CN102818148B - 互换性和通用性强的led灯泡构成方法及一体式led灯泡 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种互换性和通用性强的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法及一体式LED灯泡，通过在一个用非金属导热材料烧结成型的带散热片的导热支架上嵌合银浆印刷电路，然后在银浆印刷电路上焊接LED芯片或还焊接有驱动芯片，构成LED灯泡。本发明方法构成的灯泡可独立工作，实现了LED灯泡、灯具和照明控制产品在生产上和使用上各自独立，使LED照明产品大幅度地减少生产环节、提高生产批量化、有利于LED节能照明产品的产业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种互换性和通用性强的LED灯泡构成方法及一体式LED灯泡，属于LED照明技术领域。
背景技术
半导体照明作为新一代照明技术，具有光电转换率高、光源方向易控、照明时段和方式易控、光源显色性高、合理设计下具有较高的功率因数等其他现有照明技术无法比拟的五大节能优势，受到全球投资者的青睐和各国政府的大力扶持。当前LED照明灯的发光效率大多可超过70LM/W，比传统的节能灯更具节能优势。理论上绿光LED发光效率可高达683LM/W；白光LED的理论效率也可达182.45LM/W，因此LED照明效率提升的空间巨大。
在现行的大功率LED照明产品设计中，特别是大功率LED灯，由于散热的原因，组件一个大功率LED灯时，采用LED光模组、驱动电源及灯具三者一体化设计，即LED光模组、驱动电源及灯具等部件必须配套生产，形成了所谓“LED有灯无灯泡”的局面。这为LED照明产品带来了制造成本高、使用不便、维修困难等一系列的致命问题。首先制造上无法实现全国乃至全球的统一标准化生产，导致产品规格多、批次少，价格高昂；其次是各家的产品各式各样，互不通用，更不能互换；第三是产品故障时需要将LED光模组、驱动电源、灯具等整体总成取下维修，维修极为不便，非常容易形成故障扩大化和维修拖延、维修费用高昂等缺陷。这些缺陷极大地制约了LED照明的推广使用，是LED照明产品推广中的硬伤。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种互换性和通用性强的LED灯泡构成方法及一体式LED灯泡。本发明方法构成的灯泡可独立工作，实现了LED灯泡、灯具和照明控制产品在生产上和使用上各自独立，使LED照明产品大幅度地减少生产环节、提高生产批量化、有利于LED节能照明产品的产业化。
本发明的技术方案：互换性和通用性强的LED灯泡构成方法，其特点是：通过在一个用非金属导热材料(可采用氧化铝、氮化铝、氮化硼等)烧结成型的带散热片的导热支架上嵌合银浆印刷电路，然后在银浆印刷电路上焊接LED芯片或还焊接有驱动芯片，构成LED灯泡。
上述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法中，所述LED芯片上喷涂荧光粉再覆盖透明硅胶，即传统的封装方式，不使用灯泡内罩；或者将 LED芯片数量按植物需要的蓝红光比例配置，焊接好的LED芯片仅覆盖透明硅胶封装，可用于农业生产照明。
上述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法中，所述导热支架上通过设置嵌槽的方式固定灯泡内罩，LED芯片及驱动芯片包覆在灯泡内罩内。
前述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法中，所述导热支架还设置嵌槽的方式固定灯泡外罩或透镜卡环加透镜，导热支架上还烧结有用于安装的法兰结构；或将导热支架固定在带有安装法兰的灯泡外罩内；或将导热支架固定在带有挂耳的透镜支架内，透镜支架下端设有透镜。
