CN203131496U - 一种led全方位立体发光光源及利用其制备的led照明灯具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种LED全方位立体发光光源，所述的全方位立体发光的LED光源由LED芯片、单电极二极管、透光基座构成。通过透光基座的平台用于固定LED芯片，芯片通过单电极二极管与电源相连，并通过透光基座的支架实现远端发光，从而使LED光源达到全方位立体发光。本实用新型还提供一种LED照明灯具，其特征在于利用前述的LED全方位立体发光光源制备而成。
Description
技术领域
本发明涉及一种全方位立体发光的LED光源，属于LED技术领域。
背景技术
LED光源就是发光二极管（LED）为发光体的光源。发光二极管发明于20世纪60年代，在随后的数十年中，其基本用途是作为收录机等电子设备的指示灯。LED光源具有效率高、寿命长的特点，可连续使用10万小时，比普通白炽灯长100倍。科学家预测，在未来5年， LED成为下一代照明的主流产品。
LED光源优点主要体现在：1、节能环保，LED的发光原理与白炽灯和气体放电灯的发光原理都不同，LED光源的能量转化效率非常高，90%的电能转化为可见光，理论上可以达到白炽灯10%的能耗，LED相比荧光灯也可以达到50%的节能效果。一千小时仅耗几度电（普通60W白炽灯十七小时耗1度电，普通10W节能灯一百小时耗1度电)，节能效果显著，这对能源十分紧张的中国来说，无疑具有十分重要的意义。LED还可以与太阳能电池结合起来应用，节能又环保。其本身不含有毒有害物质（如：汞），避免了荧光灯管破裂溢出汞的二次污染，同时又没有干扰辐射，光线健康不含紫外线和红外线。LED光源不但更加环保节能，而且LED光源的光机色域更宽，色彩饱和度更高。2、寿命长，正常情况下使用LED，其光衰减到70%的时间是10万小时，同时LED光源无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，减少了更换频率和其他维护工作。3、保护视力，LED直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）；4、防潮、抗震动，由于LED的外部多采用环氧树脂来保护，所以密封性能和抗冲击的性能都很好，不容易损坏。它可以应用于水下照明。
还有其他优点如：低热量、小型化、响应时间短等，这些都使LED光源具有很大的优势，为应用于实际生产生活中创造了有利条件。
现有LED光源均为180度或小于180度的单向光，以增强某一方向的出光强度，这种方法对LED光源其他方向上的光的吸收及遮挡，造成LED发光亮度的不必要损耗。随着LED技术的迅猛发展，LED理论上已经可以实现全方位立体发光，但是LED实际技术上还没能实现全方位立体发光。
发明内容
本实用新型发明目的，提供了一种简单能够实现全方位立体发光的LED光源，如图1、图2所示，并增加了LED光源的光通量，提高了LED光源的散热效果，使LED光源在工作过程中始终处于稳定状态中。
本发明提供的一种能实现全方位立体发光的LED光源，所述光源有LED芯片、单电极二极管、透光基座等器件构成，其中LED芯片不少于20颗，单电极二极管不少于2颗，透光基座由平台及平台支架构成，LED芯片呈环形或框形排列于透光基座的平台上，并通过单电极二极管与电源相连接，电源线经由平台支架连接至单电极二极管。本发明中利用透光基座，由其上面的透光平台承载LED芯片，使LED芯片不但可以向平台上方发光，也可向平台下方发光，同时利用平台支架，使LED芯片实现远端发光，整体上实现全方位立体发光。本发明中LED芯片区别于传统COB封装中集中排列而呈环形或框形排列，提高了LED芯片在工作状态下的散热效果，并且呈环形或框形排列的LED芯片，其工作状态下的发光可达到传统的钨丝灯的发光效果，从外观角度本产品的技术方案，可排除消费者接受新产品，对风险的恐惧心理，迎合消费者的消费意愿。本发明中不少于20颗LED芯片有序呈环形或框形排列于透光基座的平台上如图3、图4所示，芯片过少，排列过于密集不利于散热，排列稀疏不利于引线，并且光呈现点状发出。LED芯片通过单电极二极管与电源相连，可有效控制电压的稳定性，防止接通电源后出现瞬间过高电压，影响LED芯片的工作状况，保证LED芯片在稳定状况下工作。
