LED燈絲燈創(chuàng)新技術(shù)新析

摘要：本文論述和分析LED燈絲與LED燈絲燈的設(shè)計、制造關(guān)鍵技術(shù)。LED燈絲的設(shè)計要點(diǎn)，如何防止藍(lán)光泄出，燈絲的自動點(diǎn)焊系統(tǒng)，燈泡的自動排氣封口系統(tǒng)，LED燈絲燈的基本技術(shù)要求。

　　LED燈絲燈因具有360°全發(fā)光、無頻閃、無藍(lán)光泄出、不發(fā)燙、長壽命、緩衰減等特性廣受關(guān)注。2013年，廣州國際照明LED展覽會(光亞展)只有2家參展商展示LED燈絲燈，2014年有50多家LED照明企業(yè)展示各種各樣的LED燈絲燈;2014年10月底結(jié)束的香港HKTDC的國際LED燈展有將近200家企業(yè)展示LED燈絲燈，2015年春，全國設(shè)計生產(chǎn)燈絲燈企業(yè)已達(dá)600多家。LED燈絲燈三年來，源自市場需求的熱度快速升溫，國際市場對技術(shù)創(chuàng)新的LED燈絲燈迅速認(rèn)可，市場需求量成倍增加。由于進(jìn)入生產(chǎn)LED燈絲燈的技術(shù)門檻不高，目前生產(chǎn)LED燈絲燈的企業(yè)如雨后春筍涌現(xiàn)，魚龍混雜導(dǎo)致LED燈絲燈的質(zhì)量參差不齊，LED燈絲和LED燈絲燈做得容易但要做好很難!

　　LED燈絲燈以其細(xì)長的LED燈絲發(fā)光時酷似傳統(tǒng)的白熾燈而贏得懷舊的人們喜愛和追捧。LED燈絲燈的發(fā)光亮度、效率和形狀等同于普通的白熾燈，人們在使用中找回即將失去的、已經(jīng)習(xí)慣的白熾燈光照環(huán)境。

1 LED燈絲燈采用HVLEDs創(chuàng)新技術(shù)

　　LED燈絲燈采用高電壓、小電流的HVLEDs創(chuàng)新技術(shù)，燈絲燈在點(diǎn)亮工作時只賦予10-15mA的小電流驅(qū)動即可發(fā)光，與傳統(tǒng)的低電壓、大電流的LED燈泡300-700mA驅(qū)動電流相比，同樣單位面積的LED管芯瞬時發(fā)熱量大大減小，用HVLEDs技術(shù)設(shè)計的照明光源可以做到亮而不燙。傳統(tǒng)5W的LED球泡點(diǎn)亮?xí)r的燈頭瓶頸溫度可達(dá)75-95℃，而同功率的LED燈絲燈，點(diǎn)亮8小時后，A60玻璃泡的溫度在36℃以下。LED燈絲燈可以實(shí)現(xiàn)真正的安全使用。電子產(chǎn)品的降額使用設(shè)計技術(shù)是延長電子產(chǎn)品壽命的有效手段。

　　目前技術(shù)設(shè)計、生產(chǎn)的4W LED燈絲燈流明數(shù)可達(dá)400LM-520LM，相當(dāng)于40W-50W的白熾燈亮度，光效可達(dá)100-130 LM/W。

　　LED燈絲燈產(chǎn)品囿于A60球泡燈和C35蠟燭泡、拉尾泡，它們內(nèi)部的空間都很小，需靠有限容量的特種氣體和玻璃泡導(dǎo)熱、散熱，目前框架結(jié)構(gòu)和玻璃泡的空間只適宜做5W以下的小功率燈泡，才能保證LED燈絲燈長時間點(diǎn)亮發(fā)光而不發(fā)燙。其產(chǎn)品如圖1所示。如要增加功率需要選用有更大空間的A80、A100的玻璃泡。

2 LED燈絲設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

　　LED燈絲燈的關(guān)鍵技術(shù)有：LED燈絲設(shè)計制造技術(shù)、燈絲燈玻璃泡封排技術(shù)、無頻閃恒流驅(qū)動電源技術(shù)。這些關(guān)鍵的設(shè)計、制造技術(shù)都是燈絲燈制造廠商所必須關(guān)注和具有的。

　　LED燈絲設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)涉及以下幾點(diǎn)：

　　● 燈絲形狀設(shè)計(又細(xì)又長);

　　● 燈絲工作電壓設(shè)計(考慮整燈系統(tǒng)效率);

　　● 燈絲工作電流設(shè)計(A60 4W整燈點(diǎn)亮8小時玻璃泡不燙);

　　● LED芯片的面積與功率(小面積、小功率);

