專利名稱：燈罩及使用該燈罩的led燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燈罩和使用該燈罩的發(fā)光二極管(LED)燈，更尤其涉及一種包括設于其中的熒光材料的燈罩和安裝有該燈罩的LED燈。
背景技術：
目前已經開發(fā)了可發(fā)出各種顏色的光的各種類型的發(fā)光二極管(LED)裝置。同樣，已經提出通過采用LED裝置制造提供白光的照明燈的各種方法。例如，通常通過使用發(fā)光材料，例如，熒光材料，來形成白光。例如，熒光材料的一個示例可為，部分吸收LED裝置發(fā)出的至少一部分藍光以發(fā)出黃光或黃綠光的熒光材料?；跓晒獠牧系钠胀ò坠釲ED封裝如此形成，將熒光材料與硅樹脂封裝材料混合，然后將混合物直接涂敷在LED芯片上，或將混合物置于杯體內，然后用該杯體覆蓋LED 芯片。但是，根據(jù)常規(guī)技術，所述熒光材料發(fā)出的一部分光向后傳遞到LED芯片上，以被該 LED芯片吸收，因此，存在大量的光損耗。由于該光損耗，根據(jù)常規(guī)技術的基于熒光材料的白光LED燈具有相對較低的相關色溫(CCT)。由此，基于熒光材料的白光LED燈的效率在暖白光或中性白光顏色范圍內可能會降低。為了減少常規(guī)技術中基于熒光材料的白光LED燈的高光損耗，已提出在LED芯片和熒光層之間設置一定距離。例如，第5，959，316號美國專利和第6，858，456號美國專利公開了一種方法，其中，在LED芯片與熒光層之間安放透明隔離物，例如，硅樹脂，以降低熒光層發(fā)出的光被LED芯片或周圍的其他襯底吸收的概率。但是，這仍然不能有效地防止熒光材料發(fā)出的一部分光向后傳遞，因為，熒光層與透明隔離物的折射率幾乎相同。即，熒光材料發(fā)出的光不能在熒光層與透明隔離物之間的界面上發(fā)生散射或折射，而幾乎不受干擾地傳遞到LED芯片上。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明提供了一種能有效防止光損耗的燈罩和使用該燈罩的發(fā)光二極管(LED)。問題解決方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種燈罩，包括具有彎曲表面的第一燈頭；在距第一燈頭一定距離的位置安裝到所述第一燈頭上，并具有彎曲表面的第二燈頭；以及，填充在所述第一燈頭和所述第二燈頭之間的波長轉換層。所述第一燈頭和所述第二燈頭可以包括透明材料。所述透明材料可包括選自玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯和硅樹脂組成的組中的至少一種。所述第一燈頭和所述第二燈頭可以分別具有凹形內表面和凸形外表面，所述波長轉換層填充在所述第一燈頭的凹形內表面和所述第二燈頭的凸形外表面之間。所述第一燈頭和所述第二燈頭可以具有半球形殼體形狀。
所述第一燈頭與所述第二燈頭之間的距離可以是一致的，使所述波長轉換層具有均勻厚度。所述第二燈頭的內表面可以包括多個具有多個不同曲率的小平面或多個不同法向矢量的平面。所述第一燈頭和所述第二燈頭可以分別包括第一支撐部分和第二支撐部分，所述第一和第二支撐部分互相連接，以將所述第一燈頭和所述第二燈頭裝配在一起。所述波長轉換層可以包括與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料。所述發(fā)光材料可以為在紫外光、藍光或綠光的激發(fā)下發(fā)出可見光的熒光材料。所述熒光材料可以包括至少一種在紫外光、藍光或綠光的激發(fā)下發(fā)出各種波長的可見光的熒光材料。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括上述燈罩的LED燈。所述LED燈可進一步包括襯底；以及安裝在所述襯底上的至少一個LED封裝，其中，所述燈罩安放在所述襯底上以包圍所述LED封裝。 所述襯底可以包括印刷電路板(PCB)。所述至少一個LED封裝可包括選自紫外光LED、藍光LED和綠光LED組成的組中的至少一種。所述第二燈頭的內表面的表面面積與所述LED封裝的表面面積的比值可以大于 2。所述LED封裝與所述第二燈頭的內表面之間的距離可以大于3mm。所述LED封裝與所述第二燈頭的內表面之間可以存在空間。所述第一燈頭的外表面面積與1瓦特LED封裝發(fā)出的入射光的比為至少300mm2/ 瓦特。