CN101187462A - 一种功率led强光装置 - Google Patents

Abstract

一种功率LED强光照明装置，由导热壳体、透光板和端盖围成的腔体，腔体内设有导热电路板、功率LED、反光碗和控制电路板，其特征是导热壳体外壁设有散热片，内壁设有角度不同的至少一个T形插槽，槽底的中间部分向槽内有微小的弧形或平台形凸起，导热电路板或控制电路板与T形插槽插接，或导热壳体内壁还设有至少一对方齿槽，控制电路板与其插接，导热壳体两个边口处各设有一个插槽，透光板与其插接，反光碗由二个二分之一连体反光碗对扣组成，或每个功率LED反向并联接有稳压二极管，该装置具有散热性能好、发光效率高、节能、长寿命、防尘、防水、抗震和低成本的广泛适用于道路、场、馆、庭、院、车、船、航空和室内外照明以及水下和防爆照明。

Description

一种功率LED强光装置

技术领域

本发明属于半导体技术和照明技术领域，特别涉及一种功率LED强光装置。

背景技术

采用功率发光二极管照明已被世人所用，其结构常是在一个灯壳体上，设置一个框架，框架上装有LED管，通光窗口罩在其上。现有技术解决其散热问题时，将支撑架采用导热材料制成，旨在提高使用寿命，但实用中感到这种单纯依靠材质性能的散热方式，满足不了大功率LED和密集布置时的散热需要，致使大功率LED老化加快和发光效率下降，现有大功率LED照明产品的密封效果较差，在户外使用时水、雾、尘容易侵入，产品线路故障时有发生。

发明内容

本发明针对现有技术不足之处，提供一种具有散热性能好、发光效率高、节能、长寿命、防尘、防水、抗震和低成本的功率LED强光装置方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

参见图1至图17，由导热壳体、透光板和端盖围成装置腔体，腔体内设有导热电路板、功率LED、稳压二极管、反光碗和控制电路板，导热壳体外壁设有散热片，内壁设有至少一个角度不同的T形插槽，导热电路板或控制电路板与其插接，或导热壳体内壁还设有至少一对方齿槽，控制电路板与其插接，导热壳体的两个口边处各设有一个插槽，透光板与其插接。其中：

T形插槽，断面形态是T形，槽底的中间部分向槽内有微小的凸起，凸起的断面是弧形或是凸平台形，T形插槽底与导热电路板间涂有导热硅脂；

插槽，其侧面设有侧密封槽，底面设有底密封槽；

导热壳体，其材质是铝或铜或铝合金或铜合金或其它合金。其表面经阳极氧化或喷塑或镀模或喷漆防锈蚀处理。其上还设有螺孔，出线密封口，或设有安装孔；

安装孔，安装孔的内壁设有至少一对对称凸棱；

在导热壳体布有螺孔，其中朝壳体外侧方向的螺孔侧壁设有开口，螺孔分散设于密封胶圈之外侧。

出线密封口，由锥形口的螺孔、凹锥形头空心螺钉和胶圈构成，锥形口的螺孔在导热壳体上，凹锥形头空心螺钉是铝或铜或塑料的，胶圈的材质是橡胶或塑胶或塑料或树脂的，其胶圈上至少有一个进线孔，引线通过该出线密封口引出，通过凹锥形头空心螺钉对胶圈的径向压力，将出线口良好的密封。

导热电路版，其板基是铝或铜或金属合金或复合陶瓷或FR4材质的，板基上绝缘粘贴有印刷电路，印刷电路上焊接有至少一个功率LED，功率LED的光轴与导热电路板平面成0度或90度夹角；

功率LED的功率至少1W或亮度至少100流明，功率LED的光轴与导热电路板平面为0度夹角时，使用其底焊脚焊接；功率LED的光轴与导热电路板平面为90度夹角时，使用其侧焊脚焊接；

