CN102818161B

CN102818161B - 一种led灯具

Info

Publication number: CN102818161B
Application number: CN201210324521.3A
Authority: CN
Inventors: 夏冠群; 杨洁翔; 陶震; 蒋明刚; 范荣
Original assignee: SHANGHAI RESEARCH CENTER OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY FOR SOLID-STATE LIGHTING; Shanghai Jiugao Energy-saving Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jiugao Energy Saving Technology Co., Ltd.; Shanghai Research Center of Engineering and Technology for Solid-State Lighting
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: CN102818161A

Abstract

本发明提供了一种LED灯具，包括：壳体，位于壳体内的LED灯泡，罩设在LED灯泡外围并与壳体相连的反光杯；沿反光杯的周向与其相连的菲涅尔透镜，其位于LED灯泡的顶端，且菲涅尔透镜向远离LED灯泡的方向凸出。上述LED灯具，通过在LED灯泡的顶端增设菲涅尔透镜，且菲涅尔透镜向远离LED灯泡的方向凸出，由菲涅尔透镜的光学特性可知LED灯泡发出的光到达菲涅尔透镜后发生折射，大部分光线平行于反光杯的中心线照射出去，即大部分光线以准直光线射出，减少了汇集在焦点的光线，从而减少了发散光线，进一步减小了LED灯泡发出的光的出射角，即进一步减小了LED灯具的出射角，从而进一步增大了LED灯具的照射距离。

Description

一种LED灯具

技术领域

本发明涉及LED灯具制造技术领域，更具体地说，涉及一种LED灯具。

背景技术

LED灯具作为新型高效固体光源，它具有发光效率高、使用寿命长、节能环保、色彩丰富、灵活可控、响应快速、微型化、易集成、安全可靠等显著优点，是21世纪最具发展前景的绿色照明光源。LED照明光源已经广泛用于景观照明、路灯照明、大屏幕显示、背光源等领域。

目前，大功率的LED灯具大多是宽幅，以单一反光杯的形式进行配光，LED灯泡设置在反光杯的底端。LED灯泡发出的光，一部分直接通过反光杯的开口照射出去，另一部分通过反光杯反射后再通过反光杯的开口照射出去。现有的LED灯具的出射角较大，导致LED灯具的照射距离较短，对于一些远距离需要集中照射的情况，不能满足要求，还需要采用传统灯具。

为了扩大LED灯具的应用，需要减小LED灯具的出射角，使其满足一定距离的照射需求，如图1所示，一般在反光杯12上设置凸透镜11，且凸透镜11位于LED灯泡13的顶端。LED灯泡13发出的光一部分直接照射在凸透镜11上，并发出折射照射出去，如图1中实线光线所示；另一部分经反光杯12反射后照射在凸透镜11上，并发生折射照射出去，如图1中虚线光线所示。由图1可看到，通过凸透镜11折射后，光线大部分偏向反光杯12的中心线，一定程度上减小了LED灯具的出射角(出射角大概在30°左右)，使得LED灯具的照射距离满足一定的要求。

但是，目前均采用普通的凸透镜，由于凸透镜11的光学面曲率相同，导致光线经凸透镜11折射后，较少的光线会成为准直光线，即光线沿反光杯12的中心线分布，存在大部分光线聚集于一点，然后发散分布，导致LED灯具的出射角仍旧较大，不能满足一些较远距离照射的需求。

综上所述，如何提供一种LED灯具，进一步减小LED灯具的出射角，进而进一步增大LED灯具的照射距离，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED灯具，进一步减小LED灯具的出射角，进而进一步增大LED灯具的照射距离。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种LED灯具，包括：壳体，位于所述壳体内的LED灯泡，罩设在所述LED灯泡外围并与所述壳体相连的反光杯；沿所述反光杯的周向与其相连的菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜位于所述LED灯泡的顶端，且所述菲涅尔透镜向远离所述LED灯泡的方向凸出；

所述菲涅尔透镜位于所述反光杯的顶端；所述壳体的内壁上设置有沿其周向分布的凸缘；所述反光杯搭置于所述凸缘上；

所述LED灯具还包括：设置于所述菲涅尔透镜顶端和所述壳体顶端的压环，所述压环通过螺纹连接件与所述壳体相连；分别与所述压环相配合的第一L型密封圈和第二L型密封圈；所述第一L型密封圈设置于所述菲涅尔透镜和所述压环之间以及所述壳体和所述压环之间；所述第二L型密封圈设置于所述壳体和所述压环之间。

