CN205383455U - 一种大芯片led灯丝及大芯片led灯丝灯泡 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大芯片LED灯丝及大芯片LED灯丝灯泡，所述LED灯丝包括LED灯丝模组（1.2）和两端的电连接端子（1.3），所述LED灯丝模组（1.2）是由包含多行多列LED芯片阵列的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；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。本实用新型的LED灯丝不仅可以提高LED的出光率，而且可以提高散热效率；本实用新型的LED灯丝灯泡可摆脱现有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

一种大芯片LED灯丝及大芯片LED灯丝灯泡

技术领域

本实用新型涉及一种大芯片LED灯丝及大芯片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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种大芯片LED灯丝及大芯片LED灯丝灯泡。本实用新型的LED灯丝不仅可以提高LED的出光率，而且可以提高散热效率；本实用新型的LED灯丝灯泡可摆脱现有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。

本实用新型的技术方案：一种大芯片LED灯丝，其特点是：包括LED灯丝模组和两端的电连接端子，所述LED灯丝模组是由包含多行多列LED芯片阵列的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（每一行LED芯片组由多个LED芯片或LEDPN结通过串联形式组成）；LED灯丝模组外设有封装层，所述的封装层由透明材料或透明材料加荧光粉组成。

上述的大芯片LED灯丝中，所述LED照明大芯片是发光半导体材料在LED照明大芯片衬底上经直接长晶生成的，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透明氧化铝（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；或者所述LED照明大芯片衬底采用单晶硅或单晶碳化硅材料，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。

前述的大芯片LED灯丝中，所述LED灯丝模组或倒装焊接在设有电路的透明板上。

前述的大芯片LED灯丝中，所述透明板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灯丝模组和电连接端子周围的缝隙采用透明材料封装。

前述的大芯片LED灯丝中，所述LED灯丝模组是包含多行LED芯片组的块状结构，透明板上设有多个连接每行LED芯片组的LED负载分段结点的电连接线。

使用前述大芯片LED灯丝构建的大芯片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（所述的灯泡壳为一体吹成或由多段同材质或异材质连接而成），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，电连接导线上连接有LED灯丝，所述LED灯丝两端设有导电导热的电连接端子，LED灯丝通过电连接端子与电连接导线相连。

前述的大芯片LED灯丝灯泡中，其中一种具体方案是：所述电连接导线呈环状绕在导线支架，并形成有2至3层环状导线环，相邻的两层环状导线环之间均布有LED灯丝，每个LED灯丝的两端分别与不同层的环状导线环连接。

前述的大芯片LED灯丝灯泡中，所述环状导线环上设有两个绝缘隔离套将导线隔离为多段结构，每段分别连接驱动组件，从而可以将LED灯丝负载分割形成多段串联负载，每一段负载的结点均被连接到了驱动组件上，可以提高了LED灯丝灯泡的功率因数和电流频率，有利于LED灯丝灯泡照明质量的提升。以三层环状导线环，每个环状导线环分隔成两端为优选方案。

前述的大芯片LED灯丝灯泡中，另一种具体方案是：所述灯泡壳内设有两个连接在电连接导线上的端子支架，两个端子支架之间设有多个LED灯丝，所述LED灯丝两侧通过电连接端子与导电导热的端子支架电连接为一体。所述端子支架紧贴灯泡壳，使LED灯丝上的热量能通过传导方式到达灯泡壳上，使灯泡壳受热成为热辐射体,可向灯泡壳外辐射热射线。

前述的大芯片LED灯丝灯泡中，所述LED灯丝上设有多个负载分段结点，各个LED灯丝的分段结点通过多根电连接导线与驱动组件相连。

前述的大芯片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，本实用新型的大芯片LED灯丝无需设置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，而且本实用新型利用电连接导线对设有电连接端子的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组件上，有利于和其它热辐射组件一起形成热辐射体组件，以利于LED灯丝以热辐射的方式进行降温。

本实用新型的大芯片LED灯丝灯泡可以利用灯泡壳内的各个组件作为热辐射体组件，可以提供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。本实用新型的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，利用本实用新型的方法能做到200LM/W，甚至更高的灯泡成品光源。

