WO2016191903A1 - 一种驱动电源集成在泡壳内部的led球泡灯 - Google Patents

一种驱动电源集成在泡壳内部的led球泡灯 Download PDF

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高基伟
徐小秋
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刘远平
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Abstract

一种驱动电源集成在泡壳（1）内部的LED球泡灯，包括：泡壳（1）、芯柱（2）、固定在芯柱（2）上的电源驱动器（3）、多个与电源驱动器（3）连接的LED发光灯丝（5），填充在泡壳（1）内的导热气体，与泡壳（1）连接的灯头（6）。所述LED发光灯丝（5），包括：基板（7），基板（7）表面设有金属线路（9）和底胶层（10），两端设有金属引脚（8）；在基板（7）上固定LED发光单元（11）；在LED发光单元（11）上设有封胶层（13）。该LED球泡灯，电源驱动器（3）设置在泡壳（1）内，省去了现有的人工组装环节，可以实现大规模的自动化生产，大幅降低生产成本；LED发光灯丝（5）采用优化的芯片排布方式，基板（7）不同位置的温度趋近均匀，提高了整灯光通维持率和长期可靠性，延长了LED球泡灯的使用寿命。

Description

一种驱动电源集成在泡壳内部的LED球泡灯 技术领域
本发明涉及LED照明设备技术领域，尤其涉及一种驱动电源集成在泡壳内部的LED球泡灯。
背景技术
传统照明灯具的灯丝一般由钨丝等可直接发光的金属丝构成，这类灯丝普遍存在寿命短、功耗大等缺陷。LED光源具有节能、长寿、环保、固态封装等特点，使得LED灯逐渐取代了传统的照明灯具，现有LED灯一般设置有发光模块，包括方形或圆形支架、设置在支架一侧的LED芯片，及包覆于LED芯片表面的透镜。而LED灯条采用透明基板，不使用透镜就能够实现360°全角度发光，成为立体光源，带来前所未有的照明体验。
申请公布号为CN103872227A的中国实用新型专利，公开了一种360度发光的LED灯丝光源的制造方法，包括以下步骤：1、在透明基板两端分别焊接一个导电引脚，采用透明绝缘胶或乳白绝缘胶顺次固定若干LED发光芯片在所述透明基板的正面上；2、在透明基板的正面涂覆封装硅胶；3、在透明基板的背面涂覆封装硅胶。但是，该LED灯丝光源在基板正反面都要涂覆封装硅胶，工序复杂，原材料成本高，且基板侧面存在芯片蓝光溢出的风险。
申请公布号为CN103322525A的中国实用新型专利，公开了一种LED灯丝的制造方法，它采用蓝光芯片及红光芯片混合组合，然后通过金属导线顺次串联，最后连接基板两端引脚处形成连通电路。但是，该LED灯丝采用的是双电极红光芯片，其价格是单电极红光芯片的数倍，成本昂贵，此外，该LED灯丝的芯片间均采用金属线焊接，只能形成全串联电路，电路形式单一。
现有LED灯丝中的芯片一般采用等间距的方式排列，但是，由于基板呈细长条结构，中间部位的热量传导比两段要略差，因此灯丝点亮时中间温度比两端高近30℃。温度高的位置，灯丝的可靠性会降低，同时高温也增加了灯光的衰减程度，使灯丝的使用寿命降低。
申请公布号为CN101968181A的中国发明专利，公开了一种高光效LED灯的的制备方法，它采用将驱动器装入灯头的方法，目前市面上的LED灯也大多采用此法。但是灯头的体积有限，很难实现能够装入灯头内且符合安规、调光要求的一体化的驱动器设计，功能型的驱动器尺寸大小往往超出灯头型号的体 积，导致无法装入。增加塑件虽然可以在某些型号上缓解灯头体积制约的问题，但LED灯的美观度下降，而且导致成本增加。
授权号为EP2535640B1的欧洲专利，公开了一种LED球泡灯的制备方法，它采用氢气、氦气或者氢氦混合气作为保护气体，但是随着人们对LED灯使用寿命要求地提高，寻找一种更好的保护气体也迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种驱动电源集成在泡壳内部的LED球泡灯。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种驱动电源集成在泡壳内部的LED球泡灯，包括：透明、乳白色或彩色的泡壳、芯柱、固定在芯柱上的电源驱动器、多个与所述电源驱动器连接的LED发光灯丝、与所述泡壳连接的灯头；所述芯柱、电源驱动器和多个LED发光灯丝由泡壳密封，且泡壳中填充气体；所述芯柱包括烧结为一体的底端排气管、喇叭口基座和导线；所述LED发光灯丝与电源驱动器的输出端连接，形成串并联的闭合回路；所述电源驱动器的输入端与芯柱的导线连接，芯柱的导线通过灯头与外部AC或者DC电源相连通。
进一步地，所述电源驱动器通过机械或胶粘的方式固定在喇叭口基座上，机械方式为插槽、焊接、卡扣、拧线或螺旋。
进一步地，所述电源驱动器的基板为透明的线路板，包括玻璃板、蓝宝石板、陶瓷板或塑料板。
