CN102748626B - Led灯管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种LED日光灯管，具有沿灯管的内管壁长度方向成圆弧状布置有具有均光散光功能的扩散膜，灯管的支架部分有自适应玻管壁厚和管径变化的胶圈垫，供电部分为分置在灯管两端的电源前整流和PFC值补偿模块和后驱动芯片和滤波电容模块的功能模块组合开关电源，灯管的外罩为透明玻璃管，LED芯片的承载部分是镜面良导热体板，导热传热铝型材与玻璃罩贴合制作，使得热被迅速传到玻璃罩的外表面上的同时均布在密封腔内沿圆周方向散出，扩散膜截面渗入红色补光透明颜料由此形成红色补光，提高LED日光灯管的光的显色性。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED作发光体的LED灯管，尤其是一种以COMMB-LED集成面光源作发光体的日光灯管。
背景技术
现有的LED灯管，多采用独立珠体的LED作发光体用锡膏沾贴到PCB板上，再将其贴合到散热传热铝型材上，作为外罩的铝型材与PC罩无缝扣合制作，虽然LED作发光体的日光灯灯管亮灯时铝型材温度仅为55℃左右，为了实现消除弦光和均光的目的在出光面设置了混有扩散粉的PC罩，但由于PC罩的热导出能力较差使得LED作发光体和PC罩形成的封闭空间温度较高，且光的传播损失较大，以通常使用的T8管20W为例，在环境温度25℃时腔内温度可以达到80℃，这使得LED芯片的结点温度达到100℃，形成正出光面的热量聚集远高于非发光侧的情况，较高的结点温度会严重影响LED灯管的使用寿命，并且光的传播损失达到20％以上。为实现照明所需白光，由发蓝光的LED芯片与黄色荧光粉互补形成的白光显色性较差。在LED灯管运用于普通照明时Ra值必须达到80以上，现在一般仅能达到Ra值仅为65左右，其显色性无法达到使用要求，如果采用黄红混光粉可以提高显色性，灯管内腔温度过高，黄红混光粉的光衰就更大。其发光体无论是采用矩形电极的直插式灯珠作发光体，还是采用铝基板上直接邦定LED芯片作发光体，或者采用贴片式灯珠粘结到PCB板上，由于PCB板的结构特性作为光源尤其是照明光源的集成功率较大且散热处理方式的选择有限，散热的障碍使LED发光体的运用受到限制，为克服这种限制而采取的技术措施使加工难度增大的同时也使成本大幅上升。目前使用的LED作发光体的日光灯灯管，随着芯片每瓦流明数的提高，电流密度不断增大，散热问题尤其是出光端的封闭腔的散热问题已经成为LED发光体作为照明光源集成运用中的在日光灯灯管，在密闭使用条件下一个十分突出的难题，为了使LED的芯片结温控制在65℃以下，根据大量试验证明，LED灯管壳体材料的选择必须使LED发光体发出的热无温度场突变的情况下应使表面的温度应控制在50℃以下(环境温度为25℃)，一般而言通常采用以下三种方式来实现：一、加大芯片贴合面背面的金属散热片的表面积，二、在封头端设置强制排风扇，三、在发光体与灯具壳体间填充冷却液。第一种方式对散热的改进有限，尤其是对内腔封闭的日光灯灯管而言，降低出光侧封闭腔环境温度成为主要矛盾，第二种方式增大了LED日光灯管的功耗且制造成本高，另外使用中的失效可能性增大，第三种方式虽然较好地解决了散热问题，使整个密闭管内温度场均匀，但由于现有PCB板的结构特性使得LED作发光体的出光端相背的表面无法处理成高反光特性的表面，因此出光效率下降了20％至30％。因此上述的LED日光灯灯管均存在缺陷需要进行改进。
发明内容
