專利名稱：半導(dǎo)體光源及其發(fā)光結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體光源及其發(fā)光結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
自燈泡發(fā)明以來，電光源照明經(jīng)歷了三個重要的發(fā)展階段，其代表性光源分別為 白熾燈、熒光燈和高強(qiáng)度氣體放電燈。其中，白熾燈安裝簡便，但壽命短、效率低、耗電高；熒 光燈可以省電，但存在電磁污染、使用壽命短、易碎等問題，而且廢棄物存在汞污染；高強(qiáng)度 氣體放電燈則存在成本高、維護(hù)困難、效率低、耗電高、壽命短、電磁輻射危害等缺點。為此， 人們一直在開發(fā)新的照明光源。隨著發(fā)光二極管(LED)的問世以及半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體光源以其節(jié)能、環(huán) 保、壽命長、體積小等優(yōu)點逐漸取代了以上幾種光源，而廣泛應(yīng)用于各種照明領(lǐng)域，成為第 四代照明光源，又稱綠色光源。半導(dǎo)體光源利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù) 合，釋放出能量引起光子反射，直接發(fā)出各種顏色的光。半導(dǎo)體照明的核心是PN結(jié)，具有正 向?qū)?、反向截止等特性。?dāng)PN結(jié)施加正向電壓，電流從陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體發(fā)出 從紫外到紅外不同顏色的光，光的強(qiáng)度與電流大小有關(guān)，電流越大，光的強(qiáng)度越高。目前，半導(dǎo)體光源均采用半導(dǎo)體PN結(jié)晶元體制備的LED封裝體作為發(fā)光體，而后 將LED封裝體以貼片等方式安裝于照明裝置中。而LED封裝工藝復(fù)雜，勢必增加半導(dǎo)體光 源的制造成本；另外，LED的散熱問題一直是LED應(yīng)用領(lǐng)域所關(guān)注的問題，同樣，半導(dǎo)體光源 也不得不考慮到LED的散熱問題，為此，在封裝與后續(xù)LED封裝體的貼片過程中都需要考慮 LED的散熱問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體光源及其發(fā)光結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有半導(dǎo)體光源制 造工藝復(fù)雜、成本較高以及散熱等問題。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括基板，由散熱 材料制成，且所述基板內(nèi)設(shè)計有導(dǎo)電線路；至少一個PN結(jié)晶元體，直接貼片于所述基板的 一表面，通過所述導(dǎo)電線路外接一驅(qū)動電源。進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)還包括散熱板，與所述基板的另一表面連接。進(jìn)一步的，所述散熱板與基板之間通過導(dǎo)熱硅膠粘連。進(jìn)一步的，所述散熱板與基板一體成型。進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)還包括散熱鰭片，設(shè)置于所述基板的另一表 面或散熱板與基板不相連的一面。進(jìn)一步的，當(dāng)所述PN結(jié)晶元體為多個時，通過所述基板上導(dǎo)電線路實現(xiàn)串聯(lián)或者 并聯(lián)。
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進(jìn)一步的，所述PN結(jié)晶元體包括正極和負(fù)極，所述基板上具有多個與所述導(dǎo)電線 路接通的焊盤，且所述PN結(jié)晶元體的正極和負(fù)極分別與一個所述焊盤電連接。進(jìn)一步的，所述PN結(jié)晶元體的數(shù)量為1到50個。進(jìn)一步的，所述PN結(jié)晶元體的功率為0. 05W至1W，驅(qū)動電流為50mA至350mA。本發(fā)明另提供一種半導(dǎo)體光源，包括燈頭、設(shè)置于燈頭上的燈座、設(shè)置于燈座內(nèi)的 驅(qū)動電源和設(shè)置于燈座上的燈罩，所述燈座內(nèi)設(shè)置有發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括基板，由 散熱材料制成，且所述基板內(nèi)設(shè)計有導(dǎo)電線路；至少一個PN結(jié)晶元體，直接貼片于所述基 板的一表面，通過所述導(dǎo)電線路外接所述驅(qū)動電源，且所述驅(qū)動電源連接于所述燈頭與所 述基板之間。進(jìn)一步的，所述的半導(dǎo)體光源還包括散熱板，與所述基板的另一表面連接。進(jìn)一步的，所述散熱板與基板之間通過導(dǎo)熱硅膠粘連。進(jìn)一步的，所述散熱板與基板一體成型。進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體光源還包括散熱鰭片，設(shè)置于所述基板的另一表面或散熱 板與基板不相連的一面。