进一步地，在电源驱动器的器件表面覆盖反射涂层。
进一步地，所述电源驱动器的基板为不透明的线路板，包括PCB板、塑料板、铝基板或陶瓷板。
进一步地，在电源驱动器的表面覆盖反射涂层。
进一步地，所述气体为氢气、氦气中的一种，或两种按任意配比混合后与惰性气体的混合气；所述惰性气体占混合气的体积比为0-30％；所述惰性气体由氮气、氖气、氩气、氪气、氙气的一种或多种按任意配比混合组成。
进一步地，所述芯柱、电源驱动器和多个LED发光灯丝由泡壳密封具体为：封泡充气前，先将所述气体进行冷冻处理，然后再进行充气。
进一步地，所述LED发光灯丝包括基板，所述基板表面设有金属线路和底胶层，两端设有金属引脚；在金属线路上固定LED发光单元；所述发光单元通过金属线路和金属线与基板两端的金属引脚连通；在LED发光单元上设有封胶 层。
进一步地，所述底胶层中混有荧光粉；所述封胶层中混有荧光粉；所述荧光粉由绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉中的一种或者几种组成，封装胶水、绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的质量比为100：0-30：5-50：0-10。
进一步地，所述LED发光单元由若干倒装蓝光芯片组成，或者由若干除蓝光以外的其它颜色芯片组成，或者由若干倒装蓝光芯片和红光芯片混合组成。
进一步地，所述电源驱动器的一部分器件设置在基板的金属线路上。
进一步地，所述基板为玻璃基板，所述玻璃基板的金属化步骤如下：
a.对玻璃基板进行表面粗化：通过物理或者化学的方法对所述玻璃基板表面进行选择性处理，使得玻璃基板表面需要金属化的部位变得毛糙，所述物理方法是通过机械抛磨对玻璃基板表面进行处理，所述化学方法是通过氢氟酸或氢氧化钠溶液对玻璃表面进行腐蚀；
b.线路金属化：所述金属线路通过丝网印刷的方法将金属浆料固定在经过步骤a处理的玻璃基板表面，或者通过磁控溅射、蒸镀的方式进行电路金属化。
进一步地，所述LED发光灯丝包括基板，所述基板表面设有底胶层，两端设有金属引脚；在底胶层上固定LED发光单元；LED发光单元通过金属线与基板两端的金属引脚连通；在LED发光单元上设有封胶层。
进一步地，所述底胶层中混有荧光粉；所述封胶层中混有荧光粉；所述荧光粉由绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉中的一种或者几种组成，封装胶水、绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的质量比为100：0-30：5-50：0-10。
进一步地，所述LED发光单元由若干正装蓝光芯片组成，或者由若干除蓝光以外的其它颜色芯片组成，或者由若干正装蓝光芯片和红光芯片混合组成。
进一步地，所述LED发光单元的芯片均匀排布，或者以中间疏、两端密的方式排布。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：电源驱动器设置在泡壳内，省去了现有的人工组装环节，可以实现大规模的自动化生产，大幅降低生产成本；灯丝基板表面施加混有荧光粉的底胶层，能有效防止芯片蓝光或红光溢出，省去了在所述基板背面再次涂胶的工序，提高生产效率且降低材料成本；灯丝采用优化的芯片排布方式，基板不同位置的温度趋近均匀，提高了整灯光通维持率和长期可靠性，延长了LED灯的使用寿命。
附图说明
图1是第一实施案例的LED发光灯丝主视图；
图2是第一实施案例的LED发光灯丝侧视图；
图3是第二实施案例的LED发光灯丝主视图；
图4是第三实施案例的LED发光灯丝主视图；
图5是第四实施案例的LED发光灯丝主视图；
图6是第五实施案例的LED发光灯丝主视图；
图7是第六实施案例的LED发光灯丝主视图；
图8是电源驱动器的结构示意图；
图9是第七实施例的LED球泡灯结构示意图；
图10是第八实施例的LED球泡灯结构示意图；
图11是第九至第十三实施例的LED球泡灯结构示意图；
图中，泡壳1、芯柱2、底端排气管2-1、喇叭口基座2-2、电源驱动器3、导线4、LED发光灯丝5、灯头6、基板7、金属引脚8、金属线路9、底胶层10、LED发光单元11、倒装蓝光芯片11-1、正装蓝光芯片11-2、单电极红光芯片11-3、双电极红光芯片11-4、金属线12、封胶层13、PCB电路板14、电阻15、电容16、电感17、二极管18、控制芯片19、电源驱动器的输出端20、电源驱动器的输入端21。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施不限于下述内容。
如图1至图7所示，本发明实施例提供的一种LED发光灯丝，包括：基板7、设置在位于所述基板7两端的金属引脚8、施加在所述基板7表面的金属线路9、施加在所述基板7表面的底胶层10、固定在所述底胶层10上的LED发光单元11以及覆盖于LED发光单元11上的封胶层13。A、B、C为玻璃基板的三个温度测试点。
