[0001] 本发明涉及一种LED灯技术领域，具体涉及一种高光效LED灯。

[0002] 随着LED照明工艺的不断完善，LED灯已逐渐替代了传统的灯具。LED灯具有光效高的特点，最新的光效已经超过了每w150流明或更高。

[0003] 尽管如此，研究更高光效的LED灯的工艺或结构或整体设计是灯具设计者不断的追求。

[0004] 全天候工作LED灯如地铁、隧道照明所用LED具有功率大、24小时工作的特点，对于这样的场所使用，只要LED灯的光效能提高一点，对于节能减排都是非常有意义的技术进步。

[0005] LED灯单颗功率大，LED晶元体积就大，超过1W的大功率LED晶元由于受到光辐射窗口影响，其光效一直以来只能做到150lm左右，这是由于LED灯单颗LED晶元是立体发光，为了使LED晶元四周面发光能量大部分输出，灯珠3的支架和腔体会尽量科学设计。如2835、3014其高度只有0.8mm,四周与LED晶元底面形成60度，LED晶元四周与周边留有空间，空留的空间内放荧光材料，使蓝光LED晶元工作时发出的蓝光激发荧光材料，形成需要色温和显指的LED，改变波长的光从腔体内最大限度的输出。

[0006] 由于腔体高度只有0.65mm,由单颗LED晶元生成光大部分到腔体外，腔体吸收很少。

[0007] 2835、3014的结构是目前应用最广、光效最高的结构。

[0008] 为了使单颗LED灯珠光效达到更高，功率做到较大，现有的一种做法是在一个灯珠的支架内放置2个或4个LED晶元，利用大功率LED晶元在小电流工作时，光效更高的特性，提高单只灯珠功率和光效，多个LED晶元具有更大的光辐射窗口面，在这种结构下，单只灯珠功率在0.5W到2W，光效达到200LM以上。

[0009] 但是多个LED晶元受到支架腔体大小的限制，侧面发光会在相邻侧面相互吸收，影响光效的最大输出，好的做法是侧面相邻面之间的间隔增加到0.5mm‑1mm以上，这会大大提高光效，但相互侧面还会受到吸收的影响。

[0010] 高光效的全天候工作LED灯珠如0.5W到2W的多用在路灯，特别是隧道照明灯中，因为它需要24小时，360天工作，保证隧道内亮度，使行驶者安全行车。

[0011] 隧道照明灯采用阵列结构，一般隧道照明灯在100W以上，如采用0.5W的灯珠需要200颗，200W的隧道照明灯需要400颗灯珠，一个灯珠提高1lm，400个灯珠就能提高400lm。

[0012] 灯体的设计首先是功率，其二是体积，当灯体的功率和体积确定后，灯珠3的功率和灯珠3的封装形式便成为主要的设计任务。

[0041] 实施例1

[0042] 如图1、图2、图3、图4所示，一种高光效LED灯，将四个LED灯的LED晶元4并联形成一组功率的发光体2，其中四个并联LED灯的LED晶元两两并联各封装在一个LED支架7内，形成两个灯珠3。也就是两个灯珠3并联构成一个一组功率的发光体2。

[0043] 将多组功率发光体2再进行串联或并联或串并联，以适应LED灯供电电压和功率输出参数，形成设计功率要求和电源供给电压要求的LED灯板，由电源驱动LED灯板中的每一个LED灯珠3，每一个LED灯珠3工作在对应LED灯珠3的伏安特性曲线相同的电流值上，每一个LED灯珠3通过电流的大小设计应在光效达到最佳的光效段上，因此，在开始设计时，需要对所选LED灯的LED晶元的不同分段工作电流下得到相应的光通量、光效、电压表，依据表1的参数进行LED灯设计。

[0044] 如图3所示，将四个并联LED灯的LED晶元4两两并联，2个LED灯的LED晶元4各封装在一个LED支架7内并联，其中LED支架7是2835支架或3020支架封装。

[0045] 两个并行的LED灯的LED晶元之间留有间隔L,其中间隔L的大小以使两个并行的LED灯的LED晶元之间相互吸光影响最小，实验证明间隔L大于0.5mm以上，最好在1mm，间隔L太大LED支架7放不下，太小相互有影响。

[0046] 四个LED灯的LED晶元4尺寸分别是17*34或22*35或17*45或22*45。当然不排除供应商提供的新品，实验结果表明22*45在相同电流下光效最好，因此最佳的选择是22*45，上述的LED晶元尺寸单位是mil。

[0047] 以22*45的尺寸为例，选择LED支架7，22*45换算成公制单位是：0.559*1.143mm，2835尺寸是宽2.8mm，长3.5mm，2835LED封装边厚0.5mm，实际LED灯的LED晶元放置空间是
1.8mm，在LED晶元宽度方向上放两个LED灯的LED晶元所占宽度是1.1mm，之间间隔L理论值是0.7mm。

[0048] 当然，在2835LED封装长度方向上并排两个LED灯的LED晶元，两个LED灯的LED晶元间隔L理论值大于1mm，这样的结构应是最好的设计，它将两个大功率LEDLED晶元封装，形成一个大功率LED灯珠3，两个大功率LEDLED晶元相互不影响光输出。

