充氣型led燈管的制作方法
【專利說明】
所屬技術領域
[0001]本發明涉及一種半導體照明光源，尤其是一種充氦氣的LED燈管。
【背景技術】
[0002]隨著LED照明產品在我國的迅速發展，以各種LED燈泡、LED燈管、LED筒燈、射燈、平板燈取代正在使用的傳統光源節能燈、管型熒光燈及鹵素燈等已成為當代照明的時代潮流。原因是LED照明燈具有光效更高、壽命更長、光衰更慢、耐頻繁開關以及不含汞而根除了汞污染等等突出優點，為傳統光源無法相比。目前，用于替代各種直管熒光燈的LED燈管有多種多樣，有的成本偏高，不易大量推廣(例如常規產品中的燈管上半部為金屬管殼，下半部為透明塑料管殼的類型);有的輸出光通量偏低，以其替換直管熒光燈的效果欠佳，例如市場上正在大量產銷的將長條形LED鋁基電路板直接膠粘在玻管內壁上的產品。然而這后一種產品因其成本較低、價格便宜而產銷量很大，正在成為國內普及型LED燈管的主流女口廣叩ο
[0003]實測市場上大量產銷的替代T8-36W熒光燈的Τ8型LED燈管，輸出光通量多為1200Lm至1600Lm，比需要替代的36W直管熒光燈的2400Lm偏低近50% !市場上較為“高檔”的這類LED燈管也只有1800Lm，仍偏低25%!這種情況顯然是不能滿意的。能否用增加LED燈珠數量來增大LED系統的總功率提高輸出光通量呢，結果并不理想。經分析，問題的根源在于此種燈管中LED的散熱條件太差。長條形LED鋁基板直接膠粘在玻管內壁，鋁基板與圓管形的玻管僅為線接觸，傳熱至玻管外表面的面積很小，加之玻璃管本身熱導率很低，故參與散熱的玻管外表面的面積極其有限，如此造成LED溫升較高，光效顯著降低，輸出光通量也就難以提高了。此時即使增加LED燈珠數量而增大LED系統的功率，但由于散熱條件的限制，結果是光通量增加不多，成本卻顯著升高，得不償失。如何能夠在維持較低成本與較高光效的前提下提高LED燈管的輸出光通量呢？這正是當前國內普及型LED燈管必須解決的難題。
【發明內容】
[0004]解決上述難題的關鍵是必須設法改善燈管中LED的散熱條件。本發明的創新設計為將安裝了 LED燈珠或LED芯片的長條形鋁基或銅基的印刷電路板沿著玻管內的中心軸線安裝，以此改善燈管充氣后玻管的散熱效果。為了將LED工作時產生的熱量能夠高效率地傳熱至玻管，需要將玻管密封后抽盡空氣，再充入熱導率極高的氦氣，充氦氣的氣壓只能接近一個大氣壓，因為一旦高于大氣壓就容易在排氣管封離時漏氣。當然，如果改充氣氣，因其比氦氣更輕而熱導率更高，但氫氣易燃易爆，在年年月月的工藝操作中難保安全。至于在氦氣中加入少部分氫氣謀求再提高一點氣體的熱導率，或者加入少量其他氣體而獲取另外某種性能等等也未嘗不可，但以氦氣為絕大部分這一點是不可改變的。本發明的上述基本結構，使LED芯片工作中產生的熱量能夠迅速傳熱到整條電路板，進而通過氦氣有效地傳熱至幾乎整個玻管表面，再通過總面積極大的玻管外表面散發至空氣中，十分有效地改善了 LED的散熱條件。此舉不僅能夠提高LED的光效，還可以適當加大LED系統的功率而顯著增大LED燈管的輸出光通量。
[0005]采用本發明可以將LED燈管的功率設計為22W至24W，比常規產品的16W至20W高20% -50% ;輸出光通量為2200Lm至2800Lm，比常規產品的1200Lm至1600Lm高75%至高1.3倍，能夠真正完好地替換36W的T8直管熒光燈，節能50% (36W熒光燈的鎮流器耗能5W-10W)。如果采用高光效的LED燈珠與增大功率至28W，本發明可以做成輸出光通量達到3000Lm-3300Lm的高光通LED燈管，可以替代涂覆稀土三基色熒光粉的T8-36W熒光燈了，此種高光通量T8熒光燈在發達國家用量可觀。
[0006]為了使本發明的充氣型LED燈管表面發光更加均勻，在玻管內壁涂覆白色漫反射層，并將長條形的LED電路板的寬度盡可能變窄而盡量減少其擋光影響，其寬度在2_至6_之間選擇。對于需要增大桌面照度的照明場合，可選用內壁磨砂的玻管，可使正對LED表面的桌面照度顯著增大。
[0007]為了將長條形LED印刷電路板安放在燈管內的中心軸線位置，在玻管的兩端附近離開端口 15mm至100mm處(根據要求與燈管直徑選擇)壓制一圈凹槽，或沿著一圈均勻地打入3-8個凹點，用于在管內安放與固定長條形LED印刷電路板的圓片形固定板。2片圓片形固定板分別擋在玻管內兩頭的凹槽或凹點的外面(圓形固定板的外徑稍大于凹槽或凹點形成的內徑)。驅動電路板或驅動模塊安放且固定在一只固定板上朝向燈管內的一偵L長條形LED印刷電路板的一端與驅動電路連接，另一端與一只金屬絲彈簧的一端相連接，此彈簧的另一端與燈管另一頭的圓片形固定板連接且拉伸彈簧將長條形LED印刷電路板拉直后固定在固定板的中心部位。