所述第二燈頭的內表面可以包括多個具有多個不同曲率的小平面或多個不同法向矢量的平面，使從所述第二燈頭的凹形內表面的一點上反射的光入射到所述第二燈頭的內表面的另一個點上。所述多個法向矢量的平面向LED封裝會聚。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造所述燈罩的方法，包括利用注射模塑法制備第一和第二燈頭；將與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料置于所述第一燈頭的凹形內表面上；將所述第一和第二燈頭裝配在一起，以使所述第一燈頭的凹形內表面朝向所述第二燈頭的凸形外表面；以及，通過加熱或紫外光照射將與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料凝固，以形成波長轉換層。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造所述燈罩的方法，包括利用注射模塑法制備第一和第二燈頭；將所述第一和第二燈頭裝配在一起，以使所述第一燈頭的凹形內表面朝向所述第二燈頭的凸形外表面；將與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料置于所述第一和第二燈頭之間的空間內，直到完全填充所述空間；以及，通過加熱或紫外光照射將與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料凝固，以形成波長轉換層。


通過參考附圖詳細說明本發(fā)明的示例性的實施例，本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點更加明確，其中圖1為例示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的發(fā)光二極管(LED)燈的燈罩的橫斷面視圖；圖2至圖5為例示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的組裝圖1所示的LED燈的燈罩的方法的橫斷面視圖；以及圖6為例示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用圖1所示燈罩的LED燈的橫斷面視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將結合附圖對本發(fā)明進行更充分地說明，附圖中顯示本發(fā)明的示例性的實施例。附圖中的相同的附圖標記表示相同的元件，為了方便和明確說明，元件的尺寸可能會放大。圖1為例示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的發(fā)光二極管(LED)燈的燈罩10的橫斷面視圖。如圖1所示，燈罩10包括具有凸形外表面的第一燈頭1、在距第一燈頭1預定距離的位置安裝到第一燈頭1上并具有凸形外表面的第二燈頭2，以及填充在第一燈頭1和第二燈頭2之間的波長轉換層3。第一燈頭1和第二燈頭2具有凹凸結構，如圖1所示。即，所述第一燈頭1和第二燈頭2各自具有凸形外表面和凹形內表面。例如，第一燈頭1和第二燈頭2可具有半球形殼體形狀。但是，第一燈頭1和第二燈頭2的底面可具有其他形狀。例如，第一燈頭1和第二燈頭2的底面可為矩形或正方形，這種情況下，第一燈頭1和第二燈頭2可為正方形殼體或圓柱體。同樣，為了使填充在第一燈頭1和第二燈頭2之間的波長轉換層3具有預定厚度，第一燈頭1和第二燈頭2之間的距離可以是一致的。第一燈頭1和第二燈頭2可由透明材料構成。第一燈頭1和第二燈頭2的透明材料可為選自玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯和硅樹脂組成的組中的至少一種。同時，如圖1所示，波長轉換層3填充在第一燈頭1的凹形內表面和第二燈頭2的凸形外表面之間。由于波長轉換層3填充在第一燈頭1和第二燈頭2之間，波長轉換層3的幾何形狀由第一燈頭1和第二燈頭2的形狀確定。波長轉換層3可由用于轉換波長的發(fā)光材料構成。例如，波長轉換層3可由用于轉換波長的發(fā)光材料與硅樹脂材料混合而形成的混合材料構成。特別地，發(fā)光材料可為在紫外光、藍光或綠光的激發(fā)下發(fā)出可見光的熒光材料。例如，波長轉換層3中的發(fā)光材料可為選自分別發(fā)出各種波長的可見光，例如，藍光、綠光、黃光和紅光的各種熒光材料組成的組中的至少一種。