專利名稱：Led日光燈的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及照明技術，尤其是涉及一種LED日光燈。
背景技術：
熒光燈又稱熱陰極低氣壓水銀熒光燈，誕生于1937年，通過激發管壁上的熒光粉而發光。與第一代電光源白熾燈相比，它具有發熱小、亮度高，壽命長等優點，因此逐漸淘汰白熾燈而成為第二代主流照明光源。現在，經過半個多世紀的發展，各式各樣的雙端、單端、緊湊型、壓縮型等熒光燈，已成為應用最廣泛和最普及的照明燈具。不過熒光燈也有其固有的缺點，其燈管脆弱易斷，結構較為復雜，大多需要鎮流器啟輝器能附屬部件，并且普遍不足一萬小時的壽命也漸漸不能滿足人們的需求。
集各種優點于一身的LED(Light-emitting diode，發光二極管)的出現，無疑昭示著一個新的固體光源時代的到來。LED是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體，它改變了白熾燈鎢絲發光與熒光節能燈三基色粉發光的原理，而采用電場發光，具有壽命長、光效高、無輻射與低功耗等眾多優點。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，發光效率可達80～90％，接近電光轉換的極限；光線質量高，基本上無輻射，屬于典型的綠色照明光源；壽命更是接近百萬小時，可靠耐用，維護費用極為低廉。LED雖然具有如此之多的優點，但目前卻鮮見使用LED的普通照明光源。這主要是由于單顆LED光量一般較小，如需實現常規亮度照明，需要密集安裝數十上百甚至更多顆LED燈，對如此密集和數量的LED進行良好的散熱是一個必須解決的問題。且供電電路的設計問題也需要妥善的解決，對于大規模的應用推廣而言，采用LED常規使用的昂貴的開關電源進行供電顯然是不現實的。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠以簡單結構實現常規亮度照明的LED日光燈。
為了解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是一種LED日光燈，包括LED陣列、長條形絕緣基板和導熱封裝層，LED陣列中各個LED燈的管腳穿過絕緣基板進行連接，所述導熱封裝層將連接好的管腳密封在絕緣基板背面。本實用新型中所稱“LED陣列”的含義為由一個或者一個以上串聯的LED單元構成基本的列，一個這樣的基本的列或者一個以上這樣的基本的列相并聯構成LED陣列，同時這些不同列中的LED單元之間還可以橫向連接使所述LED陣列具有網格狀的結構。所述LED單元可以是單個的LED，也可以是具有上述陣列結構的若干個LED的組合。在一個LED陣列中可以根據需要對不同的LED單元采用不同的結構形式。
優選的是，所述燈殼和從燈殼中引出的電氣連接插頭的規格及尺寸與標準日光燈管所采用的規格及尺寸一致。
優選的是，所述LED陣列包括兩列導通方向相反的串聯LED并聯形成的結構。各列串聯LED電路中還可再串聯恒流源電路。
或者優選的是，上述LED日光燈還包括燈殼，所述LED陣列、絕緣基板和導熱封裝層安裝在燈殼中，LED陣列的電流進出端從燈殼中引出形成電氣連接插頭。
進一步優選的是，上述LED日光燈還包括交直流整流電路，若干由串聯LED組成的導通方向相同的列并聯構成LED陣列，所述交直流整流電路安裝在燈殼中，其直流輸出端并聯LED陣列，其交流輸入端從燈殼中引出。
更優選的是，還包括濾波電容，所述交直流整流電路是由二極管組成的橋式整流電路，其直流輸出端還并聯濾波電容。
本實用新型LED日光燈的導熱封裝層可采用水泥。
優選的是，彼此連接的LED管腳從絕緣基板上穿過的位置相同。
優選的是，所述絕緣基板采用陶瓷板。
優選的是，所述管腳的連接具有這樣的結構，彼此鉸接或被金屬片夾緊。
采用上述技術方案，本實用新型有益的技術效果在于1)在電路設計上，采用以串聯為基本結構的LED陣列形式，使得整個LED日光燈具有較大的電壓耐受區間，在電網波動不大(小于15％)的情況下，可完全不必使用結構復雜的驅動電路，大大降低了電路成本。在機械結構上，采用將LED管腳穿過絕緣基板進行電路連接的方式，一是直接利用了LED的管腳進行連接既方便又節省了材料，對其安裝基板的選擇條件也大大降低，不必使用成本較高的印刷電路板；二是避免了近距離焊接對LED燈頭帶來的損壞威脅，并且由于LED燈頭與待連接管腳可分處兩面，便于采用機械化自動化的連接方式，使得大數量的LED安裝效率得到有效的提高；此外，由于在絕緣基板背面敷設導熱封裝層對管腳進行密封，使得導熱材料與管腳的接觸相當充分，能夠與管腳進行良好的熱傳導，同時散熱面積大大增加，能夠允許高密度的LED安裝，有利于提高照明燈具單位面積的發光強度。
