充气型led灯管的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及一种半导体照明光源，尤其是一种充氦气的LED灯管。
【背景技术】
[0002]随着LED照明产品在我国的迅速发展，以各种LED灯泡、LED灯管、LED筒灯、射灯、平板灯取代正在使用的传统光源节能灯、管型荧光灯及卤素灯等已成为当代照明的时代潮流。原因是LED照明灯具有光效更高、寿命更长、光衰更慢、耐频繁开关以及不含汞而根除了汞污染等等突出优点，为传统光源无法相比。目前，用于替代各种直管荧光灯的LED灯管有多种多样，有的成本偏高，不易大量推广(例如常规产品中的灯管上半部为金属管壳，下半部为透明塑料管壳的类型);有的输出光通量偏低，以其替换直管荧光灯的效果欠佳，例如市场上正在大量产销的将长条形LED铝基电路板直接胶粘在玻管内壁上的产品。然而这后一种产品因其成本较低、价格便宜而产销量很大，正在成为国内普及型LED灯管的主流女口广叩ο
[0003]实测市场上大量产销的替代T8-36W荧光灯的Τ8型LED灯管，输出光通量多为1200Lm至1600Lm，比需要替代的36W直管荧光灯的2400Lm偏低近50% !市场上较为“高档”的这类LED灯管也只有1800Lm，仍偏低25%!这种情况显然是不能满意的。能否用增加LED灯珠数量来增大LED系统的总功率提高输出光通量呢，结果并不理想。经分析，问题的根源在于此种灯管中LED的散热条件太差。长条形LED铝基板直接胶粘在玻管内壁，铝基板与圆管形的玻管仅为线接触，传热至玻管外表面的面积很小，加之玻璃管本身热导率很低，故参与散热的玻管外表面的面积极其有限，如此造成LED温升较高，光效显著降低，输出光通量也就难以提高了。此时即使增加LED灯珠数量而增大LED系统的功率，但由于散热条件的限制，结果是光通量增加不多，成本却显著升高，得不偿失。如何能够在维持较低成本与较高光效的前提下提高LED灯管的输出光通量呢？这正是当前国内普及型LED灯管必须解决的难题。
【发明内容】
[0004]解决上述难题的关键是必须设法改善灯管中LED的散热条件。本发明的创新设计为将安装了 LED灯珠或LED芯片的长条形铝基或铜基的印刷电路板沿着玻管内的中心轴线安装，以此改善灯管充气后玻管的散热效果。为了将LED工作时产生的热量能够高效率地传热至玻管，需要将玻管密封后抽尽空气，再充入热导率极高的氦气，充氦气的气压只能接近一个大气压，因为一旦高于大气压就容易在排气管封离时漏气。当然，如果改充氣气，因其比氦气更轻而热导率更高，但氢气易燃易爆，在年年月月的工艺操作中难保安全。至于在氦气中加入少部分氢气谋求再提高一点气体的热导率，或者加入少量其他气体而获取另外某种性能等等也未尝不可，但以氦气为绝大部分这一点是不可改变的。本发明的上述基本结构，使LED芯片工作中产生的热量能够迅速传热到整条电路板，进而通过氦气有效地传热至几乎整个玻管表面，再通过总面积极大的玻管外表面散发至空气中，十分有效地改善了 LED的散热条件。此举不仅能够提高LED的光效，还可以适当加大LED系统的功率而显著增大LED灯管的输出光通量。
[0005]采用本发明可以将LED灯管的功率设计为22W至24W，比常规产品的16W至20W高20% -50% ;输出光通量为2200Lm至2800Lm，比常规产品的1200Lm至1600Lm高75%至高1.3倍，能够真正完好地替换36W的T8直管荧光灯，节能50% (36W荧光灯的镇流器耗能5W-10W)。如果采用高光效的LED灯珠与增大功率至28W，本发明可以做成输出光通量达到3000Lm-3300Lm的高光通LED灯管，可以替代涂覆稀土三基色荧光粉的T8-36W荧光灯了，此种高光通量T8荧光灯在发达国家用量可观。
[0006]为了使本发明的充气型LED灯管表面发光更加均匀，在玻管内壁涂覆白色漫反射层，并将长条形的LED电路板的宽度尽可能变窄而尽量减少其挡光影响，其宽度在2_至6_之间选择。对于需要增大桌面照度的照明场合，可选用内壁磨砂的玻管，可使正对LED表面的桌面照度显著增大。
[0007]为了将长条形LED印刷电路板安放在灯管内的中心轴线位置，在玻管的两端附近离开端口 15mm至100mm处(根据要求与灯管直径选择)压制一圈凹槽，或沿着一圈均匀地打入3-8个凹点，用于在管内安放与固定长条形LED印刷电路板的圆片形固定板。2片圆片形固定板分别挡在玻管内两头的凹槽或凹点的外面(圆形固定板的外径稍大于凹槽或凹点形成的内径)。驱动电路板或驱动模块安放且固定在一只固定板上朝向灯管内的一侦L长条形LED印刷电路板的一端与驱动电路连接，另一端与一只金属丝弹簧的一端相连接，此弹簧的另一端与灯管另一头的圆片形固定板连接且拉伸弹簧将长条形LED印刷电路板拉直后固定在固定板的中心部位。