綠色、黃色、橙色和紅色熒光材料可通過至少部分吸收藍光或綠光，或完全吸收紫外光，發(fā)出在綠色、黃色、橙色和紅色顏色范圍內具有峰值波長的光譜。同樣，藍光熒光材料可通過完全吸收紫外光，從而發(fā)出在藍色顏色范圍內具有峰值波長的光譜。當燈罩10用于覆蓋發(fā)出具有激發(fā)發(fā)光材料的激發(fā)波長的光的LED裝置時，發(fā)光材料發(fā)出的熒光可與LED裝置發(fā)出的剩余激發(fā)光混合，從而形成白光。例如，LED裝置發(fā)出波長范圍為450nm至480nm的藍光時，發(fā)光材料被藍光激發(fā)可以發(fā)出具有黃色峰值波長的光。 然后，由于黃光與剩余藍光混合，從而形成白光。發(fā)光材料可包括在LED裝置發(fā)出的具有激發(fā)波長的光的激發(fā)下可發(fā)出各種波長的光的各種熒光材料。這種情況下，各種波長的光可以混合，從而形成白光。例如，LED裝置發(fā)出380nm至450nm范圍內的近紫外線時，發(fā)光材料可包括藍色、綠色和紅色熒光材料，這些熒光材料可以在近紫外線的激發(fā)下發(fā)出具有藍色、 綠色和紅色峰值波長的光。然后，當藍光、綠光和紅光混合時，可以形成白光。圖2至圖5為例示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的組裝圖1所示的燈罩10的方法的橫斷面視圖。首先，如圖2所示，提供了具有凹形內表面和凸形外表面的第一燈頭1。如上所述，第一燈頭1由透明材料形成，根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一燈頭1可具有各種幾何形狀。 如圖2所示，在第一燈頭1的末端的部分形成用于將第一燈頭1裝配至第二燈頭2的第一支撐部分la。接下來，如圖3所示，例如，將液體發(fā)光材料和硅樹脂混合的混合材料3'放入第一燈頭1的凹形內部。混合材料3'的量大約與第一燈頭1和第二燈頭2被裝配在一起時第一燈頭1和第二燈頭2之間的空間的體積相同。接下來，如圖4所示，第二燈頭2安放在包含混合材料3'的第一燈頭1的凹形內部部分的上方。如圖4所示，在第二燈頭2的末端部分也形成用于將第二燈頭2裝配至第一燈頭1的第二支撐部分加。由此，當?shù)谝粺纛^1的第一支撐部分Ia與第二燈頭2的第二支撐部分加被裝配在一起時，第一燈頭1和第二燈頭2將被裝配在一起。第一支撐部分 Ia和第二支撐部分加之間還可以進一步放置粘合劑。在第二燈頭2安裝到第一燈頭1上之后，可以通過加熱或紫外光照射將混合材料3 ‘凝固，如圖5所示，從而在第一燈頭1和第二燈頭2之間形成波長轉換層3?；蛘?，在第二燈頭2安裝到第一燈頭1上之后，可將混合材料3'填充在第一燈頭 1與第二燈頭2之間的空間內，然后通過加熱或紫外光照射使其凝固。在LED燈的燈罩10中，如上所述，第一燈頭1和第二燈頭2之間的距離可以是一致的，因此，填充在其間的波長轉換層3也具有均勻厚度。同樣，通過設置具有預期形狀的第一燈頭1和第二燈頭2，波長轉換層3的厚度和形狀可根據(jù)需要調整。因此，使用燈罩10 的LED燈可保持均勻的相關色溫(CCT)，從而達到較高的制造合格率。同樣，由于在第一燈頭1和第二燈頭2之間安放熒光材料，可防止熒光材料的物理或化學變化。由此，可延長 LED燈的使用壽命。圖6為例示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括圖1所示的燈罩10的LED燈20的橫斷面視圖。如圖6所示，LED燈20可包括襯底11、安裝在襯底11上的LED封裝12和安放在襯底11上以包圍LED封裝12的燈罩10。在圖6中，LED燈20包括一個LED封裝12 ；但是，本發(fā)明并不限于此，LED封裝12可以包括一個以上LED封裝12。LED封裝12與燈罩10 之間，S卩，LED封裝12與第二燈頭2的內表面2i之間存在空間15。襯底11可以為，例如，印刷電路板(PCB)。LED封裝12可包括選自紫外光LED、藍光LED和綠光LED組成的組的至少一種，以激發(fā)燈罩10中的發(fā)光材料。同樣，燈罩10的波長轉換層3內的發(fā)光材料可包括至少一種在紫外光、藍光或綠光的激發(fā)下發(fā)出各種波長的光的熒光材料。例如，如上所述，熒光材料可為選自藍色、綠色、黃色、橙色和紅色熒光材料組成的組中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的當前實施例，必須防止燈罩10的波長轉換層3發(fā)出的光入射到LED 封裝12上，以提高LED燈20的光輸出和效率。