CN102679180A - Led光源的照明灯具模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED光源的照明灯具模块，包括至少一个LED光源，LED驱动电源、散热器和一组合容纳三个部件用的外壳；该散热器由一块金属的安装面板上设有凸筋，纳米碳片通过机械方式、焊接、导热胶粘接方式、或纳米碳粉直接压铸成型方式与凸筋紧密接合；在安装面板的另一表面安装LED光源，在安装面板上和LED光源的底座上开螺孔，通过螺钉将LED光源固定在安装面板上；外壳由上圆筒和容纳LED驱动电源的下圆筒组成，通过在上圆筒的下端外壁上设凸耳，下圆筒上端口的内腔上有与凸耳相配的限位槽而固定，在LED驱动电源与散热片之间垫一绝缘片，该LED驱动电源的导线穿出下圆筒尾部，下圆筒的尾部设置与市电灯座相配合的结构。本发明的LED照明灯的模块，可组合多种功率或流明输出的灯具，散热效果好，装配和维修简便快捷。

Description

LED光源的照明灯具模块

技术领域

本发明涉及一种LED光源灯具，特别是涉及一种以大功率LED为光源的照明灯具模块的结构，用于路灯、隧道灯、投光灯和洗墙灯等大功率，高流明输出的灯具模块。

背景技术

随着LED芯片技术的不断发展，流明和功率的不断提高，LED光源已经在功能型照明领域扮演着越来越重要的角色，像路灯、隧道灯、投光灯和洗墙灯等。目前市场上的路灯，绝大多数是由几十颗甚至上百颗LED光源贴片在铝基板上，再将铝基板安装在路灯外壳中。一旦LED光源遭到损坏，需要掀开灯具钢化玻璃罩，卸下透镜或反射器，再拆除电源线。不难看出这种结构会导致更换困难，甚至无法更换，因此给维修带来极大地不便，给用户带来经济损失。而且这种结构的灯具的不同型号需要不同的驱动电源，不同的配光结构，不同的散热和防水的结构。由于结构复杂，尤其是多型号组合时会给厂家带来设计周期长和费时费工等问题。

目前LED光源灯具的散热问题还亟待解决，例如本人持有的ZL02826127.5专利，其中LED光源的散热是通过螺杆与螺母机械结合实现的。热连接十分可靠，可制作功率大寿命长的发光二极管，但散热器还是一个实心金属块或翅片，散热效果不理想。杭州创元光电科技有限公司申请了发明名称为“一种具有散热组件的发光二极管及发光二极管灯”(公开号：101752359A)。申请人将制作的LED散热底座的螺杆插入纳米碳管制作的立柱支架，采用在立柱支架上安装设置上、下散热片组合成叠层散热组件方式解决LED散热，但是其散热组件结构复杂、难以加工成型，不利于LED产业化应用。

市场上现有的LED光源灯具，正如上面所介绍的，在结构上还是有很多的不足之处。半导体照明作为世界各国扶持的项目，它蕴藏着巨大的商机。半导体光源有着和传统光源不同的特性，应用这一光源去制作灯具需要解决散热、光强度分布等一系列光学、热学、材料学的问题，解决这些不仅需要一批专业人材，还要时间和相当大的资金投入，这对一般生产传统灯具的厂家来说几乎是一件不可能的事。众多的传统灯具生产厂家，想进入半导体照明产业，但却力不从心。如何降低进入LED灯具生产的门槛，并尽快实现LED照明灯具产业化已是当务之急。

发明内容

本发明的目的在于弥补市场上现有的LED照明灯具制作难度大、结构复杂、维修和零件更换困难，甚至无法更换零部件的缺陷；特别是在照明灯具型号较多时，使得设计工作复杂和周期长等缺陷；为了进一步解决了LED光源的散热问题，简化LED灯具生产工序，降低LED灯具生产难度，以实现LED光源的照明灯具产业化生产的目的；从而提供一种通过简单的模块拼装，就可以获得大功率LED光源的照明灯具。用此灯具模块制作的LED照明灯具结构简单，维修更换方便。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的LED光源的照明灯具模块，包括至少一个LED光源，LED驱动电源和LED散热器；其特征在于，还包括一组合容纳三个部件用的外壳；

