CN104654077A - 一种无金属散热器的360°出光的led日光灯 - Google Patents

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Abstract

一种无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其由透光外管和内管、灯头、电连接器、固定装置和驱动器组成；内管外表面装有至少一个LED光源，LED光源为至少一串分散安装的4π出光的LED单元或至少一条LED发光条，每一LED单元有一LED芯片；每一串LED单元和每一LED发光条各有至少一串相同或不相同发光色的LED芯片及芯片周围的透明介质层或发光粉层；LED单元和LED发光条各自相互串联、并联或串并联，光源电极与驱动器输出相连，驱动器输入与电连接器相连；本发明LED芯片周围为透光内外管，出射光仅有内外管吸收，出光率可达高端极限，发光效率高、无金属散热器、重量轻、无需外加整流器，可与现有荧光日光灯电感和电子整流器兼容，用于制造360°出光的LED日光灯。

Description

一种无金属散热器的360°出光的LED日光灯
技术领域
本发明涉及一种LED日光灯，特别涉及一种基于LED 4π出光、无需金属散热器的高发光效率的360°出光的LED日光灯。
背景技术
现有技术的LED日光灯大多是外形为园柱形，非出光面为一个等于或小于半柱形的金属散热器，金属散热器的内表面上安装有一块有一系列表面贴SMD等LED的电路板(PCB)，或二块呈V字形安装的LED电路板；其出光一面为一半柱形透光罩；以及二端的灯头和电连接器；LED的驱动器被安装在金属散热器内或灯的二端；这种灯的出光角一般小于140°。
现有LED日光灯也有360°出光的日光灯；例如，灯管中央有一块平板PCB，PCB二面各安装有一系列直插型LED，如中国专利201020233738.X；或有三块或4块安装有LED的PCB构成三角形或方形LED发光柱，安装在灯管中央，如中国专利201010110379.3；也有中央有一个方管形金属散热器，四面各安装有一块LED PCB，例如中国专利201210400973.5；它们都可以制成360°出光的日光灯。
上述现有技术的LED日光灯的LED的光出射角都≤2π，LED的出光效率低，即整灯效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述之不足，提出一种基于LED 4π出光、无需金属散热器的高发光效率的无金属散热器的360°出光的LED日光灯。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其由一个透光外管3、一个位于所述透光外管3之内的透光内管2、装于所述透光外管3一端或二端的灯头4、电连接器5、固定装置6和LED驱动器7组成；所述透光内管2外表面上安装有至少一个4π出光的LED光源8，所述LED光源8为至少一串分散安装的4π出光的LED单元8a或至少一条4π出光的LED发光条8b；每一LED单元8a有一个LED芯片9，每一串LED单元8a和每一条LED发光条8b各有至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片9及涂覆于所述LED芯片9周围的透明介质层10或由发光粉与透明介质混合而成的发光粉层10a；所述LED单元8a和LED发光条8b各自相互串联、并联或串并联，所述LED单元8a和LED发光条8b二端电极与LED驱动器7的输出相连接，LED驱动器7的输入与电连接器5相连，电连接器5用于连接外电源。
所述的LED芯片9直接或通过一基板11安装在透光内管2外表面上；所述LED芯片9的基板为透明基板、背面镀有反射层基板或不透明基板；
所述LED芯片9为发蓝光芯片、发紫外光芯片或发其它单色光芯片；所述LED芯片9发多种单色光芯片、发红蓝绿三基色光芯片或发多基色光芯片；
所述的发光粉为发黄光发光粉、发白光发光粉、发黄光与发橙光的混合发光粉或发黄光与发红光的混合发光粉。
所述透明介质层10或由发光粉与透明介质混合而成的发光粉层10a涂覆在LED芯片9、基板11周围、还可同时涂覆在透光内管2外表面上，以改进LED日光灯管的出光的均匀度；所述透明介质为硅胶、环氧树脂、透明胶或塑料。
所述透光内管2和透光外管3为透明、磨砂或散射漫射光的透光管；所述透光内管2和透光外管3由玻璃、透明陶瓷或塑料制成。
所述玻璃为软玻璃、硬玻璃或石英玻璃。
所述透光内管2形状为圆形、方形、三角形、多角形、多边形或梅花形；所述4π出光的LED单元8a或LED发光条8b均匀分布、交错均匀分布或围绕透光内管2安装。
所述的透光内管2和透光外管3用胶及固定装置6相互固定密封；透光内管2和外管3同轴或不同轴安装。
所述透光外管3为真空密封管，透光内管不密封，透光内管2和透光外管3内充散热保护气体；透光内管2和外管3同轴或不同轴安装。
所述的透光内管2可二端真空密封，其内为真空，以减小内管的热容量，以免在灯管工作时透光内管成为一个高温热库，增加LED芯片的工作温度；透光内管2和透光外管3用胶及固定装置6相互固定密封；透光内管2和外管3同轴或不同轴安装。
