專利名稱：一種高顯色指數高效率led燈泡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種LED燈泡，特別是一種不同色溫的高顯色指數高效率 LED燈泡，可直接替換白熾燈和熒光節(jié)能燈用于照明。
背景技術：
我們在以前申請的專利(申請?zhí)?01010278700)中提出了一種以LED發(fā)光條替代白熾燈鎢絲的、LED芯片4 π出光、燈泡4 π出光的高效率LED燈泡，整燈效率高達125 Im/ W以上，比白熾燈高約10倍，比熒光節(jié)能燈高約一倍，比現(xiàn)有LED球泡燈高約一倍。其主要特征是第一，LED芯片被安裝在透明基板上，LED的P-N結4 π出光，Ρ_Ν結的光出射效率要比現(xiàn)有各種2 π出光的LED高約50%，明顯提高了 LED的外量子效率，減少了 LED的發(fā)熱量，減輕了 LED的散熱困難；今后、隨著LED芯片本身效率的進一步提高，這一特征的優(yōu)勢將更為明顯。第二，LED芯片不用低壓大電流功率型芯片，而用多個小尺寸的小電流芯片串聯(lián)成高壓小電流LED發(fā)光條，小尺寸的小功率芯片的光出射率高，容易散熱。第三，串聯(lián)的高壓LED可直接用交流市電工作，或整流加一簡單的電容降壓限流電路驅動，驅動電路簡單、成本低，無三極管、變壓器、壽命更長；所述高壓LED由多個小電流LED芯片構成，比現(xiàn)有技術的單芯片多P-N結的ACLED和HVLED容易散熱；同時，LED發(fā)光條被密封在泡殼內，高電壓不外露，安全，克服了現(xiàn)有ACLED和HVLED的高電壓易外露、不安全的缺點；此外，現(xiàn)有技術的ACLED和HVLED都是LED芯片2 π出光的，外量子效率低。第四，所述出光的高壓LED發(fā)光條被密封在一個真空密封的透光泡殼內，泡殼內充有高導熱系數低粘度氣體、例如氦，氦的導熱系數比空氣高6倍、為0. 1426ff/(m.K) (1 大氣壓下)，其粘度比空氣低、為116 μ P(空氣為922 μ P)，容易形成有效散熱的對流；我們知道任何靜止的氣體都是良絕熱體，氣體的散熱主要依靠氣體的對流；另一方面所述出光的發(fā)光條體積小，比燈管體積幾乎占據整個泡殼的燈泡型熱陰極和冷陰極熒光節(jié)能燈更容易形成有效的氣體對流，更好散熱；再有、LED被氦等惰性氣體保護、不受周圍環(huán)境中的水汽等的影響，使用壽命更長。第五，我們在后繼申請的專利(申請?zhí)?01010610092. 7)提出了一種用多個P-N結串聯(lián)的條形LED芯片條制造高壓4 π出光LED發(fā)光條，可縮小芯片電極焊接盤面積、提高芯片出光率，同時可減少發(fā)光條芯片之間打線的數目，簡化工藝，進一步提高發(fā)光效率和降低成本。上述4 π出光LED燈泡有足夠好的發(fā)光效率，若采用上述第五條的條形多P-N結 LED芯片條、整燈的發(fā)光效率應該可以達到150 lm/ff以上。在上述申請專利中還提出用多種不同發(fā)光色的芯片制造不同色溫和顯色指數的 LED燈，或用藍光或紫外光芯片加發(fā)光粉得到不同色溫和顯色指數的LED燈；用這二種方法都可以得到高顯色指數的白光，但前者因為現(xiàn)有的綠光LED芯片效率較低而難于得到高效率LED燈；后者則因藍光激發(fā)紅發(fā)光粉的效率低和紫外LED本身效率較低而難于制成高效率高顯色指數LED燈。此外，在現(xiàn)有技術中、也有人試圖利用發(fā)光以提高發(fā)光效率，例如中國專利 200510089384. X和美國公告專利2007/0139949等，但因無法解決散熱問題而無法實用。還有、在現(xiàn)有技術中、也有研究用液體散熱的，例如中國專利200810093378.5、 200910100681. 8和200910101643. 4，把LED浸泡在充有透光導熱液體的密封泡殼中，所述液體例如為水、油、乙二醇和其它較穩(wěn)定的惰性液體；但液體的導熱系數遠小于金屬的 50 415W/(m . K)，例如水的導熱系數為0. 4 ff/(m . K)，比氦僅高約3倍，熱傳導散熱有限，而它的粘度卻很大，為8937 μ P，比氦高約77倍，難于形成有效散熱的對流；此外、用液體散熱還有電解、液體侵蝕LED、泡殼破后液體污染和燈泡重量重等問題，因而難于推廣。