功率LED，是由L型导热板、耐温绝缘支架、透镜、LED管芯、引线、底焊脚、侧焊脚构成，L型导热板、底焊脚、侧焊脚、透镜通过耐温绝缘支架固接在一起，固接包括但不限于注塑、粘接、焊接和插接；耐温绝缘支架的侧面嵌有一对侧焊脚，底面嵌有一对底焊脚，每对焊脚呈对角分布，两对焊脚对应导通且通过引线与管芯连接，L型导热板是铜或铝或它们的合金材料的，L型导热板的立面内侧与LED管芯帖接，帖接面包括但不限于点焊接、钎焊接、压接和粘接；

透镜的内侧面是由凸透镜面和透镜反光碗面组成，凸透镜面位于中心区域的园形凹井的底面，透镜反光碗面位于园形凹井周围，透镜的外侧面是凸透镜面或平透镜面。其透镜材质是石英玻璃或人造水晶或透明硅胶或透明耐温树脂或透明耐温塑料的；

透镜的外侧面是凹透镜面或凹锥面的功率LED，可用于其它环形散光或环面辐射光用途的照射；

透光板，是有色或无色的玻璃或亚克力或聚碳酸脂或有机材质的透明板，其表面形状或是双面平面的或是单面平面，其断面形状是平板的或弧形柱面或折面柱面，单面平面板的内侧非边缘处，布满有小聚光透镜阵列，透光板内侧或镀有增透膜；

端盖是上下布置，每个端盖上设有端盖插槽，透光板与其插接，端盖插槽的侧面设有侧密封槽，端盖插槽的底面设有底密封槽；与导热壳体压接的端盖面，设有端盖密封槽，端盖密封槽的两端与端盖侧密封槽的两端相连接；端盖的边缘设有一排针孔，或针孔里插接有金属针；

底密封胶圈，底密封槽两端与底密封槽相连接形成闭环底密封槽，闭环底密封槽内嵌有底密封胶圈；

端盖密封胶圈，密封槽两端与侧密封槽的两端相连接形成闭环密封槽，闭环密封槽内嵌有端盖密封胶圈；

密封胶条，插槽的侧密封槽内嵌有密封胶条，密封胶条的两端顶到密封胶圈上；

反光碗，由二个二分之一连体反光碗对扣组成，组成后的每个碗面，其断面形态为抛物线形或是由折线围成的抛物线形，反光碗的抛物面的个数与导热电路版的个数相匹配，反光碗的光轴与功率LED的光轴相重合，其材质是塑料、树脂、金属的，反光碗内壁镀有反光层，反光碗的碗口或设有栅片插缝。光栅片与其插接；

光栅片，其材质是金属或非金属条状片，其表面是镜面反光或亚光；

控制电路板，是由铝基或FR4或其他材料的印刷电路板和电子器件构成，其输出的电流是恒定直流电流，电流大小依功率LED的参数设定；

电路是由电源引线、接线端子、控制电路板、至少一组功率LED构成；电源引线与接线端子连接，接线端子与控制电路板连接，功率LED经串联或并联或混联后与控制电路板连接，每个功率LED或与之反向并联有稳压二极管，稳压二极管的稳压值及功率大于功率LED的正向电压和功率，或几个功率LED串联或并联组成功率LED组，与功率LED组反向并联有稳压二极管，稳压二极管的稳压值及功率大于功率LED组的正向电压和功率。

本发明的有益效果是散热性能好、发光效率高、节能、长寿命、防尘、防水、抗震、防鸟站立和低成本，实现灵活照射区域，广泛适用于道路、场、馆、庭、院、车、船、飞机和室内外照明以及水下和防爆照明。

