发光二极管灯丝和发光二极管灯丝灯泡的制作方法

本发明涉及一种灯泡的构造，特别是一种具有改进散热能力和减少暗区之功效的发光二极管灯丝和发光二极管灯丝灯泡。

背景技术：

由于发光二极管的优异特性，已有厂商以发光二极管芯片(led芯片)制成发光二极管灯丝并封装入透明灯泡，用以取代传统的白炽灯泡。

在已公开的欧洲专利ep2535640b1，提出了一种发光二极管灯泡以及可以产生4pi光的发光二极管灯丝，这种发光二极管灯丝包括：一透明基材，固定在透明基材的表面的led芯片，以及包覆整个透明基材和led芯片的荧光粉胶层(luminescentpowderlayer)，从这种发光二极管灯丝的横断面观查，荧光粉胶层是在整个透明基材和led芯片的外围连续地围绕一圈，因此该专利技术声称led芯片产生的激发光源可以激发荧光粉胶层发光就能产生4pi光。

发光二极管灯丝灯泡比传统的白炽灯泡虽然有更佳的发光性能表现，但是发光二极管产生的热量会严重影响发光二极管的寿命，因此，如何有效地散热是发光二极管灯丝灯泡必需克服的重要问题之一。

为解决发光二极管灯丝灯泡的散热问题，在本发明人获得授权的美国专利us9,933,121b2，提出一种制造具热辐射散热灯丝之led灯泡的方法，包含：提供一基材，在基材的两端具有导电部用以电性连接电子电路；在基材的前侧(frontside)固定led芯片、导线和荧光体形成led灯丝(ledfilament)；在基材的背面涂布热辐射散热油墨(thermalradiationheatdissipationink)，然后干燥涂布在基材背面的热辐射散热油墨以形成热辐射散热膜(thermalradiationdissipationfilm)。通过基材背面的热辐射散热膜，可以改进led灯丝的散热能力。

在本发明人获得授权的欧洲专利ep3208514b1，提出了一种发光二极管灯丝灯泡的构造，包括：灯头、灯丝支架、透明灯壳和至少一发光二极管灯丝，灯头可连接外部电源用以提供驱动发光二极管灯丝的驱动电力，灯丝支架和灯头电性连接，灯丝支架包括二金属支架，发光二极管灯丝具有二个电极引脚分别和二金属支架电性连接形成驱动回路，其中二金属支架的表面涂覆含有石墨烯(graphene)或氮化硼(bn)的涂料形成一散热及黑体辐射层，发光二极管灯丝的基材的背面具有热辐射散热膜；透过金属支架、散热及黑体辐射层以及热辐射散热膜，可以增加灯丝支架和发光二极管灯丝的导热性及热辐射面积，促进透明灯壳内部气体的热对流以及提高热辐射能力，改进发光二极管灯丝灯泡的散热及热辐射效果。

前述的us9,933,121b2和ep3208514b1专利技术可以解决发光二极管灯丝灯泡的散热问题，但是在发光二极管灯丝的基材的背面仍然存在暗区(darkregion)的现象。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种改进散热能力和减少暗区的发光二极管灯丝和发光二极管灯丝灯泡。

为解决上述的技术问题，本发明发光二极管灯丝的一种实施例构造，包括：一可透光的基材，至少一led芯片固定在可透光的基材的正面，在可透光的基材的两端具有一第一电极引脚和一第二电极引脚和led芯片串联，一散热发光层形成在可透光的基材的背面或正面，以及一荧光体，所述荧光体配置(disposedon)在可透光的基材的正面，荧光体将led芯片封装于其中并露出第一电极引脚和第二电极引脚；其中散热发光层是由电磁波辐射颗粒所制成，led芯片产生的激发光源可以直接激发荧光体发光，led芯片的部分激发光源可以穿过可透光的基材之后激发散热发光层发光；其中该散热发光层的该不同电磁波辐射颗粒可以受前述的部份芯片激发光源的激发而发光，也可以由热激发而产生热辐射，以及可以进一步吸收红外光热辐射线而发出可见光，进而改进发光二极管灯丝的散热能力和减少暗区。

