CN102410462A - 一体化led照明光源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种一体化LED照明光源，包括底壳、电路板、光学透镜以及驱动电源，其中所述电路板贴附在底壳上且该电路板上设有多个背向底壳的LED发光体，所述光学透镜覆盖在所述LED发光体上方并对每一LED发光体的光线进行二次光学配光，所述驱动电源电连接到电路板。本发明通过将LED发光体作为光源并通过二次光学的配光和经模拟计算过的排列方式使发光均匀柔和，不仅实现了节电照明，而且保持了LED照明的高光效和有效照明率。

Description

一体化LED照明光源

技术领域

本发明涉及照明灯具领域，更具体地说，涉及一种一体化LED照明光源。

背景技术

自日本松下公司和荷兰飞利浦公司发明吸顶灯以来，吸顶灯早已进入千家万户。早期的吸顶灯采用白炽灯泡为光源，为了提高照明亮度，现在的吸顶灯大多采用荧光灯管为光源。

传统的荧光灯管采用玻璃圆管并在圆管内充气，而圆管本身可以有多种形状，例如将玻璃圆管弯曲成环形，当然玻璃管可以是直管形、U型和螺旋型等。由于玻璃管价格便宜，且容易密封，因此是荧光灯的理想结构。然而，荧光灯管本身含汞，并且光效低，光利用率也低，往往达不到环保要求。另外荧光灯所发光含紫外线，对人眼和皮肤有伤害，不健康，而且一般荧光灯的寿命较短，仅5000小时。

此外，现有荧光灯的荧光灯管、镇流器和吸顶灯外罩的寿命相差较大，例如吸顶灯外罩的寿命很长，往往可以达到十几年至二十年，而镇流器和荧光灯管的使用寿命则为两三年。因此现有荧光灯中的镇流器和荧光灯管需要经常更换，相应地，现有荧光灯也都为组装结构。这直接导致了荧光灯结构复杂，在拆装过程中容易损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述荧光灯使用寿命短、组装结构复杂的问题，提供一种一体化LED照明光源。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种一体化LED照明光源，其特征在于，包括底壳、电路板、光学透镜以及驱动电源，其中所述电路板贴附在底壳上且该电路板上设有多个背向底壳的LED发光体，所述光学透镜覆盖在所述LED发光体上方并对每一LED发光体的光线进行二次光学配光，所述驱动电源电连接到电路板。

在本发明所述的一体化LED照明光源中，所述底壳包括第一平面及下凹的第二平面，所述第一平面与第二平面呈台阶状，所述电路板包括相分离的第一电路板和第二电路板，其中所述第一电路板位于底壳的第一平面且该第一电路板上设有LED发光体，所述第二电路板位于底壳的第二平面且该第二电路板上设有驱动电源，所述第一电路板与第二电路板电连接。

在本发明所述的一体化LED照明光源中，所述驱动电源固定在第二电路板的背向底壳的一侧且所述第二电路板与底壳的第二平面之间设有硅胶垫。

在本发明所述的一体化LED照明光源中，所述底壳为碟形，所述第一平面环绕所述第二平面。

在本发明所述的一体化LED照明光源中，所述第一电路板为圆环形，所述多个LED发光体均匀分布在所述圆环形的第一电路板上并组成一个或多个圆环，所述第一电路板通过导热层贴附在底壳上。

在本发明所述的一体化LED照明光源中，所述第一电路板包括多个呈环形分布于底壳的第一平面的独立单板且每一单板分别电连接到所述第二电路板，所述多个LED发光体分别设于多个单板上并组成一个或多个圆环，所述多个单板通过导热层贴附在底壳的第一平面上。

在本发明所述的一体化LED照明光源中，所述光学透镜的光束角与由所述LED发光体所组成的圆周的直径成反比。

在本发明所述的一体化LED照明光源中，所述光学透镜包括多个独立具有支脚的透镜体，所述电路板上设有多个分别围绕每一LED发光体的卡槽，每一所述透镜体分别通过支脚安装在卡槽上。

在本发明所述的一体化LED照明光源中，还包括固定到底壳的上盖，所述上盖覆盖电路板及驱动电源且该上盖上与光学透镜对应的位置设有通孔，所述上盖与LED发光体处的电路板之间设有硅胶垫。

在本发明所述的一体化LED照明光源中，所述底壳的第二平面的外侧面贴有用于安装到吸顶灯的双面带黏胶的导热硅胶垫。

本发明的一体化LED照明光源，通过将LED发光体作为光源并通过二次光学的配光使发光均匀柔和，不仅实现了节电照明，而且保持了LED照明的高光效和有效照明率。

本发明的一体化LED照明光源不仅节电超过50％，而且寿命高达50000小时，是荧光灯的10倍；更重要是LED的光辐射不含紫外和红外，是健康光源；而且显色性强，照明效果更理想；所发光是连续光谱，更加舒适，特别适合室内照明。

