一種led燈絲及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及LED照明技術領域，更具體的涉及一種高可靠性高光效全周光的LED燈絲及其制作方法。
【背景技術】
[0002]當前LED光源已作為一種被廣泛應用的新型照明裝置，并出現了多種結構的LED照明裝置，包括LED燈泡、LED立體光源以及LED燈帶、LED燈絲等。隨著戶外顯示照明以及裝飾效果照明的需要擴大，LED燈絲得到廣泛的應用，現有的LED燈絲主要采用硅膠全包覆長條支架并在長條支架上封裝LED芯片的結構，其中的長條支架多采用藍寶石、陶瓷和玻璃，現有的這種燈絲結構具有以下缺陷:1)、LED的熱可靠性差，在封裝技術發展到當前階段，影響LED性能的最大問題實際就是散熱的可靠性問題，此類燈絲都采用了全硅膠密封的方式，而且硅膠的導熱性能非常的差(可以算是保溫材料)，而且所有的LED芯片在發光的同時都是不可能避免的產生熱量的，因為材料的導熱性能非常差，芯片產生的熱量就會再硅膠層里內部積累，產生高溫，進而破壞硅膠的分子結構，導致LED失效。2)、機械強度太低，導致可靠性低。因為當前的此類產品，都是細長條形(一般直徑小于2_，長度大于30mm)，而且采用的支架材料都是機械性能很差的材料，像玻璃、陶瓷、藍寶石這些材料相對于燈具組裝的外力作用上來說，基本上沒什么彈性形變，因此在照明應用產品的組裝過程中，此類燈絲很容易因為裝配過程必須施加的夾持力而收到破壞。3)、生產效率低下，市面上的這種LED燈絲都是在大約Imm寬的支架上完成封裝，因為支架的機械強度很差，實現自動化封膠的工藝可能性幾乎為0，都靠高精密點膠機單個點膠，而且對點膠量的要求特別嚴格，稍微多一點流膠導致不良，稍微少一點會導致芯片發光點特別明顯，稍微碰一點直接導致失效，現有的這種燈絲結構不可能實現自動化生產。4)、材料成本高，當前市面上的LED燈絲，因為封裝材料本身導熱性能的原因，不可能用到LED芯片的額定功率，都是至少降低一半以上的功率在使用，這樣才能勉強使封裝后的LED燈絲工作100來個小時壽命，要使LED燈絲工作壽命更長，只有更大幅度降低LED的實際功率，這樣相同功率所使用的LED芯片數量就越多，導致成本居高不下。5)、光衰減太大，當前的LED燈絲難以達到全周光發光，而且因導熱性能的缺陷不可能用到LED芯片的額定功率進行工作，導致LED燈絲整體發光效率較差，光衰減太大，嚴重了降低了 LED燈絲的使用壽命。為克服上述藍寶石、陶瓷和玻璃支架的缺陷，現有LED照明裝置中也有使用金屬支架的，利用金屬支架的高強度和良好導熱性提高LED光源性能，但是現有使用金屬支架的LED照明裝置都是將LED芯片封裝在金屬支架的表面，所形成的光源都是LED面光源，即使金屬支架表面較窄形成的也都是LED燈帶，并不能作為LED燈絲，因此現有技術中實質上并沒有一種高可靠性高光效全周光的LED燈絲照明裝置，這屬于市場的技術空白。
【發明內容】
[0003]本發明基于上述現有技術問題，創新的提出一種高可靠性高光效全周光的LED燈絲及其制作方法，所述LED燈絲創新的在薄而長的金屬支架的棱邊頂面封裝LED芯片，同時通過將金屬支架插入預先成型的透明塑料模框來制作光源，不但實現了 LED燈絲的自動化連續生產，而且借助透明塑料模框避免了金屬支架因太薄太長而帶來的面向強度問題，同時有效利用金屬支架的側向強度保證了 LED燈絲的整體機械強度，并在直接利用金屬散熱特性的同時，通過創新封裝導熱涂料最大化了 LED芯片的散熱效率，有效解決了 LED燈絲的散熱瓶頸問題，保證了 LED燈絲能夠長時間工作于額定功率，降低了成本，并且通過創新熒光封裝材料提高了 LED出光效率，降低了光衰減，實現了高光效全周光的燈絲發光，填補了現有LED燈絲的市場空白。
