CN206771028U - 一种温控led灯丝及使用该温控led灯丝的led球泡灯 - Google Patents
一种温控led灯丝及使用该温控led灯丝的led球泡灯 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种温控LED灯丝及使用该温控LED灯丝的LED球泡灯，该温控LED灯丝包括条形基板、设于条形基板上的多颗LED芯片及具有随温度调控或限制温度调控功能的温控器件，条形基板的两个端头上各设置有一根金属条形电极，多颗LED芯片串联连接构成LED光源，温控器件安装于条形基板上或安装于其中一个金属条形电极上，金属条形电极、温控器件和LED光源电连接，条形基板的外周包覆有荧光胶层，使LED光源、温控器件及条形基板与金属条形电极的连接处位于荧光胶层内；优点是能够防止过热，从而降低光衰，延长使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种LED灯丝及LED灯丝灯，尤其是涉及一种温控LED灯丝及使用该温控LED灯丝的LED球泡灯。
背景技术
LED灯丝灯已广泛被人们所接受，已逐步取代传统的白炽灯。目前的LED灯丝灯主要以类似于传统的白炽灯的形式出现，一般为LED球泡灯，其发光元素为一根或多根LED灯丝，LED灯丝安装在球泡内的芯柱上，球泡内一般充入导热气体密封，灯头与球泡通过粘接连接在一起，LED灯丝与灯头内的驱动电源连接。
LED灯丝灯具有发光效率高、360度发光、环保、重量轻等优点，但是还存在以下问题：1）由于LED灯丝灯没有采用散热器，而是在球泡内充入导热气体进行散热，但是导热气体的散热系数较低，因此会导致LED灯丝灯的散热效率不高，容易导致LED灯丝过热；2）在LED灯丝灯中一般存在多根LED灯丝并联使用的情况，由于每根LED灯丝的电压（VF）不一致，因此存在电压差，而因采用恒流驱动，电压差导致的结果是并联的LED灯丝中，高电压的LED灯丝承载较小的电流，而低电压的LED灯丝承载较大的电流，较大电流的LED灯丝发热严重，温度较高，从而会导致较大电流的LED灯丝的光衰严重，寿命较短，较大电流的LED灯丝的损坏又会很快导致其它并联的LED灯丝的损坏。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够防止过热，从而降低光衰，延长使用寿命的温控LED灯丝，及使用该温控LED灯丝的LED球泡灯。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种温控LED灯丝，包括条形基板及设置于所述的条形基板上的多颗LED芯片，所述的条形基板的两个端头上各设置有一根金属条形电极，多颗所述的LED芯片串联连接构成LED光源，其特征在于：该温控LED灯丝还包括一个具有随温度调控或限制温度调控功能的温控器件，所述的温控器件安装于所述的条形基板上或安装于其中一个所述的金属条形电极上，所述的金属条形电极、所述的温控器件和所述的LED光源电连接，所述的条形基板的外周包覆有荧光胶层，使所述的LED光源、所述的温控器件及所述的条形基板与所述的金属条形电极的连接处位于所述的荧光胶层内。
所述的温控器件为热感应元件，两根所述的金属条形电极分别为金属条形正电极和金属条形负电极，所述的热感应元件串接于所述的金属条形正电极与所述的LED光源的正极端之间，所述的LED光源的负极端与所述的金属条形负电极连接；或所述的热感应元件串接于所述的金属条形负电极与所述的LED光源的负极端之间，所述的LED光源的正极端与所述的金属条形正电极连接。当LED灯丝的电流过大，温度过高时，热感应元件的电阻增大，使LED灯丝的电流减小，从而使LED灯丝的温度回落；LED光源的正极端与热感应元件的一端连接，或LED光源的负极端与热感应元件的一端连接，热感应元件的另一端与其中一个金属条形电极连接。
