專利名稱：一種led燈條的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新光源，更具體的說，涉及一種LED燈條。
背景技術：
現在能應用在狹小空間范圍的照明光源并不多，主要是T5熒光燈管 和PVC軟管燈(也叫霓虹軟管或美耐燈，英文名稱(Rope Light ))。 一 般來說，狹小空間諸如廣告燈箱，天花暗格，櫥窗櫥拒，和樓梯臺階等 對照明光源的亮度要求不高，但對牢固性，安全性和壽命的要求卻非常 高，因為在狹小空間的安裝比較困難，不希望經常換燈或維修;其次要求 照明光源的體積小，例如T5熒光燈管的直徑是15mm，而PVC軟管燈的直 徑更是小到13mm。
T5熒光燈管的優點是亮度高，缺點是易碎，不安全和壽命短，T5熒 光燈管易碎，而且一旦碎了，燈管內的水銀蒸汽會跑出來，水銀有劇毒， 對人體傷害極大，會致癌；另外，T5熒光燈管用高電壓驅動，不安全，且 壽命少于5， OOO小時，年年要替換。
PVC軟管燈原本采用發光效率極低的小氖燈(充氖氣的鴒絲燈)，每 米庫毛電20W，自3年前以來，PVC軟管燈的光源逐步改為LED單燈，節電， 結構牢固，但缺點也很多，包括亮度低和光分布不均勻。亮度低的原因 是LED單燈被包裹在2層透光并不好的PVC里，LED發出的光經過PVC 被損失一半以上。另外對于白光LED PVC軟管燈來說，由于LED單燈被 密封在散熱不佳的PVC材料里，白光LED芯片的溫度很高，以至于LED 光衰很快，壽命不足3000小時。
發明內容
為克服上述現有T5熒光燈管和PVC軟管燈應用于狹小空間照明所存 在的技術缺陷，本發明的目的是提供一種長壽節能、均勻光分布且易安 裝的LED燈條。
本發明LED燈條由LED (發光二極管)單燈、電路板、鋁槽、防護膠、 導熱媒介、邊塞、連接件和驅動電源組成，其中鋁槽截面呈凹字形，鋁 槽內側邊有兩個臺階，在臺階上方有兩個凸部，電路板放置于臺階上方 及鋁槽凸部的下方，鋁槽里面加有導熱媒介，電路板和鋁槽之間形成一 個管狀的LED燈條，LED燈條的兩端用邊塞塞住，其中在LED燈條的一端 的邊塞中心注塑成型時包裹了連接線，連接線的尾端是防水連接頭，LED 燈條與LED燈條之間用防水連接頭相連，從而相當于連接了電源線，即 前面一4艮LED燈條給后面一才艮LED燈條供電。
所述的導熱媒介可以是用硅膠和導熱粉配置而成的導熱膠，也可以 是導熱陶瓷材料制成的絮狀物。
所述的電路板上涂覆有白色的密封硅膠防護膠。
所述的驅動電源所選用的是0-50V安全特低電壓供電，包括和太陽 能板配套的蓄電池供電，在LED燈條線路里，每個電路板PCB的一個線 路上有若干個LED與其保護電阻相串聯作為LED串聯組，然后每一 LED 串耳關組再相并聯。
所述的LED燈條的外殼是由鋁合金材料制成的。
所述的LED燈條具有散熱結構，LED燈條的散熱結構由從LED芯片到 燈條鋁合金外殼之間的熱傳導層和鋁合金外殼兩部分組成，所述的散熱 結構的熱傳導層包括有LED芯片到LED支架之間的熱傳導層，LED支架 中碗腔到引腳端的熱傳導層，支架引腳端同導熱媒介之間的熱傳導層， 導熱媒介同鋁合金外殼之間的熱傳導層；LED燈條必須具有散熱結構，使得LED的結溫(LED含有半導體PN 結，此處的結溫是指LED中的半導體PN結的溫度)能控制在較低的溫度 范圍。LED的壽命同LED在工作時的結溫成指^:關系
