CN212319432U - 一种led球泡灯 - Google Patents

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CN212319432U CN202020120233.6U CN202020120233U CN212319432U CN 212319432 U CN212319432 U CN 212319432U CN 202020120233 U CN202020120233 U CN 202020120233U CN 212319432 U CN212319432 U CN 212319432U
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Abstract

本申请涉及照明领域，公开了一种LED球泡灯，其包括灯壳；灯头，连接所述灯壳；芯柱，自所述灯头延伸至所述灯壳内；以及单一条LED灯丝，位于所述灯壳内，LED球泡灯位于一空间坐标系(X,Y,Z)中，其中Z轴与所述芯柱平行，灯头的直径为R1，所述灯壳的最大直径为R2，LED灯丝在YZ平面上的Y轴方向上的最大宽度或在XZ平面上的X轴方向上的最大宽度为R3，R1＜R3＜R2。本申请具有发光均匀、散热效果佳的特点。

Description

一种LED球泡灯
技术领域
本申请涉及照明领域，尤其涉及一种LED灯丝，还涉及了应用所述LED灯丝的球泡灯。
背景技术
LED具有环保、节能、高效率与长寿命的优势，因此在近几年来普遍受到重视，逐渐取代传统照明灯具的地位。然而传统LED光源的发光具有指向性，不像传统灯具能做出大广角范围的照明，因此，将LED应用于传统灯具，视灯具的种类，而有相应的挑战。
近几年来，一种能让LED光源类似传统钨丝球泡灯发光，达成360°全角度照明的LED 灯丝日渐受到业界的重视。这种LED灯丝的制作是将多颗LED芯片串接固定在一片狭小细长的玻璃基板上，然后以掺有荧光粉的硅胶包裹整支玻璃基板，再进行电气连接即可完成。此外，还有一种LED软灯丝，其与上述的灯丝结构类似，而玻璃基板的部分改用具有可挠性基板(以下简称FPC)，使得灯丝可具有一定的弯折度。然而，利用FPC所制成的软灯丝具有例如FPC的热膨胀系数与包覆灯丝的硅胶的热膨胀系数不同，长久使用会导致LED芯片的移位甚至脱胶；或者是FPC不利于制程条件的灵活改变等缺点。
申请人曾经揭露一种软灯丝(例如:中国专利公开号:CN106468405A的部分实施例)，其中提供了一种无承载基板的软灯丝结构，以具可挠性且具波长转换功效的荧光封装体，取代传统必须先将芯片安装于基板上，再进行涂布荧光粉/封装的结构。然而其中部分的灯丝结构在弯折时对芯片间金属打线的稳定性存在挑战，当灯丝中芯片的排布缜密时，如果通过金属打线的方式将相邻的LED芯片进行连接，由于灯丝弯曲时造成应力过于集中在灯丝特定部位，容易使连接LED芯片的金属打线造成破坏甚至断裂，因此部分的实施例在质量上仍有提升的空间。
现有技术中，大多数LED灯均是采用蓝光LED芯片与黄色荧光粉组合发出白光，但LED 灯的发射光谱在红光区域的光较弱，显色指数较低，难以实现低色温，为提高显色指数，一般是添加一定的绿色荧光粉、红色荧光粉，但红色荧光粉的相对转化率较低，通常会导致LED 灯的总体光通量降低，即光效下降。
另外，LED灯丝一般是设置于LED球泡灯之中，而为了呈现外观上的美感，也为了让LED灯丝的光照效果更为均匀且广阔，LED灯丝会被弯折而呈现多种曲线。不过LED灯丝中排列着LED芯片，而LED芯片是相对较坚硬的物体，因此会使得LED灯丝较难被弯折成理想的形状。并且，LED灯丝也容易因为弯折时的应力集中而产生裂痕。
本申请案是对上述申请案进一步优化，以进一步对应各种不同的制程和产品需求。
实用新型内容
特别注意，本公开可实际包括当前要求保护或尚未要求保护的一个或多个实用新型方案，并且在撰写说明书的过程中为了避免由于这些发明之间的不必要区分而造成混淆，本文可能的多个实用新型方案可在此被共同称为“本申请”。
