CN102032475A

CN102032475A - 一种组合式大功率led灯

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Publication number: CN102032475A
Application number: CN2010102558993A
Authority: CN
Inventors: 彭云滔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-23
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2011-04-27
Also published as: CN201803156U; WO2011022936A1

Abstract

本发明涉及一种组合式大功率LED灯。包括：至少一个大功率LED灯芯，灯芯安装在与散热器一体的灯座体上，灯座体上围绕每一个灯芯设置有连接灯芯正负电极的导电设施，灯芯的出光面上设有密封设施，密封设施上有供灯芯出光的透光孔，导电设施上连接有电源引出线，电源引出线穿过灯座体上的出线孔连接电源，出线孔带有密封胶圈或密封胶，围绕每一个所述灯芯的外围周围设置有将灯芯的出光面和背光面联通的供散热的一个以上的通气孔。本发明有多种可灵活拼装发光单元，可根据灯具形状需要设计不同固定支架即可最终实现LED灯的形状多样性，且每个LED发光单元可以独立拆卸，任何一个发生故障后可以方便快捷更换，维修极为方便。

Description

一种组合式大功率LED灯

技术领域

本发明涉及一种组合式大功率LED灯，是一种照明装置和所述装置的组合形成的灯具，是一种大功率LED灯的灯座和组合的方式。

背景技术

随着LED芯片技术和封装技术的发展，顺应照明领域对LED产品的需要， LED逐步走入市场，尤其是逐步应用在室内和室外各照明领域。由于LED是点光源，在应用时都要通过不同方式将其做成多个LED光源串连或并联的模块化光源来使用。目前的整块式LED光源模块都是由芯片直接组合而成的，这种方式使用起来存在以下问题，（1）不能灵活的根据需要进行方便的组合成不同样式的光源，从而导致发光灯样式不能灵活改变；（2）整个光源中若存在一个点光源或几个点光源损坏时，单个光源不能更换或不容易更换，导致放弃维修维护，造成使用过程中光照度不均，使亮度达不到设计要求，若必须进行维修则需要对整个灯具进行拆卸，维修复杂且费用较高；（3）由于LED灯在实际安装中通常采用串并联结合的方式，使用中个别LED灯的性能发生变化，致使串联电路的电压、电流产生变化，会使个别LED灯亮度偏高，发热量增大，造成容易烧坏的恶性循环；（4）由于现有模块化大功率LED灯的芯片太集中，导致发热量大和难散热。这些都是造成使用寿命缩短和光源不稳定的因素，这也无形中增加了使用成本，造成了没必要的浪费。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种组合式大功率LED灯。所述的组合灯座的每一个LED灯芯具有独立的防水设施、独立的散热设施和独立的散光或聚光实施，可以通过互锁装置、阴阳面偶合机构、连接杆、连接架、等随意的进行花样多变的组合，形成室内的支形吊灯、盘形吊灯、桶形吊灯，以及各种形式的吸顶灯，或室外使用的各种路灯、隧道灯、广场灯、洗墙灯、广告牌照射灯、景观灯，又或汽车灯等。

本发明的目的是这样实现的：一种组合式大功率LED灯，包括：至少一个大功率LED灯芯，所述大功率LED灯芯安装在与散热器一体的灯座体上，所述的灯座体上围绕每一个大功率LED灯芯设置有连接大功率LED灯芯正负电极的导电设施，所述大功率LED灯芯的出光面上设有密封设施，所述密封设施上有供大功率LED灯芯出光的透光孔，所述导电设施上连接有电源引出线，所述电源引出线穿过灯座体上的出线孔连接电源，所述出线孔带有密封胶圈或密封胶，围绕每一个所述大功率LED灯芯的外围周围设置有将大功率LED灯芯的出光面和背光面联通的供散热的一个以上通气孔。

