CN207674138U

CN207674138U - 一种具有红外辐射散热的led灯丝灯及其led发光条

Info

Publication number: CN207674138U
Application number: CN201721902233.6U
Authority: CN
Inventors: 何思丁
Original assignee: Shenzhen City Great Culture Communication Co Ltd
Current assignee: Shenzhen City Great Culture Communication Co Ltd
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2027-12-29

Abstract

本实用新型提供了一种具有红外辐射散热的LED灯丝灯及其LED发光条，包括红外透射率大于0.8的灯泡壳、带有排气管的芯座、驱动器、灯头以及至少一个LED芯片2π发光的LED发光条；所述灯泡壳与芯座真空密封形成真空密封腔体，所述真空密封腔体内设有高导热率气体；所述LED发光条位于真空密封腔体内部，一面设有LED芯片的发光层，另一面设有红外辐射转换层；所述LED发光条两端分别通过一条金属线固定在芯座上，并与所述驱动器连接，所述驱动器固定在所述芯座下方，所述驱动器与灯头通过外电极引出线串联连接。本实用新型的LED灯丝灯具有完整的散热体系，综合采用传导、对流以及辐射降温的原理散热，散热性能优异。

Description

一种具有红外辐射散热的LED灯丝灯及其LED发光条

技术领域

本实用新型涉及到照明技术领域，特别是涉及一种具有红外辐射散热的LED灯丝灯及其LED发光条。

背景技术

19世纪钨丝白炽灯的出现带领全世界走进了人工照明时代。自20世纪出现革命性的新光源—LED，凭借着节能环保，寿命长等优点迅速走红照明市场，LED成了未来主流的照明光源，广泛应用于商业照明，工业照明，户外照明等。但是以往的LED光源，像插件LED、贴片LED、COB（Chip On Board，板上芯片封装）、集成大功率等LED灯珠，在不加透镜之类的光学器件情况下，都只能是平面光源。

2008年，日本牛尾光源推出以白炽灯原型配置LED灯丝的灯泡式灯具。“LED灯丝灯”的出现真正的实现了360度全角度发光立体光源，满足客户全视角发光需求，带来前所未有的照明体验且更加节能。自日本牛尾光源率先推出并量产，以LED灯丝为光源的蜡烛灯、球泡灯等产品在市场上逐渐受到愈来愈多消费者的青睐。

现有的LED灯丝灯一般由灯泡壳、N根LED灯丝、带有支架的芯柱、驱动器以及灯头组成。LED灯丝排列固定在芯柱的支架上，实现360度发光。其LED灯丝一般是将无背镀的蓝光LED灯珠固晶在蓝宝石、透明陶瓷、荧光晶体、玻璃、或雕花铜板做成的基条上，然后将灯珠全部采用金线串联，灯条外裹覆黄色荧光粉，从而发出白光。

为实现4π发光（即360度发光），现有的LED灯丝多采用透明基板的设计，基板材料选用蓝宝石、透明陶瓷或玻璃等透明材料。如台湾晶元光电、浙江锐迪生等公司在透明基板上便布局了大量的专利。以浙江锐迪生光电有限公司申请的申请号为PCT/CN2011/079234的专利为例，其公开了一种LED灯泡及能够4π出光的LED发光条，其LED灯泡包括：LED灯泡壳、带有排气管和支架的芯柱、至少一个LED芯片4π出光的LED发光条、驱动器、灯头，其中所述LED芯片4π出光的LED发光条1包括透明基板和安装在所述透明基板上的至少一串、以相同PN结方向串联连接的LED芯片，所述LED芯片具有透明的芯片基板。其通过使用透明基板实现了4π发光，以提高出光率。

类似申请号为PCT/CN2011/079234的专利中，通过使用LED芯片4π出光的LED发光条，提高LED芯片的出光率，以提高LED灯丝灯的发光效率，这是LED灯丝灯的研究方向之一。但是此类LED灯丝灯却无法解决另一个LED灯丝灯的关键问题——散热问题。

LED灯的热量主要由LED芯片及驱动电路的功率器件产生。现有技术的LED灯一般用低压大电流的功率型LED，一个LED芯片一个PN结，工作电流大到0.35A甚至几A，1W至几W或更大的电功率集中在1至几平方毫米的芯片上，而其外量子效率仅仅只有约30%，加上注入电子和产生的光子的能量差、PN结产生的光子和最后出射的光子的能量差，有约70%的电功率将转变成热，如何把这大量的热散发掉一直是LED灯丝灯的关键难题之一。LED是半导体器件，其PN结的结温升高、将导致发光效率迅速下降、甚至烧毁PN结，且随着温度升高，用于包裹LED芯片的硅胶将会出现龟裂问题，直接影响LED灯丝灯的使用寿命。

对于单个LED而言，如果热量集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出，则会导致芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和荧光粉激射效率下降。研究表明：当温度超过一定值，器件的失效率将呈指数规律攀升，元件温度每上升2℃，可靠性下降10%。为了保证器件的寿命，一般要求PN结结温在110℃以下。随着PN结的温升，白光LED器件的发光波长将发生红移。统计资料表明：在100℃的温度下，波长可以红移4~9nm，从而导致YAG荧光粉随着温度升高，导致荧光粉的非辐射增加，转换光能量减少，使得转换效率下降，总的发光强度会减少，白光色度变差。在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1%左右。

