一种LED灯丝的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种LED灯丝。

背景技术：

LED光源具有发光效率高、节能、环保、寿命长等特点，被称为“绿色照明光源”。以往LED光源要达到一定的发光强度和空间光强的均匀性要求，需装反射面、透镜之类的光学器件，影响了光照效果，降低了LED应有的节能功效。由多个LED芯片以串联形式封装在透明基板上，构成了LED灯丝。LED灯丝能实现360°全角度发光，集成高压驱动，且不需加透镜，实现立体光源，符合传统的照明使用习惯，带来前所未有的照明体验。

现有LED灯丝都是在基板上等间距的设置LED芯片，由于每个LED芯片发出的热量是恒定的，每个LED芯片之间的热量呈叠加状态，因此呈现由中间逐渐向两端减小的状态，即热量分布很不均匀，基本集中在基板中部位置。该种LED灯丝在使用过程中基板中部位置的高热量，易造成中间位置的LED芯片光衰程度大，甚至失效；还易导致中部胶体发黄和色温显指的改变；再有，温度越高对应产生的内应力越大，会导致温度高处的金属线容易断线等。又由于整个基板的热场分布不均匀，会导致不同位置的LED芯片衰减程度不一及不同位置的胶体老化程度不一，直接导致产品产生色飘，亮度、颜色等不一致，甚至造成产品电性不良以及失效。

当然，也有人提出了相应的改进方式，在该中LED灯丝中，在基板的两侧LED芯片对称排布，且芯片之间间距沿着基板两侧至基板中间位置的方向呈等差数列进行排布，但是还是存在基板中间很大部分区域温度过高的缺点。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种LED灯丝，解决了现有LED灯丝中热量分布不均匀等问题，提高了LED灯丝的散热性能，降低了整体LED灯丝的结温和基板的最高温度。

本发明提供的技术方案如下：

一种LED灯丝，包括：基板以及设置在所述基板上的至少一排LED芯片组；所述基板两端设有金属层及与所述金属层固定连接的金属架，所述金属层通过金属线与其相邻的LED芯片连接；

在每排LED芯片组中包括多个基于所述基板中心对称排列的LED芯片，每两个LED芯片之间通过金属线连接；

沿基板的端部到基板的中心位置的方向上，每两个LED芯片之间的距离逐渐增加，且每两个LED芯片之间的距离呈斐波那契数列排列。

进一步优选地，每排LED芯片组中包括的LED芯片的数量为奇数，则所述基板的中心位置设有一LED芯片，其他LED芯片基于基板的中心位置对称排列在基板的两侧；且沿基板的端部到基板的中心位置的方向上，每两个LED芯片之间的距离呈斐波那契数列排列。

进一步优选地，每排LED芯片组中包括的LED芯片的数量为偶数，则所述LED芯片基于基板的中心位置对称排列在基板的两侧；且沿基板的端部到基板的中心位置的方向上，每两个LED芯片之间的距离呈斐波那契数列排列。

进一步优选地，每排LED芯片组中包括的LED芯片的数量范围为1~28。

进一步优选地，所述LED芯片采用正装/倒装回流的方式焊接在基板上。

进一步优选地，所述基板为透明基板或陶瓷基板；所述透明基板为玻璃或蓝宝石或透明陶瓷。

进一步优选地，所述基板、LED芯片以及金属线上设有荧光粉介质层，所述荧光粉介质层由一种或多种荧光粉与硅胶混合而成。

本发明提供的LED灯丝，能够带来以下有益效果：

在本发明提供的LED灯丝中包括的LED芯片关于基板对称设置，且沿基板端部到基板中心位置方向上，LED芯片之间的间距呈斐波那契数列排列。相比于现有的LED芯片等间距和等差数列排布，有效克服了基板中间温度过高的缺点，在灯丝中间区域很长一段范围内，无论是基板的温度还是LED芯片的温度都是最低的。另外，在本发明中，基板散热分布呈现中间很长一段区域和两侧较低，有利于高处热量向两边扩散，避免了LED芯片等间距和等差数列排布的方案中热量只能往一个方向扩散的缺点。

