专利名称：Led日光灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及照明技术，尤其是涉及一种LED日光灯。
背景技术：
荧光灯又称热阴极低气压水银荧光灯，诞生于1937年，通过激发管壁上的荧光粉而发光。与第一代电光源白炽灯相比，它具有发热小、亮度高，寿命长等优点，因此逐渐淘汰白炽灯而成为第二代主流照明光源。现在，经过半个多世纪的发展，各式各样的双端、单端、紧凑型、压缩型等荧光灯，已成为应用最广泛和最普及的照明灯具。不过荧光灯也有其固有的缺点，其灯管脆弱易断，结构较为复杂，大多需要镇流器启辉器能附属部件，并且普遍不足一万小时的寿命也渐渐不能满足人们的需求。
集各种优点于一身的LED(Light-emitting diode，发光二极管)的出现，无疑昭示着一个新的固体光源时代的到来。LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与荧光节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光，具有寿命长、光效高、无辐射与低功耗等众多优点。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，发光效率可达80～90％，接近电光转换的极限；光线质量高，基本上无辐射，属于典型的绿色照明光源；寿命更是接近百万小时，可靠耐用，维护费用极为低廉。LED虽然具有如此之多的优点，但目前却鲜见使用LED的普通照明光源。这主要是由于单颗LED光量一般较小，如需实现常规亮度照明，需要密集安装数十上百甚至更多颗LED灯，对如此密集和数量的LED进行良好的散热是一个必须解决的问题。且供电电路的设计问题也需要妥善的解决，对于大规模的应用推广而言，采用LED常规使用的昂贵的开关电源进行供电显然是不现实的。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够以简单结构实现常规亮度照明的LED日光灯。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是一种LED日光灯，包括LED阵列、长条形绝缘基板和导热封装层，LED阵列中各个LED灯的管脚穿过绝缘基板进行连接，所述导热封装层将连接好的管脚密封在绝缘基板背面。本实用新型中所称“LED阵列”的含义为由一个或者一个以上串联的LED单元构成基本的列，一个这样的基本的列或者一个以上这样的基本的列相并联构成LED阵列，同时这些不同列中的LED单元之间还可以横向连接使所述LED阵列具有网格状的结构。所述LED单元可以是单个的LED，也可以是具有上述阵列结构的若干个LED的组合。在一个LED阵列中可以根据需要对不同的LED单元采用不同的结构形式。
优选的是，所述灯壳和从灯壳中引出的电气连接插头的规格及尺寸与标准日光灯管所采用的规格及尺寸一致。
优选的是，所述LED阵列包括两列导通方向相反的串联LED并联形成的结构。各列串联LED电路中还可再串联恒流源电路。
或者优选的是，上述LED日光灯还包括灯壳，所述LED阵列、绝缘基板和导热封装层安装在灯壳中，LED阵列的电流进出端从灯壳中引出形成电气连接插头。
进一步优选的是，上述LED日光灯还包括交直流整流电路，若干由串联LED组成的导通方向相同的列并联构成LED阵列，所述交直流整流电路安装在灯壳中，其直流输出端并联LED阵列，其交流输入端从灯壳中引出。
更优选的是，还包括滤波电容，所述交直流整流电路是由二极管组成的桥式整流电路，其直流输出端还并联滤波电容。
本实用新型LED日光灯的导热封装层可采用水泥。
优选的是，彼此连接的LED管脚从绝缘基板上穿过的位置相同。
优选的是，所述绝缘基板采用陶瓷板。
优选的是，所述管脚的连接具有这样的结构，彼此铰接或被金属片夹紧。
采用上述技术方案，本实用新型有益的技术效果在于1)在电路设计上，采用以串联为基本结构的LED阵列形式，使得整个LED日光灯具有较大的电压耐受区间，在电网波动不大(小于15％)的情况下，可完全不必使用结构复杂的驱动电路，大大降低了电路成本。在机械结构上，采用将LED管脚穿过绝缘基板进行电路连接的方式，一是直接利用了LED的管脚进行连接既方便又节省了材料，对其安装基板的选择条件也大大降低，不必使用成本较高的印刷电路板；二是避免了近距离焊接对LED灯头带来的损坏威胁，并且由于LED灯头与待连接管脚可分处两面，便于采用机械化自动化的连接方式，使得大数量的LED安装效率得到有效的提高；此外，由于在绝缘基板背面敷设导热封装层对管脚进行密封，使得导热材料与管脚的接触相当充分，能够与管脚进行良好的热传导，同时散热面积大大增加，能够允许高密度的LED安装，有利于提高照明灯具单位面积的发光强度。
