CN102980076A

CN102980076A - 一种led球泡灯

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Publication number: CN102980076A
Application number: CN2012105821778A
Authority: CN
Inventors: 高晓霞
Original assignee: Individual
Current assignee: Liu Dongying
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN102980076B

Abstract

本发明公开了一种LED球泡灯，包括灯头、驱动电路板、LED光源模块、金属片、玻璃灯壳、隔离体、透明液体；玻璃灯壳与隔离体形成的主密封腔室中填充透明的透明液体，LED光源在两片金属片的支撑下浸没于透明液体中，两片金属片的上、下两段分别与LED光源以及驱动电路板电连接、中段则嵌入密封体内，驱动电路板设置于灯壳顶端的灯头内并与灯头导通。本发明采用透明液体取代现有LED球泡灯中的导热硅脂与导热基板、用玻璃灯壳取代金属散热器，既大幅度提高LED光源的热量传递效率以及可靠性，又大幅度节约材料、简化工艺、降低成本。使其成本从比紧凑型荧光灯高1-2倍降低到基本相当，整个LED球泡灯几乎可以完全借用白炽灯原有的灯泡材料、工艺、设备，提高生产效率，节约设备投资。

Description

一种LED球泡灯

技术领域

本发明涉及一种LED灯，特别涉及一种散热效率高、制造成本低的LED球泡灯。

背景技术

白光LED球泡灯是替代传统白炽灯泡的新型节能灯具。传统白炽灯(钨丝灯)耗能高、寿命短，在全球资源紧张的大环境下下，已渐渐被各国政府禁止生产，随之替代产品是电子节能灯，电子节能灯虽然提高了节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素，又有悖于环境保护的大趋势。随着LED技术的高速发展，LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。LED在发光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。

由于白炽灯及电子节能灯在人们的日常使用中仍占据着非常高的比例，为了减少浪费，LED照明制造厂商必须开发符合现有接口和人们使用习惯的LED照明产品，使得人们在不需要更换原传统灯具基座和线路的情况下就可使用新一代的LED照明产品。于是LED球泡灯就应运而生。即为了符合人们的使用习惯，模仿白炽灯泡的外形，并采用现有的灯头接口方式，即螺口、插口方式(E26\E27\E14\B22等)，以及球形灯泡壳。

但由于LED光源需要工作于直流低压条件下，因此必须配以专用驱动电源；由于LED光源发光结的温度密度很高、发光效率及光衰受温度影响极大，因此必须配以与专用散热器。这就使得LED球泡灯的结构比白炽灯、节能灯（紧凑型荧光灯）复杂得多。它一般由灯壳、LED光源、散热器、驱动电路板、灯头五大部件所组成，其中LED光源、驱动电源、散热器是LED球泡灯的三大关键部件。

LED光源是LED球泡灯发光的核心。驱动电路板是将220伏的交流电压转化为LED光源所需的低压直流电流，提供灯珠发光所需的电能。散热器是将LED光源上积累的有害热量尽快散发到周围环境去，从而控制LED灯珠的温升、避免LED灯珠的快速老化、失效。灯壳、灯头的主要作用是形成一个与白炽灯相似的外形与接口。

LED球泡灯的散热器是依靠对流和辐射两种方法来把热量散发到空气中去，而这两种散热的能力都是和它的散热的面积成正比。散热器的材料目前大多数采用铝合金、塑料散热器和陶瓷散热器，其散热效果主要靠对流和辐射。而对流完全由其形状和面积决定。辐射则和材料的辐射性有关。要发挥散热器的作用，首先必须保证球泡灯的LED灯珠散热良好，这就需要将LED灯珠焊接在一块导热基板（通常为铝基板）上，再将这块铝基板和一片圆形铝质散热板固定，然后再把这块铝质散热板固定到散热器外壳上去。

