固态光源的布置以及使用固态光源的布置的灯.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410388351.4	申请日：	2014.08.08
公开号：	CN104347781A	公开日：	2015.02.11
当前法律状态：	实审	有效性：	审中
法律详情：	实质审查的生效IPC(主分类):H01L 33/48申请日:20140808\|\|\|公开
IPC分类号：	H01L33/48(2010.01)I; H01L33/62(2010.01)I; F21S2/00; F21Y101/02(2006.01)N	主分类号：	H01L33/48
申请人：	奥斯兰姆施尔凡尼亚公司
发明人：	G.科莱尼; S.张
地址：	美国马萨诸塞州
优先权：	13/962,377 2013.08.08 US
专利代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司72001	代理人：	张涛; 刘春元
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内容摘要

公开了固态光源的布置以及使用固态光源的布置的灯。提供了用于色彩混合的固态光源的布置以及包括所述用于色彩混合的固态光源的布置的光源。衬底具有耦接至其的多个不同色彩LED芯片。所发射的光被混合以产生白光输出。LED芯片例如通过形成包括不同色彩的一个或更多个LED芯片的LED集合，使得LED芯片偏斜和/或形成LED集合和/或芯片的非矩形阵列或圆形阵列而以改进色彩混合的方式被布置在衬底上。色彩混合LED布置可以连同准直光器件一起用在灯或其它光源中，以准直并且进一步混合从LED布置输出的色彩混合的光。色彩混合LED布置可以被提供为具有多个LED芯片的单个封装或一个或更多个LED芯片的多个封装。

权利要求书

权利要求书
1.   一种固态光源的布置，包括：
衬底（112，312，712）；以及
多个固态光源集合（111，311a-g，711a-g），布置在所述衬底（112，312，712）的各个固态光源区域上，所述固态光源集合中的每一个至少包括第一色彩固态光源芯片（114，314，714）、第二色彩固态光源芯片（115，315，715）和第三色彩固态光源芯片（116，316，716），
其中，在每个所述光源集合（111，311a-g，711a-g）内，所述第一固态光源芯片、所述第二固态光源芯片和所述第三固态光源芯片（114-115、314-316，714-716）耦接到衬底（112，312，712）并且被布置为彼此紧邻，所述第一色彩固态光源芯片（114，314，714）被配置为：发射第一波长的光，所述第二色彩固态光源芯片（115，315，715）被配置为：发射与所述第一波长不同的第二波长的光，并且所述第三色彩固态光源芯片（116，316，716）被配置为：发射与所述第一波长和所述第二波长不同的第三波长的光，
其中，所述固态光源集合（111，311a-g，711a-g）中的每一个紧邻至少两个其它固态光源集合（111，311a-g，711a-g），其中，所述固态光源集合（111，311a-g，711a-g）中的至少一个中的固态光源芯片（114-115，314-316，714-716）相对于所述固态光源集合（111，311a-g，711a-g）中的至少另一个中的固态光源芯片（114-115，314-316，714-716）被偏斜，以及
其中，至少所述固态光源集合（111，311a-g，711a-g）的子集位于假想圆（318）上，所述子集至少包括所述衬底（112，312，712）上的所有固态光源集合（111，311a-g，711a-g）的一半，所述子集内的各个所述固态光源集合（111，311a-g，711a-g）与紧邻的固态光源集合（111，311a-g，711a-g）间隔开超过每个固态光源集合（111，311a-g，711a-g）内的紧邻的第一固态光源芯片、第二固态光源芯片和第三固态光源芯片（114-115，314-316，714-716）之间的分离量的距离，以及
其中，所述第一色彩固态光源芯片（114，314，714）电串联连接，限定包括多个所述第一色彩固态光源芯片（114，314，714）的第一串，所述第二色彩固态光源芯片（115，315，715）电串联连接，限定包括多个所述第二色彩固态光源芯片（115，315，715）的第二串，并且所述第三色彩固态光源芯片（116，316，716）电串联连接，限定包括多个所述第三色彩固态光源芯片（116，316，716）的第三串，以及
其中，所述固态光源芯片（114-116，314-316，714-716）的所述第一串、所述第二串和所述第三串被布置在每一个通常与所述假想圆（318）同心的近似同心第一圆、第二圆和第三圆中。

2.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源芯片（114-116，314-316，714-716）在所述衬底（112，312，712）上形成非矩形阵列。

3.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（111，311a-g，711a-g）在所述衬底（112，312，712）上形成圆形阵列。

4.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（111，311a-g，711a-g）中的每一个中的第一色彩固态光源芯片（114，314，714）对于第二色彩固态光源芯片（115，315，715）的比例与所述衬底（112，312，712）上的第一色彩固态光源芯片（114，314，714）对于第二色彩固态光源芯片（115，315，715）的比例相同。

5.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述第一波长与绿色光对应，并且其中，所述第二波长与红色光对应。

6.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述第一波长与绿色光对应，其中，所述第二波长与红色光对应，并且其中，所述第三波长与蓝色光对应。

7.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（111，311a-g，711a-g）中的每一个包括：有每个所述第一色彩固态光源芯片、所述第二色彩固态光源芯片和所述第三色彩固态光源芯片（114-116，314-316，714-716）中的仅一个的预定模式。

8.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（111，311a-g，711a-g）中的每一个提供1：1：1的第一色彩固态光源芯片对于第二色彩固态光源芯片对于第三色彩固态光源芯片比例。

9.   如权利要求1所述的固态光源的布置，还包括：近似地部署在所述假想圆（318）的中心处的另一所述固态光源集合（311g）。

10.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述第一色彩固态光源芯片、所述第二色彩固态光源芯片和所述第三色彩固态光源芯片（114-116，314-316，714-716）包括发光二极管（LED）。

11.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（311a-g）中的每一个包括：第四色彩固态光源芯片（317），被配置为：发射白光。

12.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（311a-g）中的每一个包括：第四色彩固态光源芯片（317），被配置为：发射第四波长的光，所述第四波长与所述第一波长、所述第二波长和所述第三波长不同。

13.   如权利要求12所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（311a-g）中的每一个包括：有每个所述第一色彩固态光源芯片、所述第二色彩固态光源芯片、所述第三色彩固态光源芯片和所述第四色彩固态光源芯片（314-317）中的仅一个的预定模式。

14.   如权利要求12所述的固态光源的布置，其中，所述第一波长与绿色光对应，其中，所述第二波长与红色光对应，其中，所述第三波长与蓝色光对应，并且其中，所述第四波长与黄色光对应。

15.   如权利要求1所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源芯片（114-116，314-317，714-716）的每一个包括封装有各个光器件的管芯。

