CN104061464B - 一种大功率led灯 - Google Patents

Abstract

一种大功率LED灯包括：至少一个LED灯管；每个灯管有一个透光泡壳；每个泡壳内装至少一条LED发光条；发光条为带有金属散热片的发光条，其包括：一个金属基板；至少一片与金属基板成一体的金属散热片；设于金属基板上光反射层；装于光反射层上至少一串LED芯片，以及涂覆于LED芯片上透明介质层或发光粉层；每一LED发光条至少有一电引出线与驱动器输出相连，驱动器输入与电连接器连接；电连接器接外电源，接通外电源点亮发光条和灯；LED工作时产生的热易经金属基板和散热片发散掉，散热效果好，可提高发光条功率、加大芯片工作电流、提高输出光通量和发光效率，简化工艺降低成本；替代白炽灯、荧光灯、金卤灯和高压钠灯。

Description

一种大功率LED灯

技术领域

本发明涉及一种LED灯，特别涉及一种大功率LED灯，可替换白炽灯、荧光节能灯、金卤灯和高压钠灯等，用于照明。

背景技术

现有技术的LED发光条(或称LED灯丝)灯的LED发光条均由一个透明或不透明的基板和至少一串LED芯片及其发光粉层构成，所述基板为玻璃基板、石英玻璃基板、蓝宝石基板、AlN陶瓷基板、氧化铝陶瓷基板或金属基板；基板一面或二面安装有至少一串LED芯片，所述LED芯片相互串联或串并联，LED芯片的电极由位于基板一端或二端的电引出线引出。该LED发光条工作时，LED芯片所产生的热经基板和发光粉层的传导，再经发光条周围的气体传导到透光泡壳，然后经泡壳周围的空气散发掉。所述透光泡壳为玻璃泡壳高温熔封的真空密封泡壳或由玻璃或塑料泡壳用密封胶密封的透光泡壳，在所述真空密封泡壳内可充有高导热率低粘滞系数的导热气体，以提高散热效能。用这类LED发光条制成的LED灯泡，发光效率高，无需笨重的金属散热器，已经可制成几十至800lm的各种灯泡，直接替换白炽灯和节能灯。

但上述发光条的散热面积小，LED芯片至散热气体的热阻较大，不容易制成输出光通量大于1000lm的大功率灯。

此外，所述LED发光条为了提高其光电性能、可采用蓝宝石基板，蓝宝石具有约35-46W/m·K的高导热率，透光率也高，发光条的光电性能较好，但成本高。

同时，为了提高发光条的散热效果、以提高灯的输出光通量，可把带有蓝宝石基板的发光条粘贴在一个透明陶瓷管上，透明陶瓷管具有高约25W/(m·K)的高导热率、散热面积大，从而可提高的灯的输出光通量，制成输出光通量高达1600lm或更高光通量的大功率LED照明灯，例如中国专利CN203023841；但蓝宝石和透明陶瓷管的成本都比较高。

再有，上述各种发光条的制造工艺都比较复杂，成本较高；例如用蓝宝石和透明陶瓷管时，需要把蓝宝石条粘贴在LED芯片固晶、打线的金属支架上，然后固晶、打线、上发光粉胶、制成发光条，再用发光粉胶把发光条粘贴到预先制作有导电线的透明陶瓷管上，然后把安装有发光条的透明陶瓷管焊接和固定在透光泡壳内，工序多，工艺比较复杂，成本较高。

如何进一步简化结构和制造工艺、降低成本以利进一步推广LED灯，是目前这类LED发光条(或称LED灯丝)灯、包括10W-100W和更大功率的白炽灯替代灯的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述之不足，提出一种带有金属散热片的LED发光条、及其用该LED发光条制成的无笨重金属散热器的大功率LED灯，所述发光条的基板和散热片为高导热率金属，导热率高、散热面积大、散热效果好，可制成输出光通量高、发光效率高、制造工艺简单、成本低的大功率无笨重金属散热器的LED灯，替换现有白炽灯、荧光节能灯、金卤灯和高压钠灯等，用于照明。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的大功率LED灯，其包括：

