一种led球泡灯的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种LED球泡灯，属于LED照明灯具应用【技术领域】，本实用新型所述的LED球灯包括LED光源、支架、灯罩、灯座及电源，所述的LED光源设置在支架上，放置于灯罩内，LED光源通过电源线与电源连接，电源固定于灯座内，不但节约了成本，同时更简化了制备工艺。
【专利说明】一种LED球泡灯
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种LED球泡灯，属于LED灯具应用【技术领域】。
【背景技术】
[0002]从市场角度分析LED球泡灯一般都采用球形或类球形灯泡，其最大的市场将是民用市场，因市民用的最多的是球形灯炮，LED球泡灯是替代传统白炽灯泡的新型的绿色光源。
[0003]从政府层面分析，传统白炽灯(钨丝灯)耗能高、寿命短，在全球资源紧张的大环境下下，已渐渐被各国政府禁止生产，随之替代产品是电子节能灯，电子节能灯虽然提高了节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素，又有悖于环境保护的大趋势，在全球都住着环境保护的大前提下，这一污染环境的产品必须会被政府淘汰。
[0004]随着LED技术的高速发展LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选，LED在发光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。
[0005]目前传统的LED球泡灯主要由以下部件组成:1、玻璃罩或者是亚克力罩；2、透镜；3、散热器；4、铝基板；5、电源预装腔体(一般在散热器里面);6、塑料连接件(主要起绝缘作用)；7、灯座接口(分E27、M16等)；8、光源:光源又分颗粒型和大功率集成型两大类；9、电源。机构复杂，组装麻烦，并且成本昂贵，是目前制约LED球泡灯市场进一步取代白炽灯的一个最为关键性的因素，所以有待于我们去寻找一种组装简并能降低成本，更为重要的是能进一步提高LED球泡灯性能的新技术，来实现LED球泡灯在全球民用市场完全替代其他类球泡灯。
【发明内容】
[0006]本实用新型的发明人提供了一种LED球泡灯及其制备方法，以简化目前LED球泡灯的复杂结构，同时降低成本，进一步提高LED球泡灯的性能。
[0007]首先从光源开始，我们选取以玻璃作为基板，替换传统的铝基板以提高LED芯片的出光效率，因传统的铝基板在光源工作状态下，LED芯片背面的出光几乎尽失，本实用新型选取几乎全透光的玻璃作为基板，可实现LED芯片全角度出光。在每个玻璃基板上至少设有两个电极，用于之后与LED芯片电性连接，本实用新型的LED芯片选用荧光胶固定于玻璃基板表面，对芯片与芯片、芯片与电极之间利用金属引线进行电性连接，在玻璃基板(除电极部位)、芯片、弓I线上均包覆荧光胶，通过荧光胶的包覆可有效激发LED芯片在工作状态的出光，同时又可对引线进行固定保护，以免引线受外界因素的影响出现脱线死灯现象。
[0008]本实用新型所述玻璃基板上的电极是在PVD内中空溅镀，为提高附着力，先在玻璃基板上溅镀一层Cr，再在Cr层上溅镀一层Ni，制备成电极。溅镀过程中电压控制在300V-600V之间，电流控制在4A-8A之间，腔体压力为5*l(T3Pa，时间为0.5小时-1.0小时。Cr层的厚度为0.5-1 μ m, Ni层的厚度为50_100nm。
