專利名稱：基于三基色原理的超高亮度led混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED白光燈，特別是基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的LED白光燈有三種，第一種是比較成熟且已商業(yè)化的藍光芯片+黃色熒光粉來獲得白光，這種白光成本最低，但是藍光晶粒發(fā)光波長的偏移、強度的變化及熒光粉涂布厚度的改變均會影響白光的均勻度，而且光譜呈帶狀較窄，色彩不全，色溫偏高，顯色性偏低，燈光對眼睛不柔和不協(xié)調(diào)。人眼經(jīng)過進化最適應的是太陽光，白熾燈的連續(xù)光譜是最好的，色溫為2500K，顯色指數(shù)為100。所以這種白光還需要改進，比如加多發(fā)光過程來改善光譜，使之連續(xù)且足夠?qū)挕?br> 第二種是紫外光或紫光芯片+紅、藍、綠三基色熒光粉來獲得白光，發(fā)光原理類似于日光燈，該方法顯色性更好，而且UV-LED不參與白光的配色，所以UV-LED波長與強度的波動對于配出的白光而言不會特別地敏感，并可由各色熒光粉的選擇和配比，調(diào)制出可接受色溫及演色性的白光。但同樣存在所用熒光粉有效轉(zhuǎn)化效率低，尤其是紅色熒光粉的效率需要大幅度提高的問題。這類熒光粉發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大、配合熒光粉紫外光波長的選擇、UV-LED制作的難度及抗UV封裝材料的開發(fā)也是需要克服的困難。
第三種是利用三基色原理將RGB三種LED混合成白光，該方法的優(yōu)點是不需經(jīng)過熒光粉的轉(zhuǎn)換而直接配出白光，除了可避免熒光粉轉(zhuǎn)換的損失而得到較佳的發(fā)光效率外， 更可以分開控制紅、綠、藍光LED的發(fā)光強度，達成全彩的變色效果(可變色溫)，并可由LED 波長及強度的選擇得到較佳的演色性。但這種辦法的問題是綠光的轉(zhuǎn)換效率低，混光困難， 驅(qū)動電路設計復雜。另外，由于這三種光色都是熱源，散熱問題更是其它封裝形式的3倍， 增加了使用上的困難。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種散熱性好、混光工藝性好，驅(qū)動電路簡單的基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法，其特征是包括LED基帶、燈杯、導電銀漿層和LED管芯，LED基帶上有燈杯的座孔，燈杯點導電銀漿層后固定LED管芯，再經(jīng)邦定焊接，使LED基帶上的所有LED串聯(lián)連接后通過連接口與內(nèi)座內(nèi)的接口連接；所述的RGB三種LED的發(fā)光角由位于內(nèi)座上的燈杯夾角決定，燈杯內(nèi)有LED管芯，燈杯完成LED發(fā)光時散熱。
所述的LED基帶有兩個電極接頭，一正一負，整個LED基帶10上的各種波長的LED 采用串聯(lián)連接。
所述的內(nèi)座上分布有按比例分配的RGB三種LED，外殼罩在內(nèi)座上，RGB三種LED3在驅(qū)動電路作用下分別按分配的發(fā)散角經(jīng)外殼內(nèi)的反光面A向外殼上的聚光面覆蓋，RGB 三種LED在聚光面覆蓋后混合成白光，在由聚光面柔和后向外發(fā)出需要色溫的白光。
所述的驅(qū)動電路包括整流濾波電路和恒流驅(qū)動電路，整流濾波電路封裝在燈頭座內(nèi)；整流濾波電路固定在一個骨架體內(nèi)，整流濾波電路包括四個整流二極管和一個濾波電容內(nèi)，整流濾波電路的交流輸入端通過兩個出孔與燈頭座的交流電極導通，整流濾波電路的直流輸出弓丨出端與恒流驅(qū)動電路正負電極端導通，恒流驅(qū)動電路正負電極端在骨架體的頂面上，整流濾波電路由密封膠密封。
所述的聚光面內(nèi)有透光膜，聚光面均勻聚集的RGB三種LED光經(jīng)透光膜后向外散射，以防止光線重新進入外殼內(nèi)。