本发明的一方面包括一种发光二极管灯丝灯泡，包括：一透明灯壳、一灯头、一驱动器、至少一灯丝支架和至少一发光二极管灯丝；

其中透明灯壳的内部中空形成密封的一腔室，透明壳体可以透光并且具有一排气管用以连通腔室和透明灯壳的外部，灯头连接在透明灯壳的底端，灯头具有一第一电源端和一第二电源端用以电性连接外部电源；

其中发光二极管灯丝包括：一可透光的基材，至少一led芯片固定在可透光的基材的正面，在可透光的基材的两端具有一第一电极引脚和一第二电极引脚和led芯片串联，一散热发光层形成在可透光的基材的背面，以及一荧光体，荧光体配置(disposedon)在可透光的基材的正面，荧光体将led芯片封装于其中并露出第一电极引脚和第二电极引脚；其中散热发光层是由包含多种不同辐射波段的电磁波粉体(包含荧光粉、热辐射粉及红外光转可见光的上转材料)所制成，led芯片产生的激发光源可以直接激发荧光体发光，led芯片产生的部分激发光源可以穿过可透光的基材之后激发散热发光层发光；其中散热发光层的电磁波粉体可以受led芯片产生的部份激发光源的激发而发光，或是可以由热激发而产生热辐射，或是可以吸收红外光热辐射线而发出可见光，进而改进发光二极管灯丝的散热能力和减少暗区。

其中可透光的基材包括：陶瓷基材、玻璃基材、蓝宝石基材、塑料基材和纸基材其中的任一种。

其中可透光的基材包括：可弯曲的陶瓷基材、可弯曲的玻璃基材、可弯曲塑料和可弯曲纸基材其中的任一种。

其中散热发光层的电磁波粉体包含荧光粉、热辐射粉与红外光转可见光的上转材料(irtovisibleup-conversionmaterials)其中的任一种或其组合。

其中散热发光层的荧光粉包括：铝酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、氮氧化物荧光粉、硅酸盐荧光粉、氟化物荧光粉、锡硫合金化合物荧光粉和量子点荧光粉其中的任一种或其组合。

其中散热发光层的热辐射粉包括：碳材料、金属颗粒(metalparticles)、陶瓷粉体和热辐射胶材其中的任一种或其组合。

其中散热发光层的红外光转可见光的上转材料包括：稀土离子掺杂的卤化物材料体系、氟化合物材料体系、氟氧化合物材料体系、氧化物材料体系、含硫化物材料体系、氧化硅与磷酸盐类其中的任一种或其组合。红外光转可见光的上转材料可以经由红外光热辐射线的激发而发出可见光。

其中红外光转可见光的上转材料进一步包括：氟砷盐酸基玻璃(fluorinatedarsenicchloride-basedglass)、氟氧化物玻璃(al2o3,cdf2,pbf2,yf3)、zblan玻璃(nd3pb5m3f19:m＝al,ti,v,cr,fe,ga；ho3bay2f8；pr3k2yf5)、alf3基玻璃、氟铝(aluminayttriumfloride)系统中高掺杂(erf3)、氟锆铝(aluminazirconiumfloride)玻璃系统中高掺杂(erf3)、er3cs3lu2br9玻璃、ggsx(pr3ges2ga2s3cscl)玻璃、pgpno(pr3geo2pbonb2o5)玻璃、er3teo玻璃、la2s3玻璃、磷酸盐(phosphate)玻璃、氟硼酸盐(fluoro-boricacidsalt)玻璃、及碲酸盐(telluriumacidsalt)玻璃其中的任一种或其组合。

作为所述热辐射粉的碳材料包括：石墨烯(graphene)、碳黑(carbonblack)、石墨(graphite)、碳纳米管(carbonnanotubes)、碳六十、活性碳(activatedcarbon)、生物碳、竹炭和煤灰其中的任一种或其组合。

作为所述热辐射粉的金属颗粒包括：铜(cu)、镍(ni)、锌(zn)、铁(fe)、钴(co)、银(ag)、金(au)、铂(pt)和它们的合金其中的任一种或其组合。

作为所述热辐射粉的陶瓷粉体包括：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷和红外光辐射粉末(infrared-rayradiationpowders)其中的任一种或其组合。

