一種新型LED燈絲燈泡的設(shè)計

林 慶

佛山電器照明股份有限公司，廣東 佛山 528000

0 引言

LED燈絲燈泡由于具有360°全發(fā)光、節(jié)能環(huán)保、使用壽命長等特點，在市場上得以廣泛使用[1-4]。目前常用的LED燈絲燈泡主要存在以下問題：（1）為了保證LED燈泡能夠正常工作，電源均安裝在燈頭內(nèi)部。在裝配過程中，需要先將光源伸入泡殼內(nèi)部，再對泡殼進行封口，使封口后的毛泡與燈頭相匹配，便于實現(xiàn)毛泡與燈頭的連接，然后將電源置于燈頭內(nèi)腔，最后連接毛泡與燈頭，這種裝配方式過程煩瑣，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高。（2）LED燈絲本身的成本偏高，使用貼片SMD燈珠，密封在泡殼內(nèi)，均含有焊錫和PCB板，而焊錫和PCB板含有有機揮發(fā)性物質(zhì)，在密閉的泡殼內(nèi)部容易集聚有機揮發(fā)性物質(zhì)，在高溫情況下會污染LED燈珠，造成LED燈珠發(fā)黑，從而造成較大的光衰，縮短了LED燈泡的使用壽命。為了解決上述問題，文章設(shè)計了一種新型LED燈絲燈泡。

1 LED燈絲燈泡構(gòu)成

所設(shè)計的LED燈絲燈泡主要由燈頭、泡殼、芯柱、LED光源、電源、線路板、導(dǎo)絲等組成，如圖1、圖2所示。

圖1 LED燈絲燈泡分解圖

圖2 LED燈絲燈泡結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 燈頭

燈頭部件一般為由金屬燈頭組成或由金屬燈頭與注塑件共同組成。燈頭用于實現(xiàn)LED燈絲燈泡與外界電源之間的機械連接及電連接，燈頭與電源及LED光源之間通過連接結(jié)構(gòu)電連接，保證LED燈絲燈泡正常工作，可以為螺紋燈頭，也可以為卡口燈頭，具體可根據(jù)實際需要選擇。

1.2 泡殼

LED泡殼包裹在LED燈絲外面，主要起保護作用。泡殼的形狀為A、B、C、G、S、ST、CA、R、BR或PAR型，用于透射LED燈絲燈泡發(fā)出的光，一般為玻璃泡殼，也可以為聚碳酸酯（PC）泡殼，可根據(jù)實際需要選擇泡殼的類型。文章選用玻璃泡殼，其內(nèi)部設(shè)置有空腔，可以用于容置并保護芯柱、電源以及LED光源。

1.3 芯柱

芯柱用于安裝LED光源和電源，呈柱狀，伸入泡殼的空腔內(nèi)部，并與泡殼形成密閉的腔體，用于將LED光源和電源密封于腔體內(nèi)部，保證LED光源及電源的使用壽命，其高度可以根據(jù)泡殼與LED光源之間的高度差以及安裝方式而變化。為了便于實現(xiàn)LED光源及電源與燈頭之間的電連接，芯柱內(nèi)部設(shè)置有至少2個通孔，便于實現(xiàn)連接結(jié)構(gòu)的固定安裝。

芯柱呈一體結(jié)構(gòu)，包括第一芯柱和第二芯柱，均呈柱狀結(jié)構(gòu)，第一芯柱的直徑大于第二芯柱的直徑，故第一芯柱與第二芯柱構(gòu)成一個臺階結(jié)構(gòu)，便于實現(xiàn)電源的固定。

為了提高LED燈絲燈泡的散熱能力，泡殼內(nèi)部設(shè)置有保護氣，保護氣填充于泡殼與芯柱構(gòu)成的密閉的腔體內(nèi)部，用于散熱并提高LED燈絲燈泡的壽命。

此外，LED光源與導(dǎo)絲也通過焊錫焊接在一起，因此在密閉的LED燈絲燈泡內(nèi)部會有焊錫的揮發(fā)性材料，該種揮發(fā)物會污染LED光源，造成比較大的光衰，此時由于氧氣的強氧化作用，可以氧化焊錫的揮發(fā)物，使其變成水和二氧化碳/一氧化碳等物質(zhì)，而H2O、CO、CO2不會污染LED光源，從而起到保護LED光源的作用，并延長LED燈絲燈泡的使用壽命。

試驗結(jié)果顯示，內(nèi)部有焊錫的LED燈絲燈泡，采用純氦氣作為保護氣，其使用壽命為500 h；將保護氣設(shè)置為氧氣和氦氣的混合氣，其中氧化的體積占氦氣體積5%的情況下，表面貼裝LED燈絲燈泡的使用壽命為3 000 h以上，故通過增加泡殼內(nèi)部氧氣的含量，可以將LED燈絲燈泡的使用壽命至少延長6倍。