為此，可形成燈罩10使從第二燈頭2的內表面2i的一點上發(fā)出的光在發(fā)出之后立即入射到燈罩10的第二燈頭2的內表面2i的另一個點上。即，可形成燈罩10使在第二燈頭2與空間15之間的界面上發(fā)生折射的光再次傳遞到第二燈頭2的內表面2i。達到這個目的所需的一個參數(shù)為LED封裝12與燈罩10之間的距離D。距離D越大，第二燈頭2的內表面2i的表面面積與LED封裝12的表面面積的比值越大。表面面積比值的增加減小了內表面2i的一個點與LED封裝12之間的立體角，因此，從燈罩10發(fā)出的光入射到LED封裝12上的幾率降低。本領域的一般技術人員可容易理解該概念，即，觀察點與物體之間的距離越遠，物體看起來越小。同樣，距離D越大，從第二燈頭2的內表面2i的一點上發(fā)出的光入射到第二燈頭 2的內表面2i的另一個點上的幾率增加。為了進一步提高該幾率，第二燈頭2的內表面2i 可具有多個不同曲率或多個不同法向矢量的平面。即，雖然圖6沒有顯示，內表面2i可具有多個不同曲率或不同法向矢量的小平面。內表面2i的法向矢量平面可以布置為向LED 封裝12會聚。如圖6所示，從內表面2i上的點E反射的光沿各個光路徑Pl和P2傳遞，并直接入射到內表面2i的其他點Cl和C2上，而不是入射到LED封裝12上。然后，光在無損失的情況下可以發(fā)射到LED燈20的外部。由此，根據(jù)本發(fā)明的當前實施例，可減少LED封裝12造成的光吸收損耗，因此，可以增加LED燈20的光輸出。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，為了有效減少波長轉換層3發(fā)出的并且入射到LED封裝12上的光，可選擇LED封裝12與燈罩10之間的距離D使得第二燈頭2的內表面2i的表面面積與LED封裝12的表面面積的比值大于大約2。例如，LED封裝12與第二燈頭2的內表面2i之間的距離D可以大于至少大約3mm左右。距離D的值表示最小下限，大于該最小下限的值可以根據(jù)本發(fā)明的實施例在本發(fā)明的范圍內選擇。距離D增加時，LED燈20的可靠性和使用壽命也會增加。LED燈20的可靠性和使用壽命由燈罩10的表面面積與LED封裝12的光輸出強度之間的比例確定。距離D越大，燈罩10的表面面積越大。同樣，燈罩10的表面面積越大，燈罩10的熱傳遞越快。為了克服嚴格試驗條件或環(huán)境，例如，高溫和高濕度環(huán)境，優(yōu)選地，燈罩10的外表面面積相對于LED 封裝12的光輸出強度可以盡可能大。例如，燈罩10的外表面面積，即燈罩10的第一燈頭1 的外表面面積與LED封裝12的光輸出強度之間的比值可以大于300mm2/瓦特。燈罩10的外表面面積與LED封裝12的光輸出強度之間的比值表示最小下限，因此，具有大于該最小下限的值的第一燈頭1的外表面積可以根據(jù)本發(fā)明的實施例在本發(fā)明的范圍內選擇。無論相關色溫如何，根據(jù)本發(fā)明當前實施例的LED燈20可保持相同的效率。艮口， 在使用根據(jù)本發(fā)明當前實施例的LED燈20的情況下，暖白光或中性白光顏色范圍的效率與冷白光顏色范圍的效率幾乎相同。參考本發(fā)明的示例性實施例，已經對本發(fā)明進行了詳細解釋和說明，本領域的一般技術人員應理解的是，在不偏離以下權利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍內，可進行各種形式和細節(jié)的變化。
權利要求
1.一種燈罩，包括具有彎曲表面的第一燈頭；在距所述第一燈頭一定距離的位置安裝到所述第一燈頭上，并且具有彎曲表面的第二燈頭；以及填充在所述第一燈頭和所述第二燈頭之間的波長轉換層。
2.根據(jù)權利要求1所述的燈罩，其特征在于，所述第一燈頭和所述第二燈頭包括透明材料。
3.根據(jù)權利要求2所述的燈罩，其特征在于，所述透明材料包括選自玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和硅樹脂組成的組中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的燈罩，其特征在于，所述第一燈頭和所述第二燈頭分別具有凹形內表面和凸形外表面，所述波長轉換層填充在所述第一燈頭的凹形內表面和所述第二燈頭的凸形外表面之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的燈罩，其特征在于，所述第一燈頭和所述第二燈頭具有半球形殼體形狀。