本发明产生的有益效果是：（1）多个LED光源模块单元灵活拼装在固定支架上组成大功率LED灯，在实际安装设计中，根据灯具形状需要设计不同固定支架即可最终实现LED灯的形状多样性，且每个LED光源模块单元可以独立拆卸，任何一个发生故障后可以方便快捷更换，维修极为方便；（2）本发明所述的每个LED光源模块单元上都具有散热结构，从而解决了大功率LED光源灯在工作时的散热问题，尤其是有导热管或回路式热管的散热结构的散热效果特别显著；（3）本发明的每个模块单元上考虑到该光源水下使用中的防水性，在所有结构的密封连接处采用了防水胶圈，增强了LED灯的防水性能。本发明由于每一个LED灯芯具有独立的防水设施、独立的散热设施和独立的散光实施，使每个LED灯芯类似于一个低电压的灯泡，可以随意的组合。自从大功率LED灯面世以来，由于大功率LED灯的亮度不够、电源、散热和光线过于集中等问题，人们已经习惯于将多个LED发光芯片集中使用方式。本发明突破了这一习惯，使单个LED灯可以独立使用，甚至加上适当的电源可用作一个灯泡来看待；（4）由于其配光设施可以更换，所以只需一次配光就可实现光谱的多样性，从而节约了材料和成本；（5）由于采用了集成灯体功能和简化灯体结构的设计思路，使得其既薄又轻且散热好，成本也低，再有其不需要进行二次开发便可实现长寿命的照明级别的应用；（6）由于其可以根据使用环境的需要进行加固使用，所以其具有很强的抗风能力；（7）在工程应用中，其能根据现场对光照射角度的需要，对个状或条状或块状灯的照射角度进行调节。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述组合式大功率LED灯的组装成型示意图；

图2是本发明的实施例一所述组合式大功率LED灯的分解示意图；

图3是大功率LED灯芯的结构示意图；

图4是本发明的实施例二所述没有热沉余支架的大功率LED灯安装示意图；

图5是本发明的实施例六所述带有导热管的大功率LED灯示意图；

图6是本发明的实施例七所述长条形灯座体的示意图；

图7是本发明的实施例八所述长条形灯座体上的导热管示意图；

图8是本发明的实施例十所述多个密封设施结合形成灯架体的示意图；

图9是本发明的实施例一所述多个灯座体结合和多个密封设施结合形成灯架体的示意图；

图10是本发明的实施例一所述由长条形发光单元构成的路灯灯具示意图；

图11是本发明的实施例一所述由长条形发光单元构成的盘形灯具示意图；

图12是本发明的实施例一所述由独立发光单元构成的盘形灯具示意图；

图13是本发明的实施例三所述的反光面和散光罩示意图；

图14是本发明的实施例六所述的发光晶片直接封装在导热管上的示意图；

图15是本发明的实施例一所述的隧道灯示意图；

图16是本发明的实施例三所述的由片状矩形发光单元组合成的路灯示意图；

图17是本发明的实施例八所述的发光晶片直接封装在导热管上的条状汽车灯示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种组合式大功率LED灯，如图1所示组装成型的示意图，图2是分解图。本实施例包括：至少一个大功率LED灯芯2（本实施例中有时为简化称为灯芯）。本实施例所述的大功率LED灯芯，指的是功率在1瓦以上的大功率LED灯芯。所述的LED灯芯在市场上被直接称为LED灯，或发光二极管。本实施例为区别起见，将这种市场上称为LED灯的元件称为灯芯。大功率LED灯芯与小功率LED灯芯在电极引线上有明显的区别。小功率LED灯的引线在背光面，是两条细金属线，通常直接焊接在印刷线路板上。而大功率LED灯芯的电极在配光透镜的两侧，并且是扁片形金属片，这是出于散热的考虑才如此设计的。大功率LED灯芯的构成如图3所示，包括配光透镜203中包含的发光晶片202，该发光晶片安装在一个热沉余支架204上，两根金丝跳线连接发光晶片和安装在配光透镜周围的电极支架205上的电极201。这种标准的大功率LED灯芯的缺点是发光晶片的热量要通过热沉余支架传出，而热沉余支架与外部的散热器之间的结合往往不理想，会产生较大的热阻，影响散热。因此，本实施例所述的大功率LED芯片可以是一种没有热沉余支架的LED灯芯。这种没有热沉余支架的LED灯芯的发光晶片直接封装在灯座体上，这样晶片散发出的热量可以直接传导到外部的散热器上，所以热阻与热冗余很小，故其散热效率非常高，如图4所示。