附图说明

图1为本实用新型的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；

图2为本实用新型的2层环状导线环的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；

图3为本实用新型的3层环状导线环的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；

图4为本实用新型图3大芯片LED灯丝灯泡的灯丝布置图；

图5为本实用新型图3大芯片LED灯丝灯泡的导线支架图；

图6为本实用新型带绝缘隔离套的电连接导线的环状导线环示意图；

图7为本实用新型的一种采用端子支架的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；

图8为本实用新型的连接了LED负载结点的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；

图9为本实用新型的一种采用端子支架的大芯片LED灯丝灯泡（弯曲端子支架）剖开图；

图10为本实用新型的LED灯丝用LED照明大芯片分割示意图；

图11为本实用新型的LED灯丝内部结构图；

图12为本实用新型的用透明板的LED灯丝内部结构图

图13为本实用新型的连接端子支架的LED灯丝模组图；

图14为本实用新型的LED灯丝组件成品图；

图15为本实用新型的加宽端子支架的LED灯丝组件成品图；

图16本实用新型的采用片状灯丝的LED灯丝组件成品图；

图17为本实用新型的灯头组件结构示意图。

附图中的标记为：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，1.2.2-透明板，1.3-电连接端子，1.4-端子支架，1.7-焊接固定孔，1.8-电连接线，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，6-灯泡壳，7.6-绝缘隔离套，7.7-加强筋，420-LED照明集成大芯片,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实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。大芯片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，所述LED灯丝模组1.2是由包含多行多列LED芯片阵列的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10和11所示。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芯片组串联；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透明材料加荧光粉组成，参见图14。

所述LED照明大芯片420是发光半导体材料在LED照明大芯片衬底上经直接长晶生成的，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透明氧化铝（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；或者所述LED照明大芯片衬底采用单晶硅或单晶碳化硅材料，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LED灯丝模组1.2倒装焊接在设有电路的透明板（1.2.2）上，如图12所示。透明板1.2.2使用玻璃时，有利于提高透出热射线的效果，特别是用于种植业照明时。

所述透明板1.2.2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，如图13所示。透明盖板1.2.2与LED灯丝模组1.2和电连接端子1.3或端子支架1.4周围的缝隙采用透明材料封装，如图14所示。为有利于热传递，靠近端子支架的电连接端子部分可适度加宽或倒圆角处理，如图15所示。

所述LED灯丝模组1.2是包含多行LED芯片组的块状结构，透明板1.2.2上设有多个连接每行LED芯片组的LED负载分段结点的电连接线1.8，如图16所示。

一种大芯片LED灯丝灯泡，如图1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，所述的灯泡壳6为一体吹成或由多段同材质或异材质连接而成，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，电连接导线4.2上连接有LED灯丝1.1，所述LED灯丝1.1两端设有导电导热的电连接端子1.3，LED灯丝1.1通过电连接端子1.3与电连接导线4.2相连。

所述电连接导线4.2可以呈环状绕在导线支架4.1，并形成有2至3层环状导线环，相邻的两层环状导线环之间均布有LED灯丝1.1，每个LED灯丝1.1的两端分别与不同层的环状导线环连接。2层环状导线环的LED灯丝灯泡如图2所示，3层环状导线环的LED灯丝灯泡如图3、4和5所示.

所述环状导线环上设有两个绝缘隔离套7.6将导线隔离为多段结构，如图6所示，每段分别连接驱动组件3，从而可以将LED灯丝负载分割形成多段串联负载，每一段负载的结点均被连接到了驱动组件3上，可以提高了LED灯丝灯泡的功率因数和电流频率，有利于LED灯丝灯泡照明质量的提升。以三层环状导线环，每个环状导线环分隔成两端为优选方案。

大芯片LED灯丝灯泡还可以如图7和9所示结构：所述灯泡壳6内设有两个连接在电连接导线4.2上的端子支架1.4，两个端子支架1.4支架之间设有多个LED灯丝1.1，所述LED灯丝1.1两侧通过电连接端子1.3与导电导热的端子支架1.4电连接为一体。端子支架1.4、LED灯丝1.1和电连接端子1.3共同构成LED灯丝组件1。

所述LED灯丝1.1上设有多个负载分段结点，各个LED灯丝1.1的分段结点通过多根电连接导线4.2与驱动组件3相连，如图8所示。所述端子支架1.4紧贴灯泡壳6，使LED灯丝1.1上的热量能通过传导方式到达灯泡壳6上，使灯泡壳6受热成为热辐射体,可向灯泡壳6外辐射热射线。

