CN102200230A - Led灯泡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摒弃了现有LED灯泡散热结构，能很好解决瓶颈制约等现有技术不足同时能满足LED照明质量的要求，具有行业划时代意义的新型LED灯泡，本发明的主要技术方案是：LED灯泡包括：电源电路组件、LED发光组件、散热系统，所述的散热系统包括至少一条直管、直管上设有的至少一个通风口的端盖、直管下连接的通孔及通孔连接的有散热风口的外壳，来构成贯通的散热系统。

Description

LED灯泡

技术领域

本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种LED灯泡。

背景技术

随着LED照明技术的不断发展和人类节能减排需求的日趋迫切，LED照明设备由于其安全、节能、环保、体积小、使用寿命长等诸多优点，是理想的替代白炽灯等高能耗光源的绿色光源。

目前现有的LED灯泡中主要有两种典型的制造技术，分别是，如图1所示的“LED球泡灯”和如图2所示的“玉米型LED灯泡”。

图1所示的“LED灯泡”的主要特点为：LED元件通常采用功率型的LED元件；该LED元件平面焊接在铝基线路板上；金属铝外壳2的作用即是散热器又是球泡灯的外壳；金属铝外壳2与铝基线路板组合成导热通道，从而构成了该灯的散热体系。由于图1中LED灯泡的外型上灯罩1和金属铝外壳2的构造近似“传统白炽灯”故而通常称为“LED球泡灯”。

图2“玉米型LED灯泡”的主要特点为：LED元件通常采用小功率LED元件4；诸多小功率LED元件4焊接在立体柱面3上，配上其塑料外壳5，其形体象“玉米”，故而称为“玉米型LED灯泡”。由于“玉米型LED灯泡”的单颗LED元件通常采用小功率LED元件4，而单颗的小功率LED元件4的最大功率只有0·064W/颗，因此“玉米型LED灯泡”通常用于制造功率不大的LED灯泡，故该LED灯泡的散热体系没有特别的设计。

图1“LED球泡灯”与图2“玉米型LED灯泡”代表了当今LED灯泡制造的主流技术，但这两种LED灯均存在比较典型的技术问题：

其一，图1“LED球泡灯”内LED元件平面分布在铝基线路板上的特点，决定了该结构不能满足制造更大功率的LED灯泡之需要。

这是由于，图1结构的LED球泡灯内LED元件平面分布在铝基线路板上，这样的结构限制LED灯泡功率进一步提升的空间。其原因是：LED灯泡功率增加，LED元件的功率越大；LED元件功率越大，则LED数量越多；LED数量越多，则铝基线路板的直径越大；铝基线路板直径增大，则LED灯泡的体积也会随着增大，因此不可避免地需要增加铝材料的用量来增加金属铝质散热器的散热面积、体积，材料成本和体积的限制都大大制约了其在功率上的提升。

同样的图2结构使用的是小功率LED元件4的组合发光，由于该结构使用的单颗LED的功率非常小，要增加该灯泡的功率，就必须大量增加LED元件的数量，这样体积的增幅会更大，由于玉米型LED结构本来就存在散热体系不完整的缺陷，这个缺陷的存在实际上就限制了该灯功率的适应范围。事实上从近年LED灯泡发展趋势来看，图2结构的玉米型LED灯泡逐渐从主流技术上退出。

其二，不能满足《照明设计手册》中“照明质量”要求之“适当的照度水平”(照度及照度均匀度)、“舒适的亮度分布”以及“没有眩光的干扰”的要求。(参见《照明设计手册》P11“照明标准”北京照明学会照明设计专业委员会1998年9月第一版)

这主要是由于图1、图2结构的LED灯泡，均采用了用诸多定向发光的LED元件组合后模拟成360度空间发光的效果。如：图1结构LED元件平面分布在铝基线路板上，定向发光的LED元件将光线通过灯罩照射出去，由于LED元件的定向发光的特性，无法避免光束的照度过于强烈，因而它不能满足照明质量之“照度均匀度”、“舒适的亮度分布”，而图2结构定向发光的LED元件空间分布在立体柱面3上，这样的分布还会带来非常严重的“眩光干扰”。

其三，经济性较差和不利于低碳、节能、环保的发展趋势，图1结构大量使用金属铝材，使用金属铝材的部位有铝基线路板、金属铝外壳，且它的灯泡功率受外形体积制约这就需要和金属用量成正比来满足它的功率提升，显然它与民用照明市场的紧凑型、小体积、低成本的要求是不相适应的，更不利资源的优化配置，不利于低碳、节能、环保的发展趋势。

