CN103511926A - Led射灯 - Google Patents

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萧标颖
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Abstract

本发明涉及一种 LED 射灯，它包括：灯座，其内部设置有电源； LED 灯板，其设置有集成封装的 LED 灯珠并与所述电源相电连；反射元件，其用于调整所述 LED 灯珠所发出的光的角度；散热器，其安装在所述灯座的一端上，所述散热器具有一敞口的空腔，所述 LED 灯板、反射元件设置在所述空腔内，所述散热器的壁包括芯体以及包覆在所述芯体表面的散热层，所述芯体由金属或金属合金制成，所述散热器的外表面上沿散热器径向向外延伸形成有多个间隔排列的外散热片，所述散热器的内表面上沿散热器径向向内延伸形成有多个间隔排列的内散热片。本发明的目的是提供一种 LED 射灯，其散热能力好、光损较小。

Description

LED射灯
技术领域
本发明涉及一种LED射灯。
背景技术
射灯由于采用固态发光二极管作为光源的发光方式，其寿命主要取决于固体LED光源散热层分。LED射灯在工作时，会有80%左右的电能转化成了热能，20%左右的电能转化为光能，由于LED芯片在工作时，其本身的结点温度（Tj）与出光率成反比关系，温度越高，出光率越低，光损也就越大，当LED芯片达到其最高使用温度时，LED芯片甚至会坏掉。LED结点温度对LED的寿命、光衰、色温偏移都有直接关系。因此，散热器的设计与制作在LED射灯中具有重要的意义，散热器的性能将会直接影响LED射灯的体光通量、安全性、使用寿命等诸多方面。
射灯的散热又分被动散热与主动散热。被动散热是指依靠其LED射灯构件本身的导热性与散热性及构件有效散热面与形状将热量传导并散发出去，如设置散热系数较高的散热层件；主动散热是指依靠风扇、制冷晶片等需要消耗电能的散热器件进行散热。以MR16射灯为例，在采用被动散热的方式，在国际接受的标准尺寸下，即可接受Tj低于摄氏90度下，其LED射灯的光通量几乎很难超过500流明，在此被动散热设计下，LED元器件经过反射杯或透镜的光通量损耗率一般达10～25%，只有采用主动散热的方式才有可能使LED射灯发出的光的光通量接近500流明。但采用主动散热的方式，因增加用做散热用途的散热器件，出增加成本外，也增加了器件损坏几率，造成射灯使用寿命降低，而且散热器件也会耗电造成光效能降低，此方式也因LED射灯的部件较多、安装不便。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种LED射灯，其散热能力好、光损较小。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种LED射灯，它包括：
灯座，其内部设置有电源；
LED灯板，其上设置有集成封装的LED灯珠并与所述电源相电连；
反射元件，其用于调整所述LED灯珠所发出的光的角度；
散热器，其安装在所述灯座的一端上，所述散热器具有一敞口的空腔和包围该空腔的壁，所述LED灯板、反射元件设置在所述空腔内，所述散热器的壁包括芯体以及包覆在所述芯体表面的散热层，所述芯体由金属或金属合金制成，所述散热器的外表面上沿散热器径向向外延伸形成有多个间隔排列的外散热片，所述散热器的内表面上沿散热器径向向内延伸形成有多个间隔排列的内散热片。
优选地，所述散热层由导热塑料制成，导热塑料包括塑料基体和以次微米至纳米级尺寸分散在塑料基体中的无机填充物。
优选地，所述散热层由导热漆制成。
优选地，所述散热层的厚度为10微米至5毫米。
优选地，所述芯体由铝或铝合金、铜或铜合金、镁合金中的一种或几种制成。
在某些特定的实施例中，所述反射元件为反光杯，所述反光杯具有反射内表面、由所述反射内表面边缘构成的反射开口、在所述反射开口处沿径向向外延伸形成的环形翻边部以及在所述反光杯底部形成的通孔，所述翻边部安装于散热器上且反光杯至少部分位于散热器的空腔内，所述LED灯板对应所述通孔设置以使LED灯珠所发出的光经所述反光杯的反射内表面反射出去，所述翻边部上沿其圆周方向上开设有多个间隔排列的孔，所述孔对应两个相邻内散热片与反射杯之间形成的空隙设置以使所述空腔内的气流与外界相连通。
在某些特定的实施例中，所述反射单元为透镜，所述透镜设置在所述散热器的空腔内且罩住所述LED灯珠。