所述的透光内管2和透光外管3各自真空密封；透光内管2内为真空；透光内管2与和透光外管3之间充有散热保护气体；透光内管2和外管3同轴或不同轴安装。
所述LED驱动器7为不调光驱动器、调光驱动器、或为与现有日光灯的电感及电子整流器兼容的驱动器；所述LED驱动器7安装在所述LED日光灯的一端、二端或外置于360°出光的LED日光灯之外的灯具上。所述电连接器5为现有荧光日光灯电连接器中的任一种。
本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯在需要灯管的出射光偏向一方或几方出射时，透光外管3的内壁上可有光反射层，4π出光的LED单元和LED发光条可偏向出光方向安装。
在透光内管上只有一串LED单元8a或一条LED发光条8b时，为使日光灯出光均匀，透光内管可偏心安装。
本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其优点在于：本发明的LED芯片出射光仅有内外管的吸收，出光率几乎可达到高端的极限，具有发光效率高、无金属散热器、重量轻、无汞、无需外加整流器、结构简单、成本低、可与现有荧光日光灯的电感和电子整流器兼容等优点；可用于制造LED日光灯，也可直接替换现有荧光日光灯。
附图说明
图1为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的一个实施例的结构示意图。
图2为图1的A-A截面结构示意图。
图3为图1的A-A截面又一结构示意图。
图4为图1的A-A截面又一结构示意图。
图5为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的又一实施例的结构的示意图。
图6为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的单端灯的一个实施例的结构示意图。
图7为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的又一实施例的结构的示意图。
图8为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的又一实施例的结构的示意图。
图9为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的驱动器电路的一实施例的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步描述本发明。
图1为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的一个实施例的结构示意图。如图1所示，该无金属散热器的360°出光的LED日光灯1其由一个透光外管3、一个位于所述透光外管3之内的透光内管2、装于所述透光外管3一端或二端的灯头4、电连接器5、固定装置6和LED驱动器7组成；所述透光内管2外表面上安装有至少一个4π出光的LED光源8，所述LED光源8为至少一串分散安装的4π出光的LED单元8a或至少一条4π出光的LED发光条8b；每一LED单元8a有一个LED芯片9，每一串LED单元8a和每一条LED发光条8b各有至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片9及涂覆于所述LED芯片9周围的透明介质层10或由发光粉与透明介质混合而成的发光粉层10a；所述LED单元8a和LED发光条8b各自相互串联、并联或串并联，所述LED单元8a和LED发光条8b二端电极与LED驱动器7的输出相连接，LED驱动器7的输入与电连接器5相连，电连接器5用于连接外电源。
本实施例的LED光源8为4条LED发光条的例子。透光内管2和透光外管3由位于日光灯二端的固定装置6相互固定和密封；透光外管3与日光灯二端的灯头4相互固定。
每条4π出光的LED发光条8b由至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片9及其周围的透明介质层10或发光粉层10a构成(见图2)，所述4π出光的LED发光条相互串联、并联或串并联；4π出光的LED发光条的二端电极与驱动器7的输出连接；驱动器7的输入连接电连接器5，电连接器5用于连接外电源，接通外电源即可点亮LED日光灯1。发光粉层10a由发光粉与透明介质混合而成；
LED芯片9被直接和通过一基板11(见图2)正装或倒装装在透光内管2的外表面上。
所述至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片9为发单色光芯片、多种单色光芯片、红蓝绿三基或多基色芯片，芯片9周围有透明介质层10(见图2)，从而可得到单色光日光灯、多色混合光日光灯和三或多基色白光日光灯。
所述一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片9也可为发蓝光或紫外光的芯片，LED芯片9周围有可把蓝光或紫外光转变为长波光的发光粉层10a(见图2)，所述发光粉层10a中的发光粉为发黄光的发光粉或发黄光加发橙色、红色的混合发光粉，或为发白光的发光粉，从而得到不同色的光或不同发光色参数的白光日光灯。
