CN101377291A - Led灯具 - Google Patents

Abstract

LED灯具。本发明涉及一种LED灯具。它包括连接在灯体上的LED光源、控制电路，在灯体上还设有导热基板、散热板，散热板外表面设有若干筋条，LED光源直接封装于导热基板之上，LED光源连同导热基板固定连接在散热板内表面，导热基板的两面分别与LED光源、散热板内表面热接触，由LED光源、导热基板、散热板及散热板外部对应筋条形成一热传导路径。本发明一可使LED光源与散热外壳直接进行热接触，使LED光源产生的热量可以更迅速的通过散热外壳传递往外界，以达到更好的散热效果；二可实现控制电路与LED光源的空间分离，减少LED发热对控制电路的影响，增强控制电路稳定性。

Description

LED灯具

技术领域

本发明涉及一种LED灯具；尤其涉及一种优化阵列式大功率LED灯具的散热功能，而作出的灯具整体结构的改进。

背景技术

LED具有能耗低，发热量较低和使用寿命长的优点，完全可以替代传统光源。考虑到单片LED发光亮度不足，LED灯一般采用LED阵列式结构，由此产生了LED灯具热量集中、局部温度过高，从而引起电路控制系统不稳定、能耗过大，灯具寿命降低等问题，由此，如何解决散热则成为阵列式LED灯具所需要面对的难题。

目前，针对LED灯具长时间使用后，出现过热的问题，有许多制造、设计单位或个人提出若干技术方案，如：中国专利申请公开号CN1277665A文献，公开了一种LED灯散热方案，该方案中散热是通过灯体内的连接柱吸收连接LED的基座的热量，然后仍在灯体内散热，由于是多次间接散热，且在封闭灯体内，难以达到热量快速传递，散热效果不佳；中国专利授权公告号CN2557805Y文献中，公开了一种大功率LED灯散热方案，该方案中其散热是通过灯体内空气吸收LED的热量传送至与空气接触的灯体接触的灯体散热件，属于气体媒介间接散热，因空气导热性不够，效果亦不佳；中国专利申请公开号CN1359137A文献中，公开了一种热管灯散热方案，该方案中其散热是通过超导热管一端吸收发光装置的热量，在另一端传送热量至与空气接触的灯体散热件，该强制散热方式的成本高，结构复杂；在中国专利申请公开号CN1603679A文献中，公开了一种LED灯散热方案，该方案中其散热是LED的热量(主要是LED基底部的热量)透过线路板和导散热胶层传送至散热板，热量通过线路板时反而更加影响电路控制系统的稳定性。以上的各种设计方案，有的散热效果较差；有的未解决线路板长期于高温中工作的问题；还有的尽管散热效果好，但成本过高、结构复杂。

中国专利申请号“200420112643.7”，名称为“大功率LED散热强化装配结构”的专利申请，公开了一种采用热传导实现LED的热量快速传递至灯具外壳，进而通过外壳与空气进行热对流散热的技术方案。通过散热基板、散热膏及散热底板的设置，使大功率LED产生的热能可良好散热，进而延长大功率LED的使用寿命。但是其中的LED芯片设置于热散发的路径上，没有根本上解决灯具整体使用可靠性、使用寿命的问题。此外，该灯具平面形外壳的表面一般都设置有涂层，它的散热效果不好，当光源数量增多时，这种平面形外壳仍难以将热量快速交换出灯体。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供了一种散热效率高，控制电路独立于照明、散热机构之外，从而能延长使用寿命、降低能耗、光能衰减小的LED灯具。

本发明的技术方案是：包括连接在灯体上的LED光源、控制电路，在灯体上还设有导热基板、散热板，散热板外表面设有若干筋条，LED光源直接封装于导热基板之上，LED光源连同导热基板固定连接在散热板内表面，导热基板的两面分别与LED光源、散热板内表面热接触，由LED光源、导热基板、散热板及散热板外部对应筋条形成一热传导路径。

它还包括固定连接在灯体上的控制电路、电源容置腔，电源容置腔的位置设置在LED光源与散热板的热传导路径之外部；容置腔内的控制电路、电源与LED光源电连接。

在散热板内表面设有若干用于连接、定位LED光源与导热基板的凹槽。

它还设有灯罩、反光板。

所述的散热板内表面为适合配光要求的平面、曲面、多棱面或以上组合。

所述的LED光源阵列式布设于散热板内表面，LED光源之间通过电线实现串联、并联或串并联，或通过厚膜工艺将电路直接印刷在散热板内表面在使LED光源之间串联、并联或串并联。