优选的，上述LED灯具中，所述菲涅尔透镜通过垫片与所述反光杯密封相连。

优选的，上述LED灯具中，所述壳体的外壁上设置有散热翅片。

本发明提供的LED灯具，通过在LED灯泡的顶端增设菲涅尔透镜，且菲涅尔透镜向远离LED灯泡的方向凸出，根据菲涅尔透镜的光学特性，由于菲涅尔透镜的光学面具有多个环形槽，可知LED灯泡发出的光到达菲涅尔透镜发生折射，大部分光线平行于反光杯的中心线照射出去，即大部分以准直光线射出，与现有技术中相比，减少了汇集在焦点的光线，从而减少了发散光线，进而进一步减小了LED灯泡发出的光的出射角，即进一步减小了LED灯具的出射角，使得LED灯具的光较集中，从而进一步增大了LED灯具的照射距离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的LED灯具的光线分布的示意图；

图2为本发明实施例一提供的LED灯具的结构示意图；

图3为图2中A部分的放大示意图；

图4为本发明实施例一提供的LED灯具的光线分布的示意图；

图5为图4的B部分的放大以及光线分布示意图；

图6为本发明实施例一提供的LED灯具的菲涅尔透镜的结构示意图；

图7为图6的C-C向剖视图；

图8为本发明实施例二提供的LED灯具的结构示意图；

图9为图8中D部分的放大示意图。

上图1-9中：

凸透镜11、反光杯12、LED灯泡13、菲涅尔透镜21、反光杯22、LED灯泡23、壳体24、垫片25、压环26、螺纹连接件27、第一L型密封圈28、第二L型密封圈29、菲涅尔透镜31、反光杯32、LED灯泡33、壳体34、玻璃盖35、垫片36、压环37、螺纹连接件38、第一L型密封圈39、第二L型密封圈310、法线L₁、光线L₂。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种LED灯具，进一步减小了LED灯具的出射角，进而进一步增大了LED灯具的照射距离。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的LED灯具，包括：壳体，位于壳体内的LED灯泡，和罩设在LED灯泡外围并与壳体相连的反光杯；沿反光杯的周向与其相连的菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜位于LED灯泡的顶端，且菲涅尔透镜向远离LED灯泡的方向凸出。

本发明实施例提供的LED灯具，通过在LED灯泡的顶端增设菲涅尔透镜，且菲涅尔透镜向远离LED灯泡的方向凸出菲涅尔透镜，根据菲涅尔透镜的光学特性，由于菲涅尔透镜的光学面具有多个环形槽，可知LED灯泡发出的光到达菲涅尔透镜后发生折射，且大部分光线平行于反光杯的中心线照射出去，即大部分光线以准直光线射出，很显然，与现有技术相比，减少了汇集在焦点的光线，从而减少了发散光线，进而进一步减小了LED灯泡发出的光的出射角，即进一步减小了LED灯具的出射角，使得LED灯具的光较集中，从而进一步增大了LED灯具的照射距离。

需要说明的是，本文中的准直光线是指出射光线为平行于反光杯的中心线的光线。上述实施例提供的LED灯具中，反光杯的内表面一般真空镀铝，且反光杯的内表面为抛物面，其母线为抛物线，标准公式为y2＝4fx，其中f为菲涅尔透镜的焦距。

本发明实施例提供的LED灯具，可为高亮度白光或者全彩LED投射灯系列，投射距离5米至40米，能够满足外滩建筑群用LED灯具，从而无需传统灯具，实现了节能减排的目标。具体的，将在投射高楼柱状面，以及投射跨海大桥桥梁面的应用领域替代传统灯具，弥补市场此类LED灯具的缺失，实现节能70％左右，满足国家对节能环保的要求，对逐步替代此类户外传统灯具具有开拓性意义和实用价值。

本发明实施例提供的LED灯具中，菲涅尔透镜与LED灯泡之间的距离可根据实际需要增大的出射角以及所需的照射距离而设定，本发明实施例对此不作具体的限定。

如图2-7所示，本发明实施例一提供的LED灯具，包括：壳体24，位于壳体24内的LED灯泡23，和罩设在LED灯泡23外围并与壳体24相连的反光杯22；沿反光杯22的周向与反光杯22相连的菲涅尔透镜21，该菲涅尔透镜21位于LED灯泡23的顶端并位于反光杯22的顶端，且菲涅尔透镜21向远离LED灯泡23的方向凸出。

本发明实施例一提供的LED灯具中，LED灯泡23发出的光一部分照射到反光杯22上，然后由反光杯22反射到菲涅尔透镜21上，如图4所示，图4中的虚线光线表示照射到反光杯22上，然后由反光杯22反射到菲涅尔透镜21上；LED灯泡23发出的光另一部分直接照到菲涅尔透镜21上，图4中的实线光线表示直接照到菲涅尔透镜21上。根据菲涅尔透镜21的光学特性可知，由于菲涅尔透镜21的光学面具有多个环形槽，光照射到菲涅尔透镜21后发生折射，大部分光线平行于反光杯22的中心线照射出去，即大部分光线以准直光线射出，与现有技术相比，减少了汇集在焦点的光线，从而减少了发散光线，进而进一步减小了LED灯泡23发出的光的出射角，即进一步减小了LED灯具的出射角，使得LED灯具的光较集中，从而进一步增大了LED灯具的照射距离。经实验和计算可知，可将LED灯具的出射角减小至10-15°。

