一种短波散热LED发光体的制作方法

本发明涉及一种led发光体，特别是指一种以近红外短波的形式将热量向外辐射的led发光体。

背景技术：

众所周知，随着白炽灯的进一步退出市场，国内外对led灯丝灯的需求越来越大，由于led灯丝灯具有大众习惯并熟知的传统白炽灯的大角度发光发光形式，为有“复古风”情结的应用群体所热捧，让长得象白炽灯的led灯丝灯找到了它应用的“洼地”。也由于led灯丝灯的生产制造工艺与白炽灯相若，对于一直从事生产制造白炽灯的照明厂家，转而生产led灯丝灯进入此一应用领域，在生产上无疑是一件极其简单的事。随着led灯丝灯由理论到现实的照明产品,从装饰应用到功能照明应用，需求量将日益扩大。

但是，在技术构成上，由于灯丝灯的灯丝处于密闭环境，加上led灯丝的基板面积过小，在光衰小，长寿命的要求下，实际应用中的散热很难达到理想的设计要求，功率始终得不到提高，目前最大功率只能在6~8瓦之间徘徊；目前led灯丝灯另一不足之处在于由于需加大散热面积，灯丝长度较长，使得结构上很难达到饱满的全周光；加之发光面较大的原因，发出来的光强度达不到传统白炽灯的效果，led灯丝灯使得在很多的场合不能很好的替代白炽灯。

目前led灯丝灯的不足之处在于：1、双面出光的蓝宝石、玻璃等透明基板长度较长，光线主要朝四周的方向，灯下比较暗。2、软性的铝基板单面出光—-主要的光线也是朝向四周，上下面的光线较弱。

现在的双面出光及单面出光led灯丝灯都存在一个问题，就是有限的基板本身就不能达到散热目的，再者基板是由蓝宝石、玻璃、铝和fpc等，这些材料受热所辐射出来的红外线波长在8μm以上，属于中远红外辐射；灯丝灯玻璃泡壳的玻璃是普通的钠钙玻璃；物质的振动频率（本征频率）诀定于力学常数和原子量的大小，玻璃形成氧化物如na2o·cao·6sio2或na2sio3、casio3、sio2等原子量均较小，力常数较大，故本征频率大，不能透过中、远红外，只能透过近红外，其所能透射的波长在2.5μm以下的近红外短波及可见光和紫外光。所以普通的灯丝灯灯丝的热不能直接的透射出玻璃壳，只能通过较低导热的气体及玻璃，层层热阻的传到有限的玻璃外表面再由空气带走，而此是为传统技术的主要缺点。

技术实现要素：

本发明所采用的技术方案为：一种短波辐射散热led发光体，其包括导电导热金属基层、若干led发光芯片以及近红外短波辐射层，若干该led发光芯片电连接在该导电导热金属基层上，若干该led发光芯片能够通电发光，该近红外短波辐射层设置在该导电导热金属基层上，该近红外短波辐射层将该led发光体工作所产生的温度，以近红外短波的形式向外辐射，以对该led发光体进行散热，该近红外短波辐射层受热所辐射出来的近红外短波波长在8μm以下。

该近红外短波辐射层由近红外短波辐射材料制成。该近红外短波辐射材料通过多种离子的掺杂一方面能够使该近红外短波辐射材料的晶格发生畸变，降低晶格震动对称性，从而增强二声子或多声子组合辐射；另一方面该近红外短波辐射材料能够提供更多的电子轨道能级，从而增强短波辐射能力。该近红外短波辐射材料受热所辐射出来的近红外短波波长在1～5μm之间，在1～5μm波段的强辐射机制是杂质能级的电子跃迁及自由载流子引起的辐射。

该导电导热金属基层与该近红外短波辐射层之间设置有粘接剂层，该近红外短波辐射层暴露在该粘接剂层外部，通过该粘接剂层将该近红外短波辐射层固定在该导电导热金属基层上。

该近红外短波辐射层为微腔室层。

由该短波辐射散热led发光体制成led发光灯丝，该led发光灯丝设置在灯泡玻璃罩中，该led发光灯丝通电发光，其工作所产生的热量以近红外短波的形式向外辐射,并穿透该灯泡玻璃罩向外散发，以对该led发光灯丝进行散热。

