一种新型LED蜡烛灯及LED光源模组的制作方法与工艺

本发明涉及一种LED照明装置，具体涉及一种新型LED蜡烛灯及LED光源模组。

背景技术：
现有LED蜡烛灯通常包括一个外置的金属散热体或者陶瓷散热体，如中国发明专利申请CN201110428623.5公开了一种包括金属散热体的LED蜡烛灯，该金属散热体用于将LED工作时产生的热量导出至LED蜡烛灯外部。在这样的LED蜡烛灯中，LED朝向灯头侧射出的光被外置的金属散热体遮挡，难以得到与传统照明装置同样的配光特性。此外，外置的金属散热体具有导电性，若LED蜡烛灯的电路结构存在漏电缺陷，散热体上可能存在漏电流，这会导致用户触电的不安全隐患。但是若取消金属散热体的话，将会存在不能使LED蜡烛灯高效率地散热的问题。

技术实现要素：
本发明的主要目的是提供一种通过灯罩进行散热的LED蜡烛灯，其不仅具有更大的照明角度，而且具有更好的安全性。本发明的主要目的是通过以下技术方案实现的：一种新型LED蜡烛灯，包括灯头、驱动电源、灯架、LED光源模组和灯罩，灯头和灯架固定连接，驱动电源设置在灯架的内腔中，LED光源模组固定在灯架的前端，灯罩套装在灯架的外周面上并将LED光源模组和灯架包围，LED光源模组包括：陶瓷本体，其上形成有导电结构；LED芯片，安装在陶瓷本体的前端部；封装透镜，包裹LED芯片。在上述方案中，LED芯片安装在陶瓷本体上，降低了LED芯片与陶瓷本体之间的热阻，LED光源模组固定在灯架的前端，灯罩套装在灯架的外周面上并将LED光源模组和灯架包围，LED芯片产生的热量通过陶瓷本体和灯架传递至灯罩进行散热，改善了LED蜡烛灯的散热性能，简化了LED蜡烛灯的结构，有利于LED蜡烛灯的小型化。没有外置金属散热体对光线的阻挡，不但使LED蜡烛灯具有接近传统照明灯具的光分布特性，而且提高了LED蜡烛灯的安全性。本发明的另一目的是提供一种LED蜡烛灯，其不仅具有较佳的散热性能，而且结构简单。本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：一种新型LED蜡烛灯，包括LED光源模组，该LED光源模组包括：陶瓷本体，其上形成有导电结构；LED芯片，安装在陶瓷本体的前端部；封装透镜，包裹LED芯片。在上述方案中，LED芯片安装在陶瓷本体的前端部，陶瓷本体同时起到对LED芯片的机械支撑、导电和导热的作用，简化了LED蜡烛灯的结构，降低了LED芯片与陶瓷本体之间的热阻，同时陶瓷本体本身具有高导热性，因此LED蜡烛灯具有很好的散热性能。本发明的再一目的是提供一种LED光源模组，其不仅具有较佳的散热性能，而且结构简单。本发明的再一目的是通过以下技术方案实现的：一种LED光源模组，包括：陶瓷本体，其上形成有导电结构；LED芯片，安装在陶瓷本体的前端部；封装透镜，包裹LED芯片。在上述方案中，LED芯片安装在陶瓷本体的前端部，陶瓷本体同时起到对LED芯片的机械支撑、导电和导热的作用，简化了LED光源模组的结构，降低了LED芯片与陶瓷本体之间的热阻，同时陶瓷本体本身具有高导热性，因此LED光源模组具有很好的散热性能。附图说明图1是根据所描述的实施例的LED蜡烛灯的立体图；图2是根据所描述的实施例的LED蜡烛灯的分解图；图3是根据所描述的实施例的LED蜡烛灯的剖面结构示意图；图4是根据所描述的实施例的LED光源模组的局部主视图；图5a是根据所描述的实施例的灯架的俯视图；图5b是根据所描述的实施例的陶瓷本体的安装结构示意图；图6是根据所描述的实施例的灯罩的结构示意图；图7是根据所描述的实施例的LED蜡烛灯的剖面结构示意图；图8是根据所描述的实施例的LED蜡烛灯的剖面结构示意图；图9是根据所描述的实施例的LED蜡烛灯的剖面结构示意图。