CN102022650B - Led灯具和led照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED灯具和LED照明设备。该LED灯具包括：基座，其上设置有凸台，每个凸台上设置有光源组件，每个光源组件包括：铝基板，设置在凸台的安装平面上，安装平面与光源平面之间具有第一夹角；LED芯片，连接在铝基板上；一个或多个凸透镜，连接在铝基板上，且罩设在LED芯片的外侧；反光板，连接在凸台的边缘处，位于凸透镜的一侧，且将凸透镜第一区域出射的光线反射至与第二区域出射的光线叠加。本发明通过倾斜的凸台、凸透镜和反光板构成了LED灯具的配光系统。部分弱光区域的光线会经过反光板的反射与另一部分弱光区域的光线重叠照射在目标板上，改善了LED灯具提供斜射面光源时在目标板上的照度均匀性。

Description

LED灯具和LED照明设备
技术领域
本发明实施例涉及提供斜射面光源LED灯具的结构技术，尤其涉及一种LED灯具和LED照明设备。 
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)光源作为一种有效的节能产品，已经越来越多的应用于市政照明等多种场合下的灯具中。几乎所有的传统灯型都有对应的LED取代灯型。 
广告牌灯具因其特殊的照射角度，对其替代产品的LED灯具的配光有特殊的要求。广告牌的照射面积长宽比通常大于2∶1，需要面光源进行照射。灯具通常只能设置在广告牌的侧边，所以需要灯具为广告牌提供斜射的面光源。对于点状的LED而言，需要大量的LED构成点阵，以形成面光源。 
但是，上述点阵状LED灯具存在如下缺陷：LED芯片所发出的光线在各个角度上几乎没有区别，而在LED灯具斜射广告牌时，光线在广告牌上的照度会随着光线经过距离的增加而显著降低，导致照射在广告牌上的光线不均匀。所以现有技术中存在LED灯具提供斜射面光源时无法为目标板提供均匀照度的问题。 
发明内容
本发明提供一种LED灯具和LED照明设备，以实现LED灯具在提供斜射面光源时，能够为目标板提供均匀的照度。 
本发明实施例提供一种LED灯具，其中，包括： 
基座，所述基座的光源平面上设置有凸台，所述凸台上设置有光源组件， 每个所述光源组件包括： 
铝基板，设置在所述凸台的安装平面上，所述安装平面与所述光源平面之间具有第一夹角，所述第一夹角为锐角； 
LED芯片，连接在所述铝基板上； 
一个或多个凸透镜，连接在所述铝基板上，且罩设在所述LED芯片的外侧； 
反光板，连接在所述凸台的边缘处，位于所述凸透镜的一侧，且将所述凸透镜第一区域出射的光线反射至与第二区域出射的光线叠加。 
如上所述的LED灯具，优选的是：每个所述光源组件中凸透镜的数量为一个，所述反光板与所述凸透镜的主光轴之间具有第二夹角，所述第二夹角小于凸透镜主光轴的光束角。 
如上所述的LED灯具，优选的是：每个所述光源组件中凸透镜的数量为两个，每个所述凸透镜包括中心部位的强光区域和边缘部位的弱光区域；所述反光板将一个凸透镜强光区域出射的光线反射至与另一个凸透镜强光区域出射的光线叠加。 
如上所述的LED灯具，优选的是：所述反光板设置在所述凸台邻近于光源平面的边缘或远离光源平面的边缘。 
如上所述的LED灯具，优选的是：所述第一夹角的角度为15°～40°，所述第二夹角的角度为5°～20°。 
如上所述的LED灯具，优选的是，还包括：散热鳍片，垂直地设置在所述基座背离所述LED芯片的一侧，各散热鳍片之间形成对流通道，所述对流通道与所述光源平面平行，且所述对流通道的出风口竖直朝上，所述对流通道的进风口设置在对流通道的下端。 