　　● LED芯片發(fā)光角度(無背鍍芯片才能實(shí)現(xiàn)360度發(fā)光);

　　● 燈絲的工作狀態(tài)設(shè)計( HVLEDs ，VF高壓，小電流、全串);

　　● 襯底材料(透明而有剛度，如藍(lán)寶石、透明陶瓷、玻璃);

　　● 色溫調(diào)節(jié)(黃磷熒光粉 + 紅粉);

　　● 藍(lán)光泄出(黃磷熒光粉全部裹覆);

　　● 引腳設(shè)計(杜絕錫焊，引腳采用咬合技術(shù));

　　● 符合玻璃泡封排的技術(shù)需要(適合瞬間高溫)。

　　LED燈絲是燈絲燈的核心技術(shù)之一，LED燈絲的技術(shù)參數(shù)和品質(zhì)，涉及LED燈絲燈的亮度、色溫、顯指和使用壽命、冷熱態(tài)流明比。

　　LED燈絲制造技術(shù)目前有傳統(tǒng)封裝用的“固晶技術(shù)”和剛興起的“覆晶技術(shù)”。固晶技術(shù)需要打金線，覆晶技術(shù)即使用倒裝LED芯片，如同普通電子元器件那樣貼片，過回流焊即可。生產(chǎn)工藝不同，生產(chǎn)成本不同。本文以固晶技術(shù)為例。

3 藍(lán)光泄出

　　LED照明光源和燈具是不允許有藍(lán)光泄出。藍(lán)光有害人類的眼睛健康，特別有害于兒童的視網(wǎng)膜。因此，保證LED光源和燈具沒有藍(lán)光泄出是每一位有良心的企業(yè)家和工程師的責(zé)任和擔(dān)當(dāng);杜絕LED光源和燈具藍(lán)光泄出，也是產(chǎn)品質(zhì)量的基本保證。

　　LED燈絲的剖面如圖2所示，1是藍(lán)寶石基條，2是無背鍍藍(lán)色LED芯片，5是金線，6是黃磷熒光粉，從圖2可見黃磷熒光粉已將整個藍(lán)寶石基條涂覆包裹，LED的藍(lán)光不會泄出。

　　如果LED燈絲只在上下二面涂覆黃磷熒光粉，那么左右兩側(cè)切面一定會有藍(lán)光泄出的。有些燈絲在生產(chǎn)時是聯(lián)排涂覆黃磷熒光粉后再將基條用激光切開的，透明基條兩側(cè)沒有涂覆黃磷熒光粉，藍(lán)光會循此透明基條邊緣泄出，如圖3所示。這種不合理的生產(chǎn)工藝需要改正。

　　有藍(lán)光泄出的LED燈絲在常態(tài)下，很容易用肉眼觀察和鑒別的，如圖4所示LED燈絲，藍(lán)寶石基條的上下兩面都已覆蓋黃磷熒光粉，而其兩側(cè)可見藍(lán)寶石基條，LED燈絲點(diǎn)亮?xí)r，藍(lán)光會循此泄出，可用光學(xué)儀器檢測。

4 采用咬合技術(shù)的引腳

　　鑒于LED燈絲燈的玻璃泡封排的工藝具有二次瞬間的高溫(800-1000 ℃)過程(圖5)，LED燈絲的引腳不能采用錫焊，必須采用咬合技術(shù)的引腳，這樣才能保證在玻璃泡封泡過程中的良率。

　　焊錫是由錫(熔點(diǎn)232℃)和鉛(熔點(diǎn)327℃)組成的合金。由63%錫和37%鉛組成的焊錫被稱為共晶焊錫，這種焊錫的熔點(diǎn)是183℃。因此點(diǎn)焊在燈絲燈芯柱上的LED燈絲在封裝過程中遭遇瞬間高溫環(huán)境，焊錫會發(fā)生二次熔化，造成焊點(diǎn)的虛脫和假焊，燈絲燈在封排成燈后可能會被正常點(diǎn)亮，但在發(fā)貨的運(yùn)輸震動后，虛焊脫開，到客戶端可能會不亮。咬合技術(shù)引腳是采用特殊的引腳設(shè)計，引腳與透明基條的結(jié)合，不是靠銀漿樹脂或錫焊連接，而是采用物理的三面夾住的緊壓連接，不受高溫的影響，生產(chǎn)實(shí)踐證明是目前最科學(xué)有效的連接辦法。

　　采用咬合技術(shù)引腳的LED燈絲在玻璃泡封排的工藝過程中就不可能發(fā)生因高溫LED燈絲引腳虛焊的情況。圖6是采用咬合技術(shù)引腳的LED燈絲，黃磷熒光粉已將其全體裹覆，這是品質(zhì)良好的LED燈絲基本要求。