所述发蓝光的LED芯片9还可同时有比蓝光更长波长的芯片，例如橙、红芯片，用于提高整灯的显色指数或改变发光色。
所述LED芯片9的芯片基板是透明基板、背镀反射层的透明基板或不透明基板，后二者由于LED芯片周围有发光粉层，其出射光也为4π出光。
所述透光内管2和透光外管3由玻璃、透明陶瓷或塑料制成；所述玻璃可为软玻璃、硬玻璃或石英玻璃。
所述透光内管2形状可为圆形、方形、三角形、多边形、梅花形或多角形等。
所述透光内管2和透光外管3的结构可有多种，图1为用胶与灯管二端的固定装置6相互固定密封的例子。
所述LED驱动器7为调光驱动器、不调光驱动器或为与现有日光灯的电感和电子整流器兼容的驱动器；驱动器7可安装在日光灯的一端或二端，也可安装在灯管外的灯座内，图1所示为安装在灯管二端的例子。所述电连接器5为现有日光灯的电连接器中的一种。
图2为图1所示的日光灯的A-A截面的结构示意图；图2中透光内管2的外表面上安装有4个4π出光的LED光源8(即可以是LED单元8a或LED发光条8b)，所述LED光源8的LED芯片9可直接或经过一基板11安装在透光内管2的外表面上，图2所示为经过基板11安装在内管2的外表面上的例子；图2中透光内管2的形状为圆形管的例子。图2中其它数字的意义与图1中的相同。
图3为图1所示的日光灯的A-A截面的又一结构示意图。如图3所示，透光内管2的外表面上只有一个LED光源8，透光内管2的外表面上涂覆有一层发光粉层10b，所述基板11用透明胶10c固定在透光内管2上；为使日光灯出光均匀，内管2可偏心安装，如图3所示为偏下方安装的例子。图3中其它数字的意义与图2中的相同。
图4为图1所示的日光灯的A-A截面的又一结构示意图；如图4所示，透光内管2的形状为三角形管，所述三角形的透光内管2的一个、二个或三个平面上安装有至少一个4π出光的LED光源8，如图3所示为三面各安装有LED光源8的例子；三角形管的三面安装LED光源8处先涂覆一层发光粉层12，所述LED光源8的LED芯片9经过基板11安装在所述发光粉层12上；所述基板11为透明或不透明基板，图4所示为透明基板11的例子；LED芯片9和透明基板11上涂覆有发光粉层10a。
如图4所示，4π出光的LED光源8向透光内管2的三个平面方向发射的光可接近于LED光源8的原出射方向均匀出射，如图4中13所示，(图4中仅示出右下方90°的光分布)，这是因为三角管的三面都是平面透明板，光线经过透明平面板的出射光的方向与入射光平行，从而可得到均匀分布的出射光，使日光灯出光分布均匀。
图5为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的又一实施例结构示意图；如图5所示，4π出光的LED光源8为至少一串分散分布的4π出光的LED单元8a，每个LED单元8a包括一个LED芯片9及其周围的透明介质层10或发光粉层10a，LED芯片9可直接或经过一基板11均匀分布安装在透光内管2的外表面上。图5中其它数字的意义与图1中的相同。
图6为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的一个日光灯的实施例结构示意图。如图6所示，灯头4、驱动器7和电连接器5在透光外管3的一端；LED光源8为至少一条LED发光条8b，各发光条为交错均匀分布在透光内管2的外表面上；所述透光内管2和透光外管3各自真空密封，透光内管2内保持真空，以减小内管的热容量，防止内管成为一个热库、导致LED芯片的工作温度额外升高；6为固定内外管的固定装置；透光外管3的一端有用于真空密封和抽气、充气的芯柱14。
图7为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的又一实施例结构示意图；如图7所示，其透光内管2为真空密封、管内保持真空，透光外管3则不真空密封，内外管用胶与固定装置6相互固定密封；LED发光条8围绕透光内管2外表面安装，所述LED发光条可有多串，各发光条相互串联、并联或串并联，图5所示为一串相互串联的例子。图7中其它数字的意义与图1中的相同。
图8为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的又一实施例结构示意图。如图8所示，透光外管3真空密封，透光内管2不密封，内外管内都充有散热保护气体；LED发光条被上下、前后交叉分布安装在透光内管2的外表面上。图8中其它数字的意义与图1和6中的相同。
图9为本发明的无金属散热器的360°出光的LED日光灯的驱动器的一实施例电路示意图；如图9所示，LED驱动器可以和现有荧光日光灯的电感和电子镇流器兼容，方便本发明的LED日光灯可以直接替换现有荧光日光灯；也可单独使用，这时不再需要外加镇流器，使整灯系统的成本更低，便于推广；图9所示整流后面部分为开关型恒流LED日光灯驱动电路，在单独使用、即输入端无电感镇流器和加电镇流器时，驱动器参数被调到最佳，使灯功率和效率符合设计要求；当用来直接替换现有荧光日光灯时，若原来有电子镇流器，由于电子整流器输出为高频电源，本电路中加有电感L1a和L1b起到扼流的作用，调整L1电感量的大小，使灯功率符合设计要求；若原有日光灯为电感镇流器，本电路仍可正常工作，但电感镇流器将消耗部分电功率，即整灯系统效率将有所下降；即本发明的LED日光灯既可独立工作、也可与有电感和电子整流器的荧光日光灯兼容。该驱动器也可以用其它电路，例如调光电路、不调光电路、时控电路、智能控制电路等。
