CN100594623C - 发光二极管照明器具 - Google Patents

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Abstract

设备主体(100)所保持的发光装置(1)具有：发光二极管芯片(10)；由热传导性材料制成的传热板(21)，其上安装发光二极管芯片(10)；布线板(22)，其一个表面上具有用于发光二极管芯片(10)的导电图案(23、23)，并形成有窗孔(暴露部分)(24)，用于暴露传热板(21)上的发光二极管芯片(10)安装表面；密封部件(50)，用于将发光二极管芯片(10)密封在布线板(22)的所述一个表面；以及穹顶形颜色转换部件(70)，其由荧光材料和透光材料制成，并设置在布线板(22)的所述一个表面。发光装置(1)通过绝缘层(90)与设备主体(100)连接，并且，绝缘层(90)具有电绝缘特性，并通过设置在传热板(21)与设备主体(100)之间来将传热板(21)与设备主体热接合。

Description

发光二极管照明器具
技术领域
本发明涉及一种LED照明器具，该LED照明器具包括作为光源的包含LED芯片(发光二极管芯片)的发光装置。
背景技术
对于将LED芯片与荧光材料(如荧光颜料和染料)结合起来使用的发光装置已经进行了广泛的研究和开发。在这样的装置中，荧光材料用作波长转换材料，能够被LED芯片发射的光激发而发射颜色与LED芯片的颜色不同的光，使得装置能够发射颜色与LED芯片发射的光的颜色不同的光。有关这种类型的发光装置，已经有为商业目的而制造的例如白发光装置(一般称为白LED)，其将荧光材料与蓝或紫发光LED芯片结合起来使用以产生白光(白光发射光谱)。
随着近年来高输出功率的白LED的开发，已经积极地进行了对于将白LED应用于灯的研究和开发。对于诸如需要较大光输出功率的普通灯的应用，单个白LED不足以产生需要的光输出功率。因此，一般将多个白LED安装在电路板上形成LED单元，并且将整个LED单元用于保证需要的光输出功率(参见例如日本未审查的专利出版物第2003-59332号(专利文献1))。
另外，已经提出了：包括多个LED芯片和其上安装有相应LED芯片的电路板的LED单元具有这样一种结构，该结构用于有效地将产生于每一个LED芯片的发光部件的热耗散到外面，以便能够抑制每一个LED芯片的结温度的增加，并且能够使得光输出功率随着输入功率的增加而增加(参见例如日本未审查的专利出版物第2003-168829号(专利文献2)的第〔0030〕段和图6，以及日本未审查的专利出版物第2001-203396号(专利文献3)的图6)。
如图18所示，公开于专利文献2的LED单元具有金属电路板300，金属电路板300包括金属板301，金属板301上形成有利用图案化导体所形成的图案化电路303，绝缘树脂层302置于金属板301和图案化电路303之间，其中每一个LED芯片10′所产生的热能够通过传热部件310传递到金属板301。每一个LED芯片10′是一个蓝GaN LED芯片，包括由绝缘蓝宝石基板制成的晶体生长基板和由GaN化合物半导体材料制成并形成于晶体生长基板一侧的发光部件。每一个LED芯片10′以倒装方式安装在金属电路板300上，而晶体生长基板的另一侧形成光输出表面。
如图19所示，公开于专利文献3的LED单元具有金属电路板300，每一个LED芯片10″都安装在金属电路板300上。每一个LED芯片10″具有在一侧所形成的阳极电极和在另一侧所形成的阴极电极。在阳极和阴极电极中，靠近金属电路板300的电极电连接到第一导体板312，而远离金属电路板300的电极通过细金属接合线314电连接到第二导体板313。第一和第二导体板312和313分别接合到电路板300的图案化电路303。
在按照图18或19所示配置的LED单元被用于照明器具的情况下，器具本体可以由金属制成，LED单元中的电路板300的金属板301可以热耦合于器具本体，以便能够有效地耗散来自LED单元的热。目前，为了保证照明浪涌阻抗(lighting surge resistance)，将诸如Sarcon(注册商标)的热辐射橡胶片作为片状绝缘材料(绝缘层)插在器具本体和金属电路板300的金属板301之间。在这样的常规技术中，从每一个LED芯片10′或10″的发光部件到器具本体的部分具有高热阻值，因此，必须限制输入到每一个LED芯片10′或10″的功率，以便使得每一个LED芯片10′或10″的结温度不超过最大结温度，这使得难以增加光输出功率。
当热辐射片被插在金属电路板300的金属板301和器具本体之间时，热辐射片可能会不充分地接合到金属板301，使得在金属板301和热辐射片之间形成空隙，从而增加热阻，或者使从每一个LED芯片10′或10″的发光部件到器具本体的部分的热阻发生变化。
在专利文献2所公开的LED单元中，产生于LED芯片10′的发光部件的热通过尺寸小于LED芯片10′的传热部件310传递到金属板301。因此，从LED芯片10′到金属板301的部分具有较高的热阻值。当用作晶体生长基板的蓝宝石基板被安装成与金属板301热耦合时，也会存在蓝宝石基板提供高热阻的问题。
本发明在上述背景下完成，本发明的一个目的是提供一种LED照明器具，其中可以抑制LED芯片的温度的增加，以便能够增加光输出功率。
发明内容
根据本发明的LED照明器具的特征在于包括发光装置、金属器具本体和绝缘层，发光装置包括：LED芯片；传热板，其由热传导性材料制成且一侧安装有LED芯片；布线板，布线板的一侧具有将向LED芯片供电的图案化导体，布线板接合到传热板的LED芯片安装侧，并形成有暴露部分，传热板上的LED芯片安装侧通过该暴露部分暴露；封装部件，在其中，LED芯片被封装在布线板的所述一侧；以及穹顶形颜色改变部件，其利用光学透明材料以及被LED芯片发射的光激发而发射颜色与LED芯片发射的光的颜色不同的光的荧光材料形成，并被设置成在包围布线板的所述一侧的封装部件，包含LED芯片的发光装置被保持在金属器具本体上，绝缘层具有电绝缘特性，并且被插在传热板和器具本体之间以将它们热耦合，其中发光装置利用插在发光装置与器具本体之间的绝缘层接合于器具本体。
与热辐射片插在器具本体和安装LED芯片的电路板之间的常规情况相比，这些特征能够减小从LED芯片的发光部件到器具本体的部分的热阻，提高热辐射性能，并且抑制LED芯片的结温度的增加，从而使得光输出功率能够随着输入电功率的增加而增加。当以与常规情况相同的光输出功率使用时，与常规LED照明器具相比，本发明的LED照明器具具有这样的优点：LED芯片的结温度可以降低，使得LED芯片能够具有更长的寿命。
优选地，在发光装置中，LED芯片利用子安装部件安装在传热板上，该子安装部件插在LED芯片与传热板之间，以减轻由于LED芯片和传热板之间的线性膨胀系数差而施加到LED芯片上的应力。
在这种情况下，能够防止由于LED芯片和传热板之间的线性膨胀系数差而造成的LED芯片的损坏，从而增加了可靠性。
优选地，子安装部件具有比LED芯片的面积大的面积，并且在尺度上这样设置，使得子安装部件的边缘位于一截顶圆锥体(truncated cone)外，该截顶圆锥体的上底由LED芯片的面对子安装部件的表面中的内切圆形成，下底由传热板的另一个表面周围的外接圆形成。