基于上述描述，本发明提供的LED灯丝散热性能优良，减小LED芯片光衰的同时降低了LED灯丝使用过程中基板中间部分过高的温度，整条LED灯丝的热量分布更加均匀。同时，大大减少了因LED灯丝各位置受热不一致造成的产品亮度、颜色不一、颜色漂移、显指和色温发生改变、电性能异常等发生的可能性，大大提高了LED灯丝的质量和使用寿命。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明LED灯丝中每排LED芯片组中包括奇数个LED芯片的一种实施方式结构示意图；

图2为本发明中结构如图1所示的LED灯丝的基板热场分布图；

图3为本发明中结构如图1所示的LED灯丝的芯片结温分布图；

图4为本发明LED灯丝中每排LED芯片组中包括偶数个LED芯片的一种实施方式结构示意图;

图5为本发明中结构如图4所示的LED灯丝的基板热场分布图；

图6为本发明中结构如图4所示的LED灯丝的芯片结温分布图。

附图标号说明：

1-基板，2-LED芯片，3-金属层，4-金属架，5-金属线。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

本发明提供了一种LED灯丝，具体，在该LED灯丝中包括：基板1以及设置在基板上的至少一排LED芯片组；基板两端设有金属层3及与金属层固定连接的金属架4，金属层通过金属线5与其相邻的LED芯片2连接；在每排LED芯片组中包括多个基于基板中心对称排列的LED芯片2，每两个LED芯片2之间通过金属线5连接；沿基板1的端部到基板的中心位置的方向上，每两个LED芯片2之间的距离逐渐增加，且每两个LED芯片2之间的距离呈斐波那契数列排列。

具体，从每排LED芯片组最左端开始，每两个相邻LED芯片之间的间距为X₁、X₂、X₃、……、X_N-1，其中N为LED芯片的总个数。这些间距沿着基板两侧至中心位置方向呈斐波那契数列排布（准周期性结构），即按0、1、1、2、3、5、8、13、21、34……排布。更具体来说，斐波那契数列以如下递归的方法定义：F(0)=0，F(1)=1，F(n)=F(n-1)+F(n-2)（n≥2，n∈N*）。LED芯片之间的间距依照斐波那契数列左右对称设置在基板上，故，本发明提供的LED灯丝看起来具有中间疏两边密的特点。

在一种实施方式中，在该LED灯丝中，每排LED芯片组中包括的LED芯片的数量为奇数，则基板的中心位置设有一LED芯片，其他LED芯片基于基板的中心位置对称排列在基板的两侧；且沿基板的端部到基板的中心位置的方向上，每两个LED芯片之间的距离呈斐波那契数列排列。更具体来说，在本实施例中，基板为透明基板或陶瓷基板，且该透明基板为玻璃或蓝宝石或透明陶瓷。

如图1所示，在一个具体实施例中，该LED芯片组中包括13个LED芯片，除去基板中心位置的一个，其他12对称设置在基板的两侧，且在基板的单侧上，沿基板端部到基板中心位置方向上，每两个LED芯片之间的距离呈斐波那契数列排列，距离分别为x、x、2x、3x、5x以及8x。且在本实施例中，基板1两端设有金属层3以及与金属层3固定连接的金属架4，相邻LED芯片2之间通过金属线5连接，金属层3与其相邻的LED芯片2通过金属线5连接，基板l、LED芯片2和金属线5上覆盖有荧光粉介质层，且该荧光粉介质层由一种或多种荧光粉与硅胶混合而成。

基于如图1所示的LED灯丝结构，如图2所示为该LED灯丝的基板热场分布图，其中曲线A为传统的LED芯片按照等间距方式排列的基板热场分布图（基板温度呈现两侧低，中间高的特点），曲线B为LED芯片按照等差数列方式排列的基板热场分布图（基板温度呈现两侧温度低，中间温度较为平缓的特点），曲线C为本实施例中LED芯片按照斐波那契数列方式排列的基板热场分布图。从图中可以看出，本发明的基板的两侧和中间很长一段区域温度较低，在基板左（右）侧与中心位置的中间某个区域出现了峰值。另外，本发明的基板热量分布和传统的等间距的基板热量分布相比，基板的最高温度下降了很大一部分，最低温度也上升了不少，散热性能明显提高。本发明的基板热量分布和LED芯片间距为等差数列排列的基板温度分布相比，本发明的LED灯丝基板温度的最高值虽然高于LED芯片间距为等差数列排列的基板温度的最高值，但也只高出一点点；但在基板中间很长一段区域，本发明的LED灯丝基板温度要低很多。

