LED发光结构、直管灯和灯具的制作方法

本发明涉及LED领域，具体而言，涉及一种LED发光结构、直管灯和灯具。

背景技术：

直管灯在日常照明应用中占据这非常重要的市场份额。由于LED光源的低功耗、长寿命等优点，有望取代传统荧光直管灯，以LED光源为基础的直管灯，其内部设计，主要包括多个LED封装光源，焊接在长条状的基板上，成为光源模组，再将光源模组安装在灯管内或基座上。直管灯一般要求发光面均匀，但是由于LED光源需要通过支架固定并焊接在基板上，使得一般LED光源为朗伯辐射体，发光面积小，而且与灯管散射罩距离近的限制，仍然比较难实现均匀出光。

针对现有技术LED光源出光不均匀的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种LED发光结构、直管灯和灯具，以至少解决现有技术LED光源出光不均匀的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种LED发光结构，包括：基板；光色转换层，设置在所述基板上，所述光色转换层透光且具有容纳部；LED芯片,设置在所述容纳部中，且所述LED芯片的底面与所述基板连接。

进一步地，所述光色转换层包括基体材料和分布在所述基体材料中用于调节所述LED发光结构的发光光色的荧光粉、无机粉末填充料。

进一步地，所述基体材料包括以下任意一种或多种材料：有机硅树脂、丙烯酸类树脂和环氧树脂。

进一步地，所述基体材料的光折射率介于1.35～1.60之间。

进一步地，所述荧光粉的成分包括下述荧光体中的至少一种：氮化物荧光体、硫化物荧光体、石榴石型荧光体、氮氧化物荧光体和铝酸盐荧光体。

进一步地，所述无机粉末填充料的成分包括下述的至少一种：玻璃、二氧化硅、 氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化镁、钛酸钡、氮化铝和碳。

进一步地，所述LED发光结构的半宽光强角范围是120°～170°。

进一步地，所述基板为柔性基板、铝基板或者印刷线路板。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种直管灯，包括：一个或多个上述的LED发光结构；空心直管，在所述空心直管的管体内设置有一个或多个所述LED发光结构，用于散射所述LED发光结构发出的光并将所述光透射出去；灯头，设置在所述空心直管的管体的两端，具有连接驱动模组的接触件，其中，所述驱动模组通过所述灯头与所述空心直管中设置的LED发光结构相连接以驱动所述LED发光结构发光。

进一步地，多个所述LED发光结构沿所述空心直管的轴向依次排布，其中，所述LED发光结构的基板的一面与所述LED发光结构中LED芯片连接，另外一面与所述空心直管的内壁贴合固定。

进一步地，所述空心直管的管体为高透光率材料，所述高透光率材料为树脂或者玻璃。

进一步地，相邻两个所述LED发光结构的中心距离范围在8mm至35mm之间。

进一步地，所述空心直管的最大表面亮度Lv max与所述LED发光结构的排布关系是：Lv max≥860y-9000，其中，y为相邻两个所述LED发光结构的中心之间的距离。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种灯具，包括：上述的直管灯，设置在灯具本体上；以及设置在所述灯具本体中的驱动模组，用于驱动所述直管灯发光。

在本发明实施例中，采用基板；光色转换层，设置在基板上，光色转换层透光且具有容纳部；LED芯片,设置在容纳部中，且LED芯片的底面与基板连接，通过增大LED光源的出光角度，使得LED光源的出光更加均匀，进而解决了现有技术LED光源出光不均匀的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种可选地LED光源的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的LED发光元件的示意图；

图3是根据本发明实施例的LED发光元件的配光曲线图；

图4是根据本发明实施例的一种可选地直管灯的示意图；

图5是现有技术中的直管灯的示意图；

图6是现有技术中的LED光源的半宽光强角的示意图；以及

图7是根据本发明实施例的一种可选的灯具的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种LED发光结构。以下结合图1-图2对本发明实施例的LED发光结构进行说明。

如图1所示，该LED发光结构包括：基板1和基板上的发光元件2，其中，发光元件2如图2所示，包括LED芯片2a和光色转换层2b。光色转换层2b罩设在LED芯片2a的发光面上，且光色转换层2b设置在基板1上，光色转换层2b透光且具有容纳部；LED芯片2a设置在容纳部中，且LED芯片2a底面的电极与基板1的焊盘连接。