所述的热感应元件为正温度系数热敏电阻，所述的正温度系数热敏电阻选用无机材料热敏电阻或有机材料热敏电阻。
所述的温控器件为限温芯片，所述的限温芯片与所述的LED光源并联连接，或所述的限温芯片与部分串联连接在一起的所述的LED芯片构成的子光源并联连接。限温芯片可以设定一定的温度，限温芯片启动后，当LED灯丝的电压升高时，在恒流电源的作用下，并联的LED灯丝分得的电流减小，直至温度降低至设定的温度以下，即将LED灯丝限制在该温度以下工作。
两根所述的金属条形电极分别为金属条形正电极和金属条形负电极，所述的LED光源的正极端与所述的金属条形正电极连接，所述的限温芯片包括电源部分、正温度系数部分、负温度系数部分、正负温度比较电路及控制电路、驱动电路、功率MOS管，所述的限温芯片具有三个焊盘，所述的电源部分的输入端与第一个所述的焊盘连接，所述的电源部分的第一个输出端与所述的正温度系数部分的输入端连接，所述的电源部分的第二个输出端与所述的负温度系数部分的输入端连接，所述的正温度系数部分的输出端和所述的负温度系数部分的输出端分别与所述的正负温度比较电路及控制电路的输入端连接，所述的正负温度比较电路及控制电路的输出端与所述的驱动电路的输入端连接，所述的驱动电路的输出端与所述的功率MOS管的栅极连接，所述的功率MOS管的漏极与第二个所述的焊盘连接，所述的功率MOS管的源极与第三个所述的焊盘连接，当所述的限温芯片与所述的LED光源并联连接时，第一个所述的焊盘与所述的LED光源的正极端连接或与所述的金属条形正电极连接，第二个所述的焊盘与所述的LED光源的负极端连接，第三个所述的焊盘与所述的金属条形负电极连接；当所述的限温芯片与部分串联连接在一起的所述的LED芯片构成的子光源并联连接时，第一个所述的焊盘与所述的子光源的正极端连接，第二个所述的焊盘与所述的子光源的负极端即所述的LED光源的负极端连接，第三个所述的焊盘与所述的金属条形负电极连接。在此，电源部分、正温度系数部分、负温度系数部分、正负温度比较电路及控制电路、驱动电路、功率MOS管均采用现有技术；限温芯片也可由现有的其它具有相同功能的芯片替代。
所述的金属条形电极以铰合方式安装于所述的条形基板的端头上，或所述的金属条形电极以粘接方式安装于所述的条形基板的端头上，或所述的金属条形电极以铰合配合粘接方式安装于所述的条形基板的端头上。金属条形电极可以采用铰合方式安装于条形基板的端头上，也可采用粘接的方式安装于条形基板的端头上，为连接更牢固可采用铰合与粘接结合的方式将金属条形电极安装于条形基板的端头上；如可将金属条形电极设计为以下结构：金属条形电极具有一个连接端，金属条形电极通过连接端与条形基板的端头连接，连接端设置有一个轴向的与条形基板的端头相适配的插孔，通过将条形基板的端头插入插孔内实现条形基板的端头与插孔的连接，并可以结合粘接方式以达到连接更牢固。
一种上述的温控LED灯丝的LED球泡灯，包括驱动电源和LED发光体，所述的LED发光体与所述的驱动电源连接，其特征在于：所述的LED发光体由一条所述的温控LED灯丝组成，或由多条所述的温控LED灯丝并联或串并联构成。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