前述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法中，所述LED灯泡的灯泡外径D（即导热支架的法兰直径）与构成的LED灯泡功率W成W=1.1812e
0.0361D
的关系，在W=1.1812e
0.0361D
的关系曲线上D取离散的数值进行构建多个固定灯泡外径D尺寸的LED灯泡，以提高LED灯泡的互换性和通用性。取该曲线上的离散数值，可使在实现较高的互换性和通用性时，减少选取的尺寸个数。
前述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法中，所述灯泡外径D，在W=1.1812e
0.0361D
的关系曲线上，D以20mm为下限，以130mm为上限，每10毫米为1段，分成12段构成有限量的灯泡外径规格，用少量的灯泡外径规格来进一步提高LED灯泡的互换性和通用性；所述带法兰的导热支架上有6个法兰固定孔均布在直径D1上，直径D1为灯泡外径D减固定螺钉螺帽直径再减去0.8~4mm的留边值；所述的LED灯泡在灯具上安装界面开孔直径D2为灯泡外径D减双倍固定螺钉螺帽直径再减去相应D1的双倍留边值。所述的LED灯泡的安装界面包括灯具上与LED灯泡的接触面和连接孔。
前述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法中，所述灯泡内罩内侧涂覆荧光粉，LED芯片仅由透明硅胶封装，这个结构使荧光粉比直接喷涂在芯片上更加均匀，让荧光粉远离LED发热芯片，LED能在承受相对高一点的温度下运行，改善了LED的运行条件，对降低LED灯泡光衰很有效，LED出光效果更好，且荧光粉用量也不会大幅增加；或者所述灯泡内罩为弹性材料制成的凹形内罩，凹形内罩为内凹结构，里面容纳有透明绝缘导热液，透明绝缘导热液内设有荧光材料，所述LED芯片不封装硅胶。这个结构中当LED通电发热时，透明绝缘导热液因受热而流动带走了芯片的发热，使热量在较大的面积上与散热器交换，避免了传统方案LED芯片及周围荧光粉的局部高热，有效地减少了LED光衰的发生，且当透明绝缘导热液受热膨胀时，内凹的凹形内罩向外突出，增大容积接受液体膨胀的体积，避免液体膨胀使内罩密封失效。
前述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法中，所述导热支架上设置嵌槽，灯泡外罩直接通过粘结嵌入嵌槽，或使用透镜卡环卡住透镜并通过粘接将透镜卡环嵌入嵌槽。
实现前述方法的一体式LED灯泡，其特点是：包括带散热片的导热支架，导热支架上嵌合有银浆印刷电路，银浆印刷电路上焊接有LED芯片或还焊接有驱动芯片。
前述的一体式LED灯泡中，所述LED芯片上喷涂有荧光粉，荧光粉外覆盖有透明硅胶；或者仅覆盖透明硅胶。
前述的一体式LED灯泡中，所述导热支架上设有嵌槽，嵌槽上嵌入固定有灯泡内罩，灯泡内罩罩住LED芯片及驱动芯片。
前述的一体式LED灯泡中，所述导热支架的边缘为安装法兰结构，灯泡内罩外还设有嵌槽，嵌槽内嵌入固定有灯泡外罩或透镜卡环加透镜；或者所述导热支架固定在带安装法兰的灯泡外罩内；或者所述导热支架固定在带有挂耳的透镜支架内，透镜支架下端设有透镜。
前述的一体式LED灯泡中，所述LED芯片外仅设有封装用的透明硅胶，且设有透明硅胶的LED芯片及驱动芯片外设有灯泡内罩，灯泡内罩内层设有荧光粉涂层；或者所述LED芯片不封装硅胶，所述LED芯片外设置装有透明绝缘导热液的凹形内罩，LED芯片浸泡在透明绝缘导热液中，透明绝缘导热液内设有荧光材料，所述凹形内罩为薄型内凹结构的弹性内罩。
前述的一体式LED灯泡中，所述导热支架上设置嵌槽，灯泡外罩直接通过粘结嵌入嵌槽，或使用透镜卡环卡住透镜并通过粘接将透镜卡环嵌入嵌槽。
