CN102203502A

CN102203502A - 反射器led灯

Info

Publication number: CN102203502A
Application number: CN2010800031014A
Authority: CN
Inventors: 桥本尚隆; 川越进也; 小岛敏靖
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: TW201116774A; CN102203502B; JP5438099B2; US20110233578A1; EP2500624A1; JPWO2011055479A1; WO2011055479A1; US8246221B2

Abstract

一种反射器LED灯包括：反射器18，其具有球形反射表面，其中在所述球形反射表面中提供有开口；在与反射器18的光学轴X垂直的平面上被布置在反射器18中的多个LED44、46、48、50和52；以及照明电路，其用于点亮所述多个LED，其中，所述多个LED被划分成至少第一组（LED44）和第二组（LED46、48、50和52），第一组被布置在距光学轴X的第一距离处，第二组被布置在距光学轴X的第二距离处，第二距离长于第一距离，并且在所述多个LED被照明电路点亮时，第一组中的每LED的光通量比第二组中的更大。

Description

反射器LED灯

技术领域

本发明涉及一种反射器LED灯，并且特别地涉及适合于作为反射器卤素灯泡的替代物的反射器LED灯。

背景技术

反射器卤素灯泡是例如通过将卤素灯泡与具有球形反射表面的反射器相组合而形成的，并且被用作商店或博物馆中的聚光照明。

为了降低由于寿命终止而引起的替换的频率，以及还为了节省电功率，反射器LED灯已经引起注意。这是因为反射器LED灯是通过将反射器与具有较长寿命的LED（即发光二极管）相组合而形成的，因此比卤素灯泡消耗更少的电功率。

引用列表

专利文献

专利文献1

日本专利申请公开No. 2007-41467。

发明内容

技术问题

虽然近年来LED在亮度方面已经被显著改善，但LED的亮度比卤素灯泡的亮度低得多。因此，本发明人已经考虑了使用多个LED的反射器LED灯。

然而，已发现：如果通过在没有适当考虑的情况下简单地在反射器中布置多个LED来形成反射器LED灯，则不能获得满意的聚光照明。

已经鉴于以上问题实现了本发明，并且其目的是提供以下这样的反射器LED灯，该反射器LED灯比具有在没有适当考虑的情况下简单地布置在灯中的多个LED的灯获得更满意的聚光照明。

问题的解决方案

为了解决上述问题，本发明提供一种反射器LED灯，其包括：反射器，其具有球形反射表面，在该球形反射表面中提供有开口；在与反射器的光学轴垂直的平面上布置在反射器中的多个LED；以及照明电路，其用于点亮所述多个LED，其中，所述多个LED被划分成至少第一和第二组，第一组被布置在距光学轴的第一距离处，第二组被布置在距光学轴的第二距离处，第二距离长于第一距离，并且当所述多个LED被照明电路点亮时，第一组中的每LED的光通量比第二组中的更大。

此外，在所述多个LED之中，第一组可以由布置在所述平面与所述光学轴的交叉点处的LED组成，并且第二组可以由沿着以光学轴为中心的圆的圆周布置并关于光学轴对称的两个或更多LED组成。

在这种情况下，反射器的开口可以具有40 mm的直径，第二组可以由沿着所述圆的圆周布置的四个LED组成，该圆可以具有4 mm的直径，并且当第一组中的LED被点亮时，其光通量可以是第二组中的每个LED的光通量的至少两倍大。

可替换地，属于第一组的LED和属于第二组的LED可以分别沿着第一圆的圆周和第二圆的圆周布置，并且可以关于光学轴是对称的，第一和第二圆以光学轴为中心。

在这种情况下，反射器的开口可以具有40 mm的直径，第一组可以由沿着直径为2.8 mm的圆的圆周布置的四个LED组成，并且第二组可以由沿着直径为6.3 mm的圆的圆周布置的八个LED组成，并且在第一组中的每个LED被点亮时，其光通量可以是第二组中的每个LED的光通量的至少两倍大。

本发明的有益效果

根据本发明的反射器LED灯，所述多个LED在与反射器的光学轴垂直的平面上被布置在反射器中。并且，所述多个LED被划分成至少第一和第二组，第一组被布置在距光学轴的第一距离处，并且第二组被布置在距光学轴的第二距离处，其中，第二距离长于第一距离。当所述多个LED被照明电路点亮时，第一组中的每LED的光通量比第二组中的更大。利用此结构，与其中以相同的光通量点亮所述多个LED的全部的情况相比，更多的光通量被集中到光学轴上。结果，改善了反射器的光收集效率，并且与其中以相同的光通量点亮所述多个LED的全部的情况相比，获得了更满意的聚光照明。