为了解决散热问题，现有技术的LED球泡灯很多采用带有散热鳍片的金属散热器，对于这类散热器的材料、形状和如何增加与空气的对流热交换等已有大量的研究和专利。这类金属散热器主要由铝合金制成，重量重、成本高，也成为了现有LED球泡灯高成本的关键因素之一。为了解决4π发光的问题，很多LED灯丝的基板采用蓝宝石或钻石等，但是蓝宝石、钻石等十分昂贵，直接提高了LED灯的成本。

在申请号为PCT/CN2011/079234的上述专利中，其采用气体对流散热的方式，将热量经灯泡壳内气体的对流和热传导再经泡壳散发掉。但事实上，此种散热方式并不能有效的散热。首先，由于其采用的是透明基板，选用的基板材料是玻璃、透明陶瓷或塑料等制成，其导热系数比较低。LED芯片产生的热量需经过基板传导出来，才能由气体对流散热，而该专利中，其基板的导热系数偏低，加上荧光粉胶包裹的隔热作用，LED芯片产生的热量无法通过透明基板和荧光粉胶层有效地传导出来，更谈不上气体对流散热。另一方面，其灯泡壳的材质也为玻璃，事实上，热量经过气体对流散热，也很难通过玻璃泡壳散发出去，而且经玻璃泡壳散热也会导致泡壳温度过高，带来一定的危险性。

为解决散热问题，也有人采用热辐射的方式进行散热。申请人曾于2016年11月9日申请了一种带有热辐射材料的电源内置LED灯丝灯，通过在LED灯丝表面设置热辐射材料层，将热量通过热辐射的方式散发出去，但是之前并未对辐射散热做出系统的解释说明，散热效果也还有提升的空间。

辐射散热可以理解为是由温度较高的物体表面发射红外线，而由温度较低的物体接收的散热方式。众所周知，大气层外的宇宙空间接近绝对零度，高层大气的温度也相当低，这也是一个天然的巨大冷库。宇宙空间的巨大容量，使之可以看成一个热量的“黑洞”，如果我们把地面上不需要的热量以电磁波的形式向宇宙空间排放，就可以达到致冷的目的。辐射致冷就是这样一种不耗能的致冷方式。

研究人员对地球大气层的光谱透射特性进行了分析研究，其透射光谱如图1所示。由图1可以看出，大气层对不同波长的辐射有着不同的透过率。在透过率较高的区间，该波长段的电磁波可以较为自由地穿透大气层，气象学上把这些区间称为大气的“窗口”。大气层的光谱透过特性主要由大气层中的水蒸气、二氧化碳和臭氧决定的，它们的含量的变化会引起透过率的变化，但透射光谱的分布却是变化不大的。在几个大气窗口当中，我们感兴趣的是8～13μm这一段，因为常温下的黑体辐射波长主要集中在这一段。对这一波段的电磁辐射来说，大气是可穿透的。所以，如果有一种材料，能够将热量转化为这一特定波段的电磁波，热量垃圾就能离开地球。作为一种不耗能的散热方式，其在LED灯丝灯领域将会有广泛的应用前景。

除散热问题外，防止蓝光泄露也是LED行业的关键问题之一。近年照明技术在光输出和寿命方面都有所提高，但是为了提高亮度，每一种新型光源都大大提升蓝光的含量，尤其是LED灯泡。目前，白光 LED 技术可通过多种方式予以实现，主要有两种: 一是利用蓝光技术与黄色荧光粉配合形成白光；二是多种单色光混合得到白光。由于不同色彩 LED 的驱动电压、发光输出、温度特性及寿命各不相同，因此多色混合白光 LED的制作方式复杂，成本较高。生产厂商普遍采用第一种技术。

然而，LED灯泡如果含有过高的蓝光，有可能带来更多的危害。光源对人体的生理与行为影响甚大，其中过多的蓝光会抑制褪黑激素，并增加压力荷尔蒙皮质醇，干扰生理机制。除了影响睡眠，也有可能会损害视网膜与引起其他疾病，在蓝光光谱中，400到450nm的波长最可能导致视网膜损伤，其可以穿透人眼的晶状体到达视网膜，而对视网膜造成光化学损害，目前更有研究将蓝光与乳腺癌联系。

日本研究发现，所有大于 20J·cm^{－ 2}的蓝光辐射，会导致明显的眼底变化。而且人眼的晶状体从形成开始，是伴随着人的年龄增长而逐渐发育完全的。所以，发生蓝光危害的最大风险在婴幼儿时期。此时，还未发育完全的人眼晶状体对于短波光谱辐射的透过率很高，是成年人眼的数倍，短波的蓝光更容易通过此类人的晶状体达到视网膜，从而会加速视网膜黄斑区细胞的氧化。成年人眼晶状体虽然对蓝光具有较低的透过率，但长时间暴露在蓝光下仍然会造成视网膜的退行性改变，形成光致视网膜炎。因此，在LED产品中，漏蓝光是绝对不允许的。

