專利名稱：照明源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及照明領(lǐng)域。更具體地，本實(shí)用新型涉及用戶可構(gòu)造的高效照明源。
背景技術(shù)：
愛迪生真空燈泡的年代即將很快結(jié)束。在許多國家和許多州，普通白熾燈泡是不合法的，并且正在強(qiáng)制使用更有效率的照明源。一些替代光源目前包括熒光燈管、鹵素?zé)?、以及發(fā)光二極管(LED)。盡管其他這些選擇具有可用性以及提高的效率，但許多人仍然不愿意改用替代光源。本實(shí)用新型的發(fā)明人認(rèn)為用戶較慢采用這些較新技術(shù)的主要原因有多個(gè)。一個(gè)原因是照明源中使用了有毒物質(zhì)。例如，熒光照明源通常依靠蒸汽形式的汞來產(chǎn)生電。因?yàn)楣羝灰暈槲ｋU(xiǎn)材料，所以廢棄的燈不能簡單地丟棄在路邊，而是必須運(yùn)輸至指定的危險(xiǎn)廢物處理場(chǎng)。另外，有些熒光燈管制造商就要指導(dǎo)用戶避免在房間的較敏感區(qū)域(例如臥室、廚房等)使用這種燈泡。本實(shí)用新型的發(fā)明人還認(rèn)為較慢采用替代照明源的另一個(gè)原因是，與白熾燈泡相t匕，替代照明源的性能較低。例如，熒光照明源通常依靠單獨(dú)的起動(dòng)器或鎮(zhèn)流器機(jī)構(gòu)來啟動(dòng)照明。正由于這樣的原因，有時(shí)不能如用戶期望和要求地那樣來“瞬間”開啟熒光燈。進(jìn)一步地，熒光燈通常不會(huì)立即提供全亮度的光，通常在一段時(shí)間(例如30秒)內(nèi)才上升至全亮度。進(jìn)一步地，大多數(shù)熒光燈易碎、不能進(jìn)行亮度控制、具有發(fā)出煩人噪音的鎮(zhèn)流器變壓器，并且如果頻繁打開或關(guān)閉在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)故障。正由于這樣的原因，熒光燈不具有用戶要求的性能。不久前提出的另一種替代照明源主要使用發(fā)光二極管(LED)。相對(duì)熒光燈而言，LED的優(yōu)點(diǎn)包括固態(tài)器件中固有的魯棒性和可靠性，不含有在意外破損或丟棄過程中釋放的有毒化學(xué)物質(zhì)，具有瞬 間啟動(dòng)能力，亮度可調(diào)性，且無噪音。然而，本實(shí)用新型的發(fā)明人認(rèn)為現(xiàn)有LED照明源本身就存在讓用戶不愿意使用的重要缺點(diǎn)?，F(xiàn)有LED照明源的主要缺點(diǎn)在于光輸出(例如流明值)相對(duì)較低。盡管現(xiàn)有LED照明源需要的功率顯著低于其白熾當(dāng)量(例如5-10瓦對(duì)比50瓦)，但人們認(rèn)為現(xiàn)有的LED照明源太暗，以致于不能用作主要照明源。例如，典型的MR 16形狀因子(form factor)的5瓦LED燈可提供200-300流明，而典型的相同形狀因子的50瓦白熾燈可提供700-1000流明。因此，現(xiàn)有LED通常只用于外部強(qiáng)調(diào)照明，廁所，地下室，棚屋或其他小空間?，F(xiàn)有LED照明源的另一個(gè)缺點(diǎn)包括對(duì)用戶來說LED的前期成本高得令人吃驚。例如，對(duì)泛光燈而言，當(dāng)前30瓦等效的LED燈泡零售價(jià)為60美元以上，而典型的白熾泛光燈零售價(jià)僅為12美元。盡管用戶可理性地通過消耗較小功率的LED來在LED使用壽命期間“彌補(bǔ)差額”，但發(fā)明人認(rèn)為，明顯較高的價(jià)格在很大程度上抑制了用戶的需求。正由于這樣的原因，現(xiàn)有的LED照明源不具有用戶期望和要求的價(jià)格或性能?，F(xiàn)有LED照明源的其他缺點(diǎn)包括這些光源具有許多部分，并且生產(chǎn)需要花費(fèi)大量人力。例如，MR 16的LED照明源的一個(gè)制造商利用14個(gè)以上的部件(除了電子芯片之外)，并且MR 16的LED照明源的另一個(gè)制造商利用60個(gè)以上的部件。本實(shí)用新型的發(fā)明人認(rèn)為這些制造和測(cè)試過程與零件較少且制造過程更加模塊化的LED裝置的制造和測(cè)試相比更復(fù)雜且更耗時(shí)?，F(xiàn)有LED照明源的其他缺點(diǎn)在于散熱器體積限制了輸出性能。更具體地，本發(fā)明人認(rèn)為，對(duì)于更換LED光源(例如MR 16的光源)來說，現(xiàn)有的散熱器在自然對(duì)流情況下不能將LED產(chǎn)生的熱大量排出。在許多應(yīng)用中，LED燈被放入環(huán)境空氣溫度已經(jīng)超過50攝氏度的外殼(例如凹入的天花板)內(nèi)。在該溫度下，表面的福射系數(shù)(emissivity,福射系數(shù))只起到散熱的很小作用。