōu) 選地，所述絕緣外殼由透明或不透明的塑料澆注形成。
優(yōu)選地，所述白光LED燈還包括罩在所述發(fā)光模塊之上的燈罩。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種LED芯片支架，其包括絕緣板，所述絕緣板 上制有裝芯片的凹槽，用于放置發(fā)光芯片；金屬條，其嵌在所述絕緣板上并位于所述凹槽下 方，以便緊貼所述發(fā)光芯片；以及用于將所述發(fā)光芯片連接到電源電路的金屬引線；其中 所述絕緣板、所述金屬條和所述金屬引線通過注塑一體成形所述芯片支架。優(yōu)選地，所述絕緣板為梯形、長(zhǎng)方形或三角形。優(yōu)選地，所述絕緣板上設(shè)有一排或多于一排芯片槽，以安放芯片并利于封裝。優(yōu)選地，所述金屬條是具有0. 5mm-8mm厚度的銅板，且經(jīng)電鍍和拋光處理。優(yōu)選地，所述絕緣板是透明PC材料。優(yōu)選地，所述絕緣板的兩側(cè)邊形成一定夾角，該夾角的度數(shù)為30、45、60或75度。優(yōu)選地，所述絕緣板的背面鍍覆反光層，用以反射光線，增加發(fā)光效率。
優(yōu)選地，所述芯片支架與金屬支架配合使用。優(yōu)選地，所述金屬支架具有用于支撐所述芯片支架的平坦頂表面或多個(gè)傾斜面。優(yōu)選地，所述金屬支架是鋁鑄件，且其多個(gè)斜面的傾斜角在25-90度范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種制造具有高顯色指數(shù)的白光LED燈的方法， 其包括制備第一支架、第二支架、散熱體及內(nèi)部電源電路；將多個(gè)LED芯片布置在所述第 一支架上；以及將所述第一支架、所述第二支架、所述散熱體及所述內(nèi)部電源電路組裝在一 起，形成所述LED燈，該方法的特征在于通過注塑一體成型工藝形成所述第一支架，且在 所述第一支架上形成用于安置LED芯片的芯片的凹槽。優(yōu)選地，將多個(gè)LED芯片布置在所述第一支架上的步驟包括將第一組藍(lán)光LED芯 片布置在所述第一支架上，并在所述第一組藍(lán)光LED芯片上涂覆利用藍(lán)光激發(fā)出白光的熒 光粉；將第二組藍(lán)光LED芯片布置在所述第一支架上，并在所述第二組藍(lán)光LED芯片上涂覆 利用藍(lán)光激發(fā)出紅光的熒光粉。優(yōu)選地，所述LED燈產(chǎn)生的白光的紅黃光對(duì)比值R9高于1。優(yōu)選地，所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比在
4 1至12 1的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比為
5 I0更優(yōu)選地，將多個(gè)LED芯片布置在所述第一支架上的步驟包括將第三組藍(lán)光LED 芯片布置在所述第一支架上，并在所述第三組藍(lán)光LED芯片上涂覆利用藍(lán)光激發(fā)出黃綠光 的熒光粉。優(yōu)選地，所述LED燈產(chǎn)生的白光的顯色指數(shù)CRI高于80%。優(yōu)選地，所述第一組藍(lán)光LED芯片、所述第二組藍(lán)光LED芯片及所述第三組藍(lán)光 LED芯片的芯片數(shù)量之比在(3 26) (1 3) (1 3)的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比為 3:1:1。優(yōu)選地，制備所述第二支架和所述散熱體的步驟包括用金屬或合金澆鑄出外部 具有多個(gè)斜面的第二支架和外部具有多個(gè)翅狀結(jié)構(gòu)的散熱體。優(yōu)選地，所述金屬或合金為鋁或鋁合金。