在条形基板上或其中一个金属条形电极上靠近条形基板与金属条形电极的连接处设置一个具有随温度调控或限制温度调控功能的温控器件，当LED灯丝的电流过大，温度过高时，温控器件随着LED灯丝温度的升高而阻值变大从而导致流过LED灯丝的电流变小，使LED灯丝的温度回落；或温控器件可以设定一定的温度，当LED灯丝的电流过大，温度升高至温控器件的设定温度时，温控器件工作使LED灯丝两端的电压升高从而导致流过LED灯丝的电流变小，直至温度降低至设定的温度以下，即将LED灯丝限制在该温度以下工作，这两种方式均能有效防止LED灯丝过热，因此，一方面，将该温控LED灯丝应用于LED灯丝灯中，可以防止LED灯丝过流或过温，从而保护LED灯丝；另一方面，该温控LED灯丝并联连接在一起时，由于采用恒流驱动，因此如果并联的LED灯丝存在电压差，并联的LED灯丝的电流存在差异，当其中一根LED灯丝电流过大，则另一根LED灯丝电流过小，电流过大的LED灯丝发热温度高，温控器件的电压或电阻升高，使LED灯丝流过的电流变小，另一根LED灯丝则电流增加，从而使并联的LED灯丝的电流达到均衡效果，一是有效防止了LED灯丝的温度过高，避免了影响其光色和使用寿命，二是有效防止了不同的LED灯丝因电压差不同而导致不同电流，产生不同温度导致LED灯丝的光色和使用寿命不一致的情况。
附图说明
图1a为温控LED灯丝（未包覆有荧光胶层）的结构示意图；
图1b为图1a中A部分的放大示意图；
图2为温控LED灯丝（包覆有荧光胶层）的结构示意图；
图3为实施例一的温控LED灯丝中的温控器件与LED光源的连接示意图；
图4为实施例二的温控LED灯丝中的温控器件与LED光源的连接示意图；
图5为实施例三的温控LED灯丝中的温控器件与LED光源的连接示意图；
图6为实施例四的LED球泡灯的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例一：
本实施例提出的一种温控LED灯丝，如图1a、图1b、图2和图3所示，其包括条形基板1、设置于条形基板1上的多颗LED芯片2及一个具有随温度调控或限制温度调控功能的温控器件3，条形基板1的两个端头上各设置有一根金属条形电极4，多颗LED芯片2串联连接构成LED光源，温控器件3安装于条形基板1上或安装于其中一个金属条形电极4上靠近条形基板1与金属条形电极4的连接处，一般安装于条形基板1上，金属条形电极4、温控器件3和LED光源通过导线5连接，条形基板1的外周包覆有荧光胶层6，使LED光源、导线5、温控器件3及条形基板1与金属条形电极4的连接处位于荧光胶层6内。在条形基板1上或其中一个金属条形电极4上靠近条形基板1与金属条形电极4的连接处设置一个具有随温度调控或限制温度调控功能的温控器件3，当LED灯丝的电流过大，温度过高时，温控器件3随着LED灯丝温度的升高而阻值变大从而导致流过LED灯丝的电流变小，使LED灯丝的温度回落；或温控器件3可以设定一定的温度，当LED灯丝的电流过大，温度升高至温控器件的设定温度时，温控器件工作使LED灯丝两端的电压升高从而导致流过LED灯丝的电流变小，直至温度降低至设定的温度以下，即将LED灯丝限制在该温度以下工作，这两种方式均能有效防止LED灯丝过热，因此，一方面，将该温控LED灯丝应用于LED灯丝灯中，可以防止LED灯丝过流或过温，从而保护LED灯丝；另一方面，该温控LED灯丝并联连接在一起时，由于采用恒流驱动，因此如果并联的LED灯丝存在电压差，并联的LED灯丝的电流存在差异，当其中一根LED灯丝电流过大，则另一根LED灯丝电流过小，电流过大的LED灯丝发热温度高，温控器件3的电压或电阻升高，使LED灯丝流过的电流变小，另一根LED灯丝则电流增加，从而使并联的LED灯丝的电流达到均衡效果，一是有效防止了LED灯丝的温度过高，避免了影响其光色和使用寿命，二是有效防止了不同的LED灯丝因电压差不同而导致不同电流，产生不同温度导致LED灯丝的光色和使用寿命不一致的情况。
