一種LED面光源、LED燈片及LED燈的製作方法

2023-05-29 17:46:21

本發明屬於照明技術領域，涉及一種照明器件，特別是涉及一種LED面光源、LED燈片及LED燈。

背景技術：

隨著現代科技的快速發展，具有節能、省電、無汙染、高環保等特性的LED燈逐漸取代傳統的照明燈具。很多人希望LED燈能做得像鎢絲白熾燈那樣輕巧，360度全角度發光。

如授權公告號為CN203309561U的中國發明專利，其公開了一種高光效的LED光源模組，該模組包括透明基板、在透明基板上固定有LED晶片陣列，LED晶片陣列由n個透明的晶片通過金屬線串、並聯構成，n為正整數，LED晶片陣列和透明基板外整體包裹一層混有螢光粉的封裝樹脂，該LED光源模組可以同時向上和向下發光，貌似實現了360度全空間角度發光。然而，實際效果並不然。究其原因是受現有LED晶片的本身結構所限制。參見圖1所示，現有LED晶片100的基本結構包括：一個用於發光的半導體110，設置於半導體下方用於散熱的藍寶石襯底120，設置於藍寶石襯底120下方的電鍍不透光層130。現有LED晶片統一的做法是在藍寶石襯底後多了一道工序，那就是底部的電鍍，電鍍的目的是讓發光體(即半導體110)透過電鍍層130將光反射出來。但是光透過電鍍層反射後出來的亮度相當少，即光損很多。故而，現有市面上所謂的360度全空間角度發光僅是一個概念。

技術實現要素：

鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種LED面光源、LED燈片及LED燈，用於解決現有LED面光源的發光面有限，無法實現真正意義上的360度全空間角度發光的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種LED面光源，所述LED面光源包括：導體；設置於所述半導體下方的用於透光和導熱的透光介質。

於本發明的一實施例中，所述透光介質的主要成分為氧化矽。

於本發明的一實施例中，所述透光介質為玻璃。

於本發明的一實施例中，所述透光介質為水晶。

於本發明的一實施例中，所述晶片由矽膠封裝。

本發明還提供一種LED燈片，所述LED燈片包括：LED面光源；所述LED面光源包括半導體和設置於所述半導體下方的用於透光和導熱的透光介質；透明基板，用於固定由所述LED面光源排列組成的LED面光源陣列；正極導電體，固定於所述透明基板上，通過導電線與所述LED面光源陣列相連，為所述LED面光源陣列提供正極電壓；負極導電體，固定於所述透明基板上，通過導電線與所述LED面光源陣列相連，為所述LED面光源陣列提供負極電壓。

於本發明的一實施例中，所述透光介質的主要成分為氧化矽。

於本發明的一實施例中，所述透光介質包括玻璃或/和水晶。

於本發明的一實施例中，所述正極導電體包括第一部體和第二部體；所述第一部體固定於所述透明基板上，所述第二部體處於所述透明基板外部；所述負極導電體包括第三部體和第四部體；所述第三部體固定於所述透明基板上，所述第四部體處於所述透明基板外部；其中，所述第一部體大於所述第二部體；所述第三部體大於所述第四部體。

於本發明的一實施例中，所述正極導電體和負極導電體均為導電金屬片。

本發明還提供一種LED燈，所述LED燈包括如上所述的LED燈片。

如上所述，本發明的LED面光源、LED燈片及LED燈，具有以下有益效果：

本發明在現有LED面光源工序中減少了電鍍的工序，採用了透光介質，使得半導體發出的光透過正面的投射，加上背部貼著透光介質導出來的光，即可以形成了360度的出光角度，不但節省了製作工序及成本，還提高了光通量。

附圖說明

圖1顯示為現有的LED面光源的結構示意圖。

圖2顯示為本發明實施例所述的LED面光源的一種實現結構示意圖。

圖3顯示為本發明實施例所述的LED燈片的一種實現結構示意圖。

圖4a顯示為本發明實施例所述的LED燈片的一種LED面光源陣列結構示意圖。

圖4b顯示為本發明實施例所述的LED燈片的另一種LED面光源陣列結構示意圖。

圖4c顯示為本發明實施例所述的LED燈片的再一種LED面光源陣列結構示意圖。

元件標號說明

100 LED面光源

110 半導體

120 藍寶石襯底

130 不透光層

200 LED面光源

210 半導體

220 透光介質

300 LED燈片

310 LED面光源

311 半導體

312 透光介質

320 透明基板

330 正極導電體

331 第一部體

332 第二部體

340 負極導電體

341 第三部體

342 第四部體

350 導電線

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不衝突的情況下，以下實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。

