CN105588016A - 一种带热辐射环的led灯丝灯泡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带热辐射环的LED灯丝灯泡，包括带驱动组件的灯头组件，灯头组件连接在灯泡壳上，灯泡壳内设置导线支架，导线支架上设有多个连接驱动组件的电连接导线；所述灯泡壳内设有2个以上与灯泡壳内壁紧贴的热辐射环，所述的热辐射环由2个带弦拉筋的半圆环构成，每个热辐射环内设有热辐射支架，相邻的热辐射环的弦拉筋之间连接有LED灯丝组件。本发明不仅可以提高LED的出光率，而且可以提高散热效率，可摆脱现有LED照明灯需要散热器的限制，能实现较大的功率的LED灯丝灯光源，可直接替代现有大功率照明产品的光源，而无需更换灯具。

Description

一种带热辐射环的LED灯丝灯泡

技术领域

本发明涉及一种带热辐射环的LED灯丝灯泡，属于LED照明技术领域。

背景技术

LED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它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。LED照明虽然受到重视，然后在推广过程中也存在诸多问题，首先，LED照明灯多为一体化结构，缺乏可更换的标准光源；其次，即使采用国标GB1406系列灯头做成LED光源，基本是无法实现调光运行，且同时也不具备防水等防护性功能，应用范围较窄；再者，发光半导体在电的触发下是四面发光的，但实际应用中，LED芯片大多被封装在一个不透明的基板上，半导体一半的出光被遮挡转换成了热量，发光效率低下。

近年市场出现了采用透明条形基板的LED灯丝灯，顺应符合了半导体照明四面发光的基本原理，但其应用功率还比较低下，一般不超过10W；且不具备防水功能，应用范围相对较窄，这些缺陷极大地制约了LED照明的推广使用。

现有LED灯丝制作的最好方案是以条形蓝宝石为基板粘接绑定LED芯片于其上，值得注意的是一方面LED芯片经过贴装粘接后，光折射损失较大，光电转换效率降低较多。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种带热辐射环的LED灯丝灯泡。本发明不仅可以提高LED的出光率，而且可以提高散热效率，可摆脱现有LED照明灯需要散热器的限制，能实现较大的功率的LED灯丝灯光源，可直接替代现有大功率照明产品的光源，而无需更换灯具。

本发明的技术方案：一种带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特点是：包括带驱动组件的灯头组件，灯头组件连接在灯泡壳上，灯泡壳内设置导线支架，导线支架上设有多个连接驱动组件的电连接导线；所述灯泡壳内设有2个以上与灯泡壳内壁紧贴的热辐射环，所述的热辐射环由2个带弦拉筋的半圆环构成，每个热辐射环内设有热辐射支架，相邻的热辐射环的弦拉筋之间连接有LED灯丝组件；热辐射环之间的LED灯丝组件通过电连接导线与驱动组件连接形成串连或并联的连线方案。

上述的带热辐射环的LED灯丝灯泡中，所述LED灯丝组件包括一个或多个两端设有电连接端子的LED灯丝，LED灯丝两端的电连接端子分别与两个导热导电的端子支架相连，两个端子支架分别与相邻两个热辐射环的弦拉筋连接。

前述的带热辐射环的LED灯丝灯泡中，所述LED灯丝组件的数目为2个以上，2个以上的LED灯丝组件呈现串联结构，相邻两个LED灯丝组件的串联端共用一个端子支架；每个LED灯丝组件为一个LED负荷段，所有LED灯丝组件形成多个LED负荷段（较少的LED负荷段适合采用高电压芯片的LED灯丝组件，较多的LED负荷段适合采用低电压芯片的LED灯丝组件）。

前述的带热辐射环的LED灯丝灯泡中，所述热辐射环内侧设有绝缘支柱固定孔和用于穿设电连接导线的导线孔，绝缘支柱固定孔内设有将各个热辐射环拉紧固定的绝缘支柱。

前述的带热辐射环的LED灯丝灯泡中，所述热辐射环至少设有一个未封闭段，使热辐射环可以利用弹性压紧在灯泡壳内。

前述的带热辐射环的LED灯丝灯泡中，所述LED灯丝包括LED灯丝模组和两端的电连接端子，或还包括LED灯丝模组上连接LED负载分段结点的电连接线；LED灯丝模组包括透明的灯丝模组衬底和灯丝模组衬底上的LED芯片串联组，LED灯丝模组外设有封装层，所述的封装层由透明材料或添加了荧光粉的透明材料组成。

前述的带热辐射环的LED灯丝灯泡中，所述LED灯丝模组是由LED照明大芯片裁剪成包含有一行或多行LED芯片组的条状或块状结构；或者，所述LED灯丝模组是由多个LED串联组或多个并联的LED串联组封装在条形灯丝模组衬底上构成，LED串联组由多个LED芯片或LEDPN结通过串联形式组成。