在本实施例中，温控器件3为热感应元件R，如图3所示，两根金属条形电极4分别为金属条形正电极和金属条形负电极，热感应元件R串接于金属条形正电极与LED光源的正极端之间，LED光源的负极端与金属条形负电极连接；或热感应元件R串接于金属条形负电极与LED光源的负极端之间，LED光源的正极端与金属条形正电极连接；当LED灯丝的电流过大，温度过高时，热感应元件R的电阻增大，使LED灯丝的电流减小，从而使LED灯丝的温度回落；LED光源的正极端与热感应元件R的一端连接，或LED光源的负极端与热感应元件R的一端连接，热感应元件R的另一端与其中一个金属条形电极4连接。在此，热感应元件R为正温度系数热敏电阻，正温度系数热敏电阻选用无机材料热敏电阻（PTC）或有机材料热敏电阻（PPTC）。
实施例二：
本实施例提出的一种温控LED灯丝，其结构与实施例一的温控LED灯丝的结构基本相同，不同之处仅在于：如图4所示，其所采用的温控器件3为限温芯片IC，限温芯片IC与LED光源并联连接，限温芯片IC可以设定一定的温度，限温芯片IC启动后，当LED灯丝的电压升高时，在恒流电源的作用下，并联的LED灯丝分得的电流减小，直至温度降低至设定的温度以下，即将LED灯丝限制在该温度以下工作。
在本实施例中，两根金属条形电极4分别为金属条形正电极和金属条形负电极，LED光源的正极端与金属条形正电极连接，限温芯片IC包括电源部分31、正温度系数部分32、负温度系数部分33、正负温度比较电路及控制电路34、驱动电路35、功率MOS管M1，具体元件包括ESD管、功率MOS管M1、几个三极管，限温芯片IC具有三个焊盘PWR、DRAIN、GND，电源部分31的输入端与第一个焊盘PWR连接，电源部分31的第一个输出端与正温度系数部分32的输入端连接，电源部分31的第二个输出端与负温度系数部分33的输入端连接，正温度系数部分32的输出端和负温度系数部分33的输出端分别与正负温度比较电路及控制电路34的输入端连接，正负温度比较电路及控制电路34的输出端与驱动电路35的输入端连接，驱动电路35的输出端与功率MOS管M1的栅极连接，功率MOS管M1的漏极与第二个焊盘DRAIN连接，功率MOS管M1的源极与第三个焊盘GND连接，当限温芯片IC与LED光源并联连接时，第一个焊盘PWR与LED光源的正极端连接或与金属条形正电极连接，第二个焊盘DRAIN与LED光源的负极端连接，第三个焊盘GND与金属条形负电极连接。
实施例三：
本实施例提出的一种温控LED灯丝，其结构与实施例一的温控LED灯丝的结构基本相同，不同之处仅在于：如图5所示，其所采用的温控器件3为限温芯片IC，限温芯片IC与两颗串联连接在一起的LED芯片2构成的子光源并联连接，限温芯片IC可以设定一定的温度，限温芯片IC启动后，当LED灯丝的电压升高时，在恒流电源的作用下，并联的LED灯丝分得的电流减小，直至温度降低至设定的温度以下，即将LED灯丝限制在该温度以下工作。
在本实施例中，两根金属条形电极4分别为金属条形正电极和金属条形负电极，LED光源的正极端与金属条形正电极连接，限温芯片IC包括电源部分31、正温度系数部分32、负温度系数部分33、正负温度比较电路及控制电路34、驱动电路35、功率MOS管M1，具体元件包括ESD管、功率MOS管M1、几个三极管，限温芯片IC具有三个焊盘PWR、DRAIN、GND，电源部分31的输入端与第一个焊盘PWR连接，电源部分31的第一个输出端与正温度系数部分32的输入端连接，电源部分31的第二个输出端与负温度系数部分33的输入端连接，正温度系数部分32的输出端和负温度系数部分33的输出端分别与正负温度比较电路及控制电路34的输入端连接，正负温度比较电路及控制电路34的输出端与驱动电路35的输入端连接，驱动电路35的输出端与功率MOS管M1的栅极连接，功率MOS管M1的漏极与第二个焊盘DRAIN连接，功率MOS管M1的源极与第三个焊盘GND连接，当限温芯片IC与两颗串联连接在一起的LED芯片2构成的子光源并联连接时，第一个焊盘PWR与子光源的正极端连接，第二个焊盘DRAIN与子光源的负极端即LED光源的负极端连接，第三个焊盘GND与金属条形负电极连接。