综上所述，具有半导体发光、定向发光、组合(或模块或集成)发光、半导体芯片结温低(MAX125度)而需要散热体系等特征的LED灯泡，在现有技术中至少还存在：1、不能很好的解决主要由散热造成的功率和体积及材料成本的瓶颈制约关系；2、不能很好满足《照明设计手册》中对“照明质量”要求的“适当的照度水平”(照度及照度均匀度)、“舒适的亮度分布”以及“没有眩光的干扰”的要求；3、未能将经济性做到极致，不利于低碳、节能、环保的发展趋势等缺点和不足。

发明内容

本发明的目的是旨在提供一种摒弃了现有LED灯泡散热结构，能很好解决瓶颈制约等上述现有技术不足的，具有行业划时代意义的新型LED灯泡。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：LED灯泡包括：电源电路组件、LED发光组件、散热系统，其特征在于：

还包括有多个散热风口的外壳；

所述的散热系统包括至少一条直管、直管上设有的至少一个通风口的端盖、直管下连接的通孔及通孔连接的有散热风口的外壳，来构成贯通的散热系统；

所述的LED发光组件是由至少一条由多个360度空间发光LED元件(本申请人另一专利号为2005100346782公开的“自适应360度(体发光)白光发光二极管”即为目前真正能解决LED360广角发光问题的360度空间发光LED元件)焊接在长条形散热线路板上并由支架导线固定并连接成电子线路的长条形LED发光组件构成；

所述的电源电路组件设于有散热风口的外壳中，其主要包括电源和连接其上的PCB线路板，该PCB线路板上设有至少一个通孔，用于对应的和所述直管相连通；

所述的至少一条的长条形LED发光组件与电源电路组件中的PCB线路板相连接形成完整电路，并被罩设于所述散热系统中的直管内。

依照本发明较佳实施例所描述的，本发明进一步技术特征在于：所述的360度空间发光LED元件优选本申请人另一专利号为2005100346782公开的“自适应360度(体发光)白光发光二极管”，可以更好的实现满足对照明质量的要求。

依照本发明较佳实施例所描述的，本发明进一步技术特征在于：所述的端盖是经过二次光学设计的具有散射光束作用的多通风口端盖，这样即可以很好的散热，同时能有利于满足实现对照明质量的要求。现就所述端盖及二次光学设计做更详细的阐述：首先端盖是经过二次光学设计的一个零部件，这是由于直管内安装有LED元件，该LED元件无论是大角度的LED元件或者是360度空间发光LED元件，均会在直管的一端射出一束直射光束，本发明专利对端盖的二次光学设计的目的，就是将这束直射光束改变成散射光束，要达至这样的效果，在端盖上的处理方法很多，这里我们简单地举例说明几种方法，其一可在端盖零部件外表面涂覆散射材料；其二可在端盖材料里添加具有散射作用的散射剂使之变成磨砂状态；其三可在端盖的表面或者内表面上，制造出具有细小网状结构或者矩阵结构的凸点，使通过该结构的直射光改变方向变成散射光等等。

依照本发明较佳实施例所描述的，本发明进一步技术特征在于：所述的多个LED元件在长条形散热线路板上是空间垂直层次排布的，这样可以额外的减小体积，使结构更紧凑并能使内部空气更好的进行对流。

依照本发明较佳实施例所描述的，本发明进一步技术特征在于：所述的散热线路板及PCB电路板不需要使用传统的金属基散热线路板，可采用非金属基的如环氧玻纤线路板，可大大减少金属材料的使用降低资源消耗和降低LED灯泡的成本。

依照本发明较佳实施例所描述的，本发明进一步技术特征在于：所述的有散热风口的外壳也可以不需要金属散热外壳，而用塑料外壳，同样减少金属材料的使用大大降低了资源消耗和LED灯泡的成本。

本发明的进一步技术特征还在于：所述的直管可以是磨砂的或透明的；所述的端盖可以是磨砂的或透明的。

本发明的进一步技术特征还在于：所述的端盖与直管为一体成型。

本发明的进一步技术特征还在于：所述的散热线路板可以是金属基或非金属基散热线路板。

对比现有技术，本发明专利LED灯泡的有益效果有：

第一、由于采用了360度空间发光的LED元件，360度空间实时发光的LED元件结合经过第二次光学设计的端盖6解决了现有技术存在着照明质量方面的不足。

第二、由于LED元件的空间垂直层次排布，使得LED灯泡的整体体积减小、结构更紧凑。

第三、本发明专利直管结构的特征与烟囱效应有机结合，能使使直管内产生强制对流气流对LED元件及散热器线路板进行强制对流散热。在解决了LED灯泡光衰问题的同时又优化了LED灯泡的结构。

