一種led燈泡的生產方法
2023-05-20 01:34:21
專利名稱：一種led燈泡的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種LED燈泡的生產方法，屬於LED照明技術領域。
背景技術：
申請號為 201210253590.X,201210253702.1,201210253639.1,201210253844.8, 201210255564.0等中國專利申請公開了多個結構方案、可通用和互換的LED燈泡；申請號 為 201210253515.3,201210253816.6,201210253596.7,201210253819.X,201210253801.X、 201210253802.4等中國專利申請公開了多個結構方案、可方便更換LED燈泡的LED燈。上 述及相關專利描述的LED燈泡，是採用LED作為發光體，可以獨立使用、可互換和更換，用非 破壞性手段不可拆分的光源結構；描述的LED燈均可方便更換燈泡，且這些燈結構相比現 行的一體式LED燈結構更簡單。這些技術為建立以LED燈泡為中心的照明產業架構，使LED 燈泡(照明光源)、燈具、照明控制成為獨立生產、應用的終端產品的基本理念奠定了基礎。 進一步創造理念先進、更易標準化的LED燈泡結構部件對於改變現行LED照明產業架構意 義深遠，尤其是作為LED燈泡核心組件的光機模組。發明內容
本發明的目的在於，提供一種ED照明燈的生產方法，它可以使LED照明產品實現 規模化和集約化的生產，並大規模減少LED照明燈的製造成本。
本發明的技術方案:一種LED燈泡的生產方法，其特點是，包括以下步驟:①在襯底上作過渡外延層，形成外延片；②外延片進入反應爐進行覆矽、上膠、光刻、蝕刻、鍍膜、合金、磨片等工序，分層生長形 成特定位置上的LED晶片及相關線路，LED晶片生長完成後不分割，檢測合格後，得到產品 A，在產品A上固晶上相關元器件(對晶片級驅動電源晶片等元件進行固晶，如果有的話。也 可通過在反應爐中直接生長形成)，再進行引線鍵合(打金線連接LED晶片及相關元器件)， 得到產品B，經過步驟2，外延片上可以形成完整的LED電路(跟預定的LED電路相同);且分 層生長LED晶片的各項工藝(光刻、蝕刻等)均為現有的工藝手段)。
③在產品B上進行灌膠蓋片、烘烤，經檢測後進行分色分光，形成成品的光機模 組；④使用光機模組與燈泡配件進行LED燈泡的組裝，經過老化和包裝後，得到成品的LED 燈泡。
上述的LED燈泡的生產方法中，所述步驟①中直接以光機模板為襯底，或者以形 狀與光機模板相同的薄型襯底作為襯底；所述灌膠蓋片的具體步驟是在產品B的LED相關 元器件上使用透明封膠和/或透明蓋板進行覆蓋，僅露出LED相關元器件上的關連焊盤；當 步驟①中以形狀與光機模板相同的薄型襯底層作為襯底時，步驟③中就還需將產品B與光 機模板進行粘合；所述光機模板的兩側設有缺口 ；所述LED相關元器件包括LED晶片、相關 線路和相關元器件。以形狀與光機模板相同的薄型襯底作為襯底是基於現有成熟晶片生產技術與成本的考慮。光機模板在光機模組中需要起到支撐的作用，其厚度需要滿足一定要 求，如果以光機模板直接為襯底當前需要選用成熟的襯底材料來製作，成本較高；而以形狀 與光機模板相同的薄型襯底層作為襯底，然後在步驟③中與光機模板相粘合，這樣的方案 可採用較薄的襯底，支撐作用由普通基底材料做成的光機模板來承擔，成本上就相對降低 了。但隨著光機模組的批量化，襯底材料成本會大幅下降，以光機模板直接作為襯底將成為 常態。
所述襯底材料可選用現有的LED襯底材料，而過渡外延層可根據生成的晶片如採 用GaN等材料。由於本發明的方案均不用考慮LED晶片分切等處理，且本發明的光機模組 可用於液態散熱的燈泡方案，生產LED晶片對襯底的材質要求會有較大的降低，比如容易 龜裂的Si襯底、加工性能較差的SiC襯底，甚至多晶高純氧化鋁、高純矽基材料等也可進入 襯底材料的選擇清單中。
所述光機模板採用透明材料，這樣LED晶片的下出射光可透過光機模板，再通過 LED燈泡的反射面反射透出燈泡內罩，獲得晶片發光效率較大提升和降低晶片結溫良好效 果，參見圖21。
所述的燈泡配件主要包括導熱支架、配光光學透鏡、透鏡卡環、電氣接插件公頭、 柔性轉接電路、燈泡凹形內罩、內環罩和內卡環。
上述的LED燈泡的生產方法中，所述使用透明封膠和/或透明蓋板對LED相關元 器件進行覆蓋的方法分別是:在LED相關元器件的元件間填充少許透明膠找平，使LED晶片 表面與透明蓋板之間儘可能少地形成透明膠，再採用輪廓與光機模板相同的透明蓋板加蓋 其上，透明蓋板上設有開口區域，用於露出焊盤；或者，在LED相關元器件的元件間填充少 許透明膠找平，再採用輪廓小於光機模板的透明蓋板加蓋其上，然後在透明蓋板周圍包覆 透明封膠，使透明封膠的輪廓與光機模板齊平，透明蓋板上設有開口區域，用於露出焊盤； 或者，在LED相關元器件上直接包覆透明封膠，使透明封膠的輪廓與光機模板齊平，透明膠 上設有開口區域，用於露出焊盤。