優(yōu)選地，制備所述第一支架的步驟包括將一個(gè)或多個(gè)銅板和金屬引線放置在模 具中；利用注塑機(jī)向所述模具中注入成型材料以壓塑形成絕緣板；在所述絕緣板上預(yù)留出 用于安置所述LED芯片的多個(gè)凹槽和用于固定連接所述第二支架的孔。優(yōu)選地，所述銅板具有0. 5mm-8mm的厚度，且經(jīng)電鍍和拋光處理。優(yōu)選地，所述成型材料為透明的PC材料，且成型的PC透明件的兩側(cè)邊形成45度 的夾角，并在該P(yáng)C透明件的背面鍍覆反光層，用以反射光線，增加發(fā)光效率。優(yōu)選地，所述LED芯片被安置在所述凹槽內(nèi)，并通過金線壓焊鍵合到所述金屬引 線，然后添加熒光粉和硅膠進(jìn)行封裝固定。優(yōu)選地，所述第一支架、所述第二支架和所述散熱體分別通過螺絲彼此緊固連接?？梢岳斫獾氖牵懊骊P(guān)于LED燈的優(yōu)選實(shí)施例的特征同樣適用于上述制造方法， 且更多優(yōu)選實(shí)施例在下面的具體實(shí)施方式
部分中更詳細(xì)地描述。本發(fā)明采用多種新技術(shù)以符合LED國(guó)際照明安全及能源標(biāo)簽要求的封裝技術(shù)，其 包括例如采用藍(lán)色芯片及不同熒光粉來提高顯色指數(shù)達(dá)80%以上；提高光對(duì)比使紅黃光 對(duì)比值R9大于1 ；利用特殊設(shè)計(jì)的支架芯片向空間發(fā)射光線的角度最大可達(dá)250°，且可以 消除重影效果；采用反射鏡面銅板提高散熱和發(fā)光效率；整個(gè)燈全部采用無金屬導(dǎo)電體外 露設(shè)計(jì)，符合安全標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)上述及相關(guān)目標(biāo)，本發(fā)明包含在下文充分描述并在權(quán)利要求書中特別指出 的特征。以下說明及附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例是示 例性的，本發(fā)明的原理可以具有一些與公開內(nèi)容等同的實(shí)施方式。
通過下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說明并結(jié)合以下附圖，本發(fā)明的其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和新特 征將變得明顯，附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的部分，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LED燈的側(cè)視圖；圖2是圖1所示的LED燈去掉燈罩后的側(cè)視圖；圖3A是圖1所示的LED燈的部分第一支架的正面示意圖；圖3B是圖3A所示的第一支架的背面示意圖；圖3C是LED芯片的另一種配置方案的示意圖；圖4是圖2所示的LED燈的俯視圖；圖5A是圖1所示的LED燈的發(fā)光模塊沿圖5中A-A線的剖面示意圖；圖5B是圖5A中示出的緊固裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LED燈的局部透視圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的LED照明燈進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的LED燈的側(cè)視圖。從圖中可以看出，該LED 燈主要包括燈罩1、散熱體2、燈頭或燈座3、發(fā)光模塊4以及內(nèi)部直流供電電子板(圖中未 示出)，其中燈頭或燈座3用于連接220V交流電源以便為L(zhǎng)ED燈供電，其與普通照明燈泡的 相應(yīng)燈頭具有相同的規(guī)格，從而該LED燈可以方便地替換當(dāng)前所用的日光燈。散熱體2可以是澆鑄成形的金屬或合金塊，且其外部?jī)?yōu)選具有相當(dāng)數(shù)量的、可最大限度增加與空氣接 觸面積的高效散熱翅狀結(jié)構(gòu)。散熱體2和燈頭3可以一體成形，以方便加工和組裝。燈罩 1可以采用玻璃、透明塑料例如PC材料(即聚碳酸酯)或其他聚合物制成。根據(jù)光效的需 要，也可以采用磨砂玻璃或半透明的其他塑料材料制作各種不同形狀的燈罩1，以增加光線 的柔和度及LED燈的美觀度。在圖2中，通過去除燈罩1，可以更清楚地看出該LED燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。應(yīng)該理解，該 圖中標(biāo)示的尺寸也是示例性的，而非限制性的。