[发明专利]固态照明部件

说明书

本申请是分案申请，其原案申请的申请号为200980125244.X，申请日为2009年3月13日，发明名称为“固态照明部件”。

技术领域

本发明涉及用于固态照明的方法，更具体地，涉及包括多个照明元件的紧凑型单块固态灯。

背景技术

发光二极管（LED）是将电能转换为光的固态器件，且通常包括一个或多个夹在反向掺杂层之间的半导体材料活性层。当横跨该掺杂层施加偏压时，空穴及电子被注入活性层，在该活性层处空穴及电子重新组合以产生光。光从该活性层发射，进而从LED的所有表面发射。

为了将LED芯片用于电路或其它类似配置中，已知将LED芯片封闭于封装中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等。LED封装还包含电导线、触点或迹线以将LED封装电连接至外部电路。在图la示出的典型LED封装10中，单个LED芯片12通过焊料接合或导电环氧树脂安装于反射杯13上。一个或多个导线接合11将LED芯片12的电阻触点连接至引线15A和/或15B，该引线可附至反射杯13或与反射杯整合在一起。该反射杯可填充有密封剂材料16，该材料可含有波长转换材料（例如，磷光体）。由LED以第一波长发射的光可能被磷光体吸收，磷光体能够以第二波长响应地发射光。接下来，该整个组件密封于透明保护性树脂14中，该透明保护性树脂可以被塑造为透镜形状以校准自LED芯片12发射的光。虽然反射杯13可在向上方向上引导光，但光学损耗可能在光被反射时发生（即，由于实际反射器表面小于100%的反射率，因此一些光可被反射杯吸收）。另外，对于例如图la中所示的封装10的封装而言，热滞留可能是一个问题，原因在于可能难以通过引线15A、15B抽取热。

图lb中所示的传统LED封装20可能更适于可产生更多热的高功率运行。在LED封装20中，一个或多个LED芯片22安装至载体上，诸如印刷电路板（PCB）载体、基板或子安装座23。安装于子安装座23上的金属反射器24围绕LED芯片22并将LED芯片22发射的光反射离封装20。反射器24也向LED芯片22提供机械保护。在LED芯片22上的欧姆触点与子安装座23上的电迹线25A、25B之间构成一个或多个引线结合连接11。然后，以密封剂26覆盖所安装的LED芯片22，该密封剂可向该芯片提供环境及机械保护，同时也用作透镜。金属反射器24通常通过焊料或环氧树脂结合附至载体。

用于固态照明应用的典型LED部件试图通过以尽可能高的电流且以对单独LED典型的低电压来运行单个LED芯片来实现高光输出。对于较高功率的运行而言，也可能难以转移、耗散由LED芯片22产生的热。子安装座23可能是由诸如在传导热方面无效的陶瓷材料制成。来自LED芯片的热进入位于该LED芯片下方的子安装座，但并不自该LED下方有效地横向散布。增加的热可导致该封装的故障或使用寿命缩短。

在该系统等级处，高电流运行需要相对昂贵的驱动器来为这些部件提供恒定DC电流源。替代地，以较低电流及较高电压运行SSL部件将提供较低成本驱动器解决方案并且最终降低系统成本。当前，其是通过在电路板层级处串联装配多个具有合适的额定电流的LED部件来达成。单独部件的高成本超过这种解决方案的较低驱动器成本。当前LED封装（例如，由Cree有限公司提供的LED）可在输入功率水平方面受到限制且对于一些情形而言范围为0.5瓦特至4瓦特。许多这些传统LED封装结合一个LED芯片且通过将数个LED封装安装至单个电路板上以组装等级来达成较高光输出。图2示出了一个这样的分布式集成LED阵列30的截面图，其包括多个安装至基板或子安装座34以实现较高光通量的LED封装32。典型阵列包含许多LED封装，其中为易于理解，图2仅显示两个LED封装。可替换地，已通过利用腔阵列提供较高通量部件，其中单个LED芯片安装于每个腔中。（例如，由Lamina有限公司提供的TitanTurbo^TM LED光引擎）。

这些LED阵列解决方案没有期望的小型，原因在于其在毗邻LED封装与腔之间提供经延伸的不发光“死空间”。该死空间提供较大装置，且可以限制通过单个紧凑光学元件（像校准透镜或反射器）来使输出光束成形为一特定角分布的能力。这使得难以提供在现有灯的形状因素或甚至较小形状因素内提供经引导或经校准的光输出的固态照明照明器具的构造。这些情形在提供结合有自小光学源以1000流明及较高范围递送光通量水平的LED部件的小型LED灯结构方面提出挑战。