附图说明

图1是本发明的一体化LED照明光源实施例的结构示意图。

图2是图1中的一体化LED照明光源侧面的结构示意图。

图3是图1中的一体化LED照明光源截面的结构示意图。

图4是图1中的一体化LED照明光源中LED发光体部分的截面示意图。

图5是光学透镜二次配光的原理示意图。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-4所示，是本发明的一体化LED照明光源实施例的示意图。在本实施例中，LED照明光源包括底壳11、电路板16、光学透镜13以及驱动电源17，其中电路板16贴附在底壳11上且该电路板16上设有多个背向底壳11的LED发光体14，光学透镜13覆盖在LED发光体14的上方并对每一LED发光体的光线进行二次配光，驱动电源17电连接到电路板16。上述底壳11可用不锈钢、铝合金等具有较好导热性能的金属材料通过冲压成型制成。

上述LED发光体14可以采用任何形式或结构(比如PLCC的SMD TOP结构、仿流明大功率结构、或者陶瓷基板模压结构等)，并通过焊接方式固定在电路板16上。LED发光体14所发热量通过导热非常好的电路板16传导到底壳11上，并通过面积较大的底壳11辐射到空间。

上述LED照明光源中的底壳11可以为平板状，而电路板16及驱动电源17位于底壳11的同一侧。此时，该LED照明光源可直接安装在天花板，用作家庭或其他场所照明使用。

特别地，上述LED照明光源还可用于吸顶灯。

为了抬高LED发光体14的位置，使其发光不受中间驱动电源的遮挡(因为驱动电源的体积通常较大)，底壳11包括第一平面111及下凹的第二平面112，第一平面111与第二平面112呈台阶状。相应地，电路板16包括相分离的第一电路板161和第二电路板162，其中第一电路板161位于底壳11的第一平面111且该第一电路板上设有LED发光体14，第二电路板162位于底壳11的第二平面112且该第二电路板162上设有驱动电源17，第一电路板161与第二电路板162电连接。在第二平面112的外侧表面(即第二电路板162的另一表面)贴有双面带黏胶的导热硅胶垫(图中未示出，该硅胶垫具备良好的粘接功能和导热功能，LED照明光源可以通过这个硅胶垫粘接在吸顶灯的外壳底壳上，从而将部分热量散发到底壳上)，使用时只需把遮盖的腊光纸掀掉，就可以很方便地把LED照明光源贴在吸顶灯的底盘里，并把从防水胶圈18里引出的电源线接在吸顶灯灯具中预先放置的电线夹里，就可以通电使用了。

当然，在实际应用中，底壳11也可以为平面形，例如将驱动电源7置于底壳11的背面或采用高度较小驱动电源等。

上述底壳11可以为碟形(圆盘形)，第一平面111环绕第二平面112，即第二平面112位于碟形底壳11的中央，第一平面位于碟形底壳11的四周。相应地，第一电路板161可以为圆环形，该圆环形的第一电路板161通过导热层贴附在底壳11的第一平面111上，多个LED发光体均匀分布在圆环形的第一电路板161上并组成一个或多个圆环(当底壳11的直径超过40cm时，LED发光体组成两圈或多圈)。此外，第一电路板161也可由多个独立的单板(例如弧形或方形)组成，多个LED发光体分别设于该多个单板上并组成一个或多个圆环。上述单板均匀分布于底壳11的第一平面111上并通过导热层贴附在第一平面111的表面，每一单板分别电连接到第二电路板162。

驱动电源17固定在第二电路板162的背向底壳11的一侧且第二电路板162与底壳11的第二平面112之间设有硅胶垫19，以利于将第二电路板162产生的热量传导到底壳11，便于散热。

光学透镜13可实现LED发光体的二次配光，二次光学的配光使得LED发光体能均匀地照射更大的面积。在实际应用中，光学透镜13可包括多个独立的并具有支脚的透镜体，在电路板16上设有多个分别围绕每一LED发光体14的卡槽，每一透镜体分别通过支脚安装在卡槽上，从而覆盖LED发光体14。经过光学透镜13的改变，可将LED发光体14本身120°余弦形的光强空间分布变成150°人字形，如图5所示。通过光学透镜13的人字形大光束角的配光，可使得LED发光体14的空间排布更紧密，即可减小LED发光体14排列圈的直径，使一体化LED照明光源的体积相应缩小。

此外，上述二次光学的配光也可以在LED发光体封装的过程中实现，即LED发光体14采用带有一次光学配光的LED。

上述LED照明光源中，LED发光体14成圈形排列，排列距离与LED照明光源的尺寸结构和光学透镜13的二次光学配光相关，即光学透镜二次光学配光的光束角越大，则这个LED发光体圈的直径越小，从而整个一体化LED照明光源的体积越小。如果没有光学透镜的二次光学配光，则圈形排列的LED发光体无法实现均匀的照明效果，而是呈现一个个光影。

为了防止灰尘以及外形美观，可在上述LED照明光源中增加一个上盖12，该上盖固定到底壳11，例如通过螺丝、卡扣或者粘胶等方式。该上盖12覆盖电路板16及驱动电源17且该上盖12上与光学透镜13对应的位置设有通孔，从而使光学透镜13露出上盖12，便于照明。为了保证散热的效率，上盖12也可以采用导热较好的金属材料来制作，并将该上盖12与LED发光体14处的第一电路板161之间用导热硅胶15黏住，这样LED发光体14所发热量也可以通过第一电路板161和导热硅胶传导到上盖12，并通过上盖散发到空间。