如圖所示，發(fā)光模塊4包括第一支架41和 第二支架42。該第一支架41包括多個(gè)大致梯形或三角形的絕緣板(如透明的PC板)，每 個(gè)絕緣板的兩側(cè)預(yù)留多個(gè)凹槽以便放置LED芯片。雖然本實(shí)施例示出包括6個(gè)絕緣板的第 一支架，但本發(fā)明并不局限于此，即第一支架可以包括更多或更少的絕緣板。且絕緣板的形 狀并不局限于梯形或三角形，也可以為其他多邊形如長(zhǎng)方形、正方形、六邊形等。另外，凹槽 的設(shè)置并不局限于兩行，也可以為一行或多于兩行。第二支架42是金屬鑄件，其可以由例 如鋁或鋁合金澆鑄而成。該鑄件大致呈現(xiàn)為多面臺(tái)錐形，其側(cè)面與底面成一定角度，例如為 25° -90°，且優(yōu)選為45°，以實(shí)現(xiàn)較好的光線發(fā)散效果，且該側(cè)面的形狀與第一支架41的 絕緣板一致，使得絕緣板背面緊貼該側(cè)面固定安置。根據(jù)第二支架的不同數(shù)量的側(cè)面，第一 支架的絕緣板兩側(cè)邊的夾角(即近似三角形的頂角)可以具有不同的度數(shù)，例如其度數(shù)可 為30°、45°、60°、75°等?？梢酝ㄟ^金屬材料制成的中間連接體5將第二支架42與散熱 體2連接在一起，使得第二支架與散熱體之間保留一定的間隙(如3mm的間隙)。中間連接 體5的水平部分(即與散熱體2連接的部分)可以形成為多孔的或鏤空的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)良 好的空氣流通，并作為連接發(fā)光模塊和內(nèi)部電源電路的導(dǎo)線的進(jìn)出通道。這種發(fā)光模塊與散熱體分離的設(shè)計(jì)一方面可以實(shí)現(xiàn)更大的光照范圍，另一方面也 可以實(shí)現(xiàn)更好的散熱效果。具體來說，在光照方面，如果第二支架42與散熱體2直接連接， 則散熱體2的上表面會(huì)遮擋一部分的光，縮小了光照范圍。例如在發(fā)光斜面的傾角為45 度的情況下，理想的照射角度為135度。而當(dāng)前的設(shè)計(jì)通過用中間連接體5將發(fā)光模塊4 抬升一定高度，可以避免散熱體遮擋光線，實(shí)現(xiàn)更大的光照范圍，例如可以使照射角度大于 250度，并且消除重影。而在散熱方面，通過第二支架42、中間連接體5和散熱體2的這種 連接可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)散熱，即LED芯片在通電時(shí)所散發(fā)的熱量首先被第二支架42快速帶走并 經(jīng)連接體5傳遞給散熱體2，然后經(jīng)由散熱體2外部的翅狀結(jié)構(gòu)與空氣的熱交換實(shí)現(xiàn)較好 的散熱效果。通過這種兩級(jí)散熱機(jī)構(gòu)，可以使第二支架2(—級(jí)散熱體)的溫度一般保持在 80°C-120°C，散熱體2( 二級(jí)散熱體)的溫度則一般保持在90°C以下。這種二級(jí)散熱結(jié)構(gòu) 不僅增大了散熱面積，而且通過兩個(gè)散熱體的不同溫度實(shí)現(xiàn)從一級(jí)散熱體到二級(jí)散熱體的 快速熱傳遞，避免熱量在一級(jí)散熱體中積累而影響LED芯片的性能，同時(shí)兩個(gè)散熱體周圍 的空氣也會(huì)由于被加熱到不同溫度而在圖示的間隙處形成空氣流動(dòng)，從而更進(jìn)一步提高散 熱效率。下面參考圖3A和圖3B詳細(xì)描述LED芯片的設(shè)置方式。如圖3A所示，第一支架41 包括由金屬引線412連接在一起的多個(gè)絕緣板411，該絕緣板411的中心留有孔H，且在底 邊留有凸塊P，從而實(shí)現(xiàn)與第二支架42的緊固連接，這將在下面更詳細(xì)地說明。在絕緣板 411的兩側(cè)形成兩排凹槽以放置LED芯片414和415，且LED芯片的背側(cè)緊貼金屬條413 (其 鑲嵌在絕緣板上，如圖3B所示)，該金屬條413優(yōu)選為0. 5-8mm的銅板，其一方面可以被電鍍和拋光以增加光線反射，另一方面可以將LED芯片產(chǎn)生的熱量快速轉(zhuǎn)移到第二支架上以 提高散熱效率。