Log(t)=A/T
t為壽命；A為常數，同LED芯片材料的活化能有關；T是結溫，單位 是絕對溫度。
對白光LED芯片來it， 一般結溫在70°C以下則壽命可長達50， 000 小時；若結溫在50。C以下則壽命可長達100， 000小時。
降低結溫則需要降低LED PN結同環境(空氣)之間的熱阻，包括LED PN結同LED支架焊點間的熱阻，加LED支架焊點同鋁外殼之間的熱阻， 再加上鋁外殼同空氣之間的熱阻。選擇鋁合金來做外殼，就是為了降低 熱阻，因為鋁合金的導熱系數高達18 0W/mK (導熱系數越高則熱阻越低)。 假如外界空氣的溫度為30°C，而結溫不能超過70。C,則最大溫差不能超 過40° C,因此LED PN結同鋁外殼之間的熱阻加上鋁外殼同空氣之間的熱 阻率需控制在40。C/W以下。在上述三個熱阻中，由于現在的LED都采用 鐵支架，因此LEDPN結同LED支架焊點間的熱阻就高達25。C/W,而鋁外 殼同(靜態)空氣之間的熱阻在5° C/W左右，熱阻剩下的余地就是10° C/W。 把LED支架焊點同鋁外殼之間的熱阻限制在10°C/W，正是本發明的關鍵。
本發明選用了兩種導熱媒介來降低LED支架焊點同鋁外殼之間的熱 阻。 一種方法是在電路板和鋁槽之間灌注導熱系數大于lW/mK的導熱膠 (空氣的導熱系數只有0. 027W/mK),導熱膠用硅膠和導熱粉配置而成， 未固化前流動性很好，在安裝了帶有連接線的防水塞的燈條半成品從另 一頭用針頭將流動性尚好的導熱膠注入燈體內，等到固化以后，再將第 二個防水塞封住便可。這樣LED引腳和鋁槽之間就通過導熱膠銜接在一 起，LED產生的熱量源源不斷地通過導熱3交傳遞到鋁槽，并散發到空間。
另一種方法是在電路板和鋁槽之間放置(壓緊)導熱系數高于20W/mK200710301382.1
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的陶瓷材料制成的絮狀物。經測量這種像棉花一樣的絮狀物用人力壓緊
后導熱系數也可大于1W/mK。采用這種方法達到的效果接近第一種方法， 而且工藝較筒單，成本較低。
有了這些導熱4某介以幫助散熱，在這種結構之下，LED的結溫可以控 制在70°C以下，則LED壽命(以光衰30%為準)可以大于50， 000小時。 將本發明的長壽命線性LED燈條應用于廣告燈箱，天花暗格，櫥窗等狹 小空間，照明效果非常理想。無論是照度和光色均勻性，都不比T5熒光 燈管差，較之PVC軟管燈遠遠要好。同時，老化試驗5, 000小時，光衰 少于10%。
通過本發明一種LED燈條，使得LED的結溫能控制在較低的溫度范 圍內，從而延長LED單燈的壽命，本發明一種LED燈條，還具有安全環 保，均勻光分布且易安裝等優點。
圖1為本發明LED燈條的線路圖2為本發明LED燈條的截面圖3為本發明LED燈條的結構示意圖4為本發明LED燈條應用在天花暗格的結構示意圖5為本發明LED燈條應用在天花暗格的安裝示意圖6為本發明LED燈條安裝在燈箱里的示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖以及實施例對本發明作進一步說明。
如圖1、圖2和圖3所示，本發明的LED燈條由LED (發光二極管)
單燈l、電路板5、鋁槽7、防護膠3、導熱媒介8、邊塞9、連接件和驅
