[发明专利]大功率发光二极管投光灯及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体照明技术，特别涉及采用发光二极管(LED)作为光源的大功率照明装置及其制造方法。

背景技术

目前在照明装置中用作光源的LED是一种固态的半导体器件，它的基本结构一般包括带引线的支架、设置在支架上的半导体晶片以及将该晶片四周密封起来的封装材料(例如荧光硅胶或环氧树脂)。上述半导体晶片包含有P-N结构，当电流通过时，电子被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后以光子的形式发出能量，而光的波长则是由形成P-N结构的材料决定的。

与传统光源相比，LED的其中一个优势是具有较高的光电转换效率。但是受到技术发展的限制，LED在工作过程仍然有相当一部分电能被转换为热能。当热能滞留在灯具内部时，将不可避免导致LED温度升高，从而造成光源性能劣化和失效。在大功率LED照明装置(例如LED路灯和大功率LED帕灯(又称为碗碟状铝反射灯)等)中，如何高效率地和及时地将LED产生的热量散发到照明装置外部的问题显得尤为突出。

对于大功率LED照明装置，目前业界已经提出了各种散热解决方案。例如比较常见的是将铝等金属制成的散热鳍片用作灯具外壳的一部分，从而通过增大暴露在外部环境中的面积来提高散热能力。另外一种降低LED温度的途径基于主动散热方式，例如可在灯壳内部安装风扇，通过加快散热器表面的空气的流动来改善散热效果。

美国德克萨斯州的Nuventix公司最近研发了一种称为的射流器，该装置内部包括一个隔膜，当该隔膜振动时，气流产生于装置内部并且通过喷嘴向散热器快速喷射。喷射的气流带动周围的空气一起到达散热器附近，从而以很高的热交换效率将散热器的热量带走。有关射流器的进一步描述例如可参见John Stanley Booth等人于2008年10月16日提交的题为“带多个LED和合成喷射热管理系统的灯具”的美国专利申请No.12/288144，该专利申请作为参考文献，以全文引用的方式包含在本申请中。

但是需要指出的是，上述各种散热解决方案都是以制造成本上升和灯具结构复杂化为代价的，而这制约着LED光源在大功率照明装置中的普及应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率发光二极管投光灯，其具有结构简单等优点。

本发明的上述目的可通过下列技术方案实现：

一种大功率发光二极管投光灯，包括：

外罩，其包含壳体和能够覆盖住所述壳体上端开口的盖板；

散热器，其设置于所述壳体的内部并且具有光反射内表面；

基板，其固定在所述散热器上；

至少一个发光二极管单元，其设置在所述基板的表面；

与所述发光二极管单元电气连接的驱动电源，其设置在所述壳体内部并且位于所述散热器的下方；以及

灯头，其设置于所述壳体下部的外表面并且与所述驱动电源电气连接。

在本发明的上述技术方案中，散热器被密闭在外罩内并且同时兼具光反射器的功能，因此简化了照明装置的结构。此外，由于散热器被安装在灯壳内，这种布局使得将LED投光灯设计为与简单、成熟的普通白炽灯生产工艺高度兼容成为可能。

优选地，在上述大功率发光二极管投光灯中，所述外罩由玻璃构成，并且所述壳体呈漏斗形。

优选地，在上述大功率发光二极管投光灯，所述盖板的外表面或内表面经过磨砂处理。

优选地，在上述大功率发光二极管投光灯中，所述散热器的外形与所述壳体的内腔形状匹配，由此能够使散热器与壳体的接触面积增大，从而提高散热能力。

优选地，在上述大功率发光二极管投光灯中，所述散热器由金属、石墨或常温红外陶瓷辐射材料构成。当采用石墨作为散热器材料时，可以明显减轻投光灯的重量。

优选地，在上述大功率发光二极管投光灯中，所述散热器由金属构成，其外表面覆盖常温红外陶瓷辐射材料，并且所述基板位于所述散热器的底部。

优选地，在上述大功率发光二极管投光灯中，所述散热器由石墨或常温红外陶瓷辐射材料构成，其内表面覆盖金属层，并且所述基板位于所述散热器的底部。

优选地，在上述大功率发光二极管投光灯中，所述基板由陶瓷材料或导热绝缘高分子复合材料构成。陶瓷材料低廉的价格可推动成本的降低，此外，当采用陶瓷材料作为基板时，布线可以通过银浆烧结工艺来制作，这可以避免铜刻蚀工艺造成的环境污染。

优选地，在上述大功率发光二极管投光灯中，所述发光二极管单元为发光二极管单体，其与形成于所述基板表面的布线通过焊接方式电气连接。