[0009]本实用新型的发明人经试验发现LED光源与导电线电性连接固定，最好是通过在导电线上制备外引电极，LED光源上玻璃基板上的电极插卡式固定于导电线上的外引电极上。由于玻璃基板其材料的限制在上面直接制备LED芯片的外引电极非常困难，一般情况下均是将金属外引电极用粘结胶或焊锡灯材料粘接在玻璃基板上，这种方式简单、成本低廉、工艺易于实现，但是其存在极大的弊端，这类方式抗高温性特别差。我们本实用新型的LED球泡灯为保证真空密封，把LED光源放入灯罩内后，需要经过玻璃灯罩与玻璃支架底座高温熔融熔封，温度约为250°C左右，在这种高温环境中通过粘接方式固定外引电极的，其极易与玻璃基板脱落而造成死灯。本实用新型采用插卡式固定外引电极，可在保证外引电极与玻璃基板电极的良好接触，又避免了粘贴连接不耐高温的弊端。同时也降低了灯片电极制造的难度，降低了成本。
[0010]本实用新型的发明人发现不同厚度的玻璃基板对LED球泡灯有不同的影响，玻璃基板按不同宽度分玻璃片和玻璃丝，玻璃片的宽度>玻璃丝的宽带。玻璃片厚度控制在
0.5-1.1mm之间,本发明LED球泡灯效果最佳。玻璃丝的宽度为0.5mm-10mm之间,其厚度为
0.3mm-1.2mm 之间，优选为 0.3mm-0.6mm。
[0011]对制备完的LED光源进行固定，为提高光效及后续LED灯的密封，选取带玻璃底座的玻璃中空支架，玻璃支架底座内熔融固定有两根导电线，导电线两端均从支架引出，导线一端与LED光源相连用于固定LED光源一端，导电另一端从支架底座引出分别用于与电源的正负相连接，导电线通过玻璃支架底座的熔融固定，一方面可降低导电线串动使LED光源不稳定，另一方面提高密封效果。
[0012]当本实用新型的LED球泡灯只设有一个LED光源时，上述用于与LED光源相连并固定LED光源的导电线分别与这个LED光源的两个电极电性连接；当本实用新型的LED球泡灯设有两个或两个以上LED光源时，LED光源总数为N，假设X+Y=N，X、Y均为整数，各LED光源一端相互电性连接并固定在玻璃支架非底座端，另一端为X个LED光源P极引出与电源正极电性连接并固定，Y个LED光源N极引出与电源负极电性连接并固定。与正负电源线连接固定部分一般在玻璃支架底座部位。
[0013]选取我们球泡灯需用的玻璃灯罩，把固定有LED光源的支架放置于玻璃灯罩内，支架底座与玻璃灯罩熔融密封连接，通过玻璃支架中空部位把玻璃灯罩内的空气排空，可防止原空气内的气体后期对LED光源产生不利影响，对玻璃灯罩内注入氦气和氮气的混合气体，气体体积比为5:1-2:1之间，把支架熔融密封，使灯罩内气体压力在室温下控制在
0.05-0.15MPa之间。当玻璃灯罩内的氦气和氮气的混合气体体积比为5:1_2:1之间压力在室温下控制在0.05-0.15MPa之间时，使LED球泡灯在工作状态下散热效果最佳，把设置于灯座内的电源与支架底座的导电线电性连接，并把灯座与灯罩固定连接。实现LED球泡灯的制备。
[0014]为简化目前传统的LED球泡灯结构，本实用新型的IED球泡灯仅由LED光源、支架、灯罩、灯座及电源组成，从结构上LED光源设置在支架上，放置于灯罩内，电源设置于支架的灯座内，支架的灯座与玻璃灯罩固定并形成密闭空间，LED光源的导电线延支架底座与灯座内的电源导通连接，灯罩内充有氦气和氮气的混合气体，气体体积比为5:1-2:1之间，气体压力在室温下控制在0.05-0.15MPa之间。
[0015]本实用新型的LED球泡灯，其每个LED光源可由两颗或两颗以上的芯片通过荧光胶固定于玻璃基板上，进行引线导通，在玻璃基板及芯片、引线，除玻璃基板的电极处，表面均涂覆荧光胶封装而成的。