進(jìn)一步的，當(dāng)所述PN結(jié)晶元體為多個時，通過所述基板上導(dǎo)電線路實現(xiàn)串聯(lián)或者 并聯(lián)。進(jìn)一步的，所述PN結(jié)晶元體包括正極和負(fù)極，所述基板上具有多個與所述導(dǎo)電線 路接通的焊盤，且所述PN結(jié)晶元體的正極和負(fù)極分別與一個所述焊盤電連接。進(jìn)一步的，所述PN結(jié)晶元體的數(shù)量為1到50個。進(jìn)一步的，所述PN結(jié)晶元體的功率為0. 05W至1W，驅(qū)動電流為50mA至350mA。以上半導(dǎo)體光源及其發(fā)光結(jié)構(gòu)，利用PN結(jié)晶元體直接發(fā)光的機(jī)理，通過將PN結(jié)晶 元體直接貼片于基板，并通過基板上的線路設(shè)計引入驅(qū)動電源，來直接驅(qū)動PN結(jié)晶元體發(fā) 光。即引入了一種晶元體直接發(fā)光結(jié)構(gòu)來取代現(xiàn)有技術(shù)中的LED封裝結(jié)構(gòu)，省略了 LED封 裝的復(fù)雜工序，降低了半導(dǎo)體光源的制造成本。同時，由于無需考慮LED封裝所帶來的散熱 問題，僅需利用基板兼做散熱板的簡單結(jié)構(gòu)就可以實現(xiàn)很好的散熱效果。此類光源相對目 前照明光源(例如，白熾燈和氣體放電燈)而言，避免了白熾燈的低效以及氣體放電中潛在 的汞污染(緊湊型熒光燈等)等問題；同時相比LED封裝體芯片制備的光源而言，不僅成本 大大節(jié)約，而且由于去除了 LED透鏡及擋光器件，光效進(jìn)一步增加。


圖1為本發(fā)明一實施列所提供的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)的立體示意圖；圖2為本發(fā)明一實施列所提供的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖3為本發(fā)明一實施列所提供的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)中基板與PN結(jié)晶元體之間 的連接示意圖；圖4為本發(fā)明一實施列所提供的半導(dǎo)體光源的分解示意圖；圖5為本發(fā)明一實施列所提供的半導(dǎo)體光源組合后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明充分考慮到PN結(jié)半導(dǎo)體發(fā)光機(jī)理，直接利用PN結(jié)晶元體(無封裝)來作 為發(fā)光體，省略掉了 LED封裝的過程，減少了半導(dǎo)體光源的制造成本。具體請參考圖1與圖 2，其為本發(fā)明一實施列所提供的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1為立體示意 圖，圖2為俯視圖。如圖所示，該半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)10包括基板12和至少一個PN結(jié)晶元體14，其 中，PN結(jié)晶元體14直接貼片(COB)于基板12 —表面上。且基板12由散熱材料制成，以兼 具散熱功能；另外，基板12內(nèi)設(shè)計有導(dǎo)電線路，以外接一驅(qū)動電源?？梢?，以上發(fā)光結(jié)構(gòu)利用直接貼片工藝(COB工藝)將PN結(jié)晶元體貼片于基板上， 省略了 LED封裝的過程，減少了半導(dǎo)體光源的制造成本；同時，將晶元體本身發(fā)光時產(chǎn)生 的熱量導(dǎo)到基板下部，通過增加與空氣的接觸面積，形成熱擴(kuò)散，達(dá)到向周圍空間散熱的效 果。在本發(fā)明一較佳實施列中，可以在基板12下設(shè)置散熱板16，來進(jìn)一步增加散熱面積，增 強(qiáng)散熱效果。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)員可以根據(jù)PN結(jié)晶元體的數(shù)量與產(chǎn)生的熱量情況來考量是 否需要增設(shè)散熱板16。較佳的，散熱板16與基板12可以一體成型制造，以增加散熱效率； 或者，散熱板16與基板12之間通過導(dǎo)熱硅膠粘連。另外，可以在基板12或散熱板16的底部設(shè)置散熱鰭片122，以進(jìn)一步增加與空氣 的接觸面積，達(dá)到更好的散熱效果。較佳的，以上基板12可以為鋁質(zhì)材料，因為鋁的散熱效果較佳。例如，基板12為鋁 基板，且為了保證其內(nèi)導(dǎo)電線路與該基板之間的絕緣，需在導(dǎo)電線路外設(shè)置絕緣層。當(dāng)然， 本發(fā)明不以此為限，并領(lǐng)域技術(shù)人員也可以選擇其他散熱效率較高的材料。另外，散熱板16 和散熱鰭片122也可以由鋁制材料構(gòu)成，當(dāng)然，本發(fā)明不以此為限，并領(lǐng)域技術(shù)人員也可以 選擇其他散熱效率較高的材料。需要說明的是，本發(fā)明不限制基板12上的PN結(jié)晶元體14的數(shù)量，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以根據(jù)光源功率需求以及每個PN結(jié)晶元體的功率大小選擇PN結(jié)晶元體14的數(shù)量。