在这种情况下，子安装部件的面积大于LED芯片的面积，所以可以在LED芯片和安装板之间提供较低的热阻。由于子安装部件在尺度上这样设置，使得子安装部件的边缘位于上底由LED芯片的面对子安装部件的表面的内切圆形成并且下底由传热板的另一个表面周围的外接圆形成的截顶圆锥体外，所以允许产生于LED芯片的热通过子安装部件沿着从LED芯片到传热板的另一个表面的一端的路径线性地流动，使得来自LED芯片的热能够有效地传递到传热板的整个另一侧。就是说，产生于LED芯片的热能够被传递到更宽的区域并通过传热板的整个另一个表面耗散掉，所以，能够增加热辐射效率并能够抑制LED芯片的结温度的增加。因此，能够进一步增加输出功率和寿命。
更优选地，截顶圆锥体被设置成具有与下底成45°角的母线(generatrix)。
在这种情况下，从LED芯片到传热板的另一个表面的传热效率可以变得高于选择其它角度时的传热效率。
绝缘层优选地以树脂片形成，该树脂片包含填料并且当被加热时粘度降低。
在这种情况下，能够防止热阻的增加，否则，在传热板和绝缘层之间形成的空隙会造成热阻的增加，该空隙源于传热板和绝缘层之间的粘合不充分或源于绝缘层的长期变化。
绝缘层优选地设置成具有比传热板的二维尺寸大的二维尺寸。
与绝缘层和传热板以相同的二维尺寸形成的情况相比，在这种情况下，可以增加传热板和器具本体之间的爬电距离，并能够提高照明浪涌阻抗。
颜色改变部件优选地以这样的方式设置，使得在颜色改变部件内形成空气层。
在这种情况下，空气层被用作热绝缘层，以便抑制从颜色改变部件到LED芯片的热传递并阻止LED芯片温度的增加。
附图说明
图1是根据本发明的实施例1的LED照明器具中的发光装置的示意性横断面视图。
图2是说明图1的LED照明器具中的发光装置的主要部分的示意性局部分解透视图。
图3是说明图1的LED照明器具中的发光装置的主要部分的示意性平面图。
图4是说明图1的LED照明器具中的发光装置的主要部分的示意性平面图。
图5是说明制造图1的LED照明器具中的发光装置的方法的说明性示图。
图6是说明制造图1的LED照明器具中的发光装置的另一种方法的说明性示图。
图7是图1的LED照明器具中的示意性局部分解侧视图。
图8是说明图1的LED照明器具的主要部分的示意性分解透视图。
图9是说明图1的LED照明器具中的发光装置的另一种模式的示意性横断面视图。
图10是根据本发明的实施例2的LED照明器具中的发光装置的示意性横断面视图。
图11是说明图10的LED照明器具中的发光装置的主要部分的示意性局部分解透视图。
图12是说明制造图10的LED照明器具中的发光装置的方法的说明性示图。
图13是说明制造图10的LED照明器具中的发光装置的另一种方法的说明性示图。
图14A是说明图10的LED照明器具中的发光装置的主要部分的说明性示图。
图14B是说明图10的LED照明器具中的另一种发光装置的主要部分的说明性示图。
图15是图10的LED照明器具中的发光装置的示意性分解透视图。
图16是图10的LED照明器具的主要部分的示意性分解透视图。
图17是图10的LED照明器具的主要部分的示意性局部分解透视图。
图18是常规LED单元的示意性横断面视图。
图19是另一种常规LED单元的示意图。
具体实施方式
实施例1
以下参照所附的图1到9详细描述根据本实施例的LED照明器具。
本实施例的LED照明器具典型地用作聚光灯，并且如图7所示，包括：支架110、固定在支架110上的旋转底座120、一端利用螺杆轴121耦连到旋转底座120的臂122以及利用耦连螺钉123耦连到臂122的金属(例如，诸如铝和铜的高热传导性金属)的器具本体100。
器具本体100采取一端具有开口的带底的浅圆筒(bottomed shallowcylinder)的形式。多个发光装置1(在本实施例中为八个)和一个圆盘形电路板200被容纳在器具本体100内，所述的一端用前盖130密封。每一个发光装置1包括LED芯片10和具有为LED芯片10供给功率的图案化导体23、23的安装板20。LED芯片10安装在安装板20上。电路板200具有限定相应的发光装置1之间的连接关系的图案化电路布线(未示出)，并且还具有孔204，相应的发光装置1通过孔204部分地插在对应于相应的发光装置1的位置。用于电路板的绝缘基底材料典型地是，但并不限于，诸如FR4的玻璃环氧树脂，或备选的聚酰亚胺树脂、酚醛树脂等。
在本实施例的LED照明器具中，每一个发光装置1这样安装在器具本体100的底壁100a上，使得每一个发光装置1保持在器具本体100上。在对应于相应的发光装置1的位置具有孔204的电路板200与器具本体100的底壁100a隔开，使得每一个孔204的外围部分与每一个发光装置1的安装板20的外围部分交叠。孔204的尺寸被设置成大于颜色改变部件70的外直径，如以下所述。
电路板200的图案化布线的图案设计成建立所述多个发光装置1的串联连接关系。图案化布线电连接到通过导线插孔101(见图8)提供的一对电源线(未示出)，该导线插孔贯穿器具本体100的底壁100a的中央部分而形成。具体地，每一个导线通过形成于电路板200的中央部分的一对通孔布线205、205中的每一个通孔布线的内部插入，然后利用焊料连接到通孔布线205、205中的每一个通孔布线。在电路板200中，在每一个孔204的外围部分还形成镀通孔(plated through-hole)207，以便将图案化电路电连接到发光装置1的图案化导体23。在这个结构中，形成用于连接每一个导线的通孔布线205、205中的每一个通孔布线和用于连接发光装置的每一个镀通孔207，以便覆盖(沿着电路板200的厚度方向延伸的)通孔的内壁，并且覆盖在电路板200两侧的通孔周围且连接到图案化电路的部分。在电路板200中，图案化电路形成于面对器具本体100的底壁100a的一侧，而包括金属层或白色阻止层(white-colored resist layer)(未示出)的光反射层形成于另一侧。
电路板200还配置成限定相应的发光装置1的连接关系以及通过所述导线对从电源电路(未示出)向其供电。例如，待使用的电源电路可以包括：含二极管桥整流电路，用于对来自诸如商用电源的交流电源的交流输出进行整流和平滑；以及平滑电容器，用于对来自整流电路的输出进行平滑。在本实施例中，所述多个发光装置1是串联连接的。然而，发光装置1的连接关系不限于此，它们可以并联连接，或以串联和并联结合的方式连接。
前盖130包括用圆玻璃板制成的光学透明板130a以及用来保持光学透明板130a的圆窗框架130b。圆窗框架130b附着到器具本体100。光学透明板130a不限于玻璃板，而可以由任何光学透明材料制成。用于控制来自相应发光装置1的光的分布的一个或多个透镜可以与光学透明板130a形成为一体。
如图1所示，发光装置1包括：LED芯片10；安装板20，LED芯片10安装在安装板20上；框架40，设置成包围安装板20的安装表面侧的LED芯片10；电连接到LED芯片10的接合线14、14；光学透明和弹性封装部件50，包括封装树脂并将LED芯片10和接合线14、14封装在框架40内；包括透镜的光学部件60，与框架40形成为一体以便控制由LED芯片10发射并通过封装部件50透射的光的分布；以及穹顶形颜色改变部件70，其包括光学透明材料和荧光材料，荧光材料能够被来自LED芯片10的光激发并能够发射颜色与LED芯片发射的光的颜色不同的光，穹顶形颜色改变部件70被设置成与安装板20一起包围封装部件50。在这个结构中，穹顶形颜色改变部件70如此设置在安装板20的LED芯片10安装表面侧，使得在光学部件60的光输出表面60b和框架40的外表面之间形成空气层80(换言之，在本实施例中，封装部件50被框架40和光学部件60包围，而穹顶形颜色改变部件70被设置成包围光学部件60和框架40)。
