CN102109115B - 一种P-N结4π出光的高压LED及LED灯泡 - Google Patents
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Abstract
一种P-N结4π出光的高压LED及LED灯泡，所述高压LED包括有一个透明基板，透明基板的二端设置有电引出线，在所述透明基板上安装有至少一串高压LED芯片，每个高压LED芯片包括有至少二个串联的LEDP-N结，各P-N结之间有至少一条电连接线；每个高压LED芯片的二端各有至少一个用于焊接打线的金属电极；所述的LED灯泡，它包括有一个透光泡壳，一个带有排气管、电引出线和支架的芯柱，至少一个高压LED，一个驱动器，一个电连接器，所述高压LED由高压LED芯片构成，该高压LED被固定在芯柱上，其电极经芯柱的电极引出线与驱动器和可以连接外电源的电连接器相连；所述的芯柱和透光泡壳真空密封，密封腔内充有高导热率低粘度气体；它具有整灯效率高、可靠性高、成本低、寿命长等特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种LED及其LED灯泡，特别是一种P-N结4π出光的高压LED及其高效率LED灯泡，用于照明。
背景技术
现有技术中，可替代白炽灯和荧光节能灯的灯泡形LED灯、主要有二种：一是用若干个功率型LED构成的，另一种是由几十个或更多个小功率LED串并联构成的。前者是驱动电压为几—十几V的低压大电流器件，目前市场上的泡壳形LED灯大多属于这一类；由于其驱动电压远低于110—230V的交流市电，高压转低压的驱动器的效率低、成本高、体积大、寿命难于和LED本身相匹配。后者的驱动电压接近外交流市电、驱动器的效率高、成本低、寿命长，但大量小功率LED串并联的可靠性差，大量单个P-N结的芯片先封装成单个的LED灯珠、然后串并联成LED整灯，工序多、成本高、体积大、连接线多、可靠性差，每个P-N结都有二个用于打线焊接的面积相当大的不透明金属电极，P-N结的出光率低。
为了克服上述第二种灯的不足，一种称为ACLED的高压LED已经在发展中。它是把多个LED P-N结在一个芯片上串联成几串、然后连接成类似于整流电路的LED；它可直接用交流电工作，驱动电路简单。但由于各P-N结工作于交流状态，发光效率低；同时，所述的带有高压的芯片还必须与一个需要暴露在空气中的金属散热器密切热连接，不安全。
为了克服所述ACLED发光效率低的缺点，有人把上述ACLED改成高压DCLED，外交流电经整流滤波后驱动高压DCLED，发光效率明显提高。但上述安全性问题依然存在。
发明内容
本发明的目的在于克服上述之不足，而提供一种P-N结出光率高、发光效率高、可靠性高、成本低、安全的P-N结4π出光的高压LED以及用它制造的高效率LED灯泡。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种P-N结4π出光的高压LED，它包括有一个透明基板，透明基板的二端设置有电引出线，在所述透明基板上安装有至少一串高压LED芯片，每个高压LED芯片包括有至少二个串联的LED P-N结，各P-N结之间有至少一条电连接线，所述电连接线在芯片制造过程中完成，几乎不增加芯片成本，可靠性高，且无需每个P-N结都有打线焊接用的大面积不透明金属电极，提高了P-N结的出光效率，加上安装芯片的基板是透明的，芯片四周几乎都是透明的出光窗口，即P-N结4π出光，出光效率很高；每个高压LED芯片的二端各有至少一个用于焊接打线的金属电极；各高压LED芯片之间以及高压LED芯片与高压LED电引出线之间有至少一条连接线。
所述的透明基板由普通玻璃、硬玻璃、石英玻璃、陶瓷或塑料制成；为提高各P-N结之间的电连接的可靠性，所述高压LED芯片的各P-N结之间有二条电连接线；所述各高压LED芯片之间以及高压LED芯片与高压LED电引出线之间有二条连接线，以提高电连接的可靠性。
