CN102679283B - 一种灯具的支架结构及其灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灯具的支架结构及其灯具，该灯具的支架结构包括：与灯头转动连接的主支架，主支架包括多个依次连接且呈轴对称分布的连接板，相邻连接板之间形成夹角为a的折角结构，主支架上对称固定设置有至少两块衬板，衬板包括：跨接于相邻连接板折角结构之上的板状加强部以及定位部，加强部之间通过固定在连接板上的定位部进行连接；相邻接的加强部与定位部之间的夹角b为140°～157.5°，相邻两个加强部延长方向的夹角c的范围为132.5°～150°。本发明主支架稳定性好且质量较小；通过在主支架上设置衬板，加强部辅助加强主支架的刚度，能够提高灯具的固有频率，有效消除灯具在工业环境中发生共振这一缺陷。

Description

一种灯具的支架结构及其灯具

技术领域

本发明涉及照明灯具领域，更具体地说，涉及一种大中型灯具的支架结构及其灯具。

背景技术

工业环境中，照明灯具都要求能够承受环境中的振动，同时还要求具有一定的刚度。工业环境对灯具的振动频谱在10Hz～1000Hz，船用环境中灯具则须经受更严苛的要求，即：20Hz～100Hz频带上振幅最高达到150mm。

目前，为了解决大中型灯具的支架抗振性能，延长灯具的使用寿命，同时不增加灯具重量，现有技术中大中型灯具采用加厚支架，这种方式极大地增加了灯具的重量，支架刚度增加不大，经济性能较差。

进一步的，当灯头质量大于15Kg时，其一阶固有频率接近5Hz，此频率落入工业环境频率危险区间5Hz～100Hz，不可避免发生共振，大振幅激励会导致灯具功能失效。若要消除共振现象，则必须尽量增加灯具的固有频率。

根据固有频率计算公式：其中ω_n为固有频率，m为质量，k为刚度。灯具的固有频率与刚度成正比、与质量成反比。考虑到灯头的质量一定，因此只能够通过提高刚性来增强灯具的固有频率。

根据振动传递放大因子计算公式：

其中Q为传递放大因子，k为刚度，C为阻尼。从上式可知，传递放大因子Q与振动体的刚度k成反比、与阻尼C成反比。

结合固有频率计算公式和振动传递放大因子公式可知：要提高灯具的固有频率，同时减小共振时传递放大因子，就必须选择刚度大、阻尼大、质量轻的支架结构，从而降低大中型灯具在频率危险区间5Hz～100Hz的大振幅激励中功能失效的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中大中型灯具的支架重量较大，导致灯具在工业环境中容易发生共振这一缺陷，提供一种灯具的支架结构，能够提高大中型灯具的固有频率，有效消除共振现象。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种灯具的支架结构，用于支撑灯头，包括：与所述灯头转动连接的主支架，所述主支架包括多个依次连接且呈轴对称分布的连接板，相邻连接板之间形成夹角为a的折角结构，所述a角度的范围为135°～142°，所述主支架上对称固定设置有至少两块衬板，所述衬板包括：跨接于相邻连接板折角结构之上的板状加强部，以及定位部，所述加强部之间通过固定在所述连接板上的定位部进行连接；相邻接的加强部与定位部之间的夹角b为140°～157.5°，相邻两个加强部延长方向的夹角c的范围为132.5°～150°。

本发明一种灯具的支架结构，优选的，所述夹角b为150°～157.5°。

本发明一种灯具的支架结构，优选的，所述加强部的数目小于等于所述连接板之间的折角结构数量。

本发明一种灯具的支架结构，优选的，所述加强部上设置多个通孔。

本发明一种灯具的支架结构，优选的，所述连接板上设置有多个通孔。

本发明一种灯具的支架结构，优选的，还包括紧固件，所述定位部上设置有定位孔，所述紧固件穿过所述定位孔从而固定所述定位部和所述连接板。

本发明一种灯具的支架结构，优选的，所述灯头的两侧对称设置有两销轴，所述主支架的两端部分别套装设置在所述销轴上。

本发明还提供一种灯具，包括灯头和用于固定所述灯头的支架结构，其特征在于，所述支架结构包括：与所述灯头转动连接的主支架，所述主支架包括多个依次连接且呈轴对称分布的连接板，相邻连接板之间形成夹角为a的折角结构，所述a角度的范围为135°～142°，所述主支架上对称固定设置有至少两块衬板，所述衬板包括：跨接于相邻连接板折角结构之上的板状加强部，以及定位部，所述加强部之间通过固定在所述连接板上的定位部进行连接；相邻接的加强部与定位部之间的夹角b为140°～157.5°，相邻两个加强部的延长方向的夹角c范围为132.5°～150°。