除了用上述金屬(固體)和液體散熱外，也有人研究用氣體散熱。例如中國專利201010176451. 2用密封泡殼中充負離子氮氣散熱的，但難于穩(wěn)定工作；又例如 200910250434. 6用密封泡殼內充氮氬混合氣散熱，氮氬不僅導熱系數小、而粘度很大，熱傳導和對流的散熱效果都欠佳。此外，例如冷陰極熒光燈、有人用高導熱系數的氦或氦氫混合氣散熱，例如中國專利200710148853. X，但如上所述，氦和氫的熱傳導散熱效果有限，而冷陰極熒光燈管體積幾乎占據了整個泡殼，難于形成有效的對流散熱，同時卻導致冷陰極熒光燈管的起亮速度更慢而無法實用；又如金鹵燈也有泡殼內充氮氦等氣體的，例如中國專利200580039670. 3 ；白熾燈也有充氮氦等氣體的；但這后幾種燈都是與LED燈不同類型的燈。此外，現(xiàn)有多種獲得白光LED的方法，目前照明用得較多的是藍光芯片加發(fā)光粉的方法，即在藍光芯片外有一層光致發(fā)光粉層，所述發(fā)光粉通常為黃發(fā)光粉，它可被藍光激發(fā)產生寬光譜黃光、并與部分藍光混合得到白光；這樣白光的顯色指數一般都較低，為了得到高顯色指數的白光、發(fā)光粉中需要增加紅色或其它色發(fā)光粉，但由于藍光對長波光致發(fā)光粉的激發(fā)發(fā)光效率低，這往往會明顯降低發(fā)光效率，因而難于制成顯色指數高、同時效率也高的LED燈泡。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服上述之不足，而提供一種高顯色指數、同時又具有高效率的高顯色指數高效率LED燈泡。本實用新型的目的是通過如下技術方案來完成的，它包括有一個透光泡殼，一個帶有排氣管、至少一條電引出線、至少一條固定用金屬線和支架的芯柱，至少二種LED發(fā)光條，一個驅動器，一個電連接器，一個電連接器和泡殼的連接件；所述的至少二種LED發(fā)光條為至少二種不同發(fā)光色的發(fā)光條，其中至少一種是4 π出光的白光LED發(fā)光條；所述至少二種LED發(fā)光條被固定在芯柱上；LED發(fā)光條的二端電極經芯柱上的電引出線與驅動器和電連接器相連接，以連接外電源，接通外電源、即可點亮LED ；所述的透光泡殼和芯柱被真空密封，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)掉的高導熱率低粘度氣體；所述至少二種LED發(fā)光條相互串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)，構成單向DC工作或雙向AC工作的LED。選擇二種發(fā)光條的不同光通量、即可獲得不同色溫、不同顯色指數的 LED燈和高顯色指數的高效率LED燈。[0016]所述的LED發(fā)光條中還包括至少一種高效率的紅光LED芯片或燈珠制成，所述紅光LED芯片或燈珠被安裝在電路板上，且在有多個紅光LED芯片或燈珠時、各LED芯片和燈珠由連接線和電路板上的導電層相互連接。為了得到更高的顯色指數，所述其它發(fā)光色的LED條還可有發(fā)其它色光的LED，如所述的LED發(fā)光條還包括有一種橙色的LED發(fā)光條。所述紅、橙光LED為不聚焦的2 π出光的LED，以便與白光LED發(fā)光條所發(fā)的光很好混合。所述的LED燈珠為直插型LED、草帽LED、表面貼LED或芯片安裝在電路板上。所述的電路板為金屬基電路板或普通的環(huán)氧基電路板。所述的透光泡殼為透明的、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為A型、G型、R型、PAR型、T型、 燭型或現(xiàn)有燈泡泡殼中的一種；所述電連接器為E40、E27、E26、E14、⑶或現(xiàn)有燈泡電連接器中的一種。所述的芯片被用透明膠、例如硅膠、改性樹脂或環(huán)氧樹脂固定在透明基板上，LED 芯片4 π出光，發(fā)光效率高；LED的電極由透明基板二端的引出線引出；所述白光LED發(fā)光條的透明基板和芯片上有高透光率高折射率的透明介質層，例如硅膠或環(huán)氧樹脂；其四周有一層由透明介質和光致發(fā)光粉混合的發(fā)光粉層，它可把LED芯片發(fā)出的藍光部分轉變?yōu)殚L波光并與部分藍光混合成白光。