所述光機模板對兩種不同的方案採用不同材料，在薄型襯底的方案中光機模板的 作用等同於透明蓋板，可採用不同用外延片襯底的其他非金屬透明導熱材料來支撐外延 片，背向外延片的一面還可塗敷螢光粉並加塗保護層。或者所述光機模板為模具成型的透 明螢光體，透明螢光體是將透明材料和螢光粉的混合物。透明螢光體為螢光材料與透明材 料按重量比為5 30:100配製製成。而在光機模板作襯底的方案中，光機模板採用LED襯底 材料。
前述的LED燈泡的生產方法中，對於小尺寸的光機模板，所述光機模板為圓形板， 圓形板的兩側對稱設有兩個內圓弧缺口，圓弧缺口的圓心在圓形板外部的同心圓上；所述 光機模板上還設有用於與電氣接插件的插針相連的圓孔，所述焊盤在LED相關元器件上並 位於圓孔所在處，電氣接插件的插針插入圓孔後與焊盤相焊接。
前述的LED燈泡的生產方法中，對於中型尺寸的光機模板，所述光機模板為圓形 板，圓形板兩側對稱地切除圓形板所在圓的兩個弓形，形成兩個對稱缺口 ；所述光機模板上 還設有帶對位銷的圓孔，圓孔用於與電氣接插件對位連接；所述LED相關元器件通過柔性 轉接電路將焊盤設置於圓孔所在處，所述電氣接插件插入圓孔後與柔性轉接電路上的焊盤 相焊接。
前述的LED燈泡的生產方法中，對於較大型尺寸的光機模板，所述光機模板為圓 形板，圓形板的兩側設有兩個對稱缺口，每個缺口沿圓形板所在圓的一條弦切割而成的，而 且所述弦兩端向外傾斜120度，並通過圓弧過渡到圓形板所在圓；所述焊盤位於圓形板的 缺口內側，焊盤分別設在兩個缺口內側或集中設在其中一個缺口內側。
前述的LED燈泡的生產方法中，對於小尺寸的光機模板，所述圓形板所在圓的直 徑de為11 mm或16mm ;當圓形板所在圓的直徑de為Ilmm時,兩個圓弧缺口的圓心在直徑 為13mm的圓上(即兩圓心的間距),兩個圓弧缺口的半徑為3.2mm ;當圓形板所在圓的直徑 de為16 mm時,兩個圓弧缺口的圓心在直徑為19mm的圓上(即兩圓心的間距),兩個圓弧缺 口的半徑為3.6mm。所述的與電氣接插件的插針相連的圓孔為4個，等間距對稱分布，間距3.5mm,4個圓孔的中心在偏離圓形板圓心2mm處,且4個圓孔的中心與兩個缺口的距離相坐 寸ο
前述的LED燈泡的生產方法中，對於中型尺寸的光機模板，所述圓形板所在圓的 直徑de為18mm或25mm ;當圓形板所在圓的直徑de為18mm時,被切除的兩個弓形的弦長為8.2mm,兩條弦之間的距離為16mm ;當圓形板所在圓的直徑de為25mm時,被切除的兩個弓形 的弦長為9.8mm,兩條弦之間的距離為23mm,其圓心在偏離圓形板圓心2mm處,且圓孔中心 與兩個缺口的距離相等。
前述的LED燈泡的生產方法中，對於較大尺寸的光機模板，所述圓形板所在圓的 直徑de為20mm、38mm或50mm,所述缺口中的弦長減去兩端向外傾斜的部分後長度為IOmm, 過渡用的圓弧的半徑為Imm ;兩個缺口所對應的兩條弦相互平行；當圓形板所在圓的直徑 de為20mm時,兩條弦之間的距離為15mm ;當圓形板所在圓的直徑de為38mm時,兩條弦之間 的距離為33mm ;當圓形板所在圓的直徑de為50mm時,兩條弦之間的距離為45mm。
前述的LED燈泡的生產方法中，所述透明蓋板和/或光機模板上還塗敷有螢光粉 並加塗保護層；或者所述透明蓋板和/或光機模板為模具成型的透明螢光體，透明螢光體 為螢光材料與透明材料按重量比為5 30:100配製製成。
前述的LED燈泡的生產方法中，所述光機模板上還設有用於固定的固定孔，所述 固定孔的數量為兩個，兩個固定孔基於圓形板的圓形中心對稱，且兩個固定孔之間的距離 為de-6,固定孔的直徑為2.2mm ;兩個固定孔的連線，與兩個缺口中心的連線相互正交；當 dG=20mm時,單邊開一個固定孔。
