TW201544761A - 一種led發光元件及其燈具 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種LED發光元件，包括一具有雙向發光的LED發光體及用於固定該發光體的支架，該支架由具有較好導熱特性的材質製成，其豎直端中部設有U型缺口，所述的雙向發光的LED發光體上通過焊接層與Ｕ型缺口兩側的支架本體相互固定，並使其發光晶片對應設置在該U型缺口上，以及通過設置大於標準的爬電距離，而使得絕緣耐壓的功效能夠具體實施。採用該種技術方案，加強了LED發光體與支架之間結構的穩定性，提高了LED發光體的散熱效率和絕緣耐壓，且製造成本低，可廣泛運用於球泡燈、蠟燭燈等燈具上。

Description

一種LED發光元件及其燈具

本發明涉及一種LED發光元件，特別是涉及一種能實現全周光照明的LED發光元件及該發光元件所應用的燈具。

傳統的LED發光燈具往往只能實現單向發光，如圖1所示，LED發光晶片4設置在基板3的表面，其發光面只能朝向背離基板一側單向發光，其發光角度小於180°，且其光強度在中部集中，四周逐步衰減。

而後業界又開發出一款全周光的LED球泡燈，如圖2-1所示，該發光元件設有一鋁基板100，該鋁基板100的邊緣沿相同一側設有若干向上突起的折彎部110，在該折彎部110的頂部採用單邊黏貼的方式設有一具有雙向發光的LED光源200，該LED光源200一般採用透明基板210作為LED發光晶片的載體，且用於黏結鋁基板100的折彎部110。該透明基板210的材質一般由透明玻璃或藍寶石玻璃製成，屬易脆材質，且由於該透明基板210與鋁基板100的折彎部110之間通過焊盤220來進行黏貼固定，因為焊盤220的面積有限，導致該發光元件在運輸過程中一旦出現碰撞、震動、衝擊等非可控因素時，通過焊盤黏貼/焊接在折彎部110上的透明基板210易出現斷裂，導致整組發光元件報廢；同時發光晶片230固設在在透明基板210上，由於透明基板210採用透明玻璃或藍寶石玻璃材質，材質本身不具有導熱功效，因此設置在其上的LED發光晶片230的功率較小（一般不超過0.2W），無法承載高功率的LED發光晶片的運用。

最後由於該技術方案在鋁基板100與透明基板210之間缺乏絕緣耐壓的設計，參見圖2-2，鋁基板100上的導電電路120通過焊盤220對透明基板210上的LED發光晶片230進行供電，但由於焊盤220不但要實現透明基板210與鋁基板折彎部110的黏結固定，又要實現對LED發光晶片230進行供電，因此焊盤220的面積不能過小，但由於鋁基板100折彎部110的寬度有限，最終導致焊盤220與鋁基板折彎部110的縱向和橫向的邊界距離過短，如圖所示，其橫向緊貼著折彎部110的邊界無爬電距離，而縱向的爬電距離H’過短小於2mm（例如：UL認證設計的絕緣耐壓是1500伏特與該標準爬電距離為2mm），因此易產生高壓跳火花現象（見圖2-3、圖2-4），無法通過絕緣耐壓測試。

本發明的主要目的在於提供一種結構穩定、導熱絕緣效果佳的全周光LED發光元件。

本發明的次要目的是確保該LED發光元件能符合絕緣耐壓的需求。

本發明的第三目的是實現上述LED發光元件在燈具中的實際應用。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種LED發光元件，它具有雙向發光的LED發光體及用於固定該發光體的支架，所述雙向發光的LED發光體包括一透明基板、LED發光晶片，該透明基板的正、反表面分別為第一主表面及第二主表面，在第一主表面上設置有第一導電電路，所述的LED發光晶片設置在第一主表面上，並且第一導電電路與LED發光晶片電連接；所述支架由具有導熱特性的豎直端和兼具導熱、絕緣特性的橫向端構成；所述的豎直端中部設有缺口，該缺口的寬度大於等於LED發光體上LED發光晶片的寬度；所述的橫向端截面由上至下包括電極層、絕緣層和導熱層，其電極層上設有第二導電電路，該第二導電電路與第一導電電路通過一外殼包裹絕緣層的導線相互串或並聯；所述的LED發光體上的透明基板通過焊接層與支架豎直端相互固定，並使其發光晶片對應設置在該缺口上。

