專利名稱：具有發(fā)光二極管的照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明裝置，該照明裝置具有至少一個支撐件和至少一個布置在支撐件上的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
具有發(fā)光二極管的照明裝置由于高效率和降低的制造成本而越來越多地應用于日常照明中。實際的發(fā)光二極管由于其較小的尺寸大多情況下布置在支撐件上，此外在該支撐件上還可以安裝另外的元件，例如其它的發(fā)光二極管、引線或電路。照明裝置的特別的形式表現(xiàn)為LED燈，其優(yōu)選地被使用，以便代替現(xiàn)有的常規(guī)的燈，例如白熾燈或發(fā)光材料燈，而不必對光源或邊框進行改變。在LED燈中，具有一個或多個發(fā)光二極管的支撐件安裝在常規(guī)的插座上，其中為了將電源電壓轉(zhuǎn)換成LED的供給電壓而至少還設置了電路。這樣的所謂的變型-解決方法應在其外觀方面優(yōu)選地考慮到已知的白熾燈并且因此大多情況下還具有燈殼，該燈殼包圍支撐件和發(fā)光二極管并且在其形狀方面類似于由常規(guī)的白熾燈已知的結(jié)構(gòu)形狀。但是在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的照明裝置中并且這里特別是在LED燈中的缺點是，在LED 工作時產(chǎn)生的熱量不能充分地導出。通常盡管選擇了具有高導熱性的、例如由銅或鋁制成的支撐件，以便直接從LED將熱量導出，然而在此情況下必須在LED和支撐件之間布置絕緣層，該絕緣層使熱傳導變差并且增大制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種照明裝置，其具有至少一個支撐件和至少一個布置在支撐件上的發(fā)光二極管，在該照明裝置中避免了所述的、特別是在冷卻LED時產(chǎn)生的缺
點ο該目的通過權(quán)利要求1所述的特征來實現(xiàn)。特別有利的設計方案在從屬權(quán)利要求中得出。當照明裝置的至少一個設置用于從發(fā)光二極管散熱的組件、特別是支撐件至少部分地配有具有高導熱性的電絕緣層時，可以以簡單的方式將由LED排出的熱量導出并且同時獲得被涂層的部件的良好的電絕緣性能。在該專利申請的范疇中，特別將這個層視為具有高導熱性的層，其具有比在其下方放置的基底更高的導熱性，但在任何情況下，該層具有的導熱性在正常條件下大于20W/mK，特別大于200W/mK，特別優(yōu)選地大于600W/mK。電絕緣的材料的特征在于典型地大于103Ωπι、特別是大于105Ωπι、特別優(yōu)選的是大于108Ωπι的高電阻率。該層至少部分地由碳、特別是由無定形碳、優(yōu)選的是四面體-無定形碳構(gòu)成。碳可以出現(xiàn)在具有不同的機械和電性能的不同變型中，并且良好地和需求相匹配。除了較高的耐磨損強度以外，無定形碳的特征還首先在于高電阻率(> 103Ωπι)和高導熱性(大約1000W/mK)，從而使其特別良好地適于根據(jù)本發(fā)明的涂層。無定形碳也是鉆石形的復合材料的主要成分，其中作為另外的成分例如可以包括硅，以便使性能和需求相匹配。涂層也可以簡單地涂覆在復雜的幾何構(gòu)型上并且例如通過對層厚度和材料的選擇來有利地調(diào)節(jié)性能，其中除了導熱性以外，還可以特別地影響導電性以及不同波長的電磁射束的穿透性。根據(jù)本發(fā)明，支撐件例如可以配有根據(jù)本發(fā)明的層，在該層上可以布置發(fā)光二極管，從而通過將熱量向側(cè)面和向下方直接地排出來實現(xiàn)將熱量特別良好地從發(fā)光二極管導出。特別地，在具有相對較小的導熱性的支撐件、例如塑料電路板中，在側(cè)面排出熱量是有利的，這是因為熱量可以因此分布在較大的面積上。由于該層附加地是電絕緣的，因此LED 的連接位置和支撐件的材料無關(guān)地自動相互絕緣。因此特別有利的實施方式也可以通過使用金屬的并且進而可良好導熱的支撐件、例如銅支撐件或鋁支撐件來實現(xiàn)，利用該支撐件可以特別有利地實現(xiàn)從LED的熱量輸出。如果對可以由使用者接觸的部件、例如殼體或冷卻體進行涂層，則這些部件和導電部件、例如插座相接觸，而不會在接觸時給使用者帶來危險。