進(jìn)一步地，因?yàn)閭鹘y(tǒng)電子組裝技術(shù)和LED可靠性因素將PCB板的溫度限制為85攝氏度，所以LED的功率輸出也在很大程度上受到了限制。在較高的溫度下，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)輻射發(fā)揮了更重要的作用，因此對(duì)散熱器來說較高的輻射系數(shù)是必要的。傳統(tǒng)上來說，LED照明源輸出的光通過簡單增加LED的數(shù)量來增加，這導(dǎo)致了裝置成本的增加、以及裝置尺寸的增加。另外，這種光具有受限制的光束角以及受限制的輸出。本實(shí)用新型的發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到，銷售照明源的成本還包括存貨成本。更具體地，當(dāng)設(shè)計(jì)不同型號(hào)的照明源(例如廣聚光燈、中型聚光燈、緊湊型聚光燈)時(shí)，制造商、分銷商和/或轉(zhuǎn)銷商必須制造、銷售并儲(chǔ)存這些不同型號(hào)。正由于這樣的原因，大量的資金將被占用在維持庫存所需的費(fèi)用上，而未花在創(chuàng)新上。相應(yīng)地，需要一種無上述缺點(diǎn)的高效照明源。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型涉及高效照明源。更具體地，本實(shí)用新型涉及新穎的LED照明源及其制造方法。部分總體目標(biāo)包括，在不增加裝置成本或裝置尺寸的情況下增加光輸出，以使得能夠覆蓋多個(gè)光束角，并提供使用壽命較長、可靠性較高的產(chǎn)品(ROI)。本實(shí)用新型的實(shí)施例使用一次和二次光學(xué)器件來確定輸出光的性能。通常，一次光學(xué)器件包括反射式光學(xué)器件，二次光學(xué)器件包括透射式光學(xué)器件(例如透鏡)。在一些實(shí)施例中，最終輸出光束角、光束形狀、光束躍遷(beam transitions)(例如衰減(falloff))等由二次光學(xué)器件確定。在本實(shí)用新型的不同的實(shí)施例中，用戶從制造商、分銷商等處接收一個(gè)或多個(gè)部分地完成的照明源。用戶為這些部分地完成的照明源選擇一個(gè)或多個(gè)光學(xué)透鏡，使得所完成的照明源實(shí)現(xiàn)用戶所需的光束特性(例如角度、減弱(drop-off))。隨后，用戶將一個(gè)或多個(gè)光學(xué)透鏡耦接到所述部分地完成的照明源中。因而，通電時(shí)，所完成的照明源輸出具有用戶所需光束特性的光。這就使得可以減少必須制造或存貨的庫存單元(SKU)的數(shù)量。相應(yīng)地，單個(gè)SKU可以與不同的二次光學(xué)器件一起裝運(yùn)，以允許消費(fèi)者能夠確定在現(xiàn)場(chǎng)要安裝哪個(gè)光學(xué)器件來滿足所期望的應(yīng)用需求。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，公開了一種照明源，其被構(gòu)造成輸出具有用戶可修改的光束特性的光。一種裝置包括LED光單元以及驅(qū)動(dòng)模塊，LED光單元被構(gòu)造成響應(yīng)于輸出驅(qū)動(dòng)電壓提供光輸出，驅(qū)動(dòng)模塊與LED光單兀I禹合,其中驅(qū)動(dòng)模塊被構(gòu)造成接收輸入驅(qū)動(dòng)電壓并被構(gòu)造成提供輸出驅(qū)動(dòng)電壓。一個(gè)單元包括耦接到LED光單元的散熱器以及耦接到所述散熱器的反射器，其中散熱器被構(gòu)造成散發(fā)由LED光單元和驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生的熱，其中所述反射器被構(gòu)造成接收光輸出，并且其中反射器被構(gòu)造成輸出具有第一光束特性的光束。照明源包括耦接到散熱器的透鏡，其中透鏡被構(gòu)造成接收具有第一光束特性的光束，并且其中透鏡被構(gòu)造成輸出具有第二光束特性的光束。在一些實(shí)施例中，透鏡由用戶選擇以實(shí)現(xiàn)第二光束特性。在一些實(shí)施例中，透鏡由用戶物理地耦接至散熱器。其中，透鏡被構(gòu)造成可拆除地和可更換地耦接于散熱器。特別地，透鏡通過環(huán)和/或夾結(jié)構(gòu)而可拆除。透鏡插入于殼體(該殼體也用作散熱器)中。進(jìn)一步地，透鏡包括透射式光學(xué)透鏡；以及保持環(huán)，耦接到透射式光學(xué)透鏡，其中保持環(huán)構(gòu)造成將透射式光學(xué)透鏡耦接到散熱器。進(jìn)一步地，保持環(huán)由不完整的圓構(gòu)成。