附图说明

图1是示出根据实施例1的反射器LED灯泡的一般结构的纵向剖视图。

图2A是沿着线A-A截取的图1中的灯泡的剖视图；以及图2B是LED模块的放大平面图。

图3是照明电路单元的框图。

图4A示出在关于实施例1和比较例的光分布特性检查中的每个LED的光通量的状况；以及图4B示出检查结果中的一些。

图5示出作为检查结果中的一些的光分布曲线。

图6是示出根据实施例2的反射器LED灯泡的LED模块的放大平面图。

图7A示出在关于实施例2和比较例的光分布特性检查中的每个LED的光通量的状况；以及图7B示出检查结果中的一些。

图8示出作为检查结果中的一些的光分布曲线。

具体实施方式

下面参考附图来描述根据本发明的反射器LED灯的实施例。在以下实施例中，以反射器LED灯泡为例。这里，LED灯泡指的是具有下述基座且可通过被安装在用于反射器卤素灯泡的插座中而得以使用的灯泡。

实施例1

图1是示出根据实施例1的反射器LED灯泡10的一般结构的纵向剖视图。请注意，在图1中，未以界面形式示出下文描述的电路板30、安装板42和安装在这些板30和42上的部件。

反射器LED灯泡10包括基座12、照明电路单元14、散热器16、反射器18、前玻璃20、LED模块22等。

基座12具有由电绝缘材料制成的主体24。主体24具有基本上为圆柱形并为其提供了壳26的端部。此外，圆柱形部分具有基本上为圆锥截头体形状的端部，并且孔眼28被固定于该端部。

与孔眼28所固定到的端部相对地定位的主体24的另一端部是空心的。空心部分的直径随着距孔眼28的距离的增大而更大，并且照明电路单元14被部分地容纳在空心部分中。

照明电路单元14由电路板30和安装在电路板30上的多个电子部件32组成。照明电路单元14和孔眼28通过第一导线34相互电连接。此外，照明电路单元14和壳26通过第二导线36相互电连接。照明电路单元14将经由（i）具有第一导线34的孔眼28和（ii）具有第二导线36的壳26供应的商用交流功率转换成用于点亮LED模块22的电功率，并将该电功率馈送到LED模块22。下面描述照明电路单元14的构造。

散热器16具有圆柱形部分16A。圆柱形部分16A的一半被适配到主体24的空心部分中。末端圆柱形部分16B被布置在圆柱形部分16A的内部。末端圆柱形部分16B通过从末端圆柱形部分16B的开口延伸的凸缘16C与圆柱形部分16A相结合。散热器16由铝制成，并且通过压铸或失蜡工艺被一体地模制。

反射器18由硅硼玻璃制成，并具有漏斗状的玻璃体38。玻璃体38的凹表面38A被形成为具有球形形状。组成反射表面的多层干涉膜40被形成在凹表面38A上。多层干涉膜40可以由例如诸如铝膜或铬膜的金属膜、二氧化硅（SiO₂）、二氧化钛（TiO₂）、氟化镁（MgF₂）或硫化锌（ZnS）形成，以便产生具有高反射率的反射表面。反射器18具有40 mm大小的开口直径（即，反射器的内直径）。40 mm的大小指示开口直径在38 mm至42 mm的范围内，包括38 mm和42 mm。此外，反射器18是所谓的窄角反射器。当这样的窄角反射器被用于反射器卤素灯泡时，灯的射束的扩展（即，射束角）落在10°±25%（＝7.5°至12.5°）内。在下文中，将“10°±25%”的范围称为“标准射束角”。请注意，必要时，可以在反射表面上形成小面。

反射器18具有被适配到散热器16的圆柱形部分16A的上部中的颈部38B。

此外，前玻璃20通过粘合剂被固定到反射器18的开口。

LED模块22被固定到散热器16的末端圆柱形部分16B的外底表面。图2A是沿着线A-A截取的图1中的灯的剖视图。

LED模块22具有安装板42和多个（在本实施例中为五个）白色LED 44、46、48、50和52。安装板42由圆形的绝缘板54和形成在绝缘板54的上表面上的布线图案（未示出）组成。安装板42具有垂直于反射器18的光学轴X（参见图1）的安装表面。白色LED 44、46、48、50和52被安装在安装表面上。

