CN102200257B - 一种反射器和led照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射器和LED照明装置，其中反射器包括反光杯和导光棒，导光棒沿反光杯的开口端轴向延伸；导光棒包括第一全反射面和第二全反射面，在相邻的第二全反射面之间连接有的出光面；导光棒的一端的端面为入光面，置于反光杯中，该入光面为凸圆弧面，其与反光杯之间形成容置腔，用于放置LED光源，LED光源的光经过入光面后变为近似平行光射入导光棒中，并在第一全反射面和第二全反射面上均发生全反射再从出光面透射出去。本发明的反射器可改变光路，使光只在特定的方向上传播；另外本发明LED照明装置中的各组成部分可拆卸连接，其中一个发生故障都可以更换，从而使LED照明装置的使用成本降低。

Description

一种反射器和LED照明装置

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种反射器和LED照明装置。

背景技术

随着LED技术的不断发展，LED在信息传媒、光源(背光源)、照明(家居、装饰、城市亮化等)和定制产品(标识语、灯箱等)等主要行业领域的运用越来越广泛，同时LED产品性能的提高及成本的降低，促进了LED在照明领域的运用有了更进一步的发展。现阶段在市场上使用的LED照明装置，在可维护性方面表现的欠缺，绝大多数厂家的产品是将电源适配器封死在灯头里面，点光源焊死在铝基板上，光端显示体同灯头紧密的粘在一起，任何局部出现故障均无法维修更换；作为装置中的易损部件电源适配器、点光源因无法更换，用户不得不全部报废，购买新的更换处理，直接造成使用成本的提高，这也是目前LED照明装置未能实现大众消费的瓶颈之一；另外LED照明装置大都是点光源发光，不能直接形成特定方向的光照射，造成光的利用率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中不能使点光源的光直接向特定方向照射的缺陷，提供一种可使点光源发出的光沿特定方向出光的反射器；

本发明要解决的另一个技术问题在于针对现有技术中LED照明装置中各组成部分无法拆卸更换，当其中一部分发生故障需要重新更换整个装置的缺陷，提供一种通用的、可拆卸更换的LED照明装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种反射器，包括反光杯和导光棒，所述反光杯包括底端和开口端，所述导光棒沿所述反光杯的开口端轴向延伸；

所述导光棒为棒状，其包括第一导光部和第二导光部；所述第一导光部包括向导光棒内部进行全反射的多个第一全反射面，所述第一全反射面间隔设置在所述第一导光部的表面；所述第二导光部包括向导光棒内部进行全反射的多个第二全反射面，所述第二全反射面间隔设置在所述第二导光部的表面；所述第一全反射面和所述第二全反射面沿导光棒的轴向交错设置；在相邻的所述第二全反射面之间的所述第二导光部的表面为出光面；

所述第一全反射面为第一母线沿中轴线旋转180°形成的半个回转体的侧面，第一母线与中轴线之间的夹角为30-50°；

所述第二全反射面为第二母线沿中轴线旋转180°形成的半个回转体的侧面，第二母线与中轴线之间的夹角为30-50°；

所述导光棒的一端的端面为入光面，所述入光面置于所述反光杯中，入光面为一外凸圆弧面，其与所述反光杯之间形成一容置腔，所述容置腔中放置LED光源，所述LED光源的光经过所述入光面后射入所述导光棒中，在所述第一全反射面和所述第二全反射面上均发生全反射后再从所述出光面透射出去。

本发明所述的反射器中，所述第一母线与中轴线之间的夹角为45°。

本发明所述的反射器中，所述第二母线与中轴线之间的夹角为45°。

本发明所述的反射器中，所述第一全反射面(121)的个数与所述第二全反射面(122)的个数相同。

本发明所述的反射器中，所述第一全反射面的个数是所述第二全反射面的个数的两倍。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