前述的带热辐射环的LED灯丝灯泡中，所述LED灯丝模组上还设有尺寸与LED灯丝模组同宽度，并留出焊接长度的透明盖板，透明盖板盖住LED灯丝模组，LED灯丝模组的两端通过端子支架上的焊接固定孔直接与端子支架焊接并粘接，透明盖板与LED灯丝模组及端子支架周围的缝隙采用透明材料封装。

前述的带热辐射环的LED灯丝灯泡中，所述热辐射环和热辐射支架不能反射又不能透过热射线的一面设为热辐射黑体面（涂覆黑色导热材料层），能反射但不能透过热射线的一面设为反射镜面。

前述的带热辐射环的LED灯丝灯泡中，所述的灯头组件包括灯头支架，灯头支架采用内空结构，用于放置所述的驱动组件；灯头支架上设置带螺纹的电气接插件公头，公头内设4根插针，分别接电气端的电源和调光控制信号，电气接插件公头与灯头支架为一体结构，灯头支架主体采用螺纹结构且设置定位槽，定位槽安装方向与灯泡光照方向一致，通过配套固定螺母固定整个LED灯丝灯泡；灯头支架与灯泡壳连接的一端为设有突出螺纹主体的圆台状环形结构。

与现有技术相比，本发明利用了灯泡壳内的各个组件作为热辐射体组件，同时增加热辐射环的设置，从而使灯泡设计有足够大的无辐射遮挡的有效热辐射体组件面积来控制灯泡内部温度和尽可能使热辐射体组件上的平均温度趋近芯片结温来平衡LED灯丝产生的热量，进而通过热辐射原理降低LED灯丝上的芯片结温。本发明的LED灯丝灯泡摆脱了LED照明灯需要散热器的传统基本理念，该LED灯丝灯产品可直接替代现有大功率照明产品的光源，而无需更换灯具，将使LED照明应用上一个新台阶。经实际测试，利用本发明的方法能做到200LM/W，甚至更高的灯泡成品光源。

而且本发明中使用的LED灯丝组件无需设置LED芯片基板，可以使LED的各个出光方向不受阻碍，特别是红外热射线的透出，大大提高了出光效率，而且本发明利用端子支架不仅可以对LED灯丝进行各种造型的固定，而且极其有利于LED灯丝的热量传导到其它热辐射体组件，以利于LED灯丝的散热。

附图说明

图1为本发明的带热辐射环的LED灯丝灯泡结构示意图；

图2为图1的另一侧视图；

图3是本发明的热辐射环的结构示意图；

图4为本发明的LED灯丝用LED照明大芯片分割示意图；

图5为本发明的LED灯丝内部结构图；

图6为本发明的用透明盖板的LED灯丝内部结构图

图7为本发明的连接端子支架的LED灯丝模组图；

图8为本发明的LED灯丝组件成品图；

图9为本发明的加宽端子支架的LED灯丝组件成品图；

图10本发明的采用片状灯丝的LED灯丝组件成品图；

图11是本发明多个LED灯丝组件的串联示意图；

图12是本发明灯头组件的结构示意图。

附图中的标记：1-LED灯丝组件，1.1-LED灯丝，1.2-LED灯丝模组，1.2.1-灯丝模组衬底，1.3-电连接端子，2-灯头组件，2.5-灯头支架，2.6-带螺纹的电气接插件公头，2.7-插针，2.8-定位槽，2.9-固定螺母，3-驱动组件，4.1-导线支架，4.2-电连接导线，5.1-热辐射支架，5.2.1-弦拉筋，5.2-热辐射环，6-灯泡壳，7.3-固定螺钉，7.9-绝缘支柱，7.11-绝缘支柱固定孔，7.12-导线孔，420-LED照明大芯片，420.1-大芯片端电极，420.2-LED负载分段电连接处。

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。一种带热辐射环的LED灯丝灯泡，如图1和图2所示：包括带驱动组件3的灯头组件2，灯头组件2连接在灯泡壳6上，灯泡壳6内设置导线支架4.1，导线支架4.1上设有多个连接驱动组件3的电连接导线4.2；所述灯泡壳6内设有2个以上与灯泡壳6内壁紧贴的热辐射环5.2，所述的热辐射环5.2由2个带弦拉筋5.2.1的半圆环构成，如图3所示，每个热辐射环5.2内设有热辐射支架5.1，相邻的热辐射环5.2的弦拉筋5.2.1之间连接有LED灯丝组件1；热辐射环之间的LED灯丝组件1通过电连接导线4.2与驱动组件3连接形成串连或并联的连线方案。