為了克服前述發(fā)光粉中增加紅發(fā)光粉降低發(fā)光效率的缺點，本實用新型的LED燈泡中除了有至少一條4 π出光的白光LED發(fā)光條外，還有至少一條其它發(fā)光色的發(fā)光條，例如用高效率的紅光、橙光等色LED芯片或燈珠制成的發(fā)光條；選擇二種發(fā)光條的不同光通量、即可獲得不同色溫、不同顯色指數的LED燈和高顯色指數的高效率LED燈。由于紅、橙等色LED具有較高的發(fā)光效率，用它改變色溫和提高顯色指數不會明顯降低LED燈泡的發(fā)光效率，從而可制成高顯色指數的高效率LED燈泡。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有LED燈泡具有高顯色指數、同時又有高發(fā)光效率的優(yōu)點。可直接替換白熾燈和熒光節(jié)能燈用于照明。

圖1為本實用新型的高顯色指數高效率LED燈泡的一個實施例的結構示意圖。圖2為本實用新型的高顯色指數高效率LED燈泡的又一個實施例的結構示意圖。圖中所示的標號是l、la、透光泡殼；2、排氣管；3、3a電引出線；4、固定用金屬線； 5、支架；6、芯柱；7、白光LED發(fā)光條；8、8a、其它發(fā)光色發(fā)光條；9、驅動器；10、電連接器； 11、電連接器和泡殼的連接件；12、LED燈泡；13、連接和固定用金屬絲；14、引線；15、真空密封腔體；16、16a、紅光LED ；17,PCB ；18、芯片連接線；19、PCB上的導電層；20、透光介質；21、 光反射層。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型作詳細介紹。圖1為本實用新型的高顯色指數高效率LED燈泡的一個實施例的結構示意圖。所述高顯色指數高效率LED燈泡包括有一個透光泡殼1，一個帶有排氣管2、至少二條電引出線3、至少一條固定發(fā)光條用的金屬線4和支架 5的芯柱6，至少一條4 π出光的白光LED發(fā)光條7，至少一條發(fā)其它發(fā)光色的LED發(fā)光條8，一個驅動器9，一個電連接器10，一個電連接器和泡殼的連接件11 ；所述透光泡殼1、芯柱 5、LED發(fā)光條7和8、驅動器9、電連接器10及電連接器和泡殼的連接件11相互連接成一個整燈12。所述二種LED發(fā)光條7和8被用金屬絲3、4、13連接和固定在芯柱5上，其電極經芯柱的電引出線3、3a、驅動器8、連接線14與電連接器10相連，以連接外電源，接通外電源、即可點亮LED發(fā)光條7和8 ；透光泡殼1和芯柱5真空密封，構成一個真空密封的腔體 15，所述腔體15內充有高導熱率低粘度氣體，可把LED發(fā)光條7和8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15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4 π出光的白光LED發(fā)光條7和至少一條發(fā)其它發(fā)光色的LED發(fā)光條8串聯(lián)或并聯(lián)；所述發(fā)光條7和8可連接成雙向AC工作或單向DC工作。圖1所示為二條4 π出光的白光LED發(fā)光條7和一條其它發(fā)光色的LED發(fā)光條8串聯(lián)、并構成單向DC工作的例子。如圖1中所示，其它發(fā)光色的LED發(fā)光條8的一端電極與電引出線3a連接，其另一端與連接線4連接、然后與發(fā)光條7的一端連接，發(fā)光條7的另一端則經電引出線3與驅動器9相連接。所述至少一條其它發(fā)光色的LED發(fā)光條8由至少一個發(fā)紅光的LED芯片或LED燈珠16和一個PCB板17構成；在有多個紅光LED芯片或燈珠時，所述LED燈珠可為直插型或表面貼LED，圖1所示為有至少一個紅LED芯片16的例子，各LED芯片通過連接線18和 PCB板17上的導電層19相互連接；紅光芯片上可有透明介質20 ；所述紅光LED為不聚焦的 2 π出光的LED，以便與白光LED發(fā)光條所發(fā)的光很好混合。為了得到更高的顯色指數，所述其它發(fā)光色的LED條8還可有發(fā)其它色光的LED，例如橙色LED。所述的LED燈珠16為直插型LED、草帽LED、表面貼LED或芯片安裝在PCB上。所述的PCB為金屬基PCB或普通的環(huán)氧基PCB。