本实施例通过更换灯芯的配光透镜，一次配光就能实现光照样式的多样化，例如：需要矩形光斑时，就换上矩形光斑配光透镜；需要不对称光斑时，就换上不对称配光透镜。

大功率LED灯芯安装在与散热器6一体的灯座体8上。这是本实施例区别于现有技术的关键。大功率LED灯与小功率LED灯的一个明显的区别是大功率LED灯会产生大量的热量。对于大功率LED灯来说，散热是一个十分重要的问题，必须妥善的解决，否则大功率LED灯根本无法正常工作。现有的大功率LED灯的灯具限于结构的限制，通常采用多个散热元件，使热量在多个散热元件之间传递，将大功率LED灯芯所发出的大量热量散发出去。但由于多个散热元件之间容易产生间隙，热量在不同的媒介中传播，热传导不十分畅通，容易产生热阻，降低散热效率。为最大限度的减小热阻，本实施例所述的灯座体本身带有散热器，热量在一种介质中传播，传播效率较高。本实施例所述的散热器可以是增大与空气接触的释热片601，也可以是导热管604，或者两者都有。导热管是一种通过媒介（水或其他液态流动介质）可以将热量快速传导到空气中的装置。导热管一端设置在最接近发光晶片的位置或直接将发光晶片封装在导热管上，另一端有与空气充分接触的散热片，以便将热量迅速散发到空气中如图5所示。

所述的灯座体上围绕每一个大功率LED灯芯设置有连接大功率LED灯芯正负电极201的导电设施3，所述导电设施上连接有电源引出线9，所述电源引出线穿过灯座体上的出线孔4连接电源，所述出线孔带有密封胶圈或密封胶5。为使大功率LED灯芯稳定的连接电源，本实施例在灯座体上围绕每一个大功率LED灯芯安装一个焊接LED灯芯电极的导电设施。导电设施可以是印刷电路板，也可以是直接印刷或电镀在灯座体上的电路。这个导电设施在通常情况下是不可或缺的。电源引线不直接连接在灯芯上，当电源引线受到较大拉力时，能够保护LED灯芯电极。印刷电路板或电镀电路可以是围绕大功率LED灯芯的环形，也可以是门字形，将大功率LED灯芯放在门字形的两脚之间。为了防水，导电设施设置在密封空间中，所以，当电源引出线穿过灯座体上的穿线孔与外部的电源连接时，穿线孔中用密封胶密封，或者穿线孔的出口处用橡胶圈封闭，防止水汽的进入。

所述大功率LED灯芯的出光面上设有密封设施1，所述密封设施上有供大功率LED灯芯出光的透光孔103。导电设施是裸露的金属导线或焊点，为导电设施远离水汽，必须有效的密封，使导电设施保持干燥和清洁。因此本实施例设置一个将导电设施密封的密封设施。本实施例所述的密封设施可以认为是一个盖板，而灯座体形成盒子形，大功率LED灯芯和导电设施盛放在其中。作为盖板的密封设施和作为盒子的灯座体结合可以形成一个密封的空间。由于大功率LED灯芯是安装在灯座体上，也就是说在灯芯的背光面，作为盖板的密封设施则在LED灯芯的出光面，所以密封设施上还必须有透光孔。当然，密封实施可以是透明的，这样就无需透光孔。而本实施例中的密封实施是不透明的，因此，透光孔是必要的。为了密封，在密封设施与灯座体之间需要设置密封垫或密封圈102，在透光孔与LED灯芯之间，准确的说是LED灯芯的发光面与透光孔之间需要设置密封圈101。这两个位置的密封圈也可以由密封胶代替。在每个透光孔的周围还可以设置反光面，或称为散光面。因为大功率LED灯发出的光过于集中，可以使用光学原理将集中的光散开。散光面利用凸镜面或棱镜面散光。在每个反光面的外围还可以设置透明的散光罩，利用散光罩的光学作用，将灯芯的一个小点的光源变成较大点的光源。为了防止水汽的干扰，在散光罩与灯芯配光透镜之间最好也是密封的。应当指出的是，根据不同的设计，反光面和散光罩可以设置在密封设施上，也可以设置在灯座体上。

