Bombilla LED y barra de iluminación LED capaz de emitir luz por encima de 4 PI.

Una bombilla LED, que comprende:

una ampolla de bombilla LED (1);

una columna de núcleo (5) con un tubo de extracción (2);

al menos una tira emisora de luz LED (6, 27, 33, 40) con chips LED (16, 16a, 34) que emiten luz de 4π; un driver (7); y

un conector eléctrico (8), caracterizada porque,

la ampolla de bombilla LED (1) se sella al vacío con la columna de núcleo (5) para formar una cámara sellada al vacío (13), que se llena con un gas que tiene un bajo coeficiente de viscosidad y un alto coeficiente de conductividad térmica, en la que las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40) fijadas en la columna de núcleo (5) se alojan en la cámara sellada al vacío, en la que la tira emisora de luz LED (6, 27, 33, 40) se conecta eléctricamente, a su vez, al driver (7), al conector eléctrico (8), usándose el conector eléctrico (8) para conectarse eléctricamente a una fuente de alimentación externa, para iluminar las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40).

Bombilla LED y barra de iluminación LED capaz de emitir luz por encima de 4 PI.

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD RELACIONADA

Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente China Nº 201010278760.0 presentada el 8 de diciembre de 2010; Nº 201020617406.1 presentada el 22 de noviembre de 2010; Nº 201010610092.7 presentada el 29 de diciembre de 2010; Nº 201020685204.0 presentada el 29 de diciembre de 2010; Nº 201120148195.6

presentada el 11 de mayo de 2011; Nº 201120148206.0 presentada el 11 de mayo de 2011; y Nº 201120319651.9 presentada el 29 de agosto de 2011 en la Oficina Estatal de Propiedad Intelectual de China.

Campo de la Invención La presente invención se refiere al campo de técnicas de iluminación, más particularmente, a una tira emisora de luz LED y una bombilla que usa la misma como se describe en el documento US 2008/285279 A1 de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes de la Invención

En la técnica anterior, una bombilla LED en lugar de una lámpara incandescente típicamente está compuesta por uno o más LED tipo de corriente, una PCB basada en metal (MPCB) , un disipador térmico con una serie de aletas disipadoras, un driver que incluye una fuente de alimentación conmutada y un dispositivo de corriente constante, un miembro de conexión, una ampolla de bombilla anti-deslumbramiento y un conector eléctrico. Actualmente, la eficiencia luminiscente de dicha bombilla se ha puesto al mismo nivel que la de las lámparas fluorescentes de bajo consumo usadas ampliamente. La eficiencia luminiscente de la totalidad de las lámparas luminiscentes de bajo consumo es de 40-70 lm/W, pero la eficiencia luminiscente del elemento LED blanco es ya de hasta 130 lm/W. Por lo tanto, la eficacia de la bombilla LED ha de mejorarse adicionalmente. Los principales problemas de la bombilla LED actual residen en costes y precios de venta demasiado elevados, que son varias veces los de las lámparas luminiscentes de bajo consumo en la condición del mismo flujo luminoso, siendo así difíciles de popularizar. El factor resultante del alto coste no está causado por el propio chip del LED, sino por el elevado coste del disipador térmico de aleación de aluminio, comprendiendo el driver una fuente de alimentación en modo conmutado que tiene un transformador y un dispositivo de corriente constante, así como el paquete de LED. Dicho driver no sólo tiene un coste elevado, sino también una baja eficiencia. Además, este driver incluye elementos adicionales, tales como un triodo, un transformador y un condensador electrolítico que tienen una vida útil corta que no se corresponde con la del LED. La vida útil nominal media de estos elementos es generalmente menor de 25.000 horas, mientras que la vida útil del propio LED debería ser de hasta 50.000-100.000 horas. Es decir, la bombilla LED de la técnica anterior para reemplazar la lámpara incandescente tiene una eficiencia luminiscente relativamente baja de toda la luz, un coste demasiado elevado, y una vida útil demasiado corta. Si la bombilla LED está diseñada reemplazar la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente de bajo consumo que se usan ampliamente, y se convierte en la corriente principal de la iluminación general, entonces la eficiencia de la misma debería aumentarse adicionalmente, el coste debería reducirse significativamente, la vida útil debería alargarse, y deberían tener sustancialmente el mismo peso y volumen que la lámpara incandescente.