该led发光灯丝包括绝缘固定膜架，该短波辐射散热led发光体设置在该绝缘固定膜架上，通过该绝缘固定膜架能够将该led发光灯丝架设在该灯泡玻璃罩中。

该led发光灯丝呈片状，该短波辐射散热led发光体也呈片状，若干该led发光芯片同时电连接在该导电导热金属基层的正面以及背面，该近红外短波辐射层同时设置在该导电导热金属基层的正面以及背面，该绝缘固定膜架设置在该导电导热金属基层的背面。

该led发光灯丝呈筒状，该绝缘固定膜架也呈筒状，片状的该短波辐射散热led发光体贴覆在该绝缘固定膜架的外表面上，若干该led发光芯片电连接在该导电导热金属基层的正面，该近红外短波辐射层设置在该导电导热金属基层的正面。

本发明的有益效果为：本发明发光形态与传统的白织灯非常相似，真正的实现了白织灯饱满的全周光，全周发光的同时，全周散热，并且基板受热所发出的是在1-8um波长范围的短波近红外，实践中基板受热所发出的是在1um波长范围的短波近红外，其波长可以直接透过玻璃进行散热。

附图说明

图1为本发明发光体led发光芯片电连接在导电导热金属基层正面以及近红外短波辐射层设置在导电导热金属基层背面的示意图。

图2为本发明发光体led发光芯片电连接在导电导热金属基层正面以及近红外短波辐射层设置在导电导热金属基层正面以及背面的剖面结构示意图。

图3-4为本发明微腔室层的原理示意图。

图5为本发明各种类型led发光灯丝的示意图。

图6为本发明led发光灯丝为筒状的结构示意图。

图7为本发明的一种较佳实施方式的结构示意图。

图8-11为本发明具体实施例的示意图。

具体实施方式

如图1-7所示，一种短波辐射散热led发光体100，其包括导电导热金属基层110、若干led发光芯片120以及近红外短波辐射层130。

如图1-2所示，若干该led发光芯片120电连接在该导电导热金属基层110上，若干该led发光芯片120能够通电发光。

该近红外短波辐射层130设置在该导电导热金属基层110上。

该近红外短波辐射层130将该led发光体100工作所产生的温度，以近红外短波的形式向外辐射，以对该led发光体100进行散热。

该导电导热金属基层110具有正面以及背面，在具体实施的时候，若干该led发光芯片120电连接在该导电导热金属基层110的正面，或者，电连接在该导电导热金属基层110的背面，或者，同时电连接在该导电导热金属基层110的正面以及背面。

在具体实施的时候，该近红外短波辐射层130设置在该导电导热金属基层110的正面，或者，设置在该导电导热金属基层110的背面，或者，同时设置在该导电导热金属基层110的正面以及背面。

该近红外短波辐射层130受热所辐射出来的近红外短波波长在8μm以下。

该近红外短波辐射层130由近红外短波辐射材料制成。

在具体实施的时候，该近红外短波辐射材料由氧化镍，氧化钴，氧化铁，氧化铜中的一种或几种混合而成。

该近红外短波辐射材料通过多种离子的掺杂一方面能够使该近红外短波辐射材料的晶格发生畸变，降低晶格震动对称性，从而增强二声子或多声子组合辐射；另一方面该近红外短波辐射材料能够提供更多的电子轨道能级，从而增强短波辐射能力。

该近红外短波辐射材料受热所辐射出来的近红外短波波长在1～5μm之间，在1～5μm波段的强辐射机制是杂质能级的电子跃迁及自由载流子引起的辐射,因而,实践中一种改善材料红外短波区辐射性能的有效途径是合理的化学掺杂。

该近红外短波辐射材料的组成物质在烧结料或机械搅拌中的微观存在形态视材料制备过程的不同而不同,所达到的改善效果也不同。

该近红外短波辐射材料的组成物质在晶界上富集的存在形态有利于提高材料中的杂质浓度,改善材料短波区的辐射性能杂质浓度,改善材料短波区的辐射性能。

对于该近红外短波辐射材料的短波辐射原理说明如下，材料发出辐射是因其组成原子、分子、或离子体系在不同能量状态间跃迁产生的，一般来说，这种发出的辐射，在短波段主要与其电子的跃迁有关，在长波段则与其晶格振动特性有关。所以，组成材料的元素、化学键、晶格结构以及缺陷等因素都将对波长及发射率发生影响。

