一种led灯丝及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED照明技术领域，更具体的涉及一种高可靠性高光效全周光的LED灯丝及其制作方法。
【背景技术】
[0002]当前LED光源已作为一种被广泛应用的新型照明装置，并出现了多种结构的LED照明装置，包括LED灯泡、LED立体光源以及LED灯带、LED灯丝等。随着户外显示照明以及装饰效果照明的需要扩大，LED灯丝得到广泛的应用，现有的LED灯丝主要采用硅胶全包覆长条支架并在长条支架上封装LED芯片的结构，其中的长条支架多采用蓝宝石、陶瓷和玻璃，现有的这种灯丝结构具有以下缺陷:1)、LED的热可靠性差，在封装技术发展到当前阶段，影响LED性能的最大问题实际就是散热的可靠性问题，此类灯丝都采用了全硅胶密封的方式，而且硅胶的导热性能非常的差(可以算是保温材料)，而且所有的LED芯片在发光的同时都是不可能避免的产生热量的，因为材料的导热性能非常差，芯片产生的热量就会再硅胶层里内部积累，产生高温，进而破坏硅胶的分子结构，导致LED失效。2)、机械强度太低，导致可靠性低。因为当前的此类产品，都是细长条形(一般直径小于2_，长度大于30mm)，而且采用的支架材料都是机械性能很差的材料，像玻璃、陶瓷、蓝宝石这些材料相对于灯具组装的外力作用上来说，基本上没什么弹性形变，因此在照明应用产品的组装过程中，此类灯丝很容易因为装配过程必须施加的夹持力而收到破坏。3)、生产效率低下，市面上的这种LED灯丝都是在大约Imm宽的支架上完成封装，因为支架的机械强度很差，实现自动化封胶的工艺可能性几乎为0，都靠高精密点胶机单个点胶，而且对点胶量的要求特别严格，稍微多一点流胶导致不良，稍微少一点会导致芯片发光点特别明显，稍微碰一点直接导致失效，现有的这种灯丝结构不可能实现自动化生产。4)、材料成本高，当前市面上的LED灯丝，因为封装材料本身导热性能的原因，不可能用到LED芯片的额定功率，都是至少降低一半以上的功率在使用，这样才能勉强使封装后的LED灯丝工作100来个小时寿命，要使LED灯丝工作寿命更长，只有更大幅度降低LED的实际功率，这样相同功率所使用的LED芯片数量就越多，导致成本居高不下。5)、光衰减太大，当前的LED灯丝难以达到全周光发光，而且因导热性能的缺陷不可能用到LED芯片的额定功率进行工作，导致LED灯丝整体发光效率较差，光衰减太大，严重了降低了 LED灯丝的使用寿命。为克服上述蓝宝石、陶瓷和玻璃支架的缺陷，现有LED照明装置中也有使用金属支架的，利用金属支架的高强度和良好导热性提高LED光源性能，但是现有使用金属支架的LED照明装置都是将LED芯片封装在金属支架的表面，所形成的光源都是LED面光源，即使金属支架表面较窄形成的也都是LED灯带，并不能作为LED灯丝，因此现有技术中实质上并没有一种高可靠性高光效全周光的LED灯丝照明装置，这属于市场的技术空白。
【发明内容】
[0003]本发明基于上述现有技术问题，创新的提出一种高可靠性高光效全周光的LED灯丝及其制作方法，所述LED灯丝创新的在薄而长的金属支架的棱边顶面封装LED芯片，同时通过将金属支架插入预先成型的透明塑料模框来制作光源，不但实现了 LED灯丝的自动化连续生产，而且借助透明塑料模框避免了金属支架因太薄太长而带来的面向强度问题，同时有效利用金属支架的侧向强度保证了 LED灯丝的整体机械强度，并在直接利用金属散热特性的同时，通过创新封装导热涂料最大化了 LED芯片的散热效率，有效解决了 LED灯丝的散热瓶颈问题，保证了 LED灯丝能够长时间工作于额定功率，降低了成本，并且通过创新荧光封装材料提高了 LED出光效率，降低了光衰减，实现了高光效全周光的灯丝发光，填补了现有LED灯丝的市场空白。
[0004]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
[0005]一种LED灯丝，包括:金属片、透明塑胶框和LED芯片，所述LED芯片在透明塑胶框内设置于所述金属片上，所述LED芯片上设有封装胶。
[0006]进一步的根据本发明所述的LED灯丝，其中所述金属片为厚度小于等于Imm的金属薄片，所述透明塑胶框为宽度在2-4mm之间、高度在2_5mm之间、透光率在95%以上的透明矩形框，且所述透明塑胶框的中部开设有封装槽，在所述封装槽的底部中央开设有通透的插槽，所述透明塑胶框在封装槽的两端形成连通封装槽的电极片安装槽，所述封装槽的深度在0.8-1.5_之间、宽度在1-2.5_之间，所述插槽的深度在1.2-3.5_之间，所述插槽的宽度对应于所述金属薄片的厚度，所述金属薄片插入所述插槽并伸出于所述封装槽内，在所述金属薄片的两侧表面和封装槽的侧壁之间形成有导热涂层，所述导热涂层的厚度等于所述金属薄片插入所述透明塑胶框的封装槽内的长度，处于0.5-1.2mm之间，形成所述导热涂层的导热涂料由25-35质量份的树脂基体、10-20质量份的溶剂、1-2质量份的消泡剂、2-5质量份的偶联剂和55-75质量份的导热填料混合制得，所述导热填料包括作为填充骨架的固态大颗粒填料和作为空隙填料的固态小颗粒填料，在所述金属薄片处于封装槽内的棱边顶面上点焊有若干所述LED芯片，在所述透明塑胶框的电极片安装槽内设置有电极片，所述LED芯片的正负电极电性连接于所述电极片，在所述封装槽内的导热涂层和LED芯片上灌封有封装胶，所述封装胶由90-100质量份的树脂胶体、70-90质量份的固化剂、1-15质量份的荧光粉、1-25质量份的抗沉淀添加剂、0.1-0.8质量份的稳定剂和