说明书

说明书固态光源的布置以及使用固态光源的布置的灯
技术领域
本公开涉及照明，并且更具体地说，涉及固态光源的色彩混合。
背景技术
因为固态光源的能效以及连续降低的成本，所以固态光源被日益增加地用在照明中。在照明中使用固态光源通常在以下之中被公开：美国专利No.6,773,139（Sommers）；美国专利No.6,814,463（(Mele）；以及美国专利申请公开No.2008/0019130（Wang）。
白光可以以各种方式产生自固态光源。例如，一个或更多个固态光源可以安装在衬底（诸如但不限制于印刷电路板）上。典型地发射产生蓝色的波长的光的一个或更多个固态光源可以直接在封装内或者远距离地被磷和/或磷混合物覆盖，以提供从下面的一个或更多个固态光源发射的光的磷转换，以产生白光。替换地，两种或更多种不同“色彩”（即与独特色彩对应的光的波长）的光的组合可以混合在一起以产生白光。在以下中公开了色彩混合：美国专利No.7,431,477（Chou）；美国专利No.8,174,189（Kim）；美国专利no.8,096,675（Posselt）；美国专利No.8,368,315（Gaines）；美国专利申请公开No.2012/0287620（Guerrieri）；以及美国专利申请公开No.2013/0088142（Allen）。
虽然使用印刷电路板（PCB）上的不同色彩固态光源的色彩混合的技术是已知的，但对于当多于两个的色彩LED彼此相邻时提供均匀且高效的色彩混合存在着挑战。这些挑战包括：在不使用附加光器件的情况下，解决归因于PCB上的不同色彩LED的色彩分离并且改进光输出均匀性。在PCB上安装不同色彩LED还就弱热量耗散和复杂电路设计来说提出其它挑战。
发明内容
本公开的实施例提供一种具有改进的热量耗散和更不复杂的电路设计的针对均匀和高效的色彩混合而优化的固态光源的布置。
在实施例中，提供了一种固态光源的布置。所述布置包括：衬底；以及多个固态光源集合，布置在所述衬底的各个固态光源区域上。所述固态光源集合中的每一个至少包括第一色彩固态光源芯片、第二色彩固态光源芯片和第三色彩固态光源芯片。在每个光源集合内，所述第一固态光源芯片、第二固态光源芯片和第三固态光源芯片耦接到所述衬底，并且被布置为紧邻彼此。所述第一色彩固态光源芯片被配置为：发射第一波长的光。所述第二色彩固态光源芯片被配置为：发射与所述第一波长不同的第二波长的光。所述第三色彩固态光源芯片被配置为：发射与所述第一波长和所述第二波长不同的第三波长的光。
所述固态光源集合中的每一个还紧邻至少两个其它固态光源集合。所述固态光源集合中的至少一个中的固态光源芯片相对于所述固态光源集合中的至少另一个中的固态光源芯片被偏斜。至少所述固态光源集合的子集（即所述衬底上的所有固态光源集合的至少一半）位于假想圆上。所述子集内的各个固态光源集合距紧邻的固态光源集合被间隔开超过每个固态光源集合内的紧邻的第一固态光源芯片、第二固态光源芯片和第三固态光源芯片之间的分离量的距离。
所述第一色彩固态光源芯片被电串联连接，限定包括多个所述第一色彩固态光源芯片的第一串。所述第二色彩固态光源芯片被电串联连接，限定包括多个所述第二色彩固态光源芯片的第二串。所述第三色彩固态光源芯片被电串联连接，限定包括多个所述第三色彩固态光源芯片的第三串。所述固态光源芯片的第一串、第二串和第三串被布置在每一个通常与所述假想圆同心的近似同心的第一圆、第二圆和第三圆中。
附图说明
应当参照应当结合以下各图阅读的以下详细描述，其中，同样的标号表示同样的部分：
图1是根据在此公开的实施例的包括固态光源的布置的灯的侧视图。
图2是根据在此公开的实施例的包括固态光源的布置的灯的另一实施例的侧视图。
图3是根据在此公开的实施例的固态光源的布置的示意性顶视图。
图4是包括来自图3中所示的布置的固态光源的并联电路的示意图。
图5是用于图3中所示的固态光源的布置的印刷电路板（PCB）布局的顶视图。
图6是用于来自图4中所示的印刷电路板（PCB）布局的固态光源集合的电极连接焊盘的放大视图。
图7是根据在此公开的实施例的固态光源的另一布置的示意性顶视图。
具体实施方式
如在此使用的那样，术语固态光源通常用于提及一个或更多个发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）、聚合物发光二极管（PLED）以及发射光的任何其它半导体器件，并且包括它们的组合。固态光源在一些实施例中包括多于一个的并联连接的固态光源、串联连接的固态光源和/或它们的组合。另外，固态光源在一些实施例中包括单个半导体管芯、单独衬底上所封装的单个半导体管芯、单个衬底上的半导体管芯的集合、包括多个半导体管芯的集合的芯片以及它们的组合。为了方便，术语LED在此与术语固态光源可互换地使用。
如在此使用的那样，术语“色彩”通常用于提及观测者可感知的辐射的性质，并且术语“不同的色彩”暗指具有不同主波长和/或带宽的两个不同的谱。此外，“色彩”可以用于提及白色和非白色光。使用特定色彩来描述LED或LED所发射的光提及与该特定色彩关联的主波长的特定范围。特别是，术语“红色”当用于描述LED或LED所发射的光时意味着LED发射具有610nm与750nm之间的主波长的光，并且术语“琥珀色”提及具有更具体地在610nm与630nm之间的主波长的红色光。术语“绿色”当用于描述LED或LED所发射的光时意味着LED发射具有495nm与570nm之间的主波长的光，并且术语“薄荷色”提及对于白光具有偏绿色元素的白光和/或基本上白光，以使得其在普朗克曲线之上并且处于或基本上处于1931 CIE色度图的绿色空间中。术语“蓝色”当用于描述LED或LED所发射的光时意味着LED发射具有430nm与490nm之间的主波长的光。术语“黄色”当用于描述LED或LED所发射的光时意味着LED发射具有570nm与600nm之间的主波长的光。术语“白色”通常提及具有大约2600与8000K之间的相关色温（CCT）的白光，“冷白色”提及在色彩上更偏蓝的具有基本上高于3600K的CCT的光，并且“暖白色”提及在色彩上更偏红的具有大约2600K与3600K之间的CCT的白光。
如在此使用的那样，术语“偏斜”提及LED芯片的一侧或更多侧具有相对于另一LED芯片的一侧或更多侧倾斜或歪斜的方向或位置。如在此使用的那样，术语“非矩形阵列”提及其中阵列的元件（例如LED芯片）并非按矩形坐标（诸如距阵列中心的x，y位移）所限定的矩形网格而布置的阵列。术语“圆形阵列”提及其中阵列的元件更容易以极坐标（诸如沿着半径（r）距阵列中心（c）并且在位移角（Θ）下的位移）而不是矩形坐标来限定的阵列。
在图1中，灯100包括LED 110的布置、光学系统（诸如但不限制于小面反射器120）和扩散器130。LED 110的布置提供发射并且混合不同色彩光以产生白光的光源。小面反射器120反射、准直并且进一步混合LED的布置所发射的光，并且扩散器130随着光穿出灯100而散射并且进一步混合光。灯100可以用在例如但不限制于具有小于25°并且在一些实施例为20°或更小的束角的点状光应用中。在其它实施例中，LED 110的布置可以用在具有其它类型的准直光器件的其它类型的灯中，并且用于例如在包括具有大于40°的束角的泛光的具有大于25°的束角的光中的其它应用。LED 110的布置可以用在各种照明系统中，包括但不限制于PAR类型灯（例如PAR30）、BR类型灯（例如BR30）以及向下照明灯（down light lamp）。
LED 110的布置包括衬底112以及耦接到衬底112的多个不同色彩LED芯片114-116。如以下更详细地描述的那样，LED 110的布置可以包括三个或更多个LED芯片114-116，其发射三种或更多种不同色彩的光。LED芯片114-116可以以利用高效率光输出以及改进的光输出均匀性来促进色彩混合的方式而被布置在衬底112上。特别是，可以例如通过形成包括不同色彩的LED芯片114-116的模式的LED集合111，通过偏斜LED芯片和/或通过形成LED集合和/或芯片的非矩形阵列或圆形阵列来布置LED芯片114-116，如以下更详细地描述的那样。LED芯片114-116也可以以利用更简单的电路设计来改进热量耗散的方式而被布置，耦接到衬底112并且电连接，如以下更详细地描述的那样。
