CN208093557U - 一种直射式光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直射式光源，尤其是一种需要无暗区能效要求高的场所，属半导体照明技术领域。该直射式光源它包括有封装发光芯片的PCB玻纤单面板，在封装发光芯片的PCB玻纤单面板上设置有集成封装的正极焊盘和集成封装的负极焊盘；所述集成封装的正极焊盘通过并联LED后总输入端正极走线线路与集成封装的LED正极连接；所述集成封装的负极焊盘通过串联LED后总输出端负极走线线路与集成封装的LED负极连接；LED发光芯片P极正极与LED发光芯片N极负极分别按照正、负方向胶粘固定于封装发光芯片的PCB玻纤单面板的走线线路上。本实用新型光源是一种成本低、无暗区、无光斑、无眩光、发光均匀的一种直射式光源。

Description

一种直射式光源

技术领域

本实用新型涉及一种直射式光源，尤其是一种需要无暗区能效要求高的场所，属半导体照明技术领域。

背景技术

早期市场上常见有小功率0.06瓦的草帽头与圆头的LED，此类灯珠散热仅仅依靠其引脚将PN结上的温度进行热量传递散发，而草帽头LED所发出来的光角最大也只能达120º，圆头LED所发出来的光角只有15º；上述两类灯珠草帽头LED虽发光角虽较大，但对于近距离无暗区光源来说是一种不理想的光角；而圆头LED是一种较聚光型灯珠，对于近距离无暗区光源是更不理想的光源。此类0.06W的LED灯珠散热仅仅靠两只正、负极引脚进行传热，经测此类LED满功率工作时寿命能达5万小时左右；而本实用新型光源在使用时采取满功率工作时的80%，即0.06W*80%=0.048W，这样会使本实用新型光源的LED上结温进一步降低20%；上述能达5万小时寿命的LED灯珠，此时芯片上结温只有75℃；而本实用新型采用降低20%的功率效率，即工作电流由原来的20mA降为16mA，则发光芯片上结温会由75℃降为60℃，而LED寿命标称为十万小时，条件是发光芯片工作温度为65℃，所以说本实用新型光源寿命达十万小时是可以轻易实现的举措。

目前市场上常见的灯珠有单独发光芯片封装的贴片LED灯珠，此灯珠只能仅作为一种独立的小功率光源，同时此灯珠芯片是封装在铝基板覆铜层上；如果用于照明灯具上需要采取不定数量的单个LED灯珠进行串、并联形式组合成大功率光源，并根据相应的组合形式光源功率设计驱动电源，还因为单独贴片式LED灯珠发光角度最大在140º，当考虑成本不能大量使用贴片LED灯珠时，一是希望所发出的光朝一个方向发射就得采取透镜或反光杯的措施来纠正照射角度；二是希望灯具发出的光束要求均匀无暗区和光斑。比如远距离照射的射灯就希望发光角度小；面板灯要求近距离照明就要求发光角度大而且均匀无暗区和无光斑；而且任何采取光的纠正措施都必将造成或大或小的光损耗。

目前市场上也常见一种集成COB发光角度能达170º封装形式，此类型的灯珠大多采用大功率芯片、小面积封装，此类型光源对于散热支架要求特别高，因为小面积散热支架用于大功率PN结芯片封装时，它工作后产生的温度会特别高，所以该散热支架常用进口铝基板且导热系数高的材料，成本非常高；众所周知LED寿命长、能达到十万小时，十万小时寿命的要求是LED发光体PN结上的结温不大于65℃，然而PN结上的结温每上升10℃寿命将缩短一半，即当PN结的结温达到75℃时，寿命将缩短为五万小时；为了能使COB发光体PN结上的温度能很好的散发出去，散热支架材料就要求高导热系数，因（走线线路铝基板与散热支架材料之间还有一层耐压DC2000伏的绝缘层“PI聚酰亚胺”）该绝缘层散热系数不高，对散热极为不利；所以大功率、小面积封装的COB技术对导热、耐压要求和封装工艺均要求极高；还要求制作成灯具时外加的金属散热壳体与大功COB的封装散热支架接触需良好，否则COB上的热量散发不出去时，光源光衰严重，光源的寿命将大大缩短；COB光源是高密度大功率发光芯片封装技术，但此光源如果某一路芯片出了故障则这路的电流将强加给另外几路LED芯片去承担，这样就会加速了COB光源缩短寿命。

实用新型内容

本实用新型为了克服草帽头与圆头小功率LED所发出的光角度不够大，它们的光角分别是120º与15º，用于生产近距离照明灯具来说是一种不适用的光源，同时它们在芯片工作时产生的结温仅靠两只引脚来进行传递，易产生光衰。

本实用新型为了克服贴片式LED灯珠发光角度140º采用多颗中功率或大功率LED灯珠进行串、并联组合方式，间隔一定距离均匀分布制成灯具时也易产生发光不均匀的暗区，这就造成设计近距离照明灯具时避免光斑或暗区就得加深出光面距离，还得在出光表面加装扩散板之类的配件来防止人眼看到光斑或暗区，这样就会造成远距离出光而光损失严重。