本发明所述的全方位立体发光的LED光源，其相邻LED芯片之间的距离为大于LED芯片二分之一的宽度，小于LED芯片的长度。否则将影响LED芯片之间的引线及出光效果。
本发明所述的全方位立体发光的LED光源，其用于连接LED芯片与电源的单电极二极管，选自单电极齐纳二极管或单电极发光二极管。
本发明所述的全方位立体发光的LED光源，其透光基座选自高透光率的下列硬质材料中的一种或两种：玻璃、蓝宝石、氮化铝、树脂、硅胶、亚克力、光学级聚碳酸酯。
本发明所述的全方位立体发光的LED光源，其透光基座的平台呈方形或其他图形化，或者与LED芯片排列对应的环形或框形，如图5、图6所示。
本发明所述的全方位立体发光的LED光源，其透光基座的平台固定LED芯片侧覆有透明散热薄膜，优选ZnO薄膜。
本发明所述的全方位立体发光的LED光源，其LED芯片通过透明胶体固定于透光基座的平台上，其胶体为两层，厚度为30μm-400μm之间。优选第一层为荧光胶厚度为15μm-200μm之间，第二层厚度为15μm-200μm之间。LED芯片在固定于平台前可先在芯片底部涂布有厚度不超过50μm荧光胶。通过胶体不但固定了LED芯片，并且垫高了LED芯片在平台上的高度，以此提高LED芯片从平台侧的出光效果及出光率，在LED芯片底部及在第一层固定芯片的胶体内添加荧光粉，以此达到LED芯片出光的二次激发，增加芯片的出光率，同时对光效有一定的提高；其单电极二极管通过银胶固定于透光基座平台上，银胶的厚度为保证LED芯片电极与单电极二极管电极达到差不多高度，以保证芯片电极与单电极二极管之间的引线质量。
本发明所述的全方位立体发光的LED光源，其LED芯片及单电极二极管固定于透光基座平台上，为保护引线并激发LED芯片的出光，在LED芯片、单电极二极管周围及芯片与芯片之间，芯片与单电极二极管之间均涂布有荧光胶，厚度控制在500μm-1500μm之间，并可在此之上涂布一层厚度为300微米左右的透明胶体。
本发明提供了上述能够实现全方位立体发光的LED光源的制备方法。包括以下步骤：
A：洗净透光基座平台，并用氮气吹干后待用；
B：在预固定LED芯片的平台处涂布双层胶体，用于固定芯片；
C: 芯片与电源相接部位的透光基座平台处固定单电极二极管；
D：对LED芯片及单电极二极管进行引线键合；
E：在LED芯片、单电极二极管周围及芯片与芯片之间，芯片与单电极二极管之间均涂布荧光胶后再涂布一层透明胶体；
F: 在透明基座平台非固定LED芯片面安装透明支架。
本发明全方位立体发光的LED光源的制备方法步骤B之前，可在LED芯片底部涂布荧光胶，其厚度控制在50μm之内。
本发明全方位立体发光的LED光源的制备方法步骤B中，固定LED芯片的双层胶，第一层为荧光胶，其厚度为15 um-200μm之间的胶体，经烘烤，再涂布第二层透明胶，其厚度控制在15um—200um之间，后将芯片固定于透明胶之上。
本发明全方位立体发光的LED光源的制备方法步骤C中，芯片与电源相接部位的透光基座平台处利用银胶固定单电极二极管，控制银胶厚度使单电极二极管的电极高度与LED芯片电极高度基本持平。
本发明全方位立体发光的LED光源的制备方法步骤C中，固定单电极二极管的透光基座平台部位覆有一层能连接平台及锡的金属层（优选银层或铜层），在这金属层上覆锡层，单电极二极管通过银胶固定在锡层上，并电极与电源线焊接，控制银胶厚度使单电极二极管的电极高度与LED芯片电极高度基本持平。
本发明全方位立体发光的LED光源的制备方法步骤D中，单电极二极管进行引线键合后，可先在表面覆一层银胶。
本发明全方位立体发光的LED光源的制备方法步骤E中，LED芯片、单电极二极管周围及芯片与芯片之间，芯片与单电极二极管之间涂覆荧光胶，其厚度控制在500μm-1500μm之间，并可在此之上涂布的透明胶体的厚度为300微米左右。
本发明全方位立体发光的LED光源中的透光基座可以由一个或多个平台构成，多个平台时透光基座的支架可为高导热的金属支架。
本发明全方位立体发光的LED光源可用于各种照明器具上，尤其是球泡灯、蜡烛灯等，如图7所示。
本发明全方位立体发光的LED光源在球泡灯及蜡烛灯等照明器具中的应用，优选LED光源通过透光基座的支架支撑作用，使出光部位位于球泡灯及蜡烛灯等照明器具的灯头到透明罩壳最远处的1/3-2/3之间部位，以此保证LED光源所发出的光在运用到照明器具，使照明器具各部件对光的阻挡或吸收降低到最低点。