2)將LED日光燈整體用燈殼封裝起來，并采用與標準日光燈相同的規格及電氣連接插口，能夠方便的在現有使用普通日光燈的場所更換使用本實用新型LED日光燈。由于普通日光燈普及度極高，采用這樣的替換結構能夠以最低升級成本實現光源的節能化、長壽化更新。
3)LED陣列采用導通方向相反的串聯LED并聯形成的結構，能夠使原本只能直流供電的LED燈直接應用到交流供電照明中，只要串聯LED的級數使得總電壓達到市電電壓范圍，就可以非常簡單的實現市電LED照明。如果不采用此直接使用交流供電的方案，也可以將單向導通LED陣列接在經簡單整流和濾波后的交流電源上，所述整流、濾波電路可以用廉價的分立元件通過簡單的結構來實現，同樣成本低廉。
4)采用水泥作為導熱封裝層，是本實用新型一個相當大的創造點，由于水泥具有良好的導熱性，而成本又極低，操作也相當方便，為本實用新型帶來了意想不到的優點和效果，為進一步提高水泥的導熱性能，還可在水泥中添加石英砂等骨料。
5)把將要連接在一起的管腳從絕緣基板上相同的位置穿過，可以大大減少基板上穿孔的數量(至少減少一半)，并且由于待連接的管腳穿過基板后已經聚集在一起，進一步方便了連接操作，能夠有效節約工時提高生產效率；同時由于將要相連的管腳都從同一位置穿過，彼此已經有了比較良好的接觸，更加保證了電路連接的可靠性。
6)采用陶瓷材料作為絕緣基板，不但成本低廉，并且具有絕佳的絕緣性能，同時由于陶瓷表面光潔，既有利于增強燈具的照明效果也有利于美化產品的外觀。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明
圖1是一種LED日光燈電路結構示意圖。
圖2是一種LED照明燈具機械結構示意圖。
圖3是另一種LED日光燈電路結構示意圖。
圖4是再一種LED日光燈電路結構示意圖。
具體實施方式實施例一、一種LED日光燈，結合圖1和圖2，包括一列由85只白光LED串聯組成的LED陣列LED-n(n＝1，2，…，85)。單只LED正向電壓最小值為3.0V，典型值為3.5V，最大值為4.0V，整個LED陣列的電壓耐受范圍為188V～280V。LED陣列兩端并聯濾波電容C后與二極管橋式整流電路Q的直流輸出端連接，整流電路Q的交流輸入端從燈殼(未在圖中畫出)兩端引出，形成電氣連接插頭(未在圖中畫出)。
陣列中各LED燈2的兩個管腳4分別穿過陶瓷板1，并且，在串聯結構中相鄰的兩個LED燈它們在電路中相連接的管腳在陶瓷板1上穿過的位置是相同的，形成如圖2所示的“半身靶”形狀。這種結構與各管腳分別穿過單獨的孔相比，可以減少陶瓷板1一半的穿孔數量，并且，由于穿過陶瓷板1后需要連接在一起的管腳已經自然聚集，非常方便進行后續電路連接。用一小塊馬口鐵5將兩個待連接的管腳包裹起來，然后用冷壓焊的方法進行連接。所述水泥導熱封裝層3將連接好的管腳密封在絕緣基板1背面。由于連接點已聚集，還可以用點焊等方式輕松操作，無須鉸接等步驟。
本例中，LED的個數為85只，對于不同的應用場合，LED的具體數目N可以通過如下方式來確定，N＝Int(DCVMax/Vf)其中Int表示對結果取整，Vf為發光二極管的標稱電壓值，對黃、紅光發光二極管一般是1.8～2.2V，對綠、白光發光二極管一般是3.0～3.6V，DCVMax=ACV*2(1+10%)K]]>其中，ACV為各國(地)市電網的標稱中心值，例如對中國是220V，對美國是120V；K為經驗參數，一般取0.8，也可以通過實驗，例如增減實際串接的LED數目使之正常發光，再由實驗結果和具體電壓值通過上述公式來確定。
實施例二、另一種LED日光燈，結合圖2和圖3，其機械結構與實施例一中相同。LED陣列由兩列導通方向相反的串聯白光LED并聯構成，每列包括85只白光LED。并聯端子直接從燈殼中引出，形成電氣連接插頭。
實施例三、再一種LED日光燈，結合圖2和圖4，其機械與電路結構與實施例二中基本相同。只是兩列串聯LED電路中還串聯有恒流源電路。采用這樣的電路結構，可以使流過LED的電流具有更好的穩定性，有利于延長日光燈的壽命并增加其發光的穩定性。
對上述實施例中提供的LED日光燈燈殼和插頭進行規范化設計，使之與標準日光燈管相一致，即可替換普通日光燈直接安裝并連接在普通交流220V市電源上使用。
