專利名稱：一種led燈條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新光源，更具體的說，涉及一種LED燈條。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在能應(yīng)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(jīng)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(yōu)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(nèi)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(qū)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(fā)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(jié)電， 結(jié)構(gòu)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(fā)出的光經(jīng)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(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有T5熒光燈管和PVC軟管燈應(yīng)用于狹小空間照明所存 在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種長壽節(jié)能、均勻光分布且易安 裝的LED燈條。
本發(fā)明LED燈條由LED (發(fā)光二極管)單燈、電路板、鋁槽、防護膠、 導(dǎo)熱媒介、邊塞、連接件和驅(qū)動電源組成，其中鋁槽截面呈凹字形，鋁 槽內(nèi)側(cè)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(dǎo)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(dāng)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(dǎo)熱媒介可以是用硅膠和導(dǎo)熱粉配置而成的導(dǎo)熱膠，也可以 是導(dǎo)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(qū)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(lián)作為LED串聯(lián)組，然后每一 LED 串耳關(guān)組再相并聯(lián)。
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(jié)構(gòu)，LED燈條的散熱結(jié)構(gòu)由從LED芯片到 燈條鋁合金外殼之間的熱傳導(dǎo)層和鋁合金外殼兩部分組成，所述的散熱 結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)層包括有LED芯片到LED支架之間的熱傳導(dǎo)層，LED支架 中碗腔到引腳端的熱傳導(dǎo)層，支架引腳端同導(dǎo)熱媒介之間的熱傳導(dǎo)層， 導(dǎo)熱媒介同鋁合金外殼之間的熱傳導(dǎo)層；LED燈條必須具有散熱結(jié)構(gòu)，使得LED的結(jié)溫(LED含有半導(dǎo)體PN 結(jié)，此處的結(jié)溫是指LED中的半導(dǎo)體PN結(jié)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(jié)溫成指^:關(guān)系
Log(t)=A/T
t為壽命；A為常數(shù)，同LED芯片材料的活化能有關(guān)；T是結(jié)溫，單位 是絕對溫度。
對白光LED芯片來it， 一般結(jié)溫在70°C以下則壽命可長達50， 000 小時；若結(jié)溫在50。C以下則壽命可長達100， 000小時。
降低結(jié)溫則需要降低LED PN結(jié)同環(huán)境(空氣)之間的熱阻，包括LED PN結(jié)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(dǎo)熱系數(shù)高達18 0W/mK (導(dǎo)熱系數(shù)越高則熱阻越低)。 假如外界空氣的溫度為30°C，而結(jié)溫不能超過70。C,則最大溫差不能超 過40° C,因此LED PN結(jié)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(xiàn)在的LED都采用 鐵支架，因此LEDPN結(jié)同LED支架焊點間的熱阻就高達25。C/W,而鋁外 殼同(靜態(tài))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(fā)明的關(guān)鍵。
本發(fā)明選用了兩種導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù)大于lW/mK的導(dǎo)熱膠 (空氣的導(dǎo)熱系數(shù)只有0. 027W/mK),導(dǎo)熱膠用硅膠和導(dǎo)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(dǎo)熱膠注入燈體內(nèi)，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(dǎo)熱膠銜接在一 起，LED產(chǎn)生的熱量源源不斷地通過導(dǎo)熱3交傳遞到鋁槽，并散發(fā)到空間。
另一種方法是在電路板和鋁槽之間放置(壓緊)導(dǎo)熱系數(shù)高于20W/mK200710301382.1
說明書第4/8頁
的陶瓷材料制成的絮狀物。經(jīng)測量這種像棉花一樣的絮狀物用人力壓緊
后導(dǎo)熱系數(shù)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(dǎo)熱4某介以幫助散熱，在這種結(jié)構(gòu)之下，LED的結(jié)溫可以控 制在70°C以下，則LED壽命(以光衰30%為準(zhǔn))可以大于50， 000小時。 將本發(fā)明的長壽命線性LED燈條應(yīng)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(fā)明一種LED燈條，使得LED的結(jié)溫能控制在較低的溫度范 圍內(nèi)，從而延長LED單燈的壽命，本發(fā)明一種LED燈條，還具有安全環(huán) 保，均勻光分布且易安裝等優(yōu)點。
圖1為本發(fā)明LED燈條的線路圖2為本發(fā)明LED燈條的截面圖3為本發(fā)明LED燈條的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明LED燈條應(yīng)用在天花暗格的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明LED燈條應(yīng)用在天花暗格的安裝示意圖6為本發(fā)明LED燈條安裝在燈箱里的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的LED燈條由LED (發(fā)光二極管)
單燈l、電路板5、鋁槽7、防護膠3、導(dǎo)熱媒介8、邊塞9、連接件和驅(qū)
動電源組成，其中鋁槽7截面呈凹字形，側(cè)邊并不是完全垂直，鋁槽內(nèi)
側(cè)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(dǎo)熱媒介8,導(dǎo)熱媒介8是本發(fā)明最重 要的一個組成部分，導(dǎo)熱媒介8可以是用硅膠和導(dǎo)熱粉配置而成的導(dǎo)熱 膠，也可以是導(dǎo)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(dǎo)熱媒介8 (例如導(dǎo)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(dǎo)熱陶瓷絮狀物8被壓緊，則 導(dǎo)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(dāng)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(huán)保要求，本發(fā)明所選用的材料都是 無毒無害且可回收的；另外，LED所發(fā)出的光沒有近紫外和紅外輻射，無 任何光污染，也就絕對環(huán)保。
