專利名稱：一種高效率led燈泡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種LED燈泡，特別是一種LED芯片4 π出光、被密封在一充氣的 真空密封泡殼內的高效率低成本LED燈泡，用于照明。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，可替代白熾燈的燈泡形LED燈大多由多個LED、一塊金屬基 PCB(MPCB)、一個帶有一系列散熱鰭片的散熱器、一個包括有開關電源和恒流裝置的驅動器 及其外殼、一個防炫光泡殼和一個電連接器組成。目前，這類燈的光電參數(shù)已經達到一般家 庭使用并可接受的水平，但其價格還太高；其高成本主要不是LED本身，而是因為笨重的鋁 合金散熱器和包括有變壓器開關電源和恒流裝置的驅動器；這種帶變壓器開關電源和恒流 裝置的驅動器不僅成本高，而且效率低，使得這類LED燈的整燈效率低、成本高。LED的發(fā)光來源于LED的P-N結，它原本是4 π發(fā)光體，現(xiàn)有技術的LED為了聚光 或與散熱器連接，P-N結的一面有反射層、反射碗和散熱器，即原本是4 π發(fā)光的發(fā)光體被 制成2 π發(fā)光體；這就使射向反射面的2 π的光要經過反射、多次反射和各種吸收后才能出 射，大大降低了 P-N結發(fā)光的出光率，即降低了 LED的效率?，F(xiàn)有技術的功率型LED大多是直流低壓大電流工作的，例如幾伏、幾百mA，而通用 的市電卻為110-230V的交流高壓電，因而需要一個AC/DC變換器，把高壓交流電變換成低 壓大電流的直流電。這種AC/DC變換器通常包括有一個帶有變壓器的開關電源和一個恒流 電路，由于替代白熾燈的LED燈的體積不能太大，變換器的體積要盡量小，變壓器也要盡量 小，這就使得其電變換效率低，一般為70-80%。這也降低了整燈的發(fā)光效率。為了避免使用這種變換器，一種稱為ACLED的技術正在發(fā)展中，例如AX3221等，它 把一系列LED芯片串接成類似于橋式整流電路、安裝在一個MPCB上，再加上散熱器就可直 接用交流市電工作，其驅動電路很簡單。但目前這類LED的效率還比較低，同時它需要與一 個必須暴露在空氣中的散熱器密切熱連接，而ACLED上有高壓交流電，不安全。此外，LED是一種點光源，IOOlm左右的光集中在約Imm2的面積上，其光亮度高達 幾千萬尼特，若人眼直視它，會產生強烈的炫光、在視野中留下一個黑影，短時間內會嚴重 影響視力。因此，對于家用類燈、必須加上防炫光泡殼或其它分散光的裝置；為了得到良好 的光感覺，防炫光泡殼的光漫射層需要有足夠的厚度，但這同時也降低了泡殼的透過率，通 常它要損失15%左右的光。這又降低了整燈的發(fā)光效率。進一步提高LED燈的發(fā)光效率和進一步降低其成本，是目前LED照明的重要課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述之不足，而提供一種LED芯片4 π出光、無需笨重的散 熱器、無需成本高而效率低的帶有變壓器的AC/DC轉換器的高效率LED燈泡。它包括有一 個透光泡殼，一個帶有排氣管、電引出線和支架的芯柱，至少一條LED發(fā)光條，一個驅動器， 一個電連接器；LED發(fā)光條被固定在芯柱上，其電極經芯柱的電引出線與驅動器、電連接器