2)将LED日光灯整体用灯壳封装起来，并采用与标准日光灯相同的规格及电气连接插口，能够方便的在现有使用普通日光灯的场所更换使用本实用新型LED日光灯。由于普通日光灯普及度极高，采用这样的替换结构能够以最低升级成本实现光源的节能化、长寿化更新。
3)LED阵列采用导通方向相反的串联LED并联形成的结构，能够使原本只能直流供电的LED灯直接应用到交流供电照明中，只要串联LED的级数使得总电压达到市电电压范围，就可以非常简单的实现市电LED照明。如果不采用此直接使用交流供电的方案，也可以将单向导通LED阵列接在经简单整流和滤波后的交流电源上，所述整流、滤波电路可以用廉价的分立元件通过简单的结构来实现，同样成本低廉。
4)采用水泥作为导热封装层，是本实用新型一个相当大的创造点，由于水泥具有良好的导热性，而成本又极低，操作也相当方便，为本实用新型带来了意想不到的优点和效果，为进一步提高水泥的导热性能，还可在水泥中添加石英砂等骨料。
5)把将要连接在一起的管脚从绝缘基板上相同的位置穿过，可以大大减少基板上穿孔的数量(至少减少一半)，并且由于待连接的管脚穿过基板后已经聚集在一起，进一步方便了连接操作，能够有效节约工时提高生产效率；同时由于将要相连的管脚都从同一位置穿过，彼此已经有了比较良好的接触，更加保证了电路连接的可靠性。
6)采用陶瓷材料作为绝缘基板，不但成本低廉，并且具有绝佳的绝缘性能，同时由于陶瓷表面光洁，既有利于增强灯具的照明效果也有利于美化产品的外观。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明
图1是一种LED日光灯电路结构示意图。
图2是一种LED照明灯具机械结构示意图。
图3是另一种LED日光灯电路结构示意图。
图4是再一种LED日光灯电路结构示意图。
具体实施方式实施例一、一种LED日光灯，结合图1和图2，包括一列由85只白光LED串联组成的LED阵列LED-n(n＝1，2，…，85)。单只LED正向电压最小值为3.0V，典型值为3.5V，最大值为4.0V，整个LED阵列的电压耐受范围为188V～280V。LED阵列两端并联滤波电容C后与二极管桥式整流电路Q的直流输出端连接，整流电路Q的交流输入端从灯壳(未在图中画出)两端引出，形成电气连接插头(未在图中画出)。
阵列中各LED灯2的两个管脚4分别穿过陶瓷板1，并且，在串联结构中相邻的两个LED灯它们在电路中相连接的管脚在陶瓷板1上穿过的位置是相同的，形成如图2所示的“半身靶”形状。这种结构与各管脚分别穿过单独的孔相比，可以减少陶瓷板1一半的穿孔数量，并且，由于穿过陶瓷板1后需要连接在一起的管脚已经自然聚集，非常方便进行后续电路连接。用一小块马口铁5将两个待连接的管脚包裹起来，然后用冷压焊的方法进行连接。所述水泥导热封装层3将连接好的管脚密封在绝缘基板1背面。由于连接点已聚集，还可以用点焊等方式轻松操作，无须铰接等步骤。
本例中，LED的个数为85只，对于不同的应用场合，LED的具体数目N可以通过如下方式来确定，N＝Int(DCVMax/Vf)其中Int表示对结果取整，Vf为发光二极管的标称电压值，对黄、红光发光二极管一般是1.8～2.2V，对绿、白光发光二极管一般是3.0～3.6V，DCVMax=ACV*2(1+10%)K]]>其中，ACV为各国(地)市电网的标称中心值，例如对中国是220V，对美国是120V；K为经验参数，一般取0.8，也可以通过实验，例如增减实际串接的LED数目使之正常发光，再由实验结果和具体电压值通过上述公式来确定。
实施例二、另一种LED日光灯，结合图2和图3，其机械结构与实施例一中相同。LED阵列由两列导通方向相反的串联白光LED并联构成，每列包括85只白光LED。并联端子直接从灯壳中引出，形成电气连接插头。
实施例三、再一种LED日光灯，结合图2和图4，其机械与电路结构与实施例二中基本相同。只是两列串联LED电路中还串联有恒流源电路。采用这样的电路结构，可以使流过LED的电流具有更好的稳定性，有利于延长日光灯的寿命并增加其发光的稳定性。
对上述实施例中提供的LED日光灯灯壳和插头进行规范化设计，使之与标准日光灯管相一致，即可替换普通日光灯直接安装并连接在普通交流220V市电源上使用。