進(jìn)一步地，耦接到散熱器的透鏡被構(gòu)造成要求使用工具來將透鏡從散熱器分離。進(jìn)一步地,光輸出的強(qiáng)度大于約1500坎德拉。進(jìn)一步地，第一光束特性選自由光束角、截止角、衰減特性、視場(chǎng)角組成的組。進(jìn)一步地，散熱器包括多個(gè)散熱片；其中至少一個(gè)散熱片包括保持機(jī)構(gòu)，并且其中透鏡被構(gòu)造成通過保持機(jī)構(gòu)耦接到一個(gè)散熱片。進(jìn)一步地，保持機(jī)構(gòu)選自由位于散熱片上的缺口、耦接到散熱片的夾組成的組。進(jìn)一步地，散熱器包括MR 16形狀因子的散熱器。進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)模塊包括⑶5. 3兼容底座根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，公開了一種用于構(gòu)造提供具有用戶選擇的光束特性的光束的照明源的方法。一種技術(shù)包括接收光源，其中所述光源包括=LED光單元，LED光單元被構(gòu)造成響應(yīng)于輸出驅(qū)動(dòng)電壓提供光輸出；驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊耦接到LED光單元，其中驅(qū)動(dòng)模塊被構(gòu)造成接收輸入驅(qū)動(dòng)電壓并被構(gòu)造成提供輸出驅(qū)動(dòng)電壓；散熱器，散熱器耦接到LED光單元，其中散熱器被構(gòu)造成散發(fā)由LED光單元和驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生的熱；以及反射器，耦接到散熱器，其中反射器被構(gòu)造成接收光輸出，并且其中反射器被構(gòu)造成輸出具有第一光束特性的光束。一種工藝包括接收用戶對(duì)透鏡的選擇以實(shí)現(xiàn)第二光束特性，其中透鏡被構(gòu)造成接收具有第一光束特性的光束，并且其中透鏡被構(gòu)造成輸出具有第二光束特性的光束。一種方法包括使透鏡稱接到光源的散熱器。

參照附圖以更全面地了解本實(shí)用新型。應(yīng)理解這些附圖不被視為對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制，利用附圖更詳細(xì)地闡述了本文描述的實(shí)施例及目前了解的最佳實(shí)施方式，其中圖1A-1B示出了本實(shí)用新型的不同的實(shí)施例；圖2A-2B示出了根據(jù)本實(shí)用新型不同實(shí)施例的模塊圖；圖3A-3B示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例；圖4A-4B示出了本實(shí)用新型的不同實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖1A示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例。更具體地，圖1A-1B示出了具有⑶5.3形狀因子兼容底座120的MR-16形狀因子兼容LED照明源100。MR-16照明源通常依靠12伏特交流電(例如VAC)運(yùn)行。在所示實(shí)例中，LED照明源100被構(gòu)造成提供10度的光束尺寸的聚光燈。在其他實(shí)施例中，LED照明源可構(gòu)造成提供25或40度的光束尺寸的泛光照明、或其他照明方式。在不同的實(shí)施例中，這些LED組件目前正在由本專利申請(qǐng)的受讓人開發(fā)。在不同的實(shí)施例中，LED照明源100可以提供大約7600至8600坎德拉(大約360至400流明)的峰值輸出亮度，為40度的泛光燈提供大約1050至1400坎德拉(大約510至650流明)的峰值輸出亮度，為25度的泛光燈提供大約2300至2500坎德拉(大約620至670流明)的峰值輸出亮度等。因此，本實(shí)用新型的多個(gè)實(shí)施例被認(rèn)為已達(dá)到與傳統(tǒng)MR-16鹵素?zé)襞菹嗤牧炼?。圖1B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的不同實(shí)施例的模塊圖。從圖1B可以看出，在不同實(shí)施例中，光源200包括反射式透鏡(reflecting lens) 210、集成LED模塊/組件220、散熱器230、底座外殼240、透射式透鏡260、以及保持件270。如下文進(jìn)一步所述，在不同實(shí)施例中，用于裝配光源200的模塊化方法被認(rèn)為降低了制造復(fù)雜性，減少了制造成本，提高了光源的可靠性。在不同的實(shí)施例中，反射式透鏡210和透射式透鏡260可以由UV及諸如玻璃、聚碳酸酯材料等的耐腐蝕透明材料制成。