作为所述热辐射粉的热辐射胶材包括:硅胶、压克力树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和聚酰亚胺树脂其中的任一种或其组合。

作为本发明的一种优选实施例，所述腔室之中填充有低黏度系数和高导热系数的气体，所述气体包括：氢(h2)、氦(he)和氩(ar)其中的任一种或其混合。

作为本发明的一种优选实施例，其中透明灯壳的腔室是真空或低压的密封状态。

其中所述的低压是0.01至0.1mpa。

作为本发明的一种优选实施例，其中透明灯壳的腔室是低压或常压的密封状态，腔室之中填充有低黏度系数和高导热系数的气体，气体包括：氢(h2)、氦(he)和氩(ar)其中的任一种或其混合。

本发明的有益效果在于，本发明提出的发光二极管灯丝装可以藉由可透光的基材的背面的散热发光层，改进散热能力和减少暗区。

有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1是本发明发光二极管灯丝的一种实施例的断面构造图；

图2是图1在a-a位置的断面构造图；

图3是本发明发光二极管灯丝的发光动作示意图；

图4a和图4b是本发明发光二极管灯丝的另一种实施例的发光动作示意图；

图5是本发明发光二极管灯丝灯泡的一种实施例的断面构造图；

图6是本发明发光二极管灯丝灯泡的另一种实施例的断面构造图。

符号说明

1发光二极管灯丝10可透光的基材

11第一电极引脚12第二电极引脚

20led芯片21金属导线22固晶胶

30散热发光层40荧光体50透明灯壳

51腔室52排气管60灯头

61第一电源端62第二电源端70驱动器

81，82金属支架83柱体84，85金属线

具体实施方式

在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。

首先请参阅图1，是本发明发光二极管灯丝1的一种实施例的断面构造图。

本发明提出的发光二极管灯丝1的一种实施例构造包括：

一可透光的基材10，至少一led芯片20固定在可透光的基材10的正面，在可透光的基材10的两端具有一第一电极引脚11和一第二电极引脚12和led芯片20串联，一散热发光层30形成在可透光的基材10的背面或正面，散热发光层30是由包含多种不同辐射波段的电磁波粉体(包含荧光粉、热辐射粉及红外光转可见光的上转材料其中的任一种或其组合)所制成；以及一荧光体40，荧光体40配置(disposedon)在可透光的基材10的正面，例如使用含有荧光粉的荧光胶涂布在可透光的基材10的正面以形成荧光体40，荧光体40将led芯片20封装于其中，第一电极引脚11和第二电极引脚12露出荧光体20之外；发光二极管灯丝灯泡的发光动作如图3所示，led芯片20产生的激发光源(激发光源通常为蓝光，图3中以虚线绘示)可以直接激发荧光体40发光产生照明用的光线(通常为白光，图3中以实线绘示)，led芯片20的部分激发光源可以穿过可透光的基材10之后激发散热发光层30发光产生照明用的光线(通常为白光，图3中以实线绘示)，其中前述的部份激发光源可以激发散热发光层30的荧光粉发光，因此散热发光层30可以在发光二极管灯丝1的背面产生光线，减少发光二极管灯丝1的暗区，而散热发光层30的热辐射粉可以由热激发产生热辐射，用以增进发光二极管灯丝1的散热效果。更进一步，散热发光层30的红外光转可见光的上转材料可以吸收红外光热辐射产生可见光，用以同步增进发光二极管灯丝1的散热效果与减少发光二极管灯丝1的暗区。

在可透光的基材10的背面或正面形成散热发光层30的一种实施方式包括：将电磁波粉体加入硅胶中混合，再用涂胶或点胶的方式涂布在可透光的基材10的背面或正面，进而形成散热发光层30；另一种可行的实施方式包括：在可透光的基材10的背面或正面，将电磁波粉体直接和可透光的基材10一起烧结在可透光的基材10的背面。