在一些实施例中，LED芯片114-116发射包括例如但不限制于绿色、薄荷色、红色、琥珀色、蓝色、蓝色/白色、白色和黄色的不同色彩的光。LED芯片114-116中的一个或更多个可以包括磷转换的LED芯片，磷转换的LED芯片包括发射蓝光的LED，诸如但不限制于III-氮化物LED，作为用于覆盖发射蓝光的LED的含磷元素（诸如磷板或小片）的激发源。衬底112可以包括由例如但不限制于陶瓷、具有金属通孔的陶瓷或包括至少三层——金属基板、绝缘介质和金属电路——的金属芯PCB制成的电路板。可以使用已知技术（诸如但不限制于回流焊接、环氧树脂键合以及引线键合）而把LED芯片114-116机械地和电地耦接到衬底112上的导电焊盘（未示出）。
LED芯片114-116可以被并且在一些实施例被布置在衬底112上的相对小的区内，以使得色彩被均匀地混合。实际性能可能受各因素（包括但不限制于LED芯片和磷的效率、LED芯片的数量、驱动电流、LED芯片的密度以及操作温度）支配。LED芯片114-116的确切大小、数量和布置取决于光源和应用的想要的性质。以下更详细地讨论LED芯片的各种可能布置。
其它组件（诸如光伏（PV）或色彩传感器芯片）也可以被并且在一些实施例中被耦接到衬底112。驱动器电路（未示出）可以（例如经由衬底112上的迹线）耦接到LED芯片114-116，以用于驱动不同的色彩LED芯片114-116达到想要的色彩混合。题为“DRIVER CIRCUIT FOR SOLID STATE LIGHT SOURCES”的共有美国专利申请序列号No.13/471,650中更详细地描述了驱动器电路的一个示例，该申请的整体内容被通过引用而合并到此。LED 110的布置和驱动器电路的组合可以被提及为LED光引擎。符合在此描述的实施例的具有LED 110的布置的LED光引擎可以用于提供例如从2700K到6000K的可调谐的相关色温（CCT）。
小面反射器120可以并且在一些实施例中确实包括铝涂敷的小面反射器，以反射、准直并且进一步混合光。灯100的其它实施例可以使用其它类型的反射器，诸如但不限制于平滑抛物面反射器。扩散器130可以并且在一些实施例中确实包括微结构化聚合物扩散器板，其例如以大约5至10度的散射角来散射光。在一个示例中，衬底112与扩散器130之间的距离可以是至少大约40mm，以提供可接受的色彩混合质量。在其它实施例中，可以使用其它类型的扩散器，或可以消除扩散器。
LED芯片114-116可以包括耦接到衬底112的单独封装的LED（如图1中所示）。单独封装的LED中的每一个可以包括附接到具有各个光器件的单独衬底的单个LED管芯。单独封装的LED（诸如从OSRAM 在德国雷根斯堡的Opto Semiconductors可得的OSLON? LED）的一个示例包括附接到单独衬底并且包封有光透射材料（诸如硅酮）的单个LED管芯。光透射材料可以形成穹顶，其提供大约120°或更大的半高全宽（FWHM）束角。为LED芯片114-116中的每一个提供相对高的束角促进色彩混合。也可以使用其它类型的单独封装的LED。在这些实施例中，衬底112可以是金属芯PCB，并且单独封装的LED可以电耦接并且热耦接到金属芯PCB，如以下将更详细地描述的那样。
虽然在此描述的实施例中的LED 110的布置被设计为用于没有次级光器件的光引擎，但LED 110的布置可以用在具有次级光器件的其它类型的灯中。如图2中所示，例如，灯200的另一实施例包括全内反射（TIR）光器件220，用于反射、准直并且进一步混合LED光。具有TIR光器件220的灯200的一些实施例包括小面侧壁222以及纹理顶表面224，用于进一步色彩混合。具有TIR光器件220的灯200的其它实施例可以包括扩散器片材（未示出），用于散射并且进一步混合光。当与TIR光器件220一起使用以提供窄束时，可以以本领域技术人员已知的方式来修改LED布置和/或TIR光器件，以提供更高质量的色彩混合。
在其它实施例中，LED芯片114-116可以包括直接键合到电路板衬底112的LED管芯，以形成多LED“板载芯片”（COB）封装。使用具有陶瓷衬底的COB技术例如允许紧密的LED芯片间隔（例如-0.1mm边沿到边沿）、小的电路特征（例如50-100微米最小迹线宽度和间隔）以及用于从小面积生成高通量的优秀热管理。在这些实施例中，LED芯片114-116连同光透射穹顶118一起被包封（图2所示）。随着光穿过穹顶118，从LED芯片114-116发射的不同色彩的光混合，由此提供良好源级色彩混合。穹顶118可以包括低外形包封（例如清洁硅酮）穹顶，其提供大于120°的束的半高全宽（FWHM）束角并且在一些实施例中大约150°FWHM。穹顶118可以被并且在一些实施例中使用抛光的铝铸模而被模制在衬底120上的LED芯片114-116之上，以提供相对平滑的表面光洁度，以改进光学效率。穹顶118也可以是并且在一些实施例是半球形穹顶，以提供更大的光提取但具有更低的色彩均匀性。
图1和图2示出具有固态光源或LED 110的单个布置和关联光准直光器件的灯100、200。其它实施例可以包括多布置的LED 110以及关联反射器或TIR光器件。多布置的LED 110可以用在例如但不限制于具有三个色彩混合多LED布置110（例如5瓦特每个）以及三个关联反射器或TIR光器件的点状光模块中。
参照图3，色彩混合多LED布置310的一个实施例包括多个LED集合311a-g，每一个具有在衬底312上的各个LED区域上所布置的四种不同色彩的四个LED芯片314-317。LED集合311a-g中的至少一个中的LED芯片314-317相对于LED集合311a-g中的至少另一个中的LED芯片314-317被偏斜，以允许圆形阵列中的布置，以使得LED集合311a-g中的每一个紧邻圆形阵列中的两个其它这样的LED集合311a-g。LED集合311a-g中的每一个中的LED芯片314-317被布置成紧邻彼此（即，其间没有其它LED芯片）。在LED集合311a-g中的每一个中，第一色彩LED芯片314被配置为：发射具有第一主波长的光，第二色彩LED芯片315被配置为：发射具有与第一波长不同的第二主波长的光，第三色彩LED芯片316被配置为：发射具有与第一波长和第二波长不同的第三主波长的光，并且第四色彩LED芯片317被配置为：发射白色光或具有与第一波长、第二波长和第三波长不同的第四主波长的光。
LED集合311a-g和单独LED芯片314-317被布置在衬底312上的圆形阵列中，以促进色彩混合。换句话说，LED芯片314-317中的每一个位于沿着半径（r）距阵列中心（c）的位移d处，并且处在位移角Θ。还布置LED集合311a-g，以使得LED集合311a-f的子集（即衬底312上的LED集合311a-g的至少一半）位于假想圆318上。在所图解的实施例中，LED集合311a-f位于假想圆318上，一个LED集合311g位于圆318的中心处。位于假想圆318上的LED集合311a-f中的每一个与紧邻的LED集合311a-f间隔开超过LED集合311a-g中的每一个内的紧邻的LED芯片314-317之间的分离量的距离。
如以下更详细地描述的那样，LED集合311a-g中的单个色彩的LED芯片314-317电串联连接，以限定第一色彩LED芯片314的第一串、第二色彩LED芯片315的第二串、第三色彩LED芯片316的第三串以及第四色彩LED芯片317的第四串。LED芯片314-317的这些第一串、第二串、第三串和第四串分别还被布置在通常与假想圆318同心的近似圆中。
LED芯片314-317因此在半径和角方向上对称地延伸，以使得不同的色彩基本上是平衡的，以改进色彩混合。当用在具有圆形孔径的圆形灯中时，在具有在角方向上被平衡的不同色彩的圆形阵列中布置LED芯片314-317允许良好的色彩混合。虽然所图解的实施例示出在圆形阵列中所布置的LED芯片314-317，但其它实施例可以包括在其它非矩形阵列中所布置的被偏斜的LED芯片。针对向下照明应用设计具有七个（7）LED集合311a-g的所图解的实施例。取决于想要的光级别和光引擎应用，也可以使用其它数量的LED集合。