至少一个LED灯管；每个LED灯管有一个透光泡壳；

安装于所述每个LED灯管的透光泡壳内的至少一条LED发光条；

一个LED驱动器及驱动器外壳；

一个电连接器；

所述LED灯管被安装在所述驱动器外壳的上盖上；

所述LED灯管、驱动器和驱动器外壳相互连接构成一个LED灯；

其特征在于：

每一LED发光条为带有金属散热片的LED发光条，其包括：

一个金属基板；

至少一片与所述金属基板连接成一体的金属散热片；

设于所述金属基板表面上的光反射层；和

安装于所述光反射层上的至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片，所述LED芯片由电连接线相互串联或串并联；以及

涂覆于所述LED芯片上的透明介质层或混合有发光粉的发光粉层；

所述每一LED发光条有至少一条电引出线；

所述电引出线与LED驱动器的输出相连接，LED驱动器的输入经电连接线与电连接器连接；所述电连接器用于连接外电源，接通外电源即点亮LED发光条和大功率LED灯。

所述透光泡壳为由泡壳体和芯柱经高温熔封制成的真空密封，芯柱含有用于排气和充气用的排气管和电引出线；所述真空密封透光泡壳内充有散热保护气体。

所述的金属散热片的金属材质为铜、铜合金、铝、铝合金、银、银合金、铁或铁镍合金；所述散热片位于金属基板无LED芯片的一面，且位于该LED发光条无直接光照射区域；所述的金属散热片为一整片或多片。

所述的光反射层为银层、铝层、合金层或多层高反射率镀层。

所述至少一条LED发光条为多条时，各LED发光条相互串联或串并联。

所述的泡壳体为玻璃泡壳体与密封板用密封胶密封构成透光泡壳体；或为塑料泡壳体与密封板用密封胶密封构成透光泡壳体；所述密封板材质为塑料、陶瓷、PCB或MPCB。

每一LED发光条的近泡壳芯柱一端的电极引出线与芯柱的电引出线连接并固定，或直接从密封板引出；每一LED发光条的近泡壳体顶的一端由至少一个固定弹簧与泡壳体相互固定；在每一LED发光条长度大于4cm时，其中部还可有至少一个固定弹簧予以固定。

所述的LED灯管为二端均有电引出线的双端LED灯管，所述双端LED灯管的透光泡壳二端各有至少一条电引出线；所述透光泡壳内有上下二组带有金属散热片的LED发光条，每组带有金属散热片的LED发光条至少有一条为带有金属散热片的LED发光条；所述双端LED灯管的二端各有一个LED驱动器及驱动器外壳，双端LED灯管的二端电极分别经LED发光条的电极引出线与LED驱动器的输出相连接，LED驱动器的输入经电连接线与电连接器连接，电连接器用于连接外电源，以构成一个双端大功率LED灯。

所述泡壳体形状为A型、T型、C型、G型、蘑菇型、R型、PAR型、U型、多U型、多U平板型或多T型；所述泡壳体为透明、磨砂、乳白或有色泡壳体。

LED发光条的金属基板和与它连成一体的金属散热片的金属材质为铜、铜合金、铝、铝合金、银、银合金、铁或铁镍合金或其它金属，还可为其它高导热率陶瓷、塑料等材料；其导热率很高，例如铜的导热率为401W/(m·K)，铝为238W/(m·K)，银为429W/(m·K)，导热率高、散热面积大，LED发光条工作时产生的热容易经所述高导热率金属基板和金属散热片散发掉。