所述LED灯丝组件1如图7和8所示，包括一个或多个两端设有电连接端子1.3的LED灯丝1.1，LED灯丝1.1两端的电连接端子1.3分别与两个导热导电的端子支架1.4相连，两个端子支架1.4分别与相邻两个热辐射环5.2的弦拉筋5.2.1连接。为有利于热传递，靠近端子支架1.4的电连接端子1.3部分可适度加宽或倒圆角处理，如图9所示；为提高透光效果，特别是用于种植业照明时，采用玻璃盖板1.2.2封装方案，形成块状灯丝组件方案，如图10所示。

所述LED灯丝组件1的数目为2个以上，2个以上的LED灯丝组件1呈现串联结构，相邻两个LED灯丝组件1的串联端共用一个端子支架1.4；每个LED灯丝组件1为一个LED负荷段，所有LED灯丝组件1形成多个LED负荷段，如图11所示。

所述热辐射环5.2内侧设有绝缘支柱固定孔7.11和用于穿设电连接导线4.2的导线孔4.2，绝缘支柱固定孔7.11内设有将各个热辐射环5.2拉紧固定的绝缘支柱7.9。所述热辐射环5.2至少设有一个未封闭段，使热辐射环5.2可以利用弹性压紧在灯泡壳6内。

所述LED灯丝1.1，如图5所示，包括LED灯丝模组1.2和两端的电连接端子1.3，或还包括LED灯丝模组1.2上连接LED负载分段结点的电连接线1.8；LED灯丝模组1.2包括透明的灯丝模组衬底1.2.1和灯丝模组衬底1.2.1上的LED芯片串联组，LED灯丝模组1.2外设有封装层，所述的封装层由透明材料或添加了荧光粉的透明材料组成。

所述LED灯丝模组1.2是由LED照明大芯片420裁剪成包含有一行或多行LED芯片组的条状或块状结构，如图4所示；或者，所述LED灯丝模组1.2是由多个LED串联组或多个并联的LED串联组封装在条形灯丝模组衬底1.2.1上构成，LED串联组由多个LED芯片或LEDPN结通过串联形式组成。

所述LED灯丝模组1.2上还设有尺寸与LED灯丝模组1.2同宽度，并留出焊接长度的透明盖板1.2.2，如图6所示，透明盖板1.2.2盖住LED灯丝模组1.2，LED灯丝模组1.2的两端通过端子支架上1.4的焊接固定孔1.7直接与端子支架1.4焊接并粘接，透明盖板1.2.2与LED灯丝模组1.2及端子支架1.4周围的缝隙采用透明材料封装。

所述热辐射环5.2和热辐射支架5.1不能反射又不能透过热射线的一面设为热辐射黑体面，能反射但不能透过热射线的一面设为反射镜面。

其中，LED照明大芯片是基于本发明人在先申请的申请号为201410214077.9专利申请中的LED照明大芯片，经裁切的LED照明大芯片根据功率包含有一行或多行LED芯片组；LED照明大芯片是经直接长晶生成，发光半导体材料与芯片衬底间为无间隙连接，所述LED照明大芯片衬底采用高纯氧化铝（单晶或多晶）材料且衬底背面不设金属反射层，可使半导体产生的朝衬底的光直接透过芯片衬底对外最外溢出，使芯片发热最小；所述LED照明大芯片衬底采用单晶硅或单晶碳化硅材料，经试验，当芯片发热后，所产生的热射线波长界于红外线波段，红外线波能直接透过单晶硅或单晶碳化硅射出，使芯片具有较好的导热性能。

所述的灯头组件2（基于本发明人申请号为201210253574.0中国专利申请）如图12所示，包括灯头支架2.5，灯头支架2.5采用内空结构，用于放置所述的驱动组件3；灯头支架2.5上设置带螺纹的电气接插件公头2.6，公头内设4根插针2.7，分别接电气端的电源和调光控制信号，电气接插件公头2.6与灯头支架2.5为一体结构，灯头支架2.5主体采用螺纹结构且设置定位槽2.8，定位槽2.8安装方向与灯泡光照方向一致，通过配套固定螺母2.9固定整个LED灯丝灯泡；灯头支架2.5与灯泡壳6连接的一端为设有突出螺纹主体的圆台状环形结构。

所述驱动组件，可以是基于本发明人申请号为201410211945.8和201410214074.5中国专利申请的方法来制作的驱动电源，它是将LED负载分1～6段来驱动，可以获得较高的电源效率（大于99%），只有这样当LED灯泡功率较高时，灯头组件内才能放置驱动电源，以至于不会出现过热使电源工作不稳定。否则，当灯泡功率较大时，灯头组件对外无法散除驱动电源所发出的热量；基于这个电源方案，以本发明构建的LED灯泡以低成本或无成本具备了调光功能。