为实现4π发光，大多数产品采用的是透明基板，从而使LED芯片发出的光4π出光，现有的LED灯丝一般采用蓝光LED芯片，在灯丝外包裹黄色荧光粉，以实现发出白光的效果。但荧光粉的主要成分一般为硅胶，而硅胶的导热系数仅0.2 W/(m•K)。其产生的热量更加无法散出。如果不将灯丝全部包裹，由于基板为透明的，未包裹部分将漏蓝光，对人眼造成损害。另一方面，在将灯丝全部包裹的情况下，LED芯片产生的大量热量难以散出，在使用时，当温度超过一定温度时，还会造成硅胶龟裂，同样可能造成蓝光泄露。

除散热问题和漏蓝光的问题外，现有的LED灯丝灯一般采用带有支架的芯柱，所述支架为延伸入灯泡中心的玻璃支架，LED灯丝分散固定在玻璃支架上。LED灯丝是一种精细而微小的工业零件产品，唯有自动化机器生产才能保持它们的一致性、可靠性。因此灯丝衬底基材的生产、引脚和支架的安装、LED灯珠的绑定固晶、金线连接、荧光粉的裹涂等都应在工业化自动生产机器设备中自动完成。现有的LED灯丝一端焊接在支架上端，另一端焊接在芯座下端，焊接点位分为上下两端，且现有LED灯丝一般采用串联或串并联以适应电压的要求，这就需要更多的LED灯丝，焊接点位进一步增加，灯芯组装更加复杂。

综上所述，为使LED灯丝灯能得到进一步的发展，现有技术还有待于进一步的改进和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。相应地，本实用新型的目的是提供一种散热性能优异、生产成本低、发光效率高、发光效果好、节能环保的LED灯丝灯及其LED发光条。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：

一种具有红外辐射散热的LED灯丝灯，包括红外透射率大于0.8的灯泡壳、带有排气管的芯座、驱动器、灯头以及至少一个LED芯片2π发光的LED发光条；所述灯泡壳与芯座真空密封形成真空密封腔体，所述真空密封腔体内设有高导热率气体；所述LED发光条位于真空密封腔体内部，一面为设有LED芯片的发光层，另一面设有红外辐射转换层；所述LED发光条两端分别通过一条金属线固定在芯座上，并与所述驱动器连接，所述驱动器固定在所述芯座下方，所述驱动器与灯头通过外电极引出线串联连接。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述红外辐射转换层包括粘合材料和辐射降温材料，所述粘合材料为硅胶、环氧树脂、塑料、透明胶、透明漆和聚合物中的一种或多种，所述辐射降温材料由红外发射率大于0.8的辐射材料与高导热率材料混合而成。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述红外发射率大于0.8的辐射材料包括云母粉、氧化铝、莫来石、氧化硅、碳化硅中的任一种。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述高导热率材料为石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化镁、导热陶瓷粉体的一种或多种。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述LED发光条整体呈“∧”形、“∩”形、弧形、梯形或倒“凵”形。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述LED发光条至少为两个，各LED发光条相互并联连接，所述发光条中部通过绝缘层连接，各LED发光条中部交叉排列。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述LED发光条中部设有通孔，所述绝缘层对应位置设有凸起部，与所述通孔相配。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述驱动器上涂覆有绝缘导热泥，所述绝缘导热泥连接到所述灯头上，所述绝缘导热泥由所述粘合材料与高导热率材料的混合而成。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述红外透射率大于0.8的灯泡壳为硅酸盐系玻璃泡壳。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述灯泡壳采用A型泡壳、G型泡壳、PAR型泡壳、T型泡壳、烛型泡壳、P型泡壳、PS型泡壳、BR型泡壳、ER型泡壳或BRL型泡壳；所述灯头采用E12型、E14型、E27型、E26型、E40型、GU型、BX型、BA型、EP型、EX型、GY型、GX型、GR型、GZ型或G型。

所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其中，所述金属线由硬体金属制成。

一种具有红外辐射散热的LED发光条，包括金属基板、位于金属基板上的至少一串、以相同PN结方向串联连接的2π发光的LED芯片，所述金属基板背面设有红外辐射转换层，所述红外辐射转换层包括粘合材料和辐射降温材料，所述粘合材料为硅胶、环氧树脂、塑料、透明胶、透明漆和聚合物中的一种或多种，所述辐射降温材料为石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化镁、导热陶瓷粉体、云母粉中的一种或多种。

所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其中，所述辐射降温材料为云母粉与高导热率材料混合而成，所述高导热率材料为石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化镁、导热陶瓷粉体的一种或多种。

所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其中，所述金属基板整体呈“∧”形、“∩”形、弧形、梯形或倒“凵”形。

所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其中，所述LED芯片分布在所述金属基板的两外侧面上。

所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其中，所述LED芯片为蓝光LED芯片、红光LED芯片、绿光LED芯片、黄光LED芯片、紫光LED芯片中的一种或其任意组合。

所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其中，所述金属基板上带有LED芯片的表面上设有荧光粉层，所述荧光粉层包括荧光粉和透明介质，所述透明介质包括硅胶、环氧树脂、塑料、透明胶、透明漆和聚合物中的一种或多种。