第四、充分利用廉价的空气产生的强制对流气流对LED元件以及散热线路板散热，这样的结果就是本发明专利的线路板可以不用铝基线路板而改用传统的环氧玻纤线路板，显然本发明专利外壳也不需要用到金属铝质外壳，而采用塑料外壳。这样可以大大降低了LED灯泡的成本。

第五、本发明LED灯泡功率扩展途径的办法是多样的，其一，只需加若干个长条形状的LED部件的途径来增加LED之功率。其二，可以通过增加直管的长度来满足在直管内加入更多的LED元件。采用简单的办事就可以解决功率扩展的问题。当然随着LED元件的光效的提高，LED的体积、散热线路板的面积也相应减小，那么直管的高度、体积也会相应减小。这样LED灯泡的结构也会更紧凑、体积会更小巧。

本发明的目的、特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是现有技术“LED球泡灯”示意图；

图2是现有技术“玉米型LED灯泡”示意图；

图3是本发明专利一较佳实施例结构示意图；

图4是本发明专利一较佳实施例中端盖俯视图；

图5是本发明专利一较佳实施例局部剖视示意图；

图6是本发明专利单元组件在直管内为期30天24小时不间断供电时光衰图。

图中：1、灯罩；2、金属铝外壳；3、立体柱面；4、小功率LED；5、塑料外壳；6、端盖；7、360度空间发光LED元件；8、散热线路板；9、支架导线；10、直管；11、有散热风口的外壳；12、装饰件；13、螺口；14、通风口；15、通孔；16、固定材料；17、LED发光组件；18、电源导线；19、电源隔板；20、电源；21、PCB线路板；22、散热风口。

参见图3-5，图中为本发明一较佳实施例，如图所示，本发明一较佳实施例中采用的的360度空间发光LED元件7优选为本申请人另一专利号为2005100346782公开的“自适应360度(体发光)白光发光二极管”，以及采用的端盖6为经过二次光学设计的多孔端盖，可以使通过端盖6的光束改变成散射光的设计，采用上述方案使得本发明专利发出的光能够满足“照明质量”要求之“适当的照度水平”(照度及照度均匀度)、“舒适的亮度分布”以及“没有眩光的干扰”；在本发明较佳实施例中，LED灯泡采用两个直管10的结构，每个直管10内安装有LED发光组件17，该LED发光组件17上的360度空间发光LED元件7垂直层次排布于散热线路板8上，即充分利用直管形成的烟囱效应，又可形成梯度压力提高对流效果，充分发挥了这一效应，更好的实现散热。

具体装配时，以图中较佳实施例为例，在有散热风口的外壳11下装配上螺口13，并在其内安装上电源电路组件，所述电源电路组件中电源20输出端的电源导线18穿过电源隔板19上的小孔，电源导线18待焊接；360度空间发光LED元件7焊接在长条形的散热线路板8上并由支架导线9固定并连接成电子线路，构成长条形的LED发光组件17，该LED发光组件17焊接在电源电路组件中的环氧玻纤的PCB线路板21上，再将电源导线18焊接在环氧玻纤的PCB线路板21上，形成完整的电路。

在直管10的一端安装上经过第二次光学设计的具有散射光束作用的端盖6，端盖6上开有若干个小孔14，然后再将直管10分别套装在两条长条形的LED发光组件17上，并将直管10固定在环氧玻纤的PCB线路板21上，且直管10内腔与环氧玻纤的PCB线路板21上的通孔15相通。然后再将装饰件12穿过直管10并固定在塑料的有散热风口的外壳11上。这样就完成了该较佳实施例的安装。

在该较佳实施例中，端盖6上开有的若干个小孔14与直管10的内腔及直管10内腔连接通孔15再和塑料的有散热风口的外壳11内腔以及该外壳11上若干个散热风口22构成了冷热空气对流的通道。本较佳实施例中的LED灯泡螺口13的安装位置如何，即灯头向上或灯头向下，这个冷热空气对流通道均不会因为安装方式改变，而影响本发明专利冷热空气对流。