铝质散热板经过精加工以后采用紧固螺钉将它导热基板直接固定在一起，但因为铝质散热板表面有加工痕迹，因此这二者之间会有空气隙，这样LED灯珠的热量经导热基板（铝基板）传递到散热板时就会被空气隙阻隔，大大影响热量的传递与辐射，降低散热效果。为此需要在二者之间涂覆硅导热胶以改善导热效果。但相对于铝材料200-250W/m-K的导热系数而言，目前最好的硅导热胶的导热系数仅为2.5W/m-K，只有铝材料的1%左右。因此可以看出，目前LED球泡灯散热的最薄弱环节不是散热器、而是导热基板与散热器之间的热传递，这是因为硅导热胶的导热系数太差，不能及时将LED灯珠的热量传递给散热器，LED灯珠就会产生严重的热量堆积，导致LED灯珠的光衰乃至失效。但遗憾的是目前还没有任何手段能够替代硅导热胶，LED外部散热器的散热效果根本难以得到充分发挥，怎样改变散热器与灯具设计，都无法从根本上改变LED球泡灯的散热问题。

另外，从目前的技术看，LED光源的散热器基本上都采用高导热率的铝材料，每一只LED球泡灯的散热器至少需要约50cm³、150克，仅是散热器自身的原材料、加工、成型成本等费用就已经超过了目前紧凑型节能灯的整灯销售价，这成为了LED球泡灯成本高企、难以进入千家万户的一个主要瓶颈。

因此急需一种散热效率高、成本低和制作工艺简单的LED球泡灯。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种散热效率高、成本低和制作工艺简单的LED球泡灯。

本发明的目的是提出一种LED球泡灯及其结构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种LED球泡灯，包括灯头、驱动电路板、LED光源、金属片、玻璃灯壳和隔离体，还包括透明液体，所述透明液体填充在玻璃灯壳腔内；

所述LED光源通过两根金属片的支撑、浸没于透明液体中；

所述金属片的下端连接LED光源的正、负极，上端连接驱动电路板的输出端，中部则被嵌入隔离体中；

所述驱动电路板的输入端与灯头的火、零两电极连接，输出端与金属片连接。

进一步，所述透明液体为高传热率、高电阻率，且高透光率、高化学稳定性的液体；

进一步，所述LED光源为金属平板封装或印刷电路板直接封装的LED光源模块。

进一步，在所述平板封装LED光源模块上为留有通孔的平板。

进一步，所述金属片为两片互不接触的铜材片，所述铜材片与LED光源电连接。

进一步，所述隔离体为耐腐蚀的绝缘材料，所述隔离体与灯壳形成用于封装透明液体的主密封腔室。

进一步，还包括反光罩，所述反光罩设置于LED光源四周，用于聚汇LED光源发出的灯光；所述反光罩为高反射率铝材，且反光罩上留有孔洞。

进一步，所述玻璃灯壳为类球形、管形或球形与管形组合的灯壳。

进一步，所述玻璃灯壳为完全透明或漫射体的玻璃灯壳。

进一步，所述灯头为设置有火线、零线两个电极的螺口或卡口式连接的灯头。

本发明的主要优点在于：采用廉价的透明液体作为LED光源的热量传热介质，替代低效的导热硅脂与导热基板；由于透明液体良好的流动性及表面张力，使其与发热的LED光源之间能够实现理想的无缝隙接触，另通过液体优良的热对流性能、能将LED光源的热量全方位地、迅速地传递出去，从而解决LED光源热量外传的瓶颈。采用廉价成熟的玻壳作为灯体，替代复杂的铝质散热器；由于玻璃的热发射率比铝材大数倍，因而玻璃灯壳能够将透明液体传来的热量迅速发散到周围环境中去，且玻壳既作为透明液体的透光容器、又作为LED光源与透明液体的密封体，还作为LED球泡灯向外界辐射热量的高效散热材料、更是球泡灯外形的天然形状，因此玻壳身兼数职，既大幅度简化工艺、又大幅度降低成本。显然用透明液体与玻璃灯壳的组合取代由导热硅脂、铝质导热板、铝质散热器的组合，将大幅度改善LED球泡灯的原有散热格局、提高散热效率，延长LED光源寿命，并大幅度降低LED球泡灯的制造成本。

此外，采用平板封装的LED光源替代球帽封装或集成封装的LED光源，且在平板上开有通孔，既通过平板的面积分散了LED芯片的热量集中度，又通过平板上的通孔形成透明液体的流体对流通道、更进一步加速LED芯片的热量外传效率；