如上所述的LED灯具，优选的是：所述散热鳍片焊接固定在所述基座上。 
如上所述的LED灯具，优选的是：每两个所述散热鳍片的竖直边缘相互连接，形成筒状体。 
如上所述的LED灯具，优选的是：所述筒状体的竖直侧面上开设有散热口。 
如上所述的LED灯具，优选的是：所述凸台与所述基座一体成型，且材质为金属。 
如上所述的LED灯具，优选的是：所述铝基板与所述凸台的安装平面之间具有导热硅脂制备的导热层。 
如上所述的LED灯具，优选的是：所述铝基板上开设有安装孔，所述凸透镜通过所述安装孔固定在所述铝基板上。 
如上所述的LED灯具，优选的是：所述基座上还罩设有防尘罩，围设在各所述凸台的外侧，所述防尘罩与所述基座之间设置有硅胶垫。 
如上所述的LED灯具，优选的是：所述凸台的数量为多个，所述凸台的形状为条状或点状，多个所述凸台分布设置在所述基座上。 
本发明实施例还提供了一种LED照明设备，其中：包括本发明所提供的LED灯具，还包括支撑架，所述LED灯具的基座连接在所述支撑架上。 
如上所述的LED照明设备，优选的是：所述LED灯具的基座通过旋转架连接在所述支撑架上，所述旋转架包括固定部、第一转动轴和第二转动轴，所述固定部通过竖直的第一转动轴设置在所述支撑架上，所述第二转动轴水平连接在所述固定部上且穿设在所述基座中。 
如上所述的LED照明设备，优选的是：所述LED灯具的数量为两个。 
本发明提供的LED灯具和LED照明设备，通过倾斜的凸台、凸透镜和反光板，构成了LED灯具的配光系统。通过反光板，将部分区域出射的光线进行反射，与另一部分区域出射的光线相互叠加，根据需要来弥补目标板上照度不足的区域，改善了LED灯具提供斜射面光源时在目标板上的照度均匀性。当使用一个凸透镜时，光线经过凸透镜之后能够形成强光区域和弱光区域，强光区域直接照射目标板，而部分弱光区域的光线会经过反光板的反射与另一部分弱光区域的光线重叠照射在目标板上，从而对弱光区域的照度不足进行弥补。当使用两个凸透镜时，可以重叠两个强光区域，使其照射到目标板的远端，从而弥补目标板远端的照度不足。 
附图说明
图1为本发明实施例一提供的LED灯具的结构示意图； 
图2为本发明实施例一所提供LED灯具中一个凸台的放大结构示意图； 
图3A为本发明实施例一LED灯具的光路原理图； 
图3B为图3A中圆圈内的放大结构示意图； 
图4为本发明实施例二提供的LED灯具中一个凸台的放大结构示意图； 
图5A为本发明实施例二LED灯具的光路原理图； 
图5B为图5A中圆圈内的放大结构示意图； 
图6A为本发明实施例三LED灯具的光路原理图； 
图6B为图6A中圆圈内的放大结构示意图； 
图7为本发明实施例四提供的LED灯具的俯视结构示意图； 
图8为本发明实施例四提供的LED灯具中散热鳍片的结构示意图； 
图9为本发明实施例提供的另一种LED灯具的俯视结构示意图； 
图10为本发明实施例五提供的LED灯具的结构示意图； 
图11为本发明实施例六提供的LED照明设备的结构示意图。 
附图标记： 
1-基座；   2-光源平面；3-凸台； 
4-LED芯片；5-铝基板；  6-凸透镜； 
7-反光板； 8-安装平面；9-安装孔； 
10-目标板；11-防尘罩； 12-散热鳍片； 
13-出风口；14-进风口；15-散热口； 
20-LED灯具；30-支撑架；    40-旋转架； 
41-固定部； 42-第一转动轴；43-第二转动轴。 
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 
实施例一 