附图说明
本实用新型的附图仅用于对本实用新型的发明内容的解释，不得作为对本实用新型发明范围的限制。
图1 本发明全方位立体发光的LED光源剖面示意图
图2 全方位立体发光的LED光源LED芯片部分剖面示意图
图3 芯片在透光基座平台上的框形排列示意图
图4 芯片在透光基座平台上的圆形排列示意图
图5 透光基座平台与LED芯片排列对应的框形示意图
图6 透光基座平台与LED芯片排列对应的环形示意图
图7本发明全方位立体发光的LED光源在照明器具蜡烛灯中应用剖面示意图
图8 传统方式LED光源俯视示意图
图9 本发明LED光源俯视示意图
图10本发明全方位立体发光的LED光源在照明器具球泡灯中应用剖面示意图
1为发光部位，11为固定LED芯片的荧光胶，12为固定LED芯片的透明胶，13为涂覆于LED芯片底部的荧光胶，14为LED芯片，15为引线，16为荧光胶，17为透明胶，18为电源线；2为透光基座平台；3为透光基座支架；4为灯罩；5为灯头。
具体实施方式
本实用新型的实施例仅为对本发明内容的进一步说明，不得作为对本发明保护方法的限制性解释。
实施例1
取同一批1822芯片800颗，随机分A、B两组每组400颗，按40颗组成一个光源进行制备，A组按传统方式进行制备如图8所示：取10块PCB印刷线路板，利用银胶把LED芯片按每块PCB印刷线路板上固定40颗LED芯片，引线键合，芯片通过PCB印刷线路板上预设的电路直接与电源相通，在芯片及引线上方点上荧光胶及透明胶分别控制厚度为900μm、320μm，包裹芯片及引线，并激发LED芯片出光。B组按本发明方式进行制备如图9所示：取10个亚克力高透光基座，基座平台固定芯片的一侧上覆盖一层ZnO透明薄膜，按每个平台上固定40颗LED芯片，在基座平台对应将固定LED芯片的框形上涂覆一层厚度为95μm的荧光胶，经烘烤固化后再涂覆一层厚度为35μm的透明胶用于固定LED芯片，在LED芯片与电源相连接部分用银胶分别固定一颗单电极齐纳二极管，银胶厚度使齐纳二极管上的电极与LED芯片上的电极差不过高。经固化后在LED芯片、单电极齐纳二极管周围及芯片与芯片之间，芯片与单电极齐纳二极管之间涂覆混合有荧光粉的透明胶体，其厚度控制在900μm。分别对A、B两组LED正白光源5500K色温，工作状态下芯片光通量及表面温度的检测与监测，具体见表1、表2。
表1. A、B两组光源点亮状态下每瓦光通量对比
| 序号 | A组 | B组 |
| 1 | 123.5lm/w | 138.3lm/w |
| 2 | 125.1lm/w | 137.9lm/w |
| 3 | 122.7lm/w | 138.7lm/w |
| 4 | 124.3lm/w | 137.4lm/w |
| 5 | 125.8lm/w | 138.5lm/w |
| 6 | 124.6lm/w | 139.1lm/w |
| 7 | 123.9lm/w | 138.8lm/w |
| 8 | 123.3lm/w | 137.6lm/w |
| 9 | 124.5lm/w | 136.9lm/w |
| 10 | 124.4lm/w | 138.4lm/w |
| 均值 | 124.21 lm/w | 138.16 lm/w |
根据上表A、B两组光源点亮状态下每瓦光通量对比数据我们可知，采用本发明技术方案的B组其每瓦光通量值比A组提高平均约11.2%，综合上述，本发明通过采用透光基座、芯片的特有排布、透光基座平台上的ZnO透明薄膜层及芯片周围荧光胶特有设置，在相同光源条件，相同型号、相同数量芯片下有效提高了LED光源的光通量值。
表2. 点亮芯片后表面在稳定状况下温度检测
| 序号 | A组 | B组 |
| 1 | 76.7℃ | 73.2℃ |
| 2 | 79.1℃ | 70.7℃ |
| 3 | 77.2℃ | 71.4℃ |
| 4 | 76.9℃ | 70.9℃ |
| 5 | 78.2℃ | 72.1℃ |
| 6 | 77.9℃ | 71.2℃ |
| 7 | 78.4℃ | 72.3℃ |
| 8 | 77.5℃ | 71.3℃ |
| 9 | 79.3℃ | 72.7℃ |