3相連，以連接外電源，接通外電源、即可點亮LED ；透光泡殼和芯柱真空密封，腔內充有高導 熱率氣體。所述LED發(fā)光條、包括一個透明基板條，透明基板條上有至少一串、串聯(lián)的LED芯 片，二端為其電極引出線。所述LED發(fā)光條還可包括有一個玻璃管，安裝有LED芯片的透明基板條被密封在 玻璃管內，LED的電極由玻璃管二端引出，其引出線與玻璃管真空密封，玻璃管內充有高導 熱率高透光率材料。所述LED發(fā)光條的透明基板條為透明玻璃條，LED芯片為基板是透明的芯片，被用 透明膠固定在透明基板條上，所述透明膠例如為環(huán)氧樹脂或硅膠；所述玻璃管內充有高導 熱率、高透光率材料，例如透明硅膠或環(huán)氧樹脂；由于LED芯片四周都是透明介質、LED芯片 所發(fā)的光出光，而且由于所述玻璃基板條、透明膠和玻璃管的折射率相近，LED出射光 在各介質界面上的光損失少，因而LED芯片的出光率高、即發(fā)光效率高。所述LED發(fā)光條上串聯(lián)的LED芯片有足夠的數(shù)量，其驅動電壓高，例如為所用交流 電峰值的20% -100%，驅動器無需變壓器，電路簡單、效率高、成本低。所述發(fā)光條被密封在透光泡殼內，高工作電壓被隔離在泡殼內，安全、可靠。所述至少一條LED發(fā)光條可連接成雙向AC工作或單向DC工作。雙向AC工作時，可以是至少一條LED發(fā)光條正方向導通、另至少一條反向導通，交 流電的正反向依次交替導通發(fā)光；也可有至少5條LED發(fā)光條、構成類似橋式整流電路，交 流電的正反向依次交替導通發(fā)光。所述雙向AC工作時，可直接用交流市電工作，或僅需串接限流電阻、PTC或NTC電 阻；這樣的驅動方法、還可用普通的調導通角的調光器調節(jié)光亮度，制成調光燈。所述至少一條LED發(fā)光條連接成單向DC工作時，可用外DC電源或交流電源工作； 在用外交流電源時、所述驅動器可以由一電容和電阻并聯(lián)的限流電路和整流濾波電路構 成；也可以是不帶變壓器的開關電源和恒流裝置。所述透光泡殼和芯柱構成的真空密封腔內，充有高導熱率低粘度氣體，例如氦、氫 或氦氫混合氣，其氣體壓力為在室溫下50-1520Torr，LED條工作時產生的熱可經所述氣體 的熱傳導和對流再經泡殼散發(fā)掉。所述安裝在透明基板上的串聯(lián)的芯片可以是相同或不同發(fā)光色的LED芯片，例如 為相同的藍光、紫外光或其它單色光；也可以是不同發(fā)光色的，以得到不同色的混合光；選 用不同數(shù)量的多種發(fā)光色的LED還可得到高顯色指數(shù)的白光。當LED芯片為發(fā)藍光或紫外光、并需要用發(fā)光粉將其轉變成白光時，其發(fā)光粉可 混合在LED發(fā)光條的玻璃管內的透明介質內、或涂覆在玻璃管的內或外壁上、或涂覆在透 光泡殼的內壁上。所述透光泡殼為透明的、或為乳白、磨沙、有色的泡殼，也可為部分有反射層的，或 部分有一系列小棱鏡、小透鏡的泡殼。所述透光泡殼的形狀可為A-型、G-型、R-型、PAR-型、T-型、燭型或其它現(xiàn)有燈 泡的泡殼中的一種。所述電連接器為E40、E27、E26、E14、⑶等現(xiàn)有燈泡的電連接器中的一種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有LED芯片4 π出光、無需笨重的散熱器、驅動電路成本低效率高、可調光、整燈效率高成本低、壽命長、安全可靠等優(yōu)點，其發(fā)光效率可提高20 % 以上，其成本可降低一半以上；可用于家庭、辦公室、商場等照明。


圖1為本發(fā)明的高效率LED燈泡的一個實施例的結構示意圖。圖2為本發(fā)明的高效率LED燈泡的又一個實施例的結構示意圖。圖3為本發(fā)明的高效率LED燈泡的又一個實施例的結構示意圖。圖4a為本發(fā)明的高效率LED燈泡的LED發(fā)光條的一個實施例的結構示意圖。圖4b是圖4a中B-B剖視圖。圖5a為本發(fā)明的高效率LED燈泡的LED發(fā)光條的又一個實施例的結構示意圖。圖5b是圖5a中D-D剖視圖。