上述实施例一提供的LED灯具中，菲涅尔透镜21的光学面的曲率需要根据实际所需的出射角以及照射距离设定，由于菲涅尔透镜21的光学面上设置有多个环形槽，相应的菲涅尔透镜21的光学面上具有环形凸起，如图6-7所示，这样就需要对每一环形凸起和环形槽的光学面进行独立设计，具体根据折射率公式(n₁sinα＝n₂sinβ)和反射定律，对每一环形凸起和环形槽的光学面的曲率进行设定，如图5所示，达到接收到的光线大部分以准直光线射出的目的，从而实现进一步减小出射角度。需要说明的是，图5中，L₁为法线、L₂为光线，入射光线与法线L₁的夹角为α，折射光线与法线L₁的夹角为β，折射光线为准直光线。

同时，上述实施例一提供的LED灯具中，菲涅尔透镜21的每一环形凸起和环形槽的光学面都可以独立设计，从而更加灵活的对每个区域的光进行更加精细的控制，较易达到较小角度的控制；同时，可以明显减少透镜的厚度，从而增大了光通。

上述实施例一提供的LED灯具中，菲涅尔透镜21与壳体24相连，可通过多种结构和部件实现，可通过卡扣结构，型面配合等相连。优选的，壳体24的内壁上设置有沿其周向分布的凸缘；反光杯22搭置于凸缘上，具体的，反光杯22的顶部设置有与凸缘相配合的搭边，即菲涅尔透镜21和反光杯22均位于凸缘上。具体的，凸缘可为环形凸缘，相应的，搭边也为环形搭边；凸缘可为多个沿周向分别的分凸缘，相应的，搭边为沿反光杯22的周向分布的若干个分搭边。本发明实施例一对此不作具体的限定。凸缘沿其厚度方向可延伸至壳体24的底端，也可不延伸至壳体24的底端，凸缘的厚度根据实际具体需要而设定，本发明实施例一对此不作具体的限定。

上述实施例一提供的LED灯具中，可通过粘接的方式连接反光杯22与壳体24以及菲涅尔透镜21与壳体24。为了进一步加固反光杯22与壳体24的连接以及菲涅尔透镜21与壳体24的连接，上述实施例一提供的LED灯具，还包括设置于菲涅尔透镜21顶端和壳体24顶端的压环26，该压环26通过螺纹连接件27与壳体24相连。由于压环26和壳体24通过螺纹连接件27相连，则压环26和壳体24上设置有螺纹孔。优选选择螺纹连接件27为螺钉。对于螺纹连接件27的数目，本发明实施例一优先选择偶数个，具体的，螺纹连接件27为六个或者四个，沿菲涅尔透镜21的周向均匀分布。

上述实施例一提供的LED灯具中，优先选择凸缘低于壳体24的顶端，因为需要留出反光杯22的搭边以及菲涅尔透镜21的放置空间。当然，凸缘也可高于壳体24的顶端或者与壳体24的顶端等高，可使压环26可与菲涅尔透镜21以及壳体24的顶端相配合。本发明实施例一对此不作具体的限定。

为了便于实现菲涅尔透镜21的固定，避免在安装螺纹连接件27时对菲涅尔透镜21造成损坏，以及减少灰尘等杂质进入反光杯22内，需要实现压环26与壳体24以及菲涅尔透镜21的密封相连，一般将密封圈设置在压环26与壳体24之间以及压环26与菲涅尔透镜21之间。

优选的，上述实施例一提供的LED灯具中，凸缘低于壳体24的顶端，当放入反光杯22以及菲涅尔透镜21后，菲涅尔透镜21与壳体24的顶端等高，此时可选择普通密封圈放置在菲涅尔透镜21的顶端以及壳体24的顶端，然后将压环26放置在密封圈上，插入螺纹连接件27并拧紧，即可实现菲涅尔透镜21的固定。当然，密封圈上设置有供螺纹连接件27插入的通孔。

为了进一步优化上述技术方案，上述实施例一提供的LED灯具中，凸缘低于壳体24的顶端，当放入反光杯22以及菲涅尔透镜21后，菲涅尔透镜21的顶端低于壳体24的顶端，此时需要选用L型密封圈实现压环26与壳体24以及与菲涅尔透镜21的密封。具体的，上述实施例一提供的LED灯具还包括分别与压环26相配合的第一L型密封圈28和第二L型密封圈29；第一L型密封圈28设置于菲涅尔透镜21和压环26之间以及壳体24和压环26之间；第二L型密封圈29设置于壳体24和压环26之间，如图2和图3所示。

