CN202791538U - Led发光单元和led节能灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED发光单元和包括LED发光单元的LED节能灯。所述LED发光单元包括：基板（1）；LED芯片（2），设置在所述基板（1）上的中央区域；一层或多层支撑透镜（3,7,10），形成为近似球形，隔开地设置在所述基板（1）上以封闭所述芯片（2）；发光膜（4,8,11），紧密设置在所述一层或多层支撑透镜（3,7,10）中至少一层的外表面上；发光粉（5,9,12），设置在所述发光膜（4,8,11）中。根据本实用新型的LED节能灯，可以解决LED球泡灯中光圈和光斑问题，延长灯的使用寿命，提高灯具亮度，方便拆卸，易于回收。

Description

LED发光单元和LED节能灯

技术领域

本实用新型涉及一种LED发光单元，以及由该LED发光单元形成的LED节能灯。

背景技术

LED（发光二极管）器件作为一种新型固体光源，具有耗电低、体积小、响应速度快、工作寿命长、易于调光调色、节能环保等优点，在生产、制造、应用性方面大大超越白炽灯、荧光灯等传统光源，自诞生以来得到了长足的发展。目前已广泛应用于LED灯照明、景观照明、大屏幕显示、交通信号灯、室内照明等多种照明领域。

传统的LED节能灯光源通常是用蓝色光激发黄色发光粉实现，具体来说，通过将黄色发光粉和硅胶混合后涂覆到蓝色芯片上，经过加热使硅胶固化，即可制成LED节能灯光源。在这种传统工艺所形成的LED节能灯光源中，发光粉与芯片直接接触，并且芯片在工作时发光粉周围的温度会迅速升高，结果导致发光粉因芯片发光产生的热量而老化，使得其发光效率下降。此外，发光粉的色坐标也会因工作环境温度的升高而发生偏移，最终影响LED节能灯的发光效率、发光颜色和使用寿命。

为解决传统LED节能灯中发光粉易老化的问题，已经尝试在LED节能灯制作过程中使发光粉与芯片分开设置。现有工艺中的LED节能灯，虽然将发光粉与芯片分离开设置，减缓了发光粉老化的速度。但是，由于LED芯片出光角度的局限性，由此制得的LED节能灯的出光角度较小，且光强分布不均匀。具体来说，在离芯片同一高度的情况下，以芯片正前方为中心，距离中心近处光强最强，随着距离的增大光强逐渐变弱。

例如，中国专利CN101943329A中披露了采用在荧光粉层上设置反光片，让荧光粉发出的光向四周反射后散射出，由此减少眩光。中国专利CN1996288A披露了通过合理加工使得透镜的出光面表面粗造化并产生微观柔焦效应，从而减少光晕。但是，二者仍未解决出光角度和器件过热后荧光粉老化的问题。在美国专利US2007/0120135A1中，采用将荧光粉分布在透镜内表面/外表面，进而与芯片分离的工艺，根据模拟计算，使用该工艺进行封装后，产品的封装效率可接近100%。但是，该工艺仍然没有解决白光的出光角度问题，而且需要将荧光粉分布在芯片的基板处，导致在制造过程中易损坏芯片。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型的LED发光单元以及由此构成的LED节能灯，用于解决LED球泡灯中光圈和光斑问题，且延长灯的使用寿命，提高灯具亮度，方便拆卸，易于回收。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种LED发光单元，包括：基板1；LED芯片2，设置在所述基板1上的中央区域；一层或多层支撑透镜3,7,10，形成为近似球形，隔开地设置在所述基板1上以封闭所述芯片2；发光膜4,8,11，紧密设置在所述一层或多层支撑透镜3,7,10中至少一层的外表面上；发光粉5,9,12，设置在所述发光膜4,8,11中。

所述LED发光单元还包括反光层6，该反光层6设置在所述基板1的未被LED芯片2覆盖的表面上。

其中，所述多层支撑透镜3彼此嵌套且隔开地设置在所述基板1上。

可选的，所述多层支撑透镜3包括第一支撑透镜3和第二支撑透镜7，该第二支撑透镜7隔开地设置在第一支撑透镜3的外侧。

可选的，所述多层支撑透镜3包括第一支撑透镜3、第二支撑透镜7和第三支撑透镜10，该第二支撑透镜7隔开地设置在第一支撑透镜3的外侧，该第三支撑透镜10隔开地设置在第二支撑透镜7的外侧。

其中，所述发光膜为软质透光材料，并且所述支撑透镜为硬质透光材料。

可选的，所述软质透光材料包括硅橡胶，所述硬质透光材料是玻璃、PMMA和PC材料中的一种或多种的组合。

可选的，所述反光层包括Al2O3。

优选的，所述发光粉均匀散布在所述发光膜中。

根据本实用新型的第二方面，还提供了一种LED节能灯，包括：透光保护罩；LED光源，设置在所述保护罩中，所述LED光源包括一个或多个前述任一权利要求所述的LED发光单元。

