CN102364223A - 一种窗式照明白光led平板灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种窗式照明白光LED平板灯，其包括窗框架、前面板、后面板、LED灯条、反射槽及柱面透镜；前面板、后面板分别适配安装在窗框架的前、后侧面上，且于前、后面板间形成一空气层光通道；反射槽镶嵌在窗框架的竖直边框上，其底面与前面板间的夹角为锐角，且该底面上开设有若干个通孔；窗框架的竖直边框内形成有气体导流槽，LED灯条适配安装在该气体导流槽内并LED灯珠与通孔相对应设置，柱面透镜适配定位在反射槽内且该柱面透镜与LED灯珠、通孔呈中心同轴设置；本发明无需导光板、铝基板及散热片等材料，解决了现有技术中存在出光效率低、散热结构复杂又耗材、整灯制造成本高等问题，具有结构简单、轻便可靠、成本低廉、绿色环保等优点。

Description

一种窗式照明白光LED平板灯

技术领域

本发明属于室内照明技术领域，具体涉及一种窗式照明白光LED平板灯。

背景技术

LED室内照明灯具中，用于装饰和反射用途的LED照明灯具如底灯、吊灯、投射灯等可以完全胜任于任何场合，包括美术馆，博物馆等对色度要求较高的场所；但是对于商场、写字楼、教室等大规模空间来说，作为大范围照明的灯管型LED照明灯具虽然已经诞生，但是其指向性高、存在炫光、LED灯珠排列过密、散热困难、散热板重量大、设计成本过高等问题仍然制约着其市场竞争力，难以得到普遍应用；此后，基于液晶(LCD)背光源技术的LED平板/平面室内照明灯具应运而生，可解决大面积平均照度和无炫光照明的问题。

所述基于液晶背光源技术的LED平板/平面室内照明灯具，现有技术都需采用导光板，从LED灯条发出的光首先要耦合到导光板，然后经导光板多次反射后再从表面散射体射出，由于多次的耦合及反射损耗作用，其直接降低了LED平板/平面灯具的出光效率；对于大面积(例如1平方米)的LED平板/平面灯具，为了提高出光强度，就需要使用大功率的LED灯条，其带来的困难是耗电量和温度升高(散热)的问题，LED的不耐热必然会带来灯芯寿命的缩短，为了增强散热作用，就需要添设各种复杂的散热结构，例如铝基板和铝型材/铝板散热片等，其既耗材又会增加灯具重量，由此，所述现有LED平板灯的设计很难同时兼顾出光效率、散热、重量等问题。

再有，如同LCD-TV的背光模组大约占原材料成本的23％(15英寸)到37％(30英寸)，是LCD-TV原材料中比例最大的一部分，所述基于液晶(LCD)背光源技术的LED平板/平面室内照明灯具，其所采用的导光板、铝基板和铝型材/铝板散热片是主要的材料成本，该材料成本较高，由此造成灯具整体制造成本高，故一直难以得到市场的认可。

有鉴于此，本发明人对LED平板灯具进行了深入研究，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种窗式照明白光LED平板灯，其无需导光板、铝基板及散热片等材料，解决了现有技术中LED平板灯具存在出光效率低、散热结构复杂又耗材、整灯制造成本高等问题，具有结构简单、轻便可靠、成本低廉、绿色环保等优点。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种窗式照明白光LED平板灯，其包括窗框架、前面板、后面板、LED灯条、反射槽及柱面透镜；上述前面板、后面板分别适配安装在上述窗框架的前、后侧面上，且此窗框架内对应上述前、后面板间形成一空气层光通道；上述反射槽为长条状“ㄈ”型槽，其以开口朝向上述空气层光通道方式适配镶嵌在上述窗框架的竖直边框上，上述反射槽的内壁设有一层全反射金属膜，该反射槽的底面与上述前面板间的夹角为锐角，且该底面上开设有若干个沿上述反射槽长度方向排列的通孔；上述窗框架的竖直边框内对应上述反射槽的底面的外侧处形成有一开口朝向该底面且上下贯通的气体导流槽，上述LED灯条适配安装在该气体导流槽内并该LED灯条上的若干颗LED灯珠与上述若干个通孔相对应设置，上述柱面透镜适配定位在上述反射槽内且该柱面透镜与上述LED灯珠、通孔呈中心同轴设置。