在实施例二和实施例三中，电源部分31、正温度系数部分32、负温度系数部分33、正负温度比较电路及控制电路34、驱动电路35、功率MOS管M1均采用现有技术；限温芯片IC也可由现有的其它具有相同功能的芯片替代。
上述各个实施例中，金属条形电极4可以以铰合方式安装于条形基板1的端头上，或金属条形电极4也可以以粘接方式安装于条形基板1的端头上，或金属条形电极4还可以以铰合配合粘接方式安装于条形基板1的端头上。金属条形电极4可以采用铰合方式安装于条形基板1的端头上，也可采用粘接的方式安装于条形基板1的端头上，为连接更牢固可采用铰合与粘接结合的方式将金属条形电极4安装于条形基板1的端头上；如可将金属条形电极4设计为以下结构：金属条形电极4具有一个连接端，金属条形电极4通过连接端与条形基板1的端头连接，连接端设置有一个轴向的与条形基板1的端头相适配的插孔，通过将条形基板1的端头插入插孔内实现条形基板1的端头与插孔的连接，并可以结合粘接方式以达到连接更牢固。
上述各实施例中，条形基板1可以选用透明基板，也可以选用不透明基板，透明基板有蓝宝石晶体基板、透明陶瓷基板、透明玻璃基板等，不透明基板有不透明陶瓷基板、微晶玻璃基板、金属基板等。LED芯片2采用正装芯片，LED芯片2可以为蓝光芯片或蓝紫光芯片或紫光芯片或红光芯片等，一种或多种不同的LED芯片2可通过固晶胶以粘接的方式正装固定在条形基板1上；在实际设计时LED芯片2也可采用倒装芯片，LED芯片2通过倒装焊接固定在条形基板1上，这种情况下一般要求在LED芯片2连接的印刷电路上印刷上连接温控器件3的导线5。金属条形电极4为铜镀镍电极或铜镀银电极或铁镀镍电极或铁镀银电极等。温控器件3在条形基板1上的位置具体可安装在条形基板1上靠近其中一个端头的位置处与其中一个金属条形电极4相邻，或安装在条形基板1上的其它位置处，但一般要求设置于条形基板1靠近其中一个端头的位置处，若温控器件3设置于条形基板1的其它位置上，则会使相应的位置产生暗点，导致发光不均匀；温控器件3在其中一个金属条形电极4上的位置具体可安装在该金属条形电极4与条形基板1的连接处；温控器件3还可以采用除上述给出的温控器件3外具有相同功能的其它温控器件3。导线5可以为金线或金银合金线或铜镀钯等，利用常规的导线5（线径一般小于25µm（1mil））将多个LED芯片2串联连接起来形成LED光源，并利用导线5将温控器件3、LED光源、金属条形电极4连接起来。荧光胶层6是LED荧光粉和硅胶的均匀混合物荧光胶形成的，LED荧光粉是将LED芯片2发出的光转换成其它颜色的光并与LED芯片2发光的光一起组成白光，而硅胶可以将LED荧光粉均匀分散，荧光胶层6将所有LED芯片2、所有导线5、温控器件3以及金属条形电极4与条形基板1的连接处包裹起来，留下裸露的金属条形电极4，这样荧光胶层6可以保护LED芯片2、温控器件3和导线5。
实施例四：
本实施例提出了一种使用上述实施例一或实施例二或实施例三给出的温控LED灯丝的LED球泡灯，如图6所示，其包括灯头91、玻璃泡壳92、设置于灯头91内的驱动电源（图中未示出）、芯柱93、由4条温控LED灯丝通过点焊进行两并两串连接构成的LED发光体94，芯柱93的顶端设置有支架95，LED发光体94安装于支架95上，装载有LED发光体94的芯柱93置放于玻璃泡壳92内，并与玻璃泡壳92构成密闭空腔96，密闭空腔96内填充干燥空气、惰性气体（如氮气、氩气等）或导热气体（如氦气、氢气等）等，LED发光体94通过芯柱93上的金属导丝（图中未示出）与设置于灯头91内的驱动电源连接，灯头91与玻璃泡壳92粘接固定。
由于该LED球泡灯使用了包含温控器件的温控LED灯丝，因此可以防止温控LED灯丝在高电流高温下工作，还可以使并联的温控LED灯丝在均衡的电流下工作，使并联的所有的温控LED灯丝的光能性能和使用寿命保持一致，从而有效提高了该LED球泡灯的光电性能和使用寿命。