如图8所示，本发明实施例提供的一种LED电源驱动器，包括：PCB电路板14、电阻15、电容16、电感17、二极管18、控制芯片19、电源驱动器的输出端20和电源驱动器的输入端21。所述控制芯片19可采用深圳明微电子生产的SM2082C来实现。
如图9、10、11所示，本发明实施例提供的一种LED球泡灯，包括：透明、乳白色或彩色的泡壳1、芯柱2、固定在芯柱2上的电源驱动器3、多个与所述 电源驱动器3连接的LED发光灯丝5、与所述泡壳1连接的灯头6；所述芯柱2、电源驱动器3和多个LED发光灯丝5由泡壳1密封，且泡壳1中填充气体；所述芯柱2包括烧结为一体的底端排气管2-1、喇叭口基座2-2和导线4；所述LED发光灯丝5与电源驱动器3的输出端20连接，形成串并联的闭合回路；所述电源驱动器3的输入端21与芯柱2的导线连接，芯柱2的导线通过灯头6与外部AC或者DC电源相连通。
如图1所示，LED发光灯丝的金属线路9印刷前，玻璃基板7表面未经处理，发光单元11由28颗倒装蓝光芯片11-1均匀排布组成。
如图3所示，LED发光灯丝的金属线路9印刷前，玻璃基板7表面经过机械抛磨进行选择性处理，发光单元11由28颗倒装蓝光芯片11-1交替排列组成，芯片沿底胶层10长度方向上的数量分布为10、8、10。
如图4所示，LED发光灯丝的金属线路9印刷前，玻璃基板7表面经过机械抛磨进行选择性处理，发光单元11由28颗倒装蓝光芯片11-1交替排列而成，芯片沿底胶层10长度方向上的数量分布为11、6、11。
如图5所示，LED发光灯丝的金属线路9印刷前，玻璃基板7表面经过氢氟酸进行选择性腐蚀，发光单元11由21颗倒装蓝光芯片11-1和7颗单电极红光芯片11-3交替排列形成，芯片沿底胶层10长度方向上的数量分布为11、6、11。
如图6所示，未对LED发光灯丝的玻璃基板7表面进行处理和印刷金属线路9，发光单元11由21颗正装蓝光芯片11-2和7颗双电极红光芯片11-4交替排列形成，芯片沿底胶层10长度方向上的数量分布为10、8、10。
如图7所示，LED灯丝的金属线路9印刷前，玻璃基板7表面经氢氧化钠进行选择性腐蚀，发光单元11由24颗倒装蓝光芯片11-1和4颗单电极红光芯片11-3交替排列形成，芯片沿底胶层10长度方向上的数量分布为10、8、10。
如图9所示，LED发光灯丝通过线路连接，形成4并1串电路的LED灯。
如图10所示，LED发光灯丝通过线路连接，形成2串2并电路的LED灯。
如图11所示，LED发光灯丝通过线路连接，形成4串1并电路的LED灯。
表1实施例1-6所制备得到LED发光灯丝的相关性能参数
Figure PCTCN2015080198-appb-000001
Figure PCTCN2015080198-appb-000002
从以上表格提供的实施例可知，通过红光芯片和蓝光芯片的混合搭配，LED灯的显色指数有明显提高；通过优化芯片在基板上的排布方式，能使灯丝不同位置达到温度相近；运用物理或者化学的方法对所述玻璃基板表面进行选择性处理，可以显著提高金属线路与玻璃基板的结合力。
表2实施例7-13所制备得到LED灯的相关性能参数
Figure PCTCN2015080198-appb-000003
从以上表格提供的实施例可知，通过采用氢氦、氮氖氦、氖氦、氩氦、氪氦或者氙氦的混合气体作为保护气体，能明显改善LED灯的稳态光通量，并在长期点亮时获得较高的光通维持率。
上述实施例仅用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (17)

  1. 一种驱动电源集成在泡壳内部的LED球泡灯，其特征在于，包括：透明、乳白色或彩色的泡壳(1)、芯柱(2)、固定在芯柱(2)上的电源驱动器(3)、多个与所述电源驱动器(3)连接的LED发光灯丝(5)、与所述泡壳(1)连接的灯头(6)；所述芯柱(2)、电源驱动器(3)和多个LED发光灯丝(5)由泡壳(1)密封，且泡壳(1)中填充气体；所述芯柱(2)包括烧结为一体的底端排气管(2-1)、喇叭口基座(2-2)和导线(4)；所述LED发光灯丝(5)与电源驱动器(3)的输出端(20)连接，形成串并联的闭合回路；所述电源驱动器(3)的输入端(21)与芯柱(2)的导线(4)连接，芯柱(2)的导线(4)通过灯头(6)与外部AC或者DC电源相连通。
  2. 根据权利要求1所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述电源驱动器(3)通过机械或胶粘的方式固定在喇叭口基座(2-2)上，机械方式为插槽、焊接、卡扣、拧线或螺旋。
  3. 根据权利要求1所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述电源驱动器(3)的基板为透明的线路板，包括玻璃板、蓝宝石板、陶瓷板或塑料板。
  4. 根据权利要求3所述的一种LED球泡灯，其特征在于：在电源驱动器(3)的器件表面覆盖反射涂层。
