CN106287339B - Led灯丝 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LED灯丝，所述LED灯丝包括：透明支架；金属电极，分别设于所述透明支架的相对两端；所述金属电极的中间具有孔洞，所述透明支架穿越所述孔洞；至少一个LED芯片，设于所述透明支架内，所述LED芯片以金线打线的方式或覆晶结构的方式形成电气连接；硅胶，包裹所述LED芯片；所述LED芯片为交流型发光二极管或高压型发光二极管。本发明具有较好的散热效果与发光效率。

Description

LED灯丝
技术领域
本发明涉及照明领域，具体涉及一种LED灯丝。
背景技术
LED具有环保、节能、高效率与长寿命的优势，因此在近几年来普遍受到重视，逐渐取代传统照明灯具的地位。然而LED的发光具有指向性，不像传统灯具能做出大广角范围的照明，因此如何设计出达到超大广角、全周光照明的LED灯具，遂成为LED业界努力研发的目标。
近几年来，一种能让LED光源类似传统钨丝球泡灯发光，达成360°全角度照明的LED灯丝日渐受到业界的重视。这种LED灯丝的制作是将多颗LED芯片串接固定在一片狭小细长的玻璃基板上，然后以掺有荧光粉的硅胶包裹整支玻璃基板，再进行电气连接即可完成。然而玻璃基板导热不佳，且容易因震动而断裂，造成LED芯片的串接断线而失效。所以就有人改以不易断裂的金属基板取而代之，但是金属基板无法透光，会有遮蔽光线的缺陷，造成LED灯丝发光效率低落，因此如何同时强化LED灯丝基板的坚韧性而同时兼顾其导热特性与LED灯丝的发光效率就成为LED照明业界共同努力的目标。
发明内容
因此，本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种LED灯丝。
本发明提供了一种LED灯丝，所述LED灯丝包括：
透明支架,所述透明支架可为无底的边框；透明支架没有底部时，支架不会遮蔽光线，可提升灯丝的发光效率；
金属电极，分别设于所述透明支架的相对两端；所述金属电极的中间具有孔洞，所述透明支架穿越所述孔洞；在支架制作过程中材料可以穿过这些孔洞再凝结，如此对金属电极的稳固性有良好的帮助；
至少一个LED芯片，设于所述透明支架内，所述LED芯片以金线打线的方式或覆晶结构的方式形成电气连接；灯丝内的LED芯片以金线连接时，金线具有极佳的延展性，可适时释放LED芯片挤压的应力，较不易发生电气连接断线的问题；采用覆晶结构的方式时，可改善金线打线不便利的缺点。
硅胶，包裹所述LED芯片，不需要填满整个透明支架内部。
所述LED芯片为交流型发光二极管或高压型发光二极管。可以减少整流与降压电子器件的成本。
进一步地，所述硅胶中掺有荧光粉，所述透明支架的材料为透光材料。硅胶中掺入荧光粉时，硅胶具有一定的柔软度与折射率，适合用来保护LED芯片与提升其出光率；此外，可选用硬度较高的耐高温透明硅胶或其它具有相同性质不易变形的各种塑料来取代原有的硅胶，或是在原有的硅胶内掺入其它物质以增强硅胶的硬度，硅胶具有足够的硬度来支撑保护LED芯片，因此不需要再使用任何支架来支撑LED芯片，即可形成无支架的LED灯丝，不会有支架遮蔽光线或是传统玻璃基板容易断裂的问题。
进一步地，所述透明支架上设有金属导电线路，供LED芯片做电气连接。
进一步地，所述硅胶在所述LED芯片外层形成透镜。调整发光角度，而空出来的空间让LED芯片更容易散热。
进一步地，所述硅胶覆盖所述金属电极。
进一步地，所述透明支架的内部设有复数根上下对应凸出的小支架，可用来支撑LED芯片。