[0049] 然后封装两个大功率LED灯的LED晶元的2835灯珠3，两个这样的灯珠3进行并排贴焊在铝基板上，形成一组功率的发光体2，其光效会接近理想值。

[0050] LED灯的LED晶元的封装形式是2835或3020或3014或3030封装。选用现有的结构对后期贴片工艺没有任何影响。

[0051] 如图1和图2所示，实施例1的设计功率是115W，电源电效90％，驱动电源工作电压是115V，电流是1A，因此，流过每一个LED灯珠3的电流是125mA。

[0052] 表1给出用两个22*45LED灯的LED晶元并联封装的灯珠3，在不同电流下的光通量、光效、电压和电流参数表，从表1可以看出，在电流为125mA时，光通量是76.34lm，一个LED灯板1的LED灯珠3数是320个，因此，一个LED灯板1总的光通量是：320*76.34＝24428.8LM，LED灯板1的光效是：24428.8LM/115W＝212LM/W。

[0053] 当然实际光效会受到灯板和透光板影响，会少一些。

[0054] 实施例2

[0055] 参照图1、图2、图3、图4所示，一种高光效LED灯，将4个LED灯的LED晶元4串并联形成一组功率发光体2，所述的一组功率发光体2是由四个17*45的LED灯的LED晶元构成，其中四个17*45的LED灯的LED晶元两两串联分别封装在二个LED支架7内，形成两个LED灯珠3，然后在将两个LED灯珠3并联。

[0056] 将多组功率发光体2在进行串联或并联或串并联，以适应LED灯供电电压和功率输出参数，形成设计功率要求和电源供给电压要求的LED灯板，由电源驱动LED灯板中的每一个LED灯珠3，每一个LED灯珠3工作在对应LED灯珠3的伏安特性曲线相同的电流值上，每一个LED灯珠3通过电流的大小设计应在光效达到最佳的光效段上，因此，在开始设计时，需要对所选LED灯的LED晶元的不同分段工作电流下得到相应的光通量、光效、电压表，依据表1的参数进行LED灯设计。

[0057] 表1

[0058]

[0059] 如图3所示，将四个17*45LED灯的LED晶元4两两分别串联，串联的2个LED灯的LED晶元4分别封装在一个LED支架7内，其中LED支架7是2835或3020封装3020或5730或能放入两个17*45LED灯的LED晶元4，并使两个17*45LED灯的LED晶元4间隔在1mm，也是本发明的一个重要组成部分。

[0060] 两个串联的LED灯的LED晶元并排之间留有间隔L，其中间隔L的大小以使两个并行的LED灯的LED晶元之间相互吸光影响最小，实验证明间隔L大于0.5mm以上，最好在1mm，间隔L太大LED支架7放不下，太小相互吸收光的影响。

[0061] 四个LED灯的LED晶元4尺寸也可以选17*34或22*35。当然不排除供应商提供的新品，实验结果表明尺寸22*45在相同电流下光效最好，因此最佳的选择是尺寸22*45，上述的LED灯的LED晶元尺寸单位是mil。

[0062] 以17*45的尺寸为例，选择2835的LED支架7，17*45换算成公制单位是：0.4318*1.143mm，2835尺寸是宽2.8mm，长3.5mm，2835LED封装边厚0.5mm，实际LED灯的LED晶元放置空间是1.8mm，在LED灯的LED晶元宽度方向上放两个LED灯的LED晶元所占宽度是0.87mm，之间间隔L理论值接近0.9mm。

[0063] 当然，在2835LED封装长度方向上并排两个LED灯的LED晶元，两个LED灯的LED晶元间隔L理论值大于1mm，这样的结构应是最好的设计，它将2个大功率LED灯的LED晶元封装，形成1个大功率LED灯珠3，2个大功率LED灯的LED晶元相互不影响光输出。

[0064] 然后封装两个大功率LED灯的LED晶元的2835LED灯珠3，两个这样的LED灯珠3进行并排贴焊在铝基板上，形成一组功率发光体2，其光效会接近理想值。

[0065] 如图1和图2所示，实施例1的设计功率是115W，电源电效90％，驱动电源工作电压是115V，电流是1A，因此，流过每一个LED灯珠3的电流是125mA。

[0066] 由于实施例2与实施例1选择的LEDLED晶元不一样，因此表1对应的参数也不一样。但实施例2相比实施例2会光通量低一些。

[0067] 在本发明中，封装在3014支架内或2835支架内的2个LED灯的LED晶元相互间进行并联电连接是通过电路板覆铜经刻蚀形成的连接线5，刻蚀形成的连接线5宽度大于2mm以上，覆铜经刻蚀形成的连接线宽度越宽，除导电电阻小以外，更重要的是LED灯珠3工作产生的大量的热会迅速通过覆铜连接线传导到铝基板，然后由铝基板经壳体导出，使LED灯珠3的功率增加的同时，散热效果更好。