所述的LED光源之上设具有光有管理作用的透镜或反光板。

本发明将LED光源与散热板(即灯具的结构性外壳)通过一片状的导热基板热连接，使得LED光源在长期使用过程中发出的大量热量能快速、高效地通过带有散热装置的散热板“直排”出灯体内部，降低灯体内部温度，确保LED光源不过热。LED光源与控制电路电连接，将控制电路设置于热传递路径之外，使得控制电路温度不会过高。工作环境温度对电阻、电容、电感等各电路元器件的工作稳定性有很大影响，超过工作温度时，温度升高，电阻(金属电阻)增大，电路稳定性降低，灯具的能耗增加、光效降低，使用寿命也会大幅缩短。LED灯具中，主要发热部件为LED光源(P-N结)和控制电路上的电阻、电感线圈，其中LED光源(P-N结)所产生的热量又占据了绝大部分，热量散发影响控制电路稳定性，从而影响LED光源发光效果，同时进一步增加灯具局部温度，造成恶性循环。在本发明中，一是使LED光源与散热外壳直接进行热接触，使LED光源产生的热量可以更迅速的通过散热外壳传递往外界，以达到更好的散热效果；二是实现了控制电路与LED光源的空间分离，减少LED发热对控制电路的影响，增强控制电路稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图中，1为散热板，1a为筋条，2为控制电路，3为容置腔，4为外壳，4a为分隔筋，5为灯罩，6为LED光源，7为导热基板，8为反光板，9为电源；I所指示虚线框为开放性散热区域，II所指示虚线框为LED电器区域，III所指示虚线框为LED照明区域。

图1-1为图1中M处局部放大图

图2为本发明中容置腔设于灯体侧部的结构示意图

图2-1为本发明中容置腔设于灯体上部的结构示意图

图3为本发明应用于路灯的结构示意图

图4-1为本发明应用于吊灯的一种实施方式结构示意图

图4-2为本发明应用于吊灯的另一种实施方式结构示意图

图5为本发明应用于吸顶灯的结构示意图

图6为本发明应用于双电器腔吊灯的结构示意图

图7为本发明应用于双照明腔吊灯的结构示意图

图8为本发明应用于壁灯的结构示意图

图9为本发明应用于LED导光板灯的结构示意图

具体实施方式

实施例1

如图1，本发明包括连接在灯体上的LED光源6、控制电路2，在灯体上还设有散热板1，LED光源6固定连接在散热板1内表面，散热板1外表面设有若干筋条1a；LED光源6封装于导热基板7之上，LED光源6连同导热基板7固定连接在散热板1内表面，导热基板7的两面分别与LED光源6、散热板1内表面热接触，由LED光源6、导热基板7、散热板1及散热板外部对应筋条1a形成一热传导路径。图1-1示意出本发明的热量传递路径，图中可看出，筋条1a与空气对流散热的散热面积增大，提高了散热效果。

本发明还包括一固定连接在灯体上的控制电路2、电源9的容置腔3，容置腔3的位置设置在LED光源6与散热板1的热传导、对流路径之外部；容置腔3内的控制电路2、电源9与LED光源6电连接。

在散热板1内表面设有若干用于连接LED光源6与导热基板7的凹槽。

它还设有灯罩5、反光板8。

图中散热板1(即灯体外壳顶部壳体)上通过成型工艺或焊接加工，设置若干筋条1a，形成开放性散热区域I，该区域具有一由下至上的散热路径，筋条1a(类似或等同与散热翅板)与空气能形成高效的热对流，如图1-1。在散热板1的下方，散热板1与灯罩5形成一封闭、半封闭或开放的区域，该区域为LED照明区域III；本发明将控制电路2、电源9置于一容置腔3内，形成一LED电器区域II，它设置在散热路径之外，可在外壳4内通过分隔筋4a形成，也可独立设置为一盒体。使LED电器区域II与LED照明区域III部分加大了空间上的分布距离，减少了这两个区域各自的工作环境之间的影响，LED电器区域II与LED照明区域III的合理分布可增加该区域的外部结构裸露面积，即与外界的热交换面积，进一步实现了降温效果。