所述的LED光源可以是用集成封装方法制作的一个LED，也可以是多个LED安装在一块电路板上作为一个光源使用；

所述的散热器由一块金属的安装面板和纳米碳片组成，其中，在所述的安装面板一表面上设有凸筋，并在所述的凸筋上部向下开散热槽，所述纳米碳片镶嵌在所述散热槽中，该纳米碳片通过机械方式、焊接或导热胶粘接方式与散热槽紧密接触固定在一起形成散热翅片(如图4所示)；也可以通过压铸成型方式将纳米碳粉制成纳米碳片并与安装面板形成一个整体，或直接通过粘接性强耐候性好的高效导热胶与纳米碳片紧密粘接在凸筋一侧。在安装面板的另一表面上安装所述的LED光源，并在该安装面板上围绕安装LED光源的四周开有螺孔，所述的LED光源的底座上也开螺孔，安装面板上的螺孔与LED光源的底座上的螺孔相对，通过螺钉将该LED光源固定在安装面板上；在LED光源的正面通过透镜压板和密封圈固定玻璃透镜或其它光学系统；

所述的外壳由用于容纳所述的LED光源的上圆筒，和用于容纳所述的LED驱动电源的下圆筒组成；其中，所述的上圆筒的上端口内壁上凸设一档环，所述的档环与上圆筒的上端口平行，用于阻挡LED光源掉出上圆筒口外，还在该档环下部设有卡槽，所述的散热器的安装面板卡装在所述的卡槽内；并在所述的上圆筒的下端口的外壁上设凸耳，所述下圆筒上端口的内腔壁对应设有与所述的凸耳相配的限位槽，该限位槽用于卡止该凸耳，以便上圆筒的下端与下圆筒上端连接成一体；所述的LED驱动电源安放在所述的下圆筒内，所述的LED光源的引线与该LED驱动电源电连接，并在LED驱动电源与散热器之间垫一块绝缘片，该LED驱动电源的导线穿出所述下圆筒尾部，所述上圆筒的下端口与所述的下圆筒上端口相插接，通过凸耳与限位槽固定成一体；所述的下圆筒的尾部设有与市电灯座相配合的结构，以便于用户随意与市电灯座相配合。

在上述的技术方案中，还包括在所述的LED光源的底座的外围设有高于LED芯片的突起围框，该围框便于透光介质层的涂布，防止透光介质外溢；围框高于LED芯片，还可有效防止LED芯片在制作、使用、运输过程中损坏。

在上述的技术方案中，所述的LED芯片上方还涂有光学材料层或光转换材料层。以满足生产不同光色光源。装配完成的光源模块，接入电源便可工作，一旦光源损坏，只需更换光源便可，不必丢弃整灯，节约资源，利于环保。

在上述的技术方案中，还包括在所述的安装面板中部开有与LED光源底座的螺杆相固定用的螺孔，通过该LED光源底座的螺杆与安装面板的螺孔螺合固定在一起。

在上述的技术方案中，所述的金属的安装面板为铝板或铜板。

在上述的技术方案中，所述的外壳由塑料材质制作的，并在外壳上设有透气窗，或者透气窗和透气孔；外壳把光源、散热器、驱动电源三者组合在一起，形成一个完整的模块产品。同时使得模块在使用时电气的安全性更有保障。

在上述的技术方案中，所述的散热片为纳米碳片或在金属铜表面涂覆一层纳米碳粉。

在上述的技术方案中，在所述的安装面板表面设有的凸筋可以是一条或2条以上，呈同心圆排布(如图5b所示)，纳米碳片形成圆环状散热翅片；或者设有2条以上的凸筋，凸筋与凸筋按照平行排列的，(如图4所示)，或者在所述的安装面板表面设有一根垂直的金属柱，在该垂直的金属柱的四周开有散热槽，所述的散热片呈放射状排布(如图5a所示)。