本实用新型为克服大功率小面积封装的COB形式的集成光源的高温难以散发，此COB是大功率芯片封装于小面积铝基板上，为达到电气性能要求，还需在封装线路与散热铝基板支架之间加一层即导热系数好且又耐压性能好的一种“PI聚酰亚胺”材料，而该材料导热系数再好也不能100%将热量全部导出。

为了克服上述三类光源的缺陷，本实用新型的目的在于提供超薄的由普通用的PCB玻纤单面板作为小功率LED封装散热支架替代目前市场上常规用的进口铝基覆铜散热支架且大面积小功率COB封装形式铺设的一种直射式光源；本实用新型光源是一种成本低、无暗区、无光斑、无眩光、发光均匀的一种直射式光源。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种直射式光源，该直射式光源它包括有封装发光芯片的PCB玻纤单面板，在封装发光芯片的PCB玻纤单面板上设置有集成封装的正极焊盘和集成封装的负极焊盘；

所述集成封装的正极焊盘通过并联LED后总输入端正极走线线路与集成封装的LED正极连接；

所述集成封装的负极焊盘通过串联LED后总输出端负极走线线路与集成封装的LED负极连接；

LED发光芯片P极正极与LED发光芯片N极负极分别按照正、负方向胶粘固定于封装发光芯片的PCB玻纤单面板的走线线路上。

进一步的，在封装发光芯片的PCB玻纤单面板上的PN结发光芯片的边缘四周范围具有光源的围坝结构。

进一步的，在PN结发光芯片的表面涂覆一层透明黄色荧光粉胶体。

进一步的，在直射式光源的出光面上有注塑层。

本实用新型的有益效果：

可通过此实用新型光源制作成的一种近距离照明的直射式灯具，例如此光源采用大面积排布小功率0.06W的LED芯片多个数量均匀分布于1.0mm厚绝缘性能好的普通PCB玻纤板上，且发光角度能达到170º，甚至无需外加散热措施就能达到长寿命的效果，根据实测使用0.06W的小功率LED设计灯具光源时在实际使用功率不超过其功率的80%有效功率（即不超过0.06W*80%=0.048W时），LED发出的光通量效率最佳、同时该芯片工作时所发出的热量几乎不伤及覆盖在芯片上的荧光粉和注塑的透明塑料，这层表面塑料对光源芯片起防护作用，同时为了避免眩光所以注塑的材料外表面呈磨砂状。芯片上的发热量也极低；该光源适用于设计无暗区和无光斑的近距离照明灯具场所。

附图说明

图1为LED的PN结发光芯片内部结构示意图；

图2为LED内部芯片36并9串类似于COB封装形式平面走线结构示意图；

图3为本光源立体结构示意图；

图4为本光源分体结构示意图；

图5为本光源整体结构示意图。

图中：1为集成封装的正极焊盘；1-1为并联LED后总输入端正极走线线路；2为集成封装的负极焊盘，2-2为串联LED后总输出端负极走线线路；3为集成封装的LED正极；4为集成封装的LED负极；5为LED发光芯片P极正极； 6为LED发光芯片N极负极；7为封装发光芯片的PCB玻纤单面板；8为光源的围坝；9为走线线路；10为PN结发光芯片；11为注塑层；12为光源的出光面。