本发明可达到以下有益效果：通过设置主支架，主支架包括多个呈轴对称分布的连接板，相邻连接板之间成夹角设置，这种主支架结构稳定性好且质量较小；通过在主支架上设置衬板，定位部与加强部之间成140°～157.5°夹角，衬板通过定位部固定在连接板上，设置加强部后，主支架上折角处最大等效应力降低至没有衬板时的应力的1/3～1/2，灯具的固有频率也高出没有设置衬板时的固有频率的1.5倍以上。这种主支架和衬板配合设置的灯具支架结构，能够提高灯具的固有频率，有效消除灯具在工业环境中发生共振这一缺陷。

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是本发明的灯具的支架结构的立体示意图；

图2是本发明的灯具的支架结构的主视示意图;

图3是本发明的灯具的爆炸示意图；

图4是本发明的灯具的组装示意图；

附图标号说明：

100、销轴     200、衬板

201、加强部   202、定位部

203、通孔     300、灯头

400、主支架    401、连接板

402、通孔     500、紧固件

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2、图4所示，为发明的一个具体实施例。本实施例中的灯具支架结构，用于支撑灯头300，包括：与灯头300转动连接的主支架400。如图2所示，主支架400包括多个依次连接且呈轴对称分布的连接板401，相邻连接板401之间形成夹角为a的折角结构，这类主支架结构稳定性好且质量较小。如图1、图2所示，主支架400上对称固定设置有至少两块衬板200，可以理解的，衬板200的数量不局限于两块，也可以为三块、或者三块以上；每个衬板200包括：跨接于相邻连接板401折角结构之上的板状加强部201、以及定位部202，相邻加强部201之间通过定位部202固定在连接板401上；衬板200的两端部也设置有定位部202用以固定在连接板401上。衬板200与主支架400安装时，通过紧固件500将定位部202贴合并固定在连接板401上，加强部201支撑主支架400的折角处。为了有效地降低主支架400折角处的应力，相邻接的加强部201与定位部202之间的夹角b范围为140°～157.5°，相邻两个加强部201延长方向的夹角c的范围为132.5°～150°。可以理解的，为了配合不同连接板数量的主支架，衬板中加强部的数量随主支架的折角结构的数量变化，加强部201的数目小于等于连接板401之间的折角结构数量。

如图4所示，主支架400用于支撑灯头300，灯头300绕主支架400的端部转动设置，主支架400的相邻连接板401之间的夹角a（即：折角）大小会直接影响主支架400的稳定性和刚度。工业环境中振动持续发生，为了提高主支架400的刚度和韧性，a角度的范围为135°～142°。于是，如果衬板200的加强部201与定位部202之间夹角过小，则会导致衬板200与主支架400不匹配，定位部202不能很好贴合并固定在连接板401上，失去辅助支撑作用；如果衬板200的加强部201与定位部202之间夹角过大，则会导致加强部201端部的支撑位置距离主支架400的折角处较远，影响衬板200的支撑效果，不能有效地降低主支架400折角处的应力。为了使衬板200有效支撑主支架400，降低主支架400折角处的应力，优选的，相邻接的加强部201与定位部202之间的夹角b范围为150°～157.5°。

进一步的，如图1、图2所示，当所述主支架400轴对称分布有4个折角结构时，对称设置两个衬板200，每个衬板200的加强部数量为两块，为了使衬板200能够最大限度地降低连接板的折角处的应力，从而提高主支架的刚度，夹角b为157.5°。

可以理解的，当所述主支架400轴对称分布有大于6个折角结构时，对称可以设置两个衬板200，每个衬板的加强部数量也可以为三块；相邻接的加强部与定位部之间的夹角b优选为152.5°。

基于以上结构，灯具的稳定性也会影响到主支架400的刚度，为了提高主支架400的稳定性，主支架400一般采用对称结构，通过正中间的连接板对外实现固定，即：连接板401的数量为奇数个，三个、五个、七个、九个、或者九个以上。例如：连接板401的数量为五块，a角度为135°；连接板401的数量为七块，a角度为137.5°。

根据固有频率计算公式：

其中ω_n为固有频率，m为质量，k为刚度。灯具的固有频率与刚度成正比、与质量成反比。提高灯具的固有频率，除了提高刚性，还可以通过减小质量来实现。如图1、图2所示，在加强部201上设置多个通孔203，和/或在连接板401上设置有多个通孔402。优选的，通孔203和通孔402为方形通孔。