需要說明的是，文章設(shè)計的LED燈絲燈泡，其LED光源位于線路板上，線路板位于臺階結(jié)構(gòu)上，通過導(dǎo)絲將LED光源與電源連接之后，實現(xiàn)了LED光源、電源以及芯柱之間的固定連接，再將連接好的LED光源、電源及芯柱伸入泡殼的空腔內(nèi)部，對泡殼進行封口，安裝方便快捷，機械化生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。

文章所設(shè)計的LED燈絲燈泡內(nèi)部充有適量的保護氣后，使得泡殼內(nèi)部的壓力為350～1 500 mm·Hg，若充氣量小于350 mm·Hg，則影響其散熱和保護效果；若充氣量大于1 500 mm·Hg，則生產(chǎn)工藝難度，燈泡漏氣的比例會增加，燈泡跌破時的聲響較大，帶來一定的安全隱患。

1.4 LED光源

LED光源為LED燈絲或表面貼裝器件（SMD）光源，用于提供照明，不同的LED光源的類型所對應(yīng)的電源也有相應(yīng)的調(diào)整。文章選用的LED光源為LED燈絲，LED燈絲通過芯柱固定安裝，LED燈絲的數(shù)量為至少1個，根據(jù)實際需要設(shè)置LED燈絲的數(shù)量，該設(shè)計選用4個LED燈絲。

1.5 電源

如圖3所示，電源與LED光源電連接，包括線路板，線路板的一面與LED光源相連接，實現(xiàn)LED光源與電源之間的固定連接及電連接；線路板呈圓形，呈圓形的線路板中心區(qū)域設(shè)置有安裝孔，安裝孔的直徑大于第二芯柱的直徑，小于第一芯柱的直徑，其位于臺階結(jié)構(gòu)上，以實現(xiàn)電源的固定安裝。LED光源的一端位于線路板上，線路板固定于臺階結(jié)構(gòu)上，安裝方便快捷，可靠性高。

圖3 LED燈絲燈泡的電源的結(jié)構(gòu)示意圖

為了提高LED燈絲燈泡的美觀程度，電源還包括保護殼，保護殼位于電源的外圍，將電源包圍在保護殼的內(nèi)部，保護位于內(nèi)部的電源。為了提高電源的散熱能力，保護殼由陶瓷或塑料制成，可以防止熱量在LED燈絲燈泡內(nèi)部集聚，以免影響LED燈絲燈泡的使用壽命。

1.6 導(dǎo)絲

為了便于實現(xiàn)LED光源和電源與燈頭之間的電連接，文章所設(shè)計的LED燈絲燈泡還設(shè)置有導(dǎo)絲，導(dǎo)絲位于芯柱通孔內(nèi)部，貫穿芯柱，由杜鎂絲制成，其內(nèi)部設(shè)置有保險絲，導(dǎo)絲與LED光源及電源相連接。

2 LED燈絲燈泡研制成果

所設(shè)計的LED燈絲燈泡將連接好的LED光源、電源及芯柱伸入泡殼的空腔內(nèi)部，再對泡殼進行封口，安裝方便快捷，機械化生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。同時，通過設(shè)置保護氣，可以延長表面貼裝LED燈絲燈泡的使用壽命。為了提高所設(shè)計的LED燈絲燈泡的美觀程度，光源還包括保護殼，保護殼位于電源的外圍，將電源包圍保護殼的內(nèi)部，保護位于保護殼內(nèi)部的電源。為了提高電源的散熱能力，保護殼由金屬材料制成，以防止熱量在LED燈絲燈泡內(nèi)部集聚，影響LED燈絲燈泡的使用壽命。

3 結(jié)束語

文章設(shè)計了一種LED燈絲燈泡，包括燈頭、與燈頭相連接的泡殼、伸入泡殼內(nèi)部的芯柱、位于泡殼內(nèi)的LED光源、與LED光源相連接的電源以及保護氣。LED光源安裝于芯柱上，并位于泡殼內(nèi)部；電源包括線路板，LED光源位于線路板上，線路板安裝于芯柱上；泡殼與芯柱形成密閉的腔體，保護氣位于密閉的腔體內(nèi)部；保護氣包括氧氣和氦氣。所設(shè)計的LED燈絲燈泡，將連接好的LED光源、電源及芯柱伸入泡殼的空腔內(nèi)部，再對泡殼進行封口，安裝方便快捷，機械化生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。此外，通過設(shè)置保護氣，可以延長LED燈絲燈泡的使用壽命。