  5. 根据权利要求1所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述电源驱动器(3)的基板为不透明的线路板，包括PCB板、塑料板、铝基板或陶瓷板。
  6. 根据权利要求5所述的一种LED球泡灯，其特征在于：在电源驱动器(3)的表面覆盖反射涂层。
  7. 根据权利要求1所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述气体为氢气、氦气中的一种，或两种按任意配比混合后与惰性气体的混合气；所述惰性气体占混合气的体积比为0-30％；所述惰性气体由氮气、氖气、氩气、氪气、氙气的一种或多种按任意配比混合组成。
  8. 根据权利要求1所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述芯柱(2)、电源驱动器(3)和多个LED发光灯丝(5)由泡壳(1)密封具体为：封泡充气前，先将所述气体进行冷冻处理，然后再进行充气。
  9. 根据权利要求1所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述LED发光灯丝(5)包括基板(7)，所述基板(7)表面设有金属线路(9)和底胶层(10)， 两端设有金属引脚(8)；在金属线路(9)上固定LED发光单元(11)；所述发光单元(11)通过金属线路(9)和金属线(12)与基板(7)两端的金属引脚(8)连通；在LED发光单元(11)上设有封胶层(13)。
  10. 根据权利要求9所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述底胶层(10)中混有荧光粉；所述封胶层(13)中混有荧光粉；所述荧光粉由绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉中的一种或者几种组成，封装胶水、绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的质量比为100：0-30：5-50：0-10。
  11. 根据权利要求9所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述LED发光单元(11)由若干倒装蓝光芯片组成，或者由若干除蓝光以外的其它颜色芯片组成，或者由若干倒装蓝光芯片和红光芯片混合组成。
  12. 根据权利要求9-11任一项所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述电源驱动器(3)的一部分器件设置在基板(7)的金属线路(9)上。
  13. 根据权利要求9所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述基板(7)为玻璃基板，所述玻璃基板的金属化步骤如下：
    a.对玻璃基板进行表面粗化：通过物理或者化学的方法对所述玻璃基板表面进行选择性处理，使得玻璃基板表面需要金属化的部位变得毛糙，所述物理方法是通过机械抛磨对玻璃基板表面进行处理，所述化学方法是通过氢氟酸或氢氧化钠溶液对玻璃表面进行腐蚀；
    b.线路金属化：所述金属线路通过丝网印刷的方法将金属浆料固定在经过步骤a处理的玻璃基板表面，或者通过磁控溅射、蒸镀的方式进行电路金属化。
  14. 根据权利要求1所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述LED发光灯丝(5)包括基板(7)，所述基板(7)表面设有底胶层(10)，两端设有金属引脚(8)；在底胶层(10)上固定LED发光单元(11)；LED发光单元(11)通过金属线(12)与基板(7)两端的金属引脚(8)连通；在LED发光单元(11)上设有封胶层(13)。
  15. 根据权利要求14所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述底胶层(10)中混有荧光粉；所述封胶层(13)中混有荧光粉；所述荧光粉由绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉中的一种或者几种组成，封装胶水、绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的质量比为100：0-30：5-50：0-10。
  16. 根据权利要求14所述的一种LED球泡灯，其特征在于：所述LED发光单元(11)由若干正装蓝光芯片组成，或者由若干除蓝光以外的其它颜色芯 片组成，或者由若干正装蓝光芯片和红光芯片混合组成。
  17. 根据权利要求11或16所述的LED球泡灯，其特征在于：所述LED发光单元(11)的芯片均匀排布，或者以中间疏、两端密的方式排布。
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