如图1、图2所示，灯具的支架结构还包括紧固件500，紧固件500实现锁紧衬板200与主支架400。定位部202上设置有定位孔，紧固件500穿过定位孔从而固定定位部202和连接板401。

如图3、图4所示，灯头300的两侧对称设置有两销轴100，主支架400的两端部分别套装设置在销轴100上。

以一具体的实施例来说明，如图3、图4所示，主支架400包括五个依次连接的连接板401，相邻连接板401之间呈135°角度设置，主支架400上固定设置有两块衬板200，每块衬板200包括两块加强部201、以及固定设置在加强部201端部的定位部202。通过紧固件500将定位部202贴合并固定在连接板401上，加强部201支撑主支架400的折角处。相邻接的加强部201与定位部202之间的夹角b范围为157.5°，两个加强部201的延长线的夹角c范围为135°。如图4所示，主支架400上标注有A、B、C三点，其中A点为销轴100处，B点和C点为折角处。

通过应力分析，主支架400上没有设置衬板200时，A、B、C三点的应力分别为20.395Mpa、23.074Mpa、29.63Mpa；主支架400上设置衬板200后，A、B、C三点的应力分别为8.3993Mpa、5.6178Mpa、3.8736Mpa。通过数据对比可知，设置衬板200后主支架400上A、B、C三点的应力减低至原来的1/3～1/2。

通过模态分析，主支架400上没有设置衬板200时，其一阶～六阶固有频率分别为4.4051Hz、6.9876Hz、25.513Hz、38.192Hz、66.8Hz、87.803Hz；主支架400上设置衬板200后，其一阶～六阶固有频率分别为10.886Hz、18.795Hz、68.871Hz、77.545Hz、95.313Hz、110.86Hz。通过数据对比分析，设置衬板200后的主支架400上的前四阶固有频率均为原来2倍以上，第五阶和第六阶固有频率均为原来1.5倍以上，主支架400的固有频率得到了极大地提高。

基于上述支架结构的改进，如图4所示，本发明还提供了一种灯具结构，其包括灯头和用于固定灯具灯头的支架结构，这里的支架结构采用以上论述的灯具支架结构，在此不做累述，具体参见上述说明。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种灯具的支架结构，用于支撑灯头（300），包括：与所述灯头（300）转动连接的主支架（400），所述主支架（400）包括多个依次连接且呈轴对称分布的连接板（401），相邻连接板（401）之间形成夹角为a的折角结构，其特征在于：所述主支架（400）上对称固定设置有至少两块衬板（200），所述衬板（200）包括：所述a角度的范围为135°～142°，跨接于相邻连接板（401）折角结构之上的板状加强部（201），以及定位部（202），所述加强部（201）之间通过固定在所述连接板（401）上的定位部（202）进行连接；相邻接的加强部（201）与定位部（202）之间的夹角b为140°～157.5°，相邻两个加强部（201）延长方向的夹角c的范围为132.5°～150°。

2.根据权利要求1所述的灯具的支架结构，其特征在于，所述夹角b为150°～157.5°。

3.根据权利要求1所述的灯具的支架结构，其特征在于，所述加强部（201）的数目小于等于所述连接板（401）之间的折角结构数量。

4.根据权利要求1所述的灯具的支架结构，其特征在于，所述加强部（201）上设置多个通孔（203）。

5.根据权利要求1所述的灯具的支架结构，其特征在于，所述连接板（401）上设置有多个通孔（402）。

6.根据权利要求1所述的灯具的支架结构，其特征在于，还包括紧固件（500），所述定位部（202）上设置有定位孔，所述紧固件（500）穿过所述定位孔从而固定所述定位部（202）和所述连接板（401）。

7.根据权利要求1所述的灯具的支架结构，其特征在于，所述灯头（300）的两侧对称设置有两销轴（100），所述主支架（400）的两端部分别套装设置在所述销轴（100）上。

8.一种灯具，包括灯头（300）和用于固定所述灯头（300）的支架结构，其特征在于，所述支架结构包括：与所述灯头（300）转动连接的主支架（400），所述主支架（400）包括多个依次连接且呈轴对称分布的连接板（401），相邻连接板（401）之间形成夹角为a的折角结构，其特征在于：所述a角度的范围为135°～142°，所述主支架（400）上对称固定设置有至少两块衬板（200），所述衬板（200）包括：跨接于相邻连接板（401）折角结构之上的板状加强部（201），以及定位部（202），所述加强部（201）之间通过固定在所述连接板（401）上的定位部（202）进行连接；相邻接的加强部（201）与定位部（202）之间的夹角b为140°～157.5°，相邻两个加强部（201）的延长方向的夹角c范围为132.5°～150°。

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