一种带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡及其应用的制作方法

本发明涉及一种带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡及其应用，属于LED照明技术领域。

背景技术：

现行的LED照明将产业重心聚焦在LED芯片上，中下游企业在获得LED芯片后要设计封装、驱动、光学、散热、灯具结构等，最终形成了当前通行整个LED照明产业的，特别是大功率照明，整体化LED灯总成模式。这种总成模式主要存在六大系统性缺陷，①在应用层面缺乏通用互换的标准化光源，终端照明总成产品呈现过多的个性特征。②在产业架构层面以LED芯片为中心不是LED照明的优选架构，造成照明应用端在设计和生产上的诸多复杂性和不确定性。③在产业化流程层面上缺乏衔接半导体产业与照明产业的生产或产品环节。④在标准化层面上无法实现完善的标准化管理，由于整体化LED灯总成模式脱离了传统电光源的基本理念，标准化管理需另立体系。⑤在制造层面缺乏产业集中度超大的中间或终端产品，行业无法支撑超级企业的存在。⑥在知识产权层面上缺乏核心技术，产业链上关键技术大多被国外公司所掌握。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡及其应用，它是一种可更换或通用的灯泡，可直接替换传统电光源而无需更换灯具，可实现传统照明与LED照明间的无缝过渡。可以克服或解决现行整体式LED灯总成模式存在的系统性缺陷或问题。它可以实现可更换的、标准化的独立灯泡，可以提高出光效率，还可以在密闭的灯罩中运行，能实现较大功率的独立电光源(灯泡)，而且本发明在结构上更便于装配，结构也更稳固牢靠。

本发明的技术方案：一种带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡，其特点是：包括带驱动组件的灯头组件，灯头组件连接在灯泡壳上，所述灯泡壳内设有两个截面为弧形的热辐射支架，两个热辐射支架之间设有LED发光组件，所述LED发光组件由多个LED灯丝组件组成，LED灯丝组件包括多个两端设有电连接端子的LED灯丝，LED灯丝两端的电连接端子分别与两个导热导电的端子支架相连；灯泡壳内设置导线支架，导线支架上设有多个连接驱动组件的电连接导线；电连接导线与LED发光组件相连。

上述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡中，所述热辐射支架为挤压型材；热辐射支架的凸面紧贴灯泡壳,尽可能减少与灯泡壳间的距离，且设有为增大均热能力和热辐射面积的鳍片。所述的灯泡壳为管形结构，内部填充导热气体；热辐射支架的横截面设有电连接导线通过孔和拉杆通过孔；所述热辐射支架由多组通过两端带螺纹的拉杆拉紧固定的分块组成，且分块之间设有辐射支架绝缘隔离片；每个热辐射支架的分块通过带垫圈的电连接导线分别连接至导线支架，每个分块上设置螺孔和穿线缺口便于固定和穿过电连接导线。

前述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡中，两个热辐射支架之间设有两个固定支架，两个固定支架分布在热辐射支架两端。

前述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡中，所述LED发光组件上每个LED灯丝组件的两个端子支架均分别通过固定螺钉固定在两个热辐射支架上；每个热辐射支架的分块也连通两组相邻的LED灯丝组件，两个热辐射支架的所有分块使得LED发光组件的多组LED灯丝组件首尾串接成串联组；所述LED发光组件的两端分别固定在两个热辐射支架的相反方向的侧边上。

前述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡中，所述两端带螺纹的拉杆外侧包覆有绝缘管。

前述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡中，所述热辐射支架的内表面设有反射镜面。

前述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡中，所述热辐射支架两端分别设有内固定端盖，热辐射支架靠近灯头组件一侧的中心设有隔离支柱连接导线支架。

前述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡中，所述灯泡壳由灯泡上段和带收口的灯泡下段对接而成，且对接处位于靠近灯头组件的位置，对接处有卡固内固定端盖或热辐射支架的固定结构，且对接处包覆有装饰环；