所述的电引出线被用陶瓷胶、低熔点玻璃、高温塑料或银浆固定在透明基板的端部；所述高压LED芯片或高压LED为相同或不同发光色的；所述高压LED芯片被连接成单向DC工作或双向AC工作。
所述高压LED芯片和透明基板四周有把高压LED芯片所发的光转变成其它所需光色光的发光粉层。所述发光粉层外有透明介质层。
一种利用如上所述P-N结4π出光的高压LED制备的LED灯泡，它包括有一个透光泡壳，一个带有排气管、电引出线和支架的芯柱，至少一个高压LED，一个驱动器，一个电连接器，所述LED由高压LED芯片构成，该高压LED被固定在芯柱上，其电极经芯柱的电极引出线与驱动器和可以连接外电源的电连接器相连；所述的芯柱和透光泡壳真空密封，密封腔内在充有高导热率低粘度气体，所述LED工作时产生的热由所述气体的热传导和对流经泡壳散发掉。
本发明与现有技术相比，具有LED P-N结无需焊接用大面积不透明电极、P-N结4π出光、出光率高、发光效率高；若干个LED P-N结被串联在一个芯片上，不需要把单个LED P-N结先封装成单个LED灯珠、然后把大量LED灯珠串并联焊接在PCB上，再制成整灯，芯片之间焊接线少、可靠性高，成本低；各高压LED被密封在泡壳内、安全可靠等优点。用于照明。
附图说明
图1为本发明用P-N结4π出光的高压LED制备的LED灯泡结构示意图。
图2为本发明所述P-N结4π出光的高压LED结构示意图。
图3为图2中的A—A剖视示意图。
图4为图2中的A—A又一剖视示意图。
图中所示的标号有：1、透光泡壳；2、排气管；3、电极引出线；4、支柱；5、芯柱；6、高压LED；7、驱动器；8、电连接器；9、LED灯泡；10、固定用金属丝；11、引线；12、真空密封腔体；13、透明基板；14、高压LED芯片；15、LED P-N结；16、LED P-N结之间的电连接线；17、高压LED芯片二端的电连接电极；18、高压LED芯片之间及其与高压LED引出线之间的连接线；19、高压LED的电引出线；19a、高压LED电引出线的焊接处；20、高压LED的电引出线的固定装置；21、透明胶；22、出射光；23、发光粉层；24、透明介质层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细介绍。图1为本发明的用P-N结4π出光的高压LED构成的高效率LED灯泡的一个实施例的结构示意图。所述高效率LED灯泡包括有一个透光泡壳1，一个带有排气管2、电极引出线3和支架4的芯柱5，至少一个P-N结4π出光的高压LED 6，一个驱动器7，一个电连接器8；所述透光泡壳1、芯柱5、高压LED 6、驱动器7和电连接器8相互连接成一个整灯9。所述高压LED 6被芯柱的电引出线3和支柱上的固定金属线10固定在芯柱5上，其电极经芯柱的电引出线3、驱动器7、连接线11与电连接器8相连，以连接外电源，接通外电源、即可点亮高压LED 6；透光泡壳1和芯柱5真空密封，构成一个真空密封的腔体12，所述腔体12内充有高导热率低粘度气体，可把高压LED 6工作时产生的热经所述气体的热传导和对流再经泡壳1散发掉。
所述真空密封腔体12内的高导热率低粘度气体，例如为氦、氢或氦氢混合气。
所述至少一个高压LED 6可连接成双向AC工作或单向DC工作。图1所示为有二个LED 6、构成单向DC工作的例子。
所述高压LED芯片14或高压LED6为相同或不同发光色的。
所述透光泡壳1为透明的、或为乳白、磨沙、有色或泡壳外有一层漫射透光膜的泡壳,也可为部分有反射层的，或部分有一系列小棱镜、小透镜的泡壳。
所述透光泡壳1的形状可为A-型、G-型、R-型、PAR-型、T-型、烛型或其它现有灯泡的泡壳中的一种，图1所示为烛形泡壳的例子。
所述电连接器8为E40、E27、E26、E14、GU等现有灯泡的电连接器中的一种，以适合于安装在不同灯座或灯具上。图1所示为E型灯头的例子。