在一个示例中，第一色彩是红色，第二色彩是绿色，第三色彩是蓝色，并且第四色彩是白色。在另一示例中，第一色彩是琥珀色，第二色彩是薄荷色，第三色彩是蓝色/白色，并且第四色彩是黄色。其它色彩和色彩组合也在本公开的范围内。如所示那样，LED集合311a-g中的每一个可以具有与衬底312上的LED布置310的整体色彩比例相同的色彩比例（1：1：1：1）。换句话说，在LED集合311a-g中的每一个中以及在LED布置310中，第一色彩对于第二色彩对于第三色彩对于第四色彩比例是1：1：1：1。虽然LED芯片314-317在所图解的实施例中基本上是相同大小，但可以使用不同大小的LED芯片314-317。
图4示出LED集合311a-g中的每一个中的各个LED芯片314-317，LED集合311a-g电串联连接以形成连接到与LED色彩中的每一个对应的各个通道的并联LED电路320。在具有四种（4）色彩的所图解的实施例中，例如，第一色彩LED芯片314电串联连接，限定LED芯片314的第一串，第二色彩LED芯片315电串联连接，限定LED芯片315的第二串，第三色彩LED芯片316电串联连接，限定LED芯片316的第三串，并且第四色彩LED芯片317电串联连接，限定LED芯片317的第四串。各个LED芯片314-317通过导电路径324-327从阳极连接到阴极，并且并联LED电路320通过阳极端子焊盘334-337和阴极端子焊盘344-347而在每个端部处终止。阳极端子焊盘334-337和阴极端子焊盘344-347电连接到驱动器电路（未示出）。LED集合311a-g中的每一个中的LED芯片314-317也可以热耦接到一个或更多个导热部分360，以用于从LED芯片314-317传导走热量，以耗散热量。
图5示出衬底312上的PCB布局350以提供图4中所示的并联LED电路320。用于连接到LED芯片314-317（图5中未示出）中的每一个的LED连接焊盘354-357沿着从阳极端子焊盘334-337延伸到阴极端子焊盘344-347的各个导电路径324-327被串联定位。如图6中更详细地示出那样，LED连接焊盘354-357的每一个包括用于电连接到各个LED芯片的阳极的阳极连接焊盘351以及用于电连接到各个LED芯片的阴极的阴极连接焊盘353。LED导电路径324-327中的每一个将LED阳极焊盘351连接到相邻LED阴极焊盘353。导电路径324-327被布置得在衬底312上不彼此交叉，以提供相邻LED连接焊盘354-357之间的并行连接。
LED连接焊盘354-357还包括在阳极连接焊盘351与阴极连接焊盘353之间的热连接焊盘352，用于热连接到各个LED芯片的热焊盘。热连接焊盘352连接到衬底312上的导热部分360，以从LED芯片传导走热量，并且提供热量耗散。如所示那样，导热部分360与导电路径324-327分离，并且可以跨衬底312的基本上整个其余区（即没有导电路径或焊盘的区）而延伸，以增加热量耗散。
在一个示例中，衬底312是金属芯PCB，并且传导路径324-327形成为一个层表面上的导电材料的迹线。也可以在同一层表面上从导热材料来形成导热部分360。传导路径324-327和导热部分360可以利用介电材料来隔离。在此描述的LED芯片的布置因此通过允许使用具有单个表面层的金属芯PCB来简化电路设计，以用于无交叉的电并联连接，并且用于热量传导和耗散。使用具有这种布局的PCB因此为所有LED针对热传导和热量耗散而提供更好的解决方案，这为光引擎输出提供相对稳定的色彩混合。
图6还图解每个LED集合内的LED连接焊盘354-357的并且因此LED芯片的相对位置。如所示那样，用于一个LED集合的LED连接焊盘354-357可以位于假想圆内并且被间隔开，以使得LED连接焊盘354-357中的每一个位于假想圆的不同的四分之一圆内。在允许用于将LED阳极焊盘351和LED阴极焊盘353连接到各个传导路径324-327并且用于将热连接焊盘352连接到各个导热部分360的充足间隔的同时，LED连接焊盘354-357的相对位置因此足够靠近以促进色彩混合，如图5所示。
图7示出包括LED集合711a-g中的每一个中仅具有三种不同色彩LED芯片714-717的LED集合711a-g的圆形阵列的LED布置710的另一实施例。LED芯片714-717可以包括例如琥珀色或红色LED芯片714、薄荷色或绿色LED芯片715以及蓝色LED芯片716。在该实施例中，LED集合711a-g安装在圆形阵列中的衬底712上，其中，LED芯片714-717中的至少一些相对于其它LED芯片714-717被偏斜。每一各个色彩LED芯片714-717可以与不重叠的传导路径电串联连接，以形成并联LED电路，如上所述。
相应地，符合在此描述的实施例的LED的布置允许具有促进热量耗散的简化电路设计的均匀和高效的色彩混合。
虽然所图解的实施例示出具有LED集合的LED布置和/或LED芯片的布置的特定示例，但其它模式、数量、大小、组合和色彩的LED芯片也可以被布置在LED集合中和/或圆形阵列或其它非矩形阵列中。可以基于色彩混合LED光源的想要的性质（例如功率输入、通量、效验、源直径、亮度、色彩均匀性以及CRI）来确定LED芯片的数量、大小和布置。另外，所图解的实施例中的每一个并非意图是排它的，除了所示的模式和布置或者在所示的模式和布置之外，附加的LED集合和/或LED芯片可以耦接在衬底上的其它位置处。其它组件（诸如光伏芯片）也可以耦接到衬底。
如在此所使用的术语“耦接”提及一个系统元件所携带的信号被分给“耦接的”元件所利用的任何连接、耦接或链接等。这样的“耦接的”设备或信号和设备并不一定直接连接到彼此，而是可以被可以操控或修改这样的信号的中间组件或设备分离开。类似地，关于机械或物理连接或耦接而如在此所使用的术语“连接的”和“耦接的”是相对术语，并且不要求直接物理连接。术语“被热耦接”提及可以通过其来传导热量的连接或耦接。
除非另外声明，否则使用词语?“基本上?”可以理解为包括精确关系、条件、布置、定向和/或其它特性以及如本领域普通技术人员所理解的关于精确关系、条件、布置、定向和/或其它特性的偏差，这样的偏差的程度并不重大地影响所公开的方法和系统。
贯穿整个本公开，使用数量词和代词?“一个?”和/或?“某个?”和/或?“这个?”来修饰名词可以理解为为了方便于而被使用，并且包括所修饰的名词中的一个或多于一个，除非另外具体地声明。术语?“第一?”、?“第二?”和?“第三?”等在此不指明任何顺序、量或重要性，而是用于将一个要素与另一要素区分开。术语?“包含?”、?“包括?”和?“具有?”意图是包括性的，并且意味着可以存在除了所列出的要素之外的附加要素。
所描述的和/或通过各图另外绘制以与其它事物通信、关联和/或基于其它事物的元件、组件、模块和/或其部分可以理解为以直接和/或间接方式来这样与其它事物通信、关联和或基于其它事物，除非在此另外规定。
虽然方法和系统已经相对于其特定实施例而被描述，但它们不限制于此。按照以上教导，显而易见地很多修改和变化可以变得明显。本领域技术人员可以作出在此所描述并且图解的部分的细节、材料和布置上的很多附加改变。
词语表
100      灯
110      LED的布置
111      LED集合
112      衬底
114-116     LED芯片
118      穹顶
120      小面反射器
130      扩散器
200      TIR光器件
222      小面侧壁
224      纹理顶表面
310      LED布置
311a-g LED集合
312      衬底
314-317     LED芯片
320      并联LED电路
324-327     传导路径
334-327     阳极端子焊盘
344-347     阴极端子焊盘
350      PCB布局
351      阳极连接焊盘
352      热连接焊盘
353      阴极连接焊盘
354-357     LED连接焊盘
360      导热部分
710      LED布置
712      衬底
711a-g LED集合
714-716     LED芯片

