[实用新型]高光效无反射无重影LED隧道灯

说明书

技术领域

本实用新型内容属于半导体照明应用技术领域，涉及一种高效节 能的高光效高功率LED隧道灯。

背景技术

在现有的交通隧道照明、地下照明以及特殊场所照明应用产品 中，LED隧道灯是对于交通建设节能非常重要的一种产品。由于在发 光亮度相同的条件下，LED隧道灯的功耗仅为普通金属卤化物灯的 40％～50％，而寿命则为金属卤化物灯的十几倍，又由于LED隧道灯坚 固不易破碎并且不含水银等有害物质，对环境无任何污染，同时还由 于LED隧道灯的光谱中不含红外光和紫外光，具有极高的显色性能， 可减少司乘人员视觉误差，兼之LED隧道灯采用直流恒定电流驱动， 不可能出现任何频闪，可有效避免人员的视觉疲劳，因此LED隧道 灯可以在极大节约电能的同时有效减少隧道事故的发生，故其已被国 际上公认为当今最理想的隧道绿色照明灯具。

目前本领域公知LED隧道灯的光源基本采用：①、由多只LED 灯珠组装在大面积散热器上装入隧道灯壳体形成的LED光源；②、平 面封装光源，即在一块小面积散热基板上用银胶密集粘接多只蓝色发 光LED芯片，在LED芯片上面涂上硅胶质荧光粉，再在荧光粉上面平 面封装保护硅胶，组成小体积光源，再把光源安装在大面积散热器上 装入隧道灯灯壳而形成的LED隧道灯光源。上述公知的LED光源隧道 灯虽然基本解决了LED照明的功率扩容问题，但它仍存在有近距照射 有重影、出光效率低、功率密度低、组合功率小、散热不充分、工艺 难度大、加工周期长、成本高等不足，致使封装成品的大功率LED 光源性能较低、成本很高且功率较小。出现上述问题的主要原因可以 归结为：

一、把多只LED灯珠组装在散热器上再装入隧道灯壳体形成的 LED光源，由于单只LED灯珠的体积相应较大，由多只LED灯珠组装 的LED光源的面积也较大，因而在距光源较近处就形成了多光源效 果，使物体产生重影。

二、在平面封装光源结构，LED芯片所发出的光束通过荧光粉 射入硅胶时形成180°光源，光线再从硅胶射入空间，由于光线是由光 密介质射入光疏介质，在两种不同折射率的介质中，光线会发生向偏 离法线方向折射现象，当入射角大于临界角时光线在硅胶中产生全反 射，其中：

n₁＝n_s＝1.53  n_s为硅胶折射率

n₂＝n_A＝1.0  n_A为空气折射率

则由斯涅尔公式得：折射角θc＝sin^-1(n₂/n₁)＝sin^-1(1/1.53)＝ 41°。因为硅胶出光面平面所致，光束从硅胶射入空气中，仅当光束 中光线入射角度θ<θc×2＝41°×2＝82°的部分才能折射输出 至空气空间中，其余很大部分光线在硅胶内部形成全反射损耗，不能 输出到空气空间，如此就会使光通量损失40％左右；另一方面光线在 硅胶内的全反射能量产生热，使LED芯片温度升高，LED芯片工作在 较高温度上时会大幅度降低发光效率，导致LED芯片产生发光衰减。

三、常规封装结构通过银胶把LED芯片和散热基板粘接在一起， 银胶是由高分子环氧胶和银粉颗粒混合组成的，制备时要将银胶在一 定时间(90～120分钟)内以较高的温度(180～200℃)进行加热，使混 合物中的高分子环氧胶固化而完成粘接作用，继而由混合物中的银粉 颗粒完成导热和导电作用。在银胶固化过程中，高分子环氧胶对银粉 颗粒进行湿润，在银粉颗粒周围形成环氧胶包裹层，使固化后银胶层 的热阻和导电阻值都大幅度增大；电阻增大会使LED芯片上的电压降 (VF)增加，导致LED芯片热功耗加大；而热阻增大又致使LED芯片上 的热量不能充分快速的传导到散热基板上散发出去，使LED芯片上的 温度远高于散热基板的温度。LED芯片工作在很高温度上，必然会大 幅度降低LED芯片的发光效率、降低LED光源的性能以及降低大功率 LED光源的功率密度；又由于银胶的固化是在高温度(180～200℃)和 长时间(90～120分钟)下进行的，其间也会对LED芯片产生损伤，降 低LED芯片的发光效率；此外，用银胶粘接大功率LED光源的封装难 度很大，封装周期很长，成本也很高，这亦使得对特大功率LED光源 的封装难于实现。