這樣的層可以以簡單的方式利用不同的涂層方法、例如利用PECVD方法涂覆在不同的底座上、例如金屬和玻璃上。在本發(fā)明的另一個適合的實施方式中，該層至少部分地由陶瓷材料、特別是氮化鋁構(gòu)成。陶瓷材料同樣是電介質(zhì)，其在電阻率方面并且特別是在使用氮化鋁時的導熱性方面滿足了需求。適合地，該層具有至少是1 μ m并且最高是3 μ m、優(yōu)選的是大約2 μ m的優(yōu)選是恒定的厚度。這種層厚度可以實現(xiàn)簡單的涂覆，但也是足夠大的，以便確保不出現(xiàn)無意的未涂層的區(qū)域。因此涂層可以視為是恒定的，其中和平均層厚度的最大偏差不多于5%。如果對可透光的組件、例如用于引導光線的光學部件或LED燈的燈殼進行涂層，則可見光的穿透性在該層厚度中不會非常過度地降低。根據(jù)本發(fā)明特別有利的是，照明裝置具有至少一個插座和/或至少一個發(fā)光二極管和包圍支撐件的燈殼，并且進而設計為LED燈。在這種燈中，支撐件和發(fā)光二極管被插座和燈殼圍繞，由此難于釋放熱量。不利的是，附加地或可替換地應用從外部可視的冷卻體并且為燈殼配有通風孔以便排除熱量，這是因為這種措施以不期望的方式對燈的外觀產(chǎn)生了不利影響并且導致灰塵和臟物沉積。通過應用根據(jù)本發(fā)明的涂層可以實現(xiàn)熱量在LED燈中的更加簡單和有效的分布，這使得熱量更容易排出。特別適合的是，燈殼至少部分地配有具有高導熱性的層。因此引入燈殼中的熱量可以分布到燈殼的整個表面上，在此可以將熱量特別良好地排出至外界環(huán)境。適合地，燈殼和LED和/或支撐件熱作用連接，這是因為因此LED的熱量可以通過燈殼導出。特別有利的是，該層布置在燈殼的外側(cè)面上，這是因為該層暴露于外界環(huán)境空氣中并且可以將熱量排出至外界環(huán)境空氣。有利地，燈殼至少部分地涂覆上轉(zhuǎn)換層，以用于至少部分地將由發(fā)光二極管發(fā)出的射束的至少一個波長轉(zhuǎn)換成另一個波長。由此可以調(diào)節(jié)LED燈的光色。與直接布置在 LED的區(qū)域中的轉(zhuǎn)換層相反，布置在燈殼上的轉(zhuǎn)換層承受較小的、特別是熱類型的負載。有利地，轉(zhuǎn)換層布置在燈殼的內(nèi)側(cè)面上，這是因為在此對轉(zhuǎn)換層進行保護以防止外界環(huán)境影響。如果在燈殼上設置至少一個用于很大程度上防紫外線穿透的、特別是吸收和/或反射紫外線的層，特別地，具有高導熱性的層設計為很大程度上防紫外線穿透的層，則可靠地屏蔽了由LED發(fā)出的對使用者有傷害的紫外光。此外在設有反射層的情況下，紫外線反射到另一個位于內(nèi)部的轉(zhuǎn)換層上，由此提高了 LED燈的效率。由玻璃制成的燈殼可以特別良好地配有導熱層，這是因為該燈殼相對于在制造該層時和在LED燈工作時所產(chǎn)生的熱量在很大程度上不敏感。適合地，至少一個發(fā)光二極管發(fā)出的射束的波長在410nm和MOnm之間的范圍中， 優(yōu)選的是在440nm和510nm之間，特別是大約470nm。有利的是，這樣的波長范圍特別是在和轉(zhuǎn)換層共同作用時是有利的，這是因為由此可以特別簡單地產(chǎn)生白光。適合地，支撐件和LED燈的插座熱作用連接。由此熱量可以從支撐件發(fā)出到插座上并且從該處例如進一步分布到適合的框架或燈殼上。當支撐件和照明裝置的插座通過至少一個、優(yōu)選地設計為熱管的連接件作用連接時，獲得特別良好的熱傳遞并且同時可將支撐件自由地定位在燈殼內(nèi)部。由此支撐件可以特別簡單地設計為三維物體，其可在多側(cè)面上裝配上發(fā)光二極管并且因此利用簡單的裝置實現(xiàn)多側(cè)面的發(fā)光。有利地，支撐件和/或在支撐件和照明裝置的插座之間的至少一個連接件配有具有高導熱性的層。由此使熱量特別良好地分布到支撐件上或者從支撐件導出。適合地，用于控制至少一個發(fā)光二極管的電子組件布置在照明裝置的插座的區(qū)域中。在此位置上，組件盡可能遠離LED地布置并且由此承受較小的熱負載。此外特別在使用金屬插座時可以容易地屏蔽組件，由此確保良好的電磁兼容性。


以下應根據(jù)實施例詳細說明本發(fā)明。附圖示出作為根據(jù)本發(fā)明的照明裝置1的實例具有插座2的LED燈1、燈殼3和在其上布置了發(fā)光二極管(LED) 5的支撐件4。