围绕每一个所述大功率LED灯芯的外围周围设置有将大功率LED灯芯的出光面和背光面联通的供散热的一个以上通气孔7。通气孔可以设置在灯芯的一侧，也可以设置在灯芯的两侧或四周，总之可以使灯芯背光面和出光面的空气交流。如前所述，对于大功率LED灯芯散热问题必须妥善解决。就目前的技术水平，一个大功率LED灯芯，还不能完全代替一个灯泡照明，需要多个大功率LED灯芯组合，才能达到满意的照明效果。因此，组合是大功率LED灯芯必然结果。而组合后的大功率LED灯可能形成片状，使灯芯的背光面和出光面形成隔墙，造成空气隔绝，这对于散热十分不利。为解决这一问题，本实施例在每一个大功率LED灯芯的周围都设置了通气孔，使灯芯的背光面和出光面之间有空气的交流，从而实现了良好散热。根据不同的设计，通气孔可以在灯座体上，也可以在密封设施上，或者两者都有。

如前所述，LED灯只有组合才能获得满意的照明效果，由于有即可独立又可组合的优点，本实施例有多种组合方式。

首先，本实施例可以将一个灯芯、一个灯座体和一个密封实施结合成为一个独立的单独形灯座体，并在单独形灯座体上设置相互连接的设施，例如连接桥接子的卡槽、阴阳耦合机构、串联连接杆的孔602或固定耳、固定连接条的螺丝孔等等，设施的形式很多。通过连接设置，多个单独形灯座体可以连接成条状，片状发光单元等等。而这些条状和片状发光单元就可以形成各种花式的灯具。灯座体的截面形状可以是圆形、三角形、正方形、正六边形、正八边形等等。

也可以在一个灯座体上安排多个灯芯，如图6所示，图中所示的是5个一排的连接。灯座体作为一个连接件，或称为基础件，其他零件都安装在灯座体上，形成一个多灯芯的发光单元。多个灯芯可以一字排开，形成条状灯座体，或者多个灯芯纵横排列，形成片状矩形灯座体。

本实施例所述的密封设施也可以作为一个连接件，如图7所示，图中所示的是5个一排的连接。密封设施作为连接件，可以看作是连在一起的盖，本实施例称为灯架体。其他零件都安装在灯架体上，形成一个多灯芯的发光单元。多个灯芯可以一字排开，形成条状灯架体，或者多个灯芯纵横排列，形成片状矩形灯架体。

本实施例也可以将灯座体和灯架体均设计为联排，如图8所示，图中所示的是5个一排的连接。这时通气孔必须同时穿过灯座体和灯架体，才能联通灯芯的出光面和背光面，形成良好的空气流通。

在连体的灯座体上散热器可以是随灯芯而分立，也可以是组合在一起。上述的发光单元，不论是条状的发光单元还是片状矩形发光单元，都设有连接部件，例如连接桥接子的卡槽，穿连接杆的孔等等，可以方便的和其他发光单元进行组合，形成更大的发光单元。

不论是单个灯芯的发光单元，还是多个灯芯的条状发光单元或是片状矩形发光单元，都可以组合形成多种形式的灯具，如图9所示的是一个户外使用的路灯灯具，是多个竖排的条状发光单元放在类似灯笼的支架上形成的。图10所示的是室内使用的盘形灯，发光单元连接在一个花型支架上，形成漂亮的图案。图11所示的则是独立发光单元形在花型支架上形成的盘形灯。图15所示条状发光单元组合成的隧道灯。图16所示片状矩形发光单元组合成的路灯。图17所示发光晶片直接封装在导热管上的条状汽车灯。

类似的组合方案还有许多，总之，通过本实施例的组合，可以实现多种花样的灯具。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一所述LED灯的细化，如图4所示。本实施例所述的大功率LED灯芯的发光晶片直接封装在所述的灯座体上。