进一步地，部分所述LED芯片以串联方式电性连接组成至少两个单元，所述单元再以并联方式电性连接。
进一步地，所述小支架上设有金属导电线路。供LED芯片做电气连接
进一步地，所述LED芯片为长条形芯片，长条型的芯片较无电流扩散均匀分布的问题；所述LED芯片的表面镀有铟锡氧化物，提升了芯片的电流均匀扩散分布与发光效率。
进一步地，所述LED芯片以串联或并联方式进行电性连接。
本发明的有益成果是，与现有技术相比，本发明包括以下任一效果或其任意组合：
1)采用无底部的透明支架，相比于传统基板，因光线没有被遮蔽，灯丝的发光效率得以提升；
2)LED灯丝以提升硬度的硅胶来支撑LED芯片，不需要额外的支架，所以具有更好的散热效果与发光效率；
3)透明支架制作过程中材料可以穿过金属电极的孔洞再凝结，能有效提高金属电极的稳固性；
4)硅胶在LED芯片外层形成透镜，调整发光角度；
5)采用长条型的芯片比较无电流扩散均匀分布的问题；所述LED芯片的表面镀有铟锡氧化物，提升了芯片的电流均匀扩散分布与发光效率；
附图说明
图1是本发明第一实施例LED芯片串联的LED灯丝结构图；
图2是本发明第一实施例LED芯片并联的LED灯丝结构图；
图3是本发明第二实施例LED芯片串联的LED灯丝结构图；
图4示出了图3的局部放大结构图；
图5是本发明第二实施例LED芯片并联的LED灯丝结构图；
图6示出了图5的局部放大结构图；
图7是本发明第三实施例LED灯丝的结构图；
图8示出了本发明第三实施例LED灯丝的局部放大结构图；
具体实施方式
图1所示为本创作发明的一实施例，一LED灯丝1包括：透明支架2、设于透明支架2两端的金属电极3、设于透明支架2内的LED芯片4与金线5以及设于透明支架2内部包裹住LED芯片4与金线5的硅胶6。透明支架2为无底的边框，其大小约为40×2.4mm2，厚度为0.6mm，材料为耐高温透光材料，可选用耐高温透明硅胶或其它具有相同性质的各种塑料，因为透明支架2没有底部，所以不会有遮蔽光线的疑虑，可提升灯丝的发光效率。透明支架2的两端预埋金属件作为灯丝的金属电极3，金属件的大小约为3×1mm2，厚度为0.4mm，其中间可预设一些孔洞，在支架制作过程中材料可以穿过这些孔洞再凝结，如此对金属电极3的稳固性有良好的帮助。金属电极在支架的外侧端可设置一孔洞(图未示)，供LED灯丝1在组装球泡灯时做为电气连接使用。支架的上面亦可设置金属导电线路，帮助后续放在支架中间的LED芯片4做电气连接。
LED芯片4可以预先放置在一载具上，以金线打线来串联多颗LED芯片4形成LED灯串，然后将LED灯串移置于透明支架2的中间，同样以金线打线将LED灯串的首尾两颗LED芯片4与透明支架2两端的金属电极3做电气连结，再从透明支架2上方将掺有荧光粉的高导热硅胶6涂布于透明支架2的中间而覆盖所有的LED芯片4与透明支架2内部的金属电极3，接着移开LED芯片4底下的载具，再从透明支架2背面继续将掺有荧光粉的高导热硅胶6注入透明支架2的中间而完全包裹住LED芯片4，等硅胶6冷却凝结之后即完成了透明框架的LED灯丝制作。
图3-6所示为本创作发明的另一实施例，承上述的制作方法稍做改变，在LED灯串与透明支架2两端的金属电极3以金线打线做电气连结之后，可将LED芯片4底下的载具先移走，再将LED灯串与透明支架2一起放入模具内，以模造(molding)的方式将掺有荧光粉的硅胶6注入填满透明支架2内部而完全包裹住LED灯串，即可完成透明支架的LED灯丝制作。然而硅胶6注入透明支架2内部时，并不一定要填满整个透明支架2内部所有空间，只要能适度包裹住所有LED芯片4即可，例如图3-6所示，藉由模造模具的设计或硅胶涂布方法的改变，注入的硅胶6并未填满透明支架2内部，仅是完整的包裹住LED芯片4而已，甚至可在芯片外层形成透镜调整发光角度，而空出来的空间让LED灯串更容易散热。由于灯丝内的LED芯片4是以金线5连接，而金线5本身即具有极佳的延展性，可适时释放LED灯串内芯片挤压的应力，较不易发生电气连接断线的问题。