再有，相比于其他两种排列方式，本实施例中基板平均温度是最低的。在计算过程中，沿着LED芯片排列的直线方向上设立坐标系x，T(x)为该坐标系下横坐标为x所在的位置的工作稳态温度，其中，基板最左侧坐标为x₁，基板最右侧坐标为x₂，则基板的平均温度为：

经计算可知，本实施例中基板的平均温度最低。从图中可以看出，本发明的基板散热分布呈现的特点是基板中间很长一段区域和基板两侧温度很低，这样，有利于温度高处的热量向两边扩散，有效解决了LED芯片等间距排列和等差数列排列方式中热量只能往一个方向扩散的问题；同时克服了现有基板中间温度过高的缺点。

除此之外，在本实施例中芯片结温比LED芯片等距排列方式小很多，比LED芯片等差数列排列方式只高一点点。如图3所示为本该实施例中13个LED芯片结温随着灯丝坐标位置的变化曲线。从图中可以看出，该13个LED芯片的结温变化和基板温度变化趋势是趋于一致的。

综上，本实施例中LED芯片排布方式大大提高了LED灯丝的散热性能、降低了芯片结温、减小了LED芯片的光衰，同时也解决了LED灯丝使用过程中基板中间部分温度过高的问题，使得整条LED灯丝的热量分布更加均匀，大大减少了因LED灯丝各位置受热不一致造成的产品亮度、颜色不一、颜色漂移、显指和色温发生改变、电性能异常等问题，大大提高了LED灯丝的质量和使用寿命。当然，在其他实施例中，只要每排LED芯片组中包含奇数个LED芯片，且将其按本实施例的排列方式进行排布：从基板最左端开始，两个相邻LED芯片之间的间距为X₁、X₂、X₃、……、X_N-1，N为芯片的总个数，其第(N+1)/2个芯片处于基板的中心位置。从第一个LED芯片至中间的LED芯片，相邻LED芯片的间距X₁、X₂、X₃、……、X_(N+1)/2-1，且按斐波那契数列排列，均包括在本实施方式的内容中。

在另一种实施方式中，每排LED芯片组中包括的LED芯片的数量为偶数，则LED芯片基于基板的中心位置对称排列在基板的两侧；且沿基板的端部到基板的中心位置的方向上，每两个LED芯片之间的距离呈斐波那契数列排列。

如图4所示，在一个具体实施例中，该LED芯片组中包括14个LED芯片，对称设置在基板的两侧，且在基板的单侧上，沿基板端部到基板中心位置方向上，每两个LED芯片之间的距离呈斐波那契数列排列，距离分别为x、x、2x、3x、5x以及8x，靠近基板中心位置的两个LED芯片之间的距离为13x（基板中心位置不放置LED芯片）。且在本实施例中，基板1两端设有金属层3以及与金属层3固定连接的金属架4，相邻LED芯片2之间通过金属线5连接，金属层3与其相邻的LED芯片2通过金属线5连接，基板l、LED芯片2和金属线5上覆盖有荧光粉介质层，且该荧光粉介质层由一种或多种荧光粉与硅胶混合而成。

图5和图6分别是本实施例中LED灯丝的基板热场分布图和芯片结温分布图，其中，曲线A为传统的LED芯片按照等间距方式排列的基板热场分布图，曲线B为LED芯片按照等差数列方式排列的基板热场分布图，曲线C为本实施例中LED芯片按照斐波那契数列方式排列的基板热场分布图。可以看出，在该实施例中，基板热场和芯片结温的分布随灯丝坐标位置的趋势是一致的。且其与LED芯片为奇数时的基板热场和芯片结温分布图的大致趋势是一致的。因此基于LED芯片如图1分布的分析方法，得出以下结论：在本实施例中基板两侧的LED芯片间距按斐波那契数列排列，同样提高了整体LED灯丝的散热性能、降低了芯片结温、减小了LED芯片的光衰，同时也解决了LED灯丝使用过程中基板中间部分温度过高的问题，使得整条LED灯丝的热量分布更加均匀，大大减少了因LED灯丝各位置受热不一致造成的产品亮度、颜色不一、颜色漂移、显指和色温发生改变、电性能异常等问题，大大提高了LED灯丝的质量和使用寿命。当然，在本实施例中，LED芯片的数量不局限于14个，只要数量为偶数个，且按本实施例的排列方式进行排列，都包括在本实施例的内容中。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。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。