具体实施方式

下面结合如图1、2、3、4、5所示对本实用新型进行详细描述：

一种直射式光源，该直射式光源它包括有封装发光芯片的PCB玻纤单面板7，在封装发光芯片的PCB玻纤单面板7上设置有集成封装的正极焊盘1和集成封装的负极焊盘2；

所述集成封装的正极焊盘1通过并联LED后总输入端正极走线线路1-1与集成封装的LED正极3连接；

所述集成封装的负极焊盘2通过串联LED后总输出端负极走线线路2-2与集成封装的LED负极4连接；

LED发光芯片P极正极5与LED发光芯片N极负极6分别按照正、负方向胶粘固定于封装发光芯片的PCB玻纤单面板7的走线线路9上。

在封装发光芯片的PCB玻纤单面板7上的PN结发光芯片10的边缘四周范围具有光源的围坝8结构。

在PN结发光芯片10的表面涂覆一层透明黄色荧光粉胶体。

在直射式光源的出光面12上有注塑层11。

把LED发光芯片P极正极5与LED发光芯片N极负极6分别按照正、负方向用胶水粘固于封装发光芯片的PCB玻纤单面板7的走线线路9上→此工序为固晶；下一步将PN结发光芯片10引脚焊接→此工序为焊线；再下一步就是将所分布的发光芯片范围内进行围坝，进而在PN结发光芯片10上均匀的涂胶固定→此工序为匀胶；由于发光芯片本身发出来的光是蓝色，但需要发出光线为白光、则需要在这蓝光的PN结发光芯片10上覆涂一层透明黄色荧光粉胶体→此工序为点粉，（黄色荧光粉越淡则色温越高、发出的白光颜色是白光偏淡蓝，反之色温越低、则发出来的白光颜色是白光偏淡黄，发光的色温可以在2500K-7000K范围可进行配置不同浓度的黄色荧光粉进行调节），此点粉厚度需超出发光芯片表面，否则达不到预期白光效果也容易在注塑时造成芯片的损坏；注塑前需进行一次检验测试，合格后进入到最后一道工序即在该光源的出光面12进行一次注塑，该注塑要求材料是透光率性好、耐温较高的PMMA材料，PMMA材料3mm厚的透光率93%、PC材料3mm厚的透光率只有89%，为了发射的光通量最佳、光损失减少、所以该注塑厚度设计为1.8mm—2.0mm厚，该对应的塑料模具出光表面需进行磨砂处理，这样才能使得本实用新型光源即不会有眩光又看不到芯片上的黄色荧光粉同时无暗区又无光斑且透光性好，因为采用的是LED芯片采用COB封装工艺，芯片的发光角度能达到170º。

案例效果说明分析：

本实用新型光源无须增加耐压绝缘层“PI聚酰亚胺”，LED芯片直接封装于普通单面PCB板线路上，对于耐压问题无需考虑，这样就大大节约了一项艰难的封装工艺技术和成本；散热问题因为采用全部0.06W的小功率芯片，该功率芯片在设计成产品时利用它80%的有效功率：即80%*0.06W=0.048W时，LED上的结温热量特别低，工作时产生的少量热量只需通过PCB上的线路进行热量传递散发即可。

下面举例说明：COB光源18W，采用3并3串的方式对发光芯片进行组合，则每颗芯片功率为2W；单颗芯片工作电压为3V、工作电流为I=P/U=2W/3V=666mA；组合形式为3并3串时，则此COB整体工作电压为9V、工作电流为I=P/U=18W/9V=2A；则3路并联时则每路工作电流为2000mA÷3=666mA；当任何一路芯片产生问题损坏时，则2000mA的工作电流就得由其它两路发光芯片来承担，则每路工作电流由原来额定的666mA增大到1000mA，即每路发光芯片各增加了约[（1000mA-666mA）/666mA]*100%=50.2%的工作电流负担，这样的结果很明显，LED上的结温会迅速升高，进而迅速产生光衰或寿命的终结。

本实用新型光源案例用于尺寸为300mm*300mm的直射灯具框架光源，该光源虽采用了COB的封装技术，但采用的是小功率0.06W芯片，除框架外占用面积外剩下的面积268mm*268mm=71824（平方毫米）铺设封装，本案例采用的36并9串总功率为19.44W，即总功率为36并*9串*0.06W=19.44W；单颗芯片工作电压为3V、工作电流为I=P/U=0.06W/3V=20mA；总工作电压为9串*3V=27V、总工作电流为20mA*36并=720mA；当任何一路芯片产生问题损坏时，则720mA的工作电流就得由其它35路发光芯片来承担，则每路工作电流由原来额定的20mA增大到20.57mA，即每路发光芯片各增加了2.85%的工作电流负担；更何况本实用新型设计功率为额定功率的80%，即0.048W/3V=16mA，上例中36并则总工作电流为576mA，当一路芯片损坏时，576mA则由35路承担，即每路工作电流由16mA增大到16.46mA，每路增加的电流只有0.46mA，即每路发光芯片虽增加了2.88%的工作电流负担，但16.46mA的工作电流还远没超出LED额定的工作电流20mA范围，这样的结果很明显，LED上的结温不会迅速升高，对发光芯片几乎不会产生光衰和寿命的影响。

上述案例电路是36并9串的一条线路通电方式，也可以进行分解封装成多种线路通电方式，如：36并9串、18并18串或9并36串等多种方式，这样的灵活封装形式还可以为智能化灯具提供方案，设计成智能化光源时本实用新型芯片可以选择各种不同颜色0.06W芯片灯珠进行组合，比如：白色、红色、黄色、绿色和蓝色等各种混合的形式。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种直射式光源，其特征在于：该直射式光源它包括有封装发光芯片的PCB玻纤单面板（7），在封装发光芯片的PCB玻纤单面板（7）上设置有集成封装的正极焊盘（1）和集成封装的负极焊盘（2）；

所述集成封装的正极焊盘（1）通过并联LED后总输入端正极走线线路（1-1）与集成封装的LED正极（3）连接；

所述集成封装的负极焊盘（2）通过串联LED后总输出端负极走线线路（2-2）与集成封装的LED负极（4）连接；

LED发光芯片P极正极（5）与LED发光芯片N极负极（6）分别按照正、负方向胶粘固定于封装发光芯片的PCB玻纤单面板（7）的走线线路（9）上。

2.根据权利要求1所述的直射式光源，其特征在于：在封装发光芯片的PCB玻纤单面板（7）上的PN结发光芯片（10）的边缘四周范围具有光源的围坝（8）结构。

3.根据权利要求2所述的直射式光源，其特征在于：在PN结发光芯片（10）的表面涂覆一层透明黄色荧光粉胶体。

4.根据权利要求1所述的直射式光源，其特征在于：在直射式光源的出光面（12）上有注塑层（11）。