CN100467936C - 发光二极管灯 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管灯，包括发光二极管，还包括至少一个导光板，所述发光二极管分布在所述导光板的中心或中心附近位置，其发出的光朝向导光板的外缘方向，所述发光二极管发出的光线最大限度的经所述导光板的入射端进入所述导光板，其中一部分光线直射到所述导光板的边缘导出。本发明发光二极管灯通过导光板来折射、反射和散射发光二极管的光线，增大了发光二极管的光线的发散率；多层导光板单元层叠可构成多种型式的发光二极管灯，从而具有亮度高、结构简单的优点。

Description

发光二极管灯

技术领域

本发明涉及一种照明用灯具，特别是一种采用发光二极管(LED)为光源的发光二极管灯。

背景技术

近年来市场出现了用发光二极管(LED)作为光源的发光二极管灯(LED)灯，并在各种公开出版物上均有介绍，这种光源具有高效节能、使用寿命长的特点。如中国专利第99801548.2号及中国专利第01246634.4号公开了多种形式的照明用的LED灯。

但现有已有的LED灯大多使用普通的聚光形的LED排列成矩阵的形式构成，如中国专利第01246634.4号专利公布的LED灯，因其射出光的方向受到限制，使LED灯的散射范围受到影响，使光照难以在各方向分布均匀，光强不足；由于LED呈矩阵分布，提高照度只能通过增加LED数量的方法，然而由于单位面积上分布的LED的数量有限，加上LED光线的射出效率低，必须使用光反射装置如反光罩等，难以满足实际照明的照度要求。其外形尺寸和占用的空间较大，在大多数情况下，难以直接取代传统的灯具，如白炽灯、荧光灯等，其应用范围有限。

中国专利第99801548.2号虽然提出了一种外形与普通白炽灯类似的LED灯的结构，但因该种LED灯的基座上仍然使用矩阵式排列LED的构造，其光的射出范围的均匀性虽然得到一定的改善，但仍存在不够均匀的问题；再加上由于LED的使用数量受到限制，要达到实用，只能使用大功率高亮度的LED器件，其应用受技术发展水平的制约。再加上其结构复杂，制造成本高，其应用受到了较大的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种亮度高、结构简单的发光二极管灯。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种发光二极管灯，包括发光二极管，还包括至少一个导光板，所述发光二极管分布在所述导光板的中心或中心附近位置，其发出的光朝向导光板的外缘方向，所述发光二极管发出的光线最大限度的经所述导光板的入射端进入所述导光板，其中一部分光线直射到所述导光板得边缘导出。

上述的发光二极管灯所述的导光板在至少一个平面或边缘上分布有可以反射或折射所述发光二极管发出的光线的光学反射扩散结构，所述光学反射扩散结构以所述发光二极管为中心、以圆形或放射状分布，使一部分光线通过所述导光板的光线向垂直或平行于所述导光板平面的方向传导或散射，所述的光学反射扩散结构为凹坑或槽类结构。

上述的发光二极管灯所述的发光二极管为多只发光二极管，以并联或串联的方式安装在所述导光板上。

上述的发光二极管灯所述的发光二极管为多只发光二极管，以并联或串联的方式安装在独立的安装基板上。

上述的发光二极管灯所述的导光板的中心位置可以设有一个中心孔，多个导光板层叠而形成的中心孔通道形成作为电气连接和热交换的通道。

上述的发光二极管灯所述的通道内设有软性的、具有电气连接和热传导功能的、并可以起机械连接作用的中心连接装置。

上述的发光二极管灯所述的通道内设有刚性的、具有电气连接和热传导功能的、并可以起机械连接作用的中心连接装置，所述中心连接装置为芯轴，所述芯轴为金属的或非金属的、实心的或中空的，其截面为圆形、方形、管形或其它的形状，所述发光二极管灯设有通过所述芯轴与安装基板导热连接的散热环，在所述散热环上方连接有灯帽，在符合不同安全标准的应用中，灯帽也可作为散热环或其一部分使用。

上述的发光二极管灯设有一个透明或半透明的外壳，所述外壳可以是独立的或与导光板的外部边缘熔合在一起的，可以是一次成型的，也可以是经装配或加工后形成的，其形状可以为桶形、球形或葫芦形和其它曲线形状，其上端与灯帽的外部相结合，其内部可以是真空的，也可根据需要充有各种特定气体。

上述的发光二极管灯所述的导光板的大小不相等，可以顺序排列成规则圆形、柱型或不规则形状。

上述的发光二极管灯内可以安装有独立的电源的转换和控制电路，可以以有线、无线的方式控制灯的开、关，也可对光强、光色进行控制。

与现有技术相比，本发明发光二极管灯通过导光板来折射、反射和散射发光二极管的光线，增大了发光二极管的光线的发散率，有效的提高了发光二极管在单位空间的分布密度，从而具有亮度高、结构简单的优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明发光二极管灯作进一步说明，附图中：