Claims (7)
1.一种温控LED灯丝，包括条形基板及设置于所述的条形基板上的多颗LED芯片，所述的条形基板的两个端头上各设置有一根金属条形电极，多颗所述的LED芯片串联连接构成LED光源，其特征在于：该温控LED灯丝还包括一个具有随温度调控或限制温度调控功能的温控器件，所述的温控器件安装于所述的条形基板上或安装于其中一个所述的金属条形电极上，所述的金属条形电极、所述的温控器件和所述的LED光源电连接，所述的条形基板的外周包覆有荧光胶层，使所述的LED光源、所述的温控器件及所述的条形基板与所述的金属条形电极的连接处位于所述的荧光胶层内。
2.根据权利要求1所述的一种温控LED灯丝，其特征在于：所述的温控器件为热感应元件，两根所述的金属条形电极分别为金属条形正电极和金属条形负电极，所述的热感应元件串接于所述的金属条形正电极与所述的LED光源的正极端之间，所述的LED光源的负极端与所述的金属条形负电极连接；或所述的热感应元件串接于所述的金属条形负电极与所述的LED光源的负极端之间，所述的LED光源的正极端与所述的金属条形正电极连接。
3.根据权利要求2所述的一种温控LED灯丝，其特征在于：所述的热感应元件为正温度系数热敏电阻，所述的正温度系数热敏电阻选用无机材料热敏电阻或有机材料热敏电阻。
4.根据权利要求1所述的一种温控LED灯丝，其特征在于：所述的温控器件为限温芯片，所述的限温芯片与所述的LED光源并联连接，或所述的限温芯片与部分串联连接在一起的所述的LED芯片构成的子光源并联连接。
5.根据权利要求4所述的一种温控LED灯丝，其特征在于：两根所述的金属条形电极分别为金属条形正电极和金属条形负电极，所述的LED光源的正极端与所述的金属条形正电极连接，所述的限温芯片包括电源部分、正温度系数部分、负温度系数部分、正负温度比较电路及控制电路、驱动电路、功率MOS管，所述的限温芯片具有三个焊盘，所述的电源部分的输入端与第一个所述的焊盘连接，所述的电源部分的第一个输出端与所述的正温度系数部分的输入端连接，所述的电源部分的第二个输出端与所述的负温度系数部分的输入端连接，所述的正温度系数部分的输出端和所述的负温度系数部分的输出端分别与所述的正负温度比较电路及控制电路的输入端连接，所述的正负温度比较电路及控制电路的输出端与所述的驱动电路的输入端连接，所述的驱动电路的输出端与所述的功率MOS管的栅极连接，所述的功率MOS管的漏极与第二个所述的焊盘连接，所述的功率MOS管的源极与第三个所述的焊盘连接，当所述的限温芯片与所述的LED光源并联连接时，第一个所述的焊盘与所述的LED光源的正极端连接或与所述的金属条形正电极连接，第二个所述的焊盘与所述的LED光源的负极端连接，第三个所述的焊盘与所述的金属条形负电极连接；当所述的限温芯片与部分串联连接在一起的所述的LED芯片构成的子光源并联连接时，第一个所述的焊盘与所述的子光源的正极端连接，第二个所述的焊盘与所述的子光源的负极端即所述的LED光源的负极端连接，第三个所述的焊盘与所述的金属条形负电极连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种温控LED灯丝，其特征在于：所述的金属条形电极以铰合方式安装于所述的条形基板的端头上，或所述的金属条形电极以粘接方式安装于所述的条形基板的端头上，或所述的金属条形电极以铰合配合粘接方式安装于所述的条形基板的端头上。
7.一种使用权利要求1所述的温控LED灯丝的LED球泡灯，包括驱动电源和LED发光体，所述的LED发光体与所述的驱动电源连接，其特征在于：所述的LED发光体由一条所述的温控LED灯丝组成，或由多条所述的温控LED灯丝并联或串并联构成。
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