所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其中，所述荧光粉为YAG系列黄粉、黄绿粉，或硅酸盐系列黄粉、黄绿粉、橙粉，或氮化物、氮氧化物系列红粉或YAG系列荧光粉、硅酸盐系列荧光粉、氮化物、氮氧化物系列荧光粉的任意组合。

所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其中，所述红外辐射转换层还掺有反光粉。

所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其中，所述反光粉为颜色与所述荧光粉层相近。

本实用新型的有益效果包括：

散热性能好。本实用新型综合传导散热、气体对流散热以及辐射散热等散热方式，形成具有突出散热效果的散热体系，全方位加强LED发光条及LED灯丝灯的散热性能。LED灯丝灯的热量主要来自LED芯片及驱动器上的功率器件。针对LED芯片产生的热量，一方面，LED发光条采用金属基板，具有优异的传导散热性能，金属的导热系数至少为玻璃等材料的几十倍，可以非常迅速地将LED芯片产生的热量传导出来；其次，本实用新型在LED发光条的金属基板内侧面涂覆红外辐射转换层，同时选用具有高红外透射率的硅酸盐系玻璃灯泡壳，利用辐射散热的原理，将经由金属基板传导出来的热量通过红外辐射转换层，转换为2~20μm的红外波，再经由具有高红外辐射透射率的灯泡壳直接透射到外部环境中。此外，灯泡壳内填充高导热率气体，利用气体对流散发热量。针对驱动器上的功率器件，本实用新型在驱动器上涂覆绝缘导热泥，并通过绝缘导热泥与灯头连接，将驱动器上产生的热量经由绝缘导热泥传导到灯头的金属壁上，经灯头散发出去。通过本实用新型的散热体系，在相同条件下，与不涂覆红外辐射散热材料的LED灯丝灯相比，可以降低每根LED发光条的工作温度10~12℃。

发光效率高。通过全方位的散热设计，使LED灯丝灯比现有技术的灯丝灯使用温度大幅降低，而随着温度的降低，其发光效率进一步提升。普通A60型号的LED灯丝灯以往只能做到806lm的上限值，而本实用新型提供的同样型号的LED灯丝灯可以提高到1520lm。

不易漏蓝光。本实用新型的LED发光条为2π发光，只需在一面涂覆荧光粉层便能保证不会漏蓝光，而采用透明基板的LED灯丝必须保证灯丝全部被荧光粉层包裹才不会漏蓝光。

生产工艺简单、易于机械化组装灯丝。本实用新型提供的LED发光条采用“∧”形、“∩”形、弧形、梯形或倒“凵”形结构，一根LED发光条相当于现有技术的两根发光条，且本实用新型的LED发光条两端可直接固定在芯座的同一平面上，易于机械化组装灯丝，芯座省去了狭长的支架或支柱，减少了焊接点位，进而简化了生产工艺，提高了生产效率。

成本低。一方面，本实用新型提供的一条LED发光条相当于现有的两条发光条，另一方面，使用金属基板代替昂贵的蓝宝石或钻石基板，从而降低了生产成本。

视觉效果好。普通2π发光的LED灯丝在不工作时，灯丝背面很明显存在色差，影响视觉效果。本实用新型在背面涂覆红外辐射转换层，同时掺入反光粉，使LED发光条的内外面材料颜色保持一致，不会在金属基板背面形成色差，从而提高了视觉效果。

节能环保。本实用新型所述的辐射降温材料，优选地采用云母粉和高导热率材料的混合物，可将热量转换成2~20μm的红外波，辐射到周围环境中，不会对环境造成污染。

附图说明

图1为大气的透射光谱图。

图2为本实用新型提供的一种LED灯丝灯的结构示意图。

图3为本实用新型提供的另一种LED灯丝灯的结构示意图。

图4为本实用新型提供的一种具有绝缘导热泥的LED灯丝灯的结构示意图。

图5为本实用新型提供的一种LED灯丝灯的局部结构示意图。

图6为本实用新型提供的一种LED灯丝灯的局部立体结构示意图。

图7为本实用新型提供的一种LED灯丝灯的局部俯视结构示意图。

图8为本实用新型提供的一种LED灯丝灯的LED发光条部分立体结构示意图。

图9为本实用新型提供的一种LED灯丝灯的LED发光条的立体结构示意图。

图10为本实用新型提供的绝缘层的立体结构示意图。

图11为本实用新型提供的一种LED发光条的结构示意图。

图12为本实用新型提供的一种LED发光条的局部放大图。

图13为本实用新型提供的一种LED发光条单边评置的局部放大图。

图14为本实用新型提供的一种LED发光条的剖视图。

图15为本实用新型提供的另一种LED发光条的结构示意图。

图16为本实用新型提供的另一种LED发光条的结构示意图。

图17为本实用新型提供的另一种LED发光条的结构简图。

图18为本实用新型提供的另一种LED发光条的结构简图。

图19为本实用新型提供的一种C35型号的LED灯丝灯的结构简图。

图20a为本实用新型提供的第一批次LED发光条涂覆红外辐射转换层与未涂覆红外辐射转换层的芯片结温对比图。

图20b为本实用新型提供的第二批次LED发光条涂覆红外辐射转换层与未涂覆红外辐射转换层的芯片结温对比图。

图20c为本实用新型提供的第三批次LED发光条涂覆红外辐射转换层与未涂覆红外辐射转换层的芯片结温对比图。

图20d为本实用新型提供的第四批次LED发光条涂覆红外辐射转换层与未涂覆红外辐射转换层的芯片结温对比图。

附图标记说明：

1、LED发光条；101、通孔；102、金属基板；103、LED芯片；104、红外辐射转换层；105、电极引出装置；106、荧光粉层；107、绝缘材料；2、芯座；201、排气管；3、灯泡壳；4、金属线；5、灯头；6、驱动器；7、外电极引出线；8、绝缘层；801、凸起部；12、绝缘导热泥。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