與現有技術相比，現行的LED照明產業延續了傳統的半導體產業的思維模式，以 晶片形態才能滿足千奇百怪的整體式LED照明燈的要求，進而晶片成為LED照明產業的中 心，向上延伸形成了晶片基底材料及外延片等相關產業，向下形成了晶片封裝、驅動電源、 燈具製造、配件等相關產業，但從產業結構分析，這樣的LED產業結構弊端較多。首先:基於 晶片生長和分割，對晶片的基底材料提出了極高的要求，目前只有對生產工藝要求極高的 單晶氧化鋁等為數很少的幾種材料才能滿足要求；其次:襯底及外延片、晶片生長、切割、 篩分、封裝到裝入燈具、驅動電源、控制配套等過程零星而冗長，費工費時；其三:現行的整 體式LED照明燈通用和互換性較差，產品生產過程化中用戶對象零星而分散，集約化程度 極低。而本發明基於前述燈泡方案，且燈泡覆蓋了大多數照明環境的用燈要求，本發明的技 術方案將所有LED燈泡的光機模組銳減集中到3種類型，共計7個具體產品上，由於光機模 組的規格總量少，這樣就具備了讓LED中上遊企業將研發和生產重心調整到有限規格品種的光機模組上來組織規模化和集約化生產的條件。本發明的LED晶片及相關電路是直接在 外延片上生長得到的，即LED晶片加工企業只需在外延片或光機模板上直接生長LED晶片 及相關電路後，無需再經過切割等工藝僅需簡單焊接和粘貼即可直接得到用於LED燈泡生 產的核心部件一光機模組，再通過簡單組裝即可得到LED燈泡。LED照明系統重心偏移 到燈泡而不是晶片上，容易解決當前LED行業存在的通用和互換性問題，本質上也弱化和 局部消除了國外的專利壁壘，為我國LED照明產業提供了很好發展空間；另外以燈泡為中 心的產業架構中的燈具結構簡單，技術含量低，傳統的燈具生產廠家即刻就可轉而生產LED 燈具，最終保持傳統照明方式下的燈具市場現狀，這對降低LED照明成本具有積極意義。在 其他具體技術效果上，本發明通過將LED相關元器件密封在透明光機模板和透明蓋板之 間，LED晶片緊挨透明蓋板，透明封膠較少且將螢光粉設在透明蓋板外可遠離LED晶片，這 樣螢光粉和透明膠不易老化，對保證LED燈泡穩定、高效運行具有重要意義；另外晶片的下 出射光可透過透明光機模板，再通過LED燈泡的反射面反射透出燈泡內罩，參見圖20和圖 21，獲得晶片發光效率較大提升和降低晶片結溫良好效果；而且光機模板上兩側的缺口設 計，便於連接外部導線，同時使其能很好的在液體氛圍中工作，光機模組安裝在LED燈泡帶 透明絕緣導熱液的內罩中後，受熱的透明絕緣導熱液可以穿過缺口完成暢通的流動以便進 行熱循環，這樣就使本發明的光機模組在工作時能具有極優的散熱效果，從而提高了 LED 的發光效率。而且本發明的申請人經過反覆研究、試驗和總結，對於不同尺寸的光機模板開 設形狀大小均不同的缺口，使其在不影響LED相關元器件的布置空間的情況下，可以達到 最佳的液態流動效果，進而實現最好的散熱效果。
圖1是本發明方法的LED照明產業構架圖。
圖2是實施例1中使用輪廓與光機模板相同的透明蓋板的光機模組的外形示意 圖；圖3是圖2所示的光機模組的拆分圖；圖4是實施例1使用透明封膠的光機模組外形圖；圖5是實施例1中使用輪廓小於光機模板的透明蓋板的光機模組結構示意圖；圖6是圖5所示的光機模組的拆分圖；圖7是實施例1的光機模板開孔意圖；圖8是實施例1的光機模板與接插件的安裝示意圖；圖9是實施例1的應用結構意圖；圖10是實施例2使用透明封膠的光機模組外形圖；圖11是實施例2中使用輪廓與光機模板相同的透明蓋板的光機模組的拆分圖；圖12是實施例2中使用輪廓小於光機模板的透明蓋板的光機模組結構示意圖；圖13是實施例2的光機模板與接插件的安裝示意圖；圖14是實施例2的光機模板的開孔示意圖；圖15是實施例2的應用結構示意圖；圖16是實施例3使用透明封膠的光機模組外形圖；圖17是實施例3中使用輪廓與光機模板相同的透明蓋板的光機模組的拆分圖；圖18是實施例3中使用輪廓小於光機模板的透明蓋板的光機模組結構示意圖；圖19是實施例3的光機模板開孔意圖；圖20是實施例3的應用結構示意圖；圖21是基於本發明的GaN基LED的發光原理示意圖。
圖22是實施例1使用本發明方法生產的LED燈泡結構圖。
圖23是實施例2使用本發明方法生產的LED燈泡結構圖。
圖24是實施例3使用本發明方法生產的LED燈泡結構圖。
圖25是實施例3使用本發明方法生產的LED燈泡在路燈上的應用結構圖。
附圖中的標記為:2_導熱墊,3-導熱支架,4-光機模組，7-配光光學透鏡,8-透 鏡卡環，10-帶法蘭電氣接插件母頭，IOA-帶螺母防水接插件公頭，11-電氣接插件公頭， 15-固定端，16-防水膠圈，25-接插件母頭固定螺釘，31-反光層，41- LED相關元器件， 42-透明蓋板，43-光機模板，44-柔性轉接電路，45-透明封膠，61-燈泡凹形內罩，61.1 -卸 壓孔，61.2-卸壓膜，62-內環罩，81-內卡環，101-燈罩，101A-燈罩片，102-LED燈泡， 103-擠壓型散熱器，103A-安裝界面板，104-固定螺釘，105-燈泡固定螺釘，106-帶照明控 制的驅動電源，107-彈簧固定卡，108-燈杆，110-燈罩片支撐蓋，117-散熱器支架，118-轉 向固定螺釘，431-對位銷。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但並不作為對本發明限制的依據。