[0004]本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下:
[0005]一種LED燈絲，包括:金屬片、透明塑膠框和LED芯片，所述LED芯片在透明塑膠框內設置于所述金屬片上，所述LED芯片上設有封裝膠。
[0006]進一步的根據本發明所述的LED燈絲，其中所述金屬片為厚度小于等于Imm的金屬薄片，所述透明塑膠框為寬度在2-4mm之間、高度在2_5mm之間、透光率在95%以上的透明矩形框，且所述透明塑膠框的中部開設有封裝槽，在所述封裝槽的底部中央開設有通透的插槽，所述透明塑膠框在封裝槽的兩端形成連通封裝槽的電極片安裝槽，所述封裝槽的深度在0.8-1.5_之間、寬度在1-2.5_之間，所述插槽的深度在1.2-3.5_之間，所述插槽的寬度對應于所述金屬薄片的厚度，所述金屬薄片插入所述插槽并伸出于所述封裝槽內，在所述金屬薄片的兩側表面和封裝槽的側壁之間形成有導熱涂層，所述導熱涂層的厚度等于所述金屬薄片插入所述透明塑膠框的封裝槽內的長度，處于0.5-1.2mm之間，形成所述導熱涂層的導熱涂料由25-35質量份的樹脂基體、10-20質量份的溶劑、1-2質量份的消泡劑、2-5質量份的偶聯劑和55-75質量份的導熱填料混合制得，所述導熱填料包括作為填充骨架的固態大顆粒填料和作為空隙填料的固態小顆粒填料，在所述金屬薄片處于封裝槽內的棱邊頂面上點焊有若干所述LED芯片，在所述透明塑膠框的電極片安裝槽內設置有電極片，所述LED芯片的正負電極電性連接于所述電極片，在所述封裝槽內的導熱涂層和LED芯片上灌封有封裝膠，所述封裝膠由90-100質量份的樹脂膠體、70-90質量份的固化劑、1-15質量份的熒光粉、1-25質量份的抗沉淀添加劑、0.1-0.8質量份的穩定劑和
0.8-1.2質量份的分散劑混合制得，其中所述抗沉淀添加劑包括受熱釋水物和高分子吸水樹脂。
[0007]進一步的根據本發明所述的LED燈絲，其中所述金屬薄片為厚度在0.5-0.8mm、寬度在1mm以上的銅金屬片，所述透明塑膠框由基于PC樹脂的透明光學樹脂或基于聚甲基丙烯酸甲酯的透明光學塑料通過模壓注塑成型制得，所述電極片安裝槽包括相互連通的1/4圓弧槽和直線槽，所述1/4圓弧槽連通所述封裝槽的端面，所述直線槽連通所述透明塑膠框的底面；所述導熱涂料中的樹脂基體選自環氧樹脂、丙烯酸樹脂或者有機硅樹脂中的一種，所述溶劑選用甲苯、二甲苯、丁酮、冰醋酸、乙二醇乙醚醋酸酯中的一種，所述消泡劑選擇有機硅消泡劑，所述偶聯劑選用γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述導熱填料中的固態大顆粒填料選自10?30 μ m纖維狀、片狀或枝蔓狀的A1N、BN、SiC或SiN陶瓷材料，所述固態小顆粒填料選自I?5 ym球狀或片狀的A1203、A1N、鋁粉或鋅粉材料。
