CN107806578B - 具有风道结构的半导体发光装置 - Google Patents

Abstract

一种具有风道结构的半导体发光装置，包括密封的透光泡壳、半导体发光元件以及导电机构等，该泡壳内填充有散热保护气体，并且在该泡壳内围绕半导体发光元件还设置有风道，所述风道的气体入口和气体出口分别用于使风道外的较冷的散热保护气体进入风道以及用于使风道内的吸收半导体发光元件散发的热量后较热的散热保护气体离开风道，从而在风道内形成持续的气流。本申请通过在半导体发光装置的泡壳内设置风道结构，可大幅增加泡壳内气体的流动速度，从而增加了半导体发光元件与内部散热保护气体的换热系数，减小半导体发光元件与泡壳体之间的热阻，明显提高了半导体发光装置的散热能力，降低半导体发光元件的光衰，提高半导体发光元件的寿命。

Description

具有风道结构的半导体发光装置

技术领域

本申请特别涉及一种具有风道结构的半导体发光装置，属于半导体发光技术领域。

背景技术

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，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。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。

半导体发光装置，例如LED灯泡真正实现了360°全角度发光，具有效率高、无散热片、重量轻、外形与传统的白炽灯灯泡相似而受到市场的欢迎。然而目前LED灯泡最大的难题是散热问题，这也是目前导致LED灯泡普遍在5W左右，无法制作更大功率LED灯泡的原因。现有技术中的LED灯泡其LED灯丝的散热主要是通过支架传导和灯丝与散热保护气体热交换的方式进行散热，散热效率低，散热效果差。导致LED灯丝工作时温度较高，不仅加速了LED灯丝的光衰，而且影响LED灯丝的寿命，如何提高LED灯丝的散热能力是业界亟待解决的重要问题。目前有一些LED灯泡在泡壳上设置开口，从而形成气流通道的设计来提高散热能力，然而这些设计大多存在结构及制造工艺复杂，且外形很难为消费者接受等缺陷，特别是此类设计将LED灯丝暴露在外部环境中，导致LED灯丝易吸收空气中水分等，从而会严重影响LED灯丝的效率和可靠性。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请的主要目的在于提供一种具有风道结构的发光装置。

为实现前述发明目的，本申请采用的技术方案包括：

本申请公开了一种具有风道结构的半导体发光装置，包括密封的透光泡壳、设于所述泡壳内的半导体发光元件，以及用以将所述半导体发光元件与电源电连接的导电机构，所述泡壳内填充有散热保护气体，并且在所述泡壳内，围绕所述半导体发光元件还设置有风道，所述风道的气体入口和气体出口分别用于使风道外的温度相对较低的散热保护气体进入风道以及用于使风道内的吸收半导体发光元件散发的热量后温度相对较高的散热保护气体离开风道，从而在所述风道内形成持续的气流。

较为优选的，所述风道包括至少一透光体，所述透光体具有中空结构且两端开口，从而形成可供气体流通的风道结构，所述半导体发光元件设于所述透光体内，同时所述半导体发光元件与所述透光体之间留有气隙，所述透光体与所述泡壳内壁之间也留有气隙。

较为优选的，所述风道一端开口部的高度高于另一端开口部的高度。籍此，可以使受热后的气体上升并从风道相对较高的一端逸出，再与泡壳接触后变冷，之后快速的沉降，且从风道相对较低的一端再次进入风道。

进一步的，所述泡壳包括透光泡壳体，所述透光泡壳体上设有可供芯柱穿过的开口部，且所述芯柱尾端与所述开口部密封连接，所述半导体发光元件与所述芯柱固定连接。

进一步的，所述半导体发光元件经支架与所述芯柱固定连接，至少所述支架与芯柱的局部穿过所述透光体，且所述支架及芯柱与所述透光体及所述泡壳内壁之间均留有气隙。

在一些实施方案中，所述透光体与所述芯柱固定连接。

在一些实施方案中，所述透光体与所述泡壳固定连接。

在一些较为具体的实施方案中，所述半导体发光元件可以通过与芯柱相连的支架安装于透光体内，所述透光体通过连接结构与芯柱相连，或者与透光泡壳体连接，再或者与芯柱相连的支架相连，从而固定于密封的透光泡壳内。