La luz emitida del LED proviene de la unión p-n del LED. La unión p-n es originariamente una fuente luminosa de 4ï?°. En la técnica anterior, con el fin de concentrar la luz o conectar con un disipador térmico de metal, la unión p-n del LED se dispone con una capa reflectante, una copa reflectante o un disipador térmico en un lado de la misma, es decir, la fuente luminosa de 4ï?° original está hecha como una fuente luminosa de 2ï?° o menor de 2ï?°. Por lo tanto, los rayos de luz de 2ï?° que se dirigen hacia el disipador térmico, saldrán del mismo después de una única reflexión, 50 múltiples reflexiones y diversas absorciones; mientras que una parte de rayos de luz de 2ï?° que se dirigen hacia una superficie de salida de luz, también saldrán después de una reflexión, múltiples reflexiones y diversas absorciones, ya que esta parte de luz de 2ï?° se dirigirá hacia el disipador térmico, disminuyen en gran medida de este modo una tasa de salida de luz de la unión p-n, es decir, la eficiencia del LED se disminuye. Actualmente, la eficiencia cuántica interna de la luz emitida por la unión p-n del LED ya está cercana al 90%, mientras que la eficiencia cuántica externa 55 de la misma es únicamente aproximadamente del 30%. La expresión de "siendo la eficiencia cuántica interna del 90%" significa que en las uniones p-n, únicamente se drenan el 10% de los electrones inyectados sin generar fotón, mientras que cada uno del 90% de electrones inyectados genera un fotón. Sin embargo, un motivo importante para "siendo la eficiencia cuántica externa únicamente de aproximadamente el 30%" es que la unión p-n que emite originalmente luz de 4ï?° se convierta en un iluminador de 2ï?°. Si la unión p-n del LED puede ser capaz de emitir luz de

4ï?°, mejorará claramente de forma significativa la eficiencia luminiscente del LED.

A este respecto, se han realizado previamente investigaciones. Por ejemplo, la patente China Nº 200510089384.X describe que un único chip de LED se suspende en una sustancia transmisora de luz, para permitir que el chip emita 5 luz de 4ï?°. Sin embargo, esto no resuelve un problema de disipación térmica del chip. Este chip se suspende sin una placa de soporte y, por lo tanto, los conductores de corriente del chip tienen una escasa fiabilidad. Por tanto, únicamente puede usarse un único chip pequeño de corriente, y resulta difícil producir una luz fiable que tenga suficiente flujo de luz de salida. Y, por ejemplo, en la solicitud de patente publicada de Estados Unidos (EE.UU.) Nº 2007/0139949, una pluralidad de chips pequeños están en serie instalados en un caro sustrato conductor térmico 10 transparente, tal como zafiro, diamante, GaN o un sustrato conductor térmico opaco, tal como cobre, SiC. Entonces, la bombilla LED que tiene la forma de la lámpara incandescente se forma conectando el sustrato que se ha descrito anteriormente a una cabeza de bombilla mediante hilos de plomo termoconductores y un soporte con el fin de disipar el calor, y proporcionando una ampolla de bombilla en el exterior de la misma, que no se sella al vacío, pero se carga con aire en la misma y comunicada con la atmósfera ambiente. Como se ha descrito en la solicitud de patente 15 de Estados Unidos anterior, este sustrato transparente termoconductor, tal como zafiro o diamante, es muy costoso y es difícil que sea factible; y puesto que el cobre, el SiC y similares no son transparentes, es imposible conseguir emitir una luz de 4ï?°. Una trayectoria de disipación del calor para este tipo de bombilla es chip ï® sustrato termoconductor ï® hilo de plomo termoconductor ï® soporte termoconductor ï® cabeza de la bombilla. La trayectoria de disipación de calor finaliza en la cabeza de la bombilla, dando como resultado la dificultad de hacer una conexión térmica y un efecto de disipación de calor limitado. Si la cabeza de la bombilla tiene el driver para el LED, entonces esto hará que la trayectoria de disipación de calor se interrumpa o falle. En estas condiciones, si la bombilla se sella al vacío, entonces la trayectoria de disipación de calor también se dividirá. Por lo tanto, es difícil producir una luz práctica que tenga suficiente flujo luminoso de salida.