所述灯头组件包括容纳驱动组件的灯头支架，灯头支架包括包覆灯泡下段带收口一端的包覆固定段和带外螺纹的螺纹段，螺纹段上设有固定螺母，螺纹段的端部设有带螺纹的接插件公头，灯头支架内部设有与灯泡下段相配合的内螺纹。即所述灯泡壳在靠近收口的直段上被分成2段，即灯泡上段和灯泡下段，待灯泡内所有零部件就位后，灯泡上段和灯泡下段对接后，采用对焊、或超声波焊接、或粘接，且连接处有卡住内固定端盖或热辐射环防止移动起到固定功能，然后连接处设有装饰环遮盖。采用粘接时，灯泡上段的内径是灯泡下段的外径，为方便粘接，灯泡下段插入一定的长度进入灯泡上段中；或采用连接过渡环，灯泡上下段分别插入连接过渡环中。所述灯头组件的灯头支架上设置定位槽灯头支架螺纹段内部设置内螺纹。所述灯泡壳收口处设置1～2圈螺纹，并与灯头支架的内螺纹连接。

前述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡的应用，其特点是：使用所述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡去替换现有的高压钠灯路灯结构中的高压钠灯灯管，从而完成现有的高压钠灯路灯结构的升级；其中所述现有的高压钠灯路灯结构包括固定在灯杆上的灯壳主体，灯壳主体上设有灯壳上盖，灯壳主体内设有镇流器和带灯管固定支架的反光罩，反光罩内设有高压钠灯灯管，高压钠灯灯管的钠灯灯头支架固定在灯管固定支架上。

前述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡的应用中，使用所述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡去替换现有的高压钠灯路灯结构中的高压钠灯灯管的具体方法是：使用所述的带弧形热辐射环的LED灯丝灯泡去替换现有的高压钠灯路灯结构中的高压钠灯灯管的具体方法是：将现有的高压钠灯灯管、镇流器和反光罩移除；使用侧面带灯泡放入孔的反光罩，所述的带弧形热辐射环的LED灯丝灯泡从灯泡放入孔放入反光罩，并将带弧形热辐射环的LED灯丝灯泡的灯头组件固定在灯泡放入孔处的LED灯泡定位安装界面支架上，带弧形热辐射环的LED灯丝灯泡和LED灯泡定位安装界面支架之间设置缓冲环；带弧形热辐射环的LED灯丝灯泡与带电气接插件的照明控制器或防雷控制器连接。

与现有技术相比，本发明以弧形的热辐射支架为发光组件的固定载体，不仅有利于发光组件在灯泡壳内的装配，而且可以在很大程度上提高灯泡壳内的热辐射效率，从而降低LED灯丝的温度，使得本发明的灯泡能够有效地实现大功率化。另一方面，本发明的LED灯泡在应用于高压钠灯路灯结构的升级改造时，可直接替换高压钠灯灯管，能够满足路灯对照明功率的要求，而且无需改造或增加过多的其它组件，升级改造的难度和成本都相对较低，便于推广实施。