絕緣板411背面也可鍍覆反光層，使得不同方向的散射光被向外反射出去， 從而進(jìn)一步提高發(fā)光效率。LED芯片的引腳通過鍵合線與金屬引線412相連，并由該引線進(jìn) 一步連接到內(nèi)部電源電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED芯片的供電?？梢酝ㄟ^以下工藝形成第一支架41并封裝LED芯片將一片或多片經(jīng)電鍍和拋光 的金屬條413 (優(yōu)選為銅板)和金屬引線412放置在模具中，利用注塑機(jī)向模具中注入成型 材料(例如透明的PC材料)以壓塑形成絕緣板411，在絕緣板411上預(yù)留出多個(gè)凹槽和孔 H，在凹槽中分別放入LED芯片，對(duì)LED芯片壓焊鍵合線(如金線)并添加熒光粉和硅膠進(jìn) 行封裝固定。這種一體成形的工藝和結(jié)構(gòu)可以提高第一支架的生產(chǎn)效率，并簡(jiǎn)化多個(gè)絕緣 板之間的互連。這種一體成形的第一支架既可以貼附在前面所述的具有多個(gè)斜面的第二支 架上，也可以簡(jiǎn)單地呈扇形分布在平面金屬支架上，這均在本發(fā)明的預(yù)期之內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)較高的顯色指數(shù)平均值即紅黃光對(duì)比值R9(使其大于1)，需要用紅光搭 配常規(guī)白光LED芯片發(fā)出的白光。本發(fā)明通過以下設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)這一效果用“INTERM”焚光 粉封裝的多個(gè)藍(lán)光LED芯片激發(fā)出2000K至10000K色溫的白光，再用一個(gè)或多個(gè)紅光熒光 粉封裝的多個(gè)藍(lán)光LED芯片激發(fā)出630-660nm波段的紅光，所產(chǎn)生的白光和紅光混合得到 紅黃光對(duì)比值R9> 1的改進(jìn)白光。如圖3A所示，其中LED芯片414可以是激發(fā)白光的藍(lán)光 芯片，而LED芯片415可以是激發(fā)紅光的藍(lán)光芯片，通過這種對(duì)稱的布局可以實(shí)現(xiàn)均勻的紅 光補(bǔ)償。雖然圖示出激發(fā)白光的芯片和激發(fā)紅光的芯片的數(shù)量之比為3 1，但本發(fā)明并不 局限于此。在實(shí)際應(yīng)用中，激發(fā)白光的芯片和激發(fā)紅光的芯片的數(shù)量之比可以在4 1至 12 1的范圍內(nèi)，且優(yōu)選為5 1。本發(fā)明的所有LED芯片均為價(jià)格低廉的藍(lán)光芯片，而避 免使用價(jià)格較貴的紅光芯片，從而節(jié)省了成本。對(duì)于白光LED來說，一個(gè)更重要的參數(shù)指標(biāo)是顯色指數(shù)CRI。雖然上述實(shí)施例通 過紅光補(bǔ)償在一定程度上提高了該LED燈的顯色指數(shù)，但仍然可以通過其他色光補(bǔ)償使產(chǎn) 生的混合白光更接近理想白熾燈光源發(fā)出的光。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí) 施例在前述基礎(chǔ)上添加黃綠光補(bǔ)償，即用“INTERM”熒光粉封裝的多個(gè)藍(lán)光LED芯片激發(fā) 出2000K至10000K色溫的白光，再用紅光熒光粉封裝的一個(gè)或多個(gè)藍(lán)光LED芯片激發(fā)出 630-660nm波段的紅光，又用黃綠光熒光粉封裝的一個(gè)或多個(gè)藍(lán)光LED芯片激發(fā)出黃綠光， 所產(chǎn)生的白光、紅光和黃綠光混合得到高顯色指數(shù)的白光，其顯色指數(shù)CRI可高于80，甚至 達(dá)到90以上。如圖3C所示，其中LED芯片414可以是激發(fā)白光的藍(lán)光芯片，LED芯片415可 以是激發(fā)紅光的藍(lán)光芯片，LED芯片415’可以是激發(fā)黃綠光的藍(lán)光芯片。雖然圖示出激發(fā) 白光、紅光和黃綠光的芯片的數(shù)量之比為6 1 1，但應(yīng)該理解本發(fā)明并不局限于此。