一种大芯片led灯丝及大芯片led灯丝灯泡的制作方法
【专利说明】一种大芯片LED灯丝及大芯片LED灯丝灯泡
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种大芯片LED灯丝及大芯片LED灯丝灯泡，属于LED照明技术领域。
【背景技术】
[0003]LED半导体照明作为新一代照明技术，具有光电转换率高、光源方向易控、照明时段和方式易控、光源显色性高、合理设计下具有较高的功率因数等其它现有照明技术无法比拟的五大节能优势，受到全球投资者的青睐和各国政府的大力扶持。LED照明虽然受到重视，然后在推广过程中也存在诸多问题，首先，LED照明灯多为一体化结构，缺乏可更换的标准光源;其次，即使采用国标GB1406系列灯头做成LED光源，基本是无法实现调光运行，且同时也不具备防水等防护性功能，应用范围较窄;再者，发光半导体在电的触发下是四面发光的，但实际应用中，LED芯片大多被封装在一个不透明的基板上，半导体一半的出光被遮挡转换成了热量，发光效率低下。
[0004]近年市场出现了采用透明条形基板的LED灯丝灯，顺应符合了半导体照明四面发光的基本原理，但其应用功率还比较低下，一般不超过10W;且不具备防水功能，应用范围相对较窄，这些缺陷极大地制约了LED照明的推广使用。
[0005]现有LED灯丝制作的最好方案是以条形蓝宝石为基板粘接绑定LED芯片于其上，值得注意的是一方面LED芯片经过贴装粘接后，光折射损失较大，光电转换效率降低较多。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供一种大芯片LED灯丝及大芯片LED灯丝灯泡。本发明的LED灯丝不仅可以提高LED的出光率，而且可以提高散热效率;本发明的LED灯丝灯泡可摆脱现有LED照明灯需要散热器的限制，能实现较大的功率的LED灯丝灯光源，可直接替代现有大功率照明产品的光源，而无需更换灯具。
[0007]本发明的技术方案:一种大芯片LED灯丝，其特点是:包括LED灯丝模组和两端的电连接端子，所述LED灯丝模组是由包含多行多列LED芯片阵列的LED照明大芯片裁剪成包含有一行或多行LED芯片组的条状或块状结构(每一行LED芯片组由多个LED芯片或LED PN结通过串联形式组成)；LED灯丝模组外设有封装层，所述的封装层由透明材料或透明材料加荧光粉组成。
[0008]上述的大芯片LED灯丝中，所述LED照明大芯片是发光半导体材料在LED照明大芯片衬底上经直接长晶生成的，发光半导体材料与芯片衬底间为无间隙连接;所述LED照明大芯片衬底采用透明氧化铝(单晶或多晶)材料且衬底背面不设金属反射层，可使半导体产生的朝衬底的光直接透过芯片衬底对外最外溢出，使芯片发热最小;或者所述LED照明大芯片衬底采用单晶硅或单晶碳化硅材料，当芯片发热后，所产生的热射线波长界于红外线波段，红外线波能直接透过单晶硅或单晶碳化硅射出，使芯片具有较好的导热性能。
[0009]前述的大芯片LED灯丝中，所述LED灯丝模组或倒装焊接在设有电路的透明板上。
[0010]前述的大芯片LED灯丝中，所述透明板的两端通过端子支架上的焊接固定孔直接与端子支架焊接并粘接，透明盖板与LED灯丝模组和电连接端子周围的缝隙采用透明材料封装。
[0011 ] 前述的大芯片LED灯丝中，所述LED灯丝模组是包含多行LED芯片组的块状结构，透明板上设有多个连接每行LED芯片组的LED负载分段结点的电连接线。
[0012]使用前述大芯片LED灯丝构建的大芯片LED灯丝灯泡，其特点是:包括带驱动组件的灯头组件，灯头组件连接在灯泡壳上(所述的灯泡壳为一体吹成或由多段同材质或异材质连接而成)，灯泡壳内设置导线支架，导线支架上设有多个连接驱动组件的电连接导线，电连接导线上连接有LED灯丝，所述LED灯丝两端设有导电导热的电连接端子，LED灯丝通过电连接端子与电连接导线相连。
[0013]前述的大芯片LED灯丝灯泡中，其中一种具体方案是:所述电连接导线呈环状绕在导线支架，并形成有2至3层环状导线环，相邻的两层环状导线环之间均布有LED灯丝，每个LED灯丝的两端分别与不同层的环状导线环连接。
[0014]前述的大芯片LED灯丝灯泡中，所述环状导线环上设有两个绝缘隔离套将导线隔离为多段结构，每段分别连接驱动组件，从而可以将LED灯丝负载分割形成多段串联负载，每一段负载的结点均被连接到了驱动组件上，可以提高了 LED灯丝灯泡的功率因数和电流频率，有利于LED灯丝灯泡照明质量的提升。以三层环状导线环，每个环状导线环分隔成两端为优选方案。
[0015]前述的大芯片LED灯丝灯泡中，另一种具体方案是:所述灯泡壳内设有两个连接在电连接导线上的端子支架，两个端子支架之间设有多个LED灯丝，所述LED灯丝两侧通过电连接端子与导电导热的端子支架电连接为一体。所述端子支架紧贴灯泡壳，使LED灯丝上的热量能通过传导方式到达灯泡壳上，使灯泡壳受热成为热辐射体，可向灯泡壳外辐射热射线。
[0016]前述的大芯片LED灯丝灯泡中，所述LED灯丝上设有多个负载分段结点，各个LED灯丝的分段结点通过多根电连接导线与驱动组件相连。