与现有技术相比，本发明通过非金属导热材料直接烧结出带散热片的导热支架，并直接将LED银浆印刷电路嵌合在导热支架内，使构成的LED灯泡结构更简单紧凑，且LED的散热更快。再加上导热支架上嵌槽的设置，便于灯罩的安装，防水性能好。且灯泡的安装结构可直接烧结在导热支架上，或者通过将导热支架装入带安装结构的灯罩组件即可。利用本发明的一体式LED灯泡组建灯具简单易行、灵活多变，这样让LED灯的灯泡、灯具和照明控制产品实现在生产上和使用上各自独立，使LED照明产品大幅度地减少生产环节、提高生产批量化、有利于LED节能照明产品的产业化。
附图说明
图1是本发明实施例1透镜方案的外观示意图；
图2是本发明实施例1灯泡外罩方案的外观示意图；
图3是本发明实施例1透镜方案的结构示意图；
图4是本发明实施例1灯泡外罩方案的结构示意图；
图5是本发明导热支架嵌合电路的结构示意图；
图6是本发明带灯泡内罩的导热支架的结构示意图；
图7是本发明带凹形内罩的导热支架的结构示意图；
图8是本发明凹形内罩的截面图；
图9是本发明实施例2的结构示意图；
图10是本发明实施例3的结构示意图；
图11是本发明实施例2的外观示意图；
图12是本发明实施例3的外观示意图
图13是本发明实施例筒灯的结构示意图；
图14是本发明实施例吸顶灯的结构示意图；
图15是本发明实施例灯泡尺寸示意图。
附图中的标记：3-导热支架，4-银浆印刷电路，6-灯泡内罩，61-凹形内罩，7-透镜，8-透镜卡环，71-透镜支架，9-灯泡外罩，91-带安装法兰的灯泡外罩，10A-带电缆防水接头，11A-电缆固定头，18-嵌槽, 22-接插件固定孔，101-灯壳，102-本发明LED灯泡，103-吸顶灯顶板，105-灯泡固定螺钉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种互换性和通用性强的LED灯泡构成方法，通过在一个用非金属导热材料烧结成型的带散热片的导热支架上嵌合银浆印刷电路，然后在银浆印刷电路上焊接LED芯片（包括其它相关驱动芯片元件），构成LED灯泡。所述导热支架上通过设置嵌槽的方式固定灯泡内罩，LED芯片及驱动芯片包覆在灯泡内罩内。所述导热支架还设置嵌槽的方式固定灯泡外罩或透镜，导热支架上还烧结有用于安装的法兰结构；或将导热支架固定在带有安装法兰的灯泡外罩内；或将导热支架固定在带有挂耳的透镜支架内，透镜支架下端设有透镜。所述灯泡内罩内侧涂覆荧光粉，LED芯片仅由透明硅胶封装；或者所述灯泡内罩为弹性材料制成的凹形内罩，凹形内罩为内凹结构，里面容纳有透明绝缘导热液，透明绝缘导热液内设有荧光材料，所述LED芯片不封装硅胶。LED芯片还可采用传统的封装方案封装，即LED芯片上喷涂荧光粉再覆盖透明硅胶，不使用灯泡内罩。用于农业生产照明时，LED芯片数量按植物需要的蓝红光比例配置，焊接好的LED芯片仅覆盖透明硅胶封装。所述导热支架上设置嵌槽，灯泡外罩直接通过粘结嵌入嵌槽，或使用透镜卡环卡住透镜并通过粘接将透镜卡环嵌入嵌槽。
实施例1：实现上方法的一体式LED灯泡：包括带散热片的导热支架3，导热支架3上嵌合有银浆印刷电路4，银浆印刷电路4上焊接有LED芯片及相关驱动芯片，带电缆防水接头10A通过电缆固定头11A固定在导热支架31上，如图5所示。所述导热支架3上设有嵌槽18，嵌槽18上嵌入固定有灯泡内罩6，灯泡内罩6罩住LED芯片及驱动芯片，如图6所示。所述导热支架3的边缘为安装法兰结构，通过灯泡固定螺钉105进行固定，灯泡内罩6外还设有嵌槽18，嵌槽18内嵌入固定有灯泡外罩9或透镜卡环8加透镜7。所述导热支架3上设置嵌槽18，灯泡外罩9直接通过粘结嵌入嵌槽，如图4所示，或使用透镜卡环8卡住透镜7并通过粘接将透镜卡环8嵌入嵌槽，如图3所示。所述LED芯片外设有封装用的透明硅胶，且仅设有透明硅胶的LED芯片外设有灯泡内罩6，灯泡内罩6内层设有荧光粉涂层；或者所述LED芯片不封装硅胶，所述LED芯片外设置装有透明绝缘导热液的凹形内罩61，如图7所示，LED芯片浸泡在透明绝缘导热液中，透明绝缘导热液内设有荧光材料，所述凹形内罩61为薄型内凹结构的弹性内罩，如图8所示。LED芯片还可采用传统的封装方案封装，即LED芯片上喷涂荧光粉再覆盖透明硅胶，不使用灯泡内罩。用于农业生产照明时，LED芯片数量按植物需要的蓝红光比例配置，焊接好的LED芯片仅覆盖透明硅胶封装。