在實(shí) 際應(yīng)用中，激發(fā)白光、黃光和黃綠光的芯片的數(shù)量之比可以在(3 26) (1 3) (1 3)的范圍內(nèi)，且優(yōu)選為3 1 1。需要說明的是，由于該實(shí)施例包括三種發(fā)光源，且在組 裝好的燈中，LED芯片415靠近416，且415，靠近416，，因此可以根據(jù)圖3C的方式布置三 種發(fā)光體，即LED芯片415和416，為激發(fā)紅光的藍(lán)光芯片，而LED芯片415，和416為激發(fā) 黃綠光的藍(lán)光芯片，這樣一來，在任一局部區(qū)域均可實(shí)現(xiàn)大致均衡的白光、紅光和黃綠光激 發(fā)，避免出現(xiàn)色光的局部聚集或缺失，從而得到均勻的照明效果。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，各種 顏色的發(fā)光體的布置并不局限于圖3A和圖3C所示的形式，但一般應(yīng)使三種發(fā)光體的分布 大致均勻，以實(shí)現(xiàn)較好的光線混合。
下面參考圖4、圖5A和圖5B描述發(fā)光模塊4的組裝方式。圖4為圖2所示的LED 燈的俯視圖，圖5A是發(fā)光模塊4沿圖5中A-A線的剖面示意圖，而圖5B是圖5A中示出的 緊固配合件43的結(jié)構(gòu)示意圖。如前所述，第二支架42是金屬(例如鋁)鑄件，其內(nèi)部為中 空的柱體，主體下部留有通孔，從而可以借助于穿過該通孔的螺絲等緊固件將第二支架42 緊固連接到中間連接體5上。絕緣板411和第二支架42通過上下兩部分的接合配置來實(shí) 現(xiàn)緊固連接。在下部，絕緣板411上的凸塊P插入到第二支架42外緣上的孔中，且第二支 架42外緣上凸起的擋塊P’抵頂絕緣板411下側(cè)的凸棱，通過這種類似插銷的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)下 部的穩(wěn)定連接；在上部，第二支架42的側(cè)面上形成與絕緣板411上的孔H相對(duì)應(yīng)的通孔， 從而可以通過螺絲等緊固件將絕緣板411緊固連接到第二支架42上。需要說明的是，由于 絕緣板411和第二支架42側(cè)壁的厚度相對(duì)于螺絲的長(zhǎng)度來說一般比較薄，因此一般在內(nèi)部 添加緊固配合件43來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接。該緊固配合件43可以由塑料制成，其結(jié)構(gòu)如圖5B所 示，其包括與第二支架42的側(cè)面適配的多個(gè)柱體，這些柱體彼此連接在一起以便于一體加 工成形。每個(gè)柱體均具有與孔H相對(duì)應(yīng)的中心孔H’，以便于延長(zhǎng)固定螺絲的有效長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn) 絕緣板411與第二支架42的緊固連接。圖6示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LED燈的結(jié)構(gòu)示意圖，該LED燈與前述結(jié)構(gòu)大 致類似，不同之處在于去除了中間連接體，而將第二支架直接連接到散熱體上，這種結(jié)構(gòu)同 樣能夠?qū)崿F(xiàn)快速的熱量轉(zhuǎn)移，得到較好的散熱效果。為了符合照明燈的國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)，即不允許有金屬外露以防止漏電，可以在組裝 好的LED燈的散熱體外部加上絕緣外殼，或者在散熱體上涂覆一層導(dǎo)熱但絕緣的涂料，以 確保無金屬外露，提高LED燈的安全性能。在這種情況下，所使用的絕緣外殼可以具有籠狀 結(jié)構(gòu)，其包括多個(gè)肋條，這些肋條與內(nèi)部散熱體的翅狀結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，且彼此間隔形成氣隙， 以避免阻礙散熱。該絕緣外殼可以利用透明或不透明的塑料澆注成形。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，通過閱讀前述說明，可以想到某些修改和改進(jìn)。本發(fā)明 希望覆蓋權(quán)利要求書的內(nèi)容及任何等價(jià)物。這里所用的具體實(shí)施例是為了幫助理解本發(fā) 明，并不將其用于以比權(quán)利要求書及其等價(jià)物更窄的方式限制本發(fā)明的范圍。另外，雖然在 上面已通過一些實(shí)施例描述了本發(fā)明的具體特征，但這些特征可以與其它實(shí)施例的一個(gè)或 多于一個(gè)其它特征相結(jié)合，這對(duì)于任何給定或具體的應(yīng)用可能是需要的和有利的。