在此概要描述关于“本申请”的许多实施例。然而所述词汇“本申请”仅仅用来描述在此说明书中揭示的某些实施例(不管是否已在权利要求中)，而不是所有可能的实施例的完整描述。以下被描述为“本申请”的各个特征或方面的某些实施例可以不同方式合并以形成一 LED球泡灯或其中一部分。
本申请公开了一种LED球泡灯，所述LED球泡灯包括：
灯壳；
灯头，连接所述灯壳；
芯柱，自所述灯头延伸至所述灯壳内；以及
单一条LED灯丝，位于所述灯壳内，所述LED灯丝包括灯丝本体与二灯丝电极，所述二灯丝电极位于所述灯丝本体的相对两端，二灯丝电极分别连接二导电支架，LED球泡灯位于一空间坐标系(X,Y,Z)中，其中Z轴与所述芯柱平行，所述灯头的直径为R1，所述灯壳的最大直径为R2，LED灯丝在YZ平面上的Y轴方向上的最大宽度或在XZ平面上的X轴方向上的最大宽度为R3，其中R1＜R3＜R2。
作为优选，所述LED灯丝弯折时具有至少两个第一弯折点和至少一个第二弯折点，所述第一弯折点与第二弯折点间隔设置，任一所述第一弯折点在Z轴上的高度大于任一所述第二弯折点。
作为优选，相邻两所述第一弯折点在Y轴或X轴上的间距相等。
作为优选，相邻两所述第一弯折点在Y轴或X轴上的间距具有最大值D1与最小值D2， D2的范围为0.5D1至0.9D1。
作为优选，所述灯壳的内壁上具有异物，每平方厘米所述灯壳的内壁面积上异物沉积的平均厚度为0.01～2mm。
作为优选，所述LED灯丝包括至少两个LED段及连接相邻LED段的导体段。
作为优选，在XY平面上，LED段的弯折点位于以所述导体段为圆心的圆周上。
作为优选，所述LED球泡灯的光谱在波长400nm至800nm之间具有三个峰值P1、P2、P3，所述峰值P1在波长430nm至480nm之间，所述峰值P2在波长580nm至620nm之间，所述峰值P3在波长680nm至750nm之间。
作为优选，所述峰值P1的强度小于所述峰值P2的强度，所述峰值P2的强度小于所述峰值P3的强度。
作为优选，所述LED球泡灯的平均显色指数大于95，LED灯丝的光效大于或等于100lm/w。
本申请通过上述技术方案，具有以下或任意组合的技术效果：(1)通过设计灯头的直径、灯壳的最大直径及LED灯丝在YZ平面上的Y轴方向上的最大宽度或在XZ平面上的X轴方向上的最大宽度之间的关系，可有效提高球泡灯的散热效果；(2)将LED灯丝结构区分为LED段和导体段，因此LED灯丝在弯折时容易将应力集中于导体段，使LED段中连接相邻芯片的金线在弯折时减少断裂的机率，从而提升LED灯丝整体质量；(3)可实现灯丝弯折点亮，降低了导线的脱落概率，增加了产品的可靠度；(4)本申请LED球泡灯的光谱分布有别于传统LED光谱分布，更接近传统白炽光的光谱分布，也接近自然光的光谱分布，提升了人体对光照的舒适性。
附图说明
图1是本申请的LED灯丝的一实施例的结构示意图；
图2A至图2D所示分别为根据本申请的一个实施例的LED球泡灯的示意图、侧视图、另一侧视图与顶视图；
图3所示为本申请的一个实施例的LED球泡灯的出光光谱示意图；
图4所示为本申请的一个实施例的LED球泡灯的出光光谱示意图；
图5所示为本申请的一个实施例的LED球泡灯的出光光谱示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施例做详细的说明。