过渡金属氧化物的电子跃迁比较活跃，所以在具体实施的时候，本申请的发明人选择诸如氧化锆，氧化镍，氧化铁，氧化铝，氧化钴，氧化铀，氧化镁，氧化锰，氧化铜，氧化钍，氧化铈，氧化钛，氧化钯以及碳化硅等的混合物组成来调制高辐射率的近红外短波辐射材料，这类材料当中优以氧化镍，氧化钴，氧化铁，氧化铜的近红外辐射率较为明显，所以实践中选择这几个当中的一种或几种配以其它的来进行调配。实践中，(1)通过多种离子掺杂一方面可以使晶格发生畸变，降低晶格震动对称性，从而增强二声子或多声子组合辐射；另一方面可以提供更多的电子轨道能级，从而增强短波辐射能力。(2)在1～5μm波段的强辐射机制是杂质能级的电子跃迁及自由载流子引起的辐射,因而,一种改善材料红外短波区辐射性能的有效途径是合理的化学掺杂。(3)杂质在烧结料或机械搅拌中的微观存在形态视材料制备过程的不同而不同,所达到的改善效果也不同。(4)杂质在晶界上富集的存在形态有利于提高材料中的杂质浓度,改善材料短波区的辐射性能杂质浓度,改善材料短波区的辐射性能。

本申请的发明人根据上述的技术内容，进行了实验，得出了如下的近红外短波辐射材料的成份配置比例，其中，组成近红外短波辐射材料颗粒物的颗粒大小为纳米级，颗粒物的大小优选1-100纳米之间，比如，fe2o3、mno2、coo颗粒物的大小控制在1-100纳米之间。

成份及配比(重量百分比)短波辐射系数

fe2o3:80%mno2:15%coo：5%0.82

mno2:80%coo：10%cuo:10%0.87

mno2:60%fe2o3:20%coo：10%cuo:10%0.88

cr2o3:41%-44%fe2o3:18%-20%mno2:7%-9%nio:29%-32%0.89

在具体实施的时候，该导电导热金属基层110与该近红外短波辐射层130之间设置有粘接剂层140，通过该粘接剂层140将该近红外短波辐射层130固定在该导电导热金属基层110上。

该粘接剂层140可以由环氧树脂或丙烯酸等材料制成。

在调制近红外短波辐射材料中，粘接剂的选择尤其关键，一般传统的做法是将粘结剂与辐射材料混合后再涂覆在发热体上。

光波频率与电子本征频率一致——共振——吸收效应频率的光波能量，电子的本征频率随温度升高而减小，吸收能量带朝低频方向移动，在红外热辐射中，是由低能量的长波向高能量的短波传递，也就是短波辐射材料吸收长波辐射，长波辐射材料反射短波辐射。

由于大多数的粘接剂本征特性都属于远红外材料的一种，如果直接包覆近红外短波材料的话，包覆层将直接阻挡或改变近红外短波材料的波长。所以最为自接有效的做法是先在发热体（led发光体100）表面涂覆一层薄薄的环氧树射导脂或聚丙烯等粘接剂，然后再在其表面均匀的压覆近红外短波材料（近红外短波辐射层130），烘干后再将表面未能粘接的粉末抖落清洗干净，这样一来近红外辐射材料可以裸露出来，不受阻挡地辐射出短波近红外热量，另外，粘接剂可以混合中远红外材料如锆英石(zro2.sio2)、堇青石(2mgo.2al2o3.5sio2)等，可以更有效的阻挡及反射表面短波近红外材料所吸收由玻璃壳内部反射回来的红外辐射及自身的红外回传的热。

在具体实施的时候，该近红外短波辐射层130为微腔室层150，该微腔室层150的原理介绍如下。

微腔室效应，共振效应的原理在于，光学微腔是一种尺寸在微米量级或者亚微米量级的光学谐振腔，它利用在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应，将光限制在一个很小的区域。基于回音壁模式的光学微腔成为了近年来研究的热点。首先它作为一种尺寸可与光波长相比拟的光学谐振腔，使得凝聚态中的一些量子电动力学现象得以研究；其次作为一种低阈值激光微腔，在集成光学、信息光学等诸多应用领域有很好的应用前景。