本發(fā)明的優(yōu)點是由于本發(fā)明通過在內(nèi)座上分布有按比例分配的RGB三種LED，外殼罩在內(nèi)座上，RGB三種LED分別按分配的發(fā)散角通過外殼內(nèi)的反光面向外殼上的聚光面覆蓋，使RGB三種LED在聚光面混合成白光，再聚光面柔后向外發(fā)光，三種超高亮度LED按比例配合(如R=3、G=6、B=1)。所有的LED均由恒流供電，RGB三種LED的發(fā)光角由位于內(nèi)座上的燈杯夾角決定，燈杯內(nèi)有LED管芯，燈杯完成LED發(fā)光時散熱。不僅很好的解決了散熱問題(分散散熱)。而且每個燈都為恒流如20mA。內(nèi)座上分布的RGB三種LED的多少依據(jù)設計功率，如按100個LED,則功率基本上是=100*0. 02*2. 8V (RGB分別按2. 8V工作)=5. 6W。
因此，本發(fā)明解決了 LED燈散熱問題、混光問題，驅(qū)動電路采用信唯公司的高精度恒流電路，恒流性能好，精度高，價格便宜。


下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明作進一步說明 圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是燈杯1實施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是燈杯2的實施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是螺口燈座結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是燈杯1在內(nèi)座結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、燈頭座；2、內(nèi)坐；3、LED發(fā)光圈；4、外殼；5、聚光面；10、LED基帶；101、骨架體；102、整流濾波電路；103、整流二極管；104、濾波電容；105、密封膠；106、出孔；107、 交流輸入端；108、正負電極端；301、燈杯；302、導電銀漿層；303、LED管芯；304，座孔。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法，它至少包括內(nèi)座2、外殼4和驅(qū)動電路，在內(nèi)座2上分布有按比例分配的RGB三種LED，外殼4罩在內(nèi)座2上，RGB三種LED在驅(qū)動電路作用下分別按分配的發(fā)散角經(jīng)外殼內(nèi)的反光面A向外殼上的聚光面覆蓋，RGB三種LED在聚光面5覆蓋后混合成白光，在由聚光面5柔和后向外發(fā)出需要色溫的白光。
RGB三種LED在燈座1內(nèi)的驅(qū)動電路驅(qū)動下，發(fā)出紅、綠、蘭(RGB)三種顏色，紅、綠、蘭(RGB)三種LED當以內(nèi)座2為半圓形時，以半圓形的內(nèi)座2的圓心向外發(fā)光，繞主軸一周形成不同方向相同大小的夾角時，到反光面A每一個LED的發(fā)光面大小非常近接，它們經(jīng)反光面A反光后繼續(xù)發(fā)散，最后在聚光面5形成較大面積的覆蓋。
紅、綠、蘭(1 8)三種超高亮度1^0按比例配合(如1 =3、6=6、8=1)。只要按上述的相同夾角向外發(fā)光，不同處在圓周的什么位置，其結(jié)果都是在聚光面5覆蓋，按一定比例 (如R=3、G=6、B=1)就能形成白光，然后由光面5柔和后向外發(fā)出需要色溫的白光。
所述的聚光面內(nèi)有透光膜，聚光面均勻聚集的RGB三種LED光經(jīng)透光膜后向外散射，以防止光線重新進入外殼內(nèi)。
所述的RGB三種LED以多個半徑方向在半球形體上分布，通過不同處的非球面反光面后向聚光面均勻聚集，由聚光面散射向外發(fā)光。
如圖6、圖3或圖4所示，紅、綠、蘭(RGB)三種超高亮度LED按比例配合在LED發(fā)光圈3上，LED發(fā)光圈3由LED基帶10、燈杯301、導電銀漿層302和LED管芯303，LED基帶10上有燈杯301的座孔304，燈杯301點導電銀漿層302后固定LED管芯303，再經(jīng)邦定焊接，使LED基帶10上的所有LED串聯(lián)連接后通過連接口與內(nèi)座內(nèi)的接口連接。每一個燈杯301封口有樹脂封涂，封涂后最好為平面，不對發(fā)出光形成聚焦，LED最后的發(fā)光角由燈杯301的角度決定。由于燈杯301由模具成型，有成品率高，一致性好的特點，可以使LED 發(fā)光圈3以軸心向外成相同角度發(fā)光。