在不同的實(shí)施例中，反射式透鏡210或透射式透鏡260可以是透明的以及透射的或?qū)嵭牡?solid)或有涂層以及反射的。就反射式透鏡210而言，實(shí)心的材料產(chǎn)生折疊光路，使得由集成LED組件220產(chǎn)生的光在輸出之前在反射式透鏡210內(nèi)進(jìn)行一次以上的內(nèi)部反射。該折疊光學(xué)透鏡使光源200具有光柱，該光柱通常比從等同深度的傳統(tǒng)反射式透鏡所獲得的更緊密。就透射式透鏡260而言，實(shí)心材料可以是透明的或有色的，可以是機(jī)加工的或模制成型的等，以便控制來自于反射式透鏡210的光的輸出特性。在不同的實(shí)施例中，為了提高光源的耐用性，光學(xué)材料應(yīng)可以在升高的溫度(例如120攝氏度)下長期工作(例如數(shù)小時(shí))。用于反射式透鏡210的材料已知為可從BayerMaterial Science AG購買的MakroIon LED2045或LED 2245型號(hào)的聚碳酸酯。在其他實(shí)施例中，還可使用其他類似材料。在圖1B中，反射式透鏡210可通過整體形成在反射式透鏡210邊緣上的一個(gè)或多個(gè)夾而固定在散熱器230上。此外，反射式透鏡210還可在集成LED組件220被固定在散熱器230的位置的附近處通過粘合劑固定。在不同的實(shí)施例中，可使用單獨(dú)的夾來保持反射式透鏡210。這些夾可用耐熱塑性材料形成，該材料優(yōu)選為白色以便使通過透鏡反向散射的光反射回來。在其他實(shí)施例中，透射式透鏡260可以通過上述夾固定到散熱器230。或者，透射式透鏡260可以首先固定到保持環(huán)270上，保持環(huán)可以固定到散熱器230的一個(gè)或多個(gè)缺口，如下文更詳細(xì)說明的一樣。在一些實(shí)施例中，一旦透射式透鏡260和保持環(huán)270固定到反射性透鏡210或散熱器230，則它們不可用手移除。在這種情況下，必須使用一個(gè)或多個(gè)工具來使這些部件分離。在其他實(shí)施例中，可以簡單用手將這些部件從反射式透鏡210或散熱器230移除。在本實(shí)用新型的不同實(shí)施例中，LED組件根據(jù)每瓦流明的效能裝箱(binned)。例如，在一些實(shí)施例中，具有53至66每瓦流明(L/W)效能的集成LED模塊/組件可裝箱以用于40度的泛光燈，具有大約60L/W效能的LED組件可裝箱以用于聚光燈，具有大約63至67L/W效能的LED組件可用于25度的泛光燈等。在其他實(shí)施例中，基于L/W效能的其他類別或種類的LED組件可用于其他目標(biāo)應(yīng)用。在一些實(shí)施例中，如下文所述，集成LED組件/模塊220典型地包括36個(gè)串聯(lián)或串并混聯(lián)設(shè)置的LED (例如三個(gè)并聯(lián)的包括12個(gè)串聯(lián)的LED的串)等。在其他實(shí)施例中，可使用任意數(shù)量的LED，例如I個(gè)、10個(gè)、16個(gè)等。在其他實(shí)施例中，LED以例如全部串聯(lián)等方式的其他方式電耦接。在不同實(shí)施例中，用于LED組件的目標(biāo)功耗小于13瓦。比基于鹵素的MR 16光源的典型功耗(50瓦)小得多。相應(yīng)地，本實(shí)用新型實(shí)施例利用小于20%的能量就能夠與基于鹵素的MR 16光源的亮度或強(qiáng)度相當(dāng)。在本實(shí)用新型的不同實(shí)施例中，LED組件220直接固定到散熱器230以散發(fā)來自于光輸出部和/或電氣驅(qū)動(dòng)電路的熱。在一些實(shí)施例中，散熱器230可以包括與電氣驅(qū)動(dòng)電路耦接的突出部250。如下文所述，LED組件220通常包括諸如硅等的扁平基板。在不同的實(shí)施例中，可以預(yù)見的是，LED組件220的工作溫度為125至140攝氏度左右。然后利用高導(dǎo)熱率環(huán)氧樹脂(例如導(dǎo)熱率為、6W/m. k.)將硅基板固定到散熱器。在一些實(shí)施例中，可使用諸如可從Tanaka Kikinzoku Kogyo K. K.購買的TS_369、TS-3332_LD等的熱塑性/熱固性環(huán)氧樹脂。還可使用其他環(huán)氧樹脂。在一些實(shí)施例中，不使用螺釘將LED組件固定在散熱器上，然而，在其他實(shí)施例中也可使用螺釘或其他緊固裝置。在不同的實(shí)施例中，散熱器230可用低熱阻/高導(dǎo)熱率的材料制成。在一些實(shí)施例中，散熱器230可用導(dǎo)熱率k=167W/m. k.、熱輻射系數(shù)e=0. 7的陽極化6061-T6鋁合金制成。在其他實(shí)施例中，可使用其他材料，例如導(dǎo)熱率k=225W/m. k.、熱輻射系數(shù)e=0. 