具体实施方式如图1-3所示，本发明一实施例的LED蜡烛灯包括灯头1、驱动电源2、灯架3、LED光源模组4和灯罩5，其中驱动电源2设置在灯架3的内腔中并分别与灯头1和LED光源模组4电性连接，灯架3末端与灯头1相互固定，LED光源模组4安装在灯架3的前端，灯罩5套装在灯架3的外周面并将LED光源模组4和灯架3包围。灯头2可以为例如E14灯头的标准螺旋式灯头，由此LED蜡烛灯可以安装在白炽灯或者荧光灯等传统灯具所使用的螺旋式灯座上，便于将传统灯具替换为LED蜡烛灯。灯架3可以由铝或者铜等具有良好导热性能的金属制备而成，也可以由具有良好导热性能的氮化铝或者氧化铝等陶瓷材料制备而成。当灯架3由金属材料制备而成时，在灯头1与灯架3之间可以设置绝缘衬套11，以更好的实现灯头1与灯架3之间的电气绝缘。灯架3与灯头1可以通过绝缘胶粘结固定，也可以通过螺纹连接等其他方式相互固定。在一个实施例中，灯头1、绝缘衬套11和金属灯架3通过绝缘胶固定连接为一体。灯架3具有近似于啤酒瓶的外形，包括自灯架3末端延伸的圆柱本体31以及自灯架3前端延伸的光源支撑部33，光源支撑部33的直径小于圆柱本体31的直径，圆柱本体31与光源支撑部33之间具有曲面过渡部分32。灯架3的这种结构设计可以尽可能减少灯架3对自LED光源模组4发射出的光线的阻挡，进一步增大LED蜡烛灯的照明角度。灯架3的末端设置有一开口，驱动电源2通过该开口设置在灯架3的内腔中。图4是LED光源模组4的局部主视图，为清楚起见，图4中仅示出了陶瓷本体41、LED芯片42和封装透镜43，未示出导电线路等其他用于电连接LED芯片42的导电结构。结合图2和图4所示，LED光源模组4包括一正四棱柱体形状的陶瓷本体41，在一个实施例中陶瓷本体41的尺寸为2×2×20mm。陶瓷本体41的表面设置有导电线路，导电线路可以为通过电镀或者烧结的方式形成在陶瓷本体41表面的铜层线路或者银层线路，在一个实施例中导电线路为以电镀的方式形成在陶瓷本体41表面的铜层线路。在一个实施例中，在陶瓷本体41的前端部的顶面和靠近该顶面的四个侧面上各固晶有一个LED芯片42。在另一个实施例中，仅在陶瓷本体41前端部的四个侧面上各固晶有一个LED芯片42。在一个实施例中，LED芯片42可以通过金线与导电线路电性连接，金线最外侧距陶瓷本体41表面的高度为约0.6mm。在一个实施例中，安装在陶瓷本体41前端部顶面和侧面的LED芯片42之间形成串联连接。在另一个实施例中，安装在陶瓷本体41前端部顶面和侧面的LED芯片42各自具有一独立电路，这样可以通过驱动电源2对流过安装在陶瓷本体41前端部顶面的LED芯片42的电流进行动态调节以调整其亮度，实现LED蜡烛灯闪烁的照明效果。在另一个实施例中，也可以对流过安装在陶瓷本体41前端部侧面的LED芯片42的电流进行动态调节以使其亮度可动态变化。陶瓷本体41的前端部形成有大致子弹头形的封装透镜43，封装透镜43将LED芯片42和金线包裹在其中。在一个实施例中，封装透镜43外表面到陶瓷本体41表面的距离为大约5mm。封装材料包括硅树脂和荧光体，荧光体作为光波长变换材料对LED芯片42发射的光进行波长变换。在LED芯片42是发出蓝色光的蓝光LED芯片的情况下，为了得到白光，可以使用YAG类的黄色荧光体，YAG荧光体将蓝光LED发射的一部分蓝光转换为黄光，黄光与蓝光混合后得到白光。在一个实施例中，为了得到具有较高显色指数的白光，安装在陶瓷本体41每一表面上的LED芯片42均包括蓝光LED芯片和红光LED芯片的组合，蓝光LED芯片和红光LED芯片之间可以串联连接。籍由红光LED芯片的红光，特别是红光LED芯片提供的波长为615-635nm的红光，可以提供YAG光谱中的红光缺失部分，使得LED蜡烛灯的显色指数得到大幅提高。更优选的是，蓝光LED芯片和红光LED芯片的光强比为75-82:25-18，例如可以通过调整蓝光LED芯片和红光LED芯片的数量比例使得光强比符合上述要求。