参见图2和图11，为本实用新型提供的一种LED灯丝灯及LED发光条的结构示意图。所述LED灯丝灯包括一个灯泡壳3、一个带有排气管201的芯座2、一个驱动器6、一个灯头5以及至少一个LED芯片2π发光的LED发光条1。所述灯泡壳3、一个带有排气管201的芯座2、一个驱动器6、一个灯头5以及LED发光条1相互连接形成一个整体，作为LED灯丝灯。所述灯泡壳3与芯座2真空密封形成真空密封腔体，所述真空密封腔体内设有高导热率气体，LED发光条1位于真空密封腔体内部，一面设有LED芯片103，另一面设有红外辐射转换层104；所述LED发光条两端分别通过一条金属线4与驱动器6连接，驱动器6固定在芯座2下方，驱动器6与灯头5通过外电极引出线7串联连接。本实用新型综合传导散热、气体对流散热以及辐射散热等散热方式，形成具有突出散热效果的散热体系，全方位加强LED发光条及LED灯丝灯的散热性能。针对LED芯片产生的热量，一方面，LED发光条1采用金属基板102，具有优异的传导散热性能，金属的导热系数至少为玻璃等材料的几十倍，可以非常迅速地将LED芯片产生的热量传导出来；其次，本实用新型在LED发光条1的金属基板102内侧面涂覆红外辐射转换层104，同时选用红外透射率大于0.8的灯泡壳3，利用辐射散热的原理，将经由金属基板102传导出来的热量通过红外辐射转换层104，转换为2~20μm的红外波，再经由红外透射率大于0.8的灯泡壳3直接透射到外部环境中。此外，灯泡壳3内填充高导热率气体，利用气体对流散发热量。

在实际应用中，红外辐射转换层104由粘合材料与辐射降温材料混合而成，所述粘合材料为硅胶、环氧树脂、塑料、透明胶、透明漆和聚合物中的一种或多种，所述辐射降温材料由红外发射率大于0.8的辐射材料与高导热率材料混合而成。优选地，所述粘合材料与辐射降温材料的质量比可以为1:1。

进一步地，所述红外发射率大于0.8的辐射材料包括云母粉、氧化铝、莫来石、氧化硅、碳化硅中的任一种。所述云母粉可以为白云母粉或绢云母（Sericite）等。除上述列举的材料外，其他本领域技术人员可以预见的红外发射率大于0.8的辐射材料也应落入本实用新型的保护范围。

参见表1，为常见金属和非金属氧化物在100℃的红外发射率。对LED发光条而言，工作温度在100℃左右。因此必须考虑在正常工作状况时（100℃以下）具有较高的发射性能的辐射体。大多数常用金属和非金属氧化物在100℃时的红外发射率在80%左右。

表1：常见金属和非金属氧化物在2~22um波长红外发射率（100℃）

进一步测试部分物质在50℃下的红外辐射性能显示，随着测试温度的降低，不同物质的红外发射率变化规律不同，其中绢云母和氧化铝（Al₂O₃）的发射率进一步提高，大部分波段超过了90%，而氧化锌（ZnO）的发射率则显著降低。见表二。

表2：50℃时部分物质红外线发射率（%）

氧化物混合物的红外发射率，是将金属和非金属氧化物以不同质量比例机械混合后，参见表3，直接测试其辐射性能发现，混合物的红外发射率通常低于其组成物质的最高红外发射率。因此，要制取高发射率的红外线物，一般需选用自身发射率较高的物质为原料。

表3：氧化物混合物的红外线发射率（%）

注：全波段为2~22um。

由表1和表2可知，云母粉和氧化铝为优选地辐射材料。经实验证明，云母粉和氧化铝具有优良的红外辐射性能，拥有比上述所列辐射降温材料更好地红外辐射性能，特别地，云母粉和氧化铝可以将热量转换成特定波段的红外波，即2~20μm的红外波，可以直接透射到周围环境中。但是云母粉并不具有良好的导热性能，经金属基板传导过来的热量并不能有效地传导到云母粉上。

为解决这个问题，本实用新型将云母粉与高导热率材料混合，可以使热量能更加有效地传递到云母粉上，从而转换成红外波，辐射出去。云母粉本体表面的化学功能键比较多，又是层状结构，能和高导热率材料很好地结合，是非常好的分散剂，还可以解决高导热率材料的抱团问题。优选地，按质量百分比计，云母粉可以为1-99%；高导热率材料也可以为1-99%。所述高导热率材料可以为石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化镁、导热陶瓷粉体中的一种或多种。