安装板20包括：由热传导性材料制成的矩形传热板21，其上安装LED芯片10；以及接合到传热板21一侧(图1中的上侧)的矩形布线板22。布线板22的中央部分具有矩形孔24，用于容纳LED芯片10的传热板21的安装表面(所述一侧的一部分)通过该矩形孔暴露。LED芯片10利用子安装部件30安装在传热板21上，子安装部件30位于它们之间且设置在孔24内。LED芯片10产生的热传递到子安装部件30和传热板21，而不通过布线板22。在本实施例中，高热传导率的金属铜被用作传热板21的热传导性材料(即，金属板被用作传热板21)。然而，热传导性材料不限于铜，而可以是诸如铝的任何其它金属或类似于这些金属的具有高热传导率的非金属性材料。在本实施例中，布线板22的孔24形成暴露部分，用于容纳LED芯片10的传热板21的安装表面通过该暴露部分暴露。
布线板22包括：由玻璃环氧树脂基底材料制成的绝缘基板22a；以及电连接到LED芯片10的相应电极(未示出)的一对图案化电源导体(图案化引线)23、23。图案化导体23、23各包括Cu、Ni和Au膜的层压膜。在平面图中，图案化导体23、23在框架40内具有内引线部分23a、23a，在颜色改变部件70外具有外引线部分23b、23b。传热板21利用接合片25接合到布线板22，接合板25由绝缘粘性膜片制成并插在传热板21和布线板22之间。用于绝缘基板22a的材料可以是诸如FR4的玻璃环氧树脂，或诸如聚酰亚胺树脂和酚醛树脂的任何其它材料。
在布线板22中，由白色树脂制成的阻止层26也层压在绝缘基板22a与传热板21侧相对的表面上，以便覆盖图案化导体23、23的一部分，并覆盖绝缘基板22a未形成图案化导体23、23的部分(见图3)。因此，从LED芯片10侧入射到阻止层26表面的光从这里被反射，以便能够防止通过布线板22与传热板21侧相对的表面对来自LED芯片10的光的吸收，这可以增加光输出率效率，从而增加光输出。
阻止层26具有孔26a，在该孔中，相应的图案化导体23、23的内引线部分23a、23a在布线板22的孔24附近暴露。阻止层26还具有孔26b、26b，在该孔中，相应的图案化导体23、23的外引线部分23b、23b分别在布线板22的外围部分暴露。
LED芯片10是发射蓝光的蓝GaN LED芯片，包括：n型导电SiC基板11，其被用作晶体生长基板，并且就GaN和蓝宝石基板的晶格常数和晶格结构而言，其晶格常数和晶格结构更接近于GaN；发光部件12，其通过外延生长方法(如MOVPE方法)由GaN化合物半导体材料在导电基板11的主表面上形成，并包括典型地具有双异质结构的层压结构；阴极电极(n电极，未示出)，形成于导电基板11的背表面；以及阳极电极，(p电极，未示出)，形成于发光部件12的前表面(导电基板11的主表面侧的最上面的表面)。一般而言，LED芯片10具有在一侧所形成的阳极电极和在另一侧所形成的阴极电极。阴极电极和阳极电极均是Ni和Au膜的层压膜。然而，能够实现好的欧姆特征的任何其它材料，如Al，也可被用作阴极和阳极电极的材料。
在本实施例中，LED芯片10如此安装在传热板21上，使得发光部件12距离传热板21比距离导电基板11远。作为替换，LED芯片10可以如此安装在传热板21上，使得发光部件12距离传热板21比距离导电基板11近。考虑到光输出效率，发光部件12优选地应该设置成远离传热板21。然而，在本实施例中，因为导电基板11的折射率与发光部件12的折射率基本上相同，因而即使当发光部件12被设置成靠近传热板21时，光输出损耗也不会显著增加。
在本实施例中，所使用的LED芯片10是发射蓝光的蓝LED芯片，所使用的导电基板11是SiC基板。然而，可以使用GaN基板代替SiC基板。从以下的表1可以看出，与蓝宝石基板相比，用作晶体生长基板的SiC或GaN基板可具有高的热传导率和小的热阻，如专利文献2所公开的，蓝宝石基板是用作晶体生长基板的绝缘体。作为替换，LED芯片10发射的光的颜色也可以是除蓝以外的任何颜色，如红和绿。具体地，除GaN化合物半导体材料以外的任何半导体材料，如GaAs或GaP化合物半导体材料，也可被用作发光部件12的材料，这依赖于由LED芯片10发射的光的颜色。除SiC基板以外的任何基板，如GsAs或GsP基板，也可被用作导电基板11，这依赖于发光部件12的材料。
表1
  晶体生长基板   热传导率(W/m·K)   线性膨胀系数(×10<sup>-6</sup>/K)   热阻(K/W)
  6H-SiC   350   4.2   0.857
  GaN   130   5.59   2.308
  GaP   110   4.65   2.727
  GaAs   54   5.9   5.556
  蓝宝石   42   5.3   7.143
在表1中，热阻值是当热沿着厚度方向通过厚度为0.3mm，垂直于厚度的横截面面积为1mm2的晶体生长基板传导时测量的。
LED芯片10利用子安装部件30安装在传热板21上，该子安装部件采取尺寸比LED芯片10大的矩形板的形式，插在LED芯片10和传热板21之间，以减轻由于LED芯片10和传热板21之间的线性膨胀系数差而施加到LED芯片10上的应力。子安装部件30不仅具有减轻应力的功能，而且具有将热从LED芯片10传导到面积大于LED芯片10的传热板21的某个区域的功能。
优选的是，在LED芯片10侧的传热板21的表面面积应该比在传热板21侧的LED芯片10的表面面积足够大。例如，为了从0.3到1.0mm2的LED芯片10有效地排热，优选的是，应该增加传热板21与后面描述的插在传热板21和器具本体100之间的绝缘层90之间的接触面积，并且应该减小热阻，使得来自LED芯片10的热能够在大面积上均匀地传导。因此，在LED芯片10侧的传热板21的表面面积优选地是在传热板21侧的LED芯片10的表面面积的10倍或者更多倍。
更具体地，当周围温度、光输出以及为LED芯片10所施加的功率被设置成满足针对发光的规定条件时，传热板21的面积(垂直于厚度方向的平面的面积)应该这样确定：使得LED芯片的结温度能够等于或低于某一温度，该温度被设置成低于最大结温度。应该注意，在这一过程中，LED芯片10的结温度不是直接测量的，并且这样确定传热板21的面积：使得传热板21面对器具本体100的表面(沿着厚度方向与上述侧相对的传热板21的另一侧)的温度等于或低于规定温度。换言之，如果确定了LED芯片10的发光条件，就能够确定传热板21的面积。为了减小单片LED芯片10所需要的面积，应该优选地减小传热板21的面积。为了减小传热板21的面积，有必要有效地将热从LED芯片10传导到所述另一侧(背表面)。
在平面图中，可以提供截顶圆锥体，其中，上底由LED芯片10的面对子安装部件30的表面中的内切圆形成，下底由传热板21的另一个表面周围的外接圆形成。实验结果发现，这个截顶圆锥体的母线应该优选地与下底成45°角θ(见图1)。为了在该角设置为大约45°时有效地将热从LED芯片10传导到传热板21的整个另一表面，应该优选地以线性方式将热从LED芯片10传导到传热板21的另一表面。