圖中1、透光泡殼；2、排氣管；3、電引出線；4、4a支架；5、芯柱；6、LED發(fā)光條；7、 驅動器；8、電連接器；9、LED燈泡；10、固定用金屬絲；11、固定用金屬絲；12、引線；13、真空 密封腔體；14、反射層；15、透明基板條；16、LED芯片；17、芯片之間的連接線；18、基板二端 電極引出用導電體；19、電連接線；20、透明膠；21、出射光；22、玻璃管；23、電連接線；24、 真空密封；25、高導熱率、高透光率材料；26、發(fā)光粉層；27、發(fā)光粉層。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明作詳細介紹。圖1為本發(fā)明的高效率LED燈泡的一個實 施例的結構示意圖。所述高效率LED燈泡包括有一個透光泡殼1，一個帶有排氣管2、電引 出線3和支架4的芯柱5，至少一條LED發(fā)光條6，一個驅動器7，一個電連接器8 ；所述透光 泡殼1、芯柱5、LED發(fā)光條6、驅動器7和電連接器8相互連接成一個整燈9。所述LED發(fā) 光條6被用金屬絲3、10、11固定在芯柱5上，其電極經芯柱的電引出線3、驅動器7、連接線 12與電連接器8相連，以連接外電源，接通外電源、即可點亮LED發(fā)光條6 ；透光泡殼1和芯 柱5真空密封，構成一個真空密封的腔體13，所述腔體13內充有高導熱率低粘度氣體，可把 LED發(fā)光條6工作時產生的熱經所述氣體的熱傳導和對流再經泡殼1散發(fā)掉。所述真空密封腔體13內的高導熱率低粘度氣體，例如為氦、氫或氦氫混合氣，其 氣壓為在室溫下50-1520 Torr0所述至少一條LED發(fā)光條6可連接成雙向AC工作或單向DC工作。圖1所示為有 二條LED發(fā)光條6、構成單向DC工作的例子。在所述至少一條LED發(fā)光條6連接成單向DC工作時，其外電源可為DC電源或交 流電源；在用外交流電源時、所述驅動器7可以由一電容和電阻并聯(lián)的限流電路和整流濾 波電路構成；也可以是不帶變壓器的開關電源和恒流裝置。在所述至少一條LED發(fā)光條6連接成雙向AC工作時，可以是至少一條LED發(fā)光條 6正方向導通、另至少一條LED發(fā)光條6反向導通，交流電的正反向依次交替導通發(fā)光；也 可有至少5條LED發(fā)光條6、構成類似橋式整流電路，交流電的正反向依次交替導通發(fā)光。所述雙向AC工作時，可直接用交流市電工作，或所述驅動器7僅為串接的限流電 阻、PTC或NTC電阻；這樣的驅動方法、還可用普通的調導通角的調光器調節(jié)光亮度，制成調 光燈。
所述透光泡殼1為透明的、或為乳白、磨沙、有色的泡殼，也可為部分有反射層的， 或部分有一系列小棱鏡、小透鏡的泡殼。所述透光泡殼1的形狀可為A-型、G-型、R-型、PAR-型、T-型、燭型或其它現(xiàn)有 燈泡的泡殼中的一種。所述電連接器8為E40、E27、E26、E14、⑶等現(xiàn)有燈泡的電連接器中的一種，以適 合于安裝在不同燈座或燈具上。圖1所示為E型燈頭的例子。圖2為本發(fā)明的高效率LED燈泡的又一個實施例的結構示意圖。其特征在于所述 泡殼1為PAR型，14為在泡殼內壁上的光反射層，芯柱5上的支架4a為一金屬絲，15為位于 泡殼1底部的光反射板，用于把LED發(fā)光條射向底部的光反射向前方、以提高光出射效率。 圖2中其它數(shù)字所代表的意義與圖1中的相同。圖3為本發(fā)明的高效率LED燈泡的又一個實施例的結構示意圖。其特征在于所述 泡殼1為T型泡殼，LED發(fā)光條6被直接固定在芯柱5的電引出線3上。圖3中其它數(shù)字 所代表的意義與圖1中的相同。圖4a、4b為本發(fā)明的高效率LED燈泡的LED發(fā)光條的一個實施例的結構示意圖， 圖4a中為LED發(fā)光條的正視圖，圖4b為其截面B-B的示意圖。