特别地，云母粉表面粗糙，又为层状结构，在粒径足够小时，其比表面积大，而比表面积越大，红外辐射率越高，这也是优选云母粉的原因之一。

参见图2至图9，本实用新型提供的LED发光条整体可以呈“∧”形、“∩”形、弧形、梯形、倒“凵”形或其他不规则形状，如图2所示，在本实施例中，LED发光条1呈梯形，两端均在下端，中部位于灯泡壳3内部的上端，LED发光条1的两端分别通过一条电引出线4与驱动器6串联连接，驱动器6固定在芯座2上，驱动器6与灯头5通过外电极引出线7串联连接。在本实施例中，芯座2并没有现有技术中用于固定LED灯丝的狭长的延伸入灯泡壳内部的支柱或支架。LED发光条1的固定点均在芯座2上端的同一平面上。在进行灯芯组装工艺时，LED发光条1可通过电引出线4直接焊接在芯座2上端，容易进行机械化加工，简化了生产工艺。现有技术中的LED发光条长度只有约本实用新型提供的LED发光条1的一半，且两端无法同时直接连接到驱动器6，为满足适用电压的需要，需两根LED发光条在芯座的支柱顶部串联后，再由两根LED发光条的剩余两端连接到驱动器6，其生产工艺繁琐复杂。而本实用新型只需一根LED发光条1便可实现原有两根LED发光条的作用，且无需LED发光条之间焊接串联等复杂操作。

在实际应用中，LED发光条1的数量可以为多个。如图3所示，在该实施例中，LED发光条1的数量为2个，相互交叉排列，末端均通过电引出线4与驱动器6连接，两LED发光条1为并联连接。多个LED发光条1相互交叉排列时，可以在LED发光条1的中部交叉部设置一个绝缘层8，以保证不同LED发光条之间不会相互干扰。更进一步地，如图8至图10所示，位于上层的LED发光条1中部可以设置一个通孔101，与绝缘层8上的凸起部801相适应。在实际应用中，绝缘层8安装在下层的LED发光条1上，然后再安装上层的LED发光条1，时凸起部801穿过通孔101，以此进一步增强LED发光条1的牢固程度。

在实际应用中，灯泡壳3与芯座2接合位置处利用高温加热处理将二者熔封，构成真空密封腔体，其工艺与传统的白炽灯的熔封工艺相同，在此不再赘述。在密封时，一并将LED发光条1密封进真空密封腔体内。经排气管201把真空密封腔体抽真空后，充入高导热率气体。所述高导热率气体可以为氦气、氢气、氮气、氩气中的一种或多种。在使用时可形成有效的对流散热，把热量经灯泡壳散发掉。在实际应用中，参见图2或图3，排气管201位于芯座2的内部，排气管201的末端口设有熔封头。

参见图2，本实用新型的芯座2与现有的芯柱不同，本实用新型的芯座2不含有支架，LED发光条1两端通过金属线4固定在芯座2的同一平面上，焊接点位少，简化了生产工艺。优选地，金属线4可采用硬体金属，以加强其机械强度，保证LED发光条1固定的稳定性。

在实际应用中，驱动器6可以包括驱动器壳体和驱动电路，所述驱动电路位于驱动器壳体的内部，所述驱动电路为阻容降压电源、线性恒流电源或开关恒流电源中的任一种。如图4所示，驱动器6上涂覆有绝缘导热泥12，绝缘导热泥12连接到灯头5上，绝缘导热泥12由所述粘合材料与高导热率材料的混合而成。通过绝缘导热泥12，将驱动器6上的功率器件产生的热量传导至灯头5的金属壁上，从而散发出去。优选地，绝缘导热泥12可以只在涂覆在驱动器6的功率器件上。

在实际应用中，根据不同的需求，灯泡壳3可以为透明泡壳、乳白泡壳、磨沙泡壳、有色泡壳、部分表面带有反射层的泡壳、部分表面带有棱镜的泡壳、部分表面带有透镜的泡壳或硅系泡壳。灯泡壳3为硅酸盐系玻璃泡壳，硅酸盐系玻璃泡拥有良好的红外透射率，红外透射率在0.9以上，当热量被转换成红外波时，便可以高效轻松地被传送出去。

在实际应用中，根据不同的需求，灯泡壳3可以采用A型泡壳、G型泡壳、PAR型泡壳、T型泡壳、烛型泡壳、P型泡壳、PS型泡壳、BR型泡壳、ER型泡壳或BRL型泡壳；所述灯头采用E12型、E14型、E27型、E26型、E40型、GU型、BX型、BA型、EP型、EX型、GY型、GX型、GR型、GZ型或G型，以适应不同的灯座。如图2或图3所示，这些实施例中的灯泡壳3采用的是A60型号的灯泡壳，而如图19所示，该实施例采用的则是C35型号的灯泡壳3，也称为烛型泡壳。