權(quán)利要求
一種具有高顯色指數(shù)的白光LED燈，其包括發(fā)光模塊、與之固定連接的散熱體和內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述發(fā)光模塊包括第一組藍(lán)光LED芯片，其上涂覆有利用藍(lán)光激發(fā)出白光的熒光粉；以及第二組藍(lán)光LED芯片，其上涂覆有利用藍(lán)光激發(fā)出紅光的熒光粉。
2.如權(quán)利要求1所述的白光LED燈，其特征在于 所述LED燈產(chǎn)生的白光的紅黃光對(duì)比值R9高于1。
3.如權(quán)利要求1所述的白光LED燈，其特征在于所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比在4 1至 12 1的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的白光LED燈，其特征在于所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比為5 1。
5.如權(quán)利要求1所述的白光LED燈，其特征在于，所述發(fā)光模塊還包括 第三組藍(lán)光LED芯片，其上涂覆有利用藍(lán)光激發(fā)出黃綠光的熒光粉。
6.如權(quán)利要求5所述的白光LED燈，其特征在于 所述LED燈產(chǎn)生的白光的顯色指數(shù)CRI高于80%。
7.如權(quán)利要求5所述的白光LED燈，其特征在于所述第一組藍(lán)光LED芯片、所述第二組藍(lán)光LED芯片及所述第三組藍(lán)光LED芯片的芯 片數(shù)量之比在(3 26) (1 3) (1 3)的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的白光LED燈，其特征在于所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比為3 1 1。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的白光LED燈，其特征在于進(jìn)一步包括金屬散熱體。
10.如權(quán)利要求9所述的白光LED燈，其特征在于，所述散熱體是澆鑄成型的金屬或合 金塊，且其形成有多個(gè)翅狀結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求9所述的白光LED燈，其特征在于，所述散熱體由鑄鋁或鋁合金制成。
12.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的白光LED燈，其特征在于，所述發(fā)光模塊還包括 第一支架，其上形成有凹槽，用于布置所述藍(lán)光LED芯片，且所述藍(lán)光LED芯片緊貼所述第一支架底部的一個(gè)或多個(gè)銅板；和第二支架，其具有多個(gè)斜面，用于支撐所述第一支架，并與所述銅板緊密接觸。
13.如權(quán)利要求12所述的白光LED燈，其特征在于 所述銅板具有0. 5mm-8mm的厚度，且經(jīng)過電鍍拋光處理。
14.如權(quán)利要求12所述的白光LED燈，其特征在于所述第二支架是鋁鑄件，且其多個(gè)斜面的傾斜角在25-90度范圍內(nèi)，以使LED燈的照射 角度大于250度并消除重影。
15.如權(quán)利要求12所述的白光LED燈，其特征在于所述第一支架是由透明PC材料壓塑成型的，且壓塑成型的PC透明件為三角形或梯形， 其兩側(cè)邊形成一定夾角。
16.如權(quán)利要求15的白光LED燈，其特征在于 所述夾角的度數(shù)為30、45、60或75度。