參見圖2所示，本發明提供一種LED面光源200，所述LED面光源200包括：半導體210和設置於所述半導體210下方的用於透光和導熱的透光介質220。所述LED面光源的形狀可以根據實際需要設計，如圓形、正方形、長方形、三角形、菱形、多邊形等任意形狀，本發明的保護範圍不限於所述LED面光源的形狀和尺寸。本發明所述的LED面光源可以實現4D全面均勻發光的效果。

所述半導體210為可發光的半導體。

所述透光介質220的主要功能在於透光和散熱，透光率可根據實際應用需求進行設置或選取，散熱效果也可根據實際需要進行選擇，只要能滿足以上兩點需求的材料介質都可以應用在本發明中作為透光介質220。本發明的保護範圍不限於所述透光介質220的具體材料和成分。本實施例所述的透光介質220的主要成分為氧化矽，例如：包含氧化矽和氧化鉛(鉛水晶片的折射率很高，色散很大，密度較高,具有高導熱的特性)的透光介質。

所述透光介質220可以為玻璃，也可以為水晶。

當所述透光介質220為玻璃時，可以選用以下任一類型的玻璃：

1)普通玻璃(成分為Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2)；

2)石英玻璃(以純淨的石英為主要原料製成的玻璃，成分僅為SiO2)；

3)鋼化玻璃(成分與普通玻璃成分相同)；

4)鉀玻璃(成分為K2O、CaO、SiO2)；

5)硼酸鹽玻璃(成分為SiO2、B2O3)；

6)有色玻璃在(普通玻璃製造過程中加入一些金屬氧化物。Cu2O——紅色；CuO——藍綠色；CdO——淺黃色；CO2O3——藍色；Ni2O3——墨綠色；MnO2——紫色；膠體Au——紅色；膠體Ag——黃色)；

7)變色玻璃(用稀土元素的氧化物作為著色劑的高級有色玻璃)；

8)光學玻璃(在普通的硼矽酸鹽玻璃原料中加入少量對光敏感的物質，如AgCl、AgBr等，再加入極少量的敏化劑，如CuO等，使玻璃對光線變得更加敏感)；

9)彩虹玻璃(在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化劑和溴化物製成)；

10)防護玻璃(在普通玻璃製造過程加入適當輔助料，使其具有防止強光、強熱或輻射線透過而保護人身安全的功能。如灰色——重鉻酸鹽，氧化鐵吸收紫外線和部分可見光；藍綠色——氧化鎳、氧化亞鐵吸收紅外線和部分可見光；鉛玻璃——氧化鉛吸收X射線和r射線；暗藍色——重鉻酸鹽、氧化亞鐵、氧化鐵吸收紫外線、紅外線和大部分可見光；加入氧化鎘和氧化硼吸收中子流。

11)微晶玻璃(又叫結晶玻璃或玻璃陶瓷，是在普通玻璃中加入金、銀、銅等晶核製成，代替不鏽鋼和寶石，作雷達罩和飛彈頭等)。

12)玻璃纖維(由熔融玻璃拉成或吹成的直徑為幾微米至幾千微米的纖維，成分與玻璃相同)

13)玻璃絲(即長玻璃纖維)

14)玻璃鋼(由環氧樹脂與玻璃纖維複合而得到的強度類似鋼材的增強塑料)。

15)玻璃紙(用粘膠溶液製成的透明的纖維素薄膜)。

16)金屬玻璃(玻璃態金屬，一般由熔融的金屬迅速冷卻而製得)。

17)螢石(氟石)(無色透明的CaF2，用作光學儀器中的稜鏡和透光鏡)。

當所述透光介質220為水晶時，可以根據以下介紹的水晶特性選用任一類型的水晶。水晶(rock Crystal)是一種石英(Quartz)結晶體礦物，它的主要化學成份是二氧化矽，化學式為SiO2。國際上通常以Rock crystal來特指天然水晶。當二氧化矽結晶完美時就是水晶；結晶不完美的就是石英：二氧化矽膠化脫水後就是瑪瑙；二氧化矽含水的膠體凝固後就成為蛋白石；二氧化矽晶粒小於幾微米時，就組成玉髓、燧石、次生石英巖。

化學成分：二氧化矽，化學成分中含Si—46.7％，O—53.3％。由於含有不同的微量元素或色心而呈現多種顏色[3]。

礦物成分：針鐵礦、赤鐵礦、金紅石、磁鐵礦、電氣石、石榴石、雲母、綠泥石等形成了包裹體水晶，如發晶、鈦晶、綠幽靈等，發晶中則含有肉眼可見的似頭髮狀的針狀礦物的包裹體形成。含錳和鐵者稱紫水晶；含鐵者；呈金黃色或檸檬色稱黃水晶；含錳和鈦呈玫瑰色者稱薔薇石英，即粉水晶；煙色者稱煙水晶；褐色者稱茶晶；黑色透明者稱為墨晶。