参见图11~图18，为本实用新型提供的不同形态的LED发光条的结构示意图或局部放大图。参见图11至图14，为本实用新型提供的一种LED发光条，包括金属基板102、位于金属基板102上的至少一串、以相同PN结方向串联连接的LED芯片103，金属基板102两端设有电极引出装置105，电极引出装置105通过绝缘材料107与金属基板102两端固定连接， LED芯片103与电极引出装置105串联连接。在本实施例中，金属基板102为倒“V”型结构，LED芯片103分布在金属基板102两外侧面，每侧的LED芯片103分别通过金线串联在一起，如图13所示，LED芯片103与电极引出装置105串联，LED芯片103另一端与金属基板串联，实现电性连接。金属基板102内侧面还涂覆有红外辐射转换层104，红外辐射转换层104由粘合材料与辐射降温材料混合而成，所述粘合材料为硅胶、环氧树脂、塑料、透明胶、透明漆和聚合物中的一种或多种，所述辐射降温材料为石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化镁、导热陶瓷粉体、云母粉中的一种或多种。优选地，所述辐射降温材料可以为云母粉和其他高导热率材料的混合物。经实验证明，云母粉具有优良的红外辐射性能，可以将热量转换成2~20μm的红外波，将云母粉与高导热率材料混合，可以使热量能更加有效地传递到云母粉上，从而转换成红外波，辐射出去。

参见图20a~图20d，为本实用新型提供的不同批次LED发光条涂覆红外辐射转换层与未涂覆红外辐射转换层的芯片结温对比图。分别选择相同功率下，涂覆红外辐射转换层与不涂覆红外辐射转换层的LED灯丝芯片结温的温度进行对比。由图可知，通过本实用新型的散热体系，在相同条件下，与不涂覆红外辐射散热材料的LED灯丝灯相比，本实用新型可以降低每根LED发光条的工作温度10~12℃，且在功率越大的情况下，温度下降的越明显。

在实际应用中，金属基板102两端在下，中部在上，整体呈“∧”形、“∩”形、弧形、梯形、倒“凵”形或其他不规则形状。在本实施例中，金属基板102整体呈梯形。图14所示的实施例中金属基板102呈“∧”形。图16所示的实施例中金属基板102呈倒“凵”形。图17和图18所示的实施例中金属基板102呈弧形。应当注意的是，其他与本实用新型中列举的金属基板整体形状等同或近似，即均为金属基板102两端在下，中部在上的形状的，均应落入本实用新型所要求保护的范围。现有技术中的LED发光条长度只有约本实用新型提供的LED发光条1的一半，且两端无法同时直接连接到驱动器6，为满足适用电压的需要，需两根LED发光条在芯座的支柱顶部串联后，再由两根LED发光条的剩余两端连接到驱动器，其生产工艺繁琐复杂。而本实用新型只需一根LED发光条1便可实现原有两根LED发光条的作用，且无需LED发光条之间焊接串联等复杂操作。

在实际应用中，如图11所示，LED芯片103分布在金属基板102的两外侧面上，均为2π发光的LED芯片103。当应用于LED灯丝灯中的LED发光条1只有一根时，金属基板102的外侧面可连贯的排布LED芯片103，如图18所示。当应用于LED灯丝灯中的LED发光条1的数量在2根以上时，金属基板102的中部为连接绝缘层8而不再分布LED芯片103。

在实际应用中， LED芯片103为蓝光LED芯片、红光LED芯片、绿光LED芯片、黄光LED芯片、紫光LED芯片中的一种或其任意组合。

在实际应用中，金属基板102上带有LED芯片103的表面上设有荧光粉层106，荧光粉层106包括荧光粉和透明介质，所述透明介质包括硅胶、环氧树脂、塑料、透明胶、透明漆和聚合物中的一种或多种。本实用新型的LED发光条为2π发光，只需在一面涂覆荧光粉层便能保证不会漏蓝光，而采用透明基板的LED灯丝必须保证灯丝全部被荧光粉层包裹才不会漏蓝光。

所述荧光粉为YAG系列黄粉、黄绿粉，或硅酸盐系列黄粉、黄绿粉、橙粉，或氮化物、氮氧化物系列红粉或YAG系列荧光粉、硅酸盐系列荧光粉、氮化物、氮氧化物系列荧光粉的任意组合。

优选地，红外辐射转换层104还掺有反光粉。进一步地，所述反光粉的颜色与荧光粉层相符。优选地，可以为黄色反光粉或白色反光粉，使LED发光条的内外面保持一致，不会在金属基板背面形成色差，从而提高了发光效果。

本实用新型综合传导散热、气体对流散热以及辐射散热等散热方式，形成具有突出散热效果的散热体系，全方位加强LED发光条及LED灯丝灯的散热性能。LED灯丝灯的热量主要来自LED芯片及驱动器上的功率器件。针对LED芯片产生的热量，一方面，LED发光条采用金属基板，具有优异的传导散热性能，金属的导热系数至少为玻璃等材料的几十倍，可以非常迅速地将LED芯片产生的热量传导出来；其次，本实用新型在LED发光条的金属基板内侧面涂覆红外辐射转换层，同时选用具有高红外透射率的硅酸盐系玻璃灯泡壳，利用辐射散热的原理，将经由金属基板传导出来的热量通过红外辐射转换层，转换为2~20μm的红外波，再经由硅酸盐系玻璃灯泡壳直接透射到外部环境中。此外，灯泡壳内填充高导热率气体，利用气体对流散发热量。针对驱动器上的功率器件，本实用新型在驱动器上涂覆绝缘导热泥，并通过绝缘导热泥与灯头连接，将驱动器上产生的热量经由绝缘导热泥传导到灯头的金属壁上，经灯头散发出去。通过本实用新型的散热体系，可以降低每根LED发光条的工作温度10~12℃。

