LED燈絲燈創新技術新析

摘要：本文論述和分析LED燈絲與LED燈絲燈的設計、制造關鍵技術。LED燈絲的設計要點，如何防止藍光泄出，燈絲的自動點焊系統，燈泡的自動排氣封口系統，LED燈絲燈的基本技術要求。本文網絡版地址：http：//www.eepxv.com.cn/article/274742.htm

關鍵詞：LED燈絲；HVLED；藍光泄出；咬合技術DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.5.008

LED燈絲燈因具有360。全發光、無頻閃、無藍光泄出、不發燙、長壽命、緩衰減等特性廣受關注。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照明企業展示各種各樣的LED燈絲燈：2014年10月底結束的香港HKTDC的國際LED燈展有將近200家企業展示LED燈絲燈，2015年春，全國設計生產燈絲燈企業已達600多家。LED燈絲燈三年來，源自市場需求的熱度快速升溫，國際市場對技術創新的LED燈絲燈迅速認可，市場需求量成倍增加。由于進入生產LED燈絲燈的技術門檻不高，目前生產LED燈絲燈的企業如雨后春筍涌現，魚龍混雜導致LED燈絲燈的質量參差不齊，LED燈絲和LED燈絲燈做得容易但要做好很難！

LED燈絲燈以其細長的LED燈絲發光時酷似傳統的白熾燈而贏得懷舊的人們喜愛和追捧。LED燈絲燈的發光亮度、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、已經習慣的白熾燈光照環境。

1LED燈絲燈采用HVLEDs創新技術

LED燈絲燈采用高電壓、小電流的HVLEDs創新技術，燈絲燈在點亮工作時只賦予l0-15mA的小電流驅動即可發光，與傳統的低電壓、大電流的LED燈泡300-700mA驅動電流相比，同樣單位面積的LED管芯瞬時發熱量大大減小，用HVLEDs技術設計的照明光源可以做到亮而不燙。傳統SW的LED球泡點亮時的燈頭瓶頸溫度可達75-95℃，而同功率的LED燈絲燈，點亮8小時后，A60玻璃泡的溫度在36℃以下。LED燈絲燈可以實現真正的安全使用。電子產品的降額使用設計技術是延長電子產品壽命的有效手段。

目前技術設計、生產的4W LED燈絲燈流明數可達400LM-520LM，相當于40W-50W的白熾燈亮度，光效可達100-130LM/W，

LED燈絲燈產品囿于A60球泡燈和C35蠟燭泡、拉尾泡，它們內部的空間都很小，需靠有限容量的特種氣體和玻璃泡導熱、散熱，目前框架結構和玻璃泡的空間只適宜做SW以下的小功率燈泡，才能保證LED燈絲燈長時間點亮發光而不發燙。其產品如圖1所示。如要增加功率需要選用有更大空間的A80、Al00的玻璃泡。

2 LED燈絲設計的關鍵技術

LED燈絲燈的關鍵技術有：LED燈絲設計制造技術、燈絲燈玻璃泡封排技術、無頻閃恒流驅動電源技術。這些關鍵的設計、制造技術都是燈絲燈制造廠商所必須關注和具有的。

LED燈絲設計的關鍵技術涉及以下幾點：

·燈絲形狀設計（又細又長）；

·燈絲工作電壓設計（考慮整燈系統效率）；

·燈絲工作電流設計（A60 4W整燈點亮8小時玻璃泡不燙）；

·LED芯片的面積與功率（小面積、小功率）；

·LED芯片發光角度（無背鍍芯片才能實現360度發光）；

·燈絲的工作狀態設計（HVLEDs，VF高壓，小電流、全串）；

·襯底材料（透明而有剛度，如藍寶石、透明陶瓷、玻璃）；

·色溫調節（黃磷熒光粉+紅粉）；

·藍光泄出（黃磷熒光粉全部裹覆）；

·引腳設計（杜絕錫焊，引腳采用咬合技術）；

·符合玻璃泡封排的技術需要（適合瞬間高溫）。

LED燈絲是燈絲燈的核心技術之一，LED燈絲的技術參數和品質，涉及LED燈絲燈的亮度、色溫、顯指和使用壽命、冷熱態流明比。

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

3 藍光泄出

LED照明光源和燈具是不允許有藍光泄出。藍光有害人類的眼睛健康，特別有害于兒童的視網膜。因此，保證LED光源和燈具沒有藍光泄出是每一位有良心的企業家和工程師的責任和擔當；杜絕LED光源和燈具藍光泄出，也是產品質量的基本保證。

LED燈絲的剖面如圖2所示，1是藍寶石基條，2是無背鍍藍色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寶石基條涂覆包裹，LED的藍光不會泄出。