提供一种LED照明装置，包括灯管，所述灯管的两端均连接有灯头组件，所述灯管内部有两个相对设置的反射器，其中，

所述灯头组件包括灯头、电源适配器和LED光源，所述灯头与所述电源适配器的一端可拆卸连接，所述LED光源与所述电源适配器可拆卸连接；

所述灯管可拆卸连接在两个所述灯头组件中的所述电源适配器之间；

所述反射器为权利要求1-5中任一项所述的反射器，每个所述灯头组件中的所述LED光源位于相应所述反射器中的反光杯的底端，且置于所述容置腔内。

本发明所述的LED照明装置中，所述灯头包括4个端子，分别用于连接火线、零线、信号线和地线。

本发明所述的LED照明装置中，所述电源适配器包括开关电源和外壳，所述开关电源固定在所述外壳内，所述外壳与所述灯头插接、卡接、螺纹旋接或者压铆接，所述开关电源包括电路板、变压器和元器件组，所述变压器位于所述电路板靠近所述灯头一侧，所述元器件组位于所述电路板的另一侧。

本发明所述的LED照明装置中，所述电路板的另一侧设有接插件，所述LED光源包括LED灯和LED电路板，所述LED灯连接在所述LED电路板一侧，所述LED电路板的另一侧设有与所述接插件相对应的匹配插件，所述接插件穿过所述外壳与所述匹配插件连接。

本发明所述的LED照明装置中，所述LED电路板为环氧电路板，阴阳电极设置在所述LED电路板两侧，且各自连接多个金属化孔。

本发明产生的有益效果是：本发明的反射器中，LED点光源的光经过反射器中导光棒的入光面后形成近似平行光入射到导光棒中，并在导光棒的第一全反射面和第二全反射面上发生全反射，最后光从出光面透射出去，从而改变光路，使光只在特定的方向上传播；另外本发明LED照明装置中，灯头组件中的灯头、电源适配器和LED光源的连接都是可拆卸连接，其中一个发生故障都可以更换，从而使LED照明装置的使用成本降低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明较佳实施例反射器的结构示意图；

图2是本发明较佳实施例光线在导光棒中的光路示意图；

图3a是本发明较佳实施例中灯头的俯视图；

图3b是本发明较佳实施例中灯头的右视图；

图4是本发明较佳实施例LED照明装置的结构示意图；

图5是本发明较佳实施例灯头与电源适配器的连接示意图；

图6是本发明较佳实施例LED照明装置的照度图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明较佳实施例的反射器100包括反光杯11和导光棒12，反光杯11包括底端111和开口端112，导光棒12沿反光杯11的开口端112方向延伸；导光棒12可采用亚克力材料或者PC材料。

导光棒12为棒状，如图1所示，近似圆锥棒，包括第一导光部和第二导光部；第一导光部包括在导光棒12内部发生全反射的多个第一全反射面121，第一全反射面121间隔设置在第一导光部的表面；第二导光部包括导光棒12内部发生全反射的多个第二全反射面122，第二全反射面122间隔设置在第二导光部的表面；第一全反射面121和第二全反射面122沿导光棒12的轴向交错设置；相邻的第二全反射面122之间的第二导光部的表面为出光面123；优选地，出光面123为半个圆柱侧面；多个第一全反射面121最好坡度连接，这样更便于杂散光向下反射。

第一全反射面121为第一母线沿中轴线旋转180°形成的半个回转体的侧面，第一母线与中轴线之间的夹角为30-50°；

第二全反射面122为第二母线沿中轴线旋转180°形成的半个回转体的侧面，第二母线与中轴线之间的夹角为30-50°；

导光棒12的一端为入光面124，入光面置于反光杯11中，入光面124为一凸圆弧面，其与反光杯11之间形成一容置腔，LED点光源位于反光杯11底端111，LED点光源置于容置腔中。如图2所示，LED点光源的经过反光杯11聚光后，光经过端面后变为近似平行光射入导光棒12中；近似平行光在第一全反射面121和第二全反射面122上均发生全反射后再从出光面123透射出去。