白色LED 44、46、48、50和52具有相同的结构和相同的尺寸。白色LED 44、46、48、50和52中的每一个由例如LED芯片（未示出）和用于密封LED芯片的磷光体分散树脂（图2A中的方形是磷光体分散树脂的轮廓）制成。例如，使用发射蓝光的LED作为LED芯片。例如，使用硅酮树脂作为磷光体分散树脂。此外，作为用于分散的磷光体粉末，可以使用诸如(Ba, Sr)₂SiO₄:Eu²⁺或Y₃(Al, Ga)₅O₁₂:Ce³⁺的黄-绿色磷光体粉末以及诸如Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺或(Ca, Sr)S:Eu²⁺的红色磷光体粉末。当LED芯片发射光时，从每个LED芯片发射的蓝光被相应的磷光体部分地吸收并转换成黄-绿光和红光。蓝光、黄-绿光和红光被组合成白光并从磷光体分散树脂发射。如图2A所示，白色LED 44、46、48、50和52中的每一个在平面图中具有1平方毫米的尺寸（即磷光体分散树脂的轮廓是1平方毫米）。

返回参考图1，在光学轴X的方向上白色LED 44、46、48、50和52的位置被设置为使得白色LED 44、46、48、50和52的作为主要发光表面的上表面被布置在反射器18的焦点f之后（即与焦点f相比更接近基座12的位置）至由多层干涉膜40组成的反射表面的末端的区域中。这是因为，焦点f之前的位置使得射束角过宽，并且反射表面的末端之后的位置使得由反射器（反射表面）反射的光的量过小。更优选地，白色LED 44、46、48、50和52被布置在焦点f的位置处或在上述区域内的焦点f附近（在其中平行于光学轴X测量的距离L＝0.0 mm至1.5 mm的范围内）。在本实施例中，白色LED 44、46、48 50和52被布置在其中距离L＝0.8 mm的位置处。

图2B是LED模块22的放大平面图。在白色LED 44、46、48、50和52之中，白色LED 44被布置在光学轴X与垂直于光学轴X的平面的交叉点处。

其余的白色LED、即白色LED 46、48、50和52沿着以光学轴X为中心的圆C的圆周被布置，并且关于光学轴X是对称的（在本实施例中，以相等的角间距沿着以光学轴X为中心的圆C的圆周布置白色LED 46、48、50和52）。圆C的直径是4 mm。换言之，白色LED 46、48、50和52被布置为与布置在中心处的白色LED 44相距1 mm的间隔。

这里，白色LED 46、48、50和52通过布线图案（未示出）被串联地相互连接，并且独立于中心处的白色LED 44被点亮。换言之，这五个白色LED被划分成两组，即第一组70（白色LED 44）和第二组72（白色LED 46、48、50和52），并且一组一组地被点亮。第一组70通过第三导线56和第四导线58电连接到照明电路单元14。第二组72通过第五导线60和第六导线62电连接到照明电路单元14。

图3是照明电路单元14的框图。照明电路单元14包括AC/DC转换器64、第一恒定电流电路66和第二恒定电流电路68。AC/DC转换器64将来自交流电源AC的交流功率转换成直流功率。第一恒定电流电路66将来自直流功率的恒定电流供应给第一组70。第二恒定电流电路68将来自直流功率的恒定电流供应给第二组72。这里，从第一恒定电流电路66供应的电流大于从第二恒定电流电路68供应的电流。结果，在被点亮时，第一组70中的白色LED 44比第二组72中的白色LED 46、48、50和52中的每个白色LED产生更大的光通量。

本发明人为第一组70和第二组72中的每一组设定每一个白色LED的光通量（lm），如图4A所示，并检查位于远离反射器LED灯泡一米处的照射表面上的光分布特性（光分布曲线）。

在比较例1中，每个白色LED的光通量被设置为60 lm。在示例1-1至1-3中，第一组70中的白色LED的光通量大于第二组72中的每个白色LED的光通量。具体地，第一组70中的白色LED的光通量与第二组72中的每个白色LED的光通量的比在示例1-1中被设置为“2”，在示例1-2中被设置为“4”且在示例1-3中被设置为“8”。

请注意，在比较例1和示例1-1至1-3中的每一个中，五个白色LED的总光通量是300 lm。总光通量被统一设置为300 lm，从而使得输入功率（W）相等。

图5示出检查的结果（光分布曲线）。图4B示出最大发光强度（cd）和射束的扩展，即每个示例中的射束角（度）。

如图5所述，示例1-1至1-3中的光分布曲线比比较例1的分布曲线更陡。这意味着与比较例1的情况相比，在示例1-1至1-3中获得了更满意的聚光照明。

在比较例1中，射束角是12.8度。此值超过12.5度，12.5度是反射器卤素灯泡的标准射束角的上限（参见图4B）。因此，在比较例1中获得的聚光照明作为卤素灯泡的替代物是不令人满意的。另一方面，在示例1-1中，射束角是9.8度，其落在标准射束角的范围内。因此，在示例1-1中获得的聚光照明作为反射器卤素灯泡的替代物是令人满意的。