附图说明

图1为本发明的爆炸结构示意图；

图2为图1的组装结构示意图；

图3是本发明的热辐射支架的组装结构示意图；

图4是本发明热辐射支架的爆炸结构示意图；

图5为本发明的立体结构示意图；

图6为本发明实施例的结构示意图；

图7为现有高压钠灯路灯结构示意图；

图8为本发明的高压钠灯路灯结构升级LED路灯方案示意图；

图9是本发明使用LED灯泡放入反光罩后的路灯结构示意图；

图10是灯头组件的结构示意图；

图11是灯头组件的内侧结构示意图；

图12是灯泡整体外形示意图。

附图中的标记：1-发光组件，2-灯头组件，2.5-灯头支架，2.6-带螺纹的接插件公头，2.7-插针，2.8-定位槽，2.9-固定螺母，2.10-内螺纹，3-驱动组件，4.1-导线支架，4.2-电连接导线，4.3-带垫圈的电连接导线，5.11-热辐射，5.31-反射镜面，6-灯泡壳，6.1-灯泡壳上段，6.2-灯泡壳下段，6.3-装饰环，7.1-内固定端盖，7.3-固定螺钉,7.32-绝缘垫圈，7.8-拉杆,7.81-绝缘管，7.9-隔离支柱，7.15-固定支架，7.17-辐射支架绝缘隔离片,7.32-绝缘垫圈,101.1-灯壳主体，101.2-灯壳上盖，101.3-灯壳卡绊，101.4-玻璃罩及防水胶环，102-带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡，102.1-高压钠灯灯管，102.2-钠灯灯头支架，102.3-连接导线，102.4-带电气接插件的连接导线，102.5-钠灯固定支架，102.6-LED灯泡定位安装界面支架，102.7-缓冲环，104-反光罩，104.1-反光罩固定螺钉组，104.2-LED灯泡放入孔，105-带电气接插件的照明控制器或防雷控制器，106-镇流器，106.1-接线柱，106.2-镇流器支撑板及固定螺钉，108-灯杆，109-安装固定螺栓，116-灯杆固定环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1。一种带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡，如图1、2和5所示：包括带驱动组件3的灯头组件2，灯头组件2连接在灯泡壳6上，所述灯泡壳6内设有两个截面为弧形的热辐射支架5.11，两个热辐射支架5.11之间设有LED发光组件1，所述LED发光组件1由多个LED灯丝组件组成，LED灯丝组件包括多个两端设有电连接端子的LED灯丝，LED灯丝两端的电连接端子分别与两个导热导电的端子支架相连；LED灯丝也可由排布在基板上的LED芯片串联组组成，如图6所述。灯泡壳6内设置导线支架4.1，导线支架4.1上设有多个连接驱动组件3的电连接导线4.2；电连接导线4.2与LED发光组件1相连。所述热辐射支架5.11为挤压型材；热辐射支架5.11的凸面紧贴灯泡壳6，尽可能减少与灯泡壳6间的距离，且设有为增大均热能力和热辐射面积的鳍片。所述的灯泡壳6为管形结构，内部填充导热气体；热辐射支架5.11的横截面设有电连接导线通过孔和拉杆7.8通过孔；所述热辐射支架5.11由多组通过两端带螺纹的拉杆7.8拉紧固定的分块组成，且分块之间设有辐射支架绝缘隔离片7.17；每个热辐射支架5.11的分块通过带垫圈的电连接导线4.3分别连接至导线支架4.1，每个分块上设置螺孔和穿线缺口便于固定和穿过电连接导线4.3。两个热辐射支架5.11之间设有两个固定支架7.15，两个固定支架7.15分布在热辐射支架5.11两端。具体如图3和4所示。所述LED发光组件1上每个LED灯丝组件的两个端子支架均分别通过固定螺钉7.3固定在两个热辐射支架5.11上；每个热辐射支架5.11的分块也连通两组相邻的LED灯丝组件，两个热辐射支架5.11的所有分块使得LED发光组件1的多组LED灯丝组件首尾串接成串联组；所述LED发光组件1的两端分别固定在两个热辐射支架5.11的相反方向的侧边上。所述两端带螺纹的拉杆7.8外侧包覆有绝缘管7.81。所述热辐射支架5.11的内表面设有反射镜面5.111。所述热辐射支架5.11两端分别设有内固定端盖7.1，热辐射支架5.11靠近灯头组件2一侧的中心设有隔离支柱7.9连接导线支架4.1。所述灯泡壳6由灯泡上段6.1和带收口的灯泡下段6.2对接而成，且对接处位于靠近灯头组件2的位置，对接处有卡固内固定端盖或热辐射支架的固定结构，且对接处包覆有装饰环6.3,如图12所示。所述灯头组件2包括容纳驱动组件3的灯头支架2.5，灯头支架2.5包括包覆灯泡下段6.2带收口一端的包覆固定段和带外螺纹的螺纹段，螺纹段上设有固定螺母2.9，螺纹段的端部设有带螺纹的接插件公头2.6，灯头支架2.5内部设有与灯泡下段6.2相配合的内螺纹2.10，如图10和图11所示。

本发明的原理说明：

所有的LED照明灯，都有一个体积相对较大散热器和驱动电源。要实现一个20～100W的独立电光源，按现有的LED照明设计思路显然是无法实现。首先要去掉体积较大的驱动电源，然后去掉体积较大的散热器。基于本发明人申请号为201410211945.8和201410214074.5等中国专利申请的方法来制作驱动电源，可以将驱动电源体积缩减到电光源的灯头之中，比如E40或E27螺口灯头内，已经成功地解决了驱动电源的放置的问题。

剩下的问题是如何去掉体积庞大的散热器是本发明的关键点。按照散热理论，实现散热有三条途径，①热对流，②热传导，③热辐射。散热器是热对流得以实现的主要器件，这是目前所有整体化LED灯总成照明模式散热设计的基础。但要实现可更换的、标准化的独立电光源这还不够，独立电光源往往在灯罩等密闭空间工作，起主导作用的对流散热就会失效。