因此，优选的是，子安装部件30在尺度上应该这样设置：使子安装部件30的边缘位于截顶圆锥体的母线外。在这种情况下，可以实现从LED芯片10到传热板21的另一表面边缘的线性热流，所以能够将LED芯片10产生的热有效地传导到传热板21的整个另一表面。
在本实施例中，具有较高的热传导率和绝缘特性的AlN被用作子安装部件30的材料。在LED芯片10中，阴极电极通过细金属导线(如细金导线或细铝导线)的接合线14，并且通过形成于与传热板21侧相对的子安装部件30的表面上的图案化导体30电连接到图案化导体23之一；而阳极电极通过接合线14电连接到图案化导体23中的另一个。在这个结构中，子安装部件30具有反射膜(如Ni和Ag膜的层压膜)，该反射膜形成于图案化导体31的周围以反射来自LED芯片10侧的光。LED芯片10利用诸如AuSn和SnAgCu的无铅焊料接合到子安装部件30。
子安装部件30的材料不限于AlN。从表2可以看出，例如，也可以使用具有较高的热传导率并且具有接近于6H-SiC(导电基板11的材料)的线性膨胀系数的其它材料，如CuW、W、复合SiC和Si。当诸如CuW和W的导电材料被用作子安装部件30的材料时，就不一定需要形成图案化导体31了。
表2
Figure C20068003439200161
Figure C20068003439200171
当传热板21由Cu制成时，子安装部件30可以由CuW或W制成，以便使得图案化导体31能够直接接合到传热板21上。如下面的表3所示，例如，与子安装部件30和传热板21之间的钎焊(brazing)相比，子安装部件30和传热板21之间的直接接合能够增加子安装部件30和传热板21之间的接合面积，并且减小子安装部件30和传热板21之间的接合部分的热阻。尽管LED芯片10可以利用诸如SnPb、AuSn和SnAgCu的焊料或者银膏接合到子安装部件30，它们优选地利用诸如AuSn和SnAgCu的无铅焊料相互接合。当子安装部件30由Cu制成并且当AuSn用于接合时，应该通过在子安装部件30待接合的表面上进行预处理来形成Au或Ag的金属层。
表3
Figure C20068003439200172
当子安装部件30由W制成并且直接接合到传热板21时，从以下的表4可以看出，与当子安装部件30和传热板21利用银焊接合相比，可以提供增加的热传导率和减小的热阻。当传热板21由Cu制成，并且当AlN、复合SiC等被用作子安装部件30的材料时，传热板21和子安装部件30可以利用诸如AuSn和SnAgCu的无铅焊料相互接合。当AuSn被用于接合时，应该通过在传热板21待接合的表面上进行预处理来形成Au或Ag的金属层。
表4
在本实施例中，发光装置1的子安装部件30具有这样的厚度，使得子安装部件30的表面距离传热板21比距离布线板22的阻止层26的表面更远。因此，可以防止LED芯片10发射到侧面的光经由布线板22的孔24的内圆周表面被吸收到布线板22中，并且还可以防止从LED芯片10发射到侧面的光经由颜色改变部件70和安装板20之间的接合部被释放(即，可以防止来自LED芯片10的蓝光绕开颜色改变部件70而到达外面)。如上所述，用于反射来自LED芯片10的光的反射膜32形成于图案化导体31周围的子安装部件30的表面上、接合LED芯片10的位置处。因此，可以防止来自LED芯片10侧的光被吸收到子安装部件30中，以便能够进一步提高光输出效率。
如图4所示，发光装置1的LED芯片10和子安装部件30的外围都具有二维正方形形状。在平面图中，LED芯片10接合在子安装部件30的中央部分，使得LED芯片10的外围线位于子安装部件30的外围线内，并且二者的外围线不互相平行，从而使LED芯片10的对角线不平行于子安装部件30的对角线。更具体地，LED芯片10如此接合在子安装部件30的中央部分，使得LED芯片10的对角线与子安装部件30的对角线大约成45°角。
因此，与LED芯片10和子安装部件30的外围线相互平行的情况相比，可以缩短沿LED芯片10的对角线延伸的接合线14两端之间的直接距离(即，LED芯片表面上的电极与通过接合线电连接到该电极的图案化电路23的内引线部分23a之间的距离)，而子安装部件30的二维尺寸并不减小，所以可以抑制接合线14引起的光输出效率的减小，并且可以减小框架40的尺寸以及发光装置1的整体尺寸。总之，在子安装部件30的热传递功能不降低的情况下，可以抑制接合线14引起的光输出效率的减小，并且可以减小框架40的尺寸以及发光装置1的整体尺寸。
用作封装部件50的材料的封装树脂是硅树脂(silicone resin)。然而，其材料并不限于硅树脂，而可以是丙烯酸类树脂等。
框架40采取圆筒的形式。框架40和光学部件60由相同的光学透明材料(如硅酮(silicone))形成为一体(换言之，光学部件60和框架40连续地且一体地形成)。在由框架40和光学部件60构成的透镜块中，框架40和光学部件60所围成的空间形成用于容纳LED芯片的凹陷。框架40和光学部件60均具有与封装部件50相同的折射率和线性膨胀系数。框架40和光学部件60可以由折射率和弹性模量不低于封装部件50的封装树脂的折射率和弹性模量的光学透明材料形成为一体。例如，当封装树脂是丙烯酸类树脂时，光学部件60和框架40可以由丙烯酸类树脂形成为一体。用于光学部件60和框架40的光学透明材料可以具有与封装树脂基本上相同的线性膨胀系数。
光学部件60具有光入射表面60a和光输出表面60b。光入射表面60a形成于封装部件50侧并采取平面的形式。光输出表面60b是一个凸面并且形成平凸透镜，该平凸透镜不允许来自光入射表面60a的光在光输出表面60b与前述空气层80之间的界面处全部反射。光学部件60这样设置，以便使光学部件60的光轴与沿LED芯片10的厚度方向的发光部件12的中心线对准。从LED芯片10侧发射的光通过封装部件50而透射，然后通过光学部件60或框架40和空气层80而透射，并且到达颜色改变部件70以激发颜色改变部件70的荧光材料，或者经过颜色改变部件70而不与荧光材料发生碰撞。
颜色改变部件70包括诸如硅酮的光学透明材料与黄荧光材料粒子的混合物的成形产品(即，颜色改变部件70由光学透明材料和荧光材料组成)，其中当受到来自LED芯片10的蓝光的激发时，该黄荧光材料发射宽黄光(broad yellow light)。因此来自LED芯片10的蓝光和来自黄荧光材料的光通过颜色改变部件70的外表面70b释放，因此发光装置1能够产生白光。用于颜色改变部件70的光学透明材料不限于硅酮，而可以是丙烯酸类树脂、玻璃或者有机和无机成分在纳米或分子水平混合并结合而形成的有机-无机混合材料。与颜色改变部件70的光学透明材料结合使用的荧光材料也不限于黄荧光材料。例如，可以混合红和绿荧光材料以便能够产生白光。
颜色改变部件70具有内表面70a，该内表面沿着光学部件60的光输出表面60b以及框架40的外表面形成。因此，光输出表面60b与颜色改变部件70的内表面70a之间的距离在光学部件60的光输出表面60b的所有位置处沿着法线方向基本上是恒定的。颜色改变部件70这样形成：使得在所有位置处其沿着法线方向的厚度是恒定的。例如，颜色改变部件70可以利用粘合剂(如硅树脂、环氧树脂等)在其位于安装板20侧的边缘(它的圆形开口端)处接合到安装板20。