图1-1为本发明发光二极管灯第一实施例的示意图。

图1-2为本发明发光二极管灯第一实施例所使用的导光板的示意图及层叠使用的剖视示意图。

图2-1和图2-2为本发明发光二极管灯第二实施例的示意图。

图3为本发明发光二极管灯的第三实施例的结构示意图。

图4-1为本发明发光二极管灯的第四实施例的芯轴结构的截面示意图。

图4-2为本发明发光二极管灯第四实施例的芯轴与外露的散热环相连的结构示意图。

图5-1至图5-4为本发明发光二极管灯的第五实施例的外形图。

图6为本发明发光二极管灯的第六实施例的导光板排列的示意图。

图7为本发明发光二极管灯的第七实施例的控制示意图。

图8为本发明发光二极管灯的第八实施例的示意图。

图9为本发明发光二极管灯的第九实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的发光二极管灯作进一步详细的描述。图1-1为本发明发光二极管灯第一实施例的示意图，图1-2为本发明发光二极管灯第一实施例所使用的导光板的示意图及层叠使用的剖视示意图。

本实施例的发光二极管灯包括：灯帽1和联结结构件10、电源变换电路2、多个发光二极管安装基板3、导线4、多个导光板5、密封结构6、多个发光二极管7。所述的灯帽1可以与普通的标准型的灯座连接的螺旋型(或其它标准型)的灯帽1相同，所述灯帽1具有电气接触点，可以以保证与通用型的灯座安全的结合而接入市电电源，而安装后没有危险的可与人体接触的带电的外露点。所述的联结结构件10连接所述灯帽1和导光板5，可以起电气绝缘作用；所述电源变换电路2安装在所述联结结构件10内，由整流滤波器件组成。在导光板5的中心附近设有可以固定LED或固定装有安装基板3的定位结构(例如阶梯凸台、卡槽等结构)，此结构使发光二极管7与导光板5的位置相对固定。所述的安装基板3为圆盘形，所述发光二极管7安装在安装基板3上，每块安装基板3上的发光二极管7通过基板的导电层以串联(也可以为串并联混合的)方式安装，其电压与电源变换电路2的电压相匹配；每块基板通过导线4连接到电源变换电路2的输出端，并且安装基板3上还可以设有的导电接触点，此触点为发光二极管7提供电源，并同时兼具导热作用；所述的导光板5制成圆盘形，在圆盘的中央有通孔，在此通孔的附近加工有发光二极管7的安装位及对应的入射端，其结构能使发光二极管7发出的光线最大限度的射入盘形的导光板5。同时，在所述导光板5的表面上设有对发光二极管7的光线进行反射和散射的光学反射扩散结构9，所述光学反射扩散结构9是以点状和线状分布于在导光板5的表面，所述光学反射扩散结构9为凹坑或槽类构造。在所述导光板5上，所述光学反射扩散结构9以外的部分仍然为平面结构，对来自导光板5入射端的光线仍然可以透射，这样可以使每一块导光板5发出的光线仍然可以透过其它导光板5射出；而且发光二极管7发出的光还可以直射到导光板5外缘，经外缘上的光学反射扩散结构9射出，使导光板5平面和边缘基本均匀的发光。当多层导光板5层叠在一起同时发光时，就可以得到具有足够亮度的光源。每块导光板5具有相同的结构和尺寸，其外缘可以整齐的叠合连接在一起，并通过粘接、热融等方式结合而具有一定的机械强度，在所述导光板5的上端通过连接结构件10与灯帽1结合，在所述导光板5的下端以一定的方式(例如粘接、热融等)连接密封结构6，从而使得整个发光二极管7、安装基板3、导线4等处于密封状态。

灯帽1及联结结构件10位于灯的上端，与位于其内部的电源变换电路2相联结，电源变换电路2输出的直流电源经过导线4送至安装基板3，并施加至安装基板3上的发光二极管7上，使发光二极管7发光，发光二极管7发出的光线经过入射端射入导光板5，经导光板5上的光学反射扩散结构9沿箭头所示的方向向外部扩散，向下的光线经过相层叠的导光板5透射向外扩散，径向传播的光线经导光板5径向表面的微观散射结构透射出来，多块导光板5层叠，就构成了光线均匀、亮度足够的发光二极管灯。

另外，可以通过调节每个导光板5对应的发光二极管7的数量来调节每个导光板5的功率和发光强度，特别是在使用表面安装型的小型发光二极管7器件时，可以在单个导光板5对应使用数量较多的发光二极管7，在多个导光板5组合后，使大量发光二极管7集中在较小的空间内，结构紧凑，可以成为功率和发光强度均可满足实用要求的发光二极管灯。