根据本实用新型的节能灯，近似球形的支撑透镜使得散热均匀，进而使得发光膜中的发光粉的温度场均匀，避免长期使用后筒灯出现光圈和光斑的问题。另外，支撑透镜具有隔热作用，降低了发光粉处的温度，提高了发光粉的亮度，进而提高了筒灯的发光亮度。此外，温度的降低，可以减少发光粉的老化衰减速度，从而延长了灯的使用寿命。

附图说明

图1显示了根据本实用新型第一实施例的LED节能灯的LED发光单元的结构示意图；

图2显示了根据本实用新型第二实施例的LED发光单元的结构示意图；

图3显示了本实用新型第三实施例的LED发光单元的结构示意图；

图4显示了本实用新型第四实施例的LED发光单元的结构示意图；

图5显示了包含本实用新型的LED发光单元的LED节能灯的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

图1显示了根据本实用新型第一实施例的LED节能灯的LED发光单元的结构示意图。

如图1所示，本实用新型第一实施例的LED节能灯包括一个或多个LED发光单元，每个LED发光单元下述组件：基板1、LED芯片2、一层或多层支撑透镜3、发光膜4、发光粉5以及出光透镜13。

基板1。

LED芯片2，设置在所述基板1上中央区域。

一层或多层支撑透镜3形成为近似球形，隔开地设置在所述基板1上以封闭所述芯片2，由此形成一个LED发光单元，多个发光单元组合形成LED烛光灯的光源。支撑透镜3采用硬质透光材料构成，例如玻璃、PMMA和PC材料中的一种或多种的组合。其中，当形成为多层支撑透镜时，该多层支撑透镜彼此嵌套且隔开地设置在所述基板1上。

发光膜4，设置在所述一层或多层支撑透镜3中至少一层的外表面上并与该支撑透镜紧密接触。发光膜4采用软质透光材料构成，例如硅橡胶等。

发光粉5，设置在所述发光膜4中。优选的，发光粉均匀散布在发光膜4中，避免烛光灯出现光圈和光斑现象。

出光透镜13，隔开地设置在所述一层或多层支撑透镜3的外侧以封闭所述支撑透镜3。用于保护支撑透镜等组件，同时便于光线发射出去。

根据本实用新型的烛光灯，近似球形的支撑透镜使得散热均匀，进而使得发光膜中的发光粉的温度场均匀，避免长期使用后烛光灯出现光圈和光斑的问题。另外，支撑透镜具有隔热作用，降低了发光粉处的温度，提高了发光粉的亮度，进而提高了烛光灯的发光亮度。此外，温度的降低，可以减少发光粉的老化衰减速度，从而延长了灯的使用寿命。

图1所示是无反光层的LED发光单元的结构示意图。在多种应用场合下，还可以优选的设置反光层，以增强光源的发光强度。

图2显示了根据本实用新型第二实施例的LED发光单元的结构示意图。

参见图2，第二实施例的LED节能灯包括一个或多个LED发光单元，每个LED发光单元下述组件：基板1、LED芯片2、一层或多层支撑透镜3、发光膜4、发光粉5、反光层6以及出光透镜13。

图2所示第二实施例的LED节能灯具有与第一实施例的LED节能灯基本的结构，具体可参见第一实施例的有关说明。二者的主要区别在于在第一实施例LED节能灯的基础上设置了反光层6。具体来说，反光层6设置在所述基板1的未被LED芯片2覆盖的表面上。可选的，反光层6采用Al₂O₃形成，但是本实用新型不限制于此。

图3显示了本实用新型第三实施例的LED发光单元的结构示意图。

图3所示第三实施例的LED节能灯具有与第一实施例的LED节能灯基本的结构，具体可参见第一实施例的有关说明。二者的主要区别在于第三实施例的光源结构中设置了两层支撑透镜，即在图1所示光源结构的基础上，在第一支撑透镜3的外侧隔开地设置有第二支撑透镜7。

具体来说，在所述发光膜4的远离所述LED芯片的外侧与所述发光膜4隔开地设置有第二支撑透镜7。类似的，第二发光膜8设置在所述第二支撑透镜7的外表面上并与该支撑透镜紧密接触。发光粉9设置在所述第二发光膜8中。优选的，发光粉均匀散布在第二发光膜8中，避免筒灯出现光圈和光斑现象。

图4显示了本实用新型第四实施例的LED发光单元的结构示意图。

图4所示第四实施例的LED节能灯具有与第一实施例的LED节能灯基本的结构，具体可参见第一实施例的有关说明。二者的主要区别在于第四实施例的光源结构中设置了多层支撑透镜。