前述的LED灯串是以电气串联的方式组合而成，然而LED芯片4之间的连接方式并不限定在此一模式，芯片的电气连接也可藉由透明支架2上铺设的金属导电线路(图未示)来完成。例如在图2中所有LED芯片4的正电极可藉由金线5连接到上方支架的金属导电线路，再由金属导电线路连接到支架一端的金属电极3。同样的，所有LED芯片4的负电极藉由金线5连接到下方支架的金属导电线路，再由金属导电线路连接到支架另一端的金属电极3，因此形成LED灯串是以电气并联的方式组合而成。然而LED灯串的芯片电气连接并不限定在这两种模式，也可以多颗芯片串联组成一个小单元之后，再将多个小单元以金线连接到支架的金属导电线路上，形成并联电气连接组合而成。
进一步的，在本实施例中用来掺杂荧光粉涂布LED芯片4的高导热硅胶6具有一定的柔软度与折射率，适合用来保护LED芯片4与提升其出光率。此外，可选用硬度较高的耐高温透明硅胶或其它具有相同性质不易变形的各种塑料来取代原有的硅胶，或是在原有的硅胶6内掺入其它物质以增强硅胶的硬度。当此硅胶6以模造(molding)的方式完整的包裹着整个LED灯串与两端的金属电极3时，由于其具有足够的硬度来支撑保护整个LED灯串，因此不需要再使用任何支架来支撑LED灯串，即可形成无支架的LED灯丝，不会有支架遮蔽光线或是传统玻璃基板容易断裂的问题。
图7-8为本创作发明的另一实施例，灯丝透明支架2亦为无底的边框，其材料为耐高温透光材料，可选用耐高温透明硅胶或其它具有相同性质的各种塑料。如图所示，与前一实施例相异之处在于支架的内部有复数根上下对应凸出的小支架21，其功能主要是用来支撑LED芯片4。因为透明支架2没有底部，所以不会有遮蔽光线的疑虑，可提升灯丝的发光效率。同前一实施例所述，透明支架2的两端预埋金属件作为灯丝的金属电极3，金属件的大小如前所述，其中间可预设一些孔洞，在支架制作过程中材料可以穿过这些孔洞再凝结，如此对金属电极3的稳固性有良好的帮助。支架与凸出的小支架21的上面亦可设置金属导电线路，帮助后续放在支架中间的LED芯片4做电气连接。由于小支架21上也可布有金属导电线路，因此在本实施例的LED芯片4除了以金线打线的方式形成电气连接之外，也可以选择以覆晶(flip-chip)结构的方式来形成电气连接，排除金线打线的不便利。硅胶6的涂布方式也可以只涂布单颗LED芯片4的周边，不需填满整个透明支架2内部，仅是完整的包裹住LED芯片4而已，甚至可在芯片外层形成透镜调整发光角度，而空出来的空间让LED更容易散热。
请参照本创作发明的另一实施例，传统的LED在完成所有芯片制程工艺之后，必须将外延片切割分开成一颗颗的LED芯片。然而在本实施例中，优选的LED外延片仅需在其水平单一方向切割成LED光条11即可用来制作LED灯丝，