另外，上盖12在驱动电源17和第二电路板162之间可设置开孔，使得上盖12和底壳11之间不密封，空气可以流动，以助散热。而驱动电源17的散热，具体方式可采用以下两种方式：一是将驱动电源17用导热灌封胶埋在底壳11中，通过底壳11散热；二是在上盖12的穹顶的侧面开通气孔，让空气流通以帮助散热。

在用于吸顶灯使用时，一般情况下，上述LED发光体14选用1W功率的LED，LED发光体14的数量可根据需要改变，例如选择12颗。当然，也可以根据传统吸顶灯的尺寸选择设计不同功率和尺寸的LED照明光源。经过电脑仿真模拟，以及精确的计算，对于圆形吸顶灯来说，将LED发光体排成圆环形是最佳方式，其中LED发光体的间距在3CM左右最合适。另外，LED发光体所排成圆圈的尺寸应根据吸顶灯的外罩尺寸进行调整，LED圆圈的直径应当比吸顶灯外罩直径小8-16CM。

按照上述方法设计的LED照明光源安装在吸顶灯里，发光均匀(体现在吸顶灯灯罩上)，而且光利用率高达95％以上。较佳地，可使用以下三种不同功率的方案，如下表所示：

上述一体化LED照明光源，通过将LED发光体作为光源，摒弃了原有吸顶灯的管式结构，并通过二次光学的配光使发光均匀柔和，不仅实现了节电照明，而且保持了LED照明的高光效和有效照明率。此外，本发明通过特殊的结构使得在很小的体积里保证了高效的散热，使得一体化LED照明光源的底壳温度低于60℃，LED发光体的PN结温度低于75℃，从而使一体化LED照明光源寿命达到50000小时以上，是荧光灯的10倍。本发明的一体化LED照明光源不仅节电超过50％；更重要是LED的光辐射不含紫外和红外，是健康光源；而且显色性强，照明效果更理想；所发光是连续光谱，更加舒适，特别适合室内照明。

本发明将LED发光体和驱动电源结合成一体，使LED照明光源具有一体化、易安装的特点，而且兼备发光源、电源、散热、安装、牢固的结构等所有功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种一体化LED照明光源，其特征在于，包括底壳、电路板、光学透镜以及驱动电源，其中所述电路板贴附在底壳上且该电路板上设有多个背向底壳的LED发光体，所述光学透镜覆盖在所述LED发光体上方并对每一LED发光体的光线进行二次光学配光，所述驱动电源电连接到电路板。

2.根据权利要求1所述的一体化LED照明光源，其特征在于，所述底壳包括第一平面及下凹的第二平面，所述第一平面与第二平面呈台阶状，所述电路板包括相分离的第一电路板和第二电路板，其中所述第一电路板位于底壳的第一平面且该第一电路板上设有LED发光体，所述第二电路板位于底壳的第二平面且该第二电路板上设有驱动电源，所述第一电路板与第二电路板电连接。

3.根据权利要求2所述的一体化LED照明光源，其特征在于，所述驱动电源固定在第二电路板的背向底壳的一侧且所述第二电路板与底壳的第二平面之间设有硅胶垫。

4.根据权利要求2所述的一体化LED照明光源，其特征在于，所述底壳为碟形，所述第一平面环绕所述第二平面。

5.根据权利要求4所述的一体化LED照明光源，其特征在于，所述第一电路板为圆环形，所述LED发光体均匀分布在所述圆环形的第一电路板上并组成一个或多个圆环，所述第一电路板通过导热层贴附在底壳上。

6.根据权利要求4所述的一体化LED照明光源，其特征在于，所述第一电路板包括多个呈环形分布于底壳的第一平面的独立单板且每一单板分别电连接到所述第二电路板，所述多个LED发光体分别设于多个单板上并组成一个或多个圆环，所述多个单板通过导热层贴附在底壳的第一平面上。

7.根据权利要求5或6所述的一体化LED照明光源，其特征在于，所述光学透镜的光束角与由所述LED发光体所组成的圆周的直径成反比。

8.根据权利要求7所述的一体化LED照明光源，其特征在于，所述光学透镜包括多个独立具有支脚的透镜体，所述电路板上设有多个分别围绕每一LED发光体的卡槽，每一所述透镜体分别通过支脚安装在卡槽上。

9.根据权利要求1所述的一体化LED照明光源，其特征在于，还包括固定到底壳的上盖，所述上盖覆盖电路板及驱动电源且该上盖上与光学透镜对应的位置设有通孔，所述上盖与LED发光体处的电路板之间设有硅胶垫。

10.根据权利要求2-6中任一项所述的一体化LED照明光源，其特征在于，所述底壳的第二平面的外侧面贴有用于安装到吸顶灯的双面带黏胶的导热硅胶垫。

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