例 如，1到50個，其功率為0. 05W至1W，驅(qū)動電流為50mA至350mA。當(dāng)PN結(jié)晶元體14的數(shù)量 多于一個時，需要考慮他們之間的串并聯(lián)關(guān)系，為此，需要通過基板12內(nèi)所設(shè)計的導(dǎo)電線 路來實現(xiàn)PN結(jié)晶元體14之間的串并聯(lián)。當(dāng)然，導(dǎo)電線路的設(shè)計需要根據(jù)光源功率需求以 及每個PN結(jié)晶元體的功率大小來設(shè)計PN結(jié)晶元體之間的串并聯(lián)關(guān)系，然后，根據(jù)這個串并 聯(lián)關(guān)系，設(shè)計好導(dǎo)電線路，然后制作基板12。下面結(jié)合圖3，詳細(xì)描述基板與PN結(jié)晶元體之間的連接關(guān)系。如圖所示，PN結(jié)晶 元體14包括正極141和負(fù)極142，基板上具有多個與導(dǎo)電線路124接通的焊盤126。在通 過直接貼片工藝將PN結(jié)晶元體14貼于基板12的上表面后，晶元體負(fù)極142和正極141分 別與基板焊盤126完成電氣連接，較佳的，可以通過金線18實現(xiàn)PN結(jié)晶元體14與基板焊 盤126的電氣連接。而基板12上排布的導(dǎo)電線路124使得多個晶元體實現(xiàn)串并聯(lián)，并通過 焊盤導(dǎo)線19引出，與驅(qū)動電源進(jìn)行連接。為了方便焊盤導(dǎo)線19的引出，基板12上設(shè)置有 開口 128，當(dāng)然，相應(yīng)的散熱板也設(shè)有相應(yīng)的開口。較佳的，導(dǎo)電線路124可以為銅箔線路， 當(dāng)然，本發(fā)明不以此為限。需要說明的是，圖中導(dǎo)電線路124用虛線畫出，這是因為通常導(dǎo) 電線路設(shè)計于基板14內(nèi)靠近上表面的位置，從圖中無法看出，故在此用虛線示意給出，并 不是實際線路布局情況。
請參考圖4，其為本發(fā)明一實施列所提供的半導(dǎo)體光源的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示， 該光源包括燈頭20、設(shè)置于燈頭20上的燈座30、設(shè)置于燈座30內(nèi)的驅(qū)動電源40和設(shè)置于 燈座30上的燈罩50，且該燈座內(nèi)設(shè)置有以上實施列所揭露的發(fā)光結(jié)構(gòu)10，其中驅(qū)動電源40 連接于燈頭20與發(fā)光結(jié)構(gòu)10的基板12之間。PN結(jié)晶元體16直接貼片于基板14上，與基 板內(nèi)設(shè)計的導(dǎo)電線路連通，導(dǎo)電線路通過焊盤導(dǎo)線19引出至驅(qū)動電源40。在一較佳實施列中，燈罩50可以通過導(dǎo)熱硅膠與基板12或散熱板16粘連。如此， 進(jìn)一步保證晶元體的散熱。另外，燈罩50可以為玻璃燈罩，例如，現(xiàn)在市場上常見的乳白玻 璃燈罩，當(dāng)然本發(fā)明不以此為限。燈座30可以由塑料外殼制成，其通過卡口方式固定在基板12底部，同時將驅(qū)動電 源40置放其中。另外，在一較佳實施列中，燈座30的外表面可以均勻設(shè)置多個外翼片32， 當(dāng)然，這些外翼片32可以與燈座30整體注塑一體成型。這樣，增加了燈的美觀性，同時也 使得燈放置時不容易滾落，且容易取放。另外，燈頭20可以是螺旋燈頭，例如，通用的E27/E14螺口標(biāo)準(zhǔn)燈頭。相應(yīng)的，燈 座30的內(nèi)表面具有螺紋，從而通過螺旋方式與燈頭緊固連接。以上半導(dǎo)體光源通過調(diào)整熒光膠濃度，可以實現(xiàn)色溫在2700K到6500K之間變化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，以上半導(dǎo)體光源具有以下優(yōu)點光效高，壽命長，成本低。散熱盤 采用鋁板或鋁片裝配而成，較普通的鑄鋁支架和散熱體相比具有加工簡單，節(jié)省材料成本 的優(yōu)點。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明 的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和 改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等同物界定。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征是，包括基板，由散熱材料制成，且所述基板內(nèi)設(shè)計有導(dǎo)電線路；至少一個PN結(jié)晶元體，直接貼片于所述基板的一表面，通過所述導(dǎo)電線路外接一驅(qū)動電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征是，還包括 散熱板，與所述基板的另一表面連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征是，所述散熱板與基板之間通 過導(dǎo)熱硅膠粘連。