一種LED燈泡的生產方法，包括以下步驟:①在襯底上作過渡外延層，形成延片；②外延片進入反應爐進行覆矽、上膠、光刻、蝕刻、鍍膜、合金、磨片等工序，分層生長形 成特定位置上的LED晶片及相關線路，LED晶片生長完成後不分割，檢測合格後，得到產品 A，在產品A上固晶上相關元器件(對晶片級驅動電源晶片等元件進行固晶，如果有的話。也 可通過在直接反應爐中生長形成)，再進行引線鍵合(打金線連接LED晶片及相關元器件)， 得到產品B。經過步驟②，外延片上可以形成完整的LED電路(跟預定的LED電路相同)；且 分層生長LED晶片的各項工藝(光刻、蝕刻等晶片生長技術均為現有的工藝手段)。
③在產品B上進行灌膠蓋片、烘烤，經檢測後進行分色分光，形成成品的光機模 組；④使用光機模組與燈泡配件進行LED燈泡的組裝，經過老化和包裝後，得到成品的LED 燈泡。
所述步驟①中直接以光機模板為襯底，或者以形狀與光機模板相同的薄型襯底層 作為襯底；所述灌膠蓋片的具體步驟是在產品B的LED相關元器件41上使用透明封膠45 和/或透明蓋板42進行覆蓋，僅露出LED相關元器件41上的關連焊盤；當步驟①中以形狀 與光機模板相同的薄型襯底層作為襯底時，步驟③中就還需將產品B與光機模板43進行粘 合；所述光機模板43的兩側設有缺口 ；所述LED相關元器件41包括LED晶片、相關線路和 相關元器件。
所述的燈泡配件主要包括導熱支架3、配光光學透鏡7、透鏡卡環8、電氣接插件公頭11、柔性轉接電路44、燈泡凹形內罩61、內環罩62和內卡環81。
所述LED相關元器件41上使用透明封膠45和/或透明蓋板42進行覆蓋，僅露出 LED相關元器件41上的關連焊盤。所述使用透明封膠45和/或透明蓋板42透明蓋板對 LED相關元器件41進行覆蓋的方法有:在LED相關元器件41的元件間填充少許透明膠找 平，使LED晶片表面與透明蓋板之間儘可能少地形成透明膠，再採用輪廓與光機模板43相 同的透明蓋板42加蓋其上，透明蓋板42上設有開口區域，用於露出焊盤；或者，在LED相關 元器件41的元件間填充少許透明膠找平，使LED晶片表面與透明蓋板之間儘可能少地形成 透明膠，再採用輪廓小於光機模板43的透明蓋板42加蓋其上，然後在透明蓋板42周圍包 覆透明封膠45，使透明封膠45的輪廓與光機模板43齊平，透明蓋板42上設有開口區域， 用於露出焊盤；或者在LED相關元器件41上直接包覆透明封膠45，使透明封膠45的輪廓 與光機模板43齊平，透明膠45上設有開口區域，用於露出焊盤。所述透明蓋板42上還塗 敷有螢光粉並加塗保護層；或者所述透明蓋板42為模具成型的透明螢光體。透明螢光體為 螢光材料與透明材料按重量比為5 30:100配製製成。
本發明的方法可以產生如圖1所示的產業構架。而使用本發明的方案可以組裝出 下述3個類型的光機模組:實施例1。一種用於小尺寸LED燈泡的LED燈泡光機模組，包括在現行LED襯底上做 過渡外延層形成的薄型外延片外延片46，外延片46進入反應爐分層生長形成LED晶片及 相關電路，並焊接上相關元器件。LED晶片、相關電路及相關元器件形成了 LED相關元器件 41,外延片46與光機模板43粘合,所述光機模板43外延片46的外形相同，且光機模板43 和外延片46的兩側均設有缺口 ；或者直接在光機模板43上做過渡外延層，進入反應爐並在 其上分層生長形成LED晶片及相關電路，並焊接上相關元器件，再打金線連接LED晶片及相 關元器件。LED晶片、相關電路及相關元器件形成了 LED相關元器件41 ;所述LED相關元 器件41上使用透明封膠45和/或透明蓋板42進行覆蓋，僅露出LED相關元器件41上的 關連焊盤。所述使用透明封膠45和/或透明蓋板42透明蓋板對LED相關元器件41進行 覆蓋的方法有:如圖2和圖3所示，在LED相關元器件41的元件間填充少許透明膠找平，使 LED晶片表面與透明蓋板之間儘可能少地形成透明膠，再採用輪廓與光機模板43相同的透 明蓋板42加蓋其上，透明蓋板42上設有開口區域，用於露出焊盤；或者，如圖5和6所示， 在LED相關元器件41的元件間填充少許透明膠找平，使LED晶片表面與透明蓋板之間盡可 能少地形成透明膠，再採用輪廓小於光機模板43的透明蓋板42加蓋其上，然後在透明蓋板 42周圍包覆透明封膠45，使透明封膠45的輪廓與光機模板43齊平，透明蓋板42上設有開 口區域，用於露出焊盤；或者，如圖4所示，在LED相關元器件41上直接包覆透明封膠45， 使透明封膠45的輪廓與光機模板43齊平，透明膠45上設有開口區域，用於露出焊盤。