0.8-1.2质量份的分散剂混合制得，其中所述抗沉淀添加剂包括受热释水物和高分子吸水树脂。
[0007]进一步的根据本发明所述的LED灯丝，其中所述金属薄片为厚度在0.5-0.8mm、宽度在1mm以上的铜金属片，所述透明塑胶框由基于PC树脂的透明光学树脂或基于聚甲基丙烯酸甲酯的透明光学塑料通过模压注塑成型制得，所述电极片安装槽包括相互连通的1/4圆弧槽和直线槽，所述1/4圆弧槽连通所述封装槽的端面，所述直线槽连通所述透明塑胶框的底面；所述导热涂料中的树脂基体选自环氧树脂、丙烯酸树脂或者有机硅树脂中的一种，所述溶剂选用甲苯、二甲苯、丁酮、冰醋酸、乙二醇乙醚醋酸酯中的一种，所述消泡剂选择有机硅消泡剂，所述偶联剂选用γ -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述导热填料中的固态大颗粒填料选自10?30 μ m纤维状、片状或枝蔓状的A1N、BN、SiC或SiN陶瓷材料，所述固态小颗粒填料选自I?5 ym球状或片状的A1203、A1N、铝粉或锌粉材料。
[0008]进一步的根据本发明所述的LED灯丝，其中所述封装胶中的树脂胶体由20?30质量份的三异氰酸酯环氧树脂、18?32质量份的联苯环氧树脂、20?40质量份的氢化双酚A型环氧树脂、0.1?2质量份的硅烷偶联剂、0.8?3质量份的螯合剂和0.5?1.5质量份的流变改性剂混合制备而成；所述封装胶中的荧光粉由LixGdySr2_2y (WO4) 2_(y_x)/2: zK和BaaMgbAlcOd: eEu 组成，其中 x、y、z、a、b、c、d、e 均为摩尔量，且 0.l^x^l.0,0.4^y^2.0,
0.5彡z 彡0.8，0.8<a 彡 1.2，1.5彡 b彡2.5，10 彡 c彡 20，0.8彡d 彡 1.2，0.8<e 彡 1.2;所述封装胶中的固化剂选自四氢苯酐、甲基四氢苯酐、六氢苯酐之一及其混合物；所述封装胶中的抗沉淀添加剂包括受热释水物与高分子吸水树脂，所述受热释水物选自明矾、芒硝、胆矾、绿矾中的至少一种，所述高分子吸水树脂为聚丙烯酸钠或聚乙二醇双丙烯酸酯，所述受热释水物与高分子吸水树脂的配比保证受热释水物释放的水量被高分子吸水树脂吸收且不会产生余量水。
[0009]一种LED灯丝的制作方法，包括以下步骤:
[0010]步骤一、制作金属薄片和电极片，控制金属薄片和电极片的厚度小于等于Imm;
[0011]步骤二、制作透明塑胶框，所述透明塑胶框为宽度在2-4_之间、高度在2-5_之间、透光率在95 %以上的透明矩形框，且所述透明塑胶框的中部开设有封装槽，在所述封装槽的底部中央开设有通透的插槽，所述透明塑胶框在封装槽的两端形成连通封装槽的电极片安装槽，所述封装槽的深度在0.8-1.5mm之间、宽度在1_2.5mm之间，所述插槽的深度在
1.2-3.5mm之间，所述插槽的宽度对应于所述金属薄片的厚度；
[0012]步骤三、将步骤一制得的金属薄片插入步骤二制得的透明塑胶框的插槽并伸出于透明塑胶框的封装槽内，并控制金属薄片的伸出长度处于0.5-1.2_之间，同时将步骤一制得的电极片插入步骤二制得的透明塑胶框的电极片安装槽并伸出于透明塑胶框的封装槽内；
[0013]步骤四、在金属薄片处于封装槽内的棱边顶面上点焊若干LED芯片，并将各LED芯片的正负电极电性连接于所述电极片；
[0014]步骤五、在透明塑胶框的封装槽内，于所述金属薄片的两侧表面和封装槽的侧壁之间涂覆导热涂料，形成包围金属薄片外周的导热涂层，且控制所述导热涂层的厚度等于所述金属薄片伸入所述封装槽内的长度，形成所述导热涂层的导热涂料由25-35质量份的树脂基体、10-20质量份的溶剂、1-2质量份的消泡剂、2-5质量份的偶联剂和55-75质量份的导热填料混合制得，所述导热填料包括作为填充骨架的固态大颗粒填料和作为空隙填料的固态小颗粒填料；
[0015]步骤六、在透明塑胶框的封装槽内于所述LED芯片和导热涂层上灌封封装胶并加热固化，完成LED灯丝的制作，其中所述封装胶由90-100质量份的树脂胶体、70-90质量份的固化剂、1-15质量份的荧光粉、1-25质量份的抗沉淀添加剂、0.1-0.8质量份的稳定剂和0.8-1.2质量份的分散剂混合制得，其中的抗沉淀添加剂包括受热释水物和高分子吸水树脂。
[0016]进一步的根据本发明所述的LED灯丝的制作方法，其中步骤二中采用以下两种方式之一制作所述透明塑胶框:
[0017]方式一:采用基于聚甲基丙烯酸甲酯的透明光学塑料制备透明塑胶框，包括以下步骤:
[0018](I)按照聚甲基丙烯酸甲酯96-100重量份、硅橡胶4-7重量份的原料比例，称取预定量的