在上述的技术方案中，所述的凸筋截面呈锯齿形、梯形、矩形或渐开线齿形；所述的纳米碳片通过机械方式、焊接、导热胶粘接方式或纳米碳粉直接压铸成型方式与凸筋紧密接合，使LED芯片产生的热量通过底座直接传递给紧贴的散热片，热传递快，散热就快，相比同样的散热效果的产品，体积小，重量轻，散热效果好，还便于灯具设计、安装。

在上述的技术方案中，所述的绝缘片为纸片、塑料片或聚酯片。

本发明提供的LED为光源的灯具模块，由一塑料材质制作的外壳，把光源、散热器、驱动电源三者组合在一起，形成一个完整的模块产品，外壳上设有透气窗，或者透气窗和透气孔，使得LED光源产生的热量迅速传出；通过简单的模块拼装，就可以获得大功率LED光源的照明灯具，有至少一个电源输入端和至少一个光输出端；其它各个部件都被固定在外壳内，只要接通电源即可工作。

本发明的优点在于：

一、本发明提供的以LED为光源的灯具模块比现有的LED为光源的灯具散热性能好：虽然已有的LED光源都设置了散热器，但是散热效果解决的不彻底，难以加工成型。例如本申请人持有的ZL02826127.5专利，其中LED光源的散热是通过螺杆与螺母机械结合实现的。热连接十分可靠，可制作功率大寿命长的发光二极管，但散热器还是一个实心金属块或翅片，散热效果不理想。杭州创元光电科技有限公司申请了发明名称为“一种具有散热组件的发光二极管及发光二极管灯”(公开号：101752359A)。申请人采用在立柱支架上安装设置上、下散热片组合成叠层散热组件方式解决LED散热，但是其散热组件结构复杂、难以加工成型，不利于LED产业化应用。而本发明的散热器是采用机械方式、焊接、导热胶粘接、或纳米碳粉直接压铸成型方式与凸筋紧密接合。或者通过粘接性强耐侯性好的高效导热胶将纳米碳片紧密贴接在凸筋一侧形成散热翅片。因此散热效果比现有的任何一种LED光源的散热器的散热都好。

二、本发明的灯具模块的散热片使用纳米碳片，由于纳米碳片比已有LED散热器中使用的铜或铝材的散热片重量轻的多，所以本发明的LED光源整体重量轻，这对于制造大功率的LED路灯等更具有实际的应用价值。

三、又由于本发明的散热器使用的安装面板是一块平板，在平板上可以开有安装LED光源底座螺杆的螺孔，也可以不开孔，也就是说市场上所供应的任何一款LED光源，都可以安装在本发明的散热器上。

四、本发明的模块使用的外壳采用塑料制成，因此，对整个LED灯不增加多少重量，而电气安全性大大提高，将LED光源、驱动电源分别封装其内使LED照明灯成为一体，当使用时发生损坏直接取换模块即可，这样极大方便了LED灯的安装和维修。并且在外壳上开有透气窗和气孔，非常利于空气流通，实现良好地散热。

五、由于利用本发明提供的LED照明灯的模块，可以方便地组合成多种功率或流明输出的灯具，对一般生产传统灯具的厂家来说，不用再投入大量研发费用，即可进行LED灯的生产，降低了进入LED灯具生产的门槛，为尽早实现LED照明灯具产业化奠定了基础。

本发明提供的以LED为光源的灯具模块，可用于路灯、隧道灯、投光灯和洗墙灯等大功率、高流明输出的灯具的模块，也可以是室内照明用的模块，它结构简单、散热效果好，可以使灯具的设计、装配和维修简便快捷。