实施例2：实现上方法的一体式LED灯泡：包括带散热片的导热支架3，导热支架3上嵌合有银浆印刷电路4，银浆印刷电路4上焊接有LED芯片或还焊接有驱动芯片，带电缆防水接头10A通过电缆固定头11A固定在导热支架3的接插件固定孔22上，如图5所示。所述导热支架3上设有嵌槽18，嵌槽上嵌入固定有灯泡内罩6，灯泡内罩6罩住LED芯片及驱动芯片，如图6所示。所述导热支架3固定在带安装法兰的灯泡外罩91内，如图9所示。所述LED芯片外仅设有封装用的透明硅胶，且设有透明硅胶的LED芯片外设有灯泡内罩6，灯泡内罩6内层设有荧光粉涂层；或者所述LED芯片不封装硅胶，所述LED芯片外设置装有透明绝缘导热液的凹形内罩61，如图7所示。LED芯片浸泡在透明绝缘导热液中，透明绝缘导热液内设有荧光材料，所述凹形内罩61为薄型内凹结构的弹性内罩，如图8所示。LED芯片还可采用传统的封装方案封装，即LED芯片上喷涂荧光粉再覆盖透明硅胶，不使用灯泡内罩。用于农业生产照明时，LED芯片数量按植物需要的蓝红光比例配置，焊接好的LED芯片仅覆盖透明硅胶封装。
实施例3。实现上方法的一体式LED灯泡：包括带散热片的导热支架3，导热支架3上嵌合有银浆印刷电路4，银浆印刷电路4上焊接有LED芯片或还焊接有驱动芯片，带电缆防水接头10A通过电缆固定头11A固定在导热支架3上，如图5所示。所述导热支架3上设有嵌槽18，嵌槽上嵌入固定有灯泡内罩6，灯泡内罩6罩住LED芯片及驱动芯片，如图6所示。所述导热支架3固定在带有挂耳的透镜支架71内，透镜支架71下端设有透镜7，如图10所示。所述LED芯片外设有封装用的透明硅胶，且设有透明硅胶的LED芯片外设有灯泡内罩6，灯泡内罩6内层设有荧光粉涂层；或者所述LED芯片不封装硅胶，所述LED芯片外设置装有透明绝缘导热液的凹形内罩61，如图7所示。LED芯片浸泡在透明绝缘导热液中，透明绝缘导热液内设有荧光材料，所述凹形内罩61为薄型内凹结构的弹性内罩，如图8所示。LED芯片还可采用传统的封装方案封装，即LED芯片上喷涂荧光粉再覆盖透明硅胶，不使用灯泡内罩。用于农业生产照明时，LED芯片数量按植物需要的蓝红光比例配置，焊接好的LED芯片仅覆盖透明硅胶封装。
只需将本发明的一体式LED灯泡固定在作为带安装界面的灯具上即可组建灯具。如图13和14所示，将一体式LED灯泡装入带安装界面的筒灯灯壳101上即可完成筒灯的组建；而将一体式LED灯泡装入带安装界面的吸顶灯顶板103，再罩以吸顶灯灯壳101即可实现吸顶灯的组建。
灯泡外径D与构成的LED灯泡功率W上限成W=1.1812e
0.0361D
的关系，在W=1.1812e
0.0361D
的关系曲线上D取离散的数值进行构建多个固定灯泡外径D尺寸的LED灯泡，以提高LED灯泡的互换性和通用性。在W=1.1812e
0.0361D
的关系曲线上，D以20mm为下限，以130mm为上限，每10毫米为1段，分成12段构成有限量的灯泡外径规格，用少量的灯泡外径规格来进一步提高LED灯泡的互换性和通用性。固定灯泡用的螺孔分布圆(或挂耳外径)D1和灯具安装界面开孔直径D2受所使用螺钉大小的影响，直径D1为灯泡外径D减固定螺钉螺帽直径再减去0.8~4mm的留边值；安装界面开孔直径D2为灯泡外径D减双倍固定螺钉螺帽直径再减去相应D1的双倍留边值；灯泡出线孔距离L按下表取值。图1、图2、图11和图12中灯泡尺寸外径D，法兰螺钉孔（或挂耳外径）分布圆直径D1，散热片外径D3按规定的制造，相关尺寸由图15及下表确定：
Claims (11)