17.如權(quán)利要求15所述的白光LED燈，其特征在于所述PC透明件的背面鍍覆反光層，用以反射光線，增加發(fā)光效率。
18.如權(quán)利要求12所述的白光LED燈，其特征在于 所述第二支架通過中間連接體與所述散熱體連接。
19.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的白光LED燈，其特征在于 所述散熱體被固定到絕緣外殼內(nèi)。
20.如權(quán)利要求19所述的白光LED燈，其特征在于所述絕緣外殼具有與所述散熱體的翅狀結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)肋條，且所述肋條之間形成 多個(gè)氣隙，以避免阻礙散熱。
21.如權(quán)利要求20所述的白光LED燈，其特征在于 所述絕緣外殼由透明或不透明的塑料澆注形成。
22.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的白光LED燈，其特征在于 進(jìn)一步包括罩在所述發(fā)光模塊之上的燈罩。
23.—種LED芯片支架，其包括絕緣板，所述絕緣板上制有裝芯片的凹槽，用于放置發(fā)光芯片；金屬條，其嵌在所述絕緣板上并位于所述凹槽下方，以便緊貼所述發(fā)光芯片；和用于將所述發(fā)光芯片連接到電源電路的金屬引線；其中所述絕緣板、所述金屬條和所述金屬引線通過注塑一體成形所述芯片支架。
24.如權(quán)利要求23所述的芯片支架，其特征在于，所述絕緣板為梯形、長(zhǎng)方形或三角形。
25.如權(quán)利要求24所述的芯片支架，其特征在于，所述絕緣板上設(shè)有一排或多于一排 凹槽，以安放芯片并利于封裝。
26.如權(quán)利要求23所述的芯片支架，其特征在于，所述金屬條是具有0.5mm-8mm厚度的 銅板，且經(jīng)電鍍和拋光處理。
27.如權(quán)利要求23所述的芯片支架，其特征在于，所述絕緣板是透明PC材料。
28.如權(quán)利要求23所述的芯片支架，其特征在于，所述絕緣板的兩側(cè)邊形成一定夾角， 該夾角的度數(shù)為30、45、60或75度。
29.如權(quán)利要求23所述的芯片支架，其特征在于，所述絕緣板的背面鍍覆反光層，用以 反射光線，增加發(fā)光效率。
30.如權(quán)利要求23-29中任一項(xiàng)所述的芯片支架，其特征在于，所述芯片支架與金屬支 架配合使用。
31.如權(quán)利要求30所述的芯片支架，其特征在于，所述金屬支架具有用于支撐所述芯 片支架的平坦頂表面或多個(gè)傾斜面。
32.如權(quán)利要求31所述的芯片支架，其特征在于所述金屬支架是鋁鑄件，且其多個(gè)斜面的傾斜角在25-90度范圍內(nèi)。
33.一種制造具有高顯色指數(shù)的白光LED燈的方法，其包括 制備第一支架、第二支架、散熱體及內(nèi)部電源電路； 將多個(gè)LED芯片布置在所述第一支架上；以及將所述第一支架、所述第二支架、所述散熱體及所述內(nèi)部電源電路組裝在一起，形成所 述LED燈，其特征在于，通過注塑一體成型工藝形成所述第一支架，且在所述第一支架上形成用 于安置LED芯片的芯片的凹槽。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于 將多個(gè)LED芯片布置在所述第一支架上的步驟包括將第一組藍(lán)光LED芯片布置在所述第一支架上，并在所述第一組藍(lán)光LED芯片上涂覆 利用藍(lán)光激發(fā)出白光的熒光粉；將第二組藍(lán)光LED芯片布置在所述第一支架上，并在所述第二組藍(lán)光LED芯片上涂覆 利用藍(lán)光激發(fā)出紅光的熒光粉。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于 所述LED燈產(chǎn)生的白光的紅黃光對(duì)比值R9高于1。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比在4 1至 12 1的范圍內(nèi)。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比為5 1。