所述透明蓋板42和/或光機模板43上還塗敷有螢光粉並加塗保護層；或者所述 透明蓋板42和/或光機模板43為模具成型的透明螢光體。透明螢光體為螢光材料與透明 材料按重量比為5 30:100配製製成。
所述光機模板43的形狀如圖7所示，為圓形板，圓形板的兩側對稱設有兩個內圓 弧缺口，圓弧缺口的圓心在圓形板外部的同心圓上，其切割方式時以de直徑，對稱X軸以Ie 為長度，R為半徑，I為弦長，切下圓的兩邊形成兩個半徑為R的圓缺口。缺口的用途為當 光機模組用於液態散熱方案時，被加熱的透明絕緣導熱液可從缺口處進行熱循環；所述光機模板43上還設有用於與電氣接插件11的插針相連的圓孔，在光機模板43的X軸正2mm 處為中心，以3.5為間距，對稱分布4個直徑1.4mm的圓孔；所述焊盤在LED相關元器件41 上並位於圓孔所在處，電氣接插件11的插針插入圓孔後與焊盤相焊接，如圖8所示。所述 的與電氣接插件11的插針相連的圓孔為4個，等間距對稱分布，間距3.5mm，4個圓孔的中 心在偏離圓形板圓心2mm處，且4個圓孔的中心與兩個缺口的距離相等。即在光機模板43 的X軸正2mm處為中心，以3.5為間距,對稱分布4個直徑1.4mm的圓孔。所述圓形基板所 在圓的直徑de為11 mm或16mm ;當圓形基板所在圓的直徑de為Ilmm時,兩個圓弧缺口的 圓心在直徑為13_的圓上，兩個圓弧缺口的半徑為3.2mm ;當圓形基板所在圓的直徑de為 16 mm時,兩個圓弧缺口的圓心在直徑為19mm的圓上,兩個圓弧缺口的半徑為3.6mm。
本發明組裝LED燈泡的方法:電氣接插件11穿過導熱支架3並粘接，電氣接插件 11的插針插入光機模板43的圓孔與LED相關元器件41上的焊盤焊接，LED燈泡光機模組 外設有凹形內罩61，最終LED燈泡光機模組懸空於導熱支架3和凹形內罩61之間密閉空間 內，LED燈泡光機模組的光機模板外徑與凹形內罩61的內徑緊密貼合。這樣就構成了一個 LED燈泡的核心結構，最後在凹形內罩61內注入透明絕緣導熱液(凹形內罩61上設有洩壓 孔61.1和密封用的洩壓膜61.2)，如圖9所示。圖8和圖9所示的結構均是直接在光機模 板上做過渡外延層的方案。
參見圖22,是使用本發明方法生產的一種LED燈泡結構應用圖例(小尺寸光機模 組來組裝的)，在凹形內罩61外還可設置透鏡卡環8，透鏡卡環8卡住配光光學透鏡7，透鏡 卡環8通過粘接固定在導熱支架3上；燈泡固定螺釘105作燈泡安裝時固定用。
實施例2: —種用於中型尺寸LED燈泡的LED燈泡光機模組，包括在現行LED襯底 上做過渡外延層形成的薄型外延片46，外延片46進入反應爐分層生長形成LED晶片及相關 電路，並焊接上相關元器件，再打金線連接LED晶片及相關元器件。LED晶片、相關電路及 相關元器件形成了 LED相關元器件41，外延片46與光機模板43粘合，所述光機模板43與 外延片46的外形相同，且光機模板43和外延片46的兩側均設有缺口 ；或者直接在光機模 板43上做過渡外延層，進入反應爐在其上生長形成LED晶片及相關電路，並焊接上相關元 器件，再打金線連接LED晶片及相關元器件。LED晶片、相關電路及相關元器件形成了 LED 相關元器件41 ;所述LED相關元器件41上使用透明封膠45和/或透明蓋板42進行覆蓋， 僅露出LED相關元器件41上的關連焊盤。所述透明封膠45和/或透明蓋板42透明蓋板 對LED相關元器件41進行覆蓋的方法是:在LED相關元器件41的元件間填充少許透明膠 找平，使LED晶片表面與透明蓋板之間儘可能少地形成透明膠，再採用輪廓與光機模板43 相同的透明蓋板42加蓋其上，透明蓋板42上設有開口區域，用於露出焊盤，如圖11所示； 或者，在LED相關元器件41的元件間填充少許透明膠找平，使LED晶片表面與透明蓋板之 間儘可能少地形成透明膠，再採用輪廓小於光機模板43的透明蓋板42加蓋其上，然後在透 明蓋板42周圍包覆透明封膠45，使透明封膠45的輪廓與光機模板43齊平，透明蓋板42 上設有開口區域，用於露出焊盤，如圖12所示；或者，如圖10所示，在LED相關元器件41上 直接包覆透明封膠45，使透明封膠45的輪廓與光機模板43齊平，透明膠45上設有開口區 域，用於露出焊盤。所述透明蓋板42和/或光機模板43上還塗敷有螢光粉並加塗保護層； 或者所述透明蓋板42和/或光機模板43為模具成型的透明螢光體。透明螢光體為螢光材 料與透明材料按重量比為5 30:100配製製成。