[0016]本实用新型的LED球泡灯，其LED光源的玻璃基板为增加玻璃基板的表面积，提高散热，玻璃基板可为图形化玻璃基板，为使其散热效果最佳化其图形化为阵列式周期性排列的凸起半球形、圆锥形、尖锥形、多面体锥形或蒙古包形的形状，凸起周期为I μ m-1o μ m,底面宽度为5μπι-25μπι，高度为0.1 μ m-5 μ m;图形化玻璃基板进一步包含一层图形化的氮化铝层，其图形为网状空隙式图形化结构，空隙部分为规则等边三角形或正等边多边形，每条边长大于0.8 μ m，面积在IOym2-1OOOym2之间，相邻空隙之间的距离不超过IOym ；在玻璃上制备氮化铝层时温度不超过130°C，氮化铝层的厚度为500-3000埃之间，为提高玻璃基板蚀刻效果，玻璃基板在蚀刻前用酸液清洗表面，所述的酸液为酸与水的体积比为
1:5-1:10之间，所述的酸为后续进行蚀刻玻璃基板的酸，选自盐酸或磷酸或硫酸，蚀刻时间为3-8min。玻璃基板制备包括以下两种方法:方法一、先制备图形化玻璃板，对玻璃基板进行酸液清洗后制备光阻，对光阻进行图形化显影后进行蚀刻，蚀刻出所需图形后对图形化后的玻璃基板再制备光阻，对光阻进行图形化显影后镀氮化铝，此时镀氮化铝的过程中全程温度均控制在130°C以下，以免负光阻因温度过高而焦化于玻璃基板表面，影响后续工艺，镀完氮化铝后去除光阻得图形化玻璃基板上的图形化氮化铝。方法二、在玻璃基板表面先镀氮化铝，而后在氮化铝表面制备光阻，对光阻进行图形化显影，显影后对镀有氮化铝层的玻璃基板进行蚀刻，制备成具有图形化氮化铝层的图形化玻璃基板。本实用新型玻璃基板经图形化处理后再镀氮化铝，一方面提高了氮化铝直接附着在玻璃基板上的附着力，另一方面玻璃基板通过图形化处理可增加了其表面积，提高了其散热效果，同时玻璃的图形化及氮化铝的图形化，因其图形均为纳米级，虽后期在LED光源制备时玻璃基板表面涂覆荧光胶，但因荧光胶颗粒比较大不会渗入图形区域，使基板图形与荧光胶之间形成气孔，在LED光源工作状态下气孔中的空气因受LED光源工作状态下的热能影响，通过气体不断地高速对流而加速基板散热。
[0017]本实用新型的一个LED球泡灯内的LED光源数量如果大于I，并且各LED光源均一样，假定LED光源数量为N，X+Y=N, X、Y均为整数，N为偶数，并且X=Y。但X=Y时各LED光源的电性参数最接近，相对该LED球泡灯工作状态下各项性能最稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]本实用新型的附图是为了对本发明进一步说明，而非对本发明发明范围的限制。
[0019]图1本实用新型LED光源黏贴有LED芯片的玻璃基板示意图
[0020]图2本实用新型LED光源示意图[0021 ] 图3本实用新型LED光源示意图
[0022]图4本实用新型玻璃丝LED球泡灯示意图
[0023]图5本实用新型玻璃片LED球泡灯示意图
[0024]I为芯片，2为镀有图形化氮化铝的图形玻璃基板，2a为玻璃基板上的图形化氮化铝层、3为引线、4为荧光胶、5为玻璃基板、6为电极、7为灯座、8为电源、9为LED光源、10为玻璃密封灯罩、11支架、12气体、13外引电极、14导电线。
【具体实施方式】[0025]本实用新型的实施例是为了对本发明进一步说明，而非对本实用新型的发明范围的限制。
[0026]实施例1玻璃基板
[0027]选择玻璃基板，对玻璃基板表面进行掩膜蚀刻，蚀刻出阵列式周期性排列的蒙古包形凸起，凸起周期为5μπι左右，底面宽度为IOym左右，高度为2.5μπι左右。在图形化处理后的玻璃基板表面镀上氮化铝层，而后进行掩膜蚀刻，蚀刻出网状空隙式图形化结构，空隙部分为规则等边六边形，边长为3 μ m左右，相邻空隙之间的距离为3 μ m-7 μ m左右。在玻璃基板表制备电极，黏贴固定LED芯片，芯片与芯片之间，芯片与电极之间通过引线连接，引线连接完，在玻璃基板表面除电极区域，其他部位均涂覆荧光胶，并包覆整个LED芯片及所有引线，以达到最大程度地激发LED芯片的出光并有效保护引线不受触碰，避免引线脱线死灯。