图2为本发明的P-N结4π出光的高压LED 6的一个实施例的结构示意图。如图2所示，所述高压LED 6包括一个透明基板13，透明基板13上有至少一串、串联的高压LED芯片14，图2所示为有一串高压LED芯片14的例子；每一个高压LED芯片14有至少二个P-N结15，图2所示为有5个P-N结的例子。各P-N结之间有至少一条电连接线16，图2所示为有二条电连接线16的例子。各高压LED芯片14的二端至少有一个用于焊接打线的电极17，图2所示为各有二个电极17的例子。18为各高压LED芯片14之间以及与透明基板13二端的电引出线19之间的连接线。所述透明基板13二端的电引出线19被用高温胶、陶瓷胶、低熔点玻璃、银浆或高温塑料20等固定在透明基板13端部，其面向高压LED芯片14的一端19a裸露以供芯片引出线点焊。
图3和图4为图2的A-A剖面的二种不同结构的示意图。图3中13为透明基板，14为高压LED芯片，它被用透明胶21固定在透明基板13上，高压LED芯片14所发的光4π出光，如图3中22所示，出光率高、即发光效率高。当LED芯片为发蓝光或紫外光、并需要用发光粉将其转变成白光或其它所需色的光时，所述透明基板13和高压LED芯片14四周有发光粉层23，发光粉层所用的透明胶例如为硅胶、UV胶或环氧树脂等。
图4为图2的A-A剖面的又一种结构的示意图。其特征在于发光粉层23外还有一层透明介质层24。所述透明介质例如为硅胶、UV胶或环氧树脂等。图4中其它数字所代表的意义与图3中的相同。
本发明要求保护的范围不限于本文中介绍的各实施例，凡基于本发明申请专利范围和说明书内容所作的各种形式的变换和代换、皆属本专利涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种P-N结4π出光的高压LED，其特征在于：它包括有一个透明基板(13)，透明基板(13)的二端设置有电引出线(19)，在所述透明基板(13)上安装有至少一串高压LED芯片(14)，每个高压LED芯片(14)包括有至少二个串联的LED P-N结(15)，各P-N结之间有至少一条电连接线(16)；每个高压LED芯片(14)的二端各有至少一个用于焊接打线的金属电极(17)；各高压LED芯片(14)之间以及高压LED芯片(14)与高压LED电引出线(19)之间有至少一条连接线(18)。
2.根据权利要求1所述的P-N结4π出光的高压LED，其特征在于所述的透明基板(13)由普通玻璃、硬玻璃、石英玻璃、陶瓷或塑料制成；所述高压LED芯片(14)的各P-N结(15)之间有二条电连接线(16)；所述各高压LED芯片(14)之间以及高压LED芯片(14)与高压LED电引出线(19)之间有二条连接线(18)。
3.根据权利要求1或2所述的P-N结4π出光的高压LED，其特征在于所述的电引出线(19)被用陶瓷胶、低熔点玻璃、高温塑料或银浆固定在透明基板(13)的端部。
4.根据权利要求1或2所述的P-N结4π出光的高压LED，其特征在于所述高压LED芯片(14)和透明基板(13)四周有把高压LED芯片所发的光转变成其它所需光色光的发光粉层(23)。
5.根据权利要求4所述的P-N结芯片4π出光的高压LED，其特征在于所述发光粉层(23)外有透明介质层(24)。
6.一种LED灯泡，它包括有一个透光泡壳，一个带有排气管、电引出线和支架的芯柱，至少一个LED，一个驱动器，一个电连接器，其特征在于，所述LED为权利要求1或2或3或4或5所述P-N结4π出光的高压LED，该高压LED(6)被固定在芯柱(5)上，其电极经芯柱的电极引出线(3)与驱动器(7)和可以连接外电源的电连接器(8)相连；所述的芯柱(5)和透光泡壳(1)真空密封，密封腔内充有高导热率低粘度气体。
7.根据权利要求6所述的LED灯泡，所述高压LED芯片(14)或高压LED(6)为相同或不同发光色的；所述高压LED(6)被连接成单向DC工作或双向AC工作。
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