外延片的衬底蓝宝石基板可用来取代市场上惯用的玻璃基板，不需要另外再将LED芯片黏固到其它基板或支架上，且蓝宝石基板的导热系数高达120W/mK，远比传统玻璃的1W/mK还好。LED光条11上的LED芯片4彼此之间可以封装工艺打上金线5做电气连接，也可以藉由半导体制程方式在LED芯片4之间上镀上金属导线来连接。LED芯片4的规格以长条型的芯片为优选，长条型的芯片较无电流扩散均匀分布的问题，例如10×20规格的LED芯片4就很适用，以长达40mm的一条LED光棒来制作灯丝而言，扣除LED芯片4之间的间距之后，其上面应可放置18颗LED芯片。此外，在LED芯片4的表面镀上一层可导电的透明铟锡氧化物(Indium Tim Oxide,ITO)，对于芯片的电流均匀扩散分布与发光效率也能有所提升。
制作完成的LED光条11可在其两端底部以高导热胶或锡膏黏上金属电极3，再以封装打线的工艺在LED光条11两端的LED芯片4与金属电极3之间打上金线5做电气连结，此外亦可以覆晶封装(flip-chip package)的方式来黏合LED光条11两端的金属电极3。最后再将搭载金属电极3的LED光条11放入模具中，以模造(molding)的方式在LED光棒周边包裹上掺有荧光粉的硅胶6，即可完成LED灯丝的制作。金属电极3的大小如前所述，其中间可预设一些孔洞，在模造制程中硅胶可以穿过这些孔洞再凝结，如此对金属电极3的稳固性有良好的帮助。
在本创作发明的所有实施例中，所采用的LED芯片4的规格以长条型的芯片为优选，长条型的芯片较无电流扩散均匀分布的问题，且符合LED灯丝的结构形状需求。然而能使用的并不限定在前文所述及的LED芯片范围，例如交流型发光二极管(AC LED)与高压型发光二极管(HV LED)也是制作LED灯丝绝佳的选择。由于LED照明器具必须使用市电，而市面上所提供的电源为高压交流电源，并不适合直接使用在LED光源上，必须在LED照明器具上额外增加整流与降压的电子零件。由于LED本身即为一种二极管组件，适当的组合即具有整流的功效，且多颗LED的串接即类似多颗电阻串联在一起，可以承受高压电流，因此交流型发光二极管(AC LED)与高压型发光二极管(HV LED)也非常适用于制作LED灯丝，可以减少整流与降压电子器件的成本。
如上所述，本发明完全符合专利三要件：新颖性、创造性和产业上的实用性。本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种LED灯丝，其特征在于，所述LED灯丝包括：
透明支架，所述透明支架为无底的边框；
金属电极，分别设于所述透明支架的相对两端；所述金属电极的中间具有孔洞，所述透明支架穿越所述孔洞；
至少两个LED芯片，设于所述透明支架空间内，所述LED芯片之间、LED芯片与所述金属电极以覆晶结构的方式形成电气连接；以及
硅胶，所述硅胶仅完全包裹每个LED芯片，所述硅胶中掺有荧光粉，所述透明支架的材料为透光材料，所述硅胶与所述透明支架之间具有间隙，且所述硅胶在所述LED芯片外层形成透镜，所述透明支架形成的空间内部设有复数根上下对应凸出的小支架；
所述LED芯片为交流型发光二极管或高压型发光二极管。
2.如权利要求1所述的LED灯丝，其特征在于，所述透明支架上设有金属导电线路。
3.如权利要求1所述的LED灯丝，其特征在于，所述硅胶覆盖部分所述金属电极。
4.如权利要求1所述的LED灯丝，其特征在于，部分所述LED芯片以串联方式电性连接组成至少两个单元，所述单元再以并联方式电性连接。
5.如权利要求1所述的LED灯丝，其特征在于，所述小支架上设有金属导电线路。
6.如权利要求3或4所述的LED灯丝，其特征在于，所述LED芯片为长条形芯片，所述LED芯片的表面镀有铟锡氧化物。
7.如权利要求5所述的LED灯丝，其特征在于，所述LED芯片以串联或并联方式进行电性连接。
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