附图说明

图1是本发明的LED为光源的照明灯具模块示意图

图2是本发明的LED为光源的照明灯具模块分解示意图

图3是本发明照明灯具模块中的LED光源安装在安装面板上的示意图

图4是本发明灯具模块的一种散热片安装在安装面板上组成散热器结构的示意图

图5a是本发明的散热器中的另一种散热片排布方式的实施例示意图

图5b是本发明的散热器中的又一种散热片排布方式的实施例示意图

图6是本发明的照明灯具模块外壳的上圆筒剖面图

图7是本发明的照明灯具模块外壳的上圆筒示意图

图8是本发明的照明灯具模块外壳的下圆筒示意图

图9是本发明的照明灯具模块外壳的下圆筒剖面图

图10是实施例1用的台湾佰鸿工业股份有限公司生产的LED示意图

图11是实施例2用的市售LED安装示意图

图12是本发明的照明灯具模块的一种实施示意图

图面说明如下：

1-LED光源        2-安装面板        3-散热片

4-LED驱动电源    5-上圆筒          6-下圆筒

7-螺钉           8-安装螺孔        9-档环

10-卡槽          11-方孔           12-凸耳

13-限位槽        14-外螺纹         15-透气窗

16-气孔          17-铝基线路板

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，以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

参考图1，制做一个3瓦LED照明灯用的本发明的LED照明灯模块，该模块由一个LED光源1、散热器、LED驱动电源4和组装外壳组成(如图2所示)。其中，LED光源1采用ZL02826127.5专利的技术方案制成具有3瓦的一个LED光源，LED驱动电源4使用常规LED电源，散热器由一块长24mm×宽24mm×厚2mm铝的安装面板2，和纳米碳片做的散热片3组成；在该铝板的上表面中心部位打一螺孔，其螺孔大小与LED光源1的底座下的螺杆相配，将LED光源1底座的螺杆与该螺孔紧密配合。在安装面板2的下表面做6条锯齿状的凸筋，每一条凸筋与凸筋之间平行且间距相等，行间距可以为3～5mm；再在凸筋上部中心位置向下开散热槽，采用通过机械、焊接方式装散热片与凸筋紧密结合在一起，则散热槽的宽度与要镶嵌的散热片3厚度相等，或者散热槽宽略小于散热片3厚度，例如：散热片3使用市场上购买的纳米碳片，当散热槽宽0.6mm，纳米碳片厚度为0.65mm，然后将散热片3插在散热槽内，再通过压板或其它机械方法进行挤压，使纳米碳片的两面分别与散热槽壁面之间达到无缝隙地紧密结合(如图4所示)，以实现良好的导热效果。

如果采用导热胶粘接方式将散热片与凸筋紧密结合在一起，则散热槽宽略大于散热片3厚度。例如：同样采用市场上购买的纳米碳片作为散热片3，当散热槽宽0.6mm，纳米碳片厚度为0.58mm，然后在散热片3要插入散热槽部分两侧各涂覆一层粘接性强耐候性好且具有高导热性的导热胶，使纳米碳片的两面分别与散热槽壁面之间达到无缝隙地紧密结合。以实现良好的导热效果。散热片3还可利用在金属铜片上涂覆一层纳米碳粉制成，可以根据散热要求涂覆纳米碳粉的厚度。还可以通过直接压铸成型方式将纳米碳粉压入散热槽制成纳米碳片并与安装面板成为一体，以实现良好散热效果。这是本专业技术人员可以实施的。

还可以做成如图图5a所示的散热器结构：在所述的安装面板表面设有一根垂直的铝柱，围绕该铝柱的四周开有10条散热槽，将10块纳米碳片做的散热片呈放射状镶嵌在该散热槽内，使散热片与散热槽过盈配合，实现良好的导热效果。

还可以做成如图图5b所示的散热器结构：在所述的安装面板表面的中心为圆心，设成螺旋形连续的一条凸筋，或设成多个同心圆环形的凸筋，每一圆环凸筋之间平行且间距相等，行间距为3.5mm，圆环形的凸筋上部开散热槽，将一条一条的纳米碳片做的散热片镶嵌在该散热槽内，使散热片与槽过盈配合，以实现良好的导热效果。