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 104347781 A (43)申请公布日 2015.02.11 CN 104347781 A (21)申请号 201410388351.4 (22)申请日 2014.08.08 13/962,377 2013.08.08 US H01L 33/48(2010.01) H01L 33/62(2010.01) F21S 2/00(2006.01) F21Y 101/02(2006.01) (71)申请人奥斯兰姆施尔凡尼亚公司地址美国马萨诸塞州 (72)发明人 G. 科莱尼 S. 张 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人张涛刘。

2、春元 (54) 发明名称固态光源的布置以及使用固态光源的布置的灯 (57) 摘要公开了固态光源的布置以及使用固态光源的布置的灯。提供了用于色彩混合的固态光源的布置以及包括所述用于色彩混合的固态光源的布置的光源。衬底具有耦接至其的多个不同色彩 LED 芯片。所发射的光被混合以产生白光输出。LED 芯片例如通过形成包括不同色彩的一个或更多个 LED 芯片的 LED 集合，使得 LED 芯片偏斜和 / 或形成 LED 集合和 / 或芯片的非矩形阵列或圆形阵列而以改进色彩混合的方式被布置在衬底上。色彩混合 LED 布置可以连同准直光器件一起用在灯或其它光源中，以准直并且进一步混。

3、合从 LED 布置输出的色彩混合的光。色彩混合 LED 布置可以被提供为具有多个 LED 芯片的单个封装或一个或更多个 LED 芯片的多个封装。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页说明书 8 页附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图6页 (10)申请公布号 CN 104347781 A CN 104347781 A 1/2 页 2 1. 一种固态光源的布置，包括：衬底（112， 312， 712）；以及多个固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g），布置在所。

4、述衬底（112， 312， 712）的各个固态光源区域上，所述固态光源集合中的每一个至少包括第一色彩固态光源芯片（114， 314， 714）、第二色彩固态光源芯片（115， 315， 715）和第三色彩固态光源芯片（116， 316， 716），其中，在每个所述光源集合（111， 311a-g， 711a-g）内，所述第一固态光源芯片、所述第二固态光源芯片和所述第三固态光源芯片（114-115、 314-316， 714-716）耦接到衬底（112， 312， 712）并且被布置为彼此紧邻，所述第一色彩固态光源芯片（114， 314， 714）。

5、被配置为：发射第一波长的光，所述第二色彩固态光源芯片（115， 315， 715）被配置为：发射与所述第一波长不同的第二波长的光，并且所述第三色彩固态光源芯片（116， 316， 716）被配置为：发射与所述第一波长和所述第二波长不同的第三波长的光，其中，所述固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）中的每一个紧邻至少两个其它固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g），其中，所述固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）中的至少一个中的固态光源芯片（114-115， 314-316， 714-716）相对于所。

6、述固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）中的至少另一个中的固态光源芯片（114-115， 314-316， 714-716）被偏斜，以及其中，至少所述固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）的子集位于假想圆（318）上，所述子集至少包括所述衬底（112， 312， 712）上的所有固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）的一半，所述子集内的各个所述固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）与紧邻的固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）间隔开超过每个固态光源集合（111， 31。

7、1a-g， 711a-g）内的紧邻的第一固态光源芯片、第二固态光源芯片和第三固态光源芯片（114-115， 314-316， 714-716）之间的分离量的距离，以及其中，所述第一色彩固态光源芯片（114， 314， 714）电串联连接，限定包括多个所述第一色彩固态光源芯片（114， 314， 714）的第一串，所述第二色彩固态光源芯片（115， 315， 715）电串联连接，限定包括多个所述第二色彩固态光源芯片（115， 315， 715）的第二串，并且所述第三色彩固态光源芯片（116， 316， 716）电串联连接，限定包括多个所述第三色。

8、彩固态光源芯片（116， 316， 716）的第三串，以及其中，所述固态光源芯片（114-116， 314-316， 714-716）的所述第一串、所述第二串和所述第三串被布置在每一个通常与所述假想圆（318）同心的近似同心第一圆、第二圆和第三圆中。 2. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源芯片（114-116， 314-316， 714-716）在所述衬底（112， 312， 712）上形成非矩形阵列。 3. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）在所述衬底。

9、（112， 312， 712）上形成圆形阵列。 4. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）中的每一个中的第一色彩固态光源芯片（114， 314， 714）对于第二色彩固态光源芯片（115， 315， 715）的比例与所述衬底（112， 312， 712）上的第一色彩固态光源芯片（114， 314， 714）对于第二色彩固态光源芯片（115， 315， 715）的比例相同。 5. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述第一波长与绿色光对应，并且其权利要求书 CN 10434。

10、7781 A 2 2/2 页 3 中，所述第二波长与红色光对应。 6. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述第一波长与绿色光对应，其中，所述第二波长与红色光对应，并且其中，所述第三波长与蓝色光对应。 7. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（111， 311a-g， 711a-g）中的每一个包括：有每个所述第一色彩固态光源芯片、所述第二色彩固态光源芯片和所述第三色彩固态光源芯片（114-116， 314-316， 714-716）中的仅一个的预定模式。 8. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集。

11、合（111， 311a-g， 711a-g）中的每一个提供 1 ： 1 ： 1 的第一色彩固态光源芯片对于第二色彩固态光源芯片对于第三色彩固态光源芯片比例。 9. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，还包括：近似地部署在所述假想圆（318）的中心处的另一所述固态光源集合（311g）。 10. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述第一色彩固态光源芯片、所述第二色彩固态光源芯片和所述第三色彩固态光源芯片（114-116， 314-316， 714-716）包括发光二极管（LED）。 11. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述固。

12、态光源集合（311a-g）中的每一个包括：第四色彩固态光源芯片（317），被配置为：发射白光。 12. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（311a-g）中的每一个包括：第四色彩固态光源芯片（317），被配置为：发射第四波长的光，所述第四波长与所述第一波长、所述第二波长和所述第三波长不同。 13. 如权利要求 12 所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源集合（311a-g）中的每一个包括：有每个所述第一色彩固态光源芯片、所述第二色彩固态光源芯片、所述第三色彩固态光源芯片和所述第四色彩固态光源芯片。

13、（314-317）中的仅一个的预定模式。 14. 如权利要求 12 所述的固态光源的布置，其中，所述第一波长与绿色光对应，其中，所述第二波长与红色光对应，其中，所述第三波长与蓝色光对应，并且其中，所述第四波长与黄色光对应。 15. 如权利要求 1 所述的固态光源的布置，其中，所述固态光源芯片（114-116， 314-317， 714-716）的每一个包括封装有各个光器件的管芯。权利要求书 CN 104347781 A 3 1/8 页 4 固态光源的布置以及使用固态光源的布置的灯技术领域 0001 本公开涉及照明，并且更具体地说，涉及固态光源的色彩混。

14、合。背景技术 0002 因为固态光源的能效以及连续降低的成本，所以固态光源被日益增加地用在照明中。在照明中使用固态光源通常在以下之中被公开：美国专利 No.6,773,139（Sommers）；美国专利 No.6,814,463（(Mele）；以及美国专利申请公开 No.2008/0019130（Wang）。 0003 白光可以以各种方式产生自固态光源。例如，一个或更多个固态光源可以安装在衬底（诸如但不限制于印刷电路板）上。典型地发射产生蓝色的波长的光的一个或更多个固态光源可以直接在封装内或者远距离地被磷和 / 或磷混合物覆盖，以提供从下面的一个或更多个固态光。

15、源发射的光的磷转换，以产生白光。替换地，两种或更多种不同 “色彩” （即与独特色彩对应的光的波长）的光的组合可以混合在一起以产生白光。在以下中公开了色彩混合：美国专利 No.7,431,477（Chou）；美国专利 No.8,174,189（Kim）；美国专利 no.8,096,675（Posselt）；美国专利 No.8,368,315（Gaines）；美国专利申请公开 No.2012/0287620（Guerrieri）；以及美国专利申请公开 No.2013/0088142（Allen）。 0004 虽然使用印刷电路板（PCB）上的不同色彩固态光源。