上述窗框架为塑料窗框架，其内形成有若干个矩形窗格，该每矩形窗格均有用于安装上述LED灯条、反射槽及柱面透镜的左、右竖直边框结构。

上述矩形窗格的宽度不大于400mm，长度不大于1000mm。

上述LED灯条包括一长条状的电路板和焊接在该电路板上的若干颗LED灯珠和若干个限流电阻。

上述反射槽的底面与上述前面板间的夹角为85～80°。

上述前面板的外表面上贴有一层透明的贴膜。

上述后面板上朝向上述前面板的一侧面上贴设有镜面反光膜。

采用上述方案后，本发明一种窗式照明白光LED平板灯，其采用壁挂式方式安装在墙壁上，工作时，窗框架的竖直边框内的白光LED灯珠发出的发散光束，其通过反射槽的通孔进入柱面透镜，从侧面看，所述经柱面透镜汇聚后的光束为准平行光束(汇聚在前面板上)，而从前面板正面看，所述光束仍为发散的；所述LED灯珠、通孔及柱面透镜呈中心同轴设置，且反射槽与前面板间的夹角呈锐角，根据LED的配光曲线可知，照射在前面板上的光束呈基本均匀的亮度分布，再经前面板的散射作用由此可得到光分布均匀且柔和的面光源照明；所述上下贯通的气体导流槽作为LED灯条的散热途径，其应用气体烟囱效应实现快速导热散热效果。

由此，本发明同现有技术相比，无需导光板、铝基板及散热片等材料，而是通过侧面聚焦使光束集中到前面板上，散热途径通过灵活设置的气体导流槽实现，解决了现有技术中LED平板灯具存在出光效率低、散热结构复杂又耗材、整灯制造成本高问题，具有自然光照明效果、结构简单、轻便可靠、成本低廉、绿色环保等优点，可广泛应用于如写字楼、教室、居家等场所照明。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的结构分解示意图；

图2为本发明的正面结构示意图；

图3为本发明柱面透镜、反射槽及LED灯条的立体结构示意图；

图4是本发明一竖直边框的横截面示意图；

图5为本发明气体导流槽的烟囱效应散热原理图；

图6是本发明的光路原理图。

标号说明

窗框架            1             矩形窗格            11

气体导流槽        12            LED灯条             2

电路板          21        LED灯珠        22

限流电阻        23        反射槽         3

底面            31        通孔           32

柱面透镜        4         光束           41

贴膜            5         前面板         6

镜面反光膜      7         后面板         8

空气层光通道    9

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1-4为本发明涉及的一种窗式照明白光LED平板灯，其主要包括窗框架1、LED灯条2、反射槽3、柱面透镜4、前面板6及后面板8；其中：

所述窗框架1，其由前后两片注塑成型的具有多个矩形窗格11的塑料窗框架组成，该矩形窗格11可以设置有1、2、4、6或9个，以组成多种面积不等的白光LED平板灯，图1中给出一较佳实施例，矩形窗格11设有4个，每矩形窗格11均包含有用于安装下述LED灯条2、反射槽3及柱面透镜4的左、右竖直边框结构；为了保证整个平板灯的照明度，所述矩形窗格11的尺寸有所限制，较佳地，其宽度为不大于400mm，长度为不大于1000mm；

所述前面板6，其为乳白或亚光雾面的亚克力/有机玻璃面板，厚度为1～2mm，其适配嵌设在窗框架1的各矩形窗格11的前侧面上(参见图4)，前面板6的外表面贴有一层透明的蓝天白云贴膜5，其用于消除眩光，模拟自然光，使从前面板6出射的光束的视觉效果更加柔和舒适；

所述后面板8，由普通塑料板或者铁板材料制成，厚度为0.5～1mm，其适配嵌设在窗框架1的各矩形窗格11的后侧面上(参见图4)，后面板8上朝向前面板6的一侧面上及矩形窗格12的四周均贴设有镜面反光纸或镜面反光膜7，该镜面反光纸或镜面反光膜7为镀铝薄膜或其它反光膜，用于反射下述LED灯珠21照射到后面板8上的杂散光线，由此起到减小光能量损失的作用；上述前面板6和后面板8嵌设在窗框架1后，前面板6与后面板8间形成一个空气层光通道9(参见图6)，该空气层光通道9的厚度较佳为5～10mm；