优选地，第一母线与中轴线之间的夹角为45°。

优选地，第二母线与中轴线之间的夹角为45°。

进一步地，本发明较佳实施例反射器100中，第一全反射面121的个数与第二全反射面122的个数相同；本发明较佳实施例中，导光棒12直径为20mm，长度10cm，第一全反射面和第二全反射面各10个。

或者，第一全反射面121的个数是第二全反射面122个数的两倍，这种设计方案等效于反射器100的上半部在光轴方向，增加了1倍按一定规律分布的发光体，其效果可使从出光面123的出射光更均匀些。第一全反射面121的个数和第二全反射面122个数也可以为其他比例，第一全反射面121之间的间隔或者第二全反射面122之间的间隔也可做整体或局部的调整，可以是等间隔的，也可以是非等间隔的，以实现显示效果的最佳为准。

本发明较佳实施例LED照明装置，如图4所示，包括灯管200，灯管200的两端均连接有灯头组件300，灯管200内部有两个相对设置的反射器100，灯管可采用亚克力材料，其中，

如图5所示，灯头组件300包括灯头31、电源适配器32和LED光源34，灯头31与电源适配器32的一端可拆卸连接，LED光源34与电源适配器32可拆卸连接；在本发明较佳实施例中，如图4所示的LED照明装置中，在电源适配器32上装有标准的日光灯灯头31，灯头上设有两个灯脚，电源适配器32通过灯脚与灯头31插接，其与普通日光灯的使用类似；

灯管200可拆卸连接在两个灯头组件300中的电源适配器32之间；

反射器100为上述如图1所示的反射器，每个灯头组件300中的LED光源34位于相应反射器100中的反光杯11的底端，且置于容置腔内。LED光源可以为单个LED点光源，也可以包括多个LED点光源。

单个LED点光源的水平视角和垂直视角是一样的，发出的光为圆锥面，LED点光源以其圆心为轴旋转，发光效果不改变，这种LED点光源的安装无方向性；特别行业领域运用时，某些LED点光源的水平视角和垂直视角是不一样的，发出的光或为椭圆锥面或为其他形式，以其圆心为轴旋转会影响到发光效果，这种LED点光源的安装有方向性；对于安装有方向性的LED点光源，安装时为减少其发光偏差，优选直插式安装方式，为避免装配过程中错插，可设计阴极为方柱体插针，阳极为圆柱体插针为；对于安装无方向性的LED点光源，安装时为减少其发光偏差，优选用螺纹旋接或直插式的安装方式。

本发明较佳实施例中，LED照明装置两端配用100流明/1W的LED点光源，如图6所示，采用TRANCEPRO光学软件，按国标规定的测试条件进行模拟，得到的照度曲线如图所示，其中X轴表示前后照射的区域，Z轴表示发光体在长度方向照射的区域。从照度图上看出，沿X轴方向，在±300mm处的照度可以达到250Lux，而国家标准规定在300mm达到150-250Lux。因此方案是可行的，同时在智能家居照明方面可以实现柱面调光，避开了由点光源直接构成的照明装置，亮度减低时所产生的颗粒感，且其功耗远低于现有LED照明装置。

进一步地，本发明较佳实施例LED照明装置中，灯头31设计为智能灯头，可选用日光灯灯头作为智能化照明的标准灯头，可在灯头31的端面增加控制端子；选用日光灯灯头作为标准灯头，从生产的角度，开模、加工制作等都比较简单，有利于降低制造成本；从设计的角度，会方便与不同形式的光端显示体(如球泡、筒灯、射灯等)结合，实现智能化控制的要求。如图3a和图3b所示，灯头31包括4个端子L、N、S和GND(也可称其为插针)，分别用于连接火线、零线、信号线和地线，其中端子L连接交流输入的火线；端子N连接交流输入的零线；端子S连接信号控制线；端子GND连接信号地；当外部输入为直流时，只选用其中3个端子便可，端子GND作为公用地端；端子L作为外部直流输入的正极；端子S作为信号控制线输入端；“N”为空不使用。设计方案中端子GND为方柱形，其余端子均为圆柱形，其益处在于方便识别，防止错插。