图4示例性的显示了在图1所示光源结构的基础上彼此隔开的设置了第一支撑透镜3、第二支撑透镜7和第三支撑透镜10。多层支撑透镜3、7、10从内向外彼此嵌套且隔开的设置，且多层支撑透镜中至少一层支撑透镜的外表面紧密设置有发光膜，所述发光膜中含有发光粉。

具体来说，在所述发光膜4的远离所述LED芯片的外侧与所述发光膜4隔开地设置有第二支撑透镜7，第二发光膜8设置在所述第二支撑透镜7的外表面上并与该支撑透镜紧密接触，发光粉9均匀散布在所述第二发光膜8中。类似的，在所述第二发光膜8的远离所述第一支撑透镜3的外侧与所述第二发光膜8隔开地设置有第三支撑透镜10，第三发光膜11设置在所述第三支撑透镜10的外表面上并与该支撑透镜紧密接触，发光粉12均匀散布在所述第三发光膜11中。

前述部分实施例虽然没有设置反光层，但是如第二实施例所述，均可以在基板上未被LED芯片覆盖的部分上设置反光层，从而增强发光强度。因此，可以对本实用新型的多个实施例进行组合，并且这些组合仍然落在本实用新型的权利要求范围内。

图5显示了包含本实用新型的LED发光单元的LED节能灯的结构示意图。

如图5所示，本实用新型的LED节能灯具有筒状结构的透光保护罩10，在保护罩的底部设置有光源11，光源由一个或多个LED发光单元12组合而成，每个LED发光单元12可以构成为前述任一实施例所述的结构。保护罩10中设置匀光材料14，用于实现光扩散或光线的均匀化。

下面介绍本实用新型LED节能灯的制造方法。

首先，提供5.5cm×5.5cm大小的铝基板，采用曲率半径为6cm重量为10g的玻璃材料的曲面透镜作为支撑透镜。下一步，在基板上形成0.5mm厚的Al₂O₃反光层。下一步，用硅胶将3.5×2.8mm大小的蓝色芯片固定在基板的中心位置处。下一步，

将0.80g黄色发光粉，1.20g中心粒径为15um的玻璃微珠，和2.00g硅橡胶混合在一起，使用捏炼机捏练30分钟。使用压膜机在150℃下恒温5分钟，将搅拌均匀的混合物压制成上述支撑透镜形状，制成薄膜，然后将此薄膜覆于支撑透镜外侧。如图1所示，在薄膜远离芯片处安装出光透镜，由此制得LED节能灯。

上述制造方法中采用的各参数均为示例性的，这些参数可以根据实际的应用需求进行改变，而不影响本实用新型的实施。因此，这些参数不构成对本实用新型的限定。

如上所述，根据本实用新型的LED节能灯结构简约，组装、拆卸方便，发光膜、支撑透镜、芯片均可更换，便于维护。发光膜中的发光粉可回收，实现重复利用。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种LED发光单元，包括：

基板（1）；

LED芯片（2），设置在所述基板（1）上的中央区域；

一层或多层支撑透镜（3,7,10），形成为近似球形，隔开地设置在所述基板（1）上以封闭所述芯片（2）；

发光膜（4,8,11），紧密设置在所述一层或多层支撑透镜（3,7,10）中至少一层的外表面上；

发光粉（5,9,12），设置在所述发光膜（4,8,11）中。

2.根据权利要求1所述的LED发光单元，还包括反光层（6），该反光层（6）设置在所述基板（1）的未被LED芯片（2）覆盖的表面上。

3.根据权利要求1所述的LED发光单元，所述多层支撑透镜（3）彼此嵌套且隔开地设置在所述基板（1）上。

4.根据权利要求1所述的LED发光单元，所述多层支撑透镜（3）包括第一支撑透镜（3）和第二支撑透镜（7），该第二支撑透镜（7）隔开地设置在第一支撑透镜（3）的外侧。

5.根据权利要求1所述的LED发光单元，所述多层支撑透镜（3）包括第一支撑透镜（3）、第二支撑透镜（7）和第三支撑透镜（10），该第二支撑透镜（7）隔开地设置在第一支撑透镜（3）的外侧，该第三支撑透镜（10）隔开地设置在第二支撑透镜（7）的外侧。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的LED发光单元，所述发光膜为软质透光材料，并且所述支撑透镜为硬质透光材料。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的LED发光单元，所述软质透光材料包括硅橡胶，所述硬质透光材料是玻璃、PMMA和PC材料中的一种或多种的组合。

8.根据权利要求2所述的LED发光单元，所述反光层包括Al₂O₃。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的LED发光单元，所述发光粉均匀散布在所述发光膜中。

10.一种LED节能灯，包括：

透光保护罩；

LED光源，设置在所述保护罩中，所述LED光源包括一个或多个前述任一权利要求所述的LED发光单元。

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