圖3和圖4給出兩種不同燈杯開口角的實施例，圖3燈杯開口大，發(fā)光角大，圖4 燈杯開口小，發(fā)光角小。燈杯開口角由燈的整體設計決定。
燈杯301除了固定LED管芯303，按一定的發(fā)光角發(fā)出發(fā)散光外，還作為散熱體，當 LED在20mA時，電壓為3伏的LED其功率為0. 06。一個燈杯開口 4mm的鋁制品燈杯能很好的達到散熱效果。
在基帶10上分布有多少LED，決定LED功率大小，也決定設計要求，按100個 LED設定，一個燈杯開口 4mm，之間有0. 5的間隔，其同長是4. 5mm*100=45mm,按直徑算則是 45mm/3. 14=14. 3mm。
如按如下比例R=30、G=60、B = IO,其工作電壓是 30*2. 4V+70*3. 1V=72+217=289V0當驅(qū)動電路為恒流時，至少要有IOV的調(diào)整電壓，220V 整流濾波后為300V，因此，當交流220V較穩(wěn)定的情況下，按R=30、G=60、B=IO配比是最佳的，它的效率也是最高的。但實際上220V是在變化的，有的電壓高，有的電壓低，低時會到 200V以下，高時會到240伏，因此，為保持適度，紅、綠、蘭(RGB)三種超高亮度LED按如下比例R=27、G=54、B=9,其工作電壓是:27*2· 4V+63*3. 1V=64. 8+195. 3=260V。
實施例2內(nèi)座2選擇半球狀是為了 LED光學設計方便，如圖2的另一種結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)下，內(nèi)座2同樣選擇半球狀，在半球狀不同層位有兩圈LED基帶10，兩圈LED基帶10分別繞主軸一周形成不同方向相同大小的夾角時，到反光面A的每一個LED的發(fā)光面大小非常近接，而到反光面B的發(fā)光面大小非常近接，也就是到反光面A和反光面B來自不同層位的LED，以不同的發(fā)光角度，但它們都經(jīng)反光面反光后繼續(xù)發(fā)散，最后在聚光面5形成一樣面積的覆蓋， 最后發(fā)出白光。實施例2更適合設計較大功率的，如選擇180個LED，驅(qū)動電路雙路驅(qū)動。
采用小功率管芯，采用恒流20mA設計不會產(chǎn)生散熱問題，因為LED在散熱性不好的情況下，其壽命令會大大降低。采用恒流功作，同樣會延長工作時間，同時不會降低單管芯的發(fā)光強度。多個小功率管芯的LED構(gòu)成家用的5-10W的白光LED燈，通過紅、綠、蘭 (RGB)三種超高亮度LED合理配比，其白光色溫可調(diào)節(jié)到更適合個性化的程度。
為了更好的實現(xiàn)散熱，內(nèi)座2上有金屬散熱體或為金屬體(如鋁合金材料)，LED基帶10座落在金屬散熱體上并與之隔離絕緣。
實施例3當內(nèi)座2上的LED基帶10只需要一圈時，內(nèi)座2為圓環(huán)狀，LED基帶10固定在圓環(huán)狀的內(nèi)座2上，內(nèi)座2內(nèi)有驅(qū)動電路，LED基帶10與內(nèi)座2固定后通過接口與驅(qū)動電路電連接，LED基帶10有兩個電極接頭，一正一負，整個LED基帶10上的各種波長的LED采用串聯(lián)連接。外殼4與內(nèi)座2配合連接后與燈頭座1連接，燈頭座1是螺口或插口或插針結(jié)構(gòu)。
實施例4LED基帶10也可以是在柔性PCB板上焊接表面封裝LED，然后將柔性PCB板固定在向外一周傾斜一個角度的內(nèi)座上，傾斜角度使一周LED發(fā)光軸線在反光面A上，再由反光面A 向聚光面覆蓋，由聚光面散射向外發(fā)光。
為了達到與實施例1、實施例2或?qū)嵤├?相同的效果，柔性PCB板上壓接有向外一周傾斜一個角度的帶錐孔壓板，柔性PCB板上的LED通過帶錐孔壓板向反光面發(fā)光，發(fā)光角度使光線經(jīng)反光面A向聚光面全部覆蓋。