16、的色彩混合的技术是已知的，但对于当多于两个的色彩 LED 彼此相邻时提供均匀且高效的色彩混合存在着挑战。这些挑战包括：在不使用附加光器件的情况下，解决归因于PCB上的不同色彩LED的色彩分离并且改进光输出均匀性。在 PCB 上安装不同色彩 LED 还就弱热量耗散和复杂电路设计来说提出其它挑战。发明内容 0005 本公开的实施例提供一种具有改进的热量耗散和更不复杂的电路设计的针对均匀和高效的色彩混合而优化的固态光源的布置。 0006 在实施例中，提供了一种固态光源的布置。所述布置包括：衬底；以及多个固态光源集合，布置在所述衬底的各个固态光源区域上。所述固态光源集合。

17、中的每一个至少包括第一色彩固态光源芯片、第二色彩固态光源芯片和第三色彩固态光源芯片。在每个光源集合内，所述第一固态光源芯片、第二固态光源芯片和第三固态光源芯片耦接到所述衬底，并且被布置为紧邻彼此。所述第一色彩固态光源芯片被配置为：发射第一波长的光。所述第二色彩固态光源芯片被配置为：发射与所述第一波长不同的第二波长的光。所述第三色彩固态光源芯片被配置为：发射与所述第一波长和所述第二波长不同的第三波长的光。 0007 所述固态光源集合中的每一个还紧邻至少两个其它固态光源集合。所述固态光源集合中的至少一个中的固态光源芯片相对于所述固态光源集合中的至少另一个中的固态。

18、光源芯片被偏斜。至少所述固态光源集合的子集（即所述衬底上的所有固态光源集合的至少一半）位于假想圆上。所述子集内的各个固态光源集合距紧邻的固态光源集合被间隔开超过每个固态光源集合内的紧邻的第一固态光源芯片、第二固态光源芯片和第三固态光源说明书 CN 104347781 A 4 2/8 页 5 芯片之间的分离量的距离。 0008 所述第一色彩固态光源芯片被电串联连接，限定包括多个所述第一色彩固态光源芯片的第一串。所述第二色彩固态光源芯片被电串联连接，限定包括多个所述第二色彩固态光源芯片的第二串。所述第三色彩固态光源芯片被电串联连接，限定包括多个所述第三色彩固态光源芯片的。

19、第三串。所述固态光源芯片的第一串、第二串和第三串被布置在每一个通常与所述假想圆同心的近似同心的第一圆、第二圆和第三圆中。附图说明 0009 应当参照应当结合以下各图阅读的以下详细描述，其中，同样的标号表示同样的部分：图 1 是根据在此公开的实施例的包括固态光源的布置的灯的侧视图。 0010 图 2 是根据在此公开的实施例的包括固态光源的布置的灯的另一实施例的侧视图。 0011 图 3 是根据在此公开的实施例的固态光源的布置的示意性顶视图。 0012 图 4 是包括来自图 3 中所示的布置的固态光源的并联电路的示意图。 0013 图 5 是用于图 3 中所示的固态光源的布置的。

20、印刷电路板（PCB）布局的顶视图。 0014 图 6 是用于来自图 4 中所示的印刷电路板（PCB）布局的固态光源集合的电极连接焊盘的放大视图。 0015 图 7 是根据在此公开的实施例的固态光源的另一布置的示意性顶视图。具体实施方式 0016 如在此使用的那样，术语固态光源通常用于提及一个或更多个发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）、聚合物发光二极管（PLED）以及发射光的任何其它半导体器件，并且包括它们的组合。固态光源在一些实施例中包括多于一个的并联连接的固态光源、串联连接的固态光源和 / 或它们的组合。另外，固态光源在一些实施例中包括单。

21、个半导体管芯、单独衬底上所封装的单个半导体管芯、单个衬底上的半导体管芯的集合、包括多个半导体管芯的集合的芯片以及它们的组合。为了方便，术语 LED 在此与术语固态光源可互换地使用。 0017 如在此使用的那样，术语 “色彩” 通常用于提及观测者可感知的辐射的性质，并且术语 “不同的色彩” 暗指具有不同主波长和 / 或带宽的两个不同的谱。此外，“色彩” 可以用于提及白色和非白色光。使用特定色彩来描述 LED 或 LED 所发射的光提及与该特定色彩关联的主波长的特定范围。特别是，术语 “红色” 当用于描述 LED 或 LED 所发射的光时意味着 LED 发射具有 610nm。

22、与 750nm 之间的主波长的光，并且术语 “琥珀色” 提及具有更具体地在 610nm 与 630nm 之间的主波长的红色光。术语 “绿色” 当用于描述 LED 或 LED 所发射的光时意味着 LED 发射具有 495nm 与 570nm 之间的主波长的光，并且术语 “薄荷色” 提及对于白光具有偏绿色元素的白光和 / 或基本上白光，以使得其在普朗克曲线之上并且处于或基本上处于 1931 CIE 色度图的绿色空间中。术语 “蓝色” 当用于描述 LED 或 LED 所发射的光时意味着 LED 发射具有 430nm 与 490nm 之间的主波长的光。术语 “黄色” 当用于描述 LED。

23、或 LED 所发射的光时意味着 LED 发射具有 570nm 与 600nm 之间的主波长的光。术语 “白色” 通常提说明书 CN 104347781 A 5 3/8 页 6 及具有大约 2600 与 8000K 之间的相关色温（CCT）的白光，“冷白色” 提及在色彩上更偏蓝的具有基本上高于 3600K 的 CCT 的光，并且 “暖白色” 提及在色彩上更偏红的具有大约 2600K 与 3600K 之间的 CCT 的白光。 0018 如在此使用的那样，术语 “偏斜” 提及 LED 芯片的一侧或更多侧具有相对于另一 LED芯片的一侧或更多侧倾斜或歪斜的方向或位置。如在此使用的那。

24、样，术语 “非矩形阵列” 提及其中阵列的元件（例如 LED 芯片）并非按矩形坐标（诸如距阵列中心的 x， y 位移）所限定的矩形网格而布置的阵列。术语 “圆形阵列” 提及其中阵列的元件更容易以极坐标（诸如沿着半径（r）距阵列中心（c）并且在位移角（）下的位移）而不是矩形坐标来限定的阵列。 0019 在图 1 中，灯 100 包括 LED 110 的布置、光学系统（诸如但不限制于小面反射器 120）和扩散器 130。LED 110 的布置提供发射并且混合不同色彩光以产生白光的光源。小面反射器 120 反射、准直并且进一步混合 LED 的布置所发射的光，。

25、并且扩散器 130 随着光穿出灯100而散射并且进一步混合光。灯100可以用在例如但不限制于具有小于25并且在一些实施例为 20或更小的束角的点状光应用中。在其它实施例中， LED 110 的布置可以用在具有其它类型的准直光器件的其它类型的灯中，并且用于例如在包括具有大于 40的束角的泛光的具有大于 25的束角的光中的其它应用。LED 110 的布置可以用在各种照明系统中，包括但不限制于 PAR 类型灯（例如 PAR30）、 BR 类型灯（例如 BR30）以及向下照明灯（down light lamp）。 0020 LED 110 的布置包括衬底 112 以及耦接到。

26、衬底 112 的多个不同色彩 LED 芯片 114-116。如以下更详细地描述的那样， LED 110 的布置可以包括三个或更多个 LED 芯片 114-116，其发射三种或更多种不同色彩的光。LED 芯片 114-116 可以以利用高效率光输出以及改进的光输出均匀性来促进色彩混合的方式而被布置在衬底 112 上。特别是，可以例如通过形成包括不同色彩的LED芯片114-116的模式的LED集合111，通过偏斜LED芯片和 / 或通过形成 LED 集合和 / 或芯片的非矩形阵列或圆形阵列来布置 LED 芯片 114-116，如以下更详细地描述的那样。LED 芯片 114-116 也。

27、可以以利用更简单的电路设计来改进热量耗散的方式而被布置，耦接到衬底 112 并且电连接，如以下更详细地描述的那样。 0021 在一些实施例中， LED 芯片 114-116 发射包括例如但不限制于绿色、薄荷色、红色、琥珀色、蓝色、蓝色 / 白色、白色和黄色的不同色彩的光。LED 芯片 114-116 中的一个或更多个可以包括磷转换的 LED 芯片，磷转换的 LED 芯片包括发射蓝光的 LED，诸如但不限制于 III- 氮化物 LED，作为用于覆盖发射蓝光的 LED 的含磷元素（诸如磷板或小片）的激发源。衬底 112 可以包括由例如但不限制于陶瓷、具有金属通孔的。