如圖4a所示，所述LED發(fā) 光條6包括一個透明基板條15，透明基板條15上有至少一串、串聯(lián)的LED芯片16，圖4a、4b 所示為一串的例子；17為芯片之間的連接線，基板條15的二端為其電極引出用導電體18 及其電引出線19。圖4b為圖4a截面B-B的示意圖，所述LED發(fā)光條6的透明基板條15為透明玻璃 條，LED芯片16為基板是透明的芯片，被用透明膠20固定在透明基板條15上，LED芯片16 所發(fā)的光4 π出光，如圖4b中21所示，出光率高、即發(fā)光效率高。所述透明膠20例如為環(huán) 氧樹脂或硅膠。所述安裝在透明基板條15上的串聯(lián)的芯片16可以是相同或不同發(fā)光色的LED芯 片，例如為相同的藍光、紫外光或其它單色光；也可以是不同發(fā)光色的，以得到不同色的混 合光；選用不同數(shù)量的多種發(fā)光色的LED還可得到高顯色指數(shù)的白光。所述LED發(fā)光條6上串聯(lián)的LED芯片16有足夠的數(shù)量，使其驅動電壓較高，例如為 所用的外交流電源的交流電峰值的20% -100%，驅動器7無需變壓器，電路簡單、效率高、 成本低。所述LED發(fā)光條6被密封在透光泡殼腔體13內(如圖1、2、3所示)，高工作電壓 被隔離在泡殼內，安全、可靠。圖5a、圖5b為本發(fā)明的高效率LED燈泡的LED發(fā)光條的又一個實施例的結構示 意圖。圖5a為LED發(fā)光條6的正視圖，圖5b為其截面D-D的示意圖。如圖5a所示，所述 LED發(fā)光條6還可包括有一個玻璃管22，安裝有LED芯片16的基板條15被密封在玻璃管 22內，LED的電極由玻璃管22 二端引出，其引出線23與玻璃管真空密封24。圖5b為圖5a截面D-D的示意圖，所述LED發(fā)光條6的透明基板條15為透明玻璃 條，LED芯片16為基板是透明的芯片，被用透明膠20固定在透明基板條15上，玻璃管22 內充有高導熱率高透光率材料25，例如透明硅膠或環(huán)氧樹脂；由于LED芯片四周都是透明 介質、LED芯片所發(fā)的光4 π出光(如圖5b中21所示)，而且由于所述玻璃基板、透明膠和 玻璃管的光折射率相近，LED出射光在各介質界面上的光損失很少，因而LED芯片的出光率
6高、即發(fā)光效率高。當LED芯片16為發(fā)藍光或紫外光、并需要用發(fā)光粉將其轉變成白光時，其發(fā)光粉 可混合在LED發(fā)光條6的玻璃管22內的透明介質25內、或涂覆在玻璃管22的內壁上(如 圖5b中26所示)或外壁上、或涂覆在透光泡殼的內壁上(如圖1中27所示)。本發(fā)明要求保護的范圍不限于本文中介紹的各實施例，凡基于本發(fā)明申請專利范 圍和說明書內容所作的各種形式的變換和代換、皆屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍。
權利要求
一種高效率LED燈泡，它包括有一個透光泡殼，一個帶有排氣管、電引出線和支架的芯柱，至少一個發(fā)光源，一個電連接器，一個驅動器；其特征在于所述的至少一個發(fā)光源為至少一條被固定在支架上的LED發(fā)光條，該LED發(fā)光條的二端電極引出線經芯柱上的電引出線與驅動器、電連接器相連接；所述的透光泡殼和芯柱真空密封，透光泡殼內充有可把LED發(fā)光條工作時產生的熱經傳導和對流再經泡殼散發(fā)掉的高導熱率氣體；所述LED發(fā)光條包括有一個透明基板條，所述透明基板條上安裝有至少被串聯(lián)成一串的LED芯片，所述LED芯片為基板是透明的芯片，它們被用透明膠固定在透明基板條上，LED芯片4π出光；所述至少一條LED發(fā)光條被連接成單向DC工作或雙向AC工作。
2.根據權利要求1所述高效率LED燈泡，其特征在于所述的LED發(fā)光條還包括有一個 玻璃管，所述透明基板條為透明玻璃條，所述安裝芯片的固定膠為環(huán)氧樹脂或硅膠，安裝有 LED芯片的透明基板條被密封在玻璃管內，LED的電極由玻璃管二端引出，引出線與玻璃管 真空密封，玻璃管內充有硅膠或環(huán)氧樹脂高導熱率高透光率材料。