所述透光泡殼1為透明的、乳白或磨沙的、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；圖2所示為泡殼1為R型泡殼Ia的例子，所述泡殼Ia的近驅動器的部分的內壁上有光反射層21 ；所述其它色的發(fā)光條8a由至少一個紅或紅和橙色的草帽LED 16a和PCB組裝而成。圖2中其它數字所代表的意義和圖1中的相同。本實用新型要求保護的范圍不限于本文中介紹的各實施例，凡基于本實用新型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1.一種高顯色指數高效率LED燈泡，它包括有一個透光泡殼(1)，一個帶有排氣管(2 )、 至少一條電引出線(3、3a)、至少一條固定用金屬線(4)和支架(5)的芯柱(6)，至少二種LED 發(fā)光條(7、8)，一個驅動器(9)，一個電連接器(10)，一個電連接器和泡殼的連接件(11); 其特征在于所述的至少二種LED發(fā)光條為至少二種不同發(fā)光色的發(fā)光條，其中至少一種是 4 π出光的白光LED發(fā)光條(7);所述至少二種LED發(fā)光條被固定在芯柱(6)上；LED發(fā)光條的二端電極經芯柱上的電引出線(3、3a)與驅動器(9)和電連接器(10)相連接；所述的透光泡殼(1)和芯柱(6)被真空密封，透光泡殼內(15)充有可把LED發(fā)光條(7、8)工作時產生的熱經傳導和對流再經泡殼(1)散發(fā)掉的高導熱率低粘度氣體；所述至少二種LED發(fā)光條 (7,8)相互串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)，構成單向DC工作或雙向AC工作的LED。
2.根據權利要求1所述高顯色指數高效率LED燈泡，其特征在于所述的LED發(fā)光條(8) 中還包括至少一種高效率的紅光LED芯片或燈珠(16)制成，所述紅光LED芯片或燈珠(16) 被安裝在電路板(17)上，且在有多個紅光LED芯片或燈珠(16)時、各LED芯片和燈珠(16) 由連接線(18)和電路板上的導電層(19)相互連接。
3.根據權利要求2所述高顯色指數高效率LED燈泡，其特征在于所述的LED發(fā)光條(8) 還包括有一種橙色的LED發(fā)光條。
4.根據權利要求2所述高顯色指數高效率LED燈泡，其特征在于所述的LED燈珠(16) 為直插型LED、草帽LED、表面貼LED或芯片安裝在電路板上。
5.根據權利要求2或4所述高顯色指數高效率LED燈泡，其特征在于所述的電路板 (17)為金屬基電路板或普通的環(huán)氧基電路板。
6.根據權利要求1所述高顯色指數高效率LED燈泡，其特征在于所述的透光泡殼(1) 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為A型、G型、R型、PAR型、T型、燭型或現(xiàn)有燈泡泡殼中的一種；所述電連接器為E40、E27、E26、E14、⑶或現(xiàn)有燈泡電連接器中的一種。
專利摘要一種高顯色指數高效率LED燈泡，它包括有一個透光泡殼，一個帶有排氣管、電引出線、固定用金屬線和支架的芯柱，至少二種LED發(fā)光條，一個驅動器，一個電連接器，一個電連接器和泡殼的連接件；泡殼與芯柱真空密封，泡殼內充有高導熱系數低粘度氣體；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、電連接器相連；所述至少二種LED發(fā)光條為二種不同發(fā)光色的發(fā)光條，一種為至少一條4π出光的白光LED發(fā)光條，另一種為至少一條其它發(fā)光色的LED發(fā)光條，后者由高效率的紅、橙色LED芯片或燈珠制成，用于改變整燈發(fā)光的色溫和顯色指數，調整二種發(fā)光條的相對光通量、即可改變LED燈泡的色溫和顯色指數，而同時不會導致整燈發(fā)光效率的明顯下降，從而可制成不同色溫的高效率白光LED燈泡和高顯色指數的高效率LED燈泡。
文檔編號F21V29/00GK202132734SQ20112014820
公開日2012年2月1日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權日2011年5月11日
發(fā)明者葛世潮 申請人:浙江銳迪生光電有限公司