En la técnica anterior, la mayor parte de las bombillas LED emplean un LED de tipo de corriente que tiene una baja tensión y una alta intensidad. Cada chip de LED tiene una unión p-n, su intensidad operativa es tan extensa como de 0, 35 A, incluso varios amperios, y la potencia eléctrica de 1 W a varios vatios y por encima se concentra en un área de uno a varios milímetros cuadrados del chip. Puesto que la eficiencia cuántica externa del mismo es únicamente aproximadamente del 30%, además de una diferencia de energía entre el electrón inyectado y el fotón generado por éste, así como una diferencia de energía entre el fotón generado por las uniones p-n y finalmente el fotón saliente, aproximadamente el 70% de la energía eléctrica se transformará en calor. Cómo disipar tanto es siempre un problema crítico, puesto que este tipo de LED de corriente aparece en primer lugar. El LED es un dispositivo semiconductor, y un aumento de la temperatura de las uniones p-n del mismo hará que la eficiencia luminiscente disminuya rápidamente,... [Seguir leyendo]

1. Una bombilla LED, que comprende:

una ampolla de bombilla LED (1) ;

una columna de núcleo (5) con un tubo de extracción (2) ;

al menos una tira emisora de luz LED (6, 27, 33, 40) con chips LED (16, 16a, 34) que emiten luz de 4ï?°; 10 un driver (7) ; y un conector eléctrico (8) , caracterizada porque, la ampolla de bombilla LED (1) se sella al vacío con la columna de núcleo (5) para formar una cámara sellada al vacío (13) , que se llena con un gas que tiene un bajo coeficiente de viscosidad y un alto coeficiente de conductividad térmica, en la que las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40) fijadas en la columna de núcleo (5) se alojan en la cámara sellada al vacío, en la que la tira emisora de luz LED (6, 27, 33, 40) se conecta eléctricamente, a su vez, al driver (7) , al conector eléctrico (8) , usándose el conector eléctrico (8) para conectarse eléctricamente a una fuente de alimentación externa, para iluminar las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40) .

2. La bombilla LED de la reivindicación 1, en la que la columna de núcleo (5) comprende adicionalmente un soporte (42) , y el soporte (42) y las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40) fijadas en el soporte (42) se alojan en la cámara sellada al vacío.

3. La bombilla LED de la reivindicación 1 ó 2, en la que la ampolla de bombilla LED (1) es capaz de transmitir luz y conectar el conector eléctrico (8) directamente o mediante una pieza de conexión (9) , y se proporciona una placa reflectante de luz (14a) en un extremo de la ampolla de bombilla LED (1) adyacente al conector eléctrico (8) , en la que el/un soporte (42) de la columna de núcleo (5) comprende un conductor de corriente eléctrica (3, 3a, 29) , un pilar (4) y un hilo metálico (11, 11a) para fijar la tira emisora de luz LED (6, 27, 33, 40) , a su vez, unos electrodos en dos extremos de la tira emisora de luz LED (6, 27, 33, 40) se conectan al conector eléctrico (8) y el driver (7) fuera de la cámara sellada al vacío a través del conductor de corriente eléctrica (3, 3a, 29) .

4. La bombilla LED de la reivindicación 1 ó 2, en la que el gas que tiene un bajo coeficiente de viscosidad y un alto coeficiente de conductividad térmica incluye He, H2, y un gas mixto de He y H2, y a temperatura ambiente el gas tiene una presión de gas en el intervalo d.

5. 1520 Torr.

5. La bombilla LED de la reivindicación 1 ó 2, en la que cada una de las al menos una de las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40) tiene al menos una serie de chips LED (16, 16a, 34) conectados en serie de tal manera que las uniones p-n en los mismos tienen una misma dirección, y el número de chips LED (6, 27, 33, 40) es lo suficientemente grande de tal forma que su tensión excitadora esté próxima a una tensión excitadora externa después de conectar las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40) en serie o en paralelo y en serie, siendo la tensión excitadora total de.

2. 100% de un valor de pico de tensión CA o una tensión de la fuente de alimentación CC.

6. La bombilla LED de la reivindicación 1 ó 2, en la que las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40) se conectan en serie o en serie y paralelo, mientras que funcionan en un modo CA bidireccional o un modo CC unidireccional, y la disposición de las tiras emisoras de luz está en forma de V, W, columna, cono o es plana.

7. La bombilla LED de la reivindicación 1 ó 2, en la que las tiras emisoras de luz LED respectivas (6, 27, 50 33, 40) se entrelazan entre sí o las tiras emisoras de luz LED respectivas (6, 27, 33, 40) se entrelazan entre sí y se sitúan en líneas diagonales de las caras respectivas de una columna poliédrica virtual o cono truncado poliédrico (41) , de manera que cualquier de dos tiras de las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40) no se sitúen en un mismo plano, con el fin de evitar generar una sombra en la ampolla de bombilla LED (1) causada bloqueando la luz emitida de una de las tiras emisoras de luz LED (6, 27, 33, 40) por medio de otra tira emisora de luz LED (6, 27, 33, 40) .