本发明的大功率LED灯具有如下优点：

发光条基板和与它连接一体的散热片均由高导热率金属制成，导热率高、散热面积大，LED芯片工作时产生的热容易经高导热率金属基板和金属散热片发散掉；

因为散热效果好，可提高发光条的负载功率、发光效率和输出光通量；

因为基板和散热片导热率高，可以用数量较少、较大功率的LED芯片，以减少固晶和芯片连接线数目，降低成本；

因为散热效果好，LED芯片可用较大工作电流，降低成本、提高输出光通量；

无需高成本的蓝宝石和透明陶瓷管，降低了成本同时提高了散热效果；

发光条金属支架直接固晶、打线，无需基板和支架的固定和连接、无需陶瓷管上制作电连接线、无需把LED芯片先固晶在发光条上、再把发光条移贴到陶瓷管的工序，工艺简单成本低；

散热片和基板由同一支架同时制成，散热片无需额外材料；

发光管的发光条点焊或焊接点少，点焊装架简单，容易机械化，工艺简单、成本低；

发光条仅需一面上发光粉胶、节省工时和材料；

从而可制造输出光通量高、成本低、发光效率高的大功率LED灯；用于替换白炽灯、荧光节能灯、金卤灯和高压钠灯等。

附图说明

图1为本发明的大功率LED灯的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明的带有散热片的LED发光条的一个实施例的结构示意图。

图3为图2的A--A截面的一个实施例的结构示意图。

图4为用本发明的带有散热片的LED发光条制成的LED发光管的一个实施例的结构示意图。

图5为用本发明的带有散热片的LED发光条制成的LED发光管的又一个实施例的结构示意图。

图6为用本发明的带有散热片的LED发光条制成的双端LED发光管的一个实施例的结构示意图。

图7为本发明由一个双端LED灯发光管制成的LED灯的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本发明。

图1为本发明的大功率LED灯的一个实施例的结构示意图；如图1所示，大功率LED灯1包括有至少一个LED发光管2，图1所示为有二个LED发光管2的例子；一个LED驱动器3及驱动器外壳4；一个电连接器5；LED发光管2安装在驱动器外壳4的上盖6上，驱动器外壳4把LED发光管2、驱动器3和电连接器5相互连接成一个整灯1；

每个LED发光管2有一个透光泡壳7，每个透光泡壳7内安装有至少一条带有金属散热片8的LED发光条9(图1所示为有二条LED发光条9的例子)；LED发光条9的电极引出线10与LED驱动器3的输出相连接，LED驱动器3的输入经电连接线11与电连接器5连接；电连接器5用于连接外电源，接通外电源即可点亮LED发光条9，即点亮本实施例的带有散热片的LED发光条制成的LED灯1。

所述透光泡壳7为由泡壳体12和芯柱13经高温熔封制成的真空密封泡壳(详细见图4)；二条发光条9可以相互串联或串并联，图1所示为相互串联的例子；二条LED发光条9的近透光泡壳7顶部的上端由电连接线14相互连接，其近芯柱13的下端分别与芯柱的二条引出线15连接和固定；连接线15与驱动器3的输出相连；该二条发光条9的近泡壳7顶部的上端由金属片16相互连接，同时有至少一个用于把发光条9与泡壳7相互固定的固定弹簧17。

图2为本发明的带有散热片的LED发光条的一个实施例结构示意图。如图2所示，本发明的带有散热片的LED发光条9，其包括：

一个高导热率金属基板18；

至少一片与所述高导热率金属基板18连接成一体的高导热率金属散热片8；

所述高导热率金属基板18表面上的高光反射层19；和

安装于所述高光反射率层19上的至少一串相同发光色或不相同发光色的由电连接线20相互连接的LED芯片21，所述LED芯片21相互串联或串并联；以及

涂覆于所述LED芯片21上的透明介质层或混合有发光粉的发光粉层22。

所述高导热率金属基板18和高导热率金属散热片8的材质均为铜、铜合金、铝、铝合金、银、银合金、铁、铁镍合金、或其它金属；还可为其它高导热率陶瓷、塑料等材料；

所述高光反射率层19为银层、铝层、合金层或多层高反射率镀层。

所述高导热率金属散热片8为若干片或一整片；图1所示为一整片片的例子。

所述串联或串并联LED芯片21的二端电极引出线至少有一端电极引出线与外引出线10连接，所述外引出线10由绝缘介质23与高导热率金属基板18相互固定；所述串联或串并联LED芯片21的二端电极引出线的另一端电极引出线可直接连接高导热率金属基板18或由另一条外引出线10引出；图1所示为直接与高导热率金属基板18连接的例子。所述串联或串并联的LED芯片21的二端电引出线可以分别从LED发光条9的二端引出，也可以从LED发光条9的同一端引出，图1所示为从LED发光条9的二端引出的例子。