28、陶瓷或包括至少三层金属基板、绝缘介质和金属电路的金属芯 PCB 制成的电路板。可以使用已知技术（诸如但不限制于回流焊接、环氧树脂键合以及引线键合）而把 LED 芯片 114-116 机械地和电地耦接到衬底 112 上的导电焊盘（未示出）。 0022 LED芯片114-116可以被并且在一些实施例被布置在衬底112上的相对小的区内，以使得色彩被均匀地混合。实际性能可能受各因素（包括但不限制于 LED 芯片和磷的效率、 LED 芯片的数量、驱动电流、 LED 芯片的密度以及操作温度）支配。LED 芯片 114-116 的确切大小、数量和布置取决于光源和应用的想要的性质。

29、。以下更详细地讨论 LED 芯片的各种可能布置。 0023 其它组件（诸如光伏（PV）或色彩传感器芯片）也可以被并且在一些实施例中被耦说明书 CN 104347781 A 6 4/8 页 7 接到衬底 112。驱动器电路（未示出）可以（例如经由衬底 112 上的迹线）耦接到 LED 芯片 114-116，以用于驱动不同的色彩 LED 芯片 114-116 达到想要的色彩混合。题为 “DRIVER CIRCUIT FOR SOLID STATE LIGHT SOURCES” 的共有美国专利申请序列号 No.13/471,650 中更详细地描述了驱动器电路的一个示例，该。

30、申请的整体内容被通过引用而合并到此。 LED 110 的布置和驱动器电路的组合可以被提及为 LED 光引擎。符合在此描述的实施例的具有 LED 110 的布置的 LED 光引擎可以用于提供例如从 2700K 到 6000K 的可调谐的相关色温（CCT）。 0024 小面反射器 120 可以并且在一些实施例中确实包括铝涂敷的小面反射器，以反射、准直并且进一步混合光。灯 100 的其它实施例可以使用其它类型的反射器，诸如但不限制于平滑抛物面反射器。扩散器 130 可以并且在一些实施例中确实包括微结构化聚合物扩散器板，其例如以大约 5 至 10 度的散射角来散射光。在一个示例中，。

31、衬底 112 与扩散器 130 之间的距离可以是至少大约40mm，以提供可接受的色彩混合质量。在其它实施例中，可以使用其它类型的扩散器，或可以消除扩散器。 0025 LED 芯片 114-116 可以包括耦接到衬底 112 的单独封装的 LED（如图 1 中所示）。单独封装的 LED 中的每一个可以包括附接到具有各个光器件的单独衬底的单个 LED 管芯。单独封装的 LED（诸如从 OSRAM 在德国雷根斯堡的 Opto Semiconductors 可得的 OSLON LED）的一个示例包括附接到单独衬底并且包封有光透射材料（诸如硅酮）的单个 LED 管芯。光透射材料可。

32、以形成穹顶，其提供大约 120或更大的半高全宽（FWHM）束角。为 LED 芯片 114-116 中的每一个提供相对高的束角促进色彩混合。也可以使用其它类型的单独封装的 LED。在这些实施例中，衬底112可以是金属芯PCB，并且单独封装的LED可以电耦接并且热耦接到金属芯 PCB，如以下将更详细地描述的那样。 0026 虽然在此描述的实施例中的 LED 110 的布置被设计为用于没有次级光器件的光引擎，但LED 110的布置可以用在具有次级光器件的其它类型的灯中。如图2中所示，例如，灯 200 的另一实施例包括全内反射（TIR）光器件 220，用于反射、准直并。

33、且进一步混合 LED 光。具有 TIR 光器件 220 的灯 200 的一些实施例包括小面侧壁 222 以及纹理顶表面 224，用于进一步色彩混合。具有 TIR 光器件 220 的灯 200 的其它实施例可以包括扩散器片材（未示出），用于散射并且进一步混合光。当与 TIR 光器件 220 一起使用以提供窄束时，可以以本领域技术人员已知的方式来修改 LED 布置和 / 或 TIR 光器件，以提供更高质量的色彩混合。 0027 在其它实施例中， LED 芯片 114-116 可以包括直接键合到电路板衬底 112 的 LED 管芯，以形成多 LED“板载芯片” （COB）封装。

34、。使用具有陶瓷衬底的 COB 技术例如允许紧密的 LED 芯片间隔（例如 -0.1mm 边沿到边沿）、小的电路特征（例如 50-100 微米最小迹线宽度和间隔）以及用于从小面积生成高通量的优秀热管理。在这些实施例中， LED 芯片 114-116 连同光透射穹顶 118 一起被包封（图 2 所示）。随着光穿过穹顶 118，从 LED 芯片 114-116 发射的不同色彩的光混合，由此提供良好源级色彩混合。穹顶 118 可以包括低外形包封（例如清洁硅酮）穹顶，其提供大于 120的束的半高全宽（FWHM）束角并且在一些实施例中大约 150 FWHM。穹顶 118。

35、可以被并且在一些实施例中使用抛光的铝铸模而被模制在衬底 120 上的 LED 芯片 114-116 之上，以提供相对平滑的表面光洁度，以改进光学效率。穹顶 118 也可以是并且在一些实施例是半球形穹顶，以提供更大的光提取但具有更低的色彩均匀性。说明书 CN 104347781 A 7 5/8 页 8 0028 图 1 和图 2 示出具有固态光源或 LED 110 的单个布置和关联光准直光器件的灯 100、 200。其它实施例可以包括多布置的 LED 110 以及关联反射器或 TIR 光器件。多布置的 LED 110 可以用在例如但不限制于具有三个色彩混合多 LED 布置 11。

36、0 （例如 5 瓦特每个）以及三个关联反射器或 TIR 光器件的点状光模块中。 0029 参照图 3，色彩混合多 LED 布置 310 的一个实施例包括多个 LED 集合 311a-g，每一个具有在衬底 312 上的各个 LED 区域上所布置的四种不同色彩的四个 LED 芯片 314-317。 LED集合311a-g中的至少一个中的LED芯片314-317相对于LED集合311a-g中的至少另一个中的LED芯片314-317被偏斜，以允许圆形阵列中的布置，以使得LED集合311a-g中的每一个紧邻圆形阵列中的两个其它这样的LED集合311a-g。 LED集合311a-g中的每一。

37、个中的 LED 芯片 314-317 被布置成紧邻彼此（即，其间没有其它 LED 芯片）。在 LED 集合 311a-g 中的每一个中，第一色彩 LED 芯片 314 被配置为：发射具有第一主波长的光，第二色彩 LED 芯片315被配置为：发射具有与第一波长不同的第二主波长的光，第三色彩LED芯片316被配置为：发射具有与第一波长和第二波长不同的第三主波长的光，并且第四色彩 LED 芯片 317 被配置为：发射白色光或具有与第一波长、第二波长和第三波长不同的第四主波长的光。 0030 LED 集合 311a-g 和单独 LED 芯片 314-317 被布置。

38、在衬底 312 上的圆形阵列中，以促进色彩混合。换句话说， LED 芯片 314-317 中的每一个位于沿着半径（r）距阵列中心（c）的位移 d 处，并且处在位移角。还布置 LED 集合 311a-g，以使得 LED 集合 311a-f 的子集（即衬底 312 上的 LED 集合 311a-g 的至少一半）位于假想圆 318 上。在所图解的实施例中， LED 集合 311a-f 位于假想圆 318 上，一个 LED 集合 311g 位于圆 318 的中心处。位于假想圆 318 上的 LED 集合 311a-f 中的每一个与紧邻的 LED 集合 311a-f 间隔开。

