[发明专利]充气型LED灯管

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种半导体照明光源，尤其是一种充氦气的LED灯管。

背景技术

随着LED照明产品在我国的迅速发展，以各种LED灯泡、LED灯管、LED筒灯、射灯、平板灯取代正在使用的传统光源节能灯、管型荧光灯及卤素灯等已成为当代照明的时代潮流。原因是LED照明灯具有光效更高、寿命更长、光衰更慢、耐频繁开关以及不含汞而根除了汞污染等等突出优点，为传统光源无法相比。目前，用于替代各种直管荧光灯的LED灯管有多种多样，有的成本偏高，不易大量推广(例如常规产品中的灯管上半部为金属管壳，下半部为透明塑料管壳的类型)；有的输出光通量偏低，以其替换直管荧光灯的效果欠佳，例如市场上正在大量产销的将长条形LED铝基电路板直接胶粘在玻管内壁上的产品。然而这后一种产品因其成本较低、价格便宜而产销量很大，正在成为国内普及型LED灯管的主流产品。

实测市场上大量产销的替代T8-36W荧光灯的T8型LED灯管，输出光通量多为1200Lm至1600Lm，比需要替代的36W直管荧光灯的2400Lm偏低近50％！市场上较为“高档”的这类LED灯管也只有1800Lm，仍偏低25％！这种情况显然是不能满意的。能否用增加LED灯珠数量来增大LED系统的总功率提高输出光通量呢，结果并不理想。经分析，问题的根源在于此种灯管中LED的散热条件太差。长条形LED铝基板直接胶粘在玻管内壁，铝基板与圆管形的玻管仅为线接触，传热至玻管外表面的面积很小，加之玻璃管本身热导率很低，故参与散热的玻管外表面的面积极其有限，如此造成LED温升较高，光效显著降低，输出光通量也就难以提高了。此时即使增加LED灯珠数量而增大LED系统的功率，但由于散热条件的限制，结果是光通量增加不多，成本却显著升高，得不偿失。如何能够在维持较低成本与较高光效的前提下提高LED灯管的输出光通量呢？这正是当前国内普及型LED灯管必须解决的难题。

发明内容

解决上述难题的关键是必须设法改善灯管中LED的散热条件。本发明的创新设计为将安装了LED灯珠或LED芯片的长条形铝基或铜基的印刷电路板沿着玻管内的中心轴线安装，以此改善灯管充气后玻管的散热效果。为了将LED工作时产生的热量能够高效率地传热至玻管，需要将玻管密封后抽尽空气，再充入热导率极高的氦气，充氦气的气压只能接近一个大气压，因为一旦高于大气压就容易在排气管封离时漏气。当然，如果改充氢气，因其比氦气更轻而热导率更高，但氢气易燃易爆，在年年月月的工艺操作中难保安全。至于在氦气中加入少部分氢气谋求再提高一点气体的热导率，或者加入少量其他气体而获取另外某种性能等等也未尝不可，但以氦气为绝大部分这一点是不可改变的。本发明的上述基本结构，使LED芯片工作中产生的热量能够迅速传热到整条电路板，进而通过氦气有效地传热至几乎整个玻管表面，再通过总面积极大的玻管外表面散发至空气中，十分有效地改善了LED的散热条件。此举不仅能够提高LED的光效，还可以适当加大LED系统的功率而显著增大LED灯管的输出光通量。

采用本发明可以将LED灯管的功率设计为22W至24W，比常规产品的16W至20W高20％-50％；输出光通量为2200Lm至2800Lm，比常规产品的1200Lm至1600Lm高75％至高1.3倍，能够真正完好地替换36W的T8直管荧光灯，节能50％(36W荧光灯的镇流器耗能5W-10W)。如果采用高光效的LED灯珠与增大功率至28W，本发明可以做成输出光通量达到3000Lm-3300Lm的高光通LED灯管，可以替代涂覆稀土三基色荧光粉的T8-36W荧光灯了，此种高光通量T8荧光灯在发达国家用量可观。

为了使本发明的充气型LED灯管表面发光更加均匀，在玻管内壁涂覆白色漫反射层，并将长条形的LED电路板的宽度尽可能变窄而尽量减少其挡光影响，其宽度在2mm至6mm之间选择。对于需要增大桌面照度的照明场合，可选用内壁磨砂的玻管，可使正对LED表面的桌面照度显著增大。