具體實施例方式支撐件4由鋁制成并且涂覆了由四面體-無定形碳(所謂的diamond-like carbon, DLC)構(gòu)成的、厚度為大約2 μ m的非導電層6。該層不僅電絕緣而且導熱性能突出 (多于600W/mK，典型地大約為1000W/mK)。由此LED5突出地熱連接在支撐件4上并且與支撐件電絕緣。DLC層6的高導熱性同時實現(xiàn)了，即從LED5出發(fā)的熱量沿著支撐件4的表面分布并且因此實現(xiàn)將熱量良好地發(fā)出至外界環(huán)境和發(fā)出至支撐件4的內(nèi)部。支撐件4通過所謂的熱管7 (Heatpipe)和插座2連接，從而可以使LED5的熱量通過支撐件4和熱管7發(fā)出至插座2。熱管7用于至少一個極性并且同時也用于給支撐件4 供電，其中通過適合的設計通過內(nèi)管8傳輸一個極性并且通過外管9傳輸?shù)诙O性。但是也可以考慮這種實施方式，在該實施方式中借助于熱管7給支撐件4供電以用于極性，熱管在其外側(cè)面上同樣涂覆上四面體-無定形碳，并且第二極性通過DLC層上的導線線路傳導至支撐件4。熱管7在實施例中通過圓柱形鋁板10又和燈殼3熱作用連接，在該鋁板上安裝了燈殼3。燈殼3由玻璃制成并且在外側(cè)面上同樣涂覆上由四面體-無定形碳構(gòu)成的層11。 熱量由鋁板10傳遞到層11上并且因此基于層11的突出的導熱性而分布到燈殼3的表面上并且發(fā)出至外界環(huán)境。層11的厚度選擇為大約2 μ m，從而確保良好的散熱并且盡管如此對于相關(guān)的波長來說基本上也并不妨礙燈殼3的光穿透性。LED5發(fā)出具有大約為470nm的波長的光。在燈殼3的內(nèi)側(cè)面上涂覆了轉(zhuǎn)換層12， 該轉(zhuǎn)換層將由LED5發(fā)出的射束部分地轉(zhuǎn)換到另一個波長范圍中并且因此用于產(chǎn)生白光。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在能力范圍內(nèi)選擇適合的轉(zhuǎn)換材料。對此可能是使用藍色的LED5，也例如如同在EP1206802中描述的那樣。插座2在當前的實施例中包括標準化的E27-EdiSOn-螺紋件13以及圓柱形部件 14，該圓柱形部件包括在此未示出的電子組件，以用于供電和控制LED5。圓柱形部件14的大小取決于電子組件的位置需求。在當前的實施例中，圓柱形部件14的外壁15由聚合物材料制成，特別用于滿足安全性要求，并且可以實現(xiàn)簡單地制造插座2。但也可以考慮這樣的實施方式，在該實施方式中為此應用了金屬，以便例如將熱量導出至螺紋件13并且進而導出至框架。顯而易見地也可以考慮本發(fā)明的其它的實施方式。因此也可以特別地代替LED燈 1，基于發(fā)光二極管5而設置其它的照明裝置1，例如單獨的LED模塊，其實際上僅僅由LED 燈1和支撐件4以及在一定條件下由冷卻體和/或電元件組成。但根據(jù)本發(fā)明也可以通過對例如一部分的殼體、漫射體或其它光學元件進行涂層來實現(xiàn)完整的LED發(fā)光體。在殼體部件的涂層中，DLC層和陶瓷層的高的耐磨損強度以及它們的相對于腐蝕的不敏感性是有利的，這是因為照明裝置也可以在不利的外界環(huán)境條件下使用。此外在根據(jù)本發(fā)明的LED燈1中，燈殼3例如還可以由塑料制成，這使制造簡單并且成本低廉。燈殼3的形狀也可以與這里示出的和形狀相同的所有使用的白熾燈不同，并且也例如類似于反射燈。代替對燈殼3和支撐體4進行涂覆，在其中僅僅涂覆一個組件的實施方法當然也是可能的。本領(lǐng)域技術(shù)人員對于支撐件4上的LED5的類型和布置以及支撐體4的形狀知曉大量的實施方式，其中特別代替示出的藍色LED5也可以使用這種具有其它主導的波長的燈。特別地，這里可以列舉紫外線LED的應用，其中在為了照明目的應用LED燈1時，強制性地需要使用轉(zhuǎn)換層12以及燈殼材料或避免射出有害量的紫外線的涂層。在使用不同顏色的LED5時，燈殼3也可以用作為漫射件，以便混合單個的LED5的顏色并且因此產(chǎn)生白色燈光。代替DLC層6，11，也可以考慮其它涂層材料，特別是氮化鋁以及基于碳的鉆石形納米涂層，其除了碳以外還包括多種其它組成部分。