图1为本发明实施例一提供的LED灯具的结构示意图，该LED灯具包括基座1，该基座1的光源平面2上设置有多个凸台3。凸台3可以与待安装的LED芯片4对应，按照具体设计要求呈点阵状分布在基座1的光源平面2上。所谓光源平面2是基座1上的一个平面。图2为本发明实施例一所提供LED灯具中一个凸台的放大结构示意图。如图1和图2所示，每个凸台3上设置有一个或多个光源组件，每个光源组件包括铝基板5、LED芯片4、凸透镜6和反光板7。其中，铝基板5设置在凸台3的安装平面8上，该安装平面8与光源平面2之间具有第一夹角θ，该第一夹角θ为锐角。具体的，可以将凸台3的剖面形状设计为三角形或梯形，使安装铝基板5的安装平面8能够与光源平面2具有一夹角即可。各凸台3的安装平面8设置方向角度保持一致，各凸台3的安装平面8与光源平面2之间的第一夹角可以相同，也可以不同。LED芯片4连接在铝基板5上，具体可以将LED芯片4焊接在铝基板5上。凸透镜6连接在铝基板5上，且罩设在LED芯片4的外侧。具体的，可以在铝基板5上开设一个或多个安装孔9，将凸透镜6通过安装孔9可以卡设固定在铝基板5上。反光板7连接在凸台3的边缘处，位于凸透镜6的一侧，且与凸透镜6主光轴之间具有第二夹角，该第二夹角小于凸透镜6主光 轴的光束角。反光板7是突出于安装平面8的一个板状物，大致与安装平面8垂直，但向外倾斜一定的角度。该反光板7可以设置在凸台3邻近于光源平面2的边缘，如图1和图2所示。 
下面详细介绍上述灯具提供斜射面光源照明的光路原理，光路图如图3A和3B所示。 
首先，凸透镜6能够汇聚LED芯片4的光线，且为对称结构。当光线通过凸透镜6之后，主要光线集中在LED芯片4中心部位，凸透镜6的垂直中轴线一般为主光轴，大致为垂直于LED芯片4底面的轴线。在主光轴附近一个较小的光束角内近似矩形部分射出大部分光线。为区分起见，将主光轴光束角区域记为强光区域，将此区域之外的区域记为弱光区域。在凸透镜6的作用下，强光区域射出的光线强度较高，弱光区域射出的光线强度较弱。 
其次，经过凸透镜6弱光区域射出的光线，其照度随着距离的增加而急剧降低。本实施例通过设置反光板7，与凸台3和凸透镜6一起组成配光系统来解决弱光区域光线照度低的问题。强光区域射出的光线会主要照射到目标板10的远端，即图3A中的B-C区域。弱光区域射出的光线量随着与主光轴距离的增加而降低。如图3A和图3B所示，远离反光板7的第一弱光区域射出的光线直接照射到目标板10的近端，即图3A中的A-B区域，而邻近反光板7的第二弱光区域射出的光线将被反光板7反射，也照射到目标板10的近端A-B区域，弥补第一弱光区域对近端照射亮度的不足，从而增加目标板10近端的照度。使强光区域和弱光区域射出光线所照射区域的照度尽量均匀。经过凸透镜6、反光板7和倾斜凸台3的相互配合，LED灯具照出的有效灯光的70％能够均匀照射在一个近似于矩形的区域内。 
由上述光路原理可知，反光板7与凸透镜6主光轴之间的第二夹角可以根据具体需求来设定。当反光板7大致为平板时，其平板的轴线与主光轴之间的夹角可视为第二夹角。当采用具有一定弧度的板材作为反光板7时，反光板7远离凸透镜6的远端与LED芯片4之间的连线和主光轴之间的夹角可 视为第二夹角。第二夹角的角度优选为5°～20°。 
在本实施例的技术方案中，凸台优选是与基座一体成型制备，且材质可以为导热效果良好的金属，优选为采用铝型材制备基座。凸台的数量可以为一个或多个，形状可以为条状或点状，多个凸台可以分布设置在基座上。 
可以在铝基板与凸台的安装平面之间进一步设置导热硅脂制备的导热层，以降低铝基板与凸台的安装平面之间的热阻，提高导热性能。具体操作是可以将导热硅脂直接涂抹在铝基板或凸台的安装平面上。 