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

有藍光泄出的LED燈絲在常態下，很容易用肉眼觀察和鑒別的，如圖4所示LED燈絲.藍寶石基條的上下兩面都已覆蓋黃磷熒光粉，而其兩側可見藍寶石基條，LED燈絲點亮時，藍光會循此泄出，可用光學儀器檢測。

4 采用咬合技術的引腳

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232℃）和鉛（熔點327℃）組成的合金。由63%錫和37%鉛組成的焊錫被稱為共晶焊錫，這種焊錫的熔點是183℃。因此點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境，焊錫會發生二次熔化，造成焊點的虛脫和假焊，燈絲燈在封排成燈后可能會被正常點亮，但在發貨的運輸震動后，虛焊脫開，到客戶端可能會不亮。咬合技術引腳是采用特殊的引腳設計，引腳與透明基條的結合，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，生產實踐證明是目前最科學有效的連接辦法。

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

5 LED燈應無頻閃

無頻閃是良好LED光源和燈具的基本要求。有頻閃的光源將導致人眼的快速疲勞，影響人類眼睛的健康。

LED光源和燈具的頻閃主要源自于劣質驅動電源，如阻容降壓供電、紋波趨高的開關電源。檢驗和判別LED光源和燈具是否有頻閃？簡單的辦法可以使用人人都有的簡單工具，打開手機的拍照和攝像功能，電子取景器即鏡頭對準要觀察LED光源，取景畫面占手機屏的2/3面積以上，特別是對著LED光源近距離觀察，如手機液晶屏上看到光源有明顯的黑條紋滾動或有明暗的變化（圖7），就可以斷定有頻閃。頻閃即有頻率的閃動，是一種周期性的重復的閃光，包括可見的頻閃和不可覺察的高頻頻閃。50Hz-200Hz的低頻率閃動是人類肉眼所能看到的，對兒童和年輕人來說可能是非常敏感的，頻閃容易使眼睛疲勞。

對于LED光源和燈具的頻閃，美國在IEEE PAR1789《LED照明閃爍的潛在健康影響》中詮釋了頻閃的危害性。因此，LED光源和燈具不應有頻閃。

6 做好電源可去塑件

做好LED燈絲燈的開關恒流驅動電源可去除早期燈絲燈為掩蓋燈頭內電源高度的白色塑件，國外市場客戶都要求除去塑件，使燈絲燈更像白熾燈。

新一代LED燈絲燈專用開關恒流驅動電源芯片，集成了更多的LED燈絲燈需要開關恒流驅動電源所需要的各種電氣性能和保護功能，具有很優秀的性價比。圖8是無頻閃、去塑件的新一代LED燈絲燈，使用低高度、非隔離開關恒流驅動電源。

7 向自動化要生產力

LED燈絲燈將是一種全世界老百姓都用得起的平價LED照明光源，LED燈絲燈將是一個普天下都能使用和銷售的藍海產品，LED燈絲燈應該是性價比很好的消費電子產品，因此自動化生產是降低產品成本的關鍵手段，向自動化生產要生產力。為此創新研制開發成功“LED燈絲自動點焊機”、“燈絲燈封排一體機”、“自動打膠機”、“自動裝頭焊線機”等自動化生產設備（圖9）。所有產品生產過程中最貴的成本應該是人工，因此LED照明產業必然會走向自動化，向自動化生產要生產力，依靠自動化來節省生產成本。

8 LED燈絲燈新發展

設計A60、C35的LED燈絲燈的初衷是救白熾燈廠，利用白熾燈廠的高透光率玻璃資源和成熟的玻璃燈泡生產工藝技術，創新發展新一代LED燈絲燈泡，造福社會民眾。囿于A60的有限空間，采用高電壓小電流驅動LED燈珠的新技術，設計四根1W燈絲串并的LED燈泡，發光可以達到400LM-520LM，相當于40W的白熾燈亮度，而且連續點亮8小時，玻璃泡的外周溫度可在35℃以下。生產不燙的、安全耐用的LED燈泡新光源。

如在A60燈泡內用增加燈絲數量的方法提高亮度，如6根或8根，由于有效散熱空間沒有增加，導致燈絲散熱不暢，燈泡內熱量積聚，玻璃泡的溫度會快速上升，因此LED燈光衰會早期產生。有悖燈絲燈的設計初衷。

隨著LED照明技術的不斷創新，LED燈絲燈的技術將有飛躍的發展，LED燈絲燈的創新產品將層出不窮，LED燈絲燈越來越受到世界市場的歡迎.LED燈絲燈的產量必然趨向藍海。