結晶習性：結晶完美的水晶晶體屬三方晶系，常呈六稜柱狀晶體，柱面橫紋發育，柱體為一頭尖或兩頭尖，多條長柱體連結在一塊，通稱晶簇，美麗而壯觀，形狀可謂是千姿百態。除了常見的長柱狀外，還有似寶劍形，有的若板狀，有的如短柱形，有的像雙錐。有的小如手指，有的大如巨石；有的不足半兩，有的重達300多公斤。

光學性質：

顏色：

無色，淺至深的紫色，淺黃、中至深黃色，淺至深褐、棕色，綠至黃綠色，淺至中粉紅。

紫水晶：淺至深的紫色。

黃水晶：淺黃、中至深黃色。

藍水晶：淡藍、暗藍色。幾乎所有的藍色水晶都是人工合成的。

煙晶：淺至深褐、棕色。由於成分中Al3+替換了Si4+，受輻照後產生[AlO4]4-色心。

綠水晶：綠至黃綠色。顏色形成與Fe2+有關，市場上幾乎不存在天然形成的綠色水晶，通常是紫水晶在加熱成黃水晶的過程中形成的一種中間產物。

芙蓉石：淺至中粉紅，色調較淺。通常因含有微量的鈦(Ti)元素而呈粉紅色。可具有透射星光效應。

發晶：無色、淺黃、淺褐等，可因含金紅石常呈金黃、褐紅等色，含電氣石常呈灰黑色；含陽起石而呈灰綠色。

光澤：玻璃光澤。斷口處為油脂光澤。光澤，指寶石表面對光線反射的一種光學性質。觀察水晶的光澤，可用手握著它，以燈光或窗戶投進來的光線看表面反射，透明水晶亮度與光澤強弱有關。

透明度：水晶透明度與透過它的光的質與量有關。光線透明過厚度為1釐米以上的水晶碎片或薄片時，可以清晰地看到映出的圖像。如果底像不夠清楚，僅見輪廓，那便是半透明。

折射率(RI)：1.544－1.553，幾乎不超出此範圍。(折射率，是當光由空氣中透入寶石晶體，並產生折射現象，其入射角正弦與折射角正弦之比值。)

雙摺率(DR)：0.009(最大)，此值非常穩定。

色散值：0.013。色散是說寶石的折射率隨照明光的不同而有一定的變化。例如鑽石對紅光折射為2.405；對綠光為2.427；紫光為2.449。

光性：一軸晶正光性。正交偏光下所看到的一軸晶幹涉圖是獨特的，其黑十字臂未達中心，形成中空的圖案，俗稱牛眼乾涉圖。中心部分通常為淡綠色或淡粉色。

多色性:無色水晶沒有多色性。有色水晶有弱到強的多色性.表現為體色的不同深淺。

力學性質：

解理：無解理。所謂解理是指礦物被打擊時，沿一定方向有規則地裂開形成光滑平面的性質。根據解理的程度可以分為五類：極完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和無解理，水晶屬於無解理。

斷口：貝殼狀。斷口也叫破口。它是指礦物被打擊後產生不規則的破裂，破裂裂面凹凸不平稱為斷口。根據斷口的形狀可分為貝殼狀和鋸齒狀。

硬度：摩氏硬度7，為摩氏硬度，相當於鋼銼一般堅硬。

密度(比重SG)：2.66(0.03，0.02)g/cm3。這意味著一定體積水晶的重量，是相同體積水的重量的2.56-2.66倍。塊狀變種水晶密度可能稍高些。

壓電性：水晶晶體受到壓力時會產生電荷；反之，受到電壓作用時，晶體會產生頻率很高的振動。水晶具有可使壓力與電荷相互轉移的性能，稱壓電性。

條痕顏色：無色。礦物粉末的顏色叫條痕。它可以消除假色，減弱他色，保留自色，是比礦物的顏色更為可靠的鑑定特徵之一。

熔點：水晶熔點為1713℃。

本實施例所述的LED面光源外層還可覆蓋透明的矽膠，以加強LED面光源的祈禱光及導熱的效果。此外，還可在矽膠中添加螢光粉等物質，來保證穩定性。

本發明利用透光介質來固定無電鍍層的LED半導體(即半導體210)，然後根據電壓及電流的驅動電路來驅使LED半導體發光，再在LED面光源外層覆蓋透明的矽膠，可以加強LED面光源的祈禱光及導熱的效果，達到了LED面光源的4D全面發光的效果,延長了該高導熱低光衰特性的LED面光源的壽命。