進一步，所述透明基板上的焊接層與第一主表面上的第一導電電路之間的最小爬電距離要大於基於相應安全電壓而對應的標準爬電距離。

進一步，所述的第一導電電路及第二導電電路分別至支架豎直端及橫向端的導熱層最小爬電距離均要大於基於相應安全電壓而對應的標準爬電距離。

進一步，所述支架為一體成型的鋁基板或由豎直端的熱導管與橫向端的鋁基板共同拼接構成。

進一步，它還包括波長轉換層，其設置於所述的發光二極體晶片、第一主表面與第二主表面上。

進一步，所述支架缺口的寬度大於等於LED發光體上波長轉換層的寬度。

進一步，所述的透明基板為透明氧化鋁或氮化鋁陶瓷。

進一步，所述支架的橫向端可設置有若干單向發光體。

一種使用上述技術方案製成的LED發光元件的燈具，該燈具由燈頭組件、散熱座、燈罩及發光元件構成，該發光元件設置在散熱座上。

進一步，該燈具包括兩組發光元件，該兩組發光元件之支架的橫向端並排，且其豎直端相對地設置，同時該兩組發光元件的第一主表面相向設置。

進一步，所述的兩組發光元件的支架的豎直端並排設置並成一直線。

進一步，所述的發光元件的支架豎直端的高度抵近燈罩，設置在支架缺口上的LED發光晶片的照射角度就越大，整組燈具的照射範圍就越大。

採用上述方案後，可以實現如下有益的技術效果： 1、    由於透明基板通過焊接層與Ｕ型缺口兩側的鋁基板相互固定，確保LED發光體上雙向發光的光線可透過U型缺口向外進行光輻射，實現LED發光元件全周光的照明； 2、    增加了透明基板與鋁基板或是熱導管之間的焊接層面積，確保LED發光元件可以很穩固的設置在鋁基板上，即便在運輸過程中，出現不可避免的擠壓、碰撞，衝擊都不會導致LED發光體與鋁基板之間的斷裂或損毀； 3、    透明基板上的焊接層與第一主表面上的第一導電電路之間的最小爬電距離要大於基於相應安全電壓而對應的標準爬電距離，同時由於第一導電電路、第二導電電路之間通過導線進行串或並聯，確保了第一導電電路、第二導電電路至支架的導熱層最小爬電距離H均大於基於相應安全電壓而對應的標準爬電距離，可確保該發光元件的絕緣耐壓需求； 4、    該透明基板採用透明氧化鋁或氮化鋁陶瓷，相比傳統的透明玻璃或藍寶石玻璃，具有較佳的導熱特性，可確保設置在該基板上的LED發光晶片的熱量透過該透明基板向外進行擴散，同時正如上文所述，鋁基板U型缺口的設置增大了透明基板與鋁基板之間的接觸面積，進一步促進LED發光晶片的熱量透過具有導熱特性的透明基板通過鋁基板或熱導管迅速向外擴散（如散熱座等），大大降低了LED發光晶片上的熱量，提高了整個LED發光元件的使用壽命，同時實現高功率LED發光晶片的商業應用。 5、    將該發光元件實際運用於LED燈具，如球泡燈、蠟燭燈等，滿足了在一些特定領域需要流明度高、照射範圍廣的高功率LED燈具，且上述燈具元件裝配簡易、結構穩定，散熱效果佳，使用壽命長。

為了進一步解釋說明本發明的技術方案，下面通過具體的實施例來對本發明進行具體闡述。

如圖3-1至圖3-4所示，一種LED發光元件，包括一具有雙向發光的LED發光體1及用於固定該發光體的支架2。該雙向發光的LED發光體1包括一透明基板11、LED發光晶片12及波長轉換層13。該透明基板11由透明氧化鋁或氮化鋁陶瓷製成，材質本身具有一定的導熱特性但不具有導電特性，其正、反表面分別為第一主表面111及第二主表面112，在第一主表面上設置有供LED發光晶片12供電的第一導電電路113，所述的LED發光晶片12設置在第一主表面上111，並至少有部分光線可穿過第一主表面111從第二主表面112透射出來，因此LED發光晶片12從第一主表面111向外輻射的第一主發光面的光強大於從第二主表面112透射出來第二主發光面的光強，所述的波長轉換層13設置於所述的LED發光晶片12、第一主表面111與第二主表面112上，所述的波長轉換層13至少部分吸收所述發光二極體晶片12所發出的光線，並轉換成不同範圍的波長，如白光等；