動電源組成，其中鋁槽7截面呈凹字形，側邊并不是完全垂直，鋁槽內
側邊有兩個臺階6，約l腿，是為了放置電路板5用的。在臺階6上方lmm有兩個凸部4，是為了卡住電路板用的，電路板5放置于臺階6上方及鋁 槽凸部4的下方，鋁槽7里面加有導熱媒介8,導熱媒介8是本發明最重 要的一個組成部分，導熱媒介8可以是用硅膠和導熱粉配置而成的導熱 膠，也可以是導熱陶瓷材料制成的絮狀物，它是保證LED壽命的重要因素。
在鋁槽7里加入導熱媒介8 (例如導熱陶資絮狀物)后，便可將電路 板5從上部用力壓入鋁槽7的卡口 ，這樣導熱陶瓷絮狀物8被壓緊，則 導熱效果更佳，并且電路板5牢牢地卡在鋁槽7中，電路板5和鋁槽7 之間形成一個管狀的LED燈條，LED燈條的兩端用邊塞9塞住，其中在 LED燈條的一端的邊塞9中心在注塑成型時包裹了連接線10,連接線10 的尾端是防水連接頭ll，LED燈條與LED燈條之間用防水連接頭11相連， 從而相當于連接了電源線，即前面一根燈條給后面一根燈條供電。這種 LED燈條的寬度可在10-15mm,高度可在5-10mm,長度是任意的，范圍可 以從0. 20—6. 0米。
為了保護電路板，并且達到防水目的，在電路板上有涂覆密封硅膠 防護膠3，防護膠是白色的，不僅有密封效果，而且有反光效果。
為了讓這種線性LED燈條滿足環保要求，本發明所選用的材料都是 無毒無害且可回收的；另外，LED所發出的光沒有近紫外和紅外輻射，無 任何光污染，也就絕對環保。
為了安全目的，本發明中所選用的電路是0-50V安全特低電壓供電， 包括和太陽能板配套的蓄電池供電；在LED燈條線路里，每個電路板的 一個線路上有若干個LED與其保護電阻2相串聯作為LED串聯組，然后 每一 LED串聯組再相并聯，以延長LED光源的壽命。
為了保證LED光源的壽命，除了選用的LED單燈必須是長壽命的封 裝工藝以外，另一個關鍵就是LED燈條必須具有散熱結構，所述的LED燈條的外殼是由鋁合金材料制成的。LED燈條的散熱結構由兩大部分組 成， 一部分是從LED芯片到LED燈條鋁合金外殼之間的熱傳導層，在這 個熱傳導層中必須保證所有材料有足夠好的熱導率，不能有任何絕熱的 環節出現，比如空氣，塑膠材料就是絕熱的。這個熱傳導層包括LED 芯片到LED支架(碗腔)之間的熱傳導層，LED支架中碗腔到引腳端的熱 傳導層，例銅質支架的熱傳導遠好于鐵質支架，支架引腳端同導熱媒介 之間的熱傳導層，導熱J泉介同鋁合金外殼之間的熱傳導層；其中支架引 腳端同導熱媒介之間的熱傳導層和導熱媒介同鋁合金外殼之間的熱傳導 層都同接觸緊密程度有關。為了避免支架引腳端(有焊錫)同鋁合金外 殼之間形成空氣絕熱層，填充導熱媒介。該導熱媒介也是這個熱傳導途 徑的重要環節。另一部分是鋁合金外殼向空氣中散發熱量的能力，同外 殼的表面積有關，表面積越大，則散熱越快。當然，空氣的溫度和流動 性也影響散熱；空氣的溫度越低，或空氣的流動越強(如在有風的情況 下)，散熱越快。
使得LED的結溫(LED含有半導體PN結，此處的結溫是指LED中的 半導體PN結的溫度)能控制在較低的溫度范圍。LED的壽命同LED在工 作時的結溫成指^:關系
Log(t)=A/T
t為壽命；A為常數，同LED芯片材料的活化能有關；T是結溫，單位 是絕對溫度。