另外透明液体、玻璃灯壳都是有良好的透光性，对LED光源的发光特性影响不大。

此外在这种由灯头、驱动电路板、LED光源、金属片、玻璃灯壳、透明液体、隔离体组成的LED球泡灯中，灯头、隔离体、玻璃灯壳皆是传统白炽灯的现成零件，可以采用采用白炽灯原有的灯泡材料、工艺、设备，只是将白炽灯中的钨丝更换为LED光源、将灯丝的引线更换为金属片，这样将既便宜现成、又彻底解决了现有LED球泡灯完全手工生产、无自动化生产线的问题，提高生产效率，节约设备投资。

除了上述白炽灯系统的三个元件外，本发明另外的二个元件LED光源、驱动电路板都是现有LED球泡灯的基本零件；只是在现有LED球泡灯基础上，增加透明液体，但却减少了塑料灯罩、铝质散热器、铝质导热板等几个元件。由于铝质散热器成本是透明液体成本的数倍，因此这种新型LED球泡灯在材料成本上远低于基于铝质散热器的现有球泡灯，大幅度节约材料、简化工艺、降低成本。这就可以突破LED球泡灯的价格瓶颈，使其成本降低数倍、达到与紧凑型荧光灯基本相当水平。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为传统白炽灯结构示意图；

图2为现有LED球泡灯结构示意图；

图3为本发明实施例提供的液体散热LED球泡灯实施例1示意图；

图4为本发明实施例提供的液体散热LED球泡灯实施例2示意图；

图5为本发明实施例提供的液体散热LED球泡灯实施例3示意图；

图6为本发明实施例提供的带有通孔的平板封装LED光源模块示意图。

图中，灯头-1、第一触点11，第二触点12、螺口13、封泥14、驱动电路板-2、外导线31，中间导线32、内导线(金属片)3、LED光源-4、通孔41、透明液体5、玻璃灯壳-6、反光罩-7、孔洞71、隔离体-8。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图1为传统白炽灯结构示意图；白炽灯采用耐热玻璃制作成圆球形玻壳，它把灯丝和空气隔离，既能透光，又起保护作用。白炽灯工作的时候，玻壳的温度最高可达100℃左右。而白炽灯的灯丝则是其发光的核心原件，它是用1米多长、比头发丝还细得多的钨丝做成螺旋形。给灯丝通电的两条导丝，由内导线、杜美丝和外导线三部分组成。内导线用来导电和固定灯丝，用铜丝或镀镍铁丝制作；中间一段很短的红色金属丝叫杜美丝，要求它同玻璃密切结合而不漏气；外导线是铜丝，任务就是连接灯头用以通电。两根外导线一根连在灯头的螺口上，一根联在低头的焊锡触点上。

图2为现有LED球泡灯结构示意图；现有的LED球泡灯由玻璃/塑料壳、LED光源、散热器、驱动电路板、灯头五大部件所组成。其中LED光源、驱动电路板、散热器是其三大关键部件。其中LED光源是其发光的核心。驱动电路板则是将220伏的交流电压转化为LED灯珠所需的低压直流电流，提供灯珠发光所需的电流。散热器一般是铝质材料制成，它经过导热基板的传递、以及自身翅片与环境的热交换，从而将LED光源发出的有害热量散发到空气中，以控制灯珠的温升、防止灯珠上的热量累积而烧坏灯珠。而球泡灯的玻璃/塑料壳的作用，仅仅是形成一个与白炽灯相似的外形而已，虽然对LED光源也起一定保护作用，但是却会吸收部分光能、使LED光源的光输出减弱。灯头的作用与白炽灯一样，是光源的机械与电气接口。

图3为本发明实施例提供的液体散热LED球泡灯实施例1示意图，图4为本发明实施例提供的液体散热LED球泡灯实施例2示意图，图5为本发明实施例提供的液体散热LED球泡灯实施例3示意图，图6为本发明实施例提供的带有通孔的平板封装LED光源模块示意图，如图所示，本发明提供的LED球泡灯，包括灯头1、驱动电路板2、LED光源4、金属片3、玻璃灯壳6、隔离体8（作为玻璃密封体）和透明液体5，还可以设置反光罩，该反光罩设置于LED光源四周，用于聚汇LED光源发出的灯光；所述反光罩为高反射率铝材，且反光罩上留有孔洞71。