簡明起見，上述實施例中均采用了最基本的串聯電路結構，實際應用中還可以根據需要擴展為各種陣列結構形式，一般來說主要是針對適用電壓范圍(調整串聯級數)和所需亮度(調整并聯級數)進行設計。
應用于本實用新型的LED燈可以是各種圓柱型、圓錐型、草帽型等2引腳LED，或者食人魚LED以及多引腳異型LED等。基于本實用新型提供的結構，從理論上講對絕緣基板沒有什么特殊的要求，可以采用任意固態絕緣材料，例如玻璃板、PCB板、塑膠板等，本實用新型中優選價廉而絕緣效果優良的陶瓷板，特別是目前開發研究最為熱門的超薄陶瓷板，其材質薄(可達3mm左右)，強度高、重量輕，表面光滑細膩，有利于提升照明效果和產品外觀。制造時，在瓷板上相應LED安裝的位置鉆出小孔，然后將LED燈的管腳插入即可。
LED管腳之間的連接可以采用鉸接的方式，也可以用一塊金屬箔片(例如馬口鐵片)包裹待連接的管腳然后用夾具夾緊，或者更好的是，用冷壓焊的方法進行連接。連接的方式可以視管腳的形式與材質的不同來具體確定，不過最好采用機械或低溫非熔焊的方式進行連接，這樣可以避免對電子器件帶來的損害威脅。
導熱封裝層對連接好的管腳進行密封，主要是起到散熱的作用，同時也對管腳進行進一步的固定，可以采用固體的絕緣導熱材料用粘接或穿透螺絲鉚接的方法覆蓋在絕緣基板背面，例如導熱硅膠墊等，但這些材料一般價格較為昂貴，如果大面積使用，會提高產品的成本。本實用新型優選使用水泥，這是一種價格相當低廉的建筑材料，由于其具有良好的導熱性以及其易于使用的特點，應用于本實用新型能帶來出乎意料的優異效果。制造時，只需要將水泥調成糊狀，然后均勻敷設在絕緣基板背面即可。為達到較好的密封效果，可以在適當形狀的容器中進行上述封裝，用適當頻率的震動裝置改善密封填充的效果。同時，為了進一步增強水泥的導熱性，還可以在水泥材料中添加石英砂等骨料。如果發熱量過大(例如所采用二極管功率大或者安裝十分密集)，采用上述方法仍無法達到散熱要求，可在水泥封裝層外再貼上金屬散熱片并直接封裝成為一體。為確保長期牢固，還可增加穿透螺釘與絕緣基板固定在一起。上述封裝過程，最好在電路連接通電測試合格以后進行，以便出現連接問題還可進行調整。
權利要求1.一種LED日光燈，包括LED陣列，其特征是還包括長條形絕緣基板和導熱封裝層，LED陣列中各個LED燈的管腳穿過絕緣基板進行連接，所述導熱封裝層將連接好的管腳密封在絕緣基板背面。
2.根據權利要求1所述的LED日光燈，其特征是還包括燈殼，所述LED陣列、絕緣基板和導熱封裝層安裝在燈殼中，LED陣列的電流進出端從燈殼中引出形成電氣連接插頭。
3.根據權利要求2所述的LED日光燈，其特征是還包括交直流整流電路，若干由串聯LED組成的導通方向相同的列并聯構成LED陣列，所述交直流整流電路安裝在燈殼中，其直流輸出端并聯LED陣列，其交流輸入端從燈殼中引出。
4.根據權利要求3所述的LED日光燈，其特征是還包括濾波電容，所述交直流整流電路是由二極管組成的橋式整流電路，其直流輸出端還并聯濾波電容。
5.根據權利要求2所述的LED日光燈，其特征是所述LED陣列包括兩列導通方向相反的串聯LED并聯形成的結構。
6.根據權利要求5所述的LED日光燈，其特征是各列串聯LED電路中還串聯恒流源電路。
7.根據權利要求2所述的LED日光燈，其特征是所述燈殼和從燈殼中引出的電氣連接插頭的規格及尺寸與標準日光燈管所采用的規格及尺寸一致。
8.根據權利要求1～7任意一項所述的LED日光燈，其特征是所述導熱封裝層采用水泥。
9.根據權利要求1～7任意一項所述的LED日光燈，其特征是彼此連接的LED管腳從絕緣基板上穿過的位置相同。
10.根據權利要求1～7任意一項所述的LED日光燈，其特征是所述絕緣基板采用陶瓷板。
專利摘要本實用新型公開了一種LED日光燈，包括LED陣列、長條形絕緣基板和導熱封裝層，LED陣列中各個LED燈的管腳穿過絕緣基板進行連接，所述導熱封裝層將連接好的管腳密封在絕緣基板背面。本實用新型的優點在于在電路設計上，采用以串聯為基本結構的LED陣列形式，可完全不必使用結構復雜的驅動電路，大大降低了電路成本。在機械結構上，采用將LED管腳穿過絕緣基板進行電路連接的方式，直接利用了LED的管腳進行連接既方便又節省了材料，對其安裝基板的選擇條件也大大降低，不必使用成本較高的印刷電路板。
文檔編號F21V23/00GK2819029SQ200520034739
公開日2006年9月20日 申請日期2005年7月1日 優先權日2005年7月1日
發明者呂大明, 連偉 申請人:連偉, 呂大明