9的6063-T6或1050鋁合金。在其他實(shí)施例中，仍然可使用其他合金，例如AL 1100等?？商砑痈郊油繉觼硖岣邿彷椛湎禂?shù)，例如，利用CR203或Ce02的由ZYP Coating, Inc.提供的漆料具有e=0. 9 的熱福射系數(shù)；由 Materials Technologies Corporation 提供的商標(biāo)為 Duracon 的涂料具有e>0. 98的熱輻射系數(shù)；以及其它類似涂料。在其他實(shí)施例中，散熱器230可包括諸如銅等的其他金屬。在某些實(shí)例中，在50攝氏度的環(huán)境溫度下及在自由的自然對(duì)流條件下，測(cè)得散熱器230具有大約8. 5攝氏度/瓦的熱阻，測(cè)得散熱器290，具有大約7. 5攝氏度/瓦的熱阻。通過進(jìn)一步開發(fā)和測(cè)試，人們認(rèn)為在其他實(shí)施例中可以獲得小到6. 6攝氏度/瓦的熱阻。就本專利公開而言，應(yīng)認(rèn)為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可考慮與本實(shí)用新型實(shí)施例中的特性不同的其他材料。在不同的實(shí)施例中，圖1B中的底座組件/模塊240提供用于與燈插座連接的標(biāo)準(zhǔn)GU 5. 3實(shí)體連接和電連接。如下將進(jìn)行更詳細(xì)的描述，底座模塊240內(nèi)的腔體包括用于驅(qū)動(dòng)LED模塊220的耐高溫電子電路。在不同的實(shí)施例中，利用LED驅(qū)動(dòng)電路將對(duì)燈的12VAC輸入電壓轉(zhuǎn)化為120VAC、40VAC或其他電壓。驅(qū)動(dòng)電壓可根據(jù)所需的特定LED構(gòu)造(例如串聯(lián)、并聯(lián)/串聯(lián)等)進(jìn)行設(shè)置。在不同的實(shí)施例中，突出部250在底座模塊240的腔體內(nèi)延伸。底座組件240的殼體可用鋁合金形成，并可由與用于散熱器230和/或散熱器290類似的合金形成。在一個(gè)實(shí)例中，可使用諸如AL 1100等的合金。在其他實(shí)施例中,可使用高溫塑性材料。在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，底座組件240可與散熱器230整體成型，而不是單獨(dú)的單元。如圖1B所示，LED組件220的一部分(LED器件的硅基板)與散熱器230內(nèi)的凹部中的散熱器230接觸。此外，LED組件220的另一部分(包含LED驅(qū)動(dòng)電路)向下彎曲并插入于底座組件240的內(nèi)腔中。在不同的實(shí)施例中，為了便于將來自于LED驅(qū)動(dòng)電路的熱傳遞至底座組件的殼體、以及傳遞來自于LED器件的娃基板的熱,提供一種灌注化合物(potting compound)。灌注化合物可在單個(gè)步驟中涂覆到底座組件240的內(nèi)腔和散熱器230內(nèi)的凹部上。在不同的實(shí)施例中，可使用適應(yīng)性的(compliant)灌注化合物,諸如可從Omega Engineering, Inc.購買的OMEGABONDk' 200或可從Epoxies, Etc.購買的50-1225。在其他實(shí)施例中，可使用其他類型的傳熱材料。圖2A-2B示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例。更具體地，圖2A示出了根據(jù)不同的實(shí)施例的LED封裝子組件(LED模塊)。更具體地，示出了多個(gè)LED 300設(shè)置在硅基板310上。在一些實(shí)施例中，可以預(yù)見的是，多個(gè)LED 300串聯(lián)并由大約120伏AC (VAC)的電壓源供電。為了使每個(gè)LED300上都有足夠的電壓降(例如3至4伏)，在不同的實(shí)施例中，可考慮使用30至40個(gè)LED。在具體實(shí)施例中，37至39個(gè)LED串聯(lián)耦接。在其他實(shí)施例中，LED 300串并混聯(lián)并由大約40VAC的電壓源供電。例如，多個(gè)LED 300包括以三個(gè)組布置的36個(gè)LED，每組有12個(gè)串聯(lián)耦接的LED 300。因此每組與由LED驅(qū)動(dòng)電路提供的電壓源(40VAC)并聯(lián)耦接，使得每個(gè)LED 300上均獲得足夠的電壓降(例如3至4伏)。在其他實(shí)施例中，考慮使用其他驅(qū)動(dòng)電壓，并且還可考慮使用LED 300的其他布置。在不同的實(shí)施例中，LED 300安裝在硅基板310或其他導(dǎo)熱基板上。在不同的實(shí)施例中，薄型電絕緣層和/或反射層可將LED 300和硅基板310隔開。