附图说明

图1是本发明主视结构示意图；

图2是图1中C-C俯视剖视结构示意图；

图3是图1中B-B侧视剖视结构示意图；

图4是图1中反光碗的结构示意图；

图5是图1中功率LED外型结构示意图；

图6是图2中H部位的密封胶条结构示意图；

图7是本发明导热壳体结构示意图；

图8是图7中C点插槽结构示意图；

图9是图7中E点弧型槽底的T形插槽结构示意图；

图10是图7中E点凸平台形槽底的T形插槽结构示意图；

图11是本发明端盖外侧结构示意图；

图12是本发明端盖内侧结构示意图；

图13是图12中G点局部剖面结构示意图；

图14是本发明和三个实施方式的功率LED结构示意图；

图15是图14的侧视结构示意图；

图16是图14的A-A剖面结构示意图；

图17是本发明和三个实施方式的电路原理结构示意图；

图18是本发明路灯示例结构示意图；

图19是图18的B-B侧视剖面结构示意图；

图20是本发明射灯示例结构示意图；

图21是图20的C-C侧视剖面图；

图22是图20的A-A俯视剖面图；

图23是本发明单侧发光灯泡(灯管)示例结构示意图；

图24是图23的A-A俯视剖面结构示意图；

图25是图23的导热壳体侧视剖面结构示意图；

图26是图24的B处结构局部放大示意图；

图27是图25的D处结构局部放大示意图；

图28是图3和图19中出线密封口结构放大示意图；

图29是图22中的B处局部放大示意图；

图中：1导热壳体，2导热电路板，3功率LED，4透光板，5反光碗，6端盖，7底槽密封圈，8盖板密封圈，9控制电路板，10散热片，11导热硅脂，12端盖螺钉，13接线端子，14安装螺钉，15金属针，16T形插槽，17出线密封口，18防转动凸棱，19螺孔，20底焊脚，21插槽，22方齿槽，23帖接面，24L型导热板，25耐温绝缘支架，26透镜，27端盖密封槽，28LED管芯，29引线，30侧焊脚，31供电引线，32光栅片，33安装孔，34支撑杆，35端盖底密封槽，36端盖侧密封槽，37导热壳体底密封槽，38导热壳体侧密封槽，39端盖插槽，40密封胶条，41稳压二极管，42锥形口的螺孔，43凹锥形头的空心螺钉，44胶圈。

具体实施方式

例一：功率LED路灯装置

参见图2、图4至图19、图28

功率LED路灯装置的腔体由导热壳体1、透光板4和端盖6围成，腔体内装有导热电路板2，功率LED3稳压二极管41，反光碗5和控制电路板9，导热壳体1外壁设有散热片10，壁内设有7个T形插槽16，导热壳体1内壁两边各设有4对方齿槽22，控制电路板与其插接，导热壳体1左右两个口边处各设有插槽21，透光板4与其插接。其中：

T形插槽16，槽底的中间部分向槽内有微小的凸起，凸起断面是凸平台形，导热电路板2与其插接，T形插槽底与导热电路板间涂有导热硅脂；

插槽21，其侧面设有侧密封槽38，底部设有底密封槽37，透光板4与其插接；

导热壳体1，其材质是铝型材。其上还设有螺孔19、安装孔33、出线密封口17；

螺孔19，导热壳体1布有8个螺孔19，朝壳体外侧方向的螺孔侧壁设有开口，螺孔位于密封胶圈8的外侧；

安装孔33，孔壁设有两个M8安装螺孔，每个孔内设有一个M8安装螺钉，安装孔内壁设有2对凸棱18，2对凸棱与安装螺钉在孔内成等腰三角形分布；

出线密封口17，由锥形口的螺孔42、凹锥形头空心螺钉43和胶垫44构成，锥形口的螺孔在导热壳体上，凹锥形头空心螺钉43是铝的，胶垫44是单孔塑胶的，引线29通过该出线密封口引出，通过凹锥形头空心螺钉43对胶垫44的径向压力，将出线口良好的密封。

方齿槽22，导热壳体1的两边各设有5对方齿槽，其断面形态为方齿形，控制电路板与其中一对方齿槽插接；

导热电路版2，其板基材质为铝材，共7片导热电路板，功率LED3的侧焊脚与其焊接，使光轴与导热电路板平面构成90度夹角，每片导热电路版上焊接的功率LED3分为两组，每组3个；每个功率LED3还反向并联焊接有稳压二极管41。