如上所述，当布置在光学轴X和垂直于光学轴X的平面的交叉点处的白色LED 44（即第一组70）的光通量大于布置在白色LED 44周围的白色LED 46、48、50和52（即第二组72）中的每一个的光通量时，与其中以相同的光通量点亮全部的五个白色LED的情况（比较例1）相比，射束角被缩窄。

此外，如示例1-2和1-3中所示（参见图4A），随着第一组70中的白色LED的光通量与第二组72中的每个白色LED的光通量之间的差变得更大，射束角变得更窄（参见图4B），并且由此获得满意的聚光照明。

在这种情况下，通过用为第二组72中的白色LED 46、48、50和52中的每一个的至少两倍大的光通量来点亮第一组70中的白色LED 44，射束角落在标准射束角的范围内。

实施例2

根据实施例2的反射器LED灯泡基本上具有与根据实施例1的反射器LED灯泡10相同的结构，除白色LED的数目及其布置不同之外。以下描述聚焦于这些不同。

图6是示出根据实施例2的反射器LED灯泡的LED模块74的平面图。

LED模块74具有十二个白色LED。这十二个白色LED之中的四个、即白色LED 76、78、80和82以相等的角间距沿着以光学轴X为中心的圆C1的圆周被布置。白色LED 76、78、80和82组成第一组。其余八个白色LED、即白色LED 84、86、88、90、92、94、96和98以相等的角间距沿着以光学轴X为中心的圆C2的圆周布置。圆C2大于圆C1。白色LED 84、86、88、90、92、94、96和98组成第二组。请注意，每个白色LED的结构和尺寸与实施例1中的那些相同。如图6所示，这十二个白色LED以1mm的间距被布置成矩阵。因此，圆C1的直径是

Figure 2010800031014100002DEST_PATH_IMAGE001

mm，并且圆C2的直径是

mm。

第一组中的白色LED 76、78、80和82通过安装板100的布线图案（未示出）被相互串联地连接。第二组中的白色LED 84、86、88、90、92、94、96和98也通过安装板100的布线图案（未示出）被相互串联地连接。

第一和第二组中的白色LED被具有与实施例的构造相同的构造的照明电路单元（即，将商用交流功率转换成直流功率并从直流功率供应用于各组的恒定电流的照明电路单元）点亮。

类似于实施例1，本发明人在第一组中的白色LED与第二组中的白色LED之间设定不同的光通量，并检查第一和第二组中的白色LED的光分布特性。

换言之，本发明人为第一和第二组中的每一组设定每一个白色LED的光通量[lm]，如图7A所示，并且检查位于远离反射器LED灯泡一米处的照射表面上的光分布特性（光分布曲线）。

在比较例2中，每个白色LED的光通量被设置为25 lm。在示例2-1至2-2中，第一组中的每个白色LED的光通量比第二组中的每个白色LED的光通量大。具体地，第一组中的每个白色LED的光通量与第二组中的每个白色LED的光通量的比在示例2-1中被设置为“2”且在示例2-2中被设置为“4”。

请注意，出于与实施例1相同的原因，在比较例2和示例2-1至2-2中的每一个中，12个白色LED的总光通量均是300 lm。

图8示出检查的结果（光分布曲线）。图7B示出最大发光强度（cd）和射束的扩展，即每个示例中的射束角（度）。

如图8所示，示例2-1至2-2中的光分布曲线比比较例2的分布曲线更陡。这意味着与比较例2的情况相比，在示例2-1至2-2中获得了更满意的聚光照明。

在比较例2中，射束角是13.8度。此值超过12.5度，12.5度是反射器卤素灯泡的标准射束角的上限（参见图7B）。因此，在比较例2中获得的聚光照明作为卤素灯泡的替代物不是令人满意的。另一方面，在示例2-1中，射束角是11.6度，其落在标准射束角的范围内。因此，在示例2-1中获得的聚光照明作为反射器卤素灯泡的替代物是令人满意的。

如上所述，当沿着以光学轴X为中心的圆C1的圆周布置的白色LED 76、78、80和82（即第一组）中的每一个的光通量大于布置在白色LED 76、78、80和82周围的白色LED 84、86、88、90、92、94、96和98（即第二组）中的每一个的光通量时，与其中用相同的光通量来点亮全部的12个白色LED的情况（比较例2）相比，缩窄了射束角。