[0017]前述的大芯片LED灯丝灯泡中，所述的灯头组件包括灯头支架，灯头支架采用内空结构，用于放置所述的驱动组件;灯头支架上设置带螺纹的电气接插件公头，公头内设4根插针，分别接电气端的电源和调光控制信号，电气接插件公头与灯头支架为一体结构，灯头支架主体采用螺纹结构且设置定位槽，定位槽安装方向与灯泡光照方向一致，通过配套固定螺母固定整个LED灯丝灯泡;灯头支架与灯泡壳连接的一端为设有突出螺纹主体的圆台状环形结构。
[0018]与现有技术相比，本发明的大芯片LED灯丝无需设置LED芯片基板，可以使LED的各个出光方向不受阻碍，特别是红外热射线的透出，大大提高了出光效率，而且本发明利用电连接导线对设有电连接端子的LED灯丝进行各种造型的固定，而且极其有利于LED灯丝的热量传导到其它组件上，有利于和其它热辐射组件一起形成热辐射体组件，以利于LED灯丝以热辐射的方式进行降温。
[0019]本发明的大芯片LED灯丝灯泡可以利用灯泡壳内的各个组件作为热辐射体组件，可以提供足够大的无辐射遮挡的有效热辐射体组件面积来控制灯泡内部温度和尽可能使热辐射体组件上的平均温度趋近芯片结温来平衡LED灯丝产生的热量，进而通过热辐射原理降低LED灯丝上的芯片结温。本发明的LED灯丝灯泡摆脱了 LED照明灯需要散热器的传统基本理念，该LED灯丝灯产品可直接替代现有大功率照明产品的光源，而无需更换灯具，将使LED照明应用上一个新台阶。经实际测试，利用本发明的方法能做到200LM/W，甚至更高的灯泡成品光源。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；
图2为本发明的2层环状导线环的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；
图3为本发明的3层环状导线环的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；
图4为本发明图3大芯片LED灯丝灯泡的灯丝布置图；
图5为本发明图3大芯片LED灯丝灯泡的导线支架图；
图6为本发明带绝缘隔离套的电连接导线的环状导线环示意图；
图7为本发明的一种采用端子支架的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；
图8为本发明的连接了 LED负载结点的大芯片LED灯丝灯泡剖开图；
图9为本发明的一种采用端子支架的大芯片LED灯丝灯泡(弯曲端子支架)剖开图；
图10为本发明的LED灯丝用LED照明大芯片分割示意图；
图11为本发明的LED灯丝内部结构图；
图12为本发明的用透明板的LED灯丝内部结构图图13为本发明的连接端子支架的LED灯丝模组图；
图14为本发明的LED灯丝组件成品图；
图15为本发明的加宽端子支架的LED灯丝组件成品图；
图16本发明的采用片状灯丝的LED灯丝组件成品图；
图17为本发明的灯头组件结构示意图。
[0021 ] 附图中的标记为:1-LED灯丝组件，I.1-LED灯丝，I.2-LED灯丝模组，1.2.1-灯丝模组衬底，1.2.2-透明板，1.3-电连接端子，1.4-端子支架，1.7-焊接固定孔，1.8-电连接线，2-灯头组件，2.5-灯头支架，2.6-带螺纹的电气接插件公头，2.7-插针，2.8-定位槽，2.9-固定螺母，3-驱动组件，4.1-导线支架，4.2-电连接导线，6-灯泡壳，7.6-绝缘隔离套，
7.7-加强筋，420-LED照明集成大芯片，420.1_大芯片端电极，420.2-LED负载分段电连接处。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
[0023]实施例。大芯片LED灯丝1.1，包括LED灯丝模组1.2和两端的电连接端子1.3，所述LED灯丝模组1.2是由包含多行多列LED芯片阵列的LED照明大芯片420裁剪成包含有一行或多行LED芯片组的条状或块状结构，如图10和11所示。LED灯丝模组1.2包括透明的灯丝模组衬底1.2.1和灯丝模组衬底1.2.1上的LED芯片组串联;LED灯丝模组1.2外设有封装层，所述的封装层由透明材料或透明材料加荧光粉组成，参见图14。
[0024]所述LED照明大芯片420是发光半导体材料在LED照明大芯片衬底上经直接长晶生成的，发光半导体材料与芯片衬底间为无间隙连接;所述LED照明大芯片衬底采用透明氧化铝(单晶或多晶)材料且衬底背面不设金属反射层，可使半导体产生的朝衬底的光直接透过芯片衬底对外最外溢出，使芯片发热最小;或者所述LED照明大芯片衬底采用单晶硅或单晶碳化硅材料，当芯片发热后，所产生的热射线波长界于红外线波段，红外线波能直接透过单晶硅或单晶碳化硅射出，使芯片具有较好的导热性能。
[0025]所述LED灯丝模组1.2倒装焊接在设有电路的透明板(1.2.2)上，如图12所示。透明板1.2.2使用玻璃时，有利于提高透出热射线的效果，特别是用于种植业照明时。
[0026]所述透明板1.2.2的两端通过端子