在基座1上还可以设置其他辅助部件，例如在基座1上设置防尘罩11，围设在各凸台3的外侧，以便隔离灰尘。防尘罩11可以通过螺钉来固定在基座1上，优选是在防尘罩11与基座1之间设置硅胶垫来实现密封。 
实施例二 
图4为本发明实施例二提供的LED灯具中一个凸台的放大结构示意图，本实施例与实施例一的区别在于，反光板7设置在凸台3远离光源平面2的边缘，本实施例的技术方案更适用于照射目标板10的近端。 
图5A为本发明实施例二LED灯具的光路原理图，图5B为图5A中圆圈内的放大结构示意图，与实施例一区别在于，本实施例的反光板7设置在凸台3远离光源平面2的一侧，远离反光板7的弱光区域直接照射目标板10的近端，强光区域直接照射目标板10的远端，而邻近反光板7的弱光区域经反射后照射到目标板10的近端。两个弱光区域光线的叠加增加了目标板10近端的照度，使整个目标板10上的照度尽量均匀化。 
上述实施例的技术方案对凸透镜的数量为一个时的情况进行了说明。但凸透镜的数量也可以为多个，光线经凸透镜出射时会大致行程强光区域和弱光区域，通过反光板角度的合理设置，可以将至少部分区域的光线与另一区域的光线叠加，即反光板将凸透镜第一区域出射的光线反射至与第二区域出射的光线叠加。从而能够在目标板上弥补部分区域的照度不足，例如通过叠加弥补原有弱光区域单独照射部分的照度不足，或者弥补目标板远端，由于 距离光源远而出现的照度不足问题。下面以凸透镜的数量为两个进行举例说明。 
实施例三 
图6A为本发明实施例三LED灯具的光路原理图，图6B为图6A中圆圈内的放大结构示意图。本实施例与上述实施例的区别在于：每个光源组件中凸透镜6的数量为两个，两个凸透镜6并连，且罩设在LED芯片4的外侧，如图6B所示。每个凸透镜6大致包括中心部位的强光区域和边缘部位的弱光区域；反光板7将一个凸透镜6强光区域出射的光线(对应于b-c区域)反射至与另一个凸透镜6强光区域(对应于a-f区域)出射的光线叠加，反射后的区域对应于b-e区域。并且，本实施例中反光板7设置在凸台3远离光源平面2的边缘，叠加的光线照射到目标板10的远端。 
由于目标板的远端距离光源较远，所以随着距离增加而照度减弱，本实施例将两个强光区域的光线叠加后照射到目标板的远端，能够弥补照度的不足，使目标板上的照度均匀性提高。 
当目标板变更为水平设置时，可以相应的将反光板设置在凸台邻近于光源平面的边缘，光路原理类似。 
实施例四 
本实施例可以以上述各实施例为基础，进一步在LED灯具上还设置有散热系统，且该散热系统优选是散热鳍片12，散热鳍片12垂直地设置在基座1背离LED芯片4的一侧。可参见图1所示。图7为本发明实施例四提供的LED灯具的俯视结构示意图。 
众所周知，LED在发光的同时会发出大量热量，特别是大功率LED灯具，散热问题直接影响到LED的使用寿命，制约着产业的发展。LED灯具相比于电子产品具有其特殊的散热要求。电子产品的寿命一般较短，与强制散热的电机寿命相当，而LED的使用寿命远远超出电机的寿命，而且LED灯具通常批量的装设在公共场合，难以更换。这些都是LED灯具无法采用强制风冷散 热，而只能依赖于自然风冷的原因。基于上述LED灯具的特点，本实施例的LED灯具选择了散热鳍片12进行散热。 
本实施例中，各散热鳍片12之间形成对流通道，对流通道与光源平面2平行，且如图8所示，对流通道的出风口13竖直朝上，对流通道的进风口14设置在对流通道的下端。由于光源平面2通常是朝向竖直设立的广告牌的，即光源平面2通常竖直设置。本实施例中通过竖直设置散热鳍片12，可使得散热鳍片12之间的对流通道基本保持在平行于光源平面2的竖直状态，有利于热空气和冷空气在重力作用下实现对流，具有良好的散热效果。对于常规尺寸的LED灯具而言，散热鳍片12的高度一般大于70毫米。散热鳍片12的厚度可以为0.7～1毫米，优选约为0.8毫米，LED灯具用空气自然对流冷却。 