本实施例为了最大限度的减少热阻，将LED灯芯的发光晶片封装在灯座体上，发光晶片发出的热量直接流向灯座体上，而灯座体与散热器为一体，因此可以说发光芯片直接连接在散热器上，散热效率明显提高。

实施例三：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一所述透光孔的细化，如图13所示。本实施例在环绕所述的透光孔周围设置反光面10，环绕所述反光面设置带有散光罩密封圈的散光罩安装槽，所述散光罩安装槽中安装有将每一个大功率LED灯芯的配光透镜到散光罩之间空间密封的散光罩11。

本实施例的目的是将一个较小的点光源，变为一个较大的点光源。大的点光源比较符合人的习惯，不至于对人眼产生刺激。本实施例的反光面和散光罩均设置在密封设施上，根据不同的设计，反光面和散光罩还可以设置在灯座体上。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例的细化。本实施例的灯座体上只有一个大功率LED灯芯以及一个导电设施、一个密封设施、一个反光面，及散光罩外围周围的通气孔，形成单独形灯座体，或称独立的发光单元。所述的单独形灯座体背光面沿背光面向外延伸部分设置有穿过组合杆的组合孔，在单独形灯座体的四周设置插接桥接子的卡槽；所述单独形灯座体周边截面形状是圆形、正方形，正六边形中的一种。

如实施例所述本实施例中的灯座体和散热器实际为一体，因此，所述的卡槽和组合孔即在灯座体上也在散热器上。卡槽是一种连接桥接子的槽，可以设置在灯座体的四周边，便于通过桥接子与其他发光单元连接。组合孔是一个通孔，可以穿过组合杆。所述的组合杆是一根长杆，可以将多个独立的发光单元穿在一起，形成各种灯具。

由于是独立的灯座体，因此，其外形近似棱柱或桶状，其截面形状除上述的圆形、正方形、正六边形外可以是三角形、正八边形等等。

实施例五：

本实施例是实施例四的改接，是实施例四所述灯座体的细化。本实施例所述的单独形灯座体的背光面向背光面外方向延伸并分叉，形成释热片601。

本实施例实际是散热器的变化，因为散热器和灯座体为一体，在实际观察上是灯座体在背光面的向背光面外的延伸，如图2中箭头B的方向所示。

本发明中所述的出光面（图2中箭头A的方向）和背光面是相对与灯芯而言。

实施例六：

本实施例是实施例四的改进，是实施例四关于灯座体的细化，如图5所示。本实施例所述单独形灯座体的背光面设置一向背光面外方向延伸的导热管604，所述导热管的一端与灯芯的热沉余支架连接，或直接封装发光晶片，如所述导热管的另一端安装多片散热片603。

本实施例所述的导热管的一端穿过灯座体，达到灯芯的热沉余支架，如图5所示，或者达到发光晶片，如图14所示，达到最佳的散热效果。

实施例七：

本实施例是实施例一至三的改进，是实施例一至三关于灯座体的细化，如图6所示。本实施例所述的灯座体上有多个大功率LED灯芯，所述的大功率LED灯芯成一字排开，形成长条形灯座体801，所述长条形灯座体长轴方向的两端设置带有穿过组合杆802的组合孔的安装架803，如图16所示，所述长条形灯座体的两侧设置插接桥接子的卡槽。

本实施例所述的长条形灯座体也可以设有类似单独形灯座体那样的组合孔，同样可以使用组合杆进行组合。

实施例八：

本实施例是实施例七的改进，是实施例七关于灯座体的细化。本实施例所述的长条形灯座体的背光面向背光面外延长部分沿长条形灯座体的长轴方向设置导热管605，所述导热管的一端与各个灯芯热沉余支架连接，如图7所示，或直接封装多个灯芯的发光晶片，如图17所示。所述导热管的另一端安装多片散热片606。所述大功率LED灯芯的背光面向外部分超过导热管孔的延伸部分分叉，形成释热片。

本实施例所述的导热管的安装方向与单独形灯座体的换热管安装方向不同，是沿长条形灯座体的长轴方向。长条形发光单元也可以使用一种多个灯芯共同使用的散光罩12，如图17所示。