如上所述，颜色改变部件70这样设置：使得在颜色改变部件70与光学部件60的光输出表面60b或框架40的外表面之间(即颜色改变部件70内)形成空气层80。颜色改变部件70内的空气层80可以起到热绝缘层的作用，以便抑制从颜色改变部件70的荧光材料到LED芯片的热传递，并抑制LED芯片温度的增加。另外，可以防止由颜色改变部件70的尺度或对准的精度而导致的产出的减小，因为不需要将颜色改变部件70接合到光学部件60和框架40。在发光装置1的组装过程中，颜色改变部件70可以在最后的步骤加装，并且可以根据LED芯片10的发射波长来控制在颜色改变部件70中荧光材料与光学透明材料的混合比例。因此，利用按照以上描述控制的颜色改变部件70，还可以减小颜色变化。
如上所述，空气层80形成于颜色改变部件70与光学部件60或框架40之间。因此，当外力施加到颜色改变部件70而使其变形时，颜色改变部件70与光学部件60或框架40发生接触的可能性较小，并且，可以防止将外力在颜色改变部件70上产生的应力传到LED芯片或每个接合线14，所以，由于外力而导致的LED芯片10的发射特性的波动或者每个接合线14的断裂的可能性较小。因此，有利地提高了可靠性。按照以上描述所形成的空气层80还可以提供以下的有利方面：外部环境中的湿汽到达LED芯片10的可能性较小；以及，当LED芯片10发射的光进入颜色改变部件70并被颜色改变部件70中的黄荧光材料粒子散射时，可以减小通过光学部件60或框架40所散射和透射的光的量，从而能够提高发光装置1的总的光输出效率
在本实施例的LED照明器具中，每一个发光装置1都利用插在该发光装置1与器具本体100之间的绝缘层90接合到器具本体100(具体地，每一个发光装置1都利用插在该发光装置1与器具本体100的底壁100a之间的绝缘层90安装在器具本体100的底壁100a上)。绝缘层90具有电绝缘特性，并插在传热板21与器具本体100之间以将它们热耦合。
在这个结构中，由包含二氧化硅(silica)、铝等填料且在被加热时能够减小粘度的树脂片制成的接合部件(例如，大量填充熔融二氧化硅的有机绿片(organic green sheet)，如环氧树脂片)被用来形成绝缘层90。作为替换，由片状绿陶瓷制成的绿片可被用作绝缘层90。
如果插入常规辐射橡胶片(传热片)来代替绝缘层90，则传热板21和辐射片可能相互接合得不充分，使得在它们之间形成空隙，从而增加热阻或导致从每一个发光装置1到器具本体100的部分的热阻发生变化。因此，当将负载施加到传热板21等时，需要扭矩控制。如果使用绝缘油脂来形成绝缘层90，则可以防止传热板21与绝缘层90之间形成空隙，但是绝缘层90会经历长期变化(如粘度和收缩率的变化)，所以，可能在它们之间形成空隙，从而增加热阻或导致从每一个发光装置1到器具本体100的部分的热阻发生变化。
相对照而言，由具有电绝缘特性和高热传导率的树脂片制成的接合部件，还具有在加热期间的高流动性和对不规则表面的高粘着力。因此，在将安装板20的传热板21接合到金属器具本体100的过程(通过在传热板21与器具本体100的底壁100a之间插入接合部件然后加热接合部件，将传热板21接合到金属器具本体100的过程)中，可以防止在接合部件与传热板21或器具本体100之间形成空隙，所以，能够增加粘着力的可靠性，同时能够减小长期变化，并能够防止粘着力不充分所引起的热阻的增加或变化。还能够防止否则会由于绝缘层90的长期变化，在传热板21与绝缘层90之间形成空隙而导致的热阻的增加。当绝缘层90具有25mm2的用于传热的有效接触面积和0.1mm的厚度时，为了可以将绝缘层90的热阻控制为1K/W或以下，绝缘层90应该满足具有4W/m·K或以上的热传导率的要求。如果上述有机绿片被用作树脂片，这个要求将会得到满足。
本实施例的LED照明器具可以按照以下描述制造。例如，首先通过热压接合技术等，利用插在安装板20(每一个发光装置1的部件)与器具本体100之间的绝缘层90将安装板20接合到器具本体100。然后，将子安装部件30接合到传热板21，其中LED芯片10已经在之前接合到子安装部件30。然后，将LED芯片10的每一个电极通过接合线14、14电连接到安装板20的每一个图案化导体23。如图5所示，然后用第一液体封装树脂材料50a(如硅树脂)覆盖LED芯片10和接合线14、14，该第一液体封装树脂材料50a将成为封装部件50的一部分。此后，将第二液体封装树脂材料(如硅树脂)注入光学部件60和框架40所围成的空间，该第二液体封装树脂材料与第一封装树脂材料50a相同，并将成为封装部件50的另一部分。然后将光学部件60与安装板20相对放置，以便将框架40插在光学部件60和安装板20之间，并且，使相应的封装树脂材料50a和50b固化以形成封装部件50。然后，利用粘合剂(如硅树脂和环氧树脂)将颜色改变部件70接合到安装板20的布线板22。在本实施例中，形成于安装板20的阻止层26的中央部分的圆孔26a具有略大于保护性覆盖件(颜色改变部件)70的最大外直径的内直径。在灌封过程中，流到孔26a的内周边表面附近的第一封装树脂材料50a的部分被用作将保护性覆盖件70接合到安装板20的粘合剂。此后，将电路板200纳入，附着于器具本体100，并电连接到每一个发光装置1和每一个导线，并且将前盖附着于器具本体100。
如图6所示，可以考虑另一种制造方法，该方法包括：将LED芯片10电连接到接合线14、14；然后将用于形成封装部件50的液体封装树脂材料50c(如硅树脂)注入光学部件60和框架40所围成的空间；然后将光学部件60与安装板20相对放置，以便将框架40插在光学部件60和安装板20之间；以及使封装树脂材料50c固化以形成封装部件50。然而，在制造过程中，这种制作方法具有在封装部件50中产生空隙的风险。因此，应该使用前一种制造方法，以便使制造过程在封装部件50中产生空隙的可能性较小，并能够提供高度可靠的、高功率的发光装置1。在注入第二封装树脂材料50b之前，如果第一封装树脂材料50a被固化，则能够减小第一封装树脂材料50a的粘度，使得能够有利地并且容易地去除在容纳孔中留下的空隙。
阻止层26的中央部分的孔26a的内直径还可以设置成略小于保护性覆盖件70的最大内直径，并且，可以利用由粘合剂制成的接合部分75，将保护性覆盖件70的安装板20侧的一端接合到阻止层26的孔26a的外围部分的整个圆周上。在这种情况下，可以容易地控制插在保护性覆盖件70与安装板20之间的接合部分75的厚度，并且可以提高保护性覆盖件与安装板20之间的接合的可靠性。用于接合部分75的粘合剂优选地与保护性覆盖件70的材料相同。
如上所述，在本发明的LED照明器具中，每一个发光装置1都利用插在该发光装置1与器具本体100之间的绝缘层90接合到器具本体100，并且，绝缘层90具有电绝缘特性，且插在传热板21与器具本体100之间以将它们热耦合。因此，每一个发光装置1在发光期间所产生的热都通过绝缘层90传递到器具本体100并从器具本体100释放，而不用通过具有相对大的厚度的电路板200。与具有插在LED单元的电路板300与器具本体(见图18和19)之间的诸如Sarcon(注册商标)的辐射橡胶片的常规结构相比，本实施例能够减小从LED芯片10到器具本体100的部分的热阻，提高热辐射性能，减小热阻的变化，并抑制LED芯片10的结温度的上升，从而能够增加输入功率和光输出功率。另外，每一个发光装置1中的传热板21和子安装部件30的总厚度可以小于电路板300的厚度。