另外，还可以使用市场上供应的LED，例如：台湾佰鸿工业股份有限公司生产的3瓦白光LED。整个LED制作在一块厚度为2mm的铝基线路板上，背面是平的。整个线路板呈矩形，如图10。四角为半圆孔状，便于用螺钉把它和散热器连接。芯片安放框呈矩形，在这个框的周围有一白色塑料框。塑料框高出于芯片安装框0.5～2mm，以便灌光转换材料或透光介质。有一个正表面大于或等于此LED面积的散热器把LED贴在散热器上，四个角用螺钉把LED和散热器固定。其后的制作步骤就和以前相同了。

在散热器的安装面板2的四周设有4个安装螺孔8，将LED的底座上也开4个定位螺孔，直接用螺钉7将LED光源的底座固定在安装面板2的上表面上。

本实施例采用的组装外壳由塑料注塑而成，由上圆筒5和下圆筒6二部份组成；其中，上圆筒5的形状和结构参见图6和图7所示。在上圆筒5上端口内壁上凸设一档环9(例如档环9的宽度为2mm，其档环9的内径只要比上圆筒5的内径小就可以)，档环9与上圆筒的下端口平行，用于阻挡LED光源掉出上圆筒口外，还在该档环9下部，沿内壁上开一圈卡槽10，LED光源1装入上圆筒5内，该卡槽10用于卡住散热器的安装面板；还在上圆筒5底部的外筒壁上均匀开4个方孔11，在每一个方孔的下方都设置一个凸耳12。下圆筒6上口内径与上圆筒5下部内径相配，在下圆筒6上口内壁上均匀设置4个限位槽13，将驱动电源4与LED光源1的引线电连接后，装入下圆筒6内，并在LED驱动电源4与散热片之间垫一块绝缘片，例如纸片或聚酯片；该LED驱动电源4的导线穿出下圆筒6尾部，上圆筒5的下端口与下圆筒上端口相插接，通过凸耳卡于限位槽内而固定成一体。下圆筒6的尾部呈圆锥状，并在尾部的外壁上设置与市电灯座相配合的外螺纹14，以便与外部市电灯座相配合。

还可以沿该LED光源1底座的上表面的外围部分，设一圈高于LED芯片的突起围框，所述的突起围框内涂布一层透光介质层。围框高于LED芯片，还可有效防止LED芯片在制作、使用、运输过程中损坏。装配完成的LED光源模块，接入电源便可工作，一旦光源损坏，只需更换光源便可，不必丢弃整灯，节约资源，利于环保。

本实施例的外壳采用塑料制作，并在上圆筒5中部均匀设置4个透气窗15，和在上圆筒5的上部开4组气孔，一组有5个气孔16，如图1和图2所示。

实施例2

本实施例的LED光源1，在一块铝基线板上，装上6个市售的LED安装在一块电路板上作为一个光源使用，如图11所示；

参照图12，制作一个6瓦的照明用LED模块。本实施例中的模块功率达到了6瓦，远大于3瓦。因此散热器的尺寸要加大。在本例中金属铝的安装面板2的面积增大到35mm×35mm，在安装面板2的背面做8条梯形的凸筋，凸筋截面可以呈锯齿形、梯形、矩形或渐开线齿形；每一条凸筋与凸筋之间平行且间距相等，行间距可以为4mm；再在凸筋的一侧涂覆粘接性强耐候性好且具有高导热性的导热胶，将碳片紧密的粘接在凸筋上，以实现良好的导热效果。本实施例中的其它结构和实施例1中的结构相同。

另外的实施例，以市售的LED以功率为1瓦的最为成熟，就以这种LED光源1制作模块。用一块厚度为2mm，面积和上述散热器的铝安装面板面积一样大铝基线路板17；电路的布置为3串2并，在铝基线路板17的四个角的适当位置上钻孔，以便于LED光源1和散热器的铝安装面板用螺钉7连接；即把买来的LED光源1焊接在铝基线路板上，然后再固定到散热器上即可。当然所用塑料外壳和实施例1的结构相同，只是尺寸要比3瓦的大。