| 10 | 78.6℃ | 71.5℃ |
| 均值 | 78.43℃ | 72.36℃ |
根据对A、B两组点亮状态下的温度监测,发现B组各光源在点亮过程中完全没有瞬间温度剧增情况出现，上表A、B两组点亮芯片后表面在稳定状况下温度检测对比数据我们可知，采用本发明技术方案的B组在电源表面温度恒定状况下温度均值比A组平均降低约7.74%，综合上述，本发明不但提高了LED芯片的光通量，同时也降低了LED光源在工作状态下的表面温度。
实施例2
本发明方式的光源制备的球泡灯：取光学PC高透光基座，基座平台固定芯片的一侧上覆盖一层ZnO透明薄膜，按每个平台上固定32颗3528LED芯片，先在每颗LED芯片底部涂布20μm厚度的荧光胶，在基座平台对应将固定LED芯片的框形上涂覆一层厚度为105μm的荧光胶，经烘烤固化后再涂覆一层厚度为30μm的透明胶用于固定LED芯片，在LED芯片与电源相连接部分用银胶分别固定一颗单电极发光二极管,固定单电极发光二极管的透光基座平台部位为覆有一层能连接平台及锡的银浆层，在银浆层上覆锡层，单电极二极管通过银胶固定在锡层上，并电极与电源线焊接，控制银胶厚度使发光二极管上的电极与LED芯片上的电极差不过高。经固化后在LED芯片、单电极发光二极管周围及芯片与芯片之间，芯片与单电极发光二极管之间涂覆混合有荧光粉的透明胶体，其厚度控制在1100μm，并在此之上涂布的透明胶体的厚度为305μm。通过控制透光基座支架的高度，调节LED芯片部位约位于球泡灯灯罩中间，如图10所示。
Claims (17)
1.一种LED全方位立体发光光源，其特征在于包括LED芯片、单电极二极管、透光基座，透光基座由平台及平台支架构成，LED芯片呈环形或框形排列于透光基座的平台上，并通过单电极二极管与电源相连接，电源线经由平台支架连接至单电极二极管。
2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于所述的LED芯片及单电极二极管，其相邻之间的距离为大于LED芯片二分之一的宽度，小于LED芯片的长度。
3.根据权利要求1所述的光源，其特征在于所述的单电极二极管选自单电极齐纳二极管或单电极发光二极管。
4.根据权利要求1所述的光源，其特征在于所述的透光基座选自高透光率的下列硬质材料中的一种或两种：玻璃、蓝宝石、氮化铝、树脂、硅胶、亚克力、光学级聚碳酸脂。
5.根据权利要求1所述的光源，其特征在于所述的透光基座的平台选自方形、圆形或与LED芯片排列对应的环形或框形。
6.根据权利要求1所述的光源，其特征在于所述的透光基座平台固定LED芯片侧覆有透明散热薄膜。
7.根据权利要求6所述的光源，其特征在于所述的透明散热薄膜为ZnO薄膜。
8.根据权利要求1所述的光源，其特征在于本发明全方位立体发光的LED光源中透光基座可以由一个或多个平台构成。
9.根据权利要求1所述的光源，其特征在于LED芯片在固定前底部涂布一层厚度不超过50μm的荧光胶。
10.根据权利要求1所述的光源，其特征在于LED芯片通过透明胶固定于透光基座的平台上，其胶体为两层，厚度为30μm-400μm之间。
11.根据权利要求10所述的光源，其特征在于两层胶体，第一层为荧光胶厚度为15μm-200μm之间，第二层厚度为15μm-200μm之间。
12.根据权利要求1所述的光源，其特征在于LED芯片、单电极二极管周围及芯片与芯片之间，芯片与单电极二极管之间均涂布荧光胶，厚度控制在500μm-1500μm之间。
13.根据权利要求12所述的光源，其特征在于在荧光胶之上涂布一层厚度为300微米左右的透明胶体。
14.根据权利要求1所述的光源，其特征在于LED芯片不少于20颗，单电极二极管不少于2颗。
15.一种LED照明灯具，其特征在于利用权利要求1-14任一项权利要求的LED全方位立体发光光源制备的。
16.根据权利要求15所述的LED照明灯具,其特征在于所述的LED照明灯具为日光灯、球泡灯、筒灯、射灯或蜡烛灯。
17.根据权利要求16所述的LED照明灯具，其特征在于控制LED光源的透光基座支架长度，使出光部位位于照明器具的灯头到透明罩壳最远处的1/3-2/3之间部位。
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