傳統LED面光源的做法是在藍寶石襯底後多了一道工序，即藍寶石底部的電鍍，電鍍的目的是讓發光體透過電鍍層把光反射出來,但是光透過電鍍層反射後出來的亮度相當少。而本發明不需要電鍍層，並利用透光性高的介質把無背鍍(即無電鍍層)的晶片固定在透光性好的介質上，如此可以不須反射即可將光完全的投射出去。本發明可以中原LED面光源亮度的基礎上增加至少三分之一的光通量，並且達到了傳統LED無法做到的全方位發光(傳統只有半圓最高180度出光面)，此外透過圓柱形模條導入透明的矽膠體，利用矽膠體的反射出光，可以達到全方位無暗區的出光。

本發明實施例還提供一種LED燈片，參加圖3所示，所述LED燈片300包括：LED面光源310，透明基板320，正極導電體330，負極導電體340，導電線350。所述LED面光源310包括半導體311和設置於所述半導體下方的用於透光和導熱的透光介質312。所述透明基板320用於固定由所述LED面光源310排列組成的LED面光源陣列。所述正極導電體330固定於所述透明基板320上，通過導電線350與所述LED面光源陣列相連，為所述LED面光源陣列提供正極電壓。所述負極導電體340固定於所述透明基板320上，通過導電線350與所述LED面光源陣列相連，為所述LED面光源陣列提供負極電壓。所述LED燈片的長度可以設置成任意所需長度或寬度尺寸，所述LED燈片的形狀可以設置為任意所需形狀，如直線型、折線型、曲線型、波浪線型、不規則線型等任意形狀，本發明的保護範圍不限於所述LED燈片的形狀、長度和寬度尺寸。

所述透光介質312的主要功能在於透光和散熱，透光率可根據實際應用需求進行設置或選取，散熱效果也可根據實際需要進行選擇，只要能滿足以上兩點需求的材料介質都可以應用在本發明中作為透光介質。本發明的保護範圍不限於所述透光介質220的具體材料和成分。本實施例所述的透光介質312的主要成分為氧化矽，例如：包含氧化矽和氧化鉛(鉛水晶片的折射率很高，色散很大，密度較高,具有高導熱的特性)的透光介質。所述透光介質312可以為玻璃，也可以為水晶。

所述正極導電體330包括第一部體331和第二部體332；所述第一部體331固定於所述透明基板320上，所述第二部體332處於所述透明基板320外部；所述負極導電體340包括第三部體341和第四部體342；所述第三部體341固定於所述透明基板320上，所述第四部體342處於所述透明基板320外部；其中，所述第一部體331長於所述第二部體332；所述第三部體341長於所述第四部體342。

進一步，所述正極導電體330和負極導電體340均為導電金屬片，例如：銅片，金片，鐵片，鋁片等任意具有導電、導熱功能的片狀體或其他形狀體。所述正極導電體330和負極導電體340還具有均溫特性，能夠避免LED燈片因局部溫度過高而損壞。此外，由於所述正極導電體330和負極導電體340的大部分結構與所述透明基板320直接相接觸，也容易將熱量快速傳遞至所述透明基板320，相較於傳統LED燈片散熱更快。

所述導電線350優選採用金線，也可以採用其他導電金屬線或導電非金屬線，只要滿足使用需要，本發明的保護範圍不限於導電線350的具體材料和結構。

此外，所述LED面光源陣列中，LED面光源310的排列方式可以為任意合適方式，本發明的保護範圍不限於所述LED面光源的排列方式。所述LED面光源陣列中，LED面光源可以全部串聯相連，例如圖4a所示，也可以全部並聯相連，例如圖4b所示，還可以串聯並聯混合相連,例如圖4c所示。

本發明實施例還提供一種LED燈，所述LED燈包括如上所述的LED燈片300。其中，LED燈中，所述LED燈片300的布局方式可以為任意設置方式，本發明的保護範圍不限於LED燈中LED燈片的布局、數量、和結構。

本發明採用了透光介質實現了無背鍍的LED面光源，可以根據透光介質的面積及LED面光源的大小，控制輸出功率並增加二極體半導體發光量，還可以通過灌注矽膠形成圓柱形的發光體，真正達到4D(360度全方位)無暗區覆蓋的光源。

現有的LED晶片要發光必須要有銅，鋁，鐵等金屬或是非金屬來做支架，但是發光的角度最大只有180度。本發明相對於現有LED晶片工序中減少了電鍍的工序，採用了透光介質，使得半導體發出的光透過正面的投射，加上背部貼著透光介質導出來的光，即可以形成了360度的出光角度，不但節省了製作工序及成本，還提高了光通量(即原LED晶片損失的光通量)。

綜上所述，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。