所述反射槽3，如图3所示，其为注塑成型的长条状“ㄈ”型槽，其以开口朝向空气层光通道9方式适配镶嵌在窗框架1的各矩形窗格11的左、右竖直边框上(参见图4)，反射槽3的三面内壁上均设有一层用于对照射在其上的光线进行全反射的全反射金属膜，反射槽3的底面31与前面板6间的夹角为锐角，该锐角较佳角度范围为85～80°，如图6所示，则每个矩形窗格11内，由前面板6、后面板8及左、右反射槽3共同组成的横截面结构呈梯形状，所述各反射槽3的底面31上均开设有若干个沿反射槽3长度方向排列的通孔32；

所述LED灯条2，如图3所示，其包括一长条状的电路板21和焊接在该电路板21上的若干颗LED灯珠22和若干个限流电阻23；LED灯条2固定安装在反射槽3的底面31的外侧处，具体于窗框架1的各竖直边框内对应反射槽3的底面31的外侧处形成有一开口朝向该底面31的气体导流槽12，则底面31作为该气体导流槽12的一侧壁，该气体导流槽12呈沿竖直边框长度方向延伸的条形槽结构，且该条形槽结构的上下两端相互贯通；LED灯条2适配安装在气体导流槽12内，具体如图4所示，电路板21呈与底面31相平行方式定位在气体导流槽12内，则所述若干颗LED灯珠22与所述若干个通孔32呈相对应且中心同轴设置；如图5所示，所述气体导流槽12的设置能够形成烟囱效应，冷空气不断从气体导流槽12的底端吸入，LED灯珠22点亮时产生的热量被烟囱效应形成的气流直接冷却，由此实现快速导热散热作用；

所述柱面透镜4，其采用亚克力/有机玻璃模压/注塑成型，具体如图3所示，柱面透镜4采用平凸结构，形状为一个半圆柱体，其横截面一边为直线，另一边为半圆弧，圆弧半径为2.5-4mm，柱面透镜4的长度可以是窗框架1的竖直边框的长度，也可以由几条柱面透镜拼接成竖直边框的长度；安装时，柱面透镜4适配定位在反射槽3内，反射槽3的内侧形状和尺寸与柱面透镜4相匹配，使柱面透镜4可以牢固地卡持在反射槽3内；所述柱面透镜4与LED灯珠22、通孔32呈中心同轴设置，这样LED灯珠22可透过反射槽3上的通孔32并通柱面透镜4将光线以一定角度掠射在前面板6上，通过该前面板6的散射而变成面光源。

由此，本发明一种窗式照明白光LED平板灯，其采用壁挂式方式安装在墙壁上，工作时，如图6所示，窗框架1的竖直边框内的LED灯珠22发出的发散光束，其通过反射槽3的通孔32进入柱面透镜4，从侧面看，所述经柱面透镜4汇聚后的光束41为准平行光束(汇聚在前面板6上)，而从前面板6正面看，所述光束41仍为发散的，其光分布均匀且柔和；由于光束41通过侧面聚焦而直接集中到前面板6上，没有经过反射损失，所以本发明的LED光出射效率比一般导光板式平板灯的出射效率高，另外本发明设计中，从前面板6出射的散射光还经透明的蓝天白云贴膜5在射出，其使光线更加均匀柔和，接近自然光效果。

参见图6，所述LED灯珠22、通孔32及柱面透镜4为中心同轴设置，因反射槽3与前面板的6夹角为锐角(较佳为85～80°)，则经柱面透镜6聚焦后的光束41以小角度(5-10°)掠射在前面板6上，根据LED的配光曲线可知，照射在前面板6上的光束41在柱面透镜4的主轴上的光强度最大，靠近反射槽3的一侧的光强度较小，由于后者光线的入射角(光线与前面板法线的夹角)比前者小，所以该侧边上的单位面积上的光通量(照度)可以做到基本不变，而所述光束41在远离反射槽3的一侧，因光强度小并且入射角大，所以照度也小，故前面板3的中心区域采用窗框架1的左、右竖直边框发出的两光束的叠加，使中心区域的照度与两侧基本一致，再经前面板6的散射作用由此可得到光分布均匀的面光源照明，使室内照明效果犹如白天的窗户照明，舒适，自然，柔和。