当用于与常规LED照明器具相同的光输出功率时，与常规LED照明器具相比，本实施例的LED照明器具有的优点是：可以降低LED芯片10的结温度，以便使LED芯片10具有长的寿命。在本实施例的LED照明器具中，发光装置1具有外引线部分23b、23b，外引线部分23b、23b由安装板20的LED芯片10安装侧的图案化导体23、23的一部分形成。因此，发光装置1可以通过引线恰当地连接而不用电路板200，所以，可以实现成本的降低，并可以提高放置发光装置1的灵活性，以便于改变改变发光装置1的数量和布局。
在本实施例的LED照明器具的每一个发光装置1中，LED芯片10利用子安装部件30安装在传热板21上，该子安装部件30插在它们之间，并减轻由于LED芯片10和传热板21之间的线性膨胀系数差而施加到LED芯片10上的应力。因此，能够防止由于LED芯片10和传热板21之间的线性膨胀系数差而导致的LED芯片10的损坏，从而能够增加可靠性。然而，当LED芯片10和传热板21之间的线性膨胀系数差相对小时，不一定在LED芯片10和传热板21之间提供子安装部件30。如果在LED芯片10和传热板21之间省略子安装部件30，则可以减小LED芯片10与金属器具本体100的底壁100a之间的距离，从而能够减小从LED芯片10的发光部件12到器具本体100的部分的热阻，并且能够进一步提高热辐射性能。因此，能够进一步增加光输出功率。
子安装部件30的面积可以大于LED芯片10的面积，并且，当具有由LED芯片10面对子安装部件30的表面中的内切圆所形成的上底并具有由传热板21的另一个表面周围的外接圆所形成的下底的截顶圆锥体的母线与下底成大约45°角θ时，子安装部件30在尺度上可以这样设置：使得子安装部件30的边缘位于截顶圆锥体外，以便使来自LED芯片10的热能够传递到传热板21的整个另一表面，而且能够使线性热流有效地将热耗散掉。
与绝缘层90和传热板21以相同的二维尺寸形成的情况相比，在本实施例的LED照明器具中，绝缘层90的二维尺寸被设置成大于传热板21的二维尺寸，以便能够增加金属性材料制成的传热板21和器具本体100(金属性部件)之间的爬电距离，并能够提高照明浪涌阻抗。虽然绝缘层90的厚度应该根据所要求的耐压来设计，但考虑到减小热阻，绝缘层90优选地设置成尽可能薄。因此，在确定绝缘层90的厚度之后，应该确定二维尺寸以便满足爬电距离的要求。
在本实施例的LED照明器具中，每一个发光装置1的框架40由光学透明材料制成，该光学透明材料的线性膨胀系数与封装树脂(用于封装部件50的材料)的线性膨胀系数基本上相同，并且该光学透明材料的折射率和弹性模量分别不低于封装树脂的折射率和弹性模量。因此，与框架40由金属性材料(如铝)制成的情况相比，本实施例能够减小框架40与封装部件50之间的线性膨胀差异，并且，在热循环测试期间，能够抑制空隙在低温时形成于封装部件50中。因此，能够提高可靠性，并且能够减小框架40上的光反射损耗，所以能够增加光输出功率。
在本实施例中，框架40和光学部件60形成为一体。作为替换，如图9所示，框架400可以与光学部件600分开来提供。在图9中，光学部件600包括双凸透镜，该双凸透镜具有在封装部件50侧的凸光入射表面600a以及凸光输出表面600b。在这种情况下，在将框架400接合到安装板20之后，可以将封装树脂充入(通过灌封)框架400内然后固化，以形成封装部件50。因此光学部件600可以接合到封装部件50和框架400。
实施例2
在以下参照所附的图10到17描述根据本实施例的LED照明器具。
除了和实施例1之间存在着发光装置1和电路板200的结构方面的差异之外，本实施例的LED照明器具的基本配置与实施例1基本上相同。应该指出的是，与实施例1中相同的元件由相同的标号来表示，并省略对其的描述。
在本实施例中，发光装置1不包括实施例1中所描述的框架40；用于控制LED芯片10发射的光的分布的光学部件60采取穹顶的形式，并设置在安装板20的一侧，以便与安装板20一起容纳LED芯片10；由光学部件60和安装板20所包围的空间中填充有封装部件50，封装部件50中封装了LED芯片10及电连接到LED芯片10的接合线14、14；并且，颜色改变部件70以这样一种方式提供：使得在颜色改变部件70与安装板20所述一侧的光学部件60的光输出表面60b之间形成空气层80。
在本实施例中，所使用的安装板20的布线板22是柔性印刷布线板，包括：由聚酰亚胺膜制成的绝缘基板22a；以及在绝缘基板22a的一侧所形成的一对图案化电源导体23、23。
在本实施例中，布线板22的相应图案化导体23、23以这样的方式形成：使其所具有的边缘略小于绝缘基板22a的边缘的一半。FR4、FR5、酚醛纸(paper phenol)等也可作为绝缘基板22a的材料。
阻止层26以这样的方式图案化：使相应的图案化导体23、23在布线板22的孔24附近的两个位置暴露，并在布线板22的外围部分的一个位置暴露。相应的图案化导体23、23具有内引线部分23a(端子部分)和外引线部分23b(用于外部连接的电极部分)。内引线部分23a由在布线板22的孔24附近暴露的两个矩形部分构成，而外引线部分23b由在布线板22的外围部分暴露的圆形部分构成。
在本实施例中，所使用的LED芯片10在一个表面侧具有在四个角(见图12和14)中的相邻两个角处的阳极电极13a以及在另两个角处的阴极电极13b。每一个阳极电极13a通过接合线14电连接到图案化导体23之一，每一个阴极电极13b通过接合线14电连接到另一个图案化导体23。在两个外引线部分23b中，电连接到LED芯片10的每一个阳极电极13a的外引线部分23b(图12中的右侧)标以“+”，电连接到LED芯片10的每一个阴极电极13b的外引线部分23b(图12中的左侧)标以“-”。因此，在发光装置1中，外引线部分23a和23b两者的极性均可以以视觉方式识别，从而可以防止误接。
在本实施例中，布线板22的孔24是矩形的，并且如图14A所示，内引线部分23a设置在矩形孔24的每一个边的中心附近。作为替换，如图14B所示，内引线部分23a可以设置在孔24的每一个边的一端附近。在这种情况下，接合线14的全长可以更长，以便使发生由于封装部件50的膨胀和收缩而导致的接合线14的断裂的可能性较小，并且能提高可靠性。
在本实施例中，LED芯片10是将6H-SiC基板用作晶体生长基板的蓝LED芯片，而具有较高热传导率和绝缘特性的AlN，像实施例1中一样，被用作子安装部件30的材料。然而，子安装部件30的材料不限于AlN，而可以是具有较高热传导率和较接近于6H-SiC(晶体生长基板的材料)的线性膨胀系数的任何其它材料，如复合SiC、Si、Cu以及CuW。
在本实施例中，发光装置1的子安装部件30也具有这样的厚度，使得子安装部件30的表面距离传热板21比距离布线板22的阻止层26的表面更远。因此，可以防止从LED芯片10发射到侧面的光经由布线板22的孔24的内圆周表面被吸收到布线板22中。如果像实施例1中一样，用于反射来自LED芯片10的光的反射膜形成于接合LED芯片10的一侧的子安装部件30的表面上与LED芯片10的接合部分的周围，则可以防止来自LED芯片10侧的光被吸收进子安装部件30，使得能够进一步增加光输出效率。
