[发明专利]高辐射LED灯丝

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，特别是涉及一种高辐射LED灯丝。

背景技术

目前的灯丝灯光源的基本形式是把几十颗LED串联封装在一个长条型的导热基板上，导热基板的材质一般为透明陶瓷或不透明金属，当采用透明陶瓷作为导热基板时，考虑到蓝光泄漏问题，必须根据LED所需色温参数及芯片波段确定好荧光粉型号，然后将其与硅胶或亚克力树脂混合后形成浅黄色荧光胶，将荧光粉胶涂于已集成式焊接好的LED蓝光芯片上，这样可直接将蓝光转换为白光。将制备好的LED灯丝安装在铜丝支架上，并一起放置于充满了高导热气体(如氢和氦的混合气体)的透明或半透明密封泡壳内(通常是玻璃)，辅以外置的恒流控制电源，就组成了LED灯丝灯，如图1所示。灯丝灯的形态和传统的钨丝灯很接近，制作工艺有和传统灯泡类似，作为一个新型节能光源非常为市场所看好。

但目前的灯丝灯实际应用功率都较小，一般为2～8W，主要的瓶颈就与其有限的散热能力有关。LED的工作结温的期望值是在100℃以下，实际的光电转换效率应该在30％以下，即有大于70％的多余热能量是需要传输出去才能使其正常工作。所以LED照明应用中的散热功能是非常关键的技术。

LED灯丝的散热主要是通过高导热气体分子的对流，把灯丝表面的热能带到玻璃泡壳的内壁，再由泡壳玻璃表面的辐射来实现降温的。其主要的散热方式为：气体散热、直接传导散热及辐射散热。

在泡壳中增加高散热性能气体的含量(如增大氢气的比例)和浓度，可以增加气体散热性能，在一定程度上提升光电转换效率，但是收效甚微，无法从根本上解决散热问题。

LED的光谱相对较窄，没有红外辐射部分，传热途径基本仅限于接触传导，而灯丝的直接传导散热能力是很有限的，仅有灯丝两端的金属导体和连接的铜丝支架可以实现热传导，但铜丝支架一般是安装在一个绝缘的玻璃体上，本身也是主要依赖壳内的气体对流来实现散热，所以其温度差很小，热传导的能力也非常小。

目前灯丝的热辐射能力也非常有限。陶瓷导热基板灯丝表层的荧光涂层使陶瓷导热基板本身的辐射热无法传递出去，更严重的是这些辐射热会被荧光涂层吸收而导致荧光表面层的温度上升，带来更不理想的应用效果。而金属基的灯丝灯表面是直接暴露在外，可以借壳内环境的气体对流通过表面散热，所以金属基的灯丝散热要较陶瓷基的要更优一些。为了考虑光反射及工艺简化的要求，金属基一般采用高光洁度的银镀层，如图2所示，采用金属铁和金属镍两层结构作为金属基，金属铁和金属镍的一个表面贴合，另一表面镀上光洁的银镀层，LED灯黏着于一裸露的银镀层表面，另一裸露的银镀层表面作为散热面。但是光洁的银镀层的热辐射系数非常小，表面热辐射系数(emissivity)定义最高为1，最差为0，那么光洁的银镀层的热辐射系数只有0.02-0.05，这样就导致导热基板的辐射能力非常差。所以目前金属基灯丝的热辐射散热能力也非常差，虽然金属基灯丝背面有较大的辐射面积，其辐射散热对灯丝灯系统散热的贡献微乎其微。

此外，还可以通过增加泡壳的辐射表面积(采用大的泡壳)或增大LED灯丝的表面积以提高气体分子碰撞的概率(加粗灯丝)等方式提高LED灯丝的散热性能，但是效果均不理想。

因此，如何从根本上提高LED灯丝的散热性能，进而提高LED灯丝灯的功率已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高辐射LED灯丝，用于解决现有技术中LED灯丝的散热问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高辐射LED灯丝，所述高辐射LED灯丝至少包括：

一导热基板，所述导热基板的第一表面上固定有多个串联的LED灯，与所述第一表面相对的第二表面上形成有高辐射材料层；所述高辐射材料层与所述第二表面通过化学键形式连接。

优选地，所述化学键包括金属键、离子键、共价键。

优选地，所述高辐射材料层通过气相表面反应、电镀、物理溅射、离子注入、化学气相沉积、物理气相沉积或高温烧结的方式形成。

优选地，所述高辐射材料层的热辐射系数不小于0.5。

优选地，所述高辐射材料层包括：镍铬铁合金、镍铬铁合金的氧化物、镍铬合金的氧化物、铁的氧化物、镍的氧化物、青铜、铸铁、白陶瓷、铜的氧化物、铅的氧化物、钢、钢的氧化物或铝的氧化物。

优选地，所述导热基板的材质为金属、陶瓷、玻璃、蓝宝石、氮化铝或石英。

优选地，所述导热基板包括一层导热材料或多层不同的导热材料。