典型地通過導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂將從LED 300產(chǎn)生的熱傳遞至硅基板310和散熱器，如上所述。在不同的實(shí)施例中，娃基板的尺寸大約為5. 7mmX5. 7mm,深度大約為0. 6微米。該大小可根據(jù)具體照明要求進(jìn)行改變。例如，針對(duì)較低發(fā)光強(qiáng)度，可在基板上安裝較少的LED，相應(yīng)地可減小基板的尺寸。在其他實(shí)施例中，可使用其他基板材料，并還可使用其他形狀和尺寸。如圖2A所示，一圈硅樹脂315設(shè)置在LED 300的周圍以限定井型結(jié)構(gòu)。在不同的實(shí)施例中，含磷材料設(shè)置在井結(jié)構(gòu)內(nèi)。在工作過程中，LED300提供帶藍(lán)色的光輸出、紫色光輸出、或紫外光輸出。進(jìn)而，含磷材料由藍(lán)色輸出光/紫外輸出光激發(fā)而發(fā)出白光輸出。如圖2A所示，多個(gè)結(jié)合墊(bonding pad，焊盤)320可以設(shè)置在基板310上(例如
2至4個(gè)結(jié)合墊)。然后，傳統(tǒng)焊料層(例如96. 5%錫和5. 5%金)可以設(shè)置在硅基板310上，使得在其上形成一個(gè)或多個(gè)錫球330。在圖2A所示的實(shí)施例中，設(shè)置四個(gè)結(jié)合墊320，每個(gè)角中處一個(gè)，對(duì)于每個(gè)電源連接需要兩個(gè)結(jié)合墊。在其他實(shí)施例中，可僅使用兩個(gè)結(jié)合墊，每個(gè)AC電源連接需要一個(gè)結(jié)合墊。圖2A所示的為柔性印刷電路(FPC) 340。在不同的實(shí)施例中，F(xiàn)PC340可以包括柔性基板材料，諸如聚酰亞胺，諸如來自于Dupont的Kapton 等。如圖所示,FPC 340具有用于結(jié)合到硅基板310的一系列結(jié)合墊350、以及用于耦接到高電源電壓(例如120VAC、40VAC等)的結(jié)合墊360。另外，在一些實(shí)施例中，設(shè)置有開口 370，LED 300將透過該開口發(fā)光。在本實(shí)用新型的不同的實(shí)施例中，可考慮用于FPC 340的各種形狀和尺寸。例如，如圖2A所示，可在FPC 340上制造一系列切口 380以降低FPC 340相對(duì)于基板310的膨脹和收縮的影響。作為另一實(shí)例，可設(shè)置不同數(shù)量的結(jié)合墊350，例如兩個(gè)結(jié)合墊。僅為另一實(shí)例，F(xiàn)PC 340可以是新月形，且開口 370可以不是通孔。在其他實(shí)施例中，可根據(jù)本專利公開而想到FPC 340的其他形狀和尺寸。在圖2B中，以連接至硅的頂表面的傳統(tǒng)倒裝芯片式布置的方式，基板310通過錫球330結(jié)合到FPC 340。通過在硅的頂表面處進(jìn)行電連接，其與硅的傳熱表面電隔離。這使得硅基板310的整個(gè)底面將熱傳遞至散熱器。另外，作為對(duì)結(jié)合到通常抑制熱傳遞的PCB材料的替代，這使得LED直接結(jié)合到散熱器以便使熱傳遞最大化。從該構(gòu)造可以看出，LED300定位成通過開口 370發(fā)光。在不同的實(shí)施例中，上述灌注化合物還用來起到底部填充(under fill)操作等的作用，以密封基板310與FPC 340之間的空間380。在電子驅(qū)動(dòng)裝置和硅基板310結(jié)合到FPC 340之后，進(jìn)而裝配LED封裝子組件或模塊220。在不同的實(shí)施例中，可單獨(dú)測(cè)試這些LED模塊以用于正確工作。圖3A-3B示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的制造工藝的框圖。在不同的實(shí)施例中，有些單獨(dú)的制造工藝可以并行地或串行地發(fā)生。為便于理解，可參照前圖中的特征。在不同的實(shí)施例中，可進(jìn)行下列工藝來形成LED組件/模塊。首先，步驟400 :將多個(gè)LED 300設(shè)置在電絕緣硅基板310上并進(jìn)行連接。如圖3A所示，步驟410 :將硅膠壩315放置在硅基板310上以限定井結(jié)構(gòu)，該井結(jié)構(gòu)隨后將用含磷材料填充。接下來，步驟420 將硅基板310結(jié)合到柔性印刷電路340。如上所述，焊球和倒裝焊(例如330)可用于不同的實(shí)施例中的焊接工藝。接下來，步驟430 :可將多個(gè)電子驅(qū)動(dòng)電路裝置和觸頭焊接到柔性印刷電路340。觸頭用于接收大約12VAC的驅(qū)動(dòng)電壓。