像实施例1中一样，光学部件60由光学透明材料(如二氧化硅)制成，但是不像实施例1中采取平凸透镜的形式，而是采取了穹顶的形式。在本实施例中，光学部件60的光输出表面60b采取凸面的形式，该凸面不允许来自光入射表面60a的光在光输出表面60b与上述空气层80之间的界面处被全部反射。光学部件60被设置成使其光轴与LED芯片10的光轴重合。因此，从LED芯片10发出并进入光学部件60的光入射表面60a的光能够容易地到达颜色改变部件70，而不会在光输出表面60b与空气层80之间的界面处被全部反射，所以能够增加总的光通量。从LED芯片10侧发射光的通过封装部件50而透射，然后通过光学部件60和空气层80而透射，并且，到达颜色改变部件70，以激发颜色改变部件70的荧光材料，或者经过颜色改变部件70而不与荧光材料发生碰撞。光学部件60也可以以这样的方式形成，使得在所有位置处，它的厚度沿着法线方向是恒定的。
颜色改变部件70具有内表面70a，该内表面沿着光学部件60的光输出表面60b形成。因此，光输出表面60b与颜色改变部件70的内表面70a之间的距离在光学部件60的光输出表面60b的所有位置处沿着法线方向基本上是恒定的。
发光装置1可以通过下述方法制造。例如，在分别通过两个接合线14将LED芯片10电连接到相应的图案化导体23、23之后，将分配器400的喷嘴的前端与树脂注入孔28对准，该树脂注入孔28与布线板22的孔24连续地形成，并且，将即将成为封装部件50的一部分的液体封装树脂(如硅树脂)注入子安装部件30与布线板22之间的空间，并且使其固化(图13示出了封装树脂制成的树脂部分50d)。将即将成为封装部件50的另一部分的液体封装树脂(如硅树脂)注入穹顶形光学部件60的内部。此后，将光学部件60放置在安装板20上的给定位置，并且使封装树脂被固化，以便形成封装部件50，同时将光学部件60接合到安装板20。此后，将颜色改变部件70接合到安装板20。这种制造方法能够在制造过程中抑制封装部件50中气泡(空隙)的形成，并降低空隙引起的接合线14上的应力集中的可能性，所以能够增加可靠性。然而，即使在使用这样一种方法时，在制造过程中仍然有在封装部件50中形成气泡(空隙)的风险。因此，应该向光学部件60中注入相对大量的液体封装树脂。
然而，在使用这种方法时，将光学部件60放置在安装板20上的给定位置的过程会涉及这样的情况：部分液体封装树脂从光学部件60和安装板20所包围的空间溢出；以及树脂在阻止层26的表面上蔓延。溢出的封装树脂会形成不必要的部分，该部分会导致对光的吸收或具有导致光的漫反射的不规则性，从而会降低发光装置1的总的光输出效率。
因此，在本实施例的发光装置1中，多个用于接收从光学部件60和安装板20所包围的空间溢出的封装树脂的树脂捕集孔27，在安装板20的所述一侧、在光学部件60的环形边缘所覆盖的部分与颜色改变部件70的环形边缘所覆盖的部分之间、沿着光学部件60的圆周方向按照间隔形成。在这个结构中，每一个树脂捕集孔27包括形成于布线板22中的通孔27a和形成在传热板21上对应于通孔27a的位置处的凹部27b。因此，即使布线板22是薄的，也可以将树脂捕集孔27做成深的，以便能够在孔27中捕集相对大量的封装树脂。另外，在树脂捕集孔27中固化的封装树脂可以起到热绝缘部件的作用，以阻断从LED芯片10到颜色改变部件70的热传递，所以能够抑制与LED芯片10发热关联的颜色改变部件70的温度的增加。因此，能够抑制由LED芯片10发热所引起的荧光材料发光效率的降低。
发光装置1还具有防光吸收环形板140，该板覆盖每一个树脂捕集孔27，并设置在安装板20的所述一侧，处于光学部件60的环形边缘所覆盖的部分与颜色改变部件70的环形边缘所覆盖的部分之间。防光吸收环形板140防止光被吸收到每一个树脂捕集孔27所捕集的固化封装树脂部分中。在与安装板20侧相对的一侧，防光吸收环形板140具有白色阻止层，以便反射来自LED芯片10、颜色改变部件70等的光，从而能够防止光的吸收。在将光学部件60设置在安装板20上的给定位置的过程中，当溢出的封装树脂被捕集在每一个树脂捕集孔27中之后，可以将防光吸收环形板140设置在安装板20的所述一侧。此后，在封装树脂固化过程中，可以利用封装树脂将防光吸收环形板140接合到安装板20。防光吸收环形板140还具有多个槽口142，通过所述槽口暴露每个树脂捕集孔27的一小部分，以便当封装树脂在树脂捕集孔27中固化时，可以防止空隙的形成。
在上述发光装置1中，树脂捕集孔27形成于安装板20的所述一侧，处于光学部件60的安装板20侧的边缘所覆盖的部分与颜色改变部件70的安装板20侧的边缘所覆盖的部分之间。因此，在将颜色改变部件70接合到安装板20的过程中，封装树脂被捕集在树脂捕集孔27中，从而防止了溢出，并且，由于防止了封装树脂溢出以及在安装板20的所述一侧形成不必要的部分，所以能够防止光输出效率的降低，否则，不必要的部分对光的吸收或具有不规则性的不必要的部分对光的漫反射会导致光输出效率的降低。因此，能够提高光输出效率。
在本实施例的发光装置1中，多个树脂捕集孔27沿着光学部件60的圆周方向按照间隔而设置。因此，在安装板20的所述一侧，光学部件60的安装板20侧的边缘所覆盖的部分与颜色改变部件70的安装板20侧的边缘所覆盖的部分之间的距离可以被缩短，能够防止封装树脂在安装板20的所述一侧形成不必要的部分。还防止了树脂捕集孔27将图案化导体23、23分开，使得用于LED芯片10的电源布线可具有低电阻。
参考图16和17，电路板200具有穿过电路板200形成的导线插孔206。一对电源线(引线)通过贯穿器具本体100的底壁100a而形成的插孔100c插入插孔206并电连接。电路板200还具有图案化布线202和光反射层203，该光反射层覆盖图案化布线202的主要部分并由白色阻止层形成在与器具本体100的底壁100a侧相对的表面上。
电路板200具有孔204。每个孔204的尺寸略大于发光装置1的安装板20的二维尺寸。从顶部看，根据本实施例的发光装置1的安装板20具有四个倒角，其中，在相应外引线部分23b附近的倒角(图16中的左倒角和右倒角)均具有比另外两个倒角(图16中的上倒角和下倒角)的曲率半径小的曲率半径。因此，在电路板200的所述一侧，图案化布线202可以在相对大的区域中形成。如图17所示，为了防止对发光装置1的LED芯片10施加过电压，在电路板200的每一个孔204附近安装防止过电压的表面安装的齐纳二极管231和表面安装的陶瓷电容器232。
在发光装置1中，安装板20的每一个外引线部分23b通过端子板210电连接到电路板200的图案化导体202。在这个结构中，端子板210包括端子部分211和212。端子部分211通过以下形成：将长而窄的金属板的一端弯成L形并利用焊料等将其接合到图案化布线202，使其厚度方向与图案化布线202的厚度方向一致。端部212通过以下形成：将所述长而窄的金属板的另一端弯成J形并利用焊料等将其接合到外引线部分23b，使其厚度方向与外引线部分23b的厚度方向一致。这个结构能够减轻在接合端子210与外引线部分23b和图案化布线202中的每一个之间的接合部分由于器具本体100和电路板200之间的线性膨胀系数差而产生的应力，从而能够提高每一个发光装置1和电路板200之间的连接的可靠性。