[0008]進一步的根據本發明所述的LED燈絲，其中所述封裝膠中的樹脂膠體由20?30質量份的三異氰酸酯環氧樹脂、18?32質量份的聯苯環氧樹脂、20?40質量份的氫化雙酚A型環氧樹脂、0.1?2質量份的硅烷偶聯劑、0.8?3質量份的螯合劑和0.5?1.5質量份的流變改性劑混合制備而成；所述封裝膠中的熒光粉由LixGdySr2_2y (WO4) 2_(y_x)/2: zK和BaaMgbAlcOd: eEu 組成，其中 x、y、z、a、b、c、d、e 均為摩爾量，且 0.l^x^l.0,0.4^y^2.0,
0.5彡z 彡0.8，0.8<a 彡 1.2，1.5彡 b彡2.5，10 彡 c彡 20，0.8彡d 彡 1.2，0.8<e 彡 1.2;所述封裝膠中的固化劑選自四氫苯酐、甲基四氫苯酐、六氫苯酐之一及其混合物；所述封裝膠中的抗沉淀添加劑包括受熱釋水物與高分子吸水樹脂，所述受熱釋水物選自明礬、芒硝、膽礬、綠礬中的至少一種，所述高分子吸水樹脂為聚丙烯酸鈉或聚乙二醇雙丙烯酸酯，所述受熱釋水物與高分子吸水樹脂的配比保證受熱釋水物釋放的水量被高分子吸水樹脂吸收且不會產生余量水。
[0009]一種LED燈絲的制作方法，包括以下步驟:
[0010]步驟一、制作金屬薄片和電極片，控制金屬薄片和電極片的厚度小于等于Imm;
[0011]步驟二、制作透明塑膠框，所述透明塑膠框為寬度在2-4_之間、高度在2-5_之間、透光率在95 %以上的透明矩形框，且所述透明塑膠框的中部開設有封裝槽，在所述封裝槽的底部中央開設有通透的插槽，所述透明塑膠框在封裝槽的兩端形成連通封裝槽的電極片安裝槽，所述封裝槽的深度在0.8-1.5mm之間、寬度在1_2.5mm之間，所述插槽的深度在
1.2-3.5mm之間，所述插槽的寬度對應于所述金屬薄片的厚度；
[0012]步驟三、將步驟一制得的金屬薄片插入步驟二制得的透明塑膠框的插槽并伸出于透明塑膠框的封裝槽內，并控制金屬薄片的伸出長度處于0.5-1.2_之間，同時將步驟一制得的電極片插入步驟二制得的透明塑膠框的電極片安裝槽并伸出于透明塑膠框的封裝槽內；
[0013]步驟四、在金屬薄片處于封裝槽內的棱邊頂面上點焊若干LED芯片，并將各LED芯片的正負電極電性連接于所述電極片；
[0014]步驟五、在透明塑膠框的封裝槽內，于所述金屬薄片的兩側表面和封裝槽的側壁之間涂覆導熱涂料，形成包圍金屬薄片外周的導熱涂層，且控制所述導熱涂層的厚度等于所述金屬薄片伸入所述封裝槽內的長度，形成所述導熱涂層的導熱涂料由25-35質量份的樹脂基體、10-20質量份的溶劑、1-2質量份的消泡劑、2-5質量份的偶聯劑和55-75質量份的導熱填料混合制得，所述導熱填料包括作為填充骨架的固態大顆粒填料和作為空隙填料的固態小顆粒填料；
[0015]步驟六、在透明塑膠框的封裝槽內于所述LED芯片和導熱涂層上灌封封裝膠并加熱固化，完成LED燈絲的制作，其中所述封裝膠由90-100質量份的樹脂膠體、70-90質量份的固化劑、1-15質量份的熒光粉、1-25質量份的抗沉淀添加劑、0.1-0.8質量份的穩定劑和0.8-1.2質量份的分散劑混合制得，其中的抗沉淀添加劑包括受熱釋水物和高分子吸水樹脂。
[0016]進一步的根據本發明所述的LED燈絲的制作方法，其中步驟二中采用以下兩種方式之一制作所述透明塑膠框:
[0017]方式一:采用基于聚甲基丙烯酸甲酯的透明光學塑料制備透明塑膠框，包括以下步驟:
[0018](I)按照聚甲基丙烯酸甲酯96-100重量份、硅橡膠4-7重量份的原料比例，稱取預定量的