3.根據權利要求1和2所述高效率LED燈泡，其特征在于所述的透明基板條上安裝的、 串聯(lián)在一起的LED芯片，其驅動電壓為各LED芯片工作電壓之和，為所述驅動器外交流電源 電壓峰值的20% -100%，所述驅動器為無變壓器的驅動器。
4.根據權利要求3所述高效率LED燈泡，其特征在于所述的在透明基板條上安裝的 LED芯片為相同或不同發(fā)光色的芯片；或是不同發(fā)光色的、以得到不同色的混合光；選用不 同數(shù)量的多種發(fā)光色的LED可得到高顯色指數(shù)的白光。
5.根據權利要求4所述高效率LED燈泡，其特征在于所述的LED芯片為發(fā)藍光或紫外 光、并需要用發(fā)光粉將其轉變成白光時，其發(fā)光粉可混合在LED發(fā)光條的玻璃管內的透光 介質內、或涂覆在玻璃管的內或外壁上、或涂覆在透光泡殼的內壁上。
6.根據權利要求1或2所述高效率LED燈泡，其特征在于所述的LED發(fā)光條被連接成 雙向AC工作，其中至少一條正方向導通、另至少一條反向導通，交流電的正反向依次交替 導通發(fā)光；或有至少5條、構成類似橋式整流電路，交流電的正反向依次交替導通發(fā)光；所 述的驅動器為串接限流電阻、PTC或NTC電阻，或直接用交流市電工作；或用普通的調導通 角的調光器調節(jié)光亮度，并制成調光燈。
7.根據權利要求1或2所述高效率LED燈泡，其特征在于所述至少一條LED發(fā)光條連接 成單向DC工作時，用外DC電源或交流電源工作；在用外交流電源時、所述驅動器是由一電 容和電阻并聯(lián)的限流電路和整流濾波電路構成；或是不帶變壓器的開關電源和恒流裝置。
8.根據權利要求1所述高效率LED燈泡，其特征在于所述透光泡殼和芯柱構成的真空 腔內充有氦、氫或氦氫混合氣高導熱率低粘度氣體，其氣體壓力為在室溫下50-1520ΤΟΠ·。
9.根據權利要求1或8所述高效率LED燈泡，其特征在于所述透光泡殼為透明的、或為 乳白、磨沙、有色的泡殼，或部分有反射層的，或部分有一系列小棱鏡、小透鏡的泡殼；所述 透光泡殼的形狀可為A-型、G-型、R-型、PAR-型、T-型、燭型或其它現(xiàn)有燈泡泡殼中的一 種；所述電連接器為E40、E27、E26、E14、⑶現(xiàn)有燈泡電連接器中的一種。
10.根據權利要求9所述高效率LED燈泡，其特征在于所述透光泡殼的近電連接器的一 端可附加有一個光反射板。
全文摘要
一種高效率LED燈泡，它包括一個透光泡殼，一個帶有排氣管、電引出線和支架的芯柱，至少一條LED發(fā)光條，一個驅動器，一個電連接器；LED發(fā)光條固定在芯柱上，其電極經芯柱的電引出線與驅動器、電連接器相連，以連接外電源；透光泡殼和芯柱真空密封，泡殼內充有高導熱率氣體；LED發(fā)光條包括一個透明基板條，其上有至少一串、串聯(lián)的、相同或不同發(fā)光色的LED芯片，并密封在一個玻璃管內，LED的電極由玻璃管二端引出，引出線與玻璃管真空密封，玻璃管內充有高導熱率高透光率材料；LED芯片4π出光；玻璃管的內或外壁上、或透光泡殼內壁上可有發(fā)光材料；所述至少一條LED發(fā)光條連接成單向DC工作或雙向AC工作；本發(fā)明的LED燈泡具有LED芯片4π出光、無需笨重的散熱器、驅動器無需變壓器、整燈效率高成本低、安全可靠等優(yōu)點，用于照明。
文檔編號F21V29/02GK101968181SQ201010278760
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權日2010年9月8日
發(fā)明者劉化斌, 葛世潮 申請人:葛世潮