如上所述，與本領(lǐng)域MR-16燈泡的現(xiàn)狀不同，不同實(shí)施例中的電子驅(qū)動(dòng)裝置可持續(xù)高溫工作，例如120攝氏度。在不同的實(shí)施例中，步驟440 :將包括電子驅(qū)動(dòng)電路的柔性印刷電路的第二部分插入到散熱器中并插入到底座模塊的內(nèi)腔中。如圖所示，柔性印刷電路的第一部分進(jìn)而被彎曲大約90度，使得硅基板鄰近于散熱器的凹部。然后，步驟450 :利用環(huán)氧樹脂等材料將硅基板的背面在散熱器的凹部內(nèi)結(jié)合到散熱器。在不同的實(shí)施例中，步驟460 :電子驅(qū)動(dòng)部件/電路中的一個(gè)或多個(gè)可以結(jié)合到散熱器的突出部。在一些實(shí)施例中，電子驅(qū)動(dòng)部件/電路可以具有散熱觸頭(例如金屬觸頭)。這些金屬觸頭可以通過螺釘(例如金屬、尼龍等)附接到散熱器的突出部。在一些實(shí)施例中，可以使用熱環(huán)氧樹脂來將一個(gè)或多個(gè)電子驅(qū)動(dòng)部件固定到散熱器。隨后，步驟470 :使用灌注化合物填充底座模塊內(nèi)的氣隙，并將灌注化合物用作用于硅基板的底部填充化合物。隨后，步驟480 :可以將反射式透鏡固定到散熱器，然后步驟490 :可以測(cè)試LED光源以用于正確工作。在不同的實(shí)施例中，步驟500 :可以將正確工作的底座子組件/模塊與一個(gè)或多個(gè)透射式透鏡物品和/或保持環(huán)(如上所述)一起進(jìn)行封裝，并且步驟510 :運(yùn)送給一個(gè)或多個(gè)分銷商、轉(zhuǎn)銷商、零售商或顧客。在不同的實(shí)施例中，可以儲(chǔ)備或存儲(chǔ)模塊及單獨(dú)的透射式透鏡。隨后，在不同的實(shí)施例中，步驟520 :終端用戶希望得到一種特定的照明方案。在不同的實(shí)例中，該照明方案可能需要不同光束角、不同截止角(cut-off angle,遮光角)或衰減(roll-offs,濾除)、不同色彩、不同視場(chǎng)角(field angle,張角)等。在不同的實(shí)施例中，光束角、視場(chǎng)角及全截止角可以根據(jù)工程和/或市場(chǎng)需求而相對(duì)于上述情況改變。另夕卜，最大強(qiáng)度還可以根據(jù)工程和/或市場(chǎng)需求進(jìn)行改變。根據(jù)終端用戶的應(yīng)用，步驟530 :可以選擇二次透射式透鏡。在不同的實(shí)施例中，所選擇的透鏡可以是或可以不是用于照明模塊的“套件”的一部分。換而言之，在一些實(shí)例中，對(duì)于每個(gè)照明模塊可設(shè)置多種透射式透鏡；并且在其他實(shí)例中，照明模塊可以與透射式透鏡單獨(dú)設(shè)置。在不同的實(shí)施例中，步驟540 :組裝工藝可以包括將保持環(huán)附接到透射式透鏡，并將保持環(huán)卡入散熱器的凹槽中。在其他實(shí)施例中，為所設(shè)置的每個(gè)透射式透鏡均已安裝保持環(huán)。在一些實(shí)施例中，一旦將保持環(huán)卡入散熱器、夾子等，保持環(huán)(及二次光學(xué)透鏡)就不可用手移除。在這種情況下，必須使用一種工具(諸如薄螺絲刀、起子(鎬形工具，Pick)等)來從所組裝的單元中移除二次光學(xué)透鏡(透射式透鏡)。在其他實(shí)施例中，可以用手移除限制機(jī)構(gòu)。在圖3B中，步驟550 :可以為終端用戶提供所組裝的光單元并進(jìn)行安裝。圖4A-4B示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的散熱器的實(shí)施例。更具體地，圖4A示出了散熱器的透視圖，且圖4B示出了散熱器的截面圖。在圖4A-4B中，示出了散熱器600包括多個(gè)散熱片610。另外，散熱片610可以包括與保持環(huán)/透射式透鏡匹配的機(jī)構(gòu)。如圖4A-4B中的實(shí)例所示，該機(jī)構(gòu)包括位于散熱片610上的缺口 620。在一些實(shí)施例中，每一個(gè)散熱片610均可以包括缺口 620，而在其他實(shí)施例中，可以并非所有散熱片610都包括缺口。在其他實(shí)施例中，匹配機(jī)構(gòu)可以包括使用附加的夾、位于反射光學(xué)器件上的夾等。在其他實(shí)施例中，透射式透鏡可以耦接到與散熱器和/或反射式透鏡耦接的中間格柵或類似裝置。相應(yīng)地，本實(shí)用新型的實(shí)施例可以涉及寬束光源或窄束光源。在閱讀本公開內(nèi)容后，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說可預(yù)想到其他實(shí)施例。在其他實(shí)施例中，可對(duì)上文所公開的實(shí)用新型有利地進(jìn)行組合或子組合。對(duì)結(jié)構(gòu)的框圖和流程圖進(jìn)行分組便于理解。然而應(yīng)該理解的是，在本實(shí)用新型的可選實(shí)施例中可涵蓋對(duì)框的組合、添加新框、重新排列框等。因此，說明書和附圖應(yīng)看作是說明性的而非限制性的。然而，顯而易見的是，在不背離更廣的精神和范圍的情況下，可對(duì)本實(shí)用新型作出各種修改和改變。