[0008]為了使驅動電路的2根電源輸入線分別連接燈管兩端燈頭上的燈腳，將2只固定板朝向芯柱的一面做有導電良好的導電層，并使其分別與驅動電路的2根電源輸入線相連接，使其成為驅動電路引入電源電壓的2個連接點，然后使此二導電層分別與對應的芯柱上的內導絲實現可靠的彈性電接觸而連接至燈管兩頭的燈腳。為使這種彈性電接觸方便而可靠，可采用金屬絲螺旋，或具有適當彈性的金屬絲、金屬片來做芯柱上的內導絲。
[0009]至于此種LED燈管的封口、排氣(包括充氣)、裝燈頭、老練以及芯柱的生產等等，與常規T8直管熒光燈類似，無需詳述。因此，采用本發明不僅可以使成本較低，性能大幅提升，還可以利用已有的T8熒光燈自動生產線稍加改造而實現自動化大規模生產。
[0010]下面結合附圖與實施例對本發明進一步加以說明。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的結構示意圖
[0012]圖2是本發明的玻管打一圈凹點處的截面示意圖
[0013]圖中1為玻管；2為玻管內壁涂層；3為長條形LED印刷電路板；4為芯柱；5為工作氣體；6為驅動電路；7為燈頭；8為金屬螺旋絲彈負' ；9為固定板；10為芯柱上的內導絲；11為燈腳；12為玻管上壓制的凹槽；13為玻管上打入的凹點。
【具體實施方式】
[0014]本發明實施例1為24W的LED T8燈管，光通量2400Lm，色溫6500K，顯指80，結構如圖1所示。其中長條形LED鋁基印刷電路板的長度為1130mm，寬度3mm，安裝60顆0.5W的5730貼片LED，串聯連接。LED色溫6500K，光效不低于115Lm/W，顯指高于80 ;其玻管為36W的T8直管熒光燈玻管，玻管內壁涂覆熒光粉白色漫反射層，玻管兩頭的凹槽的寬度與深度均為1.5mm,凹槽與玻管端口的距離為25mm。玻管長度為與燈頭結構與T8-36W直管熒光燈相同。燈管內充氦氣，氣壓為0.8至0.9大氣壓，氦氣純度不低于99.9% ；2只圓形固定板為厚度1.5mm、直徑23mm的招板，。為便于抽出玻管內的空氣與充入氦氣，固定板上開有4個直徑3_的小孔；驅動電路為恒流源模塊，將此啟動模塊安裝在一只固定板上朝向燈管內部的一側；拉直長條形LED鋁基電路板的彈簧為直徑0.2mm鋼絲繞制的螺旋彈簧，螺旋的外徑為3mm,長度為10mm。芯柱內導絲為直徑0.2mm的鍛銀銅絲繞成直徑2mm的螺旋3圈。
【主權項】
1.一種充氣型LED燈管，由玻管、長條形LED印刷電路板、玻璃芯柱、玻管內的工作氣體、驅動電路、固定件及燈頭所構成，其特征是其燈管的外殼為密封的玻管，玻管內抽出空氣后充入氦氣或以氦氣為主的混合氣，安裝了 LED燈珠或LED芯片的長條形鋁基或銅基印刷電路板沿著燈管內的軸線安裝。2.如權利要求1所述的一種充氣型LED燈管，其特征是其玻管內表面磨砂或涂覆白色漫反射層。3.如權利要求1所述的一種充氣型LED燈管，其特征是其玻管的兩端附近均有一圈凹槽或凹點，用于在玻管內安放固定長條形LED印刷電路板的固定板。4.如權利要求1所述的一種充氣型LED燈管，其特征是其中的LED驅動電路板或驅動模塊安放在燈管內的一只固定板上。5.如權利要求1所述的一種充氣型LED燈管，其特征是其中的長條形LED印刷電路板的一端與驅動電路相連接，長條形LED印刷電路板的另一端與一金屬絲彈簧相連接，并被金屬絲彈簧的形變彈性力拉直，此金屬絲彈簧的另一端與燈管另一頭的固定板相連接且固定在固定板的中心部位。6.如權利要求1所述的一種充氣型LED燈管，其特征是燈管兩端的2塊固定板的朝向芯柱的一面均有導電良好的導電層，此兩個導電層分別與驅動電路的2根電源輸入引線相連接，并與對應的芯柱上的內導絲保持彈性電接觸。7.如權利要求1所述的一種充氣型LED燈管，其特征是燈管兩端的芯柱上的內導絲為具有螺旋結構的金屬絲，或者為能夠產生彈性形變的金屬絲或金屬片。
【專利摘要】一種充氣型LED燈管，其外殼為密封的玻管，玻管內抽出空氣后充入氦氣或以氦氣為主的混合氣，安裝LED燈珠的長條形鋁基印刷電路板沿著燈管內的軸線安裝，燈管的內表面磨砂或涂覆白色漫反射層。由于玻管內充入熱導率很高的氣體，使LED工作中產生的熱量能夠通過氣體傳熱至幾乎整個玻管外表面而散發至空氣中，有效降低了LED的溫升而能夠提高燈管的光效、輸出功率與輸出光通量，是傳統日光燈的理想替代產品，替代后節能可達50％以上。
【IPC分類】F21S2/00, F21V29/00
【公開號】CN105371138
【申請號】CN201410405213
【發明人】李博, 李先栗
【申請人】李博
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2014年8月15日