本发明的目的是：一、通过改进出光面的光面罩，提高LED灯管的光的显色性；二通过扩大出光侧密封腔的体积和改进构成密封腔的结构，使整个密闭管内温度场变大，降低LED芯片的结点温度；三、通过提高芯片背衬材料的反光率，提高灯管出光面的出光効率；四、通过灯管的结构改进，降低LED发光体的并联线路承载体和散热体的成本。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种LED作发光体的LED灯管，尤其是一种以COMMB-LED集成面光源作发光体的日光灯管，具有将电源引入LED芯片的供电部分、支架部分和安装在支架部分上的玻璃灯管，LED芯片通过承载的镜面良导热体和散热型材组合体安装在灯管中，其特征在于：所述的COMMB-LED日光灯管的玻璃灯管内部沿灯管的长度方向成园弧状布置有具有均光散光功能的扩散膜。LED日光灯管支架部分带有自适应成型的胶圈垫。LED芯片承载的镜面良导热体板和散热传热型材组合体沿灯管的长度方向布置且与支架机械固定连接，在灯管两端设置分体的前电源板组件(整流和PFC值补偿模块)和后电源板组件(驱动芯片和滤波电容模块的功能模块)组合成的开关电源，且扩散膜截面设置红色补光透明颜料。
本发明的优选技术方案如下：
优选地，所述的COMMB-LED日光灯管沿灯管的内管壁长度方向成圆弧状布置有具有均光散光功能的扩散膜。
优选地，所述COMMB-LED日光灯管的支架部分中的塑料连接套具有自适应成型的随玻管壁厚和管径变化相适应的胶圈垫。
优选地，所述的COMMB-LED日光灯管供电部分为分体的前电源板组件(整流和PFC值补偿模块)和后电源板组件(驱动芯片和滤波电容模块)的功能模块组合成的开关电源，并且分置在灯管两端，通过导线导电连接功能块。
优选地，所述的COMMB-LED日光灯管中的LED芯片的承载镜面良导热体板是镜面铝板，LED芯片粘贴在镜面铝板上。
优选地，所述的COMMB-LED日光灯管扩散膜截面渗入红色补光透明颜料。
优选地，所述的COMMB-LED日光灯管外罩为透明玻璃管。
一种制造上述LED日光灯管方法，包含以下步骤：
a、将固晶、焊线、点胶完成的COMMB-LED光源片模组的发光面朝向导热传热铝型材散热面，依次导入型材的串并工装内嵌槽内，在与发光面相背的电极触点上，进行串并联锡焊连线后，对焊点进行包覆绝缘点胶；
b、用COMMB-LED光源片模组串并形成的光源组合体，将发光面朝向面向扩散膜的出光方向，将其装在导热传热铝型材嵌槽内；
c、将COMMB-LED光源片模组串并形成的光源组合体和导热传热铝型材构成的半成品置于灌胶机上进行全长度方向整体灌胶后烘烤固化；
d、将COMMB-LED光源片模组串并形成的光源组合体和导热传热铝型材构成的整体灌胶后烘烤固化半成品装入玻璃管内；
e、沿玻管内壁轴向出光方向导入扩散膜，使扩散膜沿灯管内管壁的长度方向成圆弧状布置；
f、将支撑部件上的塑料连接套胶圈槽沿槽的圆周方向注入柔性热固性胶体后，将塑料连接套与玻璃管壁嵌入，加温固化后制成自适应胶圈垫，再使其与导热传热铝型材机械固定连接；
g、将分置的的前电源板组件(整流和PFC值补偿模块)和后电源板组件(驱动芯片和滤波电容模块)的功能模块组合成的开关电源分置在灯管两端铝壳外盖内，再用导线导电连接功能模块两PCB板电极触点；
h、将带有接线柱的端盖与铝壳外盖机械连接。
本发明采用导热散热传热铝型材沿轴向内置于玻璃罩管内壁，由于镜面良导热体的传热性好而使芯片上的焦点热从芯片衬底被迅速传到镜面良导热体和散热传热铝型材上，由于铝型材与玻璃罩贴合制作，使得热被迅速传到玻璃罩的外表面上，同时热量被均匀地传递到密封腔内，而出光面由于扩散膜较薄(一般为0.1至0.25mm)其传热能力高出PC罩较多(PC的导热系数仅为0.15至0.20，而玻璃为0.55至0.65)，由导热散热传热铝型材和玻璃圆管构成的密封腔较铝型材与PC罩无缝扣合制得的密封腔大很多，使得LED作发光体和玻璃罩形成的封闭空间温度场大，外传热能较快，以通常使用的T8管15W为例，在环境温度25℃时腔内环境温度与PC与散热铝型材和PCB形成的密闭散热型腔比，外传热能更快，其热平衡温度低10℃左右，这使得LED芯片的节点温度确保控制在50℃以下。