图1是本申请的LED灯丝的一实施例的结构示意图，如图1所示，LED灯丝400具有：光转换层420；LED段402,404；电极410,412；以及用于电连接相邻两LED段402、404间的导体段430。LED段402、404包括至少两个LED芯片442，LED芯片间通过导线440相互电性连接。在本实施例中，导体段430包括连接LED段402、404的导体430a，其中分别位于相邻两LED段402、404内的两个LED芯片442间的最短距离大于LED段402/404内相邻两LED 芯片之间的距离，导线440的长度小于导体430a的长度。如此一来，得以确保当两LED段之间弯折时，所产生的应力不致使导体段产生断裂。光转换层420涂布于LED芯片442/电极410、 412的至少两侧上。光转换层420暴露出电极410、412的一部分。光转换层420可至少具有一顶层420a及一基层420b，分别作为灯丝的上位层以及下位层，于此实施例中顶层420a及基层420b分别位于LED芯片442/电极410、412的两侧。一实施例中，如果供给灯丝不超过 8w的电能，灯丝点亮时，每毫米灯丝长度至少发出4lm的白光。一实施例中，每毫米灯丝长度包括至少2个LED芯片，在25℃周边环境中，LED灯丝的温度不大于LED灯丝点亮15000 小时时的结温。
作为顶层420b一部分的荧光粉组合物，包括第一荧光粉、第二荧光粉、第三荧光粉及第四荧光粉，在蓝光激发下第一荧光粉的波长峰值为490～500nm，半峰波宽(FWHM)为 29～32nm；在蓝光激发下第二荧光粉的波长峰值为520～540nm，半峰波宽(FWHM)为 110～115nm；在蓝光激发下第三荧光粉的波长峰值为660～672nm，半峰波宽(FWHM)为 15～18nm；在蓝光激发下第四荧光粉的波长峰值为600～612nm，半峰波宽(FWHM)为72～75nm 或波长峰值为620～628nm，半峰波宽(FWHM)为16～18nm或波长峰值为640～650nm，半峰波宽(FWHM)为85～90nm。第一荧光粉、第二荧光粉、第三荧光粉、第四荧光粉中任一一种荧光粉的中心粒径(D50)范围为15～20μm，第二荧光粉、第三荧光粉的D50的范围优选为15～16μm，第一荧光粉、第四荧光粉的D50的范围优选为16～20μm。蓝光激发荧光粉时，具有相同荧光粉浓度的顶层，其厚度会对荧光粉的半峰波宽产生影响，此实施例中，顶层420b 的厚度为80～100μm。荧光粉组合物中各荧光粉的重量百分比为：第一荧光粉为5.45～5.55％，第二荧光粉为70～88％，第三荧光粉为0.6～7％，第四荧光粉余量，顶层调配在一定的荧光粉与胶的比例下，选取不同峰值波长的荧光粉，在波长峰值为451nm、FWHM为16.3nm的蓝光LED芯片、电流为30mA的条件下，测得后的光性能如表1所示:
表1
Figure DEST_PATH_GDA0002706082250000051
从表1中的编号No1～4可得出知，调配荧光粉组合物中第三荧光粉、第四荧光粉的含量会对光效(Eff)、平均显色指数(Ra)及饱和红色(R9)有影响。从编号No1、2可知，当峰值波长为670nm的第四荧光粉的含量增加时，Eff会增加，而Ra及R9会减少；以峰值波长为630nm的荧光粉代替峰值波长为652nm的荧光粉时，由表1中的编号No.3、4可以看出，峰值波长为670nm的第四荧光粉含量增加时，Eff会减少，而Ra及R9会增加。因而可根据实际需要，选用不同波长峰值的第四荧光粉时，调配第三荧光粉、第四荧光粉的用量以期获得较优的发光性能。
荧光粉与胶的比例
选用相同的荧光粉，调配荧光粉组合物与胶的比例，如表2所示，从表2中可以看出，荧光粉组合物与胶的比例不同，Eff、Ra、R9及CCT均不相同，荧光粉组合物占胶的比例越多，Eff、Ra及CCT下降，而R9呈下降后再上升的趋势；另外由于荧光粉组合物搭配胶(例如硅胶)作为LED灯丝的顶层时，在顶层制作过程中，由于荧光粉组合物的比重大于硅胶的比重，会出现荧光粉显著沉降，导致白光LED色温飘移，当荧光粉占比量越大时，荧光粉沉降越多，色温飘移越严重，因而顶层中荧光粉组合物与胶的重量比为0.2～0.3:1，优选 0.25～0.3:1。在一实施例中，可在荧光粉组合物中加入一定量的空心玻璃微珠，荧光粉沉降时，玻璃微珠上浮，上浮过程中对光的背散射/发射程度下降，与荧光粉沉降对光散射的效果抵消，因此能缓解色温飘移现象，另外由于微珠对可见光的吸收较小，所以加入玻璃微珠对白光LED的初始亮度影响较小。玻璃微珠与荧光粉组合物的质量比为1:5～15，优选玻璃微珠与荧光粉组合物的重量比为1:10～15。