6.根據(jù)權利要求4所述的燈罩，其特征在于，所述第一燈頭與所述第二燈頭之間的距離是一致的，使所述波長轉換層具有均勻厚度。
7.根據(jù)權利要求6所述的燈罩，其特征在于，所述第二燈頭的內表面包括多個具有多個不同曲率的小平面或多個不同法向矢量的平面。
8.根據(jù)權利要求1所述的燈罩，其特征在于，所述第一燈頭和所述第二燈頭分別包括第一支撐部分和第二支撐部分，所述第一和第二支撐部分互相連接，以將所述第一燈頭和所述第二燈頭裝配在一起。
9.根據(jù)權利要求1所述的燈罩，其特征在于，所述波長轉換層包括與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料。
10.根據(jù)權利要求9所述的燈罩，其特征在于，所述發(fā)光材料為在紫外光、藍光或綠光的激發(fā)下發(fā)出可見光的熒光材料。
11.根據(jù)權利要求10所述的燈罩，其特征在于，所述熒光材料包括至少一種在紫外光、 藍光或綠光的激發(fā)下發(fā)出各種波長的可見光的熒光材料。
12.—種LED燈，包括權利要求1至11中任一項所述的燈罩。
13.根據(jù)權利要求12所述的LED燈，其特征在于，進一步包括襯底；以及安裝在所述襯底上的至少一個LED封裝，其中，所述燈罩安放在所述襯底上以包圍所述LED封裝。
14.根據(jù)權利要求13所述的LED燈，其特征在于，所述襯底包括印刷電路板。
15.根據(jù)權利要求13所述的LED燈，其特征在于，所述至少一個LED封裝包括選自紫外光LED、藍光LED和綠光LED組成的組中的至少一種。
16.根據(jù)權利要求13所述的LED燈，其特征在于，所述第二燈頭的內表面的表面面積與所述LED封裝的表面面積的比值大于2。
17.根據(jù)權利要求13所述的LED燈，其特征在于，所述LED封裝與所述第二燈頭的內表面之間的距離大于3mm。
18.根據(jù)權利要求17所述的LED燈，其特征在于，所述LED封裝與所述第二燈頭的內表面之間存在空間。
19.根據(jù)權利要求13所述的LED燈，其特征在于，所述第一燈頭的外表面面積與1瓦特 LED封裝發(fā)出的入射光的比為至少300mm2/瓦特。
20.根據(jù)權利要求13所述的LED燈，其特征在于，所述第二燈頭的內表面包括多個具有多個不同曲率的小平面或多個不同法向矢量的平面，使從所述第二燈頭的內表面的一點上反射的光入射到所述第二燈頭的內表面的另一個點上。
21.根據(jù)權利要求20所述的LED燈，其特征在于，所述多個法向矢量的平面向LED封裝會聚ο
22.一種制造權利要求1所述的燈罩的方法，包括利用注射模塑法制備第一和第二燈頭；將與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料置于所述第一燈頭的凹形內表面上；將所述第一和第二燈頭裝配在一起，以使所述第一燈頭的凹形內表面朝向所述第二燈頭的凸形外表面；以及通過加熱或紫外光照射將與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料凝固，以形成波長轉換層。
23.一種制造權利要求1所述的燈罩的方法，包括利用注射模塑法制備第一和第二燈頭；將所述第一和第二燈頭裝配在一起，以使所述第一燈頭的凹形內表面朝向所述第二燈頭的凸形外表面；將與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料置于所述第一和第二燈頭之間的空間內，直到完全填充所述空間；以及通過加熱或紫外光照射將與發(fā)光材料混合的硅樹脂材料凝固，以形成波長轉換層。
全文摘要
一種包括設于其中的熒光材料的燈罩和安裝有該燈罩的發(fā)光二極管(LED)燈。所述燈罩包括具有凸形外表面的第一燈頭；在距第一燈頭一定距離的位置安裝到第一燈頭上的第二燈頭，并具有凸形外表面；以及，填充在第一燈頭和第二燈頭之間的波長轉換層。由此，由于光損耗相對較小，采用該燈罩的LED燈的亮度可得以增強。
文檔編號F21V3/04GK102317680SQ201080007798
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權日2009年3月10日
發(fā)明者T·T·阮, 何永智, 弗蘭克·史 申請人:株式會社納沛斯Led