图3为图2的A--A截面结构示意图；如图3所示，高导热率金属基板18和高导热率金属散热片8由同一高导热率金属板弯曲折成，所述高导热率金属散热片8被安置在高导热率金属基板18的无LED芯片的一面、且无直接光照区域，如图2中24所示，以减少挡光和光反射损失，图3中25表示LED芯片和发光粉使发的光，由3可见，发光条所发的光出射角接近4π，可用于制成全方位出光的LED灯。

金属高导热率金属基板18的安装LED芯片一面涂覆有高光反射率层19，可以提高LED芯片和发光粉层所发光的出射率。

对于无需全方位出光的灯具，所述散热片8可以与金属基板18为同一平面、或按出射光需要折成一定角度，以得到所需角度的出射光；这时所述散热片8和基板18表面都有高光反射率层19。

图3中其它图标的意义与图2中的相同。

图4为用本发明的带有散热片LED发光条制成的LED发光管的一个实施例的结构示意图；如图4所示，LED发光管26有二条带有高导热率金属散热片8的LED发光条9，一个由透光泡壳体12和芯柱13经高温熔封而成的真空密封泡壳7；芯柱13含有用于排气和充气用的排气管27和电引出线15；真空密封泡壳7内充有散热保护气体29；二条发光条9可以相互串联或并联，图4所示为相互串联的例子；在LED发光条9长度较长(大于4厘米)的情况，LED发光条的中部还可另有至少一个固定弹簧28用于固定；高导热率金属基板18、高导热率金属散热片8、连接金属片16和固定弹簧17、28可以由同一片金属薄板蚀刻或冲制后整形而成，从而简化制造工艺、降低成本。

图4中其它图标的意义与图1和2中的相同。

图5为用本发明的带有散热片的LED发光条制成的LED发光管的又一个实施例的结构示意图；如图4所示，LED发光管30的透光泡壳7a由泡壳体12a与密封板31采用密封胶32密封而成；所述泡壳体12a为玻璃泡壳体或塑料泡壳体；所述密封板31为塑料板、陶瓷板、PCB板或MPCB板，也可把泡壳体12a直接安装在驱动器外壳上盖6(如图1所示)上。

泡壳体12a和图1的泡壳体12的形状可为A型、T型、C型、G型、蘑菇型、R型、PAR型、U型、多U型、多U平板型或多T型，所述泡壳体为透明、磨砂、乳白或有色。

图5中其它图标的意义与图4中的相同。

图6为用本发明的带有散热片的LED发光条制成的双端LED发光管33的一个实施例的结构示意图。如图6所示，真空密封透光泡壳7二端各有一个芯柱13，二个芯柱各有一个排气管27，二个排气管27中至少有一个用于对泡壳7的排气和充气；真空密封透光泡壳7内有上下二组LED发光条9；二个芯柱的电引出线15分别与一组LED发光条9的LED芯片电极引出线10相连；所述双端LED发光管的透光泡壳也可为玻璃和塑料泡壳体12a与密封板31用密封胶32构成。

图6中其它图标的意义与图4中的图标相同。

图7为本发明的由一个双端LED发光管制成的双端LED灯的一个实施例的结构示意图；双端LED灯34有一个或多个双端LED发光管33，图7所示为有一个双端LED发光管33的例子；该双端LED灯的二端各有一个LED驱动器3a及驱动器外壳4a，双端LED发光管33二端的电极分别经电极引出线15a与LED驱动器3a的输出相连接，LED驱动器3a的输入经电连接线11a与电连接器5a连接，电连接器5a用于连接外电源，接通外电源即可点亮本实施例的LED灯管，即点亮双端LED发光管制成的LED灯。