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置(1)，所述照明裝置具有至少一個支撐件(4)和至少一個布置在所述支撐件(4)上的發(fā)光二極管(5)，其特征在于，所述照明裝置(1)的至少一個設置用于從所述發(fā)光二極管( 散熱的組件(2，3，4，7，10)、特別是所述支撐件(4)至少部分地配有具有高導熱性的電絕緣層(6，11)，所述電絕緣層至少部分地由碳化合物、特別是由無定形碳、特別是四面體-無定形碳構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述層(6，11)具有至少是Iym 并且最高是3 μ m、優(yōu)選的是大約2 μ m的優(yōu)選是恒定的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述照明裝置(1) 具有至少一個插座( 和/或至少一個發(fā)光二極管( 和包圍所述支撐件(4)的燈殼(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述燈殼(3)至少部分地配有具有高導熱性的所述層(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述層(11)布置在所述燈殼(3)外側(cè)面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述燈殼(3)至少部分地涂覆上轉(zhuǎn)換層(12)，以用于至少部分地將由所述發(fā)光二極管( 發(fā)出的射束的至少一個波長轉(zhuǎn)換成另一個波長。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換層(12) 布置在所述燈殼(3)的內(nèi)側(cè)面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，在所述燈殼(3)上設置至少一個用于很大程度上防紫外線穿透的、特別是吸收和/或反射紫外線的層(11)， 特別地，具有高導熱性的所述層(11)設計為很大程度上防紫外線穿透的層(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述燈殼(3)由玻璃制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，由至少一個發(fā)光二極管(5)發(fā)出的射束的波長在410nm和MOnm之間的范圍中，優(yōu)選的是在440nm和510nm 之間，特別優(yōu)選的是大約470nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至10中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述支撐件(4) 和所述照明裝置(1)的所述插座(2)熱作用連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求3至11中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述支撐件(4) 和所述照明裝置(1)的所述插座(2)通過至少一個、優(yōu)選地設計為熱管(7)的連接件(7) 作用連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求3至12中任一項所述的照明裝置(1)，其特征在于，所述支撐件(4) 和/或在所述支撐件(4)和所述照明裝置(1)的所述插座( 之間的至少一個連接件(7) 配有具有高導熱性的層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種照明裝置(1)，該照明裝置具有至少一個支撐件(4)和至少一個布置在支撐件(4)上的發(fā)光二極管(5)。照明裝置(1)的至少一個設置用于從發(fā)光二極管(5)散熱的組件(2，3，4，7，10)、特別是支撐件(4)至少部分地配有具有高導熱性的電絕緣層(6，11)。
文檔編號F21V29/00GK102159886SQ200980136690
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者延斯·弗洛里安·霍克爾 申請人:歐司朗有限公司