對白光LED芯片來說， 一般結溫在70°C以下則壽命可長達50， 000小 時；若結溫在50°C以下則壽命可長達100， 000小時。
降低結溫則需要降低LEDPN結同環境(空氣)之間的熱阻，包括LED PN結同LED支架焊點間的熱阻，加LED支架焊點同鋁外殼之間的熱阻， 再加上鋁外殼同空氣之間的熱阻。選擇鋁合金來做外殼，就是為了降低熱阻，因為鋁合金的導熱系數高達18 0W/mK (導熱系數越高則熱阻越低)。 假如外界空氣的溫度為30°C,而結溫不能超過70。C，則最大溫差不能超 過40° C,因此LED PN結同鋁外殼之間的熱阻加上鋁外殼同空氣之間的熱 阻率需控制在40。C/W以下。在上述三個熱阻中，由于現在的LED都采用 4失支架，因此LEDPN結同LED支架焊點間的熱阻就高達25。C/W,而鋁外 殼同(靜態)空氣之間的熱阻在5° C/W左右，熱阻剩下的余地就是10° C/W。 把LED支架焊點同鋁外殼之間的熱阻限制在10°C/W，正是本發明的關鍵。 本發明選用了兩種導熱媒介來降低LED支架焊點同鋁外殼之間的熱 阻。 一種方法是在電路板5和鋁槽7之間灌注導熱系數大于lW/mK的導 熱膠(空氣的導熱系數只有0. 027W/mK)，導熱膠用硅膠和導熱粉配置而 成，未固化前流動性很好，在安裝了帶有連接線10的防水塞9的燈條半 成品從另 一頭用針頭將流動性尚好的導熱膠注入燈體內，等到固化以后， 再將第二個防水塞9封住便可。這樣LED1引腳和鋁槽7之間就通過導熱 膠銜接在一起，LED產生的熱量源源不斷地通過導熱膠傳遞到鋁槽，并散 發到空間。
另一種方法是在電路板5和鋁槽7之間放置(壓緊)導熱系數高于 20W/mK的陶瓷材料制成的絮狀物。經測量這種^(象棉花一樣的絮狀物用人 力壓緊后導熱系數也可大于1W/mK。采用這種方法達到的效果接近第一種 方法，而且工藝較簡單，成本較低。
有了這些導熱媒介以幫助散熱，在這種結構之下，LED的結溫可以控 制在70°C以下，則LED壽命(以光衰30%為準)可以大于50， 000小時。 實施例一LED燈條在廣告燈箱的應用
如圖1、圖2、圖3、圖6所示，選用一個1. 5米高，3. 0米寬，厚 度為7cm的鋁合金燈箱安裝本發明的LED燈條。LED燈條13通過燈條固 定座19固定在燈箱外殼18里，LED燈條通過防水接頭11相連接。本實施例選用的鋁槽7,長1440mm;電路板PCB5寬15mm，正好卡在鋁槽7 的凹槽里。電路壽反PCB5上焊有大角度的LED單燈1, LED光通量為4 lm 以上。每個PCB上有6顆LED單燈，全部串聯，并用240Q電阻限流。一 根線形LED燈條有6塊PCB，共36顆LED單燈，LED單燈間距4cm。
在燈箱內將線形LED燈條豎向平行排列，間距4cni。
罩上白色畫布 并有少量紅黃藍綠的圖案，則白色畫面干凈無暇，圖案顏色鮮艷飽滿， 沒有任何明暗相間現象。用光度計測量，則白色畫布上的照度高達1800 lux以上。
實施例二 LED燈條在天花暗才各的應用
如圖3、圖4、圖5所示，LED燈條13通過LED燈條安裝座16固定 在裝飾暗槽12內，LED燈條13外部有一燈罩15, LED燈條13安裝在墻 體17 —側，為了避免在天花14上看到LED單燈的光點，采用一有機玻 璃磨沙燈罩15套在線形LED燈條13。線形LED燈條13點亮后，整個暗 格內燈光柔和而舒適。 一般一根1米的T5熒光燈管的功耗為28W,光通 量高達20001m，放在暗格里，因發光角度無法控制，90%以上的光給浪費 了，只有2001m的光在起作用。使用1米的線形LED燈條，功耗僅4W， 光通量超過3001m，光使用率超過70%，絲毫不差于T5熒光燈管。