39、超过 LED 集合 311a-g 中的每一个内的紧邻的 LED 芯片 314-317 之间的分离量的距离。 0031 如以下更详细地描述的那样， LED 集合 311a-g 中的单个色彩的 LED 芯片 314-317 电串联连接，以限定第一色彩 LED 芯片 314 的第一串、第二色彩 LED 芯片 315 的第二串、第三色彩 LED 芯片 316 的第三串以及第四色彩 LED 芯片 317 的第四串。LED 芯片 314-317 的这些第一串、第二串、第三串和第四串分别还被布置在通常与假想圆 318 同心的近似圆中。 0032 LED 芯片 314-317 因此在半径和角方向。

40、上对称地延伸，以使得不同的色彩基本上是平衡的，以改进色彩混合。当用在具有圆形孔径的圆形灯中时，在具有在角方向上被平衡的不同色彩的圆形阵列中布置 LED 芯片 314-317 允许良好的色彩混合。虽然所图解的实施例示出在圆形阵列中所布置的 LED 芯片 314-317，但其它实施例可以包括在其它非矩形阵列中所布置的被偏斜的 LED 芯片。针对向下照明应用设计具有七个（7） LED 集合 311a-g 的所图解的实施例。取决于想要的光级别和光引擎应用，也可以使用其它数量的 LED 集合。 0033 在一个示例中，第一色彩是红色，第二色彩是绿色，第三色彩是蓝色，并且第。

41、四色彩是白色。在另一示例中，第一色彩是琥珀色，第二色彩是薄荷色，第三色彩是蓝色 / 白色，并且第四色彩是黄色。其它色彩和色彩组合也在本公开的范围内。如所示那样， LED 集合 311a-g 中的每一个可以具有与衬底 312 上的 LED 布置 310 的整体色彩比例相同的色彩比例（1 ： 1 ： 1 ： 1）。换句话说，在 LED 集合 311a-g 中的每一个中以及在 LED 布置 310 中，第一色彩对于第二色彩对于第三色彩对于第四色彩比例是 1 ： 1 ： 1 ： 1。虽然 LED 芯片 314-317 在所图解的实施例中基本上是相同大小，但可以使用不同大小的。

42、LED 芯片 314-317。 0034 图4示出LED集合311a-g中的每一个中的各个LED芯片314-317， LED集合311a-g 说明书 CN 104347781 A 8 6/8 页 9 电串联连接以形成连接到与 LED 色彩中的每一个对应的各个通道的并联 LED 电路 320。在具有四种（4）色彩的所图解的实施例中，例如，第一色彩 LED 芯片 314 电串联连接，限定 LED 芯片314的第一串，第二色彩LED芯片315电串联连接，限定LED芯片315的第二串，第三色彩 LED 芯片 316 电串联连接，限定 LED 芯片 316 的第三串，并且第四。

43、色彩 LED 芯片 317 电串联连接，限定 LED 芯片 317 的第四串。各个 LED 芯片 314-317 通过导电路径 324-327 从阳极连接到阴极，并且并联LED电路320通过阳极端子焊盘334-337和阴极端子焊盘344-347 而在每个端部处终止。阳极端子焊盘 334-337 和阴极端子焊盘 344-347 电连接到驱动器电路（未示出）。LED 集合 311a-g 中的每一个中的 LED 芯片 314-317 也可以热耦接到一个或更多个导热部分 360，以用于从 LED 芯片 314-317 传导走热量，以耗散热量。 0035 图 5 示出衬底 312 上。

44、的 PCB 布局 350 以提供图 4 中所示的并联 LED 电路 320。用于连接到 LED 芯片 314-317 （图 5 中未示出）中的每一个的 LED 连接焊盘 354-357 沿着从阳极端子焊盘 334-337 延伸到阴极端子焊盘 344-347 的各个导电路径 324-327 被串联定位。如图6中更详细地示出那样， LED连接焊盘354-357的每一个包括用于电连接到各个LED芯片的阳极的阳极连接焊盘351以及用于电连接到各个LED芯片的阴极的阴极连接焊盘353。 LED 导电路径 324-327 中的每一个将 LED 阳极焊盘 351 连接到相邻 LED 阴极焊盘 35。

45、3。导电路径 324-327 被布置得在衬底 312 上不彼此交叉，以提供相邻 LED 连接焊盘 354-357 之间的并行连接。 0036 LED 连接焊盘 354-357 还包括在阳极连接焊盘 351 与阴极连接焊盘 353 之间的热连接焊盘 352，用于热连接到各个 LED 芯片的热焊盘。热连接焊盘 352 连接到衬底 312 上的导热部分 360，以从 LED 芯片传导走热量，并且提供热量耗散。如所示那样，导热部分 360 与导电路径324-327分离，并且可以跨衬底312的基本上整个其余区（即没有导电路径或焊盘的区）而延伸，以增加热量耗散。 0037 在一。

46、个示例中，衬底 312 是金属芯 PCB，并且传导路径 324-327 形成为一个层表面上的导电材料的迹线。也可以在同一层表面上从导热材料来形成导热部分 360。传导路径 324-327 和导热部分 360 可以利用介电材料来隔离。在此描述的 LED 芯片的布置因此通过允许使用具有单个表面层的金属芯 PCB 来简化电路设计，以用于无交叉的电并联连接，并且用于热量传导和耗散。使用具有这种布局的 PCB 因此为所有 LED 针对热传导和热量耗散而提供更好的解决方案，这为光引擎输出提供相对稳定的色彩混合。 0038 图 6 还图解每个 LED 集合内的 LED 连接焊盘 354-3。

47、57 的并且因此 LED 芯片的相对位置。如所示那样，用于一个 LED 集合的 LED 连接焊盘 354-357 可以位于假想圆内并且被间隔开，以使得 LED 连接焊盘 354-357 中的每一个位于假想圆的不同的四分之一圆内。在允许用于将 LED 阳极焊盘 351 和 LED 阴极焊盘 353 连接到各个传导路径 324-327 并且用于将热连接焊盘 352 连接到各个导热部分 360 的充足间隔的同时， LED 连接焊盘 354-357 的相对位置因此足够靠近以促进色彩混合，如图 5 所示。 0039 图 7 示出包括 LED 集合 711a-g 中的每一个中仅具有三种不同。

48、色彩 LED 芯片 714-717的LED集合711a-g的圆形阵列的LED布置710的另一实施例。 LED芯片714-717可以包括例如琥珀色或红色LED芯片714、薄荷色或绿色LED芯片715以及蓝色LED芯片716。在该实施例中， LED 集合 711a-g 安装在圆形阵列中的衬底 712 上，其中， LED 芯片 714-717 中的至少一些相对于其它 LED 芯片 714-717 被偏斜。每一各个色彩 LED 芯片 714-717 可以说明书 CN 104347781 A 9 7/8 页 10 与不重叠的传导路径电串联连接，以形成并联 LED 电路，如上所述。 00。

49、40 相应地，符合在此描述的实施例的 LED 的布置允许具有促进热量耗散的简化电路设计的均匀和高效的色彩混合。 0041 虽然所图解的实施例示出具有 LED 集合的 LED 布置和 / 或 LED 芯片的布置的特定示例，但其它模式、数量、大小、组合和色彩的 LED 芯片也可以被布置在 LED 集合中和 / 或圆形阵列或其它非矩形阵列中。可以基于色彩混合 LED 光源的想要的性质（例如功率输入、通量、效验、源直径、亮度、色彩均匀性以及 CRI）来确定 LED 芯片的数量、大小和布置。另外，所图解的实施例中的每一个并非意图是排它的，除了所示的模式和布置或者在所示的模式和布置之外，附加的 LED 集合和 / 或 LED 芯片可以耦接在衬底上的其它位置处。其它组件（诸如光伏芯片）也可以耦接到衬底。 0042 如在此所使用的术语 “耦接” 提及一个系统元件所携带的信号被分给 “耦接的” 元件所利用的任何连接、耦接或链接等。这样的 “耦接的” 设备或信号和设备并不一定直接连接到彼此，而是可以被可以操控或修改这样的信号的中间组件或设备分离开。类似地。

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