所述光機模板43為圓形板，如圖14所示，圓形板兩側對稱地切除圓形板所在圓 的兩個弓形，形成兩個對稱缺口 ；所述光機模板43上還設有帶對位銷的圓孔，圓孔用於與 電氣接插件11對位連接；Wde直徑，對稱X軸以IeS長度，we為弦長，切下圓的兩邊形成 缺口。缺口的用途為當光機模組用於液態散熱方案時，被加熱的透明絕緣導熱液可從缺口 處進行熱循環，參見圖15。在光機模板43的X軸正2mm處為圓心,開出8mm直徑圓，圓上 設有電氣接插件11的對位銷431，如圖14所示；柔性轉接電路44與LED相關元器件41接 點焊接。所述圓形板所在圓的直徑de為18mm或25mm ;當圓形板所在圓的直徑de為18mm 時，被切除的兩個弓形的弦長為8.2_，兩條弦之間的距離為16_ ;當圓形板所在圓的直徑 dG為25mm時,被切除的兩個弓形的弦長為9.8mm,,兩條弦之間的距離為23mm ;所述的帶對 位銷的圓孔直徑為8mm,其圓心在偏離圓形板圓心2mm處,且圓孔中心與兩個缺口的距離相 等，即在光機模板43的X軸正2mm處為圓心,開出8mm直徑圓，圓上設有電氣接插件11的 對位銷431。所述LED相關元器件41通過柔性轉接電路44將焊盤設置於圓孔所在處，所述 電氣接插件11插入圓孔後與焊盤相焊接，如圖13所示。
本發明組裝LED燈泡的方法:電氣接插件11通過固定端15固定在導熱支架3上， 電氣接插件11插入光機模板43的帶對位銷的圓孔與柔性轉接電路44上的焊盤焊接，LED 燈泡光機模組設有凹形內罩61,最終LED燈泡光機模組懸空於導熱支架3和凹形內罩61之 間密閉空間內，LED燈泡光機模組的光機模板43外徑與凹形內罩61的內徑緊密貼合。這 樣就構成了一個LED燈泡的核心結構，最後在凹形內罩61內注入透明絕緣導熱液(凹形內 罩61上設有洩壓孔61.1和密封用的洩壓膜61.2)，如圖15所示。圖13和圖15所示的結 構均是直接在光機模板上做過渡外延層的方案。
參見圖23，是使用本發明方法生產的一種LED燈泡結構應用圖例(中尺寸光機模 組來組裝的)，在凹形內罩61外還可設置配光光學透鏡7，配光光學透鏡7通過內卡環81和 透鏡卡環8固定在導熱支架3上；燈泡固定螺釘105作燈泡安裝時固定用。
實施例3:—種LED燈泡光機模組，包括在現行LED襯底上做過渡外延層形成的薄 型外延片46，外延片46進入反應爐分層生長形成LED晶片及相關電路，並焊接上相關元器 件，再打金線連接LED晶片及相關元器件。LED晶片、相關電路及相關元器件形成了 LED相 關兀器件41,外延片46與光機模板43粘合,所述光機模板43與外延片46的外形相同，且 光機模板43和外延片46的兩側均設有缺口 ；或者直接在光機模板43上做過渡外延層，進 入反應爐並在其上分層生長形成LED晶片及相關電路，並焊接上相關元器件，再打金線連 接LED晶片及相關元器件。LED晶片、相關電路及相關元器件形成了 LED相關元器件41 ;所 述LED相關元器件41上使用透明封膠45和/或透明蓋板42進行覆蓋，僅露出LED相關元 器件41上的關連焊盤。所述透明封膠45和/或透明蓋板42透明蓋板對LED相關元器件 41進行覆蓋的方法是:在LED相關元器件41的元件間填充少許透明膠找平，使LED晶片表 面與透明蓋板42之間儘可能少地形成透明膠，再採用輪廓與光機模板43相同的透明蓋板 42加蓋其上，透明蓋板42上設有開口區域，用於露出焊盤，如圖17所示；或者，在LED相關 元器件41的元件間填充少許透明膠找平，使LED晶片表面與透明蓋板42之間儘可能少地 形成透明膠，再採用輪廓小於光機模板43的透明蓋板42加蓋其上，然後在透明蓋板42周 圍包覆透明封膠45，使透明封膠45的輪廓與光機模板43齊平，透明蓋板42上設有開口區 域，用於露出焊盤，如圖18所示；或者，在LED相關元器件41上直接包覆透明封膠45，使透明封膠45的輪廓與光機模板43齊平，透明膠45上設有開口區域，用於露出焊盤和固定孔， 如圖16。
所述光機模板43如圖19所示，為圓形板，圓形板的兩側設有兩個對稱缺口，每個 缺口沿圓形板所在圓的一條弦切割而成的，而且所述弦兩端向外傾斜120度，並通過圓弧 過渡到圓形板所在圓。它的形狀是，以de直徑，對稱X軸以Ie為長度，wG為弦長，在弦長 端向外傾斜120度，以R=L Omm圓弧向直徑de過度，切下圓的兩邊形成缺口。缺口的用途 為當光機模組用於液態散熱方案時，被加熱的透明絕緣導熱液可從缺口處進行熱循環。如 圖18所述圓形板所在圓的直徑de為20mm、38mm或50mm,所述缺口中的弦長減去兩端向外 傾斜的部分後長度為10mm，過渡用的圓弧的半徑為Imm;兩個缺口所對應的兩條弦相互平 行；當圓形板所在圓的直徑de為20mm時,兩條弦之間的距離為15mm ;當圓形板所在圓的直 徑de為38mm時,兩條弦之間的距離為33mm ;當圓形板所在圓的直徑de為50mm時,兩條弦 之間的距離為45mm。所述焊盤位於圓形板的缺口內側，各個焊盤分別設在兩個缺口內側或 集中設在其中一個缺口內側，接插件11通過柔性轉接電路44與焊盤相連。