为实现照明所需高质量的白光，针对由发蓝光的LED芯片与黄色荧光粉互补形成的白光显色性较差的缺点，在扩散膜截面渗入透明颜料形成红色补光提高显色指数。
针对目前主流的LED作发光体的灯管的光源，采用PCB板印制电路，由于PCB板的制造工艺复杂，使其制造成本较高，制造过程需要进行电镀、蚀刻等工艺流程对环境污染较大，为克服这种缺陷，本发明的实施方式中采用镜面良导热体板的镜面表面为芯片出光侧的COMMB-LED光源片模组，提高芯片背衬材料的反光率。
为了从设计结构上避免震动坏损玻管，将支撑部件上的塑料连接套胶圈槽沿槽的圆周方向注入柔性热固性胶体后，将塑料连接套与玻璃管嵌入，加温固化后制成自适应胶圈垫，再使其与导热传热铝型材机械固定连接；
在灯管轴向两侧的铝壳盖头内将分置的电源整流和PFC值补偿模块和驱动芯片和滤波电容模块的功能模块分别装入，再用引线导电连接两PCB板组件电极触点，使灯管装配和拆修方便的同时美化灯管外形，提高了系统可靠性和系统修复能力。
通过上述五方面的改进，使目前LED日光灯管中的高密度集成的LED发光体在二次配光，散热和光的传播质量上有了全面改进。其有益效果是：采用沿灯管的内壁长度方向成圆弧状布置有具有均光散光功能的扩散膜，实现消除弦光和均光的目的。灯管的支架部分的塑料连接套具有自适应玻管壁厚和管径变化的胶圈垫，使不同壁厚的玻管实现自适应的胶圈达到密封减震的目的。由于玻璃罩的传热性和透光性都高出PC罩较多使得LED作发光体和玻璃罩形成的封闭空间增大和传热能力增强，从而热平衡温度较低，从而使得LED芯片中的结温较低。在扩散膜截面设置红色补光透明颜料设置红色补充光源形成红色补光提高显色指数，大大提高了LED日光灯管的光的显色性。由于在灯管轴向两侧的铝壳盖头内将分置的前电源板组件(整流和PFC值补偿模块)和后电源板组件(驱动芯片和滤波电容模块)的功能模块组合成的开关电源，再用引线导电连接两功能模块，使灯管装配方便的同时美化灯管外形，提高了系统可靠性和系统修复能力。
本发明内容结合以下实施例作进一步的说明，但发明的内容不仅限于实施例中涉及内容。
附图说明
图1是COMMB-LED光源片为发光体的日光灯管结构图
图2是COMMB-LED光源片为发光体的日光灯管横向截面图
具体实施例
实施例一：如图1、2所示，一种LED灯管，包括：用以完成LED日光灯管与灯座的钢性导电联接，引入市电的外接铜柱连接塑料端盖1；铝壳外盖2；作为LED日光灯管中前电源整流和PFC值补偿模块3；塑料连接套4；自适应胶圈垫5；外罩透明玻璃管6；后驱动芯片和滤波电容模块7的悬梁承载体和塑料连接套4以及外罩透明玻璃管6的轴向支撑部件。前电源整流和PFC值补偿模块3；分置的电源整流和PFC值补偿模块组件总成。塑料连接套4；是LED芯片11的并联线路承载面板的悬梁承载体和自适应胶圈垫5的端面压紧支撑部件。自适应胶圈垫5；自适应玻管壁厚和管径变化，实现灯管内腔的弹性密封和弹性接触对外罩透明玻璃管6减震。外罩透明玻璃管6；用以盛装散热传热铝型材嵌合镜面良导热体板并承载LED芯片11模组的串并联线路和扩散膜12形成的封闭空间，保护COMMB-LED光源片发光体。后驱动芯片和滤波电容模块7；分置的驱动芯片和滤波电容模块组件总成。连接导线8；用以导电连接分置的电源整流和PFC值补偿模块组件总成和分置的驱动芯片和滤波电容模块组件总成。固定连接的紧定螺钉9；用于将塑料连接套4、导热传热铝型材10嵌合镜面良导热体板面光源的半成品固定连接。导热传热铝型材10；将装有LED芯片11模组的镜面良导热体板的承载体和芯片热量的迅速吸收和外传热容体。LED芯片11；完成COMMB-LED光源片生成。扩散膜12；实现消除弦光和均光散光的目的。镜面良导热体板13；用于承载LED芯片，实现焦点热从芯片衬底被迅速传到散热传热铝型材上。