38.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，將多個(gè)LED芯片布置在所述第一支架上的 步驟包括將第三組藍(lán)光LED芯片布置在所述第一支架上，并在所述第三組藍(lán)光LED芯片上涂覆 利用藍(lán)光激發(fā)出黃綠光的熒光粉。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于 所述LED燈產(chǎn)生的白光的顯色指數(shù)CRI高于80%。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于所述第一組藍(lán)光LED芯片、所述第二組藍(lán)光LED芯片及所述第三組藍(lán)光LED芯片的芯 片數(shù)量之比在(3 26) (1 3) (1 3)的范圍內(nèi)。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于所述第一組藍(lán)光LED芯片與所述第二組藍(lán)光LED芯片的芯片數(shù)量之比為3 1 1。
42.如權(quán)利要求33-41中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，制備所述第二支架和所述散 熱體的步驟包括用金屬或合金澆鑄出外部具有多個(gè)斜面的第二支架和外部具有多個(gè)翅狀結(jié)構(gòu)的散熱體。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于 所述金屬或合金為鋁或鋁合金。
44.如權(quán)利要求33-41中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，制備所述第一支架的步驟包括將一個(gè)或多個(gè)銅板和金屬引線放置在模具中； 利用注塑機(jī)向所述模具中注入成型材料以壓塑形成絕緣板；在所述絕緣板上預(yù)留出用于安置所述LED芯片的多個(gè)凹槽和用于固定連接所述第二 支架的孔。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于所述銅板具有0. 5mm-8mm的厚度，且經(jīng)電鍍和拋光處理。
46.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于所述成型材料為透明的PC材料，且成型的PC透明件的兩側(cè)邊形成45度的夾角，并在 該P(yáng)C透明件的背面鍍覆反光層，用以反射光線，增加發(fā)光效率。
47.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于所述LED芯片被安置在所述凹槽內(nèi)，并通過金線壓焊鍵合到所述金屬引線，然后添加 熒光粉和硅膠進(jìn)行封裝固定。
48.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于所述第一支架、所述第二支架和所述散熱體分別通過螺絲彼此緊固連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種白光LED燈，其采用藍(lán)光芯片及不同熒光粉來提高顯色指數(shù)達(dá)80％以上，并提高光對(duì)比使紅黃光對(duì)比值R9大于1。該LED燈的封裝結(jié)構(gòu)利用一體成形的第一支架和具有多個(gè)斜面的第二支架來支撐LED芯片，這些LED芯片可放置于第一支架上的坑槽內(nèi)以便封裝，而斜面設(shè)置使得芯片向空間發(fā)射光線的角度最大可達(dá)250°，且可以消除重影效果。該LED燈采用在LED芯片背面貼附反射鏡面銅板的技術(shù)來提高散熱并增加發(fā)光效率。該LED燈整體上無金屬導(dǎo)電體外露，符合安全標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)F21V17/00GK101968167SQ201010176600
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者鄭榕彬 申請(qǐng)人:鄭榕彬