为了进一步保证LED灯泡23可靠的工作，上述实施例一提供的LED灯具中，菲涅尔透镜21通过垫片25与反光杯22密封相连。这样，可进一步减少灰尘等杂质进入反光杯22内，避免灰尘等杂质影响LED灯具的正常使用。

如图8-9所示，本发明实施例二提供的LED灯具，包括：壳体34，位于壳体34内的LED灯泡33，和罩设在LED灯泡33外围并与壳体34相连的反光杯32；沿反光杯32的周向与反光杯32相连的菲涅尔透镜31，该菲涅尔透镜31与壳体34相连，并位于LED灯泡33的顶端并位于反光杯32的顶端，且菲涅尔透镜31向远离LED灯泡33的方向凸出；菲涅尔透镜31设置于反光杯32的中部。

本发明实施例二提供的LED灯具中，LED灯泡33发出的光一部分照射到反光杯32上，然后由反光杯32反射到菲涅尔透镜31上；LED灯泡33发出的光另一部分直接照到菲涅尔透镜31上。根据菲涅尔透镜31的光学特性可知，由于菲涅尔透镜31的光学面具有多个环形槽，光照射到菲涅尔透镜31后发生折射，大部分光线平行于反光杯32的中心线照射出去，与现有技术相比，减少了汇集在焦点的光线，从而减少了发散光线，进而进一步减小了LED灯泡33发出的光的出射角，即进一步减小了LED灯具的出射角，使得LED灯具的光较集中，从而进一步增大了LED灯具的照射距离。

上述实施例二提供的LED的灯具中，菲涅尔透镜31的结构以及制作方式、设定方式均与实施例一相同，本文不再赘述。

同时，上述实施例二提供的LED灯具中，菲涅尔透镜31的每一环形凸起和环形槽的光学面都可以独立设计，从而更加灵活的对每个区域的光进行更加精细的控制，较易达到较角度的控制；而且可以明显减少透镜的厚度，从而增大了光通。

上述实施例二提供的LED的灯具中，菲涅尔透镜31与反光杯32的连接可通过粘接相连；也可通过搭接实现，例如在反光杯32内壁上设置于凸缘，使得菲涅尔透镜31搭置在凸缘上。上述两种方式可结合使用。当然，也可通过其他的方式实现菲涅尔透镜31与反光杯32的连接，例如通过卡接等，本发明实施例二对此不作具体的限定。

为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例二提供的LED灯具，还包括与壳体34相连，并设置于反光杯32顶端的玻璃盖35；该玻璃盖35向远离LED灯泡33的方向凸出。玻璃盖35的设置，可防止灰尘等杂质落入反光杯32内并落在LED灯泡33上，避免灰尘等杂质影响LED灯泡33的照明及其使用寿命。为了进一步保证LED灯具可靠的工作，上述实施例二提供的LED灯具中，玻璃盖35通过垫片36与反光杯32密封相连。这样，可进一步减少灰尘等杂质进入反光杯32内，避免灰尘等杂质影响LED灯具的正常使用。

上述实施例二提供的LED灯具中，壳体34的顶端设置有凸缘，反光杯32和玻璃盖35搭置在凸缘上。为了便于固定玻璃盖35，一般通过压环37压住玻璃盖35并将其固定在壳体34上。一般采用螺纹连接件38连接玻璃盖35和壳体34。当放入反光杯32以及玻璃盖35后，玻璃盖35的顶端低于壳体34的顶端，此时需要选用L型密封圈实现压环37与壳体34以及与玻璃盖35的密封。具体的，上述实施例二提供的LED灯具还包括分别与压环37相配合的第一L型密封圈39和第二L型密封圈310；第一L型密封圈39设置于玻璃盖35和压环37之间以及壳体34和压环37之间；第二L型密封圈310设置于壳体34和压环37之间，如图8和图9所示。

为了保证LED灯具可靠的工作，上述实施例一以及实施例二提供的LED灯具中，壳体外壁上设置有散热翅片，壳体即为LED灯具的散热器。当然，也可在壳体其他位置设置散热翅片，或者单独设置散热器，本发明实施例一以及实施例二对此不作具体的限定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种LED灯具，包括：壳体，位于所述壳体内的LED灯泡，和罩设在所述LED灯泡外围并与所述壳体相连的反光杯；其特征在于，还包括：沿所述反光杯的周向与其相连的菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜位于所述LED灯泡的顶端，且所述菲涅尔透镜向远离所述LED灯泡的方向凸出；

2.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，所述菲涅尔透镜通过垫片与所述反光杯密封相连。

3.根据权利要求1或2所述的LED灯具，其特征在于，所述壳体的外壁上设置有散热翅片。