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 (11)

1.一种无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其由一个透光外管(3)、一个位于所述透光外管(3)之内的透光内管(2)、装于所述透光外管(3)一端或二端的灯头(4)、电连接器(5)、固定装置(6)和LED驱动器(7)组成；所述透光内管(2)外表面上安装有至少一个4π出光的LED光源(8)，所述LED光源(8)为至少一串分散安装的4π出光的LED单元(8a)或至少一条4π出光的LED发光条(8b)；每一LED单元(8a)有一个LED芯片(9)，每一串LED单元(8a)和每一条LED发光条(8b)各有至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片(9)及涂覆于所述LED芯片(9)周围的透明介质层(10)或由发光粉与透明介质混合而成的发光粉层(10a)；所述LED单元(8a)和LED发光条(8b)各自相互串联、并联或串并联，所述LED单元(8a)和LED发光条(8b)二端电极与LED驱动器(7)的输出相连接，LED驱动器(7)的输入与电连接器(5)相连，电连接器(5)用于连接外电源。
2.按权利要求1所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述的LED芯片(9)直接或通过一基板(11)正装或倒装装在透光内管(2)外表面上；所述LED芯片(9)的基板为透明基板、背面镀有反射层基板或不透明基板；
所述LED芯片(9)为发蓝光芯片、发紫外光芯片或发其它单色光芯片；所述LED芯片(9)发多种单色光芯片、发红蓝绿三基色光芯片或发多基色光芯片；
所述的发光粉为发黄光发光粉、发白光发光粉、发黄光与发橙光的混合发光粉或发黄光与发红光的混合发光粉。
3.按权利要求2所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述透明介质层(10)或由发光粉与透明介质混合而成的发光粉层(10a)被涂覆在LED芯片(9)、基板(11)周围或同时涂覆于透光内管(2)外表面上；所述内管(2)安装LED光源8处可先涂覆一层发光粉层(12)，LED芯片9直接和经基板11安装在发光粉层12上；所述透明介质为硅胶、环氧树脂、透明胶或塑料。
4.按权利要求1所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述透光内管(2)和透光外管(3)为透明、磨砂或散射漫射光的透光管；所述透光内管(2)和透光外管(3)由软玻璃、硬玻璃、石英玻璃、透明陶瓷或塑料制成。
5.按权利要求1所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述透光内管(2)形状为圆形、方形、三角形、多角形、多边形或梅花形；所述4π出光的LED发光条(8b)均匀分布、交错均匀分布或围绕透光内管(2)安装。
6.按权利要求1所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述的透光内管(2)和透光外管(3)由固定装置(6)相互固定；所述透光内管(2)和透光外管(3)真空密封或不真空密封，其内充有或不充由散热气体，透光内管(2)和透光外管(3)同轴或不同轴安装。
7.按权利要求1所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述透光外管(3)为真空密封管，透光内管(2)不密封，透光内管(2)和透光外管(3)内充散热保护气体；透光内管(2)和透光外管(3)同轴或不同轴安装。
8.按权利要求1所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述的透光内管(2)为二端真空密封，其内为真空；透光内管(2)和透光外管(3)用胶及固定装置(6)相互固定密封；透光内管(2)和透光外管(3)同轴或不同轴安装。
9.按权利要求1所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述的透光内管(2)和透光外管(3)各自真空密封；透光内管(2)内为真空；透光内管(2)与和透光外管(3)之间充有散热保护气体；透光内管(2)和透光外管(3)同轴或不同轴安装。
10.按权利要求1所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述LED驱动器(7)为不调光驱动器、调光驱动器、或为与现有日光灯的电感及电子整流器兼容的驱动器；所述LED驱动器(7)安装在所述LED日光灯的一端、二端或外置于360°出光的LED日光灯之外的灯具上。
11.按权利要求1所述的无金属散热器的360°出光的LED日光灯，其特征在于，所述电连接器(5)为现有荧光日光灯电连接器中的任一种。
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