本申请通过光色转换层与基板连接，并将LED芯片设置在光色转换层中，实现了将LED芯片固定在基板上。同时，由于光色转换层为透光层，设置在该透光层内的LED芯片发出的光不仅可以从光色转换层的顶面透射出去，还可以从光色转换层的四周透射出去，本申请的LED发光结构基本上呈矩形结构，顶面和4个侧面出光，实现了5面出光。而现有技术中固定LED芯片时采用支架焊接在基板上，支架在固定LED芯片时会遮挡LED芯片的发光，只能在LED芯片的顶面的出光，即现有技术为单面 出光。通过本发明实施例，增大了LED光源的出光角度，使得LED光源的出光更加均匀，也就解决了现有技术LED光源出光不均匀的技术问题。

具体地，在一实施例中，LED芯片2a的尺寸为0.23mm×0.15mm×0.09mm，相应的包覆光色转换层2b的发光元件尺寸为0.65mm×0.77mm×0.3mm；在另一实施例中，LED芯片2a的尺寸为0.26mm×0.76mm×0.12mm，而包覆光色转换层2b的发光元件尺寸为0.7mm×1.0mm×0.3mm；在另一实施例中，LED芯片2a尺寸为0.38mm×0.78mm×0.14mm，而包覆光色转换层2b的发光元件尺寸为1.0mm×1.2mm×0.5mm。

可选地，光色转换层2b包括基体材料和分布在基体材料中用于调节LED发光结构的发光光色的荧光粉。

基体材料包括以下任意一种或多种材料：有机硅树脂、丙烯酸类树脂和环氧树脂。基体材料为透明材料，有助于LED芯片2a发出的光被透射出去，同时，基体材料还具有固定作用，可以将LED芯片2a固定在基板1上。

掺杂在基体材料中的荧光粉包括下述荧光体中的至少一种：

氮化物荧光体、硫化物荧光体、石榴石型荧光体、氮氧化物荧光体和铝酸盐荧光体。具体地，氮化物荧光体和硫化物荧光体的成分可以为CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu、Ca-α-SiAlON、ZnS:Cu，Al、CaS:Eu、CaGa2S4:Eu和SrGa2S4:Eu中的一种或多种；石榴石型荧光体、氮氧化物荧光体和铝酸盐荧光体的成分可以为Y3Al5O12:Ce、(Y，Gd)3A15O12:Ce、Tb3Al3O12:Ce、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Lu2CaMg2(Si，Ge)3O12:Ce、CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu、Ca-α-SiAlON、CaAl12O19:Mn、SrAl2O4:Eu、(Sr，Ba)2SiO4:Eu、Ca3SiO4Cl2:Eu、Sr3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu和Ca3Si2O7:Eu中的一种或多种。

掺杂在基体材料中的无机粉末填充料的成分包括下述的至少一种：玻璃，二氧化硅，氧化钛，氧化锆，氧化铝，氧化镁，钛酸钡，氮化铝，碳。

本实施例中的LED芯片可以为蓝光LED芯片或者紫光LED芯片，优选为蓝光LED芯片。光色转换层2b中的荧光粉受到LED芯片发出的蓝光的激发，发出不同的光色，通过调配基体材料中荧光粉的种类和浓度来调节LED光源发出的光色。

可选地，基体材料的光折射率介于1.35-1.60之间。在该光折射率下，基体材料能够更好的将LED芯片2a发出的光提取出去。

可选地，由于本实施例中的LED发光结构实现了5面透光，没有支架的遮挡，采 用非朗伯型的光辐射模式，因此本实施例中的LED光源的半宽光强角比现有技术的半宽光强角度要大，该LED发光结构的配光曲线图如图3所示，可见，半宽光强角的范围在120°至170°之间。

可选地，本实施例中的基板1为柔性基板、铝基板或者印刷线路板。

本发明实施例还提供了一种直管灯。如图4所示，该直管灯包括：空心直管3和灯头4，灯头4设置在空心直管3的两端，分别为左端灯头4a和右端灯头4b。在空心直管3中设置有一个或多个上述的LED发光结构。在空心直管3中设置多个LED发光结构时，可以在空心直管3中沿轴向(A-A)设置长条状的基板1，在基板1上沿空心直管3的轴向依次排布多个LED发光元件2。设置在空心直管3两端的任意一个灯头具有连接驱动模组的接触件，驱动模组通过灯头与空心直管中设置的LED发光结构相连接以驱动LED发光结构发光。可选地，在左端灯头4a处连接有光源模组的供电用接口5，在右端灯头4b处连接有灯座的支架接口6。