8. La bombilla LED de la reivindicación 1 ó 2, en la que la tira emisora de luz LED (6, 27, 33, 40) con los chips LED (16, 16a, 34) que emiten luz de 4ï?°, comprende:

un sustrato transparente (15) ;

un dispositivo delantero de electrodo (17) de los chips LED proporcionado en dos extremos del sustrato transparente (15) ;

un medio de fijación (19) para fijar el dispositivo delantero de electrodo en los dos extremos del sustrato transparente (15) , y donde el medio de fijación (19) está fabricado de pegamento de alta temperatura, plástico, suspensión de plata o vidrio de bajo punto de fusión; y al menos una serie de los chips LED (16, 16a, 34) instalada en el sustrato transparente (15) y conectada en serie de tal manera que las uniones p-n (24, 35) en el mismo tienen una misma dirección, y teniendo los chips LED (16, 16a, 34) sustratos de chip transparentes, en la que los chips LED (16, 16a, 34) son chips LED o chips LED de alta tensión que tienen un mismo color luminiscente o diferentes colores luminiscentes, los chips LED se fijan independientemente y por separado en el sustrato transparente (15) mediante pegamento transparente (22) , y en la que el sustrato transparente (15) de la tira emisora de luz LED (16, 16a) está fabricado de vidrio blando, vidrio duro, vidrio de cuarzo, cerámica transparente o plástico.

9. La bombilla LED de la reivindicación 8, en la que los chips LED (16, 16a, 34) son chips LED de luz

azul o ultravioleta, chips LED de los tres colores primarios RGB (16, 16a, 34) o chips LED de múltiples colores primarios (16, 16a, 34) .

10. La bombilla LED de la reivindicación 8, en la que la bombilla LED consiste en cualquier de los siguientes elementos (l) - (IV) : 25

(I) comprendiendo adicionalmente la bombilla LED una capa de polvo luminiscente (26) dispuesta alrededor de los chips LED (16) y el sustrato transparente (15) instalado con los chips LED (16) ;

(II) comprendiendo adicionalmente la bombilla LED una primera capa dieléctrica transparente (25) dispuesta sobre 30 una superficie del sustrato transparente (15) en la que los chips LED (16) se instalan y sobre los chips LED (16) ;

(III) comprendiendo adicionalmente la bombilla LED una capa de polvo luminiscente (26) dispuesta alrededor de la capa dieléctrica transparente (25) y el sustrato transparente (15) instalado con los chips LED (16) ; y (IV) comprendiendo adicionalmente la bombilla LED otra capa dieléctrica transparente (25a) y una capa de polvo luminiscente (26) dispuesta a su vez alrededor de la primera capa dieléctrica transparente (25) y el sustrato transparente (15) instalado con los chips LED (16) .

11. La bombilla LED de la reivindicación 8, que comprende adicionalmente una capa dieléctrica transparente (25) y una capa de polvo luminiscente (26) dispuesta a su vez alrededor de los chips LED (16) y el sustrato transparente (15) instalado con los chips LED (16) , o que comprende adicionalmente una capa de polvo luminiscente (26) y una capa dieléctrica transparente (25) dispuesta a su vez alrededor de los chips LED (16) y el sustrato transparente (15) instalado con los chips LED (16) .

12. La bombilla LED de la reivindicación 10, en la que la capa de polvo luminiscente (26, 26a) se fabrica mezclando polvo luminiscente y dieléctrico transparente, comprendiendo el dieléctrico transparente cualquiera de uno de pegamento de silicio, resina epoxi, plástico, pegamento transparente, laca transparente y polímero, o la combinación de los mismos.

13. La bombilla LED de la reivindicación 8, en la que los chips LED (16, 16a) y el sustrato transparente (15) se encierran por un tubo transparente (28) o un tubo de polvo luminiscente transparente (28) en un lado externo de los chips LED (16) y el sustrato transparente (15) , en la que se proporciona una capa de polvo luminiscente (32) en una pared interna o externa del tubo transparente (28) , y el tubo transparente (28) es de vidrio, plástico o pegamento de silicio, 55 en la que la bombilla LED comprende adicionalmente un dieléctrico (31) que tiene un alto coeficiente de transmisividad de la luz, un alto coeficiente de conductividad térmica y elevado índice de refracción, entre el tubo transparente (28) y los chips LED (16, 16a) y el sustrato transparente (15) , en la que el dieléctrico comprende pegamento de silicio transparente, resina epoxi o plástico.