请参阅图4a和图4b，是本发明发光二极管灯丝的另一种实施例的发光动作示意图。其中图4a的led芯片20是一种有背镀芯片，led芯片20产生的激发光源(激发光源通常为蓝光，图4a中以虚线绘示)向两侧发射，led芯片20产生的激发光源可以直接激发荧光体40中含有的荧光粉发光产生照明用的光线(图4a中以实线绘示)，例如混合成白光；led芯片20的部分激发光源可以穿过可透光的基材10之后激发散热发光层30中含有的荧光粉发光。图4b的led芯片20是一种无背镀芯片，led芯片20产生的激发光源(激发光源通常为蓝光，图4a中以虚线绘示)可以不受遮蔽地向四周发射，led芯片20产生的激发光源可以直接激发荧光体40中含有的荧光粉发光产生照明用的光线(图4b中以实线绘示)，例如混合成白光；led芯片20的部分激发光源可以穿过可透光的基材10之后激发散热发光层30中含有的荧光粉发光。

可透光的基材10可以是使用透明或半透明的材料制造，所述制造可透光的基材10的材料的一种较佳实施方式包括：陶瓷基材、玻璃基材、蓝宝石基材、塑料基材和纸基材其中的任一种。在另一种较佳的实施方式，制造可透光的基材10的材料是可弯曲的材料，包括：可弯曲的陶瓷基材、可弯曲的玻璃基材、可弯曲塑料和可弯曲纸基材其中的任一种，因此，发光二极管灯丝1可以弯曲，适合应用在具有弧形的透明灯壳50的发光二极管灯丝灯泡(见图6)。

作为本发明的一种优选实施方式，发光二极管灯丝1包括数个串联的led芯片20(见图1)，led芯片20使用透明的固晶胶22固定在可透光的基材10的正面，任二个相邻的led芯片20之间使用金属导线21串联，led芯片20可以是采用水平结构(horizontal(normal)ledstructure)、垂直结构(verticalledstructure)和倒装结构(flipchipledstructure)其中的任一种封装结构制成的led芯片20，较佳的一种实施例，led芯片20的宽度小于可透光的基材10的横断面的宽度，这样配置在可透光的基材10的正面的荧光体40可以更好的包覆住led芯片20和金属导线21，而且led芯片20产生的部分激发光源也能够穿过可透光的基材10之后激发散热发光层30发光。

散热发光层30是由包含多种不同辐射波段的电磁波粉体所制成，其中电磁波粉体包含荧光粉、热辐射粉与红外光转可见光的上转材料其中的任一种或其组合。

其中散热发光层30的荧光粉包括：铝酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、氮氧化物荧光粉、硅酸盐荧光粉、氟化物荧光粉、锡硫合金化合物荧光粉和量子点荧光粉其中的任一种或其组合。

其中散热发光层30的热辐射粉包括：碳材料、金属颗粒(metalparticles)、陶瓷粉体和热辐射胶材其中的任一种或其组合，这种热辐射粉基本上是多种可以产生不同电磁波段的热辐射粉，这种热辐射粉可以被发光二极管灯丝1的产生的热激发产生热辐射，用以增进发光二极管灯丝1的散热效果。

其中散热发光层30的红外光转可见光的上转材料包括：稀土离子掺杂的卤化物材料体系、氟化合物材料体系、氟氧化合物材料体系、氧化物材料体系、含硫化物材料体系、氧化硅与磷酸盐类其中的任一种或其组合。红外光转可见光的上转材料可以经由红外光热辐射线的激发而发出可见光，同步增进发光二极管灯丝1的散热效果。

其中红外光转可见光的上转材料进一步包括：氟砷盐酸基玻璃(fluorinatedarsenicchloride-basedglass)、氟氧化物玻璃(al2o3,cdf2,pbf2,yf3)、zblan玻璃(nd3pb5m3f19:m＝al,ti,v,cr,fe,ga；ho3bay2f8；pr3k2yf5)、alf3基玻璃、氟铝(aluminayttriumfloride)系统中高掺杂(erf3)、氟锆铝(aluminazirconiumfloride)玻璃系统中高掺杂(erf3)、er3cs3lu2br9玻璃、ggsx(pr3ges2ga2s3cscl)玻璃、pgpno(pr3geo2pbonb2o5)玻璃、er3teo玻璃、la2s3玻璃、磷酸盐(phosphate)玻璃、氟硼酸盐(fluoro-boricacidsalt)玻璃、及碲酸盐(telluriumacidsalt)玻璃其中的任一种或其组合。