实施例九：

本实施例是实施例一至三的改进，是实施例一至三关于灯座体的细化。本实施例所述的灯座体上有多个大功率LED灯芯，，所述的多个大功率LED灯芯成纵横排列，形成片状矩形灯座体，所述片状矩形灯座体长轴方向的两端设置组合用的组合孔。

实施例十：

本实施例是实施例一至三的改进，是实施例一至三关于灯座体的细化，如图8所示。本实施例所述的多个密封设施结合为一体，形成一字排列的长条形或纵横排列的片状矩形灯架体104，多个大功率LED灯芯安装在各自的与散热器一体的灯座体上，并带有各自的导电设施，形成独立的发光单元；所述的长条形或片状矩形灯架体的长轴方向的两端设置组合用的组合孔，短轴方向的两端设置插接桥接子的卡槽。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如灯芯的安装或灯芯晶片封装方式以及灯座体和灯架体的连接关系等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种组合式大功率LED灯，包括：至少一个大功率LED灯芯，其特征在于：所述大功率LED灯芯安装在与散热器一体的灯座体上，所述的灯座体上围绕每一个大功率LED灯芯设置有连接大功率LED灯芯正负电极的导电设施，所述大功率LED灯芯的出光面上设有密封设施，所述密封设施上有供大功率LED灯芯出光的透光孔，所述导电设施上连接有电源引出线，所述电源引出线穿过灯座体上的出线孔连接电源，所述出线孔带有密封胶圈或密封胶，围绕每一个所述大功率LED灯芯的外围周围设置有将大功率LED灯芯的出光面和背光面联通的供散热的一个以上通气孔。

2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述的大功率LED灯芯的发光晶片直接封装在所述的灯座体上。

3.根据权利要求2所述的LED灯，其特征在于，环绕所述的透光孔设置有反光面，环绕所述反光面设置带有散光罩密封圈的散光罩安装槽，所述散光罩安装槽中安装有将每一个大功率LED灯芯的配光透镜到散光罩之间空间密封的散光罩。

4.根据权利要求1-3之一所述的LED灯，其特征在于，所述的灯座体上只有一个大功率LED灯芯以及一个导电设施、一个密封设施，形成单独形灯座体，所述的单独形灯座体背光面沿背光面向外延伸部分设置有穿过组合杆的组合孔；所述单独形灯座体周边截面形状是圆形、正方形，正六边形中的一种。

5.根据权利要求4所述的LED灯，其特征在于，所述的单独形灯座体的背光面向背光面外方向延伸并分叉，形成释热片。

6.根据权利要求4所述的LED灯，其特征在于，所述的单独形灯座体的背光面设置一向背光面外方向延伸的导热管，所述导热管的一端与灯芯的热沉余支架连接或直接封装发光晶片，所述导热管的另一端安装多片散热片。

7.根据权利要求1-3之一所述的LED灯，其特征在于，所述的灯座体上有多个大功率LED灯芯，所述的大功率LED灯芯成一字排开，形成长条形灯座体，所述长条形灯座体长轴方向的两端设置带有穿过组合杆的组合孔的安装架。

8.根据权利要求7所述的LED灯，其特征在于，所述的长条形灯座体的背光面向背光面外延长部分沿长条形灯座体的长轴方向设置导热管，所述导热管一端与各个灯芯的热沉余支架连接或直接封装多个灯芯发光晶片，所述导热管的另一端安装多片散热片。

9.根据权利要求1-3之一所述的LED灯，其特征在于，所述的灯座体上有多个大功率LED灯芯，，所述的多个大功率LED灯芯成纵横排列，形成片状矩形灯座体，所述片状矩形灯座体长轴方向的两端设置组合用的组合孔。

10.根据权利要求1-3之一所述的LED灯，其特征在于，所述的多个密封设施结合为一体，形成一字排列的长条形或纵横排列的片状矩形灯架体，多个大功率LED灯芯安装在各自的与散热器一体的灯座体上，并带有各自的导电设施，形成独立的发光单元；所述的长条形或片状矩形灯架体的长轴方向的两端设置组合用的组合孔，短轴方向的两端设置插接桥接子的卡槽。