4 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征是，所述散熱板與基板一體成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征是，還包括 散熱鰭片，設(shè)置于所述基板的另一表面或散熱板與基板不相連的一面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征是，當(dāng)所述PN結(jié)晶元體為多個 時，通過所述基板上導(dǎo)電線路實現(xiàn)串聯(lián)或者并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征是，所述PN結(jié)晶元體包括正極 和負(fù)極，所述基板上具有多個與所述導(dǎo)電線路接通的焊盤，且所述PN結(jié)晶元體的正極和負(fù) 極分別與一個所述焊盤電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征是，所述PN結(jié)晶元體的數(shù)量為 1至Ij 50個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光源發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征是，所述PN結(jié)晶元體的功率為 0. 05W至1W，驅(qū)動電流為50mA至350mA。
10.一種半導(dǎo)體光源，包括燈頭、設(shè)置于燈頭上的燈座、設(shè)置于燈座內(nèi)的驅(qū)動電源和設(shè) 置于燈座上的燈罩，其特征是，所述燈座內(nèi)設(shè)置有發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括基板，由散熱材料制成，且所述基板內(nèi)設(shè)計有導(dǎo)電線路；至少一個PN結(jié)晶元體，直接貼片于所述基板的一表面，通過所述導(dǎo)電線路外接所述驅(qū) 動電源，且所述驅(qū)動電源連接于所述燈頭與所述基板之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體光源，其特征是，還包括散熱板，與所述基板的另一表面連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體光源，其特征是，所述散熱板與基板之間通過導(dǎo)熱 硅膠粘連。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體光源，其特征是，所述散熱板與基板一體成型。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體光源，其特征是，還包括散熱鰭片，設(shè)置于所述基 板的另一表面或散熱板與基板不相連的一面。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體光源，其特征是，當(dāng)所述PN結(jié)晶元體為多個時，通過 所述基板上導(dǎo)電線路實現(xiàn)串聯(lián)或者并聯(lián)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體光源，其特征是，所述PN結(jié)晶元體包括正極和負(fù)極， 所述基板上具有多個與所述導(dǎo)電線路接通的焊盤，且所述PN結(jié)晶元體的正極和負(fù)極分別 與一個所述焊盤電連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體光源，其特征是，所述PN結(jié)晶元體的數(shù)量為1到50個。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體光源，其特征是，所述PN結(jié)晶元體的功率為0. 05W 至1W，驅(qū)動電流為50mA至350mA。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種半導(dǎo)體光源及其發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括基板，由散熱材料制成，且所述基板內(nèi)設(shè)計有導(dǎo)電線路；至少一個PN結(jié)晶元體，直接貼片于所述基板的一表面，通過所述導(dǎo)電線路外接一驅(qū)動電源。以上半導(dǎo)體光源及其發(fā)光結(jié)構(gòu)，利用PN結(jié)晶元體直接發(fā)光的機(jī)理，通過將PN結(jié)晶元體直接貼片于基板，并通過基板上的線路設(shè)計引入驅(qū)動電源，來直接驅(qū)動PN結(jié)晶元體發(fā)光。即引入了一種晶元體直接發(fā)光結(jié)構(gòu)來取代現(xiàn)有技術(shù)中的LED封裝結(jié)構(gòu)，省略了LED封裝的復(fù)雜工序，降低了半導(dǎo)體光源的制造成本。同時，由于無需考慮LED封裝所帶來的散熱問題，僅需利用基板兼做散熱板的簡單結(jié)構(gòu)就可以實現(xiàn)很好的散熱效果。
文檔編號F21V23/06GK101893177SQ20101022954
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者劉洋, 李文鵬, 李維德, 陳大華 申請人:中節(jié)能(上海)城市照明節(jié)能管理有限公司