[0008]为了使驱动电路的2根电源输入线分别连接灯管两端灯头上的灯脚，将2只固定板朝向芯柱的一面做有导电良好的导电层，并使其分别与驱动电路的2根电源输入线相连接，使其成为驱动电路引入电源电压的2个连接点，然后使此二导电层分别与对应的芯柱上的内导丝实现可靠的弹性电接触而连接至灯管两头的灯脚。为使这种弹性电接触方便而可靠，可采用金属丝螺旋，或具有适当弹性的金属丝、金属片来做芯柱上的内导丝。
[0009]至于此种LED灯管的封口、排气(包括充气)、装灯头、老练以及芯柱的生产等等，与常规T8直管荧光灯类似，无需详述。因此，采用本发明不仅可以使成本较低，性能大幅提升，还可以利用已有的T8荧光灯自动生产线稍加改造而实现自动化大规模生产。
[0010]下面结合附图与实施例对本发明进一步加以说明。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的结构示意图
[0012]图2是本发明的玻管打一圈凹点处的截面示意图
[0013]图中1为玻管；2为玻管内壁涂层；3为长条形LED印刷电路板；4为芯柱；5为工作气体；6为驱动电路；7为灯头；8为金属螺旋丝弹負' ；9为固定板；10为芯柱上的内导丝；11为灯脚；12为玻管上压制的凹槽；13为玻管上打入的凹点。
【具体实施方式】
[0014]本发明实施例1为24W的LED T8灯管，光通量2400Lm，色温6500K，显指80，结构如图1所示。其中长条形LED铝基印刷电路板的长度为1130mm，宽度3mm，安装60颗0.5W的5730贴片LED，串联连接。LED色温6500K，光效不低于115Lm/W，显指高于80 ;其玻管为36W的T8直管荧光灯玻管，玻管内壁涂覆荧光粉白色漫反射层，玻管两头的凹槽的宽度与深度均为1.5mm,凹槽与玻管端口的距离为25mm。玻管长度为与灯头结构与T8-36W直管荧光灯相同。灯管内充氦气，气压为0.8至0.9大气压，氦气纯度不低于99.9% ；2只圆形固定板为厚度1.5mm、直径23mm的招板，。为便于抽出玻管内的空气与充入氦气，固定板上开有4个直径3_的小孔；驱动电路为恒流源模块，将此启动模块安装在一只固定板上朝向灯管内部的一侧；拉直长条形LED铝基电路板的弹簧为直径0.2mm钢丝绕制的螺旋弹簧，螺旋的外径为3mm,长度为10mm。芯柱内导丝为直径0.2mm的锻银铜丝绕成直径2mm的螺旋3圈。
【主权项】
1.一种充气型LED灯管，由玻管、长条形LED印刷电路板、玻璃芯柱、玻管内的工作气体、驱动电路、固定件及灯头所构成，其特征是其灯管的外壳为密封的玻管，玻管内抽出空气后充入氦气或以氦气为主的混合气，安装了 LED灯珠或LED芯片的长条形铝基或铜基印刷电路板沿着灯管内的轴线安装。2.如权利要求1所述的一种充气型LED灯管，其特征是其玻管内表面磨砂或涂覆白色漫反射层。3.如权利要求1所述的一种充气型LED灯管，其特征是其玻管的两端附近均有一圈凹槽或凹点，用于在玻管内安放固定长条形LED印刷电路板的固定板。4.如权利要求1所述的一种充气型LED灯管，其特征是其中的LED驱动电路板或驱动模块安放在灯管内的一只固定板上。5.如权利要求1所述的一种充气型LED灯管，其特征是其中的长条形LED印刷电路板的一端与驱动电路相连接，长条形LED印刷电路板的另一端与一金属丝弹簧相连接，并被金属丝弹簧的形变弹性力拉直，此金属丝弹簧的另一端与灯管另一头的固定板相连接且固定在固定板的中心部位。6.如权利要求1所述的一种充气型LED灯管，其特征是灯管两端的2块固定板的朝向芯柱的一面均有导电良好的导电层，此两个导电层分别与驱动电路的2根电源输入引线相连接，并与对应的芯柱上的内导丝保持弹性电接触。7.如权利要求1所述的一种充气型LED灯管，其特征是灯管两端的芯柱上的内导丝为具有螺旋结构的金属丝，或者为能够产生弹性形变的金属丝或金属片。
【专利摘要】一种充气型LED灯管，其外壳为密封的玻管，玻管内抽出空气后充入氦气或以氦气为主的混合气，安装LED灯珠的长条形铝基印刷电路板沿着灯管内的轴线安装，灯管的内表面磨砂或涂覆白色漫反射层。由于玻管内充入热导率很高的气体，使LED工作中产生的热量能够通过气体传热至几乎整个玻管外表面而散发至空气中，有效降低了LED的温升而能够提高灯管的光效、输出功率与输出光通量，是传统日光灯的理想替代产品，替代后节能可达50％以上。
【IPC分类】F21S2/00, F21V29/00
【公开号】CN105371138
【申请号】CN201410405213
【发明人】李博, 李先栗
【申请人】李博
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年8月15日