由此，本发明同现有技术相比，无需导光板、铝基板及散热片等材料，而是通过侧面聚焦使光束集中到前面板6上，散热途径通过灵活设置的气体导流槽12实现，解决了现有技术中LED平板灯具存在出光效率低、散热结构复杂又耗材、整灯制造成本高问题，具有自然光照明效果、结构简单、轻便可靠、成本低廉、绿色环保等优点，可广泛应用于如写字楼、教室、居家等场所照明。

本发明较佳实施例中，所述柱面透镜4的半径、反射槽3的底面31与前面板6间的夹角是根据矩形窗格11的尺寸(即前面板6的发光面积)而设计的，则对应不同的前面板6的发光面积，可以适当改变柱面透镜4的半径及反射槽3的底面与前面板6间的夹角，由此使得前面板6得到均匀的照明。

本发明窗式照明白光LED平板灯，其较佳厚度为10～15mm，面积为0.36～2平方米，所述窗框架1的边框宽度为16-32mm，其中，横边框的宽度为16mm左右，其内用于放置供电导线；位于两边的竖直边框的宽度为22mm左右，其内各放置一反射槽、一LED灯条及一柱面透镜，并留有一空心的气体导流槽；位于中间的竖直边框的宽度为32mm左右，其内相背对的放置有二反射槽、二LED灯条及二柱面透镜，并留有二空心的气体导流槽。

所述气体导流槽12，其内边长为8-10mm，为了减小气流阻力，提高气流速度，气体导流槽12的内壁应尽量光滑，同时应保持较好的密封性。

所述LED灯条2的长度可以是本发明LED平板灯竖直边框的长度，也可以由几条LED灯条拼接成竖直边框的长度；电路板21为单面印刷电路板，其宽度6-8mm；LED灯珠22为小功率白光LED灯珠，其采用贴片式封装，出射光束的发散角120°，单颗LED灯珠功率小于90mW，LED灯珠之间的距离为15mm，以7颗LED灯珠22串联一个电阻23为一灯组，全部灯组并联后以24V直流低压电源供电，24V直流低压电源可以采用外部开关电源方式，目的是方便用户更换开关电源，因为LED灯珠的使用寿命远大于开关电源的使用寿命。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (7)

1.一种窗式照明白光LED平板灯，其特征在于：包括窗框架、前面板、后面板、LED灯条、反射槽及柱面透镜；上述前面板、后面板分别适配安装在上述窗框架的前、后侧面上，且此窗框架内对应上述前、后面板间形成一空气层光通道；上述反射槽为长条状“ㄈ”型槽，其以开口朝向上述空气层光通道方式适配镶嵌在上述窗框架的竖直边框上，上述反射槽的内壁设有一层全反射金属膜，该反射槽的底面与上述前面板间的夹角为锐角，且该底面上开设有若干个沿上述反射槽长度方向排列的通孔；上述窗框架的竖直边框内对应上述反射槽的底面的外侧处形成有一开口朝向该底面且上下贯通的气体导流槽，上述LED灯条适配安装在该气体导流槽内并该LED灯条上的若干颗LED灯珠与上述若干个通孔相对应设置，上述柱面透镜适配定位在上述反射槽内且该柱面透镜与上述LED灯珠、通孔呈中心同轴设置。

2.如权利要求1所述的一种窗式照明白光LED平板灯，其特征在于：上述窗框架为塑料窗框架，其内形成有若干个矩形窗格，该每矩形窗格均有用于安装上述LED灯条、反射槽及柱面透镜的左、右竖直边框结构。

3.如权利要求2所述的一种窗式照明白光LED平板灯，其特征在于：上述矩形窗格的宽度不大于400mm，长度不大于1000mm。

4.如权利要求1所述的一种窗式照明白光LED平板灯，其特征在于：上述LED灯条包括一长条状的电路板和焊接在该电路板上的若干颗LED灯珠和若干个限流电阻。

5.如权利要求1所述的一种窗式照明白光LED平板灯，其特征在于：上述反射槽的底面与上述前面板间的夹角为85～80°。

6.如权利要求1所述的一种窗式照明白光LED平板灯，其特征在于：上述前面板的外表面上贴有一层透明的贴膜。

7.如权利要求1所述的一种窗式照明白光LED平板灯，其特征在于：上述后面板上朝向上述前面板的一侧面上贴设有镜面反光膜。

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