Claims (10)

1.一种带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：包括带驱动组件（3）的灯头组件（2），灯头组件（2）连接在灯泡壳（6）上，灯泡壳（6）内设置导线支架（4.1），导线支架（4.1）上设有多个连接驱动组件（3）的电连接导线（4.2）；所述灯泡壳（6）内设有2个以上与灯泡壳（6）内壁紧贴的热辐射环（5.2），所述的热辐射环（5.2）由2个带弦拉筋（5.2.1）的半圆环构成，每个热辐射环（5.2）内设有热辐射支架（5.1），相邻的热辐射环（5.2）的弦拉筋（5.2.1）之间连接有LED灯丝组件（1）；热辐射环之间的LED灯丝组件（1）通过电连接导线（4.2）与驱动组件（3）连接形成串连或并联的连线方案。

2.根据权利要求1所述的带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：所述LED灯丝组件（1）包括一个或多个两端设有电连接端子（1.3）的LED灯丝（1.1），LED灯丝（1.1）两端的电连接端子（1.3）分别与两个导热导电的端子支架（1.4）相连，两个端子支架（1.4）分别与相邻两个热辐射环（5.2）的弦拉筋（5.2.1）连接。

3.根据权利要求2所述的带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：所述LED灯丝组件（1）的数目为2个以上，2个以上的LED灯丝组件（1）呈现串联结构，相邻两个LED灯丝组件（1）的串联端共用一个端子支架（1.4）；每个LED灯丝组件（1）为一个LED负荷段，所有LED灯丝组件（1）形成多个LED负荷段。

4.根据权利要求1所述的带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：所述热辐射环（5.2）内侧设有绝缘支柱固定孔（7.11）和用于穿设电连接导线（4.2）的导线孔（4.2），绝缘支柱固定孔（7.11）内设有将各个热辐射环（5.2）拉紧固定的绝缘支柱（7.9）。

5.根据权利要求所述1的带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：所述热辐射环（5.2）至少设有一个未封闭段，使热辐射环（5.2）可以利用弹性压紧在灯泡壳（6）内。

6.根据权利要求2所述的带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：所述LED灯丝（1.1）包括LED灯丝模组（1.2）和两端的电连接端子（1.3），或还包括LED灯丝模组（1.2）上连接LED负载分段结点的电连接线（1.8）；LED灯丝模组（1.2）包括透明的灯丝模组衬底（1.2.1）和灯丝模组衬底（1.2.1）上的LED芯片串联组，LED灯丝模组（1.2）外设有封装层，所述的封装层由透明材料或添加了荧光粉的透明材料组成。

7.根据权利要求6所述的带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：所述LED灯丝模组（1.2）是由LED照明大芯片（420）裁剪成包含有一行或多行LED芯片组的条状或块状结构；或者，所述LED灯丝模组（1.2）是由多个LED串联组或多个并联的LED串联组封装在条形灯丝模组衬底（1.2.1）上构成，LED串联组由多个LED芯片或LEDPN结通过串联形式组成。

8.根据权利要求7所述的带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：所述LED灯丝模组（1.2）上还设有尺寸与LED灯丝模组（1.2）同宽度，并留出焊接长度的透明盖板（1.2.2），透明盖板（1.2.2）盖住LED灯丝模组（1.2），LED灯丝模组（1.2）的两端通过端子支架上（1.4）的焊接固定孔（1.7）直接与端子支架（1.4）焊接并粘接，透明盖板（1.2.2）与LED灯丝模组（1.2）及端子支架（1.4）周围的缝隙采用透明材料封装。

9.根据权利要求1所述的带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：所述热辐射环（5.2）和热辐射支架（5.1）不能反射又不能透过热射线的一面设为热辐射黑体面，能反射但不能透过热射线的一面设为反射镜面。

10.根据权利要求1所述的带热辐射环的LED灯丝灯泡，其特征在于：所述的灯头组件（2）包括灯头支架（2.5），灯头支架（2.5）采用内空结构，用于放置所述的驱动组件（3）；灯头支架（2.5）上设置带螺纹的电气接插件公头（2.6），公头内设4根插针（2.7），分别接电气端的电源和调光控制信号，电气接插件公头（2.6）与灯头支架（2.5）为一体结构，灯头支架（2.5）主体采用螺纹结构且设置定位槽（2.8），定位槽（2.8）安装方向与灯泡光照方向一致，通过配套固定螺母（2.9）固定整个LED灯丝灯泡；灯头支架（2.5）与灯泡壳（6）连接的一端为设有突出螺纹主体的圆台状环形结构。