通过全方位的散热设计，使LED灯丝灯比现有技术的灯丝灯使用温度大幅降低，而随着温度的降低，其发光效率进一步提升。普通A60型号的LED灯丝灯以往只能做到806lm的上限值，而本实用新型提供的同样型号的LED灯丝灯可以提高到1520lm。

本实用新型的LED发光条为2π发光，只需在一面涂覆荧光粉层便能保证不会漏蓝光，而采用透明基板的LED灯丝必须保证灯丝全部被荧光粉层包裹才不会漏蓝光。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，包括红外透射率大于0.8的灯泡壳、带有排气管的芯座、驱动器、灯头以及至少一个LED芯片2π发光的LED发光条；所述灯泡壳与芯座真空密封形成真空密封腔体，所述真空密封腔体内设有高导热率气体；所述LED发光条位于真空密封腔体内部，一面为设有LED芯片的发光层，另一面设有红外辐射转换层；所述LED发光条两端分别通过一条金属线固定在芯座上，并与所述驱动器连接，所述驱动器固定在所述芯座下方，所述驱动器与灯头通过外电极引出线串联连接。

2.根据权利要求1所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，所述红外辐射转换层包括粘合材料和辐射降温材料，所述粘合材料为硅胶、环氧树脂、塑料、透明胶、透明漆和聚合物中的一种或多种，所述辐射降温材料由红外发射率大于0.8的辐射材料与高导热率材料混合而成。

3.根据权利要求2所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，所述红外发射率大于0.8的辐射材料包括云母粉、氧化铝、莫来石、氧化硅、碳化硅中的任一种。

4.根据权利要求2所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，所述高导热率材料为石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化镁、导热陶瓷粉体的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，所述LED发光条整体呈“∧”形、“∩”形、弧形、梯形或倒“凵”形。

6.根据权利要求5所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，所述LED发光条至少为两个，各LED发光条相互并联连接，所述发光条中部通过绝缘层连接，各LED发光条中部交叉排列。

7.根据权利要求6所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，所述LED发光条中部设有通孔，所述绝缘层对应位置设有凸起部，与所述通孔相配。

8.根据权利要求4所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，所述驱动器上涂覆有绝缘导热泥，所述绝缘导热泥连接到所述灯头上，所述绝缘导热泥由所述粘合材料与高导热率材料的混合而成。

9.根据权利要求1所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，所述红外透射率大于0.8的灯泡壳为硅酸盐系玻璃泡壳。

10.根据权利要求9所述的具有红外辐射散热的LED灯丝灯，其特征在于，所述灯泡壳采用A型泡壳、G型泡壳、PAR型泡壳、T型泡壳、烛型泡壳、P型泡壳、PS型泡壳、BR型泡壳、ER型泡壳或BRL型泡壳；所述灯头采用E12型、E14型、E27型、E26型、E40型、GU型、BX型、BA型、EP型、EX型、GY型、GX型、GR型、GZ型或G型。

11.一种具有红外辐射散热的LED发光条，其特征在于，包括金属基板、位于金属基板上的至少一串、以相同PN结方向串联连接的2π发光的LED芯片，所述金属基板背面设有红外辐射转换层，所述红外辐射转换层包括粘合材料和辐射降温材料，所述粘合材料为硅胶、环氧树脂、塑料、透明胶、透明漆和聚合物中的一种或多种，所述辐射降温材料由红外发射率大于0.8的辐射材料与高导热率材料混合而成。

12.根据权利要求11所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其特征在于，所述红外发射率大于0.8的辐射材料包括云母粉、氧化铝、莫来石、氧化硅、碳化硅中的任一种；所述高导热率材料为石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化镁、导热陶瓷粉体的一种或多种。

13.根据权利要求11所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其特征在于，所述金属基板整体呈“∧”形、“∩”形、弧形、梯形或倒“凵”形。

14.根据权利要求11所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其特征在于，所述LED芯片为蓝光LED芯片、红光LED芯片、绿光LED芯片、黄光LED芯片、紫光LED芯片中的一种或其任意组合。

15.根据权利要求11所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其特征在于，所述金属基板上带有LED芯片的表面上设有荧光粉层，所述荧光粉层包括荧光粉和透明介质，所述透明介质包括硅胶、环氧树脂、塑料、透明胶、透明漆和聚合物中的一种或多种。

16.根据权利要求15所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其特征在于，所述荧光粉为YAG系列黄粉、黄绿粉，或硅酸盐系列黄粉、黄绿粉、橙粉，或氮化物、氮氧化物系列红粉或YAG系列荧光粉、硅酸盐系列荧光粉、氮化物、氮氧化物系列荧光粉的任意组合。

17.根据权利要求16所述的具有红外辐射散热的LED发光条，其特征在于，所述红外辐射转换层还掺有反光粉，所述反光粉为颜色与所述荧光粉层相近。