[0028]实施例2各种LED球泡灯试验数据对比
[0029]我们对以下各种LED球泡灯进行试验，分5组进行，每组分别用15个灯，A组为传统LED球泡灯，由玻璃罩、透镜、散热器、铝基板、电源预装腔体、塑料连接件、灯座接口、光源、电源组成组为按本实用新型用玻璃基板，密封玻璃灯罩内充气方法制备的LED球泡灯；C组为在B组基础上把玻璃基板按本实用新型方法进行蚀刻，蚀刻成图形化的基板制备成LED球泡灯；D组为在C组制备方法的基础上在图形化基板表面镀有一层氮化铝层制备成的LED球泡灯；E组为在D组的基础上按本实用新型的技术方案对氮化铝层进行图形化处理后制备成的LED球泡灯。各组LED球泡灯内的芯片质量、数量、各项性能参数均一样，我们对各LED球泡灯进行温度及光通量的测试，在各组LED球泡灯点亮后稳定状态下测试其灯罩表面温度、光源表面温度及光通量值并进行记录，技术各组平均值(平均值取小数点后面一位)，记入表1、各种LED球泡灯进行温度及光通量的测试结果表。
[0030]各组LED球泡灯均为1.2w ；LED驱动类型:阻容驱动；测试设备:I米积分球、普美TMC-16温度巡检仪(K型表面热电偶探头+标准热电偶探头)；测试环境:LED实验室，环境温度26 °C，环境相对湿度75%。
[0031]从表I可知，通过利用本实用新型的技术方案制备的LED球泡灯，虽然光源表面温度比传统略有偏高，但其光通量值得到了有效的提高，综合温度及光通量参数，E组的LED球泡灯效果最佳。
[0032]实施例3不同厚度玻璃片的LED球泡灯的热分析实验
[0033]使用相同1023芯片，不同玻璃片厚度，分别在空气中量测LED光源，再使用相同光源装进球泡灯，抽真空后再填充混气后密封，分别测量点亮后的初始光通量及稳定后的光通量，并计算热堆积率，推导出不同厚度的玻璃片对LED球泡灯影响状况。
[0034]制备LED 光源，选取玻璃片厚度各为 0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、
0.9mm、1.0mm> 1.1mm、1.2mm,每种厚度各15个,每个玻璃基板上设有两个电极,在基板上用荧光胶固定芯片，对芯片与芯片、芯片与电极之间进行引线连接，在玻璃基板、芯片、引线上均直接包覆荧光胶，制备成LED光源，各种厚度的玻璃基板随机均抽取5个，分别测定各LED光源的初始光通量值、稳定光通量值计算热堆积率，热堆积率=(初始光通量值-稳定光通量)/初始光通量值，对每种厚度基板计算平均值并进行记录，具体见表2，同时每种LED光源随机各抽取5个制备LED球泡灯，每个LED光源固定于一个玻璃支架上后放置入一个玻璃灯罩内，进行密封，并均充入压力为0.lOMPa，体积比为3:1的氦气和氮气的混合气体，把设置于灯座内的电源与支架底座的导电线电性连接，并把灯座与灯罩固定连接，制备成本实用新型的LED球泡灯后再测定LED球泡灯的初始光通量值、稳定光通量值，计算热堆积率，对每种厚度基板计算平均值并进行记录，具体见表2。剩下的LED光源用于制备LED烛泡灯，按上述方法同样计算热堆积率进行记录，见表2 (热堆积越大到达稳定值时的光通量越低)。