表2
Figure DEST_PATH_GDA0002706082250000061
在一实施例中，提供一种LED灯丝，所述LED灯丝由上述所述的荧光粉组合物搭配蓝光芯片做成，蓝光芯片的波长峰值为450～500nm，半峰波宽为15～18nm。
请参考图2A与图2B至图2D，图2A所示为根据本申请的一个实施例的LED球泡灯40h的示意图，图2B至图2D所示分别为图2A的LED球泡灯40h的侧视图、另一侧视图与顶视图。在本实施例中，如图2A至2D所示，LED球泡灯包括灯壳12、连接灯壳12的灯头16、设于灯壳12内的芯柱19及单根LED灯丝100。芯柱19包括相对的芯柱底部与芯柱顶部(或称为立杆19a)，所述芯柱底部连接所述灯头16，芯柱顶部延伸至灯壳12内部，例如芯柱顶部可位于灯壳12内部约为中心的位置。LED灯丝100包括灯丝本体与二灯丝电极110、112，所述二灯丝电极110、112位于所述灯丝本体的相对两端，灯丝本体即为LED灯丝100不包括灯丝电极110、112的其它部分。
传统的球泡灯在制作过程中，为了避免钨丝于空气中燃烧而氧化断裂失效，因此会设计一喇叭芯柱的玻璃结构物套在玻璃灯壳的开口处加以烧结密封，然后再透过喇叭芯柱的埠连接真空泵将灯壳内部的空气抽换成氮气，避免灯壳内部的钨丝燃烧氧化，最后再将喇叭芯柱的埠烧结密封。因此真空泵透过芯柱可将灯壳内部的空气抽换成全氮气或是氮气与氦气适度的比例组合，以改善灯壳内气体的导热率，同时也去除了潜藏在空气中的水雾。一实施例中，也可抽换成氮气与氧气或氮气与空气适度的比例组合，氧气或空气含量为灯壳体积的1～10％，优选1～5％，基层中含有饱和烃时，在LED球泡灯使用过程中，饱和烃会受光，热，应力等作用产生自由基，产生的自由基或活化分子与氧结合形成过氧化物自由基，灯壳中充入氧气，可提高含饱和烃基层的耐热、耐光性能。
在LED球泡灯的制备过程中，为提高灯壳12对LED灯丝发出的光的折射率，可在灯壳12的内壁上附着一些异物，如松香。灯壳12内壁面积每平方厘米内异物沉积的平均厚度为 0.01～2mm，优选异物的厚度为0.01～0.5mm。在一实施例中，灯壳12内壁面积每平方厘米内的异物含量占整个灯壳12内壁上异物含量的1％～30％，优选1％～10％。上述异物含量例如可通过对灯壳进行真空干燥的方法予以调整。在另一实施例中，可在灯壳12的充气气体中留有一部分杂质，充气气体中的杂质含量为灯壳12体积的0.1％～20％，优选0.1～5％，可通过例如对灯壳进行真空干燥的方法对杂质含量进行调整，因充气气体中含有少量杂质，LED灯丝发出的光经过杂质的发射或折射，发光角度增加，有利于改善LED灯丝的发光效果。
LED球泡灯位于一空间坐标系(X,Y,Z)中，其中Z轴与芯柱19平行，LED灯丝100弯折时具有至少两个第一弯折点与至少一个第二弯折点，第一弯折点与第二弯折点间隔设置，任一第一弯折点在Z轴上的高度大于任一第二弯折点，一实施例中，相邻两第一弯折点在Y轴或X轴上的间距相等，LED灯丝外观整洁美观。一实施例中相邻两第一弯折点在Y轴或X 轴上的间距具有最大值D1与最小值D2，D2的范围为0.5D1至0.9D1，每个平面上的光通量分布较一致。设灯头16的直径为R1(参见图2B)，灯壳12的最大直径或在YZ平面中灯壳 12的最大水平间距为R2(参见图2B)，LED灯丝100在YZ平面上的Y轴方向上的最大宽度(参见图2B)或在XZ平面上的X轴方向上的最大宽度为R3(参见图2C)，R3介于R1 与R2之间，即R1＜R3＜R2，LED灯丝弯折时，其在Z轴方向上的相邻第一弯折点和/或相邻第二弯折点之间的间距较宽，有利于提高LED灯丝的散热效果。而在LED球泡灯的制作过程，可先将LED灯丝100以收折的方式置入灯壳12的内空间后，再以手工或机械的方式将灯丝100于灯壳12内进行伸展，使得灯丝100在XZ平面上的最大长度满足上述关系式。