一个人在窗内，可感受到温暖的阳光照在身上，而窗玻璃并不热，这是热射线(可见光波和红外线光波)的辐射；冬季温暖的阳光照进蔬菜塑料大棚提高了棚内的温度，使棚内春意盎然，而棚内温度并未向寒冷的棚外散失，这也是热射线的辐射，阳光的热射线可以穿透大棚而室内升温形成的远红外线则无法穿透大棚。本发明引入了热射线辐射原理，即热射线的，①透过，②反射，③吸收。在电光源(灯泡)设计上尽可能地使光透出灯泡壳，将能量射出灯泡之外；不能透过热射线的灯泡组件为反射面设计，使反射光反射再次穿出灯泡壳；热辐射体组件不能反射或透过热射线的部分涂敷黑色导热材料，使灯泡组件整体提高对外的热辐射的能力。热辐射的能力取决于热辐射体的面积和温度(与温度的4.2方成正比)。相对于LED芯片温度来提高灯泡组件整体温度是本发明的关键环节之一，发光组件要紧密贴紧热辐射环，热辐射环应尽可能贴近灯泡壳，灯泡壳采用管形结构，一方面可以利用灯泡壳支撑内部组件，特别是大功率灯泡，另一方面，有利于热辐射组件上的热量向灯泡壳传递。LED电光源(灯泡)内填充导热气体，使发光组件上的热量通过热辐射环等热辐射组件迅速均热，包括灯泡壳在内的整个灯泡温度迅速提升到可控(设计)温度，尽可能减少发光组件上LED芯片和周围热辐射部件的温差。为提高辐射面积，选用透明玻璃壳为最佳，经试验，玻璃壳透过可见光波和红外线光波的能力都很强，同时玻璃壳相对面积较大，本发明的一个重要效果是玻璃壳内部面积和外部面积对外辐射时都是有效的，在玻璃壳温度被提高的同时，极大地增加了电光源(灯泡)的辐射能力；本发明的另一个重要效果是玻璃极好的绝缘材料，使整个灯泡实现了高效绝缘，从而容易到达全球各种安规标准要求。灯泡的热辐射环、热辐射支架和灯泡壳等所有零部件组成热辐射组件，是热辐射设计成功的另一关键环节，其面积与灯泡功率密切相关。本发明通过上述设计成功地去掉了传统的大体积对流散热器。

本发明的还有一个重要效果是采用本发明改进的灯头组件2在开支较小的前提下使灯泡具有超高防护性能,即使放置于水中也不易进水，这样扩展了灯泡的适用范围,降低灯具复杂性，减少灯具造价。

站在另外一个角度，发光器件是安装在灯泡内部的，无论发光器件如何进步，或是LED还是其他，只要是冷光源，发光效率不是100％，本发明都是适合的。

前述实施例中的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡的应用：使用带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡去替换现有的高压钠灯路灯结构中的高压钠灯灯管，从而完成现有的高压钠灯路灯结构的升级；其中所述现有的高压钠灯路灯结构包括固定在灯杆108上的灯壳主体101.1，灯壳主体101.1上设有灯壳上盖101.2，灯壳主体101.1内设有镇流器106和带灯管固定支架102.5的反光罩104，反光罩104内设有高压钠灯灯管102.1，高压钠灯灯管102.1的钠灯灯头支架102.2固定在灯管固定支架102.5上，如图7所示。

使用所述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡去替换现有的高压钠灯路灯结构中的高压钠灯灯管的具体方法是：移除高压钠灯镇流器10，直接采用带E40或E27螺口的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡102来更换原来的高压钠灯灯管102.1；另一种具体方法是，如图8和图9：将现有的高压钠灯灯管102.1、镇流器106和反光罩104移除，使用侧面带灯泡放入孔104.2的反光罩104，如图9所示，所述的带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡102从灯泡放入孔104.2放入反光罩104，并将带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡102的灯头组件2.9固定在灯泡放入孔104.2处的LED灯泡定位安装界面支架102.6上，带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡102和LED灯泡定位安装界面支架102.6之间设置缓冲环102.7，带弧形热辐射支架的LED灯丝灯泡102与带电气接插件的照明控制器或防雷控制器105连接。

所述的灯头组件2可以是基于本发明人申请号为201210253574.0中国专利申请。所述驱动组件，可以是基于本发明人申请号为201410211945.8和201410214074.5中国专利申请的方法来制作的驱动电源，它是将LED负载分6段来驱动，可以获得较高的电源效率(大于99％)，只有这样当LED灯泡功率较高时，灯头组件内才能放置驱动电源，以至于不会出现过热使电源工作不稳定。否则，当灯泡功率较大时，灯头组件对外无法散除驱动电源所发出的热量；基于这个电源方案，以本发明构建的LED灯泡以低成本或无成本具备了调光功能。