如圖3-4所示的支架2由具有導熱特性的豎直端200與兼具導熱和絕緣特性的橫向端201構成，所述的橫向端截面由上至下包括電極層、絕緣層和導熱層（圖未示），該支架2可由一體成型的鋁基板製成，也可由橫向端201使用鋁基板，而豎直端200使用金屬導熱材質或是熱導管共同拼接構成，在該2豎直端200的中部設有缺口，該缺口為U型缺口21，其寬度大於等於LED發光體1上LED發光晶片12的寬度，且小於透明基板的11寬度，確保光線能透過該缺口向外進行光輻射；該L型支架2橫向端201上的電極層設有第二導電電路114；所述的LED發光體1上的透明基板11通過焊接層22與L型支架2豎直端200相互固定，即Ｕ型缺口21兩側的支架本體，並使其發光晶片12對應設置在該U型缺口21上；

同時焊接層22與第一主表面111上的第一導電電路113之間的最小爬電距離H要大於基於相應安全電壓而對應的標準爬電距離，因為焊接層22的焊錫屬於易導電物質，透明基板11屬絕緣材質，當第一導電電路113至焊接層22的爬電距離大於基於相應安全電壓而對應的標準爬電距離，保證其絕緣耐壓特性。例如UL認證設計的絕緣耐壓是1500伏特與標準爬電距離為2mm，而VDE認證設計的絕緣耐壓3750伏特與標準爬電距離為5mm，當然該標準爬電距離H並不受限於2mm或5mm，可以根據實際所應用的安全標準而匹配設計，具體則不詳細描述。

同時由於第一導電電路113、第二導電電路114之間通過外殼包裹絕緣層的導線115進行串或並聯，確保導線115在通電過程中，不會破壞整組發光元件絕緣耐壓特性；

且第一導電電路113、第二導電電路114分別至支架的豎直端200或是鋁橫向端201的導熱層最小爬電距離H均大於基於相應安全電壓而對應的標準爬電距離，因為支架的豎直端200及橫向端201的導熱層均為導電體，將第一導電電路113、第二導電電路114至上述導電體之間具有足夠的安全爬電距離，滿足該發光元件絕緣耐壓的要求，同時實現產品的電熱分離；

同時該支架2的橫向端可增設有若干個單向發光體23，用於增加該發光元件的橫向端（水準端）的光強。

如圖4所示，該圖展示了該發光元件運用於球泡燈的實施例，該球泡燈包括燈頭組件31、散熱座32、燈罩33及兩組採用上文技術方案製成的發光元件34，該兩組發光元件34的L型支架341的橫向端3412並排，且其豎直端3411相對地設置在散熱座32上，且兩組發光元件的第一主表面343相向設置，在L型支架341的橫向端3412設置有若干個單向發光的LED發光體35，採用2組發光元件對座方式進行設置，由於第一主表面343相向設置，LED發光元件34的豎直端3411靠近燈罩33，且第二主發光面342朝向燈罩33位置，即，垂直於第二主表面342至燈罩33的直線距離小於垂直於第一主表面343至燈罩33的直線距離，因此增加了球泡燈側邊亮度及視角，同時L型支架橫向端處的若干單向發光的LED發光體35，增加了該燈具的橫向端(水準端)的光強，實現了該球泡燈全周光的照明方式；同時由於L型支架可採用散熱效果佳的一體成型的鋁基板，或由豎直端3411為導熱管與橫向端3412為鋁基板共同拼接的構成（圖示所顯示的是一體成型的L型鋁基板作為實施例），可將LED發光晶片或LED發光體的熱量通過L型鋁基板341沿散熱座32向外擴散，增加了LED發光晶片的散熱效率，提高了發光元件的使用壽命。

如圖5所示，該圖展示了該發光元件的運用於蠟燭燈的實施例，其基本結構與圖4所示的球泡燈結構基本一致，只是兩組LED發光元件34的L型支架341的橫向端並未設置有單向發光的LED發光體，同時該L型支架341採用豎直端的熱導管3411與橫向端的鋁基板3412共同拼接構成，兩組發光元件的L型支架341的豎直端是設置成一直線，且需要說明的是L型支架341豎直端3411的高度越高，設置在L型支架U型缺口上的LED發光晶片的照射角度就越大，整組燈具的照射範圍就越大。

上述實施例和圖示並非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化和修飾，皆應視為不脫離本發明的專利範疇。