进一步的，所述半导体发光元件包括一条以上LED灯丝，优选包括彼此间隔设置的复数条LED灯丝。

进一步的，所述LED灯丝包括具有透光或不透光基板的LED灯丝，所述透光基板包括蓝宝石或者玻璃基板，所述不透光基板包括铜基板或者铝基板，但不限于此。

进一步的，所述LED灯丝包括包覆或未包覆荧光粉的LED灯丝，所述LED灯丝包括能够发射红光或蓝光LED灯丝等，但不限于此。

在一些实施方案中，所述半导体发光装置还包括驱动器，所述半导体发光元件与驱动器电连接，所述驱动器与电连接器电连接。

在一些具体实施方案中，所述透光体的形状包括直筒形、锥台形或腰鼓形。

在一些具体实施方案中，所述LED灯丝通过连接线与驱动器输出端的正极和负极连接。

在一些实施方案中，所述驱动器的输出端与半导体发光元件电连接，所述驱动器的输入端与电连接器电连接，所述电连接器用于连接外部电源。

在一些具体实施方案中，所述半导体发光元件通过设置的连接线与驱动器输出端的正极和负极连接。

在一些具体实施方案中，所述LED灯丝的上端部经第一电连接线与驱动器输出端的正极或负极连接，所述LED灯丝的下端部经第二连接线与驱动器输出端的负极或正极连接。

与现有技术相比，本申请通过在半导体发光装置的密封泡壳内设置风道结构，可大幅增加泡壳内气体的流动速度，从而增加了LED灯丝与内部散热保护气体的换热系数，减小半导体发光元件与泡壳体之间的热阻，明显提高了半导体发光装置的散热能力，降低半导体发光元件的光衰，提高半导体发光元件的寿命。

附图说明

图1是本申请一典型实施例中一种具有风道结构的LED灯泡的结构示意图；

图2是本申请一典型实施例中一种具有风道结构的LED灯泡在泡壳体向上时，泡壳内的气流示意图；

图3是本申请一典型实施例中一种具有风道结构的LED灯泡在泡壳体向下时，泡壳内的气流示意图。

附图标记说明：透光体-1、LED灯丝-2、芯柱-3、驱动器-4、电连接器-5、连接线-6、泡壳体-7、支架-8。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本申请的技术方案。如下将结合附图及典型实施例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

请参阅图1，本实施例公开的一种具有风道结构的发光装置包括透光泡壳体7、芯柱3、至少一条LED灯丝2、驱动器4、电连接器5以及至少一个透光体1，所述透光泡壳体7上设有可 供芯柱3整体穿过的开口部，且所述芯柱3尾端与泡壳体7的开口部密封连接(例如通过焊接、高温融封等方式)形成密封泡壳，所述密封泡壳内容置有散热保护气体。

所述LED灯丝2与所述芯柱3固定连接，其中至少一个透光体1固定设置于所述密封泡壳内，所述透光体1具有中空结构且两端开口，从而形成风道结构，同时所述LED灯丝2与所述透光体1之间留有气隙，所述透光体1与所述泡壳体7之间也留有气隙，所述芯柱3上还固定设置有支架8，所述LED灯丝2两端分别固定在支架8上，并设置于所述透光体1内；所述LED灯丝2的两端部通过设置的连接线6与驱动器4输出端的正极和负极连接；所述连接线6与LED灯丝2和驱动器4电连接；所述驱动器4与电连接器5电连接，所述密封泡壳与电连接器5固定连接，其中所述电连接器5用于连接外部电源。

进一步的，所述透光体1一端开口部的高度高于另一端开口部的高度。

较为优选的，所述透光体1的形状包括直筒形、锥形、腰鼓形中的任意一种，但不限于此。

进一步的，所述透光体1通过连接件与芯柱3固定连接。

在一些实施方案中，所述透光体1也可以通过连接件与泡壳体7固定连接。

在一些实施方案中，所述透光体1与支架8固定连接；可选择任意一种或两种以上的组合固定，其目的在于将透光体1固定于泡壳体7内，在LED灯丝2周围形成气体循环的通道。

在一些较为具体的实施方案中，LED灯丝可以是各种规格的LED条状灯丝，例如：可以是蓝宝石或者玻璃等透明基板的LED灯丝、也可以是铜基板或者铝基板等不透光基板的LED灯丝，可以是表面包裹荧光粉或者多色LED芯片组合发白光的LED灯丝、也可以是发红光、蓝光等各种颜色的LED灯丝。