其中作为热辐射粉的碳材料包括：石墨烯(graphene)、碳黑(carbonblack)、石墨(graphite)、碳纳米管(carbonnanotubes)、碳六十、活性碳(activatedcarbon)、生物碳、竹炭和煤灰其中的任一种或其组合。

其中作为热辐射粉的金属颗粒包括：铜(cu)、镍(ni)、锌(zn)、铁(fe)、钴(co)、银(ag)、金(au)、铂(pt)和它们的合金其中的任一种或其组合。

其中作为热辐射粉的陶瓷粉体包括：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷和其它红外光辐射粉末(infrared-rayradiationpowders)其中的任一种或其组合。

其中作为热辐射粉的热辐射胶材包括:硅胶、压克力树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂与聚酰亚胺树脂其中的任一种或其组合。

请参阅图5，是本发明发光二极管灯丝灯泡的一种实施例的断面构造图。发光二极管灯丝灯泡的一种实施例构造，包括：一透明灯壳50、一灯头60、一驱动器70、至少一灯丝支架和至少一个前述的发光二极管灯丝1。

其中透明灯壳50的内部中空形成密封的一腔室51，透明壳体50可以透光并且具有一排气管52用以连通腔室51和透明灯壳50的外部，灯头60连接在透明灯壳50的底端，灯头60具有一第一电源端61和一第二电源端62用以电性连接外部电源。其中一种实施例构造，是利用灯头60密封透明灯壳50的排气管52，在其它的实施例也可以藉由密封组件密封透明灯壳50的排气管52。

驱动器70置入灯头60之中，驱动器70介于透明灯壳50和灯头60之间，驱动器70可以直接或间接地电性连接发光二极管灯丝1的第一电极引脚11和第二电极引脚12，以及灯头60的第一电源端61和第二电源端62，驱动器70用以将外部电源转换成为驱动发光二极管灯丝1的驱动电力。

作为本发明的一种优选实施方式，其中透明灯壳50的腔室51是真空或是0.01至0.1mpa低压的密封状态。

作为本发明的另一种优选实施方式，透明灯壳50的腔室51是低压或常压的密封状态，而且在腔室51之中填充有低黏度系数和高导热系数的气体，气体包括：氢(h2)、氦(he)和氩(ar)其中的任一种或其混合，可以增加发光二极管灯丝1的导热性及热辐射面积，具有促进透明灯壳50内部气体的热对流以及提高热辐射的功效，进而改进发光二极管灯丝灯泡的散热及热辐射效果。

所述灯丝支架的一种实施例构造如图5所示，灯丝支架包括二个金属支架81和82，二个金属支架81和82穿过透明灯壳50并且和透明灯壳50紧密结合在一起而不会影响腔室51的密封状态，一般而言透明灯壳50是使用玻璃或塑料材料制造，可以在形成透明灯壳50的同时和二个金属支架81和82紧密结合，二个金属支架81和82的顶端进入透明灯壳50的腔室51用以电性连接发光二极管灯丝1的第一电极引脚11和第二电极引脚12，二个金属支架81和82的底端穿过透明灯壳50之后电性连接驱动器70，驱动器70就可以藉由二个金属支架81和82间接地电性连接发光二极管灯丝1的第一电极引脚11和第二电极引脚12。

灯丝支架的另一种实施例构造如图6所示，灯丝支架包括延伸入腔室51的一柱体83和二条穿过柱体83的金属线84和85，较佳的一种实施方式是在使用玻璃或塑料制作透明灯壳50的同时形成柱体83，这样柱体83可以和透明灯壳50结合成一体，二条金属线84和85穿过柱体83并且和柱体83紧密结合在一起而不会影响腔室51的密封状态，二条金属线84和85的底端穿过柱体83之后电性连接驱动器70，二条金属线84和85的顶端进入透明灯壳50的腔室51用以电性连接发光二极管灯丝1的第一电极引脚11和第二电极引脚12。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术或实施例。