所以，通过本较佳实施例可见，本专利摒弃了当今LED灯泡制造技术领域广泛采用自然条件下空气对流散热技术，而根据烟囱效应原理设计了全新的结构，该结构有益的效果就是能产生强制对流空气对360度空间发光LED元件7及散热线路板8进行强制散热。具体而言，本发明中独特的直管结构，以及在直管10内的360度空间发光LED元件7在散热线路板8的空间垂直层次排布，使大气中的冷空气能在直管10内产生强制对流气流，该强制的对流气流能对360度空间发光LED元件7及散热电路板8进行强制散热，同时该独特的直管结构也改变了传统技术中LED元件平面安装在铝基线路板上，从而可以使LED灯泡的结构更紧凑体积更小，耗费的金属铝质材料更少，LED灯泡功率扩展更方便，如只需增加LED发光组件的长度或条数就能很轻松的来实现，完全突破了现有技术难于解决的功率和体积及成本之间的瓶颈制约关系。可见本专利的成本也自然会更低廉和更好控制。

本发明散热体系的工作原理更详细的描述如下：LED灯泡工作时，LED元件产生的热量传导至散热线路板8上，使得直管10腔体内的压力降低，由于直管腔体与外部大气相通，这样直管10内的压力与外部大气压力形成一个压差，再加上直管的高度差产生的阶梯压差，如此，直管10内就可以使冷空气强烈的进入对LED元件以及散热线路板8进行强制散热，并不断对流循环，这样一个利用廉价空气构建的散热体系就建立了。

因为有了这样强有力的散热系统，因此可大大减小散热线路板的散热面积及其选用的材质，因此在本较佳实施例中便可不必使用金属基散热线路板而使用了非金属基的环氧玻纤的PCB线路板21了。

为更直观的说明本发明技术方案的效果，请参见图6，图6是本发明专利单元组件在直管内为期30天24小时不间断供电时光衰图。如图所见，(图中曲线中每一天的照度值是这三个数据的平均值)环境温度20度时的光衰即1～23天为6.8％；环境温度25～29度时的光衰即24～30天为-1,8％，可见在环境温度25～29度条件下实验结果没有产生光衰。而纵观30天的实验数据，实验环境温度低时有衰减，而环境随着温度升高是不但不衰减，反而照度值提高了。图中1-10天内光的照度值变化最大；而11-30天内的照度值，虽然环境温度变化大，但照度值却变化不大，可见本实验体系在这个期间已经处于热平衡的稳定状态。由此可以说明本专利的结构是可靠的，技术方案是可行的。

通过上述具体实施例及其附图，清楚的展现了本专利的技术方案，但很显然，上述实施例仅供说明本发明之用，而并非对本发明的限制，譬如：在LED元件的选用上，采用大角度LED元件来替代本专利较佳实施例中的可360空间发光的LED元件，或者配合直管处于磨砂状态条件下使用来近似达到本专利较佳实施例的效果等；又或者对本专利技术方案中的直管造型上进行改变，以及其他元器件上进行的非创造性的改变等等，都依然逃不脱本专利的保护范畴。

Claims (8)

1.LED灯泡，包括：电源电路组件、LED发光组件、散热系统，其特征在于：还包括有散热风口的外壳；

所述的散热系统包括至少一条直管、直管上设有的至少一个通风口的端盖、直管下连接的通孔及通孔连接的有散热风口的外壳，来构成贯通的散热系统；

所述的LED发光组件是由至少一条由多个360度空间发光LED元件焊接在长条形散热线路板上并由支架导线固定并连接成电子线路的长条形LED发光组件；

所述的电源电路组件设于有散热风口的外壳中，其包括电源和连接其上的PCB电路板，该PCB电路板上设有至少一个通孔，用于对应的和所述直管相连通；

所述的至少一条的长条形LED发光组件与电源电路组件上的PCB电路板相连接形成完整电路，并被罩设于所述散热系统中的直管内。

2.根据权利要求1所述的LED灯泡，其特征在于：所述的360度空间发光LED元件为自适应360度(体发光)白光发光二极管，也可以是广角发光LED元件。

3.根据权利要求1所述的LED灯泡，其特征在于：所述的端盖是经过二次光学设计的具有散射光束作用的单通风口或多通风口端盖。

4.根据权利要求1所述的LED灯泡，其特征在于：所述的散热线路板可以是金属基或非金属基散热线路板。

5.根据权利要求1所述的LED灯泡，其特征在于：所述的直管可以是磨砂的或透明的。

6.根据权利要求1所述的LED灯泡，其特征在于：所述的端盖可以是磨砂的或透明的。

7.根据上述任意一项权利要求所述的LED灯泡，其特征在于：所述的多个LED元件在长条形散热线路板上是空间垂直层次排布的。

8.根据上述任意一项权利要求所述的LED灯泡，其特征在于：所述的端盖与直管为一体成型的结构。

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