如圖6所示，驅(qū)動電路包括整流濾波電路102和恒流驅(qū)動電路，整流濾波電路102 封裝在燈頭座1內(nèi)。整流濾波電路102固定在一個骨架體101內(nèi)，整流濾波電路102包括四個整流二極管103和一個濾波電容104內(nèi)，整流濾波電路102的交流輸入端107通過兩個出孔106與燈頭座1的交流電極導通，整流濾波電路102的直流輸出引出端與恒流驅(qū)動電路正負電極端108導通，恒流驅(qū)動電路正負電極端108在骨架體101的頂面上，整流濾波電路102由密封膠105密封。
驅(qū)動電路的整流濾波電路102由于與交流220直接連接，通過密封膠105將其密封在骨架體101內(nèi)有安全性好的特點，而在骨架體101上端面輸出恒流驅(qū)動電路正負電極端108可實現(xiàn)與恒流驅(qū)動電路的工藝配合，不用焊接就能實現(xiàn)良好的導通。容易進行自動化封裝。權(quán)利要求
1.基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法，其特征是包括 LED基帶、燈杯、導電銀漿層和LED管芯，LED基帶上有燈杯的座孔，燈杯點導電銀漿層后固定LED管芯，再經(jīng)邦定焊接，使LED基帶上的所有LED串聯(lián)連接后通過連接口與內(nèi)座內(nèi)的接口連接；所述的RGB三種LED的發(fā)光角由位于內(nèi)座上的燈杯夾角決定，燈杯內(nèi)有LED管芯， 燈杯完成LED發(fā)光時散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法，其特征是所述的LED基帶有兩個電極接頭，一正一負，整個LED基帶10上的各種波長的LED采用串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法，其特征是所述的內(nèi)座上分布有按比例分配的RGB三種LED，外殼罩在內(nèi)座上，RGB 三種LED在驅(qū)動電路作用下分別按分配的發(fā)散角經(jīng)外殼內(nèi)的反光面A向外殼上的聚光面覆蓋，RGB三種LED在聚光面覆蓋后混合成白光，在由聚光面柔和后向外發(fā)出需要色溫的白光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法，其特征是所述的驅(qū)動電路包括整流濾波電路和恒流驅(qū)動電路，整流濾波電路封裝在燈頭座內(nèi)；整流濾波電路固定在一個骨架體內(nèi)，整流濾波電路包括四個整流二極管和一個濾波電容內(nèi)，整流濾波電路的交流輸入端通過兩個出孔與燈頭座的交流電極導通，整流濾波電路的直流輸出弓丨出端與恒流驅(qū)動電路正負電極端導通，恒流驅(qū)動電路正負電極端在骨架體的頂面上，整流濾波電路由密封膠密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法，其特征是所述的聚光面內(nèi)有透光膜，聚光面均勻聚集的RGB三種LED光經(jīng)透光膜后向外散射，以防止光線重新進入外殼內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED白光燈，特別是基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法，其特征是包括LED基帶、燈杯、導電銀漿層和LED管芯，LED基帶上有燈杯的座孔，燈杯點導電銀漿層后固定LED管芯，再經(jīng)邦定焊接，使LED基帶上的所有LED串聯(lián)連接后通過連接口與內(nèi)座內(nèi)的接口連接；所述的RGB三種LED的發(fā)光角由位于內(nèi)座上的燈杯夾角決定，燈杯內(nèi)有LED管芯，燈杯完成LED發(fā)光時散熱。它提供了一種散熱性好、混光工藝性好，驅(qū)動電路簡單的基于三基色原理的超高亮度LED混合白光燈用發(fā)光圈的設計方法。
文檔編號F21V29/00GK102519020SQ20111041324
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月10日
發(fā)明者劉珉愷 申請人:西安福安創(chuàng)意咨詢有限責任公司