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。

灯泡壳6内填充高导热系数的惰性气体，使灯泡壳6内的热量通过传导和对流形式均衡热辐射体组件上的温度，同时也能将热辐射体组件上的部分热量传递到灯泡壳上；所述的灯泡壳6为一体吹成或分多段同材质或异材质连接而成。

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，以本实用新型构建的LED灯泡以低成本或无成本具备了调光功能。

所述的灯头组件可以如图17所示，包括灯头支架2.5和电气连接端，电气连接端可以是基于本发明人申请号为201210253574.0中国专利申请中的电气接插件，电气接插件与灯头支架2.5为一体结构，与灯泡壳连接的灯头支架2.5采用螺纹结构且设置定位槽2.8，定位槽设在灯泡光照方向一则，通过固定螺母2.9将灯泡固定在灯泡万向安装界面支架上；驱动组件3放置在灯头支架2.5内。这样带来显著的使用效果，基于国家标准型式的所有灯头组件其电源连接端均为裸露结构，不能防水，需要在灯具上做防水设计。而本实用新型申请的结构形式简单实用，使LED灯泡具备防水功能，这样使灯具不需考虑防水，灯具造价会大幅降低。所述的灯头组件型式和尺寸可以基于GB/T1406（1406.1～1406.5）系列标准，但对于其中有4针结构的灯头方案在不改变其规则时，则将其中2针定义为调光信号接入,即增加信号脚位和信号脚位；这样使整个灯泡具有调光功能，当信号电平在0～5VDC变化时，灯泡的亮度从最大亮度变化到亮度为零，可通过光控、声控、时段控制和红外感应等方式对灯泡的亮度实现控制，有利于将本实用新型应用到各类需要调光的场所，特别是用于种植业或道路照明时，达到高度节能的目的。

Claims (10)

1.一种大芯片LED灯丝，其特征在于：包括LED灯丝模组（1.2）和两端的电连接端子（1.3），所述LED灯丝模组（1.2）是由包含多行多列LED芯片阵列的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；LED灯丝模组（1.2）外设有封装层。

2.根据权利要求1所述的大芯片LED灯丝，其特征在于：所述LED灯丝模组（1.2）倒装焊接在设有电路的透明板（1.2.2）上。

3.根据权利要求2所述的大芯片LED灯丝，其特征在于：所述透明板（1.2.2）的两端通过端子支架（1.4）上的焊接固定孔（1.7）直接与端子支架（1.4）焊接并粘接，透明板（1.2.2）与LED灯丝模组（1.2）及电连接端子（1.3）周围的缝隙设有透明封装层。

4.根据权利要求3所述的大芯片LED灯丝，其特征在于：所述LED灯丝模组（1.2）是包含多行LED芯片组的块状结构，透明板（1.2.2）上设有多个连接每行LED芯片组的LED负载分段结点的电连接线（1.8）。

5.使用权利要求1至4任一权利要求所述的LED灯丝构建的大芯片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），电连接导线（4.2）上连接有LED灯丝（1.1），所述LED灯丝（1.1）两端设有导电导热的电连接端子（1.3），LED灯丝（1.1）通过电连接端子（1.3）与电连接导线（4.2）相连。

6.根据权利要求5所述的大芯片LED灯丝灯泡，其特征在于：所述电连接导线（4.2）呈环状绕在导线支架（4.1），并形成有2至3层环状导线环，相邻的两层环状导线环之间均布有LED灯丝（1.1），每个LED灯丝（1.1）的两端分别与不同层的环状导线环连接。

7.根据权利要求6所述的大芯片LED灯丝灯泡，其特征在于：所述环状导线环上设有两个绝缘隔离套（7.6）将导线隔离为多段结构，每段分别连接驱动组件（3）。

8.根据权利要求5所述的大芯片LED灯丝灯泡，其特征在于：所述灯泡壳（6）内设有两个连接在电连接导线（4.2）上的端子支架（1.4），两个端子支架（1.4）支架之间设有多个LED灯丝（1.1），所述LED灯丝（1.1）两侧通过电连接端子（1.3）与导电导热的端子支架（1.4）电连接为一体；所述端子支架（1.4）紧贴灯泡壳（6）。

9.根据权利要求8所述的大芯片LED灯丝灯泡，其特征在于：所述LED灯丝（1.1）上设有多个负载分段结点，各个LED灯丝（1.1）的分段结点通过多根电连接导线（4.2）与驱动组件（3）相连。

10.根据权利要求5所述的大芯片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），灯头支架（2.5）上设有固定螺母（2.9）；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。