功率LED3，是由L型导热板24、耐温绝缘支架25、透镜26、LED管芯28、引线29、底焊脚20、侧焊脚30构成，其中L型导热板24立面内侧与LED管芯28点焊接；耐温绝缘支架25将L型导热板24、底焊脚20、侧焊脚30、透镜26注塑固接在一起；透镜26其材质是光学玻璃；透镜26的内侧面是由凸透镜面和透镜反光碗面组成，凸透镜面位于中心区域的圆形凹井底面，透镜反光碗面位于圆形凹井的周围，透镜26的外侧是凸透镜面；耐温绝缘支架25是耐温白色环氧树脂材料，其外侧面嵌有一对侧焊脚30，底面嵌有一对底焊脚20，每个面上的焊脚呈对角分布，两对焊脚对应导通且通过引线29与管芯28连接；

透光板4，其材质是透明聚碳酸脂的，其形状是双平面板压弯成弧形，与导热壳体1的插槽21和端盖插槽39插接；

端盖6是上下布置，每个端盖上设有端盖插槽39，端盖插槽39与透光板4插接，端盖插槽的侧面设有侧密封槽36，端盖插槽的底面设有底密封槽35；与导热壳体1压接的端盖面设有端盖密封槽27，端盖密封槽27的两端与端盖侧密封槽36相连接；端盖的边缘设有一排针孔，针孔里插接有金属针15；

底密封胶圈7，底密封槽35两端与底密封槽37相连接形成闭环底密封槽，闭环底密封槽内嵌有底密封胶圈7；

端盖密封胶圈8，密封槽27两端与侧密封槽36的两端相连接形成闭环密封槽，闭环密封槽内嵌有端盖密封胶圈8；

插槽21的侧槽38内嵌有密封胶条40，密封胶条40的两端顶到密封胶圈8上；

反光碗5，共用两组反光碗，每组由二个二分之一连体反光碗对扣组成，组成后的每个碗面，其断面形态为抛物线形，反光碗5抛物面的个数是7个与导热电路版2相匹配，反光碗的光轴与功率LED的光轴相重合；其材质是ABS注塑的，反光碗内壁镀有铬反光层；反光碗的碗口设有光栅片缝，光栅片32与其插接；

光栅片32，是双面镀铬反光层的塑料片，光栅片总数为32片；

控制电路板9，是由FR4印刷电路板和电子器件构成模块，其输入额定电压是220～240伏交流，输出的电流是350毫安恒定直流。控制电路板9与其中的一对方齿槽22相插接；

电路结构由电源引线31，接线端子13，控制电路板9，功率LED3、稳压二极管41构成；电源引线31与接线端子13连接，接线端子13与控制电路板9连接，7个导热电路板2上的42个功率LED3相串联，串联后与控制电路板9相连接，每个功率LED3反向并联有稳压二极管41，稳压二极管41规格是3.6V，2W，型号是SM223V6；

功率LED3是用CREE Q4片芯封装的，凸透镜面和透镜反光面碗巧妙组合的光学玻璃透镜，最大限度地发挥了功率LED发光效率，额定电流是350毫安下，光通量达到120流明，功率为本瓦，色温是5000～10000K。

该功率LED路灯装置的额定输入功率为50瓦，额定光通量是5040流明，发光效率达到100.8流明/瓦，寿命可达8万小时，灯体重量3.5公斤。

功率LED路灯装置与其它LED路灯、双T5节能灯路灯性能对照表如下：

与不同先进型号路灯的比较	LED路灯NE0J2019	双T5节能路灯GS214ME4P	功率LED路灯装置实施方式一
				输入总功率(W)	60	36	50
光通量(LM)	1654	2700	5040
				发光效率(LM/W)	27.6	75.0	100.8
配光曲线形式	圆形	蝴蝶形	宽蝴蝶形(扇面形)
				寿命(小时)	5万	1.5万	8万
重量(Kg)	8.8	4.5	3.5