图2-1和图2-2为本发明发光二极管灯第二实施例的示意图，在本实施例中，本发明的发光二极管在第一实施例的基础上，增加了外壳21，其上端与灯帽22的外部相结合，从而将发光二极管灯的内部结构与外界密封隔绝。所述外壳21为玻璃或树脂制成的封闭的透明或半透明壳体，所述外壳21可以有效的防止外部环境因素对发光二极管灯内部组件的影响，提高发光二极管灯的稳定性和寿命，也可以改善散热性能，提高使用安全性及提高外观品质。所述外壳21可以是独立的，也可以是与导光板23的外部边缘熔合在一起的，可以是一次成型的，也可以是经装配或加工后形成的，其形状可以为桶形、球形、葫芦形或其它曲线造型，其上端与灯帽的外部相结合，其内部可以是真空的，也可根据需要充有各种特定气体。

图3为本发明发光二极管灯的第三实施例的结构示意图。本实施例的发光二极管灯设有中心连接装置32，所述的中心连接装置32可以是软性的，也可以是刚性的，可以兼具电气连接和热传导功能，也可以起机械结构连接的作用。该连接装置32为刚性时，其材料可以是金属的，也可以是非金属的，其结构可以是实心的，也可以是中空的，其截面可以是圆形、方形、管形或其它特殊形状。本实施例中所述的中心连接装置32为芯轴32，即，在第二实施例的基础上，增加了一根的芯轴32，以及散热环36。所述芯轴32贯穿所有的导光板33，并连接灯帽31、电源变换电路34、散热环36等；并且所述芯轴32上至少具有两根相互绝缘的导线，导线与电源变换电路34上的直流输出端相连接，并与安装基板上的对应输入端进行电气连接，为发光二极管提供电源。

图4-1为本发明发光二极管灯的第四实施例的芯轴结构的截面示意图；图4-2为本发明发光二极管灯第四实施例的芯轴与外露的散热环相连的结构示意图。本实施例中，中心连接装置为芯轴41，具有导热功能，可以以导热性好的金属材料如铜、铝等材料制作而成。并且导线43与芯轴41导热、绝缘，同时将发光二极管工作时散发的热量传递到芯轴41上。可以通过同样的原理将电源变换电路42等电路产生的热量传到芯轴41上，并通过芯轴41将热量传导到灯帽48或专门的散热器47上散发掉。从而特别在使用大功率发光二极管作为光源时，可以保障发光二极管灯的使用性能和使用寿命。

该芯轴41是用导热性能良好的金属材料，如铜材、铝材等材料制成，其上的导线43与芯轴41的金属基体为电气绝缘状态，与安装基板42的电气接点相连接，导线43和金属基体之间有绝缘导热层46，发光二极管灯通电工作时，来自发光二极管、电气线路及电源转换电路的热量通过该导热芯轴41传导出，通过设置在灯帽48下方的外露的散热环47散发掉，可以提高灯的稳定性和使用寿命。在符合不同安全标准的应用中，灯帽也可作为散热环或其一部分使用。

图5-1至图5-4为本发明发光二极管灯的第五实施例的外形图，每块圆盘形的导光板51具有与第一实施例相同的中心内孔结构，并使用相同的安装基板，但每块导光板51的外缘尺寸、形状不同，按一定的规律排列导光板51的排列顺序，可形成与传统的白炽灯形状相似、或具有其它各种曲线造型的LED灯，也可以用少量大尺寸的导光板51制成薄型的平面发光灯。如图5-1所示，本发明发光二极管灯为不同外形尺寸的圆盘形导光板51在按由大至小的顺序排列构成，由于每块导光板51射出面外露的面积都比较大，每块导光板51的均有直接射出光线的平面，故在垂直方向具有更好的光线射出效果；其内部结构与第四实施例相类似，并可以采用第二实施例相类似的壳体。如图5-2所示，本发明发光二极管灯为由不同外部尺寸的导光板51单元构成，其排列顺序从小到大、再从大到小排列，其整体外形与传统的白炽灯相似，可在各种场合直接取代传统的白炽灯。图5-3为同样原理制成的具有曲线扭曲造型的发光二极管灯。图5-4所示的本发明的发光二极管灯则采用半径较大的导光板51制成，为薄形的发光二极管灯，适合在吸顶灯中使用。