简明起见，上述实施例中均采用了最基本的串联电路结构，实际应用中还可以根据需要扩展为各种阵列结构形式，一般来说主要是针对适用电压范围(调整串联级数)和所需亮度(调整并联级数)进行设计。
应用于本实用新型的LED灯可以是各种圆柱型、圆锥型、草帽型等2引脚LED，或者食人鱼LED以及多引脚异型LED等。基于本实用新型提供的结构，从理论上讲对绝缘基板没有什么特殊的要求，可以采用任意固态绝缘材料，例如玻璃板、PCB板、塑胶板等，本实用新型中优选价廉而绝缘效果优良的陶瓷板，特别是目前开发研究最为热门的超薄陶瓷板，其材质薄(可达3mm左右)，强度高、重量轻，表面光滑细腻，有利于提升照明效果和产品外观。制造时，在瓷板上相应LED安装的位置钻出小孔，然后将LED灯的管脚插入即可。
LED管脚之间的连接可以采用铰接的方式，也可以用一块金属箔片(例如马口铁片)包裹待连接的管脚然后用夹具夹紧，或者更好的是，用冷压焊的方法进行连接。连接的方式可以视管脚的形式与材质的不同来具体确定，不过最好采用机械或低温非熔焊的方式进行连接，这样可以避免对电子器件带来的损害威胁。
导热封装层对连接好的管脚进行密封，主要是起到散热的作用，同时也对管脚进行进一步的固定，可以采用固体的绝缘导热材料用粘接或穿透螺丝铆接的方法覆盖在绝缘基板背面，例如导热硅胶垫等，但这些材料一般价格较为昂贵，如果大面积使用，会提高产品的成本。本实用新型优选使用水泥，这是一种价格相当低廉的建筑材料，由于其具有良好的导热性以及其易于使用的特点，应用于本实用新型能带来出乎意料的优异效果。制造时，只需要将水泥调成糊状，然后均匀敷设在绝缘基板背面即可。为达到较好的密封效果，可以在适当形状的容器中进行上述封装，用适当频率的震动装置改善密封填充的效果。同时，为了进一步增强水泥的导热性，还可以在水泥材料中添加石英砂等骨料。如果发热量过大(例如所采用二极管功率大或者安装十分密集)，采用上述方法仍无法达到散热要求，可在水泥封装层外再贴上金属散热片并直接封装成为一体。为确保长期牢固，还可增加穿透螺钉与绝缘基板固定在一起。上述封装过程，最好在电路连接通电测试合格以后进行，以便出现连接问题还可进行调整。
权利要求1.一种LED日光灯，包括LED阵列，其特征是还包括长条形绝缘基板和导热封装层，LED阵列中各个LED灯的管脚穿过绝缘基板进行连接，所述导热封装层将连接好的管脚密封在绝缘基板背面。
2.根据权利要求1所述的LED日光灯，其特征是还包括灯壳，所述LED阵列、绝缘基板和导热封装层安装在灯壳中，LED阵列的电流进出端从灯壳中引出形成电气连接插头。
3.根据权利要求2所述的LED日光灯，其特征是还包括交直流整流电路，若干由串联LED组成的导通方向相同的列并联构成LED阵列，所述交直流整流电路安装在灯壳中，其直流输出端并联LED阵列，其交流输入端从灯壳中引出。
4.根据权利要求3所述的LED日光灯，其特征是还包括滤波电容，所述交直流整流电路是由二极管组成的桥式整流电路，其直流输出端还并联滤波电容。
5.根据权利要求2所述的LED日光灯，其特征是所述LED阵列包括两列导通方向相反的串联LED并联形成的结构。
6.根据权利要求5所述的LED日光灯，其特征是各列串联LED电路中还串联恒流源电路。
7.根据权利要求2所述的LED日光灯，其特征是所述灯壳和从灯壳中引出的电气连接插头的规格及尺寸与标准日光灯管所采用的规格及尺寸一致。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的LED日光灯，其特征是所述导热封装层采用水泥。
9.根据权利要求1～7任意一项所述的LED日光灯，其特征是彼此连接的LED管脚从绝缘基板上穿过的位置相同。
10.根据权利要求1～7任意一项所述的LED日光灯，其特征是所述绝缘基板采用陶瓷板。
专利摘要本实用新型公开了一种LED日光灯，包括LED阵列、长条形绝缘基板和导热封装层，LED阵列中各个LED灯的管脚穿过绝缘基板进行连接，所述导热封装层将连接好的管脚密封在绝缘基板背面。本实用新型的优点在于在电路设计上，采用以串联为基本结构的LED阵列形式，可完全不必使用结构复杂的驱动电路，大大降低了电路成本。在机械结构上，采用将LED管脚穿过绝缘基板进行电路连接的方式，直接利用了LED的管脚进行连接既方便又节省了材料，对其安装基板的选择条件也大大降低，不必使用成本较高的印刷电路板。
文档编号F21V23/00GK2819029SQ200520034739
公开日2006年9月20日 申请日期2005年7月1日 优先权日2005年7月1日
发明者吕大明, 连伟 申请人:连伟, 吕大明