在上述技术方案中，散热鳍片12可焊接固定在基座1上，或者也可以以挤压成型的工艺加工出散热鳍片12。实际应用中，由于LED灯具通常要求尺寸较大，所以优选采用焊接工艺，使得散热鳍片12和基座1可以各自独立的制备，而后进行组装焊接，能够有效降低工艺难度。 
本实施例中，优选是设置每两个散热鳍片12的竖直边缘相互连接，即形成筒状体，则能够保证对流通道的畅通。筒状体的一个竖直侧面即基座1的表面，另一个竖直侧面连通。两两连接的散热鳍片12有利于保持散热鳍片12之间的间距，提高产品的结构强度。通常，凸台3呈行布设在基座1上，则散热鳍片12的筒状体大致保持与凸台3行的垂直。或者，也可以设置散热鳍片12的筒状体与凸台3行保持平行，如图9所示。 
为了尽可能的使散热鳍片12垂直于地面，同时让LED灯具整体在目标板10上的照度均匀，本发明实施例加入了具有倾斜安装平面8的凸台3，凸台3安装平面8的倾斜角度随应用场合不同而略有不同。优选是设置安装平面8与光源平面2之间第一夹角的角度为15°～40°。 
实施例五 
图10为本发明实施例五提供的LED灯具的结构示意图，本实施例可以以实施例四为基础，进一步在散热鳍片12筒状体的竖直侧面上开设有散热口15，即在筒状体背离基座1的竖直侧面上开设通孔作为散热口15，既能够保持间距和结构强度，还能够增加空气的可流通面积，改善散热效果。并且，当LED灯具在使用时需要有一定角度的倾斜时，竖直表面开设的散热口15可以减小空气流通阻力。 
实施例六 
图11为本发明实施例六提供的LED照明设备的结构示意图，本实施例中的LED照明设备包括本发明任意实施例所提供的LED灯具20，还包括支撑架30，LED灯具20的基座1连接在支撑架30上。 
具体的，LED灯具20的基座1可以通过旋转架40连接在支撑架30上，旋转架40包括固定部41、第一转动轴42和第二转动轴43，固定部41通过竖直的第一转动轴42设置在支撑架30上，可绕第一转动轴42作水平的转动。第二转动轴43水平连接在固定部41上且穿设在基座1中，使得基座1能够相对于支撑架30绕水平的第二转动轴43转动。设置在LED照明设备上的LED灯具20数量不限，可以为一个或多个，本实施例中优选为两个。 
本实施例的技术方案，具体是将LED灯具20设置在支撑架30上，且支撑架30可通过第一转动轴42和第二转动轴43实现转动自由度。使得该LED灯具20可以随着使用环境的需要改变照射角度。支撑架30底部可以制成密封空腔，用以放置电气部分。该多功能LED灯具20两个一组，一组或多组同时使用。由于照射面的位置和形状的不确定性，每个LED照明设备上设置两个能够独立控制的LED灯具20，均可以上下和左右转动，用以调节不同的照射区域上的光强分布情况。 
本发明各实施例的技术方案提供了一种新型多功能LED灯具和LED照明设备，尤其适用于提供斜射的面光源，例如用于照射广告牌这样的场合。该技术方案能够解决提供斜射面光源时需要有较大偏向角的问题，提高了照射 对象上的光线均匀性，即照度均匀。此外，在LED灯具设置散热鳍片，能够有效解决LED灯具的散热问题，提高LED灯具的发光效率，延长LED灯具的寿命。 
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (18)

1.一种LED灯具，其特征在于，包括：