實施例三櫥窗照明
將1米長的7W的線形LED燈條放置在寬40cm,長120cm化妝品櫥窗 里，則整個櫥窗里的化妝品樣品都被照亮。因為LED發出的光不含紫外 和紅外，所以化妝品不會因為紅外線引起溫度升高而變質，化妝品的精 美的包裝也不會因為紫外線的照射而變色變舊。
權利要求
1. 一種LED燈條，其特征在于，包括LED單燈、電路板、鋁槽、防護膠、導熱媒介、邊塞、連接件和驅動電源，所述的鋁槽截面呈凹字形，鋁槽內側邊有兩個臺階，在臺階上方有兩個凸部，電路板放置于臺階上方及鋁槽凸部的下方，鋁槽里面加有導熱媒介，電路板和鋁槽之間形成一個管狀的LED燈條，LED燈條的兩端用邊塞塞住，其中在LED燈條的一端的邊塞中心注塑成型時包裹了連接線，連接線的尾端是防水連接頭，LED燈條與LED燈條之間用防水連接頭相連。
2. 根據權利要求1所述一種LED燈條，其特征在于，所述的導熱媒介可以是用硅膠和導熱粉配置而成的導熱膠。
3. 根據權利要求1所述一種LED燈條，其特征在于，所述的導熱媒介可以是導熱陶瓷材料制成的絮狀物。
4. 根據權利要求1所述一種LED燈條，其特征在于，所述的電路板上涂覆有白色的密封硅膠防護膠。
5. 根據權利要求1所述一種LED燈條，其特征在于，所述的驅動電 源所選用的是0-50V安全特低電壓供電，包括和太陽能板配套的蓄電池 供電。
6. 根據權利要求1所述一種LED燈條，其特征在于，在LED燈條線 路里，每個電路板的一個線路上有若干個LED與其保護電阻相串聯作為 LED串聯組，然后每一LED串聯組再相并聯。
7. 根據權利要求1所述一種LED燈條，其特征在于，所述的LED燈 條的外殼是由鋁合金材料制成的。
8. 根據權利要求1或者權利要求7所述一種LED燈條,其特征在于， 所述的LED燈條具有散熱結構，所述的散熱結構由從LED芯片到燈條鋁 合金外殼之間的熱傳導層和鋁合金外殼兩部分組成。
9. 根據權利要求8所述的一種LED燈條，其特征在于，所述的散熱結構的熱傳導層包括有LED芯片到LED支架之間的熱傳導層，LED支架 中碗腔到引腳端的熱傳導層，支架引腳端同導熱媒介之間的熱傳導層， 導熱媒介同鋁合金外殼之間的熱傳導層。
全文摘要
本發明公開了一種LED燈條，由焊有LED單燈、電路板、鋁槽、防護膠、導熱媒介、邊塞、連接件和驅動電源組成，所述的鋁槽截面呈凹字形，鋁槽內側邊有兩個臺階，在臺階上方有兩個凸部，電路板放置于臺階上方及鋁槽凸部的下方，鋁槽里面加有導熱媒介，電路板和鋁槽之間形成一個管狀的LED燈條，LED燈條的兩端用邊塞塞住，其中在LED燈條的一端的邊塞中心注塑成型時包裹了連接線，連接線的尾端是防水連接頭，LED燈條與LED燈條之間用防水連接頭相連。本發明LED燈條具有長壽節能、均勻光分布且易安裝優點。
文檔編號F21S4/00GK101469814SQ20071030138
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月25日 優先權日2007年12月25日
發明者群 鐘 申請人:廣州金豐設計工程有限公司