為了安全目的，本發(fā)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(lián)作為LED串聯(lián)組，然后 每一 LED串聯(lián)組再相并聯(lián)，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(guān)鍵就是LED燈條必須具有散熱結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(dǎo)層，在這 個熱傳導(dǎo)層中必須保證所有材料有足夠好的熱導(dǎo)率，不能有任何絕熱的 環(huán)節(jié)出現(xiàn)，比如空氣，塑膠材料就是絕熱的。這個熱傳導(dǎo)層包括LED 芯片到LED支架(碗腔)之間的熱傳導(dǎo)層，LED支架中碗腔到引腳端的熱 傳導(dǎo)層，例銅質(zhì)支架的熱傳導(dǎo)遠好于鐵質(zhì)支架，支架引腳端同導(dǎo)熱媒介 之間的熱傳導(dǎo)層，導(dǎo)熱J泉介同鋁合金外殼之間的熱傳導(dǎo)層；其中支架引 腳端同導(dǎo)熱媒介之間的熱傳導(dǎo)層和導(dǎo)熱媒介同鋁合金外殼之間的熱傳導(dǎo) 層都同接觸緊密程度有關(guān)。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(dǎo)熱媒介。該導(dǎo)熱媒介也是這個熱傳導(dǎo)途 徑的重要環(huán)節(jié)。另一部分是鋁合金外殼向空氣中散發(fā)熱量的能力，同外 殼的表面積有關(guān)，表面積越大，則散熱越快。當(dāng)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(fēng)的情況 下)，散熱越快。
使得LED的結(jié)溫(LED含有半導(dǎo)體PN結(jié)，此處的結(jié)溫是指LED中的 半導(dǎo)體PN結(jié)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(jié)溫成指^:關(guān)系
Log(t)=A/T
t為壽命；A為常數(shù)，同LED芯片材料的活化能有關(guān)；T是結(jié)溫，單位 是絕對溫度。
對白光LED芯片來說， 一般結(jié)溫在70°C以下則壽命可長達50， 000小 時；若結(jié)溫在50°C以下則壽命可長達100， 000小時。
降低結(jié)溫則需要降低LEDPN結(jié)同環(huán)境(空氣)之間的熱阻，包括LED PN結(jié)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(dǎo)熱系數(shù)高達18 0W/mK (導(dǎo)熱系數(shù)越高則熱阻越低)。 假如外界空氣的溫度為30°C,而結(jié)溫不能超過70。C，則最大溫差不能超 過40° C,因此LED PN結(jié)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(xiàn)在的LED都采用 4失支架，因此LEDPN結(jié)同LED支架焊點間的熱阻就高達25。C/W,而鋁外 殼同(靜態(tài))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(fā)明的關(guān)鍵。 本發(fā)明選用了兩種導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù)大于lW/mK的導(dǎo) 熱膠(空氣的導(dǎo)熱系數(shù)只有0. 027W/mK)，導(dǎo)熱膠用硅膠和導(dǎo)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(dǎo)熱膠注入燈體內(nèi)，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(dǎo)熱 膠銜接在一起，LED產(chǎn)生的熱量源源不斷地通過導(dǎo)熱膠傳遞到鋁槽，并散 發(fā)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(dǎo)熱系數(shù)高于 20W/mK的陶瓷材料制成的絮狀物。經(jīng)測量這種^(象棉花一樣的絮狀物用人 力壓緊后導(dǎo)熱系數(shù)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(dǎo)熱媒介以幫助散熱，在這種結(jié)構(gòu)之下，LED的結(jié)溫可以控 制在70°C以下，則LED壽命(以光衰30%為準(zhǔn))可以大于50， 000小時。 實施例一LED燈條在廣告燈箱的應(yīng)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(fā)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(lián)，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(nèi)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(xiàn)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(yīng)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(nèi)，LED燈條13外部有一燈罩15, LED燈條13安裝在墻 體17 —側(cè)，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(nèi)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(fā)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(fā)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(zhì)，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(quán)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(dǎo)熱媒介、邊塞、連接件和驅(qū)動電源，所述的鋁槽截面呈凹字形，鋁槽內(nèi)側(cè)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(dǎo)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(jù)權(quán)利要求1所述一種LED燈條，其特征在于，所述的導(dǎo)熱媒介可以是用硅膠和導(dǎo)熱粉配置而成的導(dǎo)熱膠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED燈條，其特征在于，所述的導(dǎo)熱媒介可以是導(dǎo)熱陶瓷材料制成的絮狀物。
4. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1所述一種LED燈條，其特征在于，所述的驅(qū)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(jù)權(quán)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(lián)作為 LED串聯(lián)組，然后每一LED串聯(lián)組再相并聯(lián)。
7. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)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(jié)構(gòu)，所述的散熱結(jié)構(gòu)由從LED芯片到燈條鋁 合金外殼之間的熱傳導(dǎo)層和鋁合金外殼兩部分組成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種LED燈條，其特征在于，所述的散熱結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)層包括有LED芯片到LED支架之間的熱傳導(dǎo)層，LED支架 中碗腔到引腳端的熱傳導(dǎo)層，支架引腳端同導(dǎo)熱媒介之間的熱傳導(dǎo)層， 導(dǎo)熱媒介同鋁合金外殼之間的熱傳導(dǎo)層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED燈條，由焊有LED單燈、電路板、鋁槽、防護膠、導(dǎo)熱媒介、邊塞、連接件和驅(qū)動電源組成，所述的鋁槽截面呈凹字形，鋁槽內(nèi)側(cè)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(dǎo)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(fā)明LED燈條具有長壽節(jié)能、均勻光分布且易安裝優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
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