此外，如示例2-1和2-2中所示（参见图7A），随着第一组中的每个白色LED的光通量与第二组中的每个白色LED的光通量之间的差变得更大，射束角变得更窄（参见图7B），并且由此获得满意的聚光照明。

在这种情况下，通过用为第二组中的白色LED 84、86、88、90、92、94、96和98中的每一个的至少两倍大的光通量来点亮第一组中的白色LED 76、78、80和82中的每一个，射束角落在标准射束角的范围内。

虽然已经基于上述实施例描述了根据本发明的反射器LED灯，但本发明当然不限于此。例如，可以有以下修改。

（1）根据上述实施例，反射器由玻璃体和在玻璃体的具有球形形状的凹部分上形成的多层干涉膜组成。然而，其不限于此。例如，可以用金属来形成反射器。在这种情况下，可以使用模制铝，使得反射器充当进一步消散从散热器16（参见图1）传递的热量的第二散热器。这进一步增大为白色LED提供的电功率（电流）。结果，可以改善发光强度。

（2）根据上述实施例，多个白色LED被划分成两个组，即第一和第二组。然而，其不限于此。例如，可以将多个白色LED划分成三个或更多组。在这种情况下，假设以从最接近反射器的光学轴的一组开始的顺序将每个划分的组分别称为第一组、第二组第三组、...、和第N组（N是大于或等于二的整数）。然后，通过将（N-1）组中的每个白色LED的光通量设置为大于第N组中的每个白色LED的光通量，与其中用相同的光通量来点亮所有白色LED的情况相比，射束角被视为是窄的。这是因为，反射器的光收集效率被视为通过将更多的光通量集中到光学轴（反射器的焦点）上而被改善。

在这种情况下，可以依照反射器的尺寸、每个LED之间的间隔等来确定每个组之间的每LED的光通量的差（即，光通量比）。这使得能够获得具有等于或大于相应反射器卤素灯泡的光收集效率的聚光照明（具有射束角）。

（3）磷光体粉末和LED芯片的发光色彩的组合不限于上述的那些，并且可以依照期望的光色彩而适当地进行修改。换言之，可以改变：黄-绿色磷光体粉末和红色磷光体粉末的混合比；供使用的磷光体的类型；以及LED芯片的类型（发光色彩），从而将光色彩变成不同的色彩，诸如白炽的、暖白色、白色、中性白色或日光。

（4）上述实施例采用由LED芯片和磷光体分散树脂组成的白色LED作为LED。然而，LED可以仅包括LED芯片。

工业实用性

根据本发明的反射器LED灯适合于作为仓库、博物馆等中的聚光照明。

附图标记列表

10 反射器LED灯泡

14 照明电路单元

18 反射器

44、46、48、50和52 白色LED

70 第一组

72 第二组

76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96和98 白色LED

X 反射器的光学轴

Claims

1. 一种反射器LED灯，包括：

反射器，其具有球形反射表面，其中在所述球形反射表面中提供有开口；

多个LED，其在与所述反射器的光学轴垂直的平面上被布置在所述反射器中；以及

照明电路，其用于点亮所述多个LED，其中

所述多个LED被划分成至少第一和第二组，第一组被布置在距所述光学轴的第一距离处，第二组被布置在距所述光学轴的第二距离处，第二距离长于第一距离，以及

当所述多个LED被照明电路点亮时，第一组中的每LED的光通量比第二组中的更大。

2. 如权利要求1所述的反射器LED灯，其中

在所述多个LED之中，第一组由布置在所述平面与所述光学轴的交叉点处的LED组成，并且第二组由沿着以所述光学轴为中心的圆的圆周布置并关于所述光学轴对称的两个或更多LED组成。

3. 如权利要求2所述的反射器LED灯，其中

所述反射器的开口具有40 mm的直径，

第二组由沿着所述圆的圆周布置的四个LED组成，

所述圆具有4 mm的直径，以及

当第一组中的LED被点亮时，其光通量是第二组中的每个LED的光通量的至少两倍大。

4. 如权利要求1所述的反射器LED灯，其中

属于第一组的LED和属于第二组的LED分别沿着第一圆的圆周和第二圆的圆周布置，并且关于所述光学轴是对称的，第一和第二圆以所述光学轴为中心。

5. 如权利要求4所述的反射器LED灯，其中

所述反射器的开口具有40 mm的直径，

第一组由沿着具有2.8 mm的直径的圆的圆周布置的四个LED组成，并且第二组由沿着具有6.3 mm的直径的圆的圆周布置的八个LED组成，以及

当第一组中的每个LED被点亮时，其光通量为第二组中的每个LED的光通量的至少两倍大。