[发明专利]一种具有4π发光板的电源内置型LED灯

说明书

本发明提供了一种具有4π发光板的电源内置型LED灯，包括灯泡壳、带有排气管的芯座、电容器、灯头以及一个4πLED发光板。本发明将4πLED发光板放置在密封的灯泡壳内，安全、可靠；且本发明的电容器，利用电容滤波特征来提高电源利用率且将电容器放置在灯头内，解决了电容在高温环境下易损坏问题。而且所述4πLED发光板的正反两面设置含有热辐射材料的荧光胶层，可以直接将LED芯片和驱动器产生的热量转换成2~20μm的红外波，再透过红外透射率大于0.8的硅酸盐系玻璃泡壳透射到周围环境中；另外还可以通过灯泡壳内的高导热率气体将气体对流传导到玻璃泡壳上，进而传导到周围环境中，多方位实现散热。

技术领域

本发明涉及到照明技术领域，特别是涉及一种具有4π发光板的电源内置型LED灯。

背景技术

19世纪钨丝白炽灯的出现带领全世界走进了人工照明时代。自20世纪出现革命性的新光源—LED，凭借着节能环保，寿命长等优点迅速走红照明市场，LED成了未来主流的照明光源，广泛应用于商业照明，工业照明，户外照明等。但是以往的LED光源，像插件LED、贴片LED、COB（Chip On Board，板上芯片封装）、集成大功率等LED灯珠，在不加透镜之类的光学器件情况下，都只能是平面光源。

2008年，日本牛尾光源推出以白炽灯原型配置LED灯丝的灯泡式灯具。“LED灯丝灯”的出现真正的实现了360度全角度发光立体光源，满足客户全视角发光需求，带来前所未有的照明体验且更加节能。自日本牛尾光源率先推出并量产，以LED灯丝为光源的蜡烛灯、灯泡壳等产品在市场上逐渐受到愈来愈多消费者的青睐。

现有的LED灯一般采用4π发光的LED发光条密封在充有气体的泡壳中，并将驱动器装在灯头中。其4π发光的LED发光条通常为条状的透明基板，其上分布4π发光的LED芯片，并用荧光粉层包裹以实现4π发光。

然而，现有的LED灯存在着以下问题，制约了LED灯的进一步发展。

一是散热问题。LED灯的热量主要由LED芯片及驱动电路的功率器件产生。现有技术的LED灯一般用低压大电流的功率型LED，一个LED芯片一个PN结，工作电流大到0.35A甚至几A，1W至几W或更大的电功率集中在1至几平方毫米的芯片上，而其外量子效率仅仅只有约30%，加上注入电子和产生的光子的能量差、PN结产生的光子和最后出射的光子的能量差，有约70%的电功率将转变成热，如何把这大量的热散发掉一直是LED灯丝灯的关键难题之一。LED是半导体器件，其PN结的结温升高、将导致发光效率迅速下降、甚至烧毁PN结，且随着温度升高，用于包裹LED芯片的硅胶将会出现龟裂问题，直接影响LED灯丝灯的使用寿命。

对于单个LED而言，如果热量集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出，则会导致芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和荧光粉激射效率下降。研究表明：当温度超过一定值，器件的失效率将呈指数规律攀升，元件温度每上升2℃，可靠性下降10%。为了保证器件的寿命，一般要求PN结结温在110℃以下。随着PN结的温升，白光LED器件的发光波长将发生红移。统计资料表明：在100℃的温度下，波长可以红移4~9nm，从而导致YAG荧光粉随着温度升高，导致荧光粉的非辐射增加，转换光能量减少，使得转换效率下降，总的发光强度会减少，白光色度变差。在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1%左右。

二是电源效率低的问题。现有的LED灯采用交流电源供电，而LED是一个具有PN结结构的半导体器件，具有势垒电势，这就形成了导通门限电压，加在LED上的电压值超过这个门限电压时 LED才会充分导通。以市电220V为例，当使用220V市电供电时，由于交流电的电压按照正弦函数规律变化，LED的门限电压为平均电压220V的1.2倍，即260~280V，当电压低于此数值时，LED灯并不会亮，因此其电源效率仅为30%左右。