[0068] 本发明中多组功率发光体2在进行串联或并联或串并联，以适应LED灯供电电压和功率设计要求，设计功率通过如下计算得出：W＝I*V,其中，W为设计功率，I为工作电流，V为工作电压，W≥N*(一组功率的发光体2的功率)。

[0069] 本发明中功率的发光体2在进行并联时，使每一个LED灯的LED晶元4流过的工作电流在最佳的工作光效点附近，其误差小于1.5ma，以使一组功率发光体2的管压降保持以致。

[0070] 本发明中所述的工作光效点附近或是指通过电流后的光通量误差不大于2流明。

[0071] 本发明中一组功率发光体2在进行串联时应适应驱动电源供给的电压要求，当驱动电源电压输出是V。时，每一组功率发光体2的工作电压，在最佳的工作光效点管压降是vi，则vi*d＝V。；其中V。为电源输出工作电压，d是vi串联的个数。

[0072] 所述的电源输出工作电压V越接近多组功率发光体2在进行串联或并联或串并联后的电压，其大功率LED灯的效率越高，电源输出工作电压V与多组功率发光体2在进行串联或并联或串并联后的电压差值小于5V。

[0073] 实施例3

[0074] 如图5、图6、图7结构示意图，下面给出一块LED灯板1按40W功率设计，并通40WLED灯板进行并联形成80W、120W不同功率的LED灯。

[0075] 同样以两个22*45LED灯的LED晶元并联封装的LED灯珠3进行LED灯板1的设计，表1给了两个22*45LED灯的LED晶元并联封装的LED灯珠3在不同电流下得到的光通量、光效、电压和电流参数表。

[0076] 如图5所示，LED灯板1中功率发光体2共有112个，按表1中每一颗22*45LED灯的LED晶元在30mA工作电流时2.7V工作电压，也就是从表1可以看出，在电流为125mA时，光通量是76.34lm，一个LED灯板1的LED灯珠3数是320个，因此，一个LED灯板1总的光通量是：一组功率发光体2在通过120mA电流时，其工作电压同样是2.7V。共有8排，每排14组功率发光体2，将第一排、第二排并联得到第一组功率发光体串8，将第三排、第四排并联，得到第二组功率发光体串9，将第五排、第六排并联得到第三组功率发光体串10，将第七排、第八排并联，得到第四组功率发光体串11，然后将第一组功率发光体串8、第二组功率发光体串9、第三组功率发光体串10、第四组功率发光体串11进行串联，在每一个22*45LED灯的LED晶元通过30mA时,每一颗22*45LED灯的LED晶元在30mA工作电流时2.7V，最终四组发光体串串联后管压降是151.2伏，选择电源电压输出155V，电源供给电流1.3A，电源输出功率是200W，实际输出电流是：240mA，也就是一个LED灯板1需要电流是：240mA，实际功率是：37.2W。

[0077] 图6给出了在一个灯壳6内安装两块LED灯板形成80W的LED灯功率输出，两块LED灯板采用并联电连接结构。

[0078] 图7给出了在一个灯壳6内安装三块LED灯板形成120W的LED灯功率输出，三块LED灯板采用并联电连接结构。

[0079] 80W和120W与40W的光效相同。80W的光通量是40W的光通量的两倍，120W的光通量是40W的光通量的三倍。

[0080] 实施例4

[0081] 本发明中，也可将三个大功率LED灯的LED晶元4封装在一个LED支架7内，构成一个LED灯珠3，在将两个LED灯珠3并联形成一组功率发光体，最后将一组功率发光体进行串联和并联形成设计功率要求的LED灯板，由电源驱动产生所有LED灯珠3累加光效的光通量输出。

[0082] 需要强调的是，同样的相邻两个LED灯的LED晶元之间留有间隔L，间隔L的大小以使两个并行的LED灯的LED晶元之间相互吸光影响最小，相互吸光影响最小的间隔L以获取的实验数据给出。当实验结果是0.5mm间隔后影响已经很小了，则相邻两个LED灯的LED晶元之间留有间隔L就按0.5mm。当实验结果是1mm间隔后影响已经很小了，则相邻两个LED灯的LED晶元之间留有间隔L就按1mm。

[0083] 本发明中，最佳的设计是用一个2835或2030支架放两个LED灯的LED晶元,如二颗22*45LED灯的LED晶元，在将制造的LED灯珠在电路板(铝基板)上并联，合并后，尺寸是
5735。

[0084] 这种设计灵活性好，适应现有的工艺。

[0085] 实施例5

[0086] 如图8所示，与上述实施例不同是，实施例5选择5730支架，在长度方向并四个LED灯的LED晶元，使相邻两个LED灯的LED晶元之间留有间隔L在0.5‑1mm。这样并4个LED灯的LED晶元的5730灯珠就是一个功率发光体2，再是一个LED灯珠，可以选用现有的5730灯珠条带封装进行加工生产，这种结构中，宽度方向为正负电极。

[0087] 作为一种改变，如采用现有长度方向的正负电极封装，则两个正负电极应该是L型的，在宽度方向并行贴装四个LED灯的LED晶元。