在某些优选地实施例中，所述反射元件包括反光杯以及透镜，所述反光杯具有反射内表面、由所述反射内表面边缘构成的反射开口、在所述反射开口处沿径向向外延伸形成的环形翻边部以及在所述反光杯底部形成的通孔，所述翻边部安装于散热器上且反光杯至少部分位于散热器的空腔内，所述透镜设置在反射开口处，所述LED灯板设置在靠近所述反光杯底部的通孔处以使所述LED 灯珠发出的光部分通过透镜的上表面直接透射出去、部分通过透镜侧面折射至射灯内部再经由反光杯反射回透镜，所述翻边部上沿其圆周方向上开设有多个间隔排列的孔，所述孔对应两个相邻内散热片与反射杯之间形成的空隙设置以使所述空腔内的气流与外界相连通。
更优选地，所述反射杯由高反射PC制成。
更优选地，所述反射杯由金属制成。
本发明采用以上结构，具有如下优点：
1、散热器由在金属或金属合金芯体外包覆有一层散热性能更好的导热漆或复合塑料，结合了二者的优点，既具有金属的较好的刚性和强度，又具有导热漆或复合塑料良好的散热性能和导热性能，有效地提高了LED射灯的散热能力，有效降低光损；
2、在散热器的内外壁上均设置散热片，相比现有技术中仅在外部设置散热片，散热面积更大，而且散热器内部的空气也得以流通，可更好地将LED射灯内部积热带出并散发至外部空气，散热效率更高，有效减少光衰。
附图说明
附图1为本发明的分解示意图；
附图2为本发明的俯视图；
附图3为附图2中沿轴向的剖视图；
附图4为本发明的散热器的结构示意图；
附图5为本发明的透镜、反光杯、LED灯板及散热器的分解示意图；
附图6为本发明的光线透射与折射示意图。
以上附图中：1、灯座；11、电源；2、散热器；21、芯体；22、散热层；23、外散热片；24、内散热片；3、LED灯板；4、反光杯；41、通孔；42、反射内表面；43、反射开口；44、翻边部；441、孔；5、透镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
参照附图1-6所示，一种LED射灯，它包括：
灯座1，其内部设置有电源11；
LED灯板3，其上设置有集成封装的LED灯珠并与所述电源11相电连；
反射元件，其用于调整所述LED灯珠所发出的光的角度；
散热器2，其安装在所述灯座1的一端上，所述散热器2具有一敞口的空腔和包围该空腔的壁，所述LED灯板3、反射元件设置在所述空腔内，所述散热器2的壁包括芯体21以及包覆在所述芯体21表面的散热层22，所述芯体21由金属或金属合金制成，所述散热器2的外表面上沿散热器2径向向外延伸形成有多个间隔排列的外散热片23，所述散热器2的内表面上沿散热器2径向向内延伸形成有多个间隔排列的内散热片24。
所述反射元件包括反光杯4以及透镜5，所述反光杯4具有反射内表面42、由所述反射内表面42边缘构成的反射开口43、在所述反射开口43处沿径向向外延伸形成的环形翻边部44以及在所述反光杯4底部形成的通孔41，所述翻边部44安装于散热器2上且反光杯4至少部分位于散热器2的空腔内，所述透镜5设置在反射开口43处，所述LED灯板3设置在靠近所述反光杯底部的通孔41处以使所述LED 灯珠发出的光经由透镜5和反光杯4的内表面反射出去，所述翻边部44上沿其圆周方向上开设有多个间隔排列的孔441，所述孔441对应两个相邻内散热片24与反射杯4之间形成的空隙设置以使所述空腔内的气流与外界相连通。反射杯4的表面结构为次微米至纳米级微结构。
所述LED 灯珠发出的光中，大部分通过透镜5的上表面直接透射出去、有小一部分光（约为15%）则通过透镜侧面折射至射灯内部的反光杯4上，该小部分的光经由反光杯4的反射内表面再次反射至透镜5中。现有技术中，只使用透镜，会有15～20%的光损耗。相比而言，本申请通过反光杯4将透镜5向侧面折射的15～20%的光线回收再反射回透镜5，减少光损耗，整体设计可将损耗降至10%以下，甚至低至5%。
本发明减少了现有技术中只有反光杯或只有透镜引起的LED光源照射角度外的光损失，充分的利用了LED光源、提高了光效率；同时也真正解决了人眼直接接触到设计照射角度外的LED光线的问题，避免了LED发出的强光对人眼可能造成的伤害，以及由此造成的刺眼与不适感。
所述散热层2由导热塑料或导热漆制成，导热塑料包括塑料基体和以次微米至纳米级尺寸分散在塑料基体中的无机填充物。所述散热层的厚度为10微米至5毫米。所述芯体由铝或铝合金、铜或铜合金、镁合金中的一种或几种制成。
与传统的复合材料相比，塑料基体与无机填充物在纳米范围内复合，二相之间的界面积非常大，存在界面间的化学结合，形成优异粘结力，可消除有机/无机相不匹配的问题，形成完全不同的特性显现。
通过纳米级的材料的表面能大，易团聚能够降低表面能，消除表面电荷，减弱表面极性，以表面覆盖改性、机械化学改性、外膜层改性、局部活性改性、高能量表面改性、利用沉淀反应表面改性。因此该复合塑料具有耐热性提高；散热性大幅提高；吸气性与吸湿性较低；尺寸膨胀系数较低等优点。