Claims (9)

1.一种LED光源的照明灯具模块，包括至少一个LED光源，LED驱动电源和LED散热器；其特征在于，还包括一组合容纳三个部件用的外壳；

所述的散热器由一块金属的安装面板和纳米碳片组成，其中，在所述的安装面板一表面上设有凸筋，所述的纳米碳片通过在凸筋上开散热槽，用机械方式、焊接或导热胶粘接方式与散热槽紧密接触固定在一起形成散热翅片；也可以通过压铸成型方式将纳米碳粉制成纳米碳片并与安装面板形成一个整体，或直接通过粘接性强耐候性好的高效导热胶装纳米碳片紧密粘接在凸筋一侧。在该安装面板的另一表面上安装所述的LED光源，并在该安装面板上围绕安装LED光源的四周开有螺孔，所述的LED光源的底座上也开螺孔，安装面板上的螺孔与LED光源的底座上的螺孔相对，通过螺钉将该LED光源固定在安装面板上；在LED光源的正面通过透镜压板和密封圈固定玻璃透镜或其它光学系统；

所述的外壳由用于容纳所述的LED光源的上圆筒，和用于容纳所述的LED驱动电源的下圆筒组成，其中，所述的上圆筒的上端口内壁上凸设一档环，所述的档环与上圆筒的下端口平行，用于阻挡LED光源掉出上圆筒口外，还在该档环下部设有卡槽，所述的LED光源的安装面板卡装在所述的卡槽内；并在所述的上圆筒的下端口的外壁上设凸耳，所述下圆筒上端口的内腔壁对应设有与所述的凸耳相配的限位槽，该限位槽用于卡止该凸耳；所述的LED驱动电源安放在所述的下圆筒内，所述的LED光源的引线与该LED驱动电源电连接，并在LED驱动电源与散热器之间垫一块绝缘片，该LED驱动电源的导线穿出所述下圆筒尾部，所述上圆筒的下端口与所述的下圆筒上端口相插接，通过凸耳与限位槽固定成一体；所述的下圆筒的尾部设有与市电灯座相配合的结构，以便于用户随意与市电灯座相配合。

2.按权利要求1所述的LED光源的照明灯具模块，其特征在于，所述的LED光源是用集成封装方法制作的一个LED，或是多个LED安装在一块电路板上作为一个光源使用。

3.按权利要求1所述的LED光源的照明灯具模块，其特征在于，还包括在所述的安装面板中部开有与LED光源底座的螺杆相固定用的螺孔，通过该LED光源底座的螺杆与安装面板的螺孔螺合固定在一起。

4.按权利要求1所述的LED光源的照明灯具模块，其特征在于，沿所述的LED光源的底座上表面的外围部分设一圈高于LED芯片的突起围框，所述的突起围框内涂布一层透光介质层。

5.按权利要求1所述的LED光源的照明灯具模块，其特征在于，所述的散热片为纳米碳片或在金属铜表面涂覆一层纳米碳粉。

6.按权利要求1所述的LED光源的照明灯具模块，其特征在于，在所述的安装面板表面设有的凸筋为2条以上，呈同心圆排布，纳米碳片形成圆环状散热翅片；或者凸筋与凸筋按照平行排列的，或者在所述的安装面板表面设有一根垂直的金属柱，围绕该垂直的金属柱的四周开散热槽呈放射状。

7.按权利要求1所述的LED光源的照明灯具模块，其特征在于，所述的凸筋截面呈锯齿形、梯形、矩形或渐开线齿形；所述的散热片通过机械方式、焊接、导热胶粘接方式、或纳米碳粉直接压铸成型方式与凸筋紧密接合。

8.按权利要求1所述的LED光源的照明灯具模块，其特征在于，所述的外壳由塑料材质制作的，并在外壳上设有透气窗，或者设有透气窗和透气孔。

9.按权利要求1所述的LED光源的照明灯具模块，其特征在于，所述的绝缘片为纸片、塑料片或聚酯片。

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