[0035]本实用新型LED光源的热堆积约在12%，制备成本实用新型的球泡灯泡之后几乎降了一半，但经本实用新型的发明人无数次实验发现，LED光源的玻璃基板的厚度对后期制备成本实用新型的LED球泡灯、LED烛泡灯的热堆积率有非常大的影响，但并不是玻璃基板越厚越好，也不是越薄越好，而是有一定的厚度区间，当玻璃基板的厚度控制在
0.5mm-1.1mm之间时，本实用新型的LED球泡灯热堆积率最低。
[0036]表1、各种LED球泡灯进行温度及光通量的测试结果表
【权利要求】
1.一种LED球泡灯，包括LED光源、支架、灯罩、灯座及电源，其特征在于所述灯罩为玻璃灯罩，所述的支架为玻璃中空支架并有玻璃底座，灯罩内LED光源设置在支架上，放置于灯罩内，电源设置于支架的灯座内，支架的灯座与玻璃灯罩固定并形成密闭空间，LED光源的导电线延支架底座与灯座内的电源导通连接，灯罩内充有气体。
2.根据权利要求1所述的LED球泡灯，其特征在于每个LED球泡灯只有一个LED光源，用于与LED光源相连并固定LED光源的导电线分别与这个LED光源的两个电极电性连接；或每个LED球泡灯有两个或两个以上LED光源时，光源数量为N，X+Y=N, X、Y均为整数，各LED光源一端相互电性连接并固定在玻璃支架非底座端，另一端为X个LED光源P极引出与电源正极电性连接并固定，Y个LED光源N极引出与电源负极电性连接并固定。
3.根据权利要求2所述的LED球泡灯，其特征在于所述的光源数量为N，X+Y=N,X、Y均为整数，N为偶数，并且Χ=Υ。
4.根据权利要求1-3任一项所述的LED球泡灯，其特征在于所述的每个LED光源由一个或两个或两个以上单独的LED光源组成，每个LED光源由两颗或两颗以上的芯片通过荧光胶固定于玻璃基板上，进行引线导通，在玻璃基板及芯片、引线，除玻璃基板的电极处，表面均涂覆荧光胶封装而成的。
5.根据权利要求4所述的IED球泡灯，其特征在于电极直接制备于玻璃基板上，电极由Cr和Ni两层构成，Cr层直接制备于透光基板上，Ni层制备于Cr层上面。
6.根据权利要求5所述的LED球泡灯，其特征在于Cr层的厚度为0.5-1 μ m, Ni层的厚度为50-100nm。
7.根据权利要求4所述的LED球泡灯，其特征在于LED光源与导电线电性连接固定，是通过在导电线上制备外引电极，LED光源上玻璃基板上的电极插卡式固定于导电线上的外引电极上。
8.根据权利要求7所述的LED球泡灯，其特征在于所述的玻璃基板为图形化玻璃基板，其图形化为阵列式周期性排列的凸起半球形、圆锥形、尖锥形、多面体锥形或蒙古包形的形状，凸起周期为I μ m-1o μ m,底面宽度为5 μ m_25 μ m,高度为0.1 μ m_5 μ m。
9.根据权利要求8所述的LED球泡灯，其特征在于图形化玻璃基板进一步包含一层图形化的氮化铝层，其图形为网状空隙式图形化结构，空隙部分为规则等边三角形或正等边多边形，每条边长大于0.8 μ m，面积在10 μ Hl2-1000 μ Hl2之间，相邻空隙之间的距离不超过10 μ m，氮化铝层的厚度为500-3000埃之间。
10.根据权利要求4所述的LED球泡灯，其特征在于玻璃基板玻璃基板按不同宽度分玻璃片和玻璃丝，玻璃片的宽度>玻璃丝的宽度，玻璃片厚度控制在0.5-1.1mm之间；玻璃丝的宽度为0.5mm-10mm之间，厚度为0.3mm-1.2mm之间。
11.根据权利要求10所述的LED球泡灯，其特征在于玻璃丝的厚度为0.3mm-0.6mm。
【文档编号】F21V3/04GK203549459SQ201320612496
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】孙明, 庄文荣, 戴坚, 陈兴保 申请人:孙明, 陈兴保, 上海亚浦耳照明电器有限公司