进一步地，本发明较佳实施例LED照明装置中，如图5所示，电源适配器32包括开关电源322和外壳321，开关电源322固定在外壳321内，外壳321与灯头31插接、卡接、螺纹旋接或者压铆接，开关电源322包括电路板3222、变压器3221和元器件组3223，变压器3221位于电路板3222靠近灯头一侧，元器件组3223位于电路板的另一侧。

进一步地，如图5所示，电路板3222的另一侧，即设置元器件组3223的一侧设有接插件，该接插件为两针的接插件，可在外壳321上对应两针的地方开两个小孔，使得接插件的两针可以穿出外壳321，LED光源34包括LED灯和LED电路板(图中未示出)，LED灯连接在LED电路板一侧，LED电路板的另一侧设有与接插件相对应的匹配插件，接插件穿过外壳上的小孔与匹配插件连接。其中接插件可设置为带有孔的接插件，匹配插件可相应地插入带有孔的接插件中。

一般功率型LED点光源的工作电流有350mA、700mA等，因此，适配器容量选择可以是0.5A、1A为主。适配器输出电压可设计成调节方式，范围在5-12V之间，这样可满足多种规格使用要求，生产时用定值电阻替代，提高可靠性。适配器交流电压输入范围90-260V之间，基本可以满足实际需求。

适配器外壳321是由金属材料制成，它有四种主要作用：电源自身的散热；电源辐射屏蔽；装置内各部件之间的连接；LED光源的散热。开关电源322可以是AC/DC转换，也可以是DC/DC转换，控制信号选用单线方式控制，具体信号传输方式视配套智能灯光控制系统决定。外壳321的设计一般分为前后体，这样便于和灯头相互间的衔接。在设计电源适配器时，变压器设计在电路板3222靠近灯头31这一侧，便于尽可能多的占据灯头31的内腔，缩小整体体积；其它分立器件即元器件组3223分布在电路板另一侧，便于检测和维修。若灯头31的内腔容积较大，则变压器3221在选型时，偏向细长型；若灯头31的内腔容积较小，则变压器3221在选型时，偏向低矮型。

进一步地，本发明较佳实施例LED照明装置中，LED电路板为环氧电路板，阴阳电极设置在LED电路板两侧，各自连接多个金属化孔，阴阳电极即通过金属化孔连通。设计上阴阳电极采取大面积铺铜处理，同时在电路板两侧，阴阳电极都大量金属化孔处理，金属化孔生产上采用塞锡工艺，这样设计的结果，不但解决了阴阳电极的焊接隔离问题，而且电路板可以比喻为“锡基板”为点光源提供良好的散热，同时成本比铝基板有一定幅度降低。

本发明通过采用部件化的设计思路，使得LED照明装置的各部件组装方式比较灵活方便，维修时可直接将损坏部件拆除，更换新的部件就行了，可维护性明显有极大改善；同时可将部件进行标准化设计，可以批量制作，会大大降低制造成本和使用成本，从产品的角度来讲，在照明装置的销售点，用户就可以买到维修的部件，在一定程度上弥补了售后服务的缺失；基本上可以实现不同厂商按统一规范制作提供的点光源随时更换使用，不同厂家按统一规范制作的电源适配器也可以直接替换，从而增强了照明装置使用的通用性；采用日光灯接口灯头，作为各类LED照明装置的标准灯头，通过增加控制端子，便可以较方便的实现同智能家居照明的配套，使得照明装置的功能性有了极大的提高。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种反射器，其特征在于，包括反光杯(11)和导光棒(12)，所述反光杯(11)包括底端和开口端，所述导光棒(12)沿所述反光杯(11)的开口端轴向延伸；