權(quán)利要求1.一種照明源，被構(gòu)造成輸出具有用戶可修改的光束特性的光，其特征在于，包括 LED光單元，構(gòu)造成響應(yīng)于輸出驅(qū)動(dòng)電壓提供光輸出； 驅(qū)動(dòng)模塊，耦接到所述LED光單元，其中所述驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)造成接收輸入驅(qū)動(dòng)電壓并構(gòu)造成提供所述輸出驅(qū)動(dòng)電壓； 散熱器，耦接到所述LED光單元，其中所述散熱器構(gòu)造成散發(fā)由所述LED光單元和所述驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生的熱； 反射器，耦接到所述散熱器，其中所述反射器構(gòu)造成接收所述光輸出，并且其中所述反射器構(gòu)造成輸出具有第一光束特性的光束；以及 透鏡，耦接到所述散熱器，其中所述透鏡構(gòu)造成接收具有所述第一光束特性的光束，并且其中所述透鏡構(gòu)造成輸出具有第二光束特性的光束； 其中，所述透鏡由用戶選擇以實(shí)現(xiàn)所述第二光束特性；并且 其中，所述透鏡由用戶耦接至所述散熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明源，其特征在于，所述透鏡包括 透射式光學(xué)透鏡；以及 保持環(huán)，耦接到所述透射式光學(xué)透鏡，其中所述保持環(huán)構(gòu)造成將所述透射式光學(xué)透鏡耦接到所述散熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明源，其特征在于，所述保持環(huán)由不完整的圓構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明源，其特征在于，耦接到所述散熱器的所述透鏡被構(gòu)造成要求使用工具來將所述透鏡從所述散熱器分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明源，其特征在于，所述光輸出的強(qiáng)度大于1500坎德拉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明源，其特征在于，所述第一光束特性選自由光束角、截止角、衰減特性、視場(chǎng)角組成的組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明源，其特征在于， 所述散熱器包括多個(gè)散熱片； 其中至少一個(gè)散熱片包括保持機(jī)構(gòu)，并且 其中所述透鏡被構(gòu)造成通過所述保持機(jī)構(gòu)耦接到一個(gè)散熱片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明源，其特征在于，所述保持機(jī)構(gòu)選自由位于散熱片上的缺口、耦接到所述散熱片的夾組成的組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明源，其特征在于，所述散熱器包括MR16形狀因子的散熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括GU5.3兼容底座。
專利摘要一種照明源，被構(gòu)造成輸出具有用戶可修改的光束特性的光，照明源包括LED光單元，用于響應(yīng)于輸出驅(qū)動(dòng)電壓提供光輸出；驅(qū)動(dòng)模塊，用于接收輸入驅(qū)動(dòng)電壓并用于向LED光單元提供輸出驅(qū)動(dòng)電壓；散熱器，耦接到LED光單元，用于散發(fā)由LED光單元和驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生的熱；反射器，耦接到散熱器，用于接收光輸出，并用于輸出具有第一光束特性的光束；以及透鏡，耦接到散熱器，用于接收具有第一光束特性的光束，并且用于輸出具有第二光束特性的光束，其中透鏡由用戶選擇以實(shí)現(xiàn)第二光束特性，并且其中透鏡由用戶耦接至散熱器。
文檔編號(hào)F21V5/04GK202884539SQ20122044638
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者弗蘭克·舒姆, 克利?！び?申請(qǐng)人:天空公司