结合图3和图5a所示，位于灯架3前端的光源支撑部33设置有一与灯架3内腔贯通的安装孔34。陶瓷本体41封装有LED芯片42的前端部突出在光源支撑部34的前侧且其相对的另一端穿过安装孔34伸入灯架3的内腔中，延伸至陶瓷本体41另一端的导电线路与驱动电源2电性连接，陶瓷本体41可以通过导热绝缘胶固定在安装孔34中。在灯架3为金属材质的情况下，要求考虑陶瓷本体41表面的导电线路与灯架3之间的电绝缘问题。在一个实施例中，如图5a和5b所示，安装孔34的侧壁设置有与陶瓷本体41侧面的导电线路411相对应的避让槽341，避让槽341的槽宽大于导电线路411的宽度，槽深大于导电线路411的厚度，从而导电线路411与金属灯架3之间具有一定距离而达到电绝缘的目的。灯罩5固定在灯架3的外周面且将LED光源模组4和灯架3包围，使得仅灯头1和灯罩5暴露在LED蜡烛灯的外部，提高了LED蜡烛灯的安全性。灯罩5可以通过透明导热胶套装在圆柱本体31的外周面上，导热胶可以降低灯架3与灯罩5之间的热阻，使灯架3内的热量快速传导至灯罩5并通过灯罩5散发至LED蜡烛灯的外部环境。灯罩5可以为玻璃材质。在一个实施例中，灯罩5的壁厚随着与灯罩5的开口之间距离的增大而至少部分减小，如图3中所示灯罩5的壁厚随着与灯罩5的开口之间距离的增大而逐渐减小，由此可以增加灯架3与灯罩5之间的传热面积，减小灯罩5与灯架3之间的热阻，使得灯架3内的热量可以更为快速地传导至具有较大表面积的灯罩5。为改进LED蜡烛灯的出光效果，可以根据光学需要对灯罩进行各种合适的表面处理，例如对灯罩的表面进行磨砂处理或者在其表面涂覆光学涂层，以满足相应的光学需要。此为本领域内的常规技术，故省略对其的描述。在一个实施例中，可以使用工模成型的方法来制作各部分厚度不一的灯罩5。此时，考虑脱模的需要，如图6所示，灯罩5的内表面具有一脱模斜度，且灯罩5开口处具有最大内径。如图7所示，在一个实施例中，通过对灯罩5限定出的密闭空间进行抽真空处理而形成负压腔6，经过抽真空处理的负压腔6内压力可以非常低从而能极大地降低液体的沸点。其中，灯罩5包括玻璃外壳51和形成于玻璃外壳51内壁的透光性的毛细管均热层52，该毛细管均热层52为一具有毛细结构的多孔性薄层，毛细管均热层52的毛细管内存储有液态工质。可以选择液态的水、乙醚、甲醇、丙酮等作为工质，优选的是使用水作为工质。毛细管均热层52可以通过各种现有的合适方法形成，例如可以在玻璃外壳51的内壁喷涂一层具有毛细结构的透光性的高分子薄膜而形成毛细管均热层52。LED蜡烛灯工作时，LED光源模组4内的热量经灯架3传导至玻璃外壳51，加热存储在靠近灯架3的毛细管均热层52内的液态工质，液态工质吸热蒸发为气体填充在负压腔6内并快速向温度较低处流动，同时其他处毛细管均热层52内的液态工质在毛细管力的作用下流动至液态工质蒸发后的毛细管均热层52。当气态工质于负压腔6内不断流动扩撒后，气态工质将与其他处较低温的毛细管均热层52接触，进而再由其他处毛细管均热层52的毛细管吸附并使其凝结相变为液态工质，该液态工质再籍由毛细管的毛细作用向液态工质蒸发后的的毛细管均热层52流动。如此往复循环，利用工质的液-气相循环相变的方式，使LED光源模组4所产生的高热均匀传导至灯罩5整体，由灯罩5整体迅速散热，从而进一步大幅提升LED蜡烛灯的散热效果及使用寿命。如图8所示，在一个实施例中，毛细管均热层52自灯罩5开口处沿玻璃外壳51的内表面延伸，且大约占据玻璃外壳51一半的内表面。如图9所示，在一个实施例中，负压腔6的底部固定有一块具有毛细结构的储液介质7，该介质7与灯架3和灯罩5相互接触，液态工质存储在该介质7内。优选的是，储液介质7也是透光性的。LED蜡烛灯工作时，储液介质7内的液态工质受热蒸发后在温度较低的灯罩5内表面凝结，并在重力作用下流回储液介质7内，如此往复循环使得LED蜡烛灯可通过灯罩5快速散热。