在绝缘可靠的情况下，散热板1、外壳4还可置于水等换热效率较好的媒介中。

PCB控制电路板2为独立设置，当其上的集成电路可以独立完成电路控制(稳压、电路调控等该灯具电路所要求具备功能)时，可省略容置腔3；同样，当容置腔3(内含电池组或蓄电池等供电设备，及相关起恒压、控制等作用的电器件)可以独立完成电路控制(稳压、电路调控等该灯具电路所要求具备功能)时，可省略PBC控制电路板2。

LED电器区域II位于LED照明区域III至开放性散热区域I所形成的热传导、对流路径之外，其空间相对位置可根据具体应用进行调整，如图2、2-1。

用于户外照明使用的LED灯具的LED电器区域腔II、LED照明区域III，该两区域的构件分别形成密闭设置，达到IP65以上防护等级要求，户内照明的LED灯具的LED电器区域II、LED照明区域III，其区域内部达到IP20防护等级要求。

本发明使阵列式大功率LED灯具具备良好的散热效果，同时结构合理，便于设计应用，利于生产加工，在各类灯具中都可得到较好的应用，可应用于各类灯具。

实施例2

如图3所示，该LED路灯灯头包含三个分离的功能性结构腔，由灯体、LED光源与控制电路组成。外部电源线接入容置腔3内的电源9，转化为LED恒定工作电压接入PCB控制电路板2，经由散热板1与外壳4上的分隔筋4a之间的过线槽接入照明区域III；多颗LED光源6分别封装于各自对应的LED导热基板7上，阵列式排布于散热板1内表面的凹槽内，通过接线实现LED光源6之间的串并连接，总线连接LED电器区域II引出线。LED光源6产生的绝大部分热量由导热基板7直接传导入开放式散热板1下表面直至开放式散热板1上部分多根错落有致的格栅状导热筋条1a，由于本灯具开放式散热区域I直接裸露于外界空气中，由温压作用与外界自然风共同作用形成的空气对流通过开放式散热板1上部分多根错落有致的格栅状导热筋条间的空隙，实现开放式散热区域I内的热空气与外界的冷空气交换，迅速的将LED光源6产生的热量最大限度的散发出去，从而实现了高效的散热效果。由于封盖外壳上分隔筋4a的阻挡，LED照明区域III的大部分热量将不会传至LED电器区域II，而电器区域II内电阻、电感线圈等电器件产生的热量经由开放式散热板1与封盖外壳4传至外界，降低了电器区域内温度，减小了对控制电路的负面影响。

实施例3

如图4、4-1所示，LED吊灯包含三个分离的功能性结构区域，LED电器区域II空间位置位于开放式散热区域I上方；LED照明区域III空间位置位于开放式散热区域I下方。该灯具通过PCB控制电路板2进行电路控制，电源直接接入容置腔3内的PCB控制电路板2，经由开放式散热板1与封盖外壳上的分隔筋4a之间的过线槽接入LED照明区域III，照明区域内接线与实施例1所述路灯类似。LED光源6产生的绝大部分热量由导热基板7直接传导入开放式散热板1下表面直至开放式散热板1上部分多根错落有致的格栅状导热筋条1a，由于本灯具开放式散热区域部分I直接裸露于外界空气中，由温压作用与外界自然风共同作用形成的空气对流通过开放式散热板1上部分多根错落有致的格栅状导热筋条间的空隙，实现开放式散热区域I内的热空气与外界的冷空气交换，迅速的将LED光源6产生的热量最大限度的散发出去，从而实现了高效的散热效果。由于LED电器区域II与LED照明区域III之间分隔了一个较大的距离，LED照明区域III的大部分热量将不会传至LED电器区域II，而PCB电路控制板2上所产生的热量经由开放式散热板1与封盖外壳4传至外界，降低了电器腔内温度，减小了对控制电路的负面影响。