所述透明液体填充在玻璃灯壳形成的腔内；所述LED光源通过两根金属片的支撑、浸没于透明液体中；所述金属片的下端连接LED光源的正、负极，上端连接驱动电路板的输出端，中部则被嵌入隔离体中；所述驱动电路板的输入端与灯头的火、零两电极连接，输出端穿过隔离体通过金属片与LED光源连接。

所述透明液体为高传热率、高电阻率、高透光率、高理化稳定性的液体介质。

所述LED光源为平板封装的LED光源模块，且完全浸没在透明液体中，利用液体的对流特性体，使其背面、正面、侧面的热量都能被传递出去；

所述平板封装LED光源模块，为金属平板封装或COB（印刷电路板）直接封装的LED光源模块，使热量更加分散；

所述平板封装LED光源模块的平板上开有通孔41，以作为液体对流的通道，进一步提高热传导性；

所述的金属片既是驱动电路向LED光源供电的电气通路，也是LED光源的机械支撑架，还是LED光源的辅助散热通道；

所述金属片的中间段嵌入隔离体内、且可以采用白炽灯的杜美丝，而其下半段浸入透明液体的部分涂有表面防腐层；

所述隔离体内嵌入两根金属片3，金属片3的下引出端分别与腔室内LED光源的正、负极连接，而上引出端则与灯头内的驱动电路板输出端连接；所述隔离体8与玻璃灯壳6在灯头1接口处通过封泥14进行密封。

所述灯头和玻璃灯壳的交接处用隔离体密封形成腔室，将透明液体封于该腔室内；

所述玻璃灯壳既可以是普通白炽灯的灯壳，也可以是类似的球形、管形、球形与管形的组合等形式，既可以是完全透明、也可以是漫射体；而玻璃灯壳主密封腔室的容积略大于透明液体的体积。

所述灯头为与常规白炽灯的螺口13或卡口形式，顶端与螺纹端分别为火线、零线的接入端。所述灯头顶部中央设置有第一触点11，所述灯头旁侧设置有第二触点12，所述第一触点和第二触点分别与驱动电路板电连接。

所述灯头外侧设置有与灯座连接的连接部件，所述连接部件为与灯座相配合的螺口或卡口。

所述玻璃灯壳，可以是白炽灯的现成灯壳，也可以标准的球形、柱形或其它形状与材料的玻璃壳；所述玻璃灯壳的主密封腔室的容积略大于透明液体的体积，这样可以在玻璃壳内给液体留出热胀冷缩的空间。

所述灯头为与灯座相配合的标准螺口或卡口，且为中空、容纳驱动电路板，且其两个电极与驱动电路板的两个输入端连接。

所述导线分成三段，上段为外导线31与驱动电路板2连接，其中段嵌于隔离体内、采用白炽灯的杜美丝作为中间导线32；其下段采用金属片3、并涂覆防腐层，浸没于透明液体中，既给LED光源供电、又给其提供机械支撑；其上段伸入灯头的空间中、并与驱动电路板的输出端连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1. 一种LED球泡灯，包括灯头、驱动电路板、LED光源、金属片、玻璃灯壳和隔离体，其特征在于：还包括透明液体，所述透明液体填充在玻璃灯壳腔内；

所述LED光源通过两根金属片的支撑、浸没于透明液体中；

2. 根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于：所述透明液体为高传热率、高电阻率，且高透光率、高化学稳定性的液体。

3. 根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于：所述LED光源为金属平板封装或印刷电路板直接封装的LED光源模块。

4. 根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于：在所述平板封装LED光源模块上为留有通孔的平板。

5. 根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于：所述金属片为两片互不接触的铜材片，所述铜材片与LED光源电连接。

6. 根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于：所述隔离体为耐腐蚀的绝缘材料，所述隔离体与灯壳形成用于封装透明液体的主密封腔室。

7. 根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于：还包括反光罩，所述反光罩设置于LED光源四周，用于聚汇LED光源发出的灯光；所述反光罩为高反射率铝材，且反光罩上留有孔洞。

8. 根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于：所述玻璃灯壳为类球形、管形或球形与管形组合的灯壳。

9. 根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于：所述玻璃灯壳为完全透明或漫射体的玻璃灯壳。

10. 根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于：所述灯头为设置有火线、零线两个电极的螺口或卡口式连接的灯头。