与发光效率最高的号称世界王牌36瓦2700流明的贝～特牌的双T5节能路灯(～IERLITEGS214ME4P/X1)相比，寿命是它的540％倍，发光效率是它的134.4％，重量是它的78％，可实现双T5节能路灯无法实现的长条型照射区域的配光效果。与银x牌NEOJ2019型LED路灯相比较，其寿命是它的160％倍，发光效率是它的365.2％，重量是它的39.8％。

该功率LED路灯装置的有益效果是有长条形照射区域、发光效率高、节能、长寿命、防尘、防水和、重量轻、抗震、防鸟站立和低成本，适于道路、码头、场、馆、车、船、航空照明，也适于水下和防爆照明。

例二：功率LED射灯装置

参见图15、图17、图20至图22、图29

由导热壳体1、透光板4和端盖6围成装置的腔体，腔体内设有两片导热电路板2、14个功率LED3、14个稳压二极管41、一个控制电路板9，导热壳体外侧为散热片，导热壳体1其内侧断面形态为倒U型抛物线，，抛物面焦点处设有两个立面T型插槽，每个T形插槽插入一片导热电路板2，每条导热电路板焊有7颗功率LED3，用功率LED3底焊脚20与其焊接，使光轴与导热电路板平面构成0度夹角，功率LED的光轴按扇面分布焊在导热电路板3上。每个功率LED还反向并联焊接有稳压二极管41。控制电路板9与导热电路板的宽度相同的条形恒流模块，T形插槽的端头部分与其插接。

本实施方式其输入额定电压是220～240伏交流，功率LED3的恒定电流是350毫安。总功率为18瓦，光通量是1680流明，发光效率达到93.3流明/瓦，其他密封结构和装配结构与实施方式一相近。

该功率LED射灯装置的有益效果是实现准矩形照射区域、发光效率高、节能、长寿命、防尘、防水、重量轻、抗震和底成本，用于户外、庭院和室内照明以及水下和防爆照明。

实例三：功率LED侧发光灯泡(灯管)

参见图15、图17、图23至图27

该功率LED侧发光灯泡(灯管)，由导热壳体1、透光板4和端盖6围成装置的腔体，腔体内设有一片导热电路板2、6个功率LED3、6个稳压二极管41、和一片控制电路板9和E27灯头构成，导热壳体1只有一个T形插槽16，一个导热电路板2与其中间部分的T形插槽16插接，控制电路板9与其堵头部分的T形插槽插接，控制电路板9的输出电流是350毫安恒定直流，导热电路板上焊有6颗功率LED3，使用功率LED的侧焊脚30焊接，使光轴与导热电路板平面构成90度夹角.

本实施方式的输入额定电压是220～240伏交流，总功率为7瓦，光通量是720流明，发光效率是102流明/瓦，壳体密封结构与实施方式一相近，出线口的密封和结构为E27螺口灯头结构，两个灯头螺钉用于调整灯头旋入灯座后灯体发光角度。

增加灯体长度和功率LED3的数量，使用相同的350毫安恒定直流的控制电路板9，可实现日光灯管的功能和效果，无须灯架和镇流器。

该功率LED側发光灯泡(灯管)的有益效果是实现单侧照射区域、发光效率高、节能、长寿命、防尘、防潮、抗震和底成本，用于室内发光照明。

Claims (16)

1.一种功率LED强光装置，由导热壳体(1)，透光板(4)和端盖(6)围成腔体，腔体内装有导热电路板(2)，功率LED(3)，反光碗(5)和控制电路板(9)构成，其特征是导热壳体(1)外壁设有散热片(10)，内壁设有至少一个角度不同的T形插槽(16)，导热电路板(2)或控制电路板(9)与其插接，导热壳体(1)两个边口处各设有一个插槽(21)，透光板(4)与其插接。

2.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的T形插槽(16)，断面形态是T形，槽底的中间部分向槽内有微小的凸起，凸起的断面是弧形或凸平台形。

3.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的插槽(21)，其侧面设有侧密封槽(38)，其底面设有底密封槽(37)。