实施例二：将如果在实施例一中装有LED芯片11模组的镜面良导热体板的承载体优选为镜面铝板则在实现芯片热量的迅速吸收和外传热容体形成的同时大幅降低制造成本。将如果在实施例一中沿灯管的内管壁长度方向成圆弧状的具有散光功能的扩散膜12截面渗入红色补光透明颜料，则可以实现提高LED灯管的光的显色性。
Claims (2)
1.一种LED日光灯管，其特征在于，包括：外接铜柱塑料端盖，铝壳外盖，前电源整流和PFC值补偿模块，塑料连接套，自适应胶圈垫，外罩透明玻璃管，后驱动芯片和滤波电容模块，连接导线，固定连接的紧定螺钉，导热传热铝型材，扩散膜，LED芯片以及镜面良导热体板；
所述外接铜柱连接塑料端盖用以完成LED日光灯管与灯座的钢性导电连接，引入市电；
所述铝壳外盖，作为LED日光灯管中前电源整流和PFC值补偿模块、塑料连接套、自适应胶圈垫、外罩透明玻璃管、后驱动芯片和滤波电容模块的悬梁承载体和塑料连接套以及外罩透明玻璃管的轴向支撑部件；
所述塑料连接套是LED芯片的并联线路承载面板的悬梁承载体和自适应胶圈垫的端面压紧支撑部件；
所述自适应胶圈垫，自适应玻管壁厚和管径变化，实现灯管内腔的弹性密封和弹性接触对外罩透明玻璃管减震，所述自适应胶圈垫是由塑料连接套胶圈槽沿槽的圆周方向注入柔性热固性胶体后，将塑料连接套与外罩透明玻璃管壁嵌入，加温固化后制成；
所述外罩透明玻璃管，用以盛装导热传热铝型材嵌合镜面良导热体板并承载LED芯片的串并联线路和扩散膜形成的封闭空间，保护COMMB-LED光源片发光体；
所述前电源整流和PFC值补偿模块和后驱动芯片和滤波电容模块的功能模块组合开关电源，被置于灯管两端；
所述连接导线，用以导电连接分置的前电源整流和PFC值补偿模块、后驱动芯片和滤波电容模块；
所述固定连接的紧定螺钉，用于将塑料连接套、导热传热铝型材嵌合镜面良导热体板面光源的半成品固定连接；
所述导热传热铝型材，是装有LED芯片的镜面良导热体板的承载体和LED芯片热量迅速吸收和外传的热容体；
所述LED芯片，完成COMMB-LED光源片生成；
所述扩散膜，沿LED日光灯管的内管壁长度方向成圆弧状，实现消除弦光和均光散光，所述扩散膜截面渗入红色补光透明颜料，实现提高LED日光灯管的光的显色性；
所述镜面良导热体板，用于承载LED芯片，实现焦点热从LED芯片衬底被迅速传到导热传热铝型材上，所述镜面良导热体板为镜面铝板。
2.一种制造权利要求1所述的LED日光灯管方法，包含以下步骤：
a、将固晶、焊线、点胶完成的COMMB-LED光源片模组的发光面朝向导热传热铝型材散热面，依次导入型材的串并工装内嵌槽内，在与发光面相背的电极触点上，进行串并联锡焊连线后，对焊点进行包覆绝缘点胶；
b、将COMMB-LED光源片模组串并形成的光源组合体，将发光面朝向扩散膜的出光方向，将其装在导热传热铝型材嵌槽内；
c、将COMMB-LED光源片模组串并形成的光源组合体和导热传热铝型材构成的半成品置于灌胶机上进行全长度方向整体灌胶后烘烤固化；
d、将COMMB-LED光源片模组串并形成的光源组合体和导热传热铝型材构成的整体灌胶后烘烤固化半成品装入玻璃管内；
e、沿外罩透明玻璃管内壁轴向出光方向导入扩散膜，使扩散膜沿灯管内管壁的长度方向成圆弧状布置，在扩散膜截面渗入红色补光透明颜料；
f、将支撑部件上的塑料连接套胶圈槽沿槽的圆周方向注入柔性热固性胶体后，将塑料连接套与玻璃灯管壁嵌入，加温固化后制成自适应胶圈垫，再使其与导热传热铝型材机械固定连接；
g、将分置的前电源整流和PFC值补偿模块、后驱动芯片和滤波电容模块组合成的开关电源分置在灯管两端铝壳外盖内，再用连接导线导电连接功能模块两PCB板电极触点；
h、将带有接线柱的端盖与铝壳外盖机械连接。
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