基座，所述基座的光源平面上设置有凸台，所述凸台上设置有光源组件，每个所述光源组件包括：
铝基板，设置在所述凸台的安装平面上，所述安装平面与所述光源平面之间具有第一夹角，所述第一夹角为锐角；
LED芯片，连接在所述铝基板上；
一个或多个凸透镜，连接在所述铝基板上，且罩设在所述LED芯片的外侧；
反光板，连接在所述凸台的边缘处，位于所述凸透镜的一侧，且将所述凸透镜第一区域出射的光线反射至与第二区域出射的光线叠加。
2.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于：每个所述光源组件中凸透镜的数量为一个，所述反光板与所述凸透镜的主光轴之间具有第二夹角，所述第二夹角小于凸透镜主光轴的光束角。
3.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于：每个所述光源组件中凸透镜的数量为两个，每个所述凸透镜包括中心部位的强光区域和边缘部位的弱光区域；所述反光板将一个凸透镜强光区域出射的光线反射至与另一个凸透镜强光区域出射的光线叠加。
4.根据权利要求1或2或3所述的LED灯具，其特征在于：所述反光板设置在所述凸台邻近于光源平面的边缘或远离光源平面的边缘。
5.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于：所述第一夹角的角度为15°～40°。
6.根据权利要求2所述的LED灯具，其特征在于：所述第一夹角的角度为15°～40°，所述第二夹角的角度为5°～20°。
7.根据权利要求1或2或3所述的LED灯具，其特征在于，还包括：散热鳍片，垂直地设置在所述基座背离所述LED芯片的一侧，各散热鳍片之间形成对流通道，所述对流通道与所述光源平面平行，且所述对流通道的出风口竖直朝上，所述对流通道的进风口设置在对流通道的下端。
8.根据权利要求7所述的LED灯具，其特征在于：所述散热鳍片焊接固定在所述基座上。
9.根据权利要求7所述的LED灯具，其特征在于：每两个所述散热鳍片的竖直边缘相互连接，形成筒状体。
10.根据权利要求9所述的LED灯具，其特征在于：所述筒状体的竖直侧面上开设有散热口。
11.根据权利要求1或2或3所述的LED灯具，其特征在于：所述凸台与所述基座一体成型，且材质为金属。
12.根据权利要求1或2或3所述的LED灯具，其特征在于：所述铝基板与所述凸台的安装平面之间具有导热硅脂制备的导热层。
13.根据权利要求1或2或3所述的LED灯具，其特征在于：所述铝基板上开设有安装孔，所述凸透镜通过所述安装孔固定在所述铝基板上。
14.根据权利要求1或2或3所述的LED灯具，其特征在于：所述基座上还罩设有防尘罩，围设在各所述凸台的外侧，所述防尘罩与所述基座之间设置有硅胶垫。
15.根据权利要求1或2或3所述的LED灯具，其特征在于：所述凸台的数量为多个，所述凸台的形状为条状或点状，多个所述凸台分布设置在所述基座上。
16.一种LED照明设备，其特征在于：包括权利要求1～15任一所述的LED灯具，还包括支撑架，所述LED灯具的基座连接在所述支撑架上。
17.根据权利要求16所述的LED照明设备，其特征在于：所述LED灯具的基座通过旋转架连接在所述支撑架上，所述旋转架包括固定部、第一转动轴和第二转动轴，所述固定部通过竖直的第一转动轴设置在所述支撑架上，所述第二转动轴水平连接在所述固定部上且穿设在所述基座中。
18.根据权利要求16或17所述的LED照明设备，其特征在于：所述LED灯具的数量为两个。
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