其中所述散热性保护气体可选自业界常规的灯泡充填气体或者其它散热性良好的保护性气体，如氮气、惰性气体等。

在所述LED灯泡工作时，LED灯丝周围的散热性保护气体因受热升温，在风道内受热上升，进而与温度较低的泡壳体进行换热后温度降低，之后下沉，再从风道底部进入风道。如此反复，在密封泡壳体内形成了气体循环系统，增加了气体的流动速度，进而明显的增加了内部保护气体与LED灯丝和泡壳体的换热系数，所以可以明显提高LED灯丝灯的散热能力，降低LED灯丝的光衰，提高LED灯丝的寿命。进而使得该LED灯丝灯的光效高，易于实现大功率高效的LED灯丝灯。

请参阅图2，本实施例的具有风道结构的LED灯泡在以灯泡在下而电连接器在上的位姿(泡壳体在下)工作时，在风道内散热性保护气体会由于受到灯丝的“加热”上升，导致风道底部气压降低，所以风道底部需气体进入补充，从而在风道内产生自下而上的气流；而受热气体从风道上部受热膨胀流出，遇到泡壳体壁冷却再从风道下部流进；因此，风道结构的引入在包括泡壳体在内的密封泡壳内部构建了气流的定向流动，使气体与灯丝和泡壳体的换热系数增加；假设在加风道结构前后，通过泡壳体散热的总量不变，根据公式：P＝hAΔT，其中P是通过泡壳体耗散的热量，h是换热系数，A是换热面积，ΔT是气体温度与灯丝温度差；加入风道结构后，内部气流定向流动速度增加，根据换热系数h与气体流速v的关系:h∝v^0.8,导致换热系数h增大，所以在需要耗散的热量总量不变的条件下，ΔT减小。即降低了LED灯丝的温度，提高LED灯丝发光效率和寿命。

请参阅图3，本实施例具有风道结构的LED灯泡在以灯泡在上而电连接器在下的位姿(泡壳体在上)工作时，在风道内散热保护气体会产生自下而上的气流，增加LED灯丝与散热保护气体的换热系数，降低LED灯丝的温度，提高LED灯丝发光效率和寿命；气流产生的原因是与上述原因一致。

应当理解，上述实施例仅为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种具有风道结构的半导体发光装置，包括密封的透光泡壳、设于所述泡壳内的半导体发光元件，以及用以将所述半导体发光元件与电源电连接的导电机构；所述泡壳内填充有散热保护气体；其特征在于：在所述泡壳内，围绕所述半导体发光元件还设置有风道，所述风道的气体入口用于使风道外的温度相对较低的散热保护气体进入风道，所述风道的气体出口用于使风道内的吸收半导体发光元件散发的热量后温度相对较高的散热保护气体离开风道，从而在所述风道内形成持续循环的气流；

其中，所述风道包括至少一透光体，所述透光体具有中空结构且两端开口，所述半导体发光元件设于所述透光体内，同时所述半导体发光元件与所述透光体之间留有气隙，所述透光体与所述泡壳内壁之间也留有气隙；

以及，所述风道的一端开口部的高度高于另一端开口部的高度。

2.根据权利要求1所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述泡壳包括透光泡壳体，所述透光泡壳体上设有可供芯柱穿过的开口部，且所述芯柱尾端与所述开口部密封连接，所述半导体发光元件与所述芯柱固定连接。

3.根据权利要求2所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述半导体发光元件经支架与芯柱固定连接，至少所述支架与芯柱的局部穿过所述透光体，且所述支架及芯柱与所述透光体及所述泡壳内壁之间均留有气隙。

4.根据权利要求2所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述透光体与所述芯柱固定连接。

5.根据权利要求1所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述透光体与所述泡壳固定连接。

6.根据权利要求1所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述半导体发光元件包括一条LED灯丝或彼此间隔设置的复数条灯丝。

7.根据权利要求6所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述LED灯丝包括具有透光或不透光基板的LED灯丝，所述透光基板包括蓝宝石或者玻璃基板，所述不透光基板包括铜基板或者铝基板。

8.根据权利要求6所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述LED灯丝包括包覆或未包覆荧光粉的LED灯丝，所述LED灯丝包括能够发射红光或蓝光LED灯丝。

9.根据权利要求1所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述半导体发光装置还包括驱动器，所述半导体发光元件与驱动器电连接，所述驱动器与电连接器电连接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述透光体的形状包括直筒形、锥台形或腰鼓形。

11.根据权利要求9所述的具有风道结构的半导体发光装置，其特征在于：所述半导体发光元件通过穿过所述泡壳的电连接线与驱动器输出端的正极和负极连接。