如图2A至图2D所示，在本实施例中，LED灯丝100的导体段130为一个，而LED段102、104有两个，且每两相邻的LED段102、104之间是通过导体段130连接，LED灯丝100 在最高点的弯折态样呈现圆弧弯曲，即LED段102、104分别在LED灯丝100的最高点呈现圆弧弯曲，且导体段在LED灯丝的低点也呈现圆弧弯曲。LED灯丝100可定义为在每一个弯折的导体段130之后是接续一个分段，则各个LED段102、104形成对应的分段。
并且，由于LED灯丝100采用柔性基层，柔性基层优选采用有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物，因此LED段102、104本身也具有一定程度的弯折能力。在本实施例中，两个LED段102分别弯折形成倒U形，而导体段130位于此两LED段102之间，且导体段130的弯折程度是相同于或更大于LED段102的弯折程度。也就是说，两个LED段102在灯丝高点处分别弯折形成倒U形並具有一弯曲半径R1值，导体段130在灯丝LED灯丝100低点处弯折並具有一弯曲半径R2值，其中R1大于R2值。通过导体段130的配置，使LED灯丝100得以在有限空间内实现小回转半径的弯折。在一实施例中，LED段102与LED段104的弯折点在 Z方向上处于同一高度。此立竿19a的高度是对应于导体段130的高度。举例来说，导体段 130的最低处可连接至立竿19a的顶部，以使LED灯丝100的整体造型不易变形。在不同实施例中，导体段130可穿过立竿19a的顶部的穿孔而彼此连接，或导体段130可胶黏于立竿 19a的顶部而彼此连接，但不限于此。在一实施例中，导体段130与立杆19a可采用导丝连接，例如在立杆19a的顶部引出一导丝连接导体段130。
如图2B所示，在本实施例中，在Z方向上，导体段130的高度高于两电极110、112，且两LED段102是分别由两电极110、112向上延伸至最高点后，再弯折向下延伸至连接两 LED段102的导体段130。如图2C所示，在本实施例中，LED灯丝100在XZ平面的轮廓类似V形，也就是两LED段102是分别朝上朝外斜向延伸，并于最高点弯折后，再分别朝下朝内斜向延伸至导体段130。如图2D所示，在本实施例中，LED灯丝100在XY平面的轮廓具有S形。如图2B与图2D所示，在本实施例中，导体段130位于电极110、112之间。如图2D所示，在本实施例中，在XY平面上，LED段102的弯折点、LED段104的弯折点及电极110、112大致位于以导体段130为圆心的圆周上。
请参照图3，图3为本申请的一个实施例的LED球泡灯的出光光谱示意图。在本实施例中，LED球泡灯可以是先前的各实施例所揭示的任一LED球泡灯，且此LED球泡灯之中设置有先前的各个实施例所揭示的任一单一条LED灯丝。经由光谱测量仪测量LED球泡灯所发出的光，可得到如图3所示的光谱示意图。由此光谱示意图可看出，LED球泡灯的光谱主要分布于波长400nm至800nm之间，且在此范围中的三处出现有三个峰值P1、P2、P3。峰值P1约在波长430nm至480nm之间，峰值P2约在波长580nm至620nm之间，而峰值P3 约在波长680nm至750nm之间。在强度上，峰值P1的强度小于峰值P2的强度，而峰值P2 的强度小于峰值P3的强度。如图3所示，这样的光谱分布接近传统白炽光灯丝灯的光谱分布，也接近自然光的光谱分布。某一实施例中，单一条LED灯丝的出光光谱示意图如图4所示，由此光谱示意图可看出，LED球泡灯的光谱主要分布于波长400nm至800nm之间，且在此范围中的三处出现有三个峰值P1、P2、P3。峰值P1约在波长430nm至480nm之间，峰值 P2约在波长480nm至530nm之间，而峰值P3约在波长630nm至680nm之间。这样的光谱分布接近传统白炽光灯丝灯的光谱分布，也接近自然光的光谱分布。