1‧‧‧LED發光體
11‧‧‧透明基板
12‧‧‧LED發光晶片
13‧‧‧波長轉換層
100‧‧‧鋁基板
110‧‧‧折彎部
111‧‧‧第一主表面
112‧‧‧第二主表面
113‧‧‧第一導電電路
114‧‧‧第二導電電路
115‧‧‧導線
120‧‧‧導電電路
2‧‧‧L型支架
21‧‧‧U型缺口
22‧‧‧焊接層
200‧‧‧豎直端
201‧‧‧橫向端
210‧‧‧透明基板
220‧‧‧焊盤
3‧‧‧基板
31‧‧‧燈頭組件
32‧‧‧散熱座
33‧‧‧燈罩
34‧‧‧LED發光元件
341‧‧‧L型支架
3411‧‧‧豎直端
3412‧‧‧橫向端
342‧‧‧第二主表面
343‧‧‧第一主表面
35‧‧‧LED發光體
4‧‧‧LED發光晶片
H‧‧‧爬電距離
H’‧‧‧爬電距離

［圖1］是背景技術中單向發光LED燈具示意圖； ［圖2-1］是背景技術中一種全周光LED發光元件示意圖； ［圖2-2］是背景技術中供電電路連接示意圖； ［圖2-3］、［圖2-4］是背景技術在進行電氣絕緣耐壓測試時存在的跳火花示意圖； ［圖3-1］至［圖3-3］是本發明LED發光元件的零件分解圖及裝配圖； ［圖3-4］是本發明LED發光元件在支架橫向端帶有LED發光體的示意圖； ［圖4］是本發明LED發光元件運用於球泡燈的示意圖； ［圖5］是本發明LED發光元件運用於蠟燭燈的示意圖。

31‧‧‧燈頭組件

32‧‧‧散熱座

33‧‧‧燈罩

34‧‧‧LED發光元件

341‧‧‧L型支架

3411‧‧‧豎直端

3412‧‧‧橫向端

342‧‧‧第一主表面

343‧‧‧第二主表面

35‧‧‧LED發光晶片

Claims (9)

1. 一種LED發光元件，其特徵在於：包括具有雙向發光的LED發光體及用於固定該發光體的支架，所述雙向發光的LED發光體包括一透明基板、LED發光晶片，該透明基板的正、反表面分別為第一主表面及第二主表面，在第一主表面上設置有第一導電電路，所述的LED發光晶片設置在第一主表面上，並且第一導電電路與LED發光晶片電連接；所述支架由具有導熱特性的豎直端和兼具導熱、絕緣特性的橫向端構成；所述的豎直端中部設有缺口，該缺口的寬度大於等於LED發光體上LED發光晶片的寬度；所述的橫向端截面由上至下包括電極層、絕緣層和導熱層，其電極層上設有第二導電電路，該第二導電電路與第一導電電路通過一外殼包裹絕緣層的導線相互串或並聯；所述的LED發光體上的透明基板通過焊接層與支架豎直端相互固定，並使其發光晶片對應設置在該缺口上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的一種LED發光元件，其特徵在於：所述透明基板上的焊接層與第一主表面上的第一導電電路之間的最小爬電距離要大於基於相應安全電壓而對應的標準爬電距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述的一種LED發光元件，其特徵在於：所述的第一導電電路及第二導電電路分別至支架豎直端及橫向端的導熱層最小爬電距離均要大於基於相應安全電壓而對應的標準爬電距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述的一種LED發光元件，其特徵在於：所述支架為一體成型的鋁基板或由豎直端為熱導管與橫向端為鋁基板共同拼接構成 。
5. 如申請專利範圍第1項所述的一種LED發光元件，其特徵在於：所述的透明基板為透明氧化鋁或氮化鋁陶瓷。
6. 如申請專利範圍第1項所述的一種LED發光元件，其特徵在於：所述支架的橫向端可設置有若干單向LED發光晶片。
7. 一種LED燈具，其特徵在於：它由燈頭元件、散熱座、燈罩及由申請專利範圍第1項至第6項所述的任一發光元件構成，該發光元件設置在散熱座上。
8. 如申請專利範圍第7項所述的一種LED燈具，其特徵在於：該燈具包括兩組以上的LED發光元件，該發光元件支架豎直端的第一主表面是相對的設置。
9. 如申請專利範圍第7項所述的LED燈具，其特徵在於：該燈具包括兩組以上的LED發光元件，該發光元件支架的豎直端是設置成一直線。