[发明专利]一种瓷壳金胆LED灯

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种瓷质外壳金属内胆结构的LED灯，具体涉及一种陶瓷外壳金属内胆LED灯泡。作为照明灯具，本发明属于人造电光源灯具领域。

采用LED发光二极管等新型节能环保材料、研发新结构新工艺，涉及化合物半导体新材料、新型纳米涂料等，亦涉及新材料、新工艺领域。

【背景技术】

LED照明是新兴绿色照明高科技产业，LED光源绿色环保高效节能，已得到广泛重视。不同于其它人造电光源，要获得LED光源稳定高效工作，需要将LED发光器件工作温度控制在一定范围之内。目前研究表明：LED结温每上升10度，其发光效率约下降3％；如果工作温度超过LED器件结温极限值，将会导致LED失效，甚至造成LED器件永久性损坏。目前，基于LED光源的照明应用产品，其散热技术方案无论采用Heat Pipe热管、强制风冷、半导体制冷或自然散热，其最外部散热外壳大都是铝合金制造：或压铸成形，或挤压型材再机加工成形。这类基于铝合金等金属材料制造的LED灯壳，散热性好，加工成型度高，产品一致性好，具有大批量工业化产品外观特点，这些都是金属外壳所具有的明显优势。然而铝合金等金属外壳也有明显缺点，包括【1】重量偏重；【2】价格偏贵，当金属市场大幅波动，对其成本影响非常大。然而这两项缺点还不是致命的，最不能容忍的缺陷是‘触电’危险，这一点会给广大用户造成潜在心理障碍，有可能成为市场推广的拦路虎。

金属是电的优良导体，如果基于市电网供电的LED球泡灯有外露金属部件，就会有触电的不安全因素存在。不管什么原因，一旦金属外壳带电，难免导致人畜等生命体触电恶性事故！对于这些不安全因素，必须在产品设计之初彻底杜绝，不留隐患。

随着LED及相关领域科技飞速进展，LED辐射光能效率快速提高，使得LED光源单位功耗发光量越来越多，这必然导致【1】相同亮度LED光源所消耗功率越来越少；【2】相同功耗LED光源发热量相应减少。这两条都意味着：LED光源发出热量的能耗比例越来越低。

科技进步为多途径解决LED照明灯具散热问题奠定坚实基础，打开方便之门，使过去非优选材料，今后可以采用了。

实施LED灯泡陶瓷灯壳技术方案，能有效提升触电保护安全性，还可降低LED照明灯具成本，同时高品位外观设计能美化生活，在充满中华传统氛围中实现节电环保崇高目标。本发明人的前一项相关发明《彩陶LED灯》对陶瓷灯壳技术方案进行了一系列探索实践。实测数据表明：直接使用日用陶瓷材料制作成LED球泡灯壳，其灯壳外表面温度梯度十分明显，使陶瓷灯壳的有效散热面积大打折扣，散热效果不尽如人意，究其原因在于陶瓷导热系数偏低，热阻偏大。显然，普通设计方案无法回避陶瓷材料导热系数远低于金属材料的劣势。

通过对LED光源功率进行调整，优选各项参数，虽最终仍能实现散热达标，但数据临界，效果不尽理想，改进空间很大。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种用电安全、散热良好、综合性能优异的LED灯泡。

在此前‘彩陶LED灯’技术方案基础上，本方案改进之处是：增加金属内胆的陶瓷壳金属胆LED灯，即‘一种瓷壳金胆LED灯’。金属导热、陶瓷绝缘，是本发明核心原理。

一种瓷壳金胆LED灯，其特征是：灯壳部分采用陶瓷制作，紧贴陶瓷灯壳内壁衬嵌有安装LED光源板的金属内胆。

解决LED光源散热难题的实质是：如何有效加大LED光源器件等效散热面积并同时尽可能减小散热通道热阻。

LED管芯在通电发光同时也发出大量热量，如果这些热量不能及时发散而不断集聚，则LED管芯温度将不断攀升，最终导致LED结温超限而失效。经封装的LED光源器件除完成电气和光学功能外，很重要的是提供低热阻通道，将LED管芯热量尽快导到封装器件外表面，如：直插式LED金属支架引脚，贴片式LED底部金属散热焊片或两端金属电极焊片。

由一颗至多颗LED管芯集成封装或LED光源器件SMT组合焊接在PCB上构成LED光源板，加大了LED散热表面积：经与光源板基板接触面，LED热量迅速传递到基板。在本方案的简化分析中，LED光源板是作为一个热平衡整体考虑的，在热分析方面，忽略诸多误差因素，理想地简化为等温体：LED管芯、金属支架和基板等，紧密结合成一体而构成等温体，光源板表面温度就代表LED管芯或光源器件的温度。至于LED管芯真实结温，可以通过辅助手段比较准确地求得。

如何有效降低LED光源板温度不使超限，就成了LED照明灯具的关键点。