1.互换性和通用性强的LED灯泡构成方法，其特征在于：通过在一个用非金属导热材料烧结成型的带散热片的导热支架上嵌合银浆印刷电路，然后在银浆印刷电路上焊接LED芯片和驱动芯片，构成LED灯泡；所述导热支架上通过设置嵌槽的方式固定灯泡内罩，LED芯片和驱动芯片包覆在灯泡内罩内；所述导热支架还通过设置嵌槽的方式固定灯泡外罩或透镜卡环和透镜，导热支架上还烧结有用于安装的法兰结构；或将导热支架固定在带有安装法兰的灯泡外罩内；或将导热支架固定在带有挂耳的透镜支架内，透镜支架下端设有透镜；所述LED灯泡的灯泡外径D与构成的LED灯泡功率W成W＝1.1812e0.0361D的关系，在W＝1.1812e0.0361D的关系曲线上D取离散的数值进行构建多个固定灯泡外径D尺寸的LED灯泡，以提高LED灯泡的互换性和通用性。
2.根据权利要求1所述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法，其特征在于：所述LED芯片上喷涂荧光粉再覆盖透明硅胶；或者将LED芯片数量按植物需要的蓝红光比例配置，焊接好的LED芯片仅覆盖透明硅胶封装。
3.根据权利要求1所述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法，其特征在于：所述灯泡外径D，在W＝1.1812e0.0361D的关系曲线上，D以20mm为下限，以130mm为上限，每10毫米为1段，分成12段构成有限量的灯泡外径规格，用少量的灯泡外径规格来进一步提高LED灯泡的互换性和通用性；所述带法兰的导热支架上有6个法兰固定孔均布在直径D1上，直径D1为灯泡外径D减固定螺钉螺帽直径再减去0.8～4mm的留边值；所述的LED灯泡在灯具上安装界面开孔直径D2为灯泡外径D减双倍固定螺钉螺帽直径再减去相应D1的双倍留边值；所述的LED灯泡的安装界面包括灯具上与LED灯泡的接触面和连接孔。
4.根据权利要求1所述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法，其特征在于：所述灯泡内罩内侧涂覆荧光粉，LED芯片仅由透明硅胶封装；或者所述灯泡内罩为弹性材料制成的凹形内罩，凹形内罩为内凹结构，里面容纳有透明绝缘导热液，透明绝缘导热液内设有荧光材料，所述LED芯片不封装硅胶。
5.根据权利要求1所述的互换性和通用性强的LED灯泡构成方法，其特征在于：所述导热支架上设置嵌槽，灯泡外罩直接通过粘结嵌入嵌槽，或使用透镜卡环卡住透镜并通过粘接将透镜卡环嵌入嵌槽。
6.按权利要求1至5任一权利要求所述方法构建的一体式LED灯泡，其特征在于：包括带散热片的导热支架(3)，导热支架(3)上嵌合有银浆印刷电路(4)，银浆印刷电路(4)上焊接有LED芯片和驱动芯片。
7.根据权利要求6所述的一体式LED灯泡，其特征在于：所述LED芯片上喷涂有荧光粉，荧光粉外覆盖有透明硅胶；或者仅覆盖透明硅胶。
8.根据权利要求6所述的一体式LED灯泡，其特征在于：所述导热支架(3)上设有嵌槽(18)，嵌槽(18)上嵌入固定有灯泡内罩(6)，灯泡内罩(6)罩住LED芯片及驱动芯片。
9.根据权利要求6所述的一体式LED灯泡，其特征在于：所述导热支架(3)的边缘为安装法兰结构，灯泡内罩(6)外还设有嵌槽(18)，嵌槽(18)内嵌入固定有灯泡外罩(9)或透镜卡环(8)加透镜(7)；或者所述导热支架(3)固定在带安装法兰的灯泡外罩(91)内；或者所述导热支架(3)固定在带有挂耳的透镜支架(71)内，透镜支架(71)下端设有透镜(7)。
10.根据权利要求6所述的一体式LED灯泡，其特征在于：所述LED芯片外仅设有封装用的透明硅胶，且设有透明硅胶的LED芯片及驱动芯片外设有灯泡内罩(6)，灯泡内罩(6)内层设有荧光粉涂层；或者所述LED芯片不封装硅胶，所述LED芯片外设置装有透明绝缘导热液的凹形内罩(61)，LED芯片浸泡在透明绝缘导热液中，透明绝缘导热液内设有荧光材料，所述凹形内罩(61)为薄型内凹结构的弹性内罩。
11.根据权利要求6所述的一体式LED灯泡，其特征在于：所述导热支架(3)上设置嵌槽，灯泡外罩(9)直接通过粘结嵌入嵌槽，或使用透镜卡环(8)卡住透镜(7)并通过粘接将透镜卡环(8)嵌入嵌槽(18)。
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