所述无机填充物的直径为10 -10 ～10 -6 米，所述纳米复合塑料的散热系数大于2000W/m 2 K，所述纳米复合塑料的导热系数在5-10W/mK之间。
复合塑料的塑料基体可以为聚酰胺系（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯系（PET）、环氧树脂系（Epoxy Resin）、聚酰亚胺系（PI）、聚苯硫醚系（PPS）中的一种。复合塑料的无机填充物为碳素、氧化物系、氮化物系、氢氧化物系中的一种。由纳米复合塑料制成的散热器2具有良好的散热性。
所述反射杯4由高反射的聚碳酸酯（PC，Polycarbonate）制成，高反射PC以PC为基材，在PC基材中加入高反射性材料作为填充物，如荧光剂等。所述反射杯4也可由金属制成。反射杯4还可以由表面上镀有金属层的工程塑料制成。
本实施例采用上述结构，将其依照MR16射灯的规格设计，则其光通量可达500流明以上，功率可达7W。
本发明采用以上结构，具有如下优点：
1、散热器由在金属或金属合金芯体外包覆有一层散热性能更好的导热漆或复合塑料，结合了二者的优点，既具有金属的较好的刚性和强度，又具有导热漆或复合塑料良好的散热性能和导热性能，有效地提高了LED射灯的散热能力，有效降低光损；
2、在散热器的内外壁上均设置散热片，相比现有技术中仅在外部设置散热片，散热面积更大，而且散热器内部的空气也得以流通，可更好地将LED射灯内部积热带出并散发至外部空气，散热效率更高，有效减少光衰。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED射灯，其特征在于，它包括：
灯座，其内部设置有电源；
LED灯板，其上设置有集成封装的LED灯珠并与所述电源相电连；
反射元件，其用于调整所述LED灯珠所发出的光的角度；
散热器，其安装在所述灯座的一端上，所述散热器具有一敞口的空腔和包围该空腔的壁，所述LED灯板、反射元件设置在所述空腔内，所述散热器的壁包括芯体以及包覆在所述芯体表面的散热层，所述芯体由金属或金属合金制成，所述散热器的外表面上沿散热器径向向外延伸形成有多个间隔排列的外散热片，所述散热器的内表面上沿散热器径向向内延伸形成有多个间隔排列的内散热片。
2.根据权利要求1所述的LED射灯，其特征在于：所述散热层由导热塑料制成，导热塑料包括塑料基体和以次微米至纳米级尺寸分散在塑料基体中的无机填充物。
3.根据权利要求1所述的LED射灯，其特征在于：所述散热层由导热漆制成。
4.根据权利要求1所述的LED射灯，其特征在于：所述散热层的厚度为10微米至5毫米。
5.根据权利要求1所述的LED射灯，其特征在于：所述芯体由铝或铝合金、铜或铜合金、镁合金中的一种或几种制成。
6.根据权利要求1所述的LED射灯，其特征在于：所述反射元件为反光杯，所述反光杯具有反射内表面、由所述反射内表面边缘构成的反射开口、在所述反射开口处沿径向向外延伸形成的环形翻边部以及在所述反光杯底部形成的通孔，所述翻边部安装于散热器上且反光杯至少部分位于散热器的空腔内，所述LED灯板对应所述通孔设置以使LED灯珠所发出的光经所述反光杯的反射内表面反射出去，所述翻边部上沿其圆周方向上开设有多个间隔排列的孔，所述孔对应两个相邻内散热片与反射杯之间形成的空隙设置以使所述空腔内的气流与外界相连通。
7.根据权利要求1所述的LED射灯，其特征在于：所述反射单元为透镜，所述透镜设置在所述散热器的空腔内且罩住所述LED灯珠。
8.根据权利要求1所述的LED射灯，其特征在于：所述反射元件包括反光杯以及透镜，所述反光杯具有反射内表面、由所述反射内表面边缘构成的反射开口、在所述反射开口处沿径向向外延伸形成的环形翻边部以及在所述反光杯底部形成的通孔，所述翻边部安装于散热器上且反光杯至少部分位于散热器的空腔内，所述透镜设置在反射开口处，所述LED灯板设置在靠近所述反光杯底部的通孔处以使所述LED 灯珠发出的光部分通过透镜的上表面直接透射出去、部分通过透镜侧面折射至射灯内部再经由反光杯反射回透镜，所述翻边部上沿其圆周方向上开设有多个间隔排列的孔，所述孔对应两个相邻内散热片与反射杯之间形成的空隙设置以使所述空腔内的气流与外界相连通。
9.根据权利要求6或8所述的LED射灯，其特征在于：所述反射杯由高反射PC制成。
10.根据权利要求6或8所述的LED射灯，其特征在于：所述反射杯由金属或表面镀有高反射材料层的工程塑料制成。
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