4.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的导热壳体(1)，设有安装孔(33)，其内壁设有至少2个凸棱(18)，安装孔(33)的侧壁设有通向腔体的出线密封口(17)。

5.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的导热壳体(1)，其内壁设有至少一对方齿槽(22)，控制电路板(9)与其插接，导热壳体(1)的材质是铝或铜或铝合金或铜合金，其表面经阳极氧化或喷塑或镀模或喷漆等防锈蚀处理。

6.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的导热电路版(2)，其板基是铝或铜或金属合金或复合陶瓷或FR4材质，板基上绝缘粘贴有印刷电路。

7.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的导热电路板(2)，其印刷电路上焊接有至少一个功率LED(3)，功率LED(3)的光轴与导热电路板平面成0度或90度夹角。

8.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的功率LED(3)，其功率不小于1W亮度不小于100流明，其底面设有一对底焊脚(20)，其侧面设有一对侧焊脚(30)。

9.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的透光板(4)，是有色或无色的玻璃或亚克力或聚碳酸脂或有机材质的透明板，其表面形状是双面平面形或是单面平面形，其断面形态是平板形或是弧形或折面形，透光板内侧镀有增透膜。

10.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的端盖(6)，设有端盖插槽(39)，端盖插槽(39)的侧面设有侧密封槽(36)，端盖插槽的底面设有底密封槽(35)，端盖(6)还设有端盖密封槽(27)，端盖(6)的边缘设有一排针孔，或针孔里插接有金属针(15)。

11.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的反光碗(5)，由二个二分之一连体反光碗对扣组成，组成后的每个碗断面形态为抛物线形或由折线围成的抛物线形，其材质是塑料、树脂、金属的，反光碗内壁或镀有反光层，反光碗的碗口或设有栅片插缝。

12.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的功率LED(3)，经串联或并联或混联后与控制电路板(9)连接，每个功率LED(3)与其反向并联有稳压二极管(41)，稳压二极管(41)的稳压值及功率，大于功率LED(3)的正向电压和功率，或几个功率LED(3)串联或并联组成功率LED组，与功率LED组反向并联有稳压二极管(41)，稳压二极管(41)稳压值及功率大于功率LED组的正向电压和功率。

13.根据权利要求1所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的功率LED(3)，是由L型导热板(24)、耐温绝缘支架(25)、透镜(26)、LED管芯(28)、引线(29)、底焊脚(20)、侧焊脚(30)构成，耐温绝缘支架(25)的侧面嵌有一对侧焊脚(30)，底面嵌有一对底焊脚(20)，每对焊脚呈对角分布，两对焊脚对应导通，并通过引线(29)与LED管芯(28)连接。

14.根据权利要求13所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的透镜(26)的内侧面是由凸透镜面和透镜反光碗面组成，凸透镜面位于中心区域的园形凹井的底面，透镜反光碗面位于园形凹井周围，透镜(26)的外侧面是凸透镜面或平透镜面或凹透镜面或凹锥形面，其透镜(26)的材质是：玻璃或人造水晶或透明硅胶或透明耐温树脂或透明耐温塑料的。

15.根据权利要求13所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的L型导热板(24)的立面内侧与LED管芯(28)帖接，帖接面(23)包括但不限于点焊接、钎焊接、压接和粘接，L型导热板(24)、底焊脚(20)、侧焊脚(30)、透镜(26)用耐温绝缘支架(25)固接在一起，固接包括但不限于注塑、粘接、焊接和插接，L型导热板(24)是铜或铝或铜合金或铝合金材料。

16.根据权利要求4所述的一种功率LED强光装置，其特征在于所说的出线密封口(17)，由锥形口的螺孔(42)、凹锥形头空心螺钉(43)和胶垫(44)构成，锥形口的螺孔(42)在导热壳体(1)上，凹锥形头空心螺钉(43)是铝或铜或塑料或树脂的，胶垫(44)的材质是橡胶或塑胶或塑料或硅胶的，其上至少有一个进线孔。

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