所述导光棒(12)为棒状，其包括第一导光部和第二导光部；所述第一导光部包括向导光棒(12)内部进行全反射的多个第一全反射面(121)，所述第一全反射面(121)间隔设置在所述第一导光部的表面；所述第二导光部包括向导光棒(12)内部进行全反射的多个第二全反射面(122)，所述第二全反射面(122)间隔设置在所述第二导光部的表面；所述第一全反射面(121)和所述第二全反射面(122)沿导光棒(12)的轴向交错设置；在相邻的所述第二全反射面(122)之间的所述第二导光部的表面为出光面(123)；

所述第一全反射面(121)为第一母线沿中轴线旋转180°形成的半个回转体的侧面，第一母线与中轴线之间的夹角为30-50°；

所述第二全反射面(122)为第二母线沿中轴线旋转180°形成的半个回转体的侧面，第二母线与中轴线之间的夹角为30-50°；

所述导光棒(12)一端的端面为入光面(124)，所述入光面(124)置于所述反光杯(11)中，入光面(124)为一外凸圆弧面，其与所述反光杯之间形成一容置腔，所述容置腔中放置LED光源，所述LED光源的光经所述入光面射入所述导光棒(12)中，在所述第一全反射面(121)和所述第二全反射面(122)上均发生全反射后再从所述出光面(123)透射出去。

2.根据权利要求1所述的反射器，其特征在于，所述第一母线与中轴线之间的夹角为45°。

3.根据权利要求1所述的反射器，其特征在于，所述第二母线与中轴线之间的夹角为45°。

4.根据权利要求3所述的反射器，其特征在于，所述第一全反射面(121)的个数与所述第二全反射面(122)的个数相同。

5.根据权利要求3所述的反射器，其特征在于，所述第一全反射面(121)的个数是所述第二全反射面(122)的个数的两倍。

6.一种LED照明装置，其特征在于，包括灯管(200)，所述灯管(200)的两端均连接有灯头组件(300)，所述灯管(200)内部有两个相对设置的反射器(100)，其中，

所述灯头组件包括灯头(31)、电源适配器(32)和LED光源(34)，所述灯头(31)与所述电源适配器(32)的一端可拆卸连接，所述LED光源(34)与所述电源适配器(32)可拆卸连接；

所述灯管(200)可拆卸连接在两个所述灯头组件(300)中的所述电源适配器(32)之间；

所述反射器(100)为权利要求1-5中任一项所述的反射器，每个所述灯头组件(300)中的所述LED光源(34)位于相应所述反射器(100)中的反光杯(11)的底端，且置于所述容置腔内。

7.根据权利要求6所述的LED照明装置，其特征在于，所述灯头包括4个端子，分别用于连接火线、零线、信号线和地线。

8.根据权利要求6所述的LED照明装置，其特征在于，所述电源适配器(32)包括开关电源(322)和外壳(321)，所述开关电源(322)固定在所述外壳(321)内，所述外壳(321)与所述灯头(31)插接、卡接、螺纹旋接或者压铆接，所述开关电源(322)包括电路板、变压器和元器件组，所述变压器位于所述电路板靠近所述灯头一侧，所述元器件组位于所述电路板的另一侧。

9.根据权利要求8所述的LED照明装置，其特征在于，所述电路板的另一侧设有接插件，所述LED光源(34)包括LED灯和LED电路板，所述LED灯连接在所述LED电路板一侧，所述LED电路板的另一侧设有与所述接插件相对应的匹配插件，所述接插件穿过所述外壳与所述匹配插件连接。

10.根据权利要求9所述的LED照明装置，其特征在于，所述LED电路板为环氧电路板，阴阳电极设置在所述LED电路板两侧，且各自连接多个金属化孔。

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