所述透明蓋板42和/或光機模板43上還塗敷有螢光粉並加塗保護層；或者所述 透明蓋板42和/或光機模板43為模具成型的透明螢光體。透明螢光體為螢光材料與透明 材料按重量比為5 30:100配製製成；所述光機模板43上還設有用於固定的固定孔。所述 固定孔的數量為兩個，兩個固定孔關於圓形板的圓形中心對稱，且兩個固定孔之間的距離 為de-6,固定孔的直徑為2.2mm ;兩個固定孔的連線，與兩個缺口中心的連線相互正交；當 dG=20mm時,單邊開一個固定孔。即以Y軸為中心,按直徑de-6為尺寸對稱在光機模板43上 設置2個直徑為2.2mm的固定孔，如圖19。當直徑de=20_時，只單邊開一個固定孔。
本發明組裝LED燈泡的方法:導熱支架3的上設有開孔，接插件11插入開孔並通 過固定端15固定在導熱支架3上，電氣接插件11通過柔性轉接電路44與LED相關元器件 41上的焊盤焊接，LED燈泡光機模組設於導熱支架3和凹形內罩61之間密閉空間內，凹形 內罩61上設有臺階，LED燈泡光機模組擱置在臺階上，並用通過光機模板外沿與臺階固定， 且LED燈泡光機模組的光機模板外徑與凹形內罩61的內徑緊密貼合。不同於實施例1和2 的地方在於,接插件位於凹形內罩61之外，它通過柔性轉接電路44與凹形內罩61內的LED 相關元器件41的焊盤相連，最後在凹形內罩61內注入透明絕緣導熱液(凹形內罩61上設 有洩壓孔61.1和密封用的洩壓膜61.2)，這樣就構成了一個LED燈泡的核心結構，如圖20 所示，其結構是直接在光機模板上做過渡外延層的方案。
圖24是使用本發明方法生產的一種LED燈泡結構應用圖例(大尺寸光機模組來組 裝的)，在凹形內罩61外還可設置配光光學透鏡7，配光光學透鏡7通過內卡環81和透鏡 卡環8固定在導熱支架3上；內環罩62作為裝飾件遮住柔性電路44與電氣接插件11的焊 點；燈泡固定螺釘105作燈泡安裝時固定用。
參見圖25，是利用本發明方法生產的LED燈泡在一種路燈上的結構應用圖例，燈 罩101及帶照明控制的驅動電源106通過固定螺釘固定在安裝界面板103A上，帶散熱器的 燈泡102通過固定螺釘固定在安裝界面板103A上，燈泡102上帶螺母防水接插件公頭IOA 與帶照明控制的驅動電源106連接，安裝界面板103A通過固定螺釘固定在燈杆108上。
以上三個實施例，實現了以下7種規格的LED光機模組，這7種規格的光機模組能 夠滿足大部分的照明要求:
權利要求
1.一種LED燈泡的生產方法，其特徵在於，包括以下步驟:①在襯底上作過渡外延層，形成外延片；②外延片進入反應爐進行覆矽、上膠、光刻、蝕刻、鍍膜、合金和磨片工序，分層生長形成特定位置上的LED晶片及相關線路，LED晶片生長完成後不分割，檢測合格後，得到產品 A，在產品A上固晶上相關元器件，再進行引線鍵合(打金線連接LED晶片及相關元器件)，得到產品B;③在產品B上進行灌膠蓋片、烘烤，經檢測後進行分色分光，形成成品的光機模組；④使用光機模組與燈泡配件進行LED燈泡的組裝，經過老化和包裝後，得到成品的LED 燈泡。
2.根據權利要求1所述的LED燈泡的生產方法，其特徵在於:所述步驟①中直接以光機模板為襯底，或者以形狀與光機模板相同的現行LED薄型襯底作為襯底；所述灌膠蓋片的具體步驟是在產品B的LED相關元器件(41)上使用透明封膠(45)和/或透明蓋板(42) 進行覆蓋，僅露出LED相關元器件(41)上的關連焊盤；當步驟①中以形狀與光機模板相同的薄型襯底作為襯底時，步驟③中就還需將產品B與光機模板(43)進行粘合；所述光機模板(43)的兩側設有缺口 ；所述LED相關元器件(41)包括LED晶片、相關線路和相關元器件； 所述的燈泡配件主要包括導熱支架(3)、配光光學透鏡(7)、透鏡卡環(8)、電氣接插件公頭 (11)、柔性轉接電路(44)、燈泡凹形內罩(61)、內環罩(62)和內卡環(81)。
3.根據權利要求2所述的LED燈泡的生產方法，其特徵在於，所述使用透明封膠(45) 和/或透明蓋板(42)對LED相關元器件(41)進行覆蓋的方法是:在LED相關元器件(41) 的元件間填充少許透明膠找平，使LED晶片表面與透明蓋板(42)之間儘可能少地形成透明膠，再採用輪廓與光機模板(43)相同的透明蓋板(42)加蓋其上，透明蓋板(42)上設有開口區域，用於露出焊盤；或者，在LED相關元器件(41)的元件間填充少許透明膠找平，使LED 晶片表面與透明蓋板(42)之間儘可能少地形成透明膠，再採用輪廓小於光機模板(43)的透明蓋板(42)加蓋其上，然後在透明蓋板(42)周圍包覆透明封膠(45)，使透明封膠(45) 的輪廓與光機模板(43)齊平，透明蓋板(42)上設有開口區域，用於露出焊盤；或者，在LED 相關元器件(41)上直接包覆透明封膠(45)，使透明封膠(45)的輪廓與光機模板(43)齊平，透明膠(45)上設有開口區域，用於露出焊盤。