目前光学介质微腔的形状也多种多样，主要有微球腔、微盘腔、微环腔、微芯环几种。在腔体量子电动力学中,需要高品质因数和低模式体积的谐振腔,以获得极高的能量密度。

本申请的发明人经过多次反复试验得出如下结论。

如图3所示，实验一、电导热金属片面上蚀刻或者压印一定深度及开口比例的微腔室，形成该微腔室层150，微腔室优选深度7-9um,开口2-4um,开口间距在4-6um，能够得到辐射波长在1-5um,辐射率为0.9左右的近红外短波辐射面（近红外短波辐射层130）。

如图4所示，实验二、在导电导热金属片上涂覆1-10微米直径的玻璃微珠：得到辐射波长1-5um,热辐射率为0.85左右的近红外短波辐射面（近红外短波辐射层130）。

如图5所示，在具体实施的时候，由该短波辐射散热led发光体100制成led发光灯丝200，该led发光灯丝200设置在灯泡玻璃罩210中。

该led发光灯丝200通电发光，其工作所产生的热量以近红外短波的形式向外辐射,并穿透该灯泡玻璃罩210向外散发，以对该led发光灯丝200进行散热。

在具体实施的时候，该灯泡玻璃罩210中灌装高导热的惰性气体，比如，氦气，该led发光灯丝200通电发光，其工作所产生的热量中的部分热量通过该惰性气体以热传导的形式传导至该灯泡玻璃罩210上，并向外散发。

水汽分子是红外辐射的主要吸收体。较强的水汽吸收带位于0.71～0.735μ（微米），0.81～0.84μ，0.89～0.99μ，1.07～1.20μ，1.3～1.5μ，1.7～2.0μ，2.4～3.3μ，4.8～8.0μ。这些吸收带正好在近红外及中红外波段，直接会阻挡热传递，所以在玻璃泡壳内也可以是干噪的空气。

在具体实施的时候，该led发光灯丝200盘旋设置在该灯泡玻璃罩210中以提升该led发光灯丝200的有效发光长度。

在具体实施的时候，该led发光灯丝200包括绝缘固定膜架220，该短波辐射散热led发光体100设置在该绝缘固定膜架220上。

通过该绝缘固定膜架220能够将该led发光灯丝200架设在该灯泡玻璃罩210中。

如图1-2所示，在具体实施的时候，该led发光灯丝200呈片状，该短波辐射散热led发光体100也呈片状。

若干该led发光芯片120同时电连接在该导电导热金属基层110的正面以及背面。

该近红外短波辐射层130同时设置在该导电导热金属基层110的正面以及背面。

该绝缘固定膜架220设置在该导电导热金属基层110的背面。

如图6所示，在具体实施的时候，该led发光灯丝200呈筒状，该绝缘固定膜架220也呈筒状，片状的该短波辐射散热led发光体100贴覆在该绝缘固定膜架220的外表面上，从而提升该led发光灯丝200的发光面积。

若干该led发光芯片120电连接在该导电导热金属基层110的正面。

该近红外短波辐射层130设置在该导电导热金属基层110的正面。

如图7所示，在具体实施的时候，若干该led发光芯片120电连接在该导电导热金属基层110的正面，该近红外短波辐射层130设置在该导电导热金属基层110的正面。

若干条片状该短波辐射散热led发光体100连接在导热柱230上，形成该led发光灯丝200，若干条片状该短波辐射散热led发光体100环绕在该导热柱230四周。

该绝缘固定膜架220设置在该导电导热金属基层110的背面，该绝缘固定膜架220为中远红外辐射固定膜，该导热柱230表面喷覆吸收中远红外辐射的近红外辐射材料，该led发光灯丝200设置在灯座240上。

该灯座240包括外露部分241以及内座部分242，其中，该内座部分242为反光底座，该led发光灯丝200连接在该反光底座上，该外露部分241的外表面上喷覆有绝缘热辐射材料层251，该外露部分241的内表面上喷覆有短波红外材料层252。

该外露部分241中设置有电源ic253，该电源ic253表面喷覆有中远红外材料层。

工作的时候，该短波辐射散热led发光体100正面辐射可穿透该灯泡玻璃罩210的近红外电磁波，背面辐射的中远红外被该导热柱230表面喷覆的近红外辐射材料吸收，该导热柱230吸收了中远红外转而辐射出近红外波长的热，并且将一部分热导到该灯座240上，该短波辐射散热led发光体100背面的中远红外辐射层不吸收导热柱所辐射的近红外。

图8-9展示了利用本发明的技术生产出的成品灯具。