空心直管3对LED发光元件2发出的光具有散射作用，其可以作为散射罩。由于本实施例的LED发光元件2的半宽光强角较大，使得光从LED光源的出光面照射到散射罩的距离更远的位置，光强下降率比现有的LED光源要低；并且，呈矩形结构的LED发光元件2可以从顶面和多个侧面出光，使得光从光源的出光面照射到散射罩的相对角度不同的位置的强度的变化减少。

对比现有技术的图5可知，现有技术的直管灯包括灯头4’，在基板1’上设置光源模组。光源与散射罩3’之间的间距为Y’，光源与光源之间的间距为X’。现有技术每个LED光源的半宽光强角为120°(如图6)，呈朗伯型发射，组成光源模组的相邻两个LED光源2’的辐射范围有重叠，这就使得散射罩3’上产生可明显观察得到的光斑，为了在散射罩3’上不会产生可明显观察到的光斑，尽量密排多个LED光源2’，以降低散射罩3’出光面空间亮度的变化，密排会导致成本增加。同时，由于朗伯型或类似朗伯型的光强分布，使得光从光源的出光面照射到散射罩不同位置的强度会因为空间距离的不同而变化，距离越远，光强越低；也会因为光源出光面与散射罩被照面角度的不同而变化，当光源出光面与被照面是平行时，光强最高，出光面与被照面相对的角度逐渐增大，光强逐渐减少。

采用本实施例的LED元件作为光源时，LED元件的侧面和顶面同时出光，具有较大的半宽光强角，从光源发出的光照射到散射罩时光强下降率较低，增加了直管灯的输出光强；半宽光强角较大还使得出光面照射到散射罩的相对角度不同位置的光强度变化较小，即出光比较均匀，即使在直管灯中排布比现有技术少的LED元件也能避免LED光源发出的光在散射罩上产生可明显观察到的光斑。也就是说，本实施例提供 的直管灯能够在减少LED元件的排布、节约成本的同时获得更大的光强。

可选地，LED发光结构的基板1的一面与LED发光结构中LED芯片2a连接，另外一面与空心直管3的内壁贴合固定。LED发光结构的基板1与空心直管3的内壁贴合固定时，可以采用材料7进行固定，材料7可以是导热性粘接剂，通过材料7将基板1和空心直管3的内壁粘合。

可选地，空心直管3的管体为高透光率材料，高透光率材料为树脂或者玻璃。空心直管3优选采用玻璃或聚酸甲酯或聚碳酸酯等高透光率材料，混合粉剂或作表面粗化以实现散射功能。

优选地，为了避免在空心直管3上产生可明显观察到的光斑，根据空心直管的最大表面亮度确定空心直管3中的LED元件的排布距离。可选地，相邻两个LED发光结构的中心距离范围在8mm-35mm之间。具体地，空心直管的最大表面亮度Lv max与LED发光结构的排布关系是：Lv max≥860y-9000，其中，y为相邻两个LED发光结构的中心之间的距离,单位是mm。最大表面亮度Lv max的单位是cd/m²，距离y的单位是mm。

本实施例中的空心直管3优选为圆柱形空心直管，在一实施例中，空心直管3的最大表面亮度是12000cd/m²，光源与光源之间的中心距离为24mm；在另一实施例中，圆柱型空心直管的最大表面亮度是6200cd/m²，光源与光源之间的中心距离为14mm。

上述实施例提供的直管灯，由于采用了5面出光的LED元件，出光面亮度均匀，在散射罩上没有可明显观察到的光斑，解决了现有技术中LED光源出光不均匀的问题。并且在设置较少的LED元件时就能达到较大的光强，降低了生产成本。

本发明实施例还提供了一种灯具。如图7所示，该灯具包括灯具本体和直管灯11，其中，灯具本体包括基座8、设置在基座中的驱动模组10和连接直管灯11的支架9。其中，驱动模组10可以为直管灯供电。

本实施例的灯具出光面亮度均匀，可设置较少的LED元件来获得较大的光强，降低了生成成本。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。