图7中其它图标的意义与图6中的图标相同。

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、皆属本发明专利涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种无笨重金属散热器的大功率LED灯，其包括：

至少一个LED灯管；每一个LED灯管有一个透光泡壳；

安装于所述每一个LED灯管的透光泡壳内的至少一条LED发光条；

一个LED驱动器及驱动器外壳；

一个电连接器；

所述LED灯管被安装在所述驱动器外壳的上盖上；

所述LED灯管、驱动器和驱动器外壳相互连接构成一个LED灯；

其特征在于：

每一个LED发光条为带有金属散热片的LED发光条，其包括：

一个金属基板；

至少一片与所述金属基板连接成一体的金属散热片；所述金属基板和金属散热片由同一金属板弯曲折成，所述金属散热片被安置在所述金属基板的无LED芯片的一面，且无直接光照区域；

设于所述金属基板表面上的光反射层；和

安装于所述光反射层上的至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片，所述LED芯片由电连接线相互串联或串并联；以及

涂覆于所述LED芯片上的透明介质层或混合有发光粉的发光粉层；

所述每一LED发光条有至少一条电极引出线；

所述电极引出线与LED驱动器的输出相连接，LED驱动器的输入经电连接线与电连接器连接；所述电连接器用于连接外电源，接通外电源即点亮LED发光条和无笨重金属散热器的大功率LED灯。

2.按权利要求1所述的无笨重金属散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述透光泡壳为由泡壳体和芯柱经高温熔封制成的真空密封，芯柱含有用于排气和充气用的排气管和电引出线；所述真空密封透光泡壳内充有散热保护气体。

3.按权利要求1所述的无笨重金属散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述的金属散热片的金属材质为铜、铜合金、铝、铝合金、银、银合金、铁或铁镍合金；所述散热片位于金属基板无LED芯片的一面，且位于该LED发光条无直接光照射区域；所述的金属散热片为一整片或多片。

4.按权利要求1所述的无笨重金属散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述的光反射层为银层、铝层、合金层或多层高反射率镀层。

5.按权利要求1所述的无笨重金属散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述至少一条LED发光条为多条时，各LED发光条相互串联或串并联。

6.按权利要求2所述的无笨重金属散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述的泡壳体为玻璃泡壳体与密封板用密封胶密封构成透光泡壳体；或为塑料泡壳体与密封板用密封胶密封构成透光泡壳体；所述密封板材质为塑料、陶瓷、PCB或MPCB。

7.按权利要求6所述的无笨重金属散热器的大功率LED灯，其特征在于，每一个LED发光条的近芯柱一端的电极引出线与芯柱的电引出线连接并固定，或直接从密封板引出；每一个LED发光条的近泡壳体顶的一端由至少一个固定弹簧与泡壳体相互固定；在每一LED发光条长度大于4cm时，其中部还有至少一个固定弹簧固定。

8.按权利要求1所述的无笨重金属散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述的LED灯管为二端均有电引出线的双端LED灯管，所述双端LED灯管的透光泡壳二端各有至少一条电引出线；所述透光泡壳内有上下二组带有金属散热片的LED发光条，每组带有金属散热片的LED发光条至少有一条为带有金属散热片的LED发光条；所述双端LED灯管的二端各有一个LED驱动器及驱动器外壳，双端LED灯管的二端电极分别经LED发光条的电极引出线与LED驱动器的输出相连接，LED驱动器的输入经电连接线与电连接器连接，电连接器用于连接外电源，以构成一个双端无笨重金属散热器的大功率LED灯。

9.按权利要求2或6所述的无笨重金属散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述泡壳体形状为A型、T型、C型、G型、蘑菇型、R型、PAR型、U型、多U型、多平板U型或多T型；所述泡壳体为透明、磨砂、乳白或有色泡壳体。