4.根據權利要求2所述的LED燈泡的生產方法，其特徵在於:所述光機模板(43)為圓形板，圓形板的兩側對稱設有兩個內圓弧缺口，圓弧缺口的圓心在圓形板外部的同心圓上； 所述光機模板(43 )上還設有用於與電氣接插 件(11)的插針相連的圓孔，所述焊盤在LED相關元器件(41)上並位於圓孔所在處，電氣接插件(11)的插針插入圓孔後與焊盤相焊接。
5.根據權利要求2所述的LED燈泡的生產方法，其特徵在於:所述光機模板(43)為圓形板，圓形板兩側對稱地切除圓形板所在圓的兩個弓形，形成兩個對稱缺口 ；所述光機模板 (43)上還設有帶對位銷的圓孔，圓孔用於與電氣接插件(11)對位連接；所述LED相關元器件(41)通過柔性轉接電路(44)將焊盤設置於圓孔所在處，所述電氣接插件(11)插入圓孔後與柔性轉接電路(44)上的焊盤相焊接。
6.根據權利要求2所述的LED燈泡的生產方法，其特徵在於:所述光機模板(43)為圓形板，圓形板的兩側設有兩個對稱缺口，每個缺口沿圓形板所在圓的一條弦切割而成的，而且所述弦兩端向外傾斜120度，並通過圓弧過渡到圓形板所在圓；所述焊盤位於圓形板的缺口內側，焊盤分別設在兩個缺口內側或集中設在其中一個缺口內側。
7.根據權利要求4所述的LED燈泡的生產方法，其特徵在於:所述圓形板所在圓的直徑de為Ilmm或16mm ;當圓形板所在圓的直徑de為Ilmm時,兩個圓弧缺口的圓心在直徑de 為13mm的圓上,兩個圓弧缺口的半徑為3.2mm ;當圓形板所在圓的直徑de為16mm時,兩個圓弧缺口的圓心在直徑為19mm的圓上,兩個圓弧缺口的半徑為3.6mm;所述的與電氣接插件(11)的插針相連的圓孔為4個，等間距對稱分布，間距3.5mm，4個圓孔的中心在偏離圓形板圓心2mm處,且4個圓孔的中心與兩個缺口的距離相等。
8.根據權利要求5所述的LED燈泡的生產方法，其特徵在於:所述圓形板所在圓的直徑de為18mm或25mm ;當圓形板所在圓的直徑de為18mm時,被切除的兩個弓形的弦長為 8.2mm,兩條弦之間的距離為16mm ;當圓形板所在圓的直徑de為25mm時,被切除的兩個弓形的弦長為9.8mm,兩條弦之間的距離為23mm ;所述的帶對位銷的圓孔直徑為8mm,其圓心在偏離圓形板圓心2mm處,且圓孔中心與兩個缺口的距離相等。
9.根據權利要求6所述的LED燈泡的生產方法，其特徵在於:所述圓形板所在圓的直徑de為20mm、38mm或50mm,所述缺口中的弦長減去兩端向外傾斜的部分後長度為IOmm,過渡用的圓弧的半徑為Imm ;兩個缺口所對應的兩條弦相互平行；當圓形板所在圓的直徑de 為20mm時,兩條弦之間的距離為15mm ;當圓形板所在圓的直徑de為38mm時,兩條弦之間的距離為33mm ;當圓形板所在圓的直徑de為50mm時,兩條弦之間的距離為45mm ;所述光機模板(43)上還設有用於固定的固定孔，所述固定孔的數量為兩個，兩個固定孔關於圓形板的圓形中心對稱,且兩個固定孔之間的距離為de-6,固定孔的直徑為2.2mm ;兩個固定孔的連線，與兩個缺口中心的連線相互正交；當de=20mm時,單邊開一個固定孔。
10.根據權利要求3所述的LED燈泡的生產方法，其特徵在於:所述透明蓋板(42)和/ 或光機模板(43)上還塗敷有螢光粉並加塗保護層；或者 所述透明蓋板(42)和/或光機模板(43)為模具成型的透明螢光體。
全文摘要
本發明公開了一種LED燈泡的生產方法，其特徵在於，包括以下步驟①在襯底上作過渡外延層，形成外延片；②外延片進入反應爐進行覆矽、上膠、光刻、蝕刻、鍍膜、合金、磨片等工序，分層生長形成特定位置上的LED晶片及相關線路，LED晶片生長完成後不分割，檢測合格後，得到產品A，在產品A上固晶上相關元器件，再進行引線鍵合(打金線連接LED晶片及相關元器件)，得到產品B；③在產品B上進行灌膠蓋片、烘烤，經檢測後進行分色分光，形成成品的光機模組；④使用光機模組與燈泡配件進行LED燈泡的組裝，經過老化和包裝後，得到成品的LED燈泡。本發明可以使LED照明光源產品實現規模化和集約化的生產，並大規模減少LED照明燈的製造成本。
文檔編號F21V29/00GK103206636SQ20131014010
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月22日 優先權日2013年4月22日
發明者張繼強, 張哲源 申請人:貴州光浦森光電有限公司