请参照图5，图5为本申请一实施例的LED球泡灯的出光光谱图，从图中可看出，LED球泡灯的光谱分布于波长400nm至800nm之间具有类似如图4所示的三个峰值P1’、P2’、P3’，不同之处在于，P1’的强度大于P1，P3’的半波峰宽大于P3。该LED球泡灯具有大于95的平均显色指数Ra(R1-R8)，具有大于或等于90的饱和红色(R9)，LED灯丝的光效(Eff)大于或等于100lm/w。
本申请所指的”一根LED灯丝”、”一条LED灯丝”，指的是由前述导体段和LED段共同连接而成或者只由LED段组成，具有相同且连续的光转换层(包括相同且连续形成的顶层或底层)，并且仅在两端设置有与灯泡导电支架电性连接的两个导电电极，符合以上结构叙述即为本申请所称的单一LED灯丝结构。
本申请在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本申请的其中一些实施方式，而不应解读为限制。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换或实施例之间的合理组合(又特别是图1灯丝实施例，组合到图2的灯泡实施例中)，均应设为涵盖于本申请说明书支持的范畴内。因此，本申请的保护范围当以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种LED球泡灯，其特征在于，所述LED球泡灯包括：
灯壳；
灯头，连接所述灯壳；
芯柱，自所述灯头延伸至所述灯壳内；以及
单一条LED灯丝，位于所述灯壳内，所述LED球泡灯位于一空间坐标系(X,Y,Z)中，其中Z轴与所述芯柱平行，所述灯头的直径为R1，所述灯壳的最大直径为R2，LED灯丝在YZ平面上的Y轴方向上的最大宽度或在XZ平面上的X轴方向上的最大宽度为R3，其中R1＜R3＜R2。
2.根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于，所述LED灯丝弯折时具有至少两个第一弯折点和至少一个第二弯折点，所述第一弯折点与第二弯折点间隔设置，任一所述第一弯折点在Z轴上的高度大于任一所述第二弯折点。
3.根据权利要求2所述的LED球泡灯，其特征在于，相邻两所述第一弯折点在Y轴或X轴上的间距相等。
4.根据权利要求2所述的LED球泡灯，其特征在于，相邻两所述第一弯折点在Y轴或X轴上的间距具有最大值D1与最小值D2，D2的范围为0.5D1至0.9D1。
5.根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于，所述灯壳的内壁上具有异物，每平方厘米所述灯壳的内壁面积上异物沉积的平均厚度为0.01～2mm。
6.根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于，所述LED灯丝包括至少两个LED段及连接相邻LED段的导体段。
7.根据权利要求6所述的LED球泡灯，其特征在于，在XY平面上，所述LED段的弯折点位于以所述导体段为圆心的圆周上。
8.一种LED球泡灯，其特征在于，所述LED球泡灯包括：
灯壳；
灯头，连接所述灯壳；
芯柱，自所述灯头延伸至所述灯壳内；以及
单一条LED灯丝，位于所述灯壳内，所述单一条LED灯丝所发出光的光谱强度在波长400nm至800nm之间具有三个峰值P1、P2、P3，所述峰值P1在波长430nm至480nm之间，所述峰值P2在波长580nm至620nm之间，所述峰值P3在波长680nm至750nm之间。
9.根据权利要求8所述的LED球泡灯，其特征在于，所述峰值P1的强度小于所述峰值P2的强度，所述峰值P2的强度小于所述峰值P3的强度。
10.根据权利要求8所述的LED球泡灯，其特征在于，所述LED球泡灯的平均显色指数大于95，所述LED灯丝的光效大于或等于100lm/w。
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