实施例4

如图5所示，LED吸顶灯功能结构与实施例2所述吊灯雷同，仅安装方式存在区别。电路实现与散热实现完全参照实施例2所述吊灯。

实施例5

如图6所示，该LED吊灯功能结构与实施例1所述路灯类似，但共设有四个分离的功能性结构腔，其中包括一个开放式散热区域I、一个位于开放式散热区域I下方的LED照明区域III与两个位于灯体两端LED电器区域II。LED照明区域III内，多颗LED光源6分别封装于各自对应的LED导热基板7，沿灯具长度方向排布于开放性散热板1内表面的凹槽内，LED光源6分成两路或多路接线，分别接入位于灯具两端的两个LED电器区域II以实现对LED光源阵列的分路控制。LED光源6产生的绝大部分热量由导热基板7直接传导入开放式散热板1下表面直至开放式散热板1上部分多根错落有致的格栅状导热筋条1a，由于本灯具开放式散热区域I部分直接裸露于外界空气中，由温压作用所形成的空气对流通过开放式散热板1上部分多根错落有致的格栅状导热筋条间的空隙，实现开放式散热区域I内的热空气与外界的冷空气交换，迅速的将LED光源6产生的热量最大限度的散发出去，从而实现了高效的散热效果。由于封盖外壳上分隔筋4a的阻挡，LED照明区域III的大部分热量将不会传至LED电器区域II，而电器区域II内电阻、电感线圈等电器件产生的热量经由开放式散热板1与封盖外壳4传至外界，降低了电器腔内温度，减小了对控制电路的负面影响。

实施例6

如图7所示，该LED吊灯功能结构与实施例2所述吊灯类似，但共设有五个分离的功能性结构腔，其中包括一个沿灯体长度方向布置的LED电器区域II、两个分置于LED电器区域II两侧的开放式散热区域I、及分置于两个开放式散热区域I下方的两个LED照明区域III。外部电源线接入容置腔3内的电源9，转化为LED恒定工作电压后分别接入两块PCB控制电路板2，再封盖外壳上的分隔筋4a上预留的过线孔接入LED照明区域III，由两块PCB控制电路板2分别对两个LED照明区域III内的LED光源6进行电源供给与控制。灯具散热原理与实施例1所述路灯类似。

实施例3、实施例5、实施例6所述吊灯适用于吊绳、吊杆、吊链等各类悬吊灯具。实施例4所述吸顶灯同样适用于墙面安装。

实施例7

如图8所示，LED壁灯包含三个分离的功能性结构腔，LED照明区域III空间位置位于开放式散热区域I下方；LED电器区域II空间位置位于LED照明区域III下方。该灯具通过容置腔3进行电路控制，省略了PCB控制电路板2，外部电源线接入容置腔3内的电源9，，经由开放式散热板1与封盖外壳上的分隔筋4a之间的过线槽接入LED照明区域III，照明区域内接线与实施例5所述吊灯类似。

实施例8

如图9所示，LED导光板包含五个分离的功能性结构腔，开放式散热区域I空间位置位于LED照明区域III两侧；LED电器区域II空间位置位于LED照明区域III两端，LED照明区域III内照明主要通过导光板5实现。该灯具通过PCB控制电路板2进行电路控制，电源直接接入PCB控制电路板2，经由与封盖外壳上分隔筋4a上预留的过线孔接入LED照明区域III，照明腔内接线与实施例5所述吊灯类似。

本发明的功能性分离结构大幅降低了LED光源发热对控制电路工作温度的影响，增强了LED控制电路的稳定性；同时具有散热板1外部的导热筋条，增加了散热面积，而LED光源与散热板直接进行热接触，减少了间接散热的次数，进一步加速了灯具与外界的热交换，降低了光源及电器的工作温度，从而减少了电路阻耗，提高了光效，延长了灯具的使用寿命。

Claims (7)

1、一种LED灯具，包括连接在灯体上的LED光源、控制电路，其特征在于，在灯体上还设有导热基板、散热板，散热板外表面设有若干筋条，LED光源直接封装于导热基板之上，LED光源连同导热基板固定连接在散热板内表面，导热基板的两面分别与LED光源、散热板内表面热接触，由LED光源、导热基板、散热板及散热板外部对应筋条形成一热传导路径。

2、根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，它还包括固定连接在灯体上的控制电路、电源容置腔，电源容置腔的位置设置在LED光源与散热板的热传导路径之外部；容置腔内的控制电路、电源与LED光源电连接。

3、根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，在散热板内表面设有若干用于连接、定位LED光源与导热基板的凹槽。

4、根据权利要求1、2或3所述的LED灯具，其特征在于，它还设有灯罩、反光板。

5、根据权利要求1、2或3所述的LED灯具，其特征在于，所述的散热板内表面为适合配光要求的平面、曲面、多棱面或以上组合。

6、根据权利要求1、2或3所述的LED灯具，其特征在于，所述的LED光源阵列式布设于散热板内表面，LED光源之间通过电线实现串联、并联或串并联，或通过厚膜工艺将电路直接印刷在散热板内表面在使LED光源之间串联、并联或串并联。

7、根据权利要求1、2或3所述的LED灯具，其特征在于，所述的LED光源之上设具有光有管理作用的透镜或反光板。

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