而且，在以上所描述的本实施例的LED照明器具中，与实施例1中一样，每一个发光装置1利用插在该发光装置1与器具本体100之间的绝缘层90接合到器具本体100，并且，绝缘层90具有电绝缘特性，并插在传热板21与器具本体100之间以将它们热耦合。因此，与具有插在LED单元的电路板300与器具本体之间的诸如Sarcon(注册商标)的辐射橡胶片的常规结构(见图18和19)相比，本实施例能够减小从LED芯片10到器具本体100的部分的热阻，提高热辐射性能，减小热阻的变化，并抑制LED芯片10的结温度的上升，从而能够增加输入功率和光输出功率。
在上述每一个实施例中，为每一个发光装置1提供了绝缘层90。作为替换，单片略小于器具本体100的底壁100a的树脂片可以在多个发光装置1之间共用。光学部件60并不是必须提供，而是可以在需要时提供。当从LED芯片10发射的光的颜色是发光装置1所要求的颜色时，可以提供由无荧光材料的光学透明材料制成的保护性覆盖件来代替颜色改变部件70。器具本体100也可以采取诸如平板形状的任何其它形状。尽管在每一个实施例中都将聚光灯作为LED照明器具来说明，然而，可适用本发明技术思想的LED照明器具不仅包括聚光灯，而且还包括各种其它LED照明器具，如待附着到诸如天花板部件的建筑单元的顶灯。

Claims (8)

1.一种发光二极管照明器具，包括：
发光装置(1)，所述发光装置包括：
发光二极管芯片(10)；
传热板(21)，所述传热板由热传导性材料制成，并且所述传热板的一侧安装有所述发光二极管芯片(10)；
布线板(22)，所述布线板的一侧具有用于向所述发光二极管芯片(10)供电的图案化导体(23)，被接合到所述传热板(21)的发光二极管芯片安装侧，并且所述布线板形成有暴露部分，通过所述暴露部分(24)暴露所述传热板(21)上的所述发光二极管芯片安装侧；
封装部件(50)，在其中，所述发光二极管芯片(10)被封装在所述布线板(22)的所述一侧；以及
光学部件(60)，控制从所述发光二极管芯片(10)发射的且穿过所述封装部件(50)的光的分布，以及
穹顶形颜色改变部件(70)，所述穹顶形颜色改变部件利用光学透明材料以及被所述发光二极管芯片(10)发射的光激发而发射颜色与所述发光二极管芯片(10)发射的光的颜色不同的光的荧光材料形成，并且被设置成包围在所述布线板(22)的所述一侧的所述封装部件(50)和所述光学部件(60)；
金属器具本体(100)，包含发光二极管芯片的所述发光装置(1)被保持在所述金属器具本体上；以及
绝缘层(90)，所述绝缘层具有电绝缘特性，并且被插在所述传热板(21)与器具本体(100)之间，以便将所述传热板与器具本体热耦合，
其中，所述发光装置(1)利用插在所述发光装置与所述器具本体之间的绝缘层(90)接合到所述器具本体(100)，
其中，颜色改变部件(70)被设置为使得在所述颜色改变部件(70)内形成空气层(80)，且
其中，所述光学部件(60)的光输出表面和所述颜色改变部件(70)的内表面之间的距离在所述光学部件(60)的光输出表面的所有位置处沿法线方向是恒定的。
2.根据权利要求1的发光二极管照明器具，其中，在所述发光装置(1)中，所述发光二极管芯片(10)利用子安装部件(30)安装在所述传热板(21)上，所述子安装部件(30)插在所述发光二极管芯片与所述传热板之间，以便减轻由于所述发光二极管芯片(10)与所述传热板(21)之间的线性膨胀系数差而施加到所述发光二极管芯片(10)上的应力。
3.根据权利要求2的发光二极管照明器具，其中，所述子安装部件(30)具有比所述发光二极管芯片(10)的面积大的面积，并且在尺度上这样设置，使得所述子安装部件(30)的边缘位于一截顶圆锥体外，所述截顶圆锥体具有由所述发光二极管芯片(10)的面对所述子安装部件的表面中的内切圆所形成的上底和由所述传热板(21)的另一个表面周围的外接圆所形成的下底。
4.根据权利要求3的发光二极管照明器具，其中，所述截顶圆锥体被设置成具有与所述下底成45°角的母线。
5.根据权利要求1的发光二极管照明器具，其中，所述绝缘层(90)利用树脂片形成，所述树脂片包含填料并且在被加热时粘度降低。
6.根据权利要求1的发光二极管照明器具，其中，所述绝缘层(90)被设置成具有比所述传热板(21)的二维尺寸大的二维尺寸。
7.一种发光二极管照明器具，包括：
发光装置(1)，所述发光装置包括：
发光二极管芯片(10)；
传热板(21)，所述传热板由热传导性材料制成，并且所述传热板的一侧安装有所述发光二极管芯片(10)；
布线板(22)，所述布线板的一侧具有用于向所述发光二极管芯片(10)供电的图案化导体(23)，被接合到所述传热板(21)的发光二极管芯片安装侧，并且所述布线板形成有暴露部分，通过所述暴露部分(24)暴露所述传热板(21)上的所述发光二极管芯片安装侧；
封装部件(50)，在其中，所述发光二极管芯片(10)被封装在所述布线板(22)的所述一侧；以及
光学部件(60)，控制从所述发光二极管芯片(10)发射的且穿过所述封装部件(50)的光的分布，以及
穹顶形颜色改变部件(70)，所述穹顶形颜色改变部件利用光学透明材料以及被所述发光二极管芯片(10)发射的光激发而发射颜色与所述发光二极管芯片(10)发射的光的颜色不同的光的荧光材料形成，并且被设置成包围在所述布线板(22)的所述一侧的所述封装部件(50)和所述光学部件(60)；
金属器具本体(100)，包含发光二极管芯片的所述发光装置(1)被保持在所述金属器具本体上；以及
绝缘层(90)，所述绝缘层具有电绝缘特性，并且被插在所述传热板(21)与器具本体(100)之间，以便将所述传热板与器具本体热耦合，其中，
所述发光装置(1)利用插在所述发光装置与所述器具本体之间的绝缘层(90)接合到所述器具本体(100)，
其中，颜色改变部件(70)被设置为使得在所述颜色改变部件(70)内形成空气层(80)，且
其中，所述空气层(80)形成在所述光学部件(60)的整个光输出表面和所述颜色改变部件(70)的整个内表面之间。
8.一种发光二极管照明器具，包括：
发光装置(1)，所述发光装置包括：
发光二极管芯片(10)；
传热板(21)，所述传热板由热传导性材料制成，并且所述传热板的一侧安装有所述发光二极管芯片(10)；
布线板(22)，所述布线板的一侧具有用于向所述发光二极管芯片(10)供电的图案化导体(23)，被接合到所述传热板(21)的发光二极管芯片安装侧，并且所述布线板形成有暴露部分，通过所述暴露部分(24)暴露所述传热板(21)上的所述发光二极管芯片安装侧；
封装部件(50)，在其中，所述发光二极管芯片(10)被封装在所述布线板(22)的所述一侧；以及
穹顶形颜色改变部件(70)，所述穹顶形颜色改变部件利用光学透明材料以及被所述发光二极管芯片(10)发射的光激发而发射颜色与所述发光二极管芯片(10)发射的光的颜色不同的光的荧光材料形成，并且被设置成包围在所述布线板(22)的所述一侧的所述封装部件(50)；
金属器具本体(100)，包含发光二极管芯片的所述发光装置(1)被保持在所述金属器具本体上；以及
绝缘层(90)，所述绝缘层具有电绝缘特性，并且被插在所述传热板(21)与器具本体(100)之间，以便将所述传热板与器具本体热耦合，其中，
所述发光装置(1)利用插在所述发光装置与所述器具本体之间的绝缘层(90)接合到所述器具本体(100)，
其中，颜色改变部件(70)被设置为使得在所述颜色改变部件(70)内形成空气层(80)，所述空气层(80)与所述颜色改变部件(70)的整个内表面接触。
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