还可以在单一的导光板中使用多种颜色的发光二极管组合(如红、绿、蓝)使导光板发出特定颜色的混合光(如接近白色的混合光)。图6为本发明发光二极管灯的第六实施例的导光板排列的示意图，本实施例中每个导光板发出的光色是单一的，图中61、62、63分别为红色、绿色、蓝色的发光二极管，导光板按红、绿、蓝的顺序排列，其合成的光色力图构成一种不鲜明的白色。按一定的顺序和数量排列组合不同颜色的导光板单元，还可以构成其它色调的发光二极管灯，并可以控制不同光色的导光板单元的发光强度而制成特定光色的发光二极管灯。当然，还可以将上述全部的发光二极管都使用单一颜色(如白色)，而直接发出单一颜色的光(如白光)，从而制成单一颜色的发光二极管灯。

图7为本发明发光二极管灯的第七实施例的控制示意图，其中71、72、73分别为可发出不同颜色光的导光板，分别由不同的控制器单元74、75、76独立控制器开关和亮度，可以配合声、光、有线、无线、数字编码载波等方式进行遥控，控制发光二极管的开、关、光强等，通过总控制器77按颜色要求选定不同的颜色，总控制器77输出不同的组合控制信号给分控制器74、75、76，控制器74、75、76通过调节其控制的不同颜色的发光单元，即控制LED灯可以发出不同颜色甚至颜色不断变幻的光色，可以满足特殊场合(如广告行业)的要求。

图8为本发明发光二极管灯的第八实施例的示意图，在本实施例中，在导光板82的上端设置一个反射罩81，反射罩81还可以作为散热装置，反射罩81连接灯帽83和导光板82，还可以在导光板82的外围设置一个透明或半透明的外壳84以加强光线向下的辐射，可以控制光线的投射范围，可直接制成各类吸顶灯满足特殊使用的要求。

图9为本发明发光二极管灯的第九实施例的示意图，本实施例是利用外圆尺寸小的导光板91层叠成为细长形的结构，其形状类似于长形荧光灯的结构，并将电源由两端进入的形式，本实施例由导光体91、金属端头散热器92、接触端子93、外壳94构成，可直接取代现有的荧光灯使用。

Claims (10)

1、一种发光二极管灯，包括发光二极管，其特征在于，还包括至少一个导光板，所述发光二极管分布在所述导光板的中心或中心附近位置，其发出的光朝向导光板的外缘方向，所述发光二极管发出的光线最大限度的经所述导光板的入射端进入所述导光板，其中一部分光线直射到所述导光板的边缘导出。

2、根据权利要求1所述的发光二极管灯，其特征在于，所述导光板在至少一个平面或边缘上分布有反射或折射所述发光二极管发出的光线的光学反射、扩散结构，所述光学反射扩散结构以所述发光二极管为中心、以圆形或放射状分布，使一部分光线通过所述导光板的光线向垂直或平行于所述导光板平面的方向传导或散射，所述的光学反射扩散结构为凹坑或槽类结构。

3、根据权利要求1所述的发光二极管灯，其特征在于，所述发光二极管为多只发光二极管，以并联或串联的方式安装在所述导光板上。

4、根据权利要求1所述的发光二极管灯，其特征在于，所述发光二极管为多只发光二极管，以并联或串联的方式安装在独立的安装基板上。

5、根据权利要求1至4任一项所述的发光二极管灯，其特征在于，所述导光板的中心位置设有一个中心孔，多个所述导光板单元层叠在一起使用，而形成的中心孔通道形成作为电气连接和热交换的通道。

6、根据权利要求5所述的发光二极管灯，其特征在于，所述通道内设有软性的、具有电气连接和热传导功能的、并起机械连接作用的中心连接装置。

7、根据权利要求5所述的发光二极管灯，其特征在于，所述通道内设有刚性的、具有电气连接和热传导功能的、并起机械连接作用的中心连接装置，所述中心连接装置为芯轴，所述芯轴为金属的或非金属的、实心的或中空的，其截面形状为圆形、方形、管形之一，所述发光二极管灯设有通过所述芯轴与安装基板导热连接的散热环，在所述散热环上方连接有灯帽。

8、根据权利要求7所述的发光二极管灯，其特征在于所述发光二极管灯设有一个透明或半透明的外壳，所述外壳是独立的或与导光板的外部边缘熔合在一起的，所述外壳是一次成型的或者是经装配或加工后形成的，其形状为桶形、球形或葫芦形的任意一种，其上端与灯帽的外部相结合，其内部是真空的或者根据需要充有各种特定气体。

9、根据权利要求7所述的发光二极管灯，其特征在于，所述导光板的大小不相等，顺序排列成规则圆形、柱型或不规则形状。

10、根据权利要求9所述的发光二极管灯，其特征在于，所述发光二极管灯内安装有独立的电源的转换和控制电路，以有线或无线的方式控制灯的开或关，或者对光强、光色进行控制。

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