CN103591546B

CN103591546B - 一种自由容置空间体led及自由容置空间体led灯具

Info

Publication number: CN103591546B
Application number: CN201310586423.1A
Authority: CN
Inventors: 何秀平; 黄建华; 何小峰
Original assignee: NANTONG ZHONGTIE HUAYU ELECTRICS CO Ltd
Current assignee: NANTONG ZHONGTIE HUAYU ELECTRICS CO Ltd
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: CN103591546A

Abstract

本发明属于LED照明领域，具体涉及一种可用于恶劣环境中有效控制光衰、保证寿命的自由容置空间体LED及自由容置空间体LED灯具。自由容置空间体LED，包括基座、至少一个发光单元以及灯罩，基座与灯罩形成容置空间，发光单元设置于容置空间内；容置空间的形状由灯罩朝向基座的一面与基座连接形成，容置空间由中间部分和两边部分共三部分组成，两边部分呈半球形为半球形部分，半球形部分与中间部分按中间部分边缘的形状进行连接。本发明提出的LED由于灯罩呈自由曲面，形成了特殊的容置空间，使光场在该区域内进行了有效的调整，扩大了光照范围的同时，在中心区域内能够提供强度更高的照明区，同时兼顾了照明的均匀度。

Description

一种自由容置空间体LED及自由容置空间体LED灯具

技术领域

本发明属于LED照明领域，具体涉及一种可用于恶劣环境中有效控制光衰、保证寿命的自由容置空间体LED及自由容置空间体LED灯具。

背景技术

发光二极管是（LED）是响应电流受到激发从而产生光场的半导体器件。随着该领域技术的不断发展，LED的照明能力以及系统稳定性在近年来得到了不断提高。目前，对于发光二极管的有关效率的研究主要集中在对灯罩采用高透过率材料，如高透光率外罩，卡扣式配合结构，制作出重量轻，不易氧化，高效节能，绿色环保的LED灯泡。（公开号CN102588754A的LED灯泡），但是这种二极管的照明范围有限，在环境复杂或者黑暗条件下不能提供最大的照明面积。也有对LED本身结构进行调整提高照明效率的做法：公开号CN102418850A，一种LED灯泡，公开了在灯把上延伸有连接部件，在连接部件外围设置有灯壳，灯壳的底部设置有灯壳工作端，所述灯壳工作端设置有基板，基板顶部高度高于灯壳工作端的边缘高度；并且，基板上安装有LED灯，灯壳上安装有灯罩，LED灯置于灯罩内。由此，可以有效减小LED灯的出光障碍，从根本上解决灯壳外壁阻挡带来的光能损失，尽量增大灯具的出光效率，节省资源；此外，采用基板提升LED灯的高度，实施起来简便快捷，且成本低、易推广。但是这种LED知识解决了灯壳外壁的光损，在照度、均匀度、照明范围等参数上没有根本改进。公开号CN102494255A的发明公开了一种LED灯泡，包括灯头、泡壳，在泡壳内设有玻璃芯柱、发光芯柱，发光芯柱包括两块铝基板，两块铝基板十字交叉固定在一起，在玻璃芯柱内引出的导线与铝基板下端焊接固定，在每块铝基板的左右两侧各固定有一块线路板，铝基板侧部的线路板所处的平面和与其相连的铝基板所处的平面垂直，在两块铝基板的顶端也固定有一块线路板，在铝基板侧部的线路板与顶端的线路板上均焊接有多个LED芯片。本发明的发光芯柱是将两块铝基板呈十字交叉插接固定在一起，在每块铝基板的两侧各固定有一块线路板，在两块铝基板顶部还设有一块线路板，在上述线路板上均固定有LED芯片，使芯柱形成了一个长方体形状的发光块，从而扩大了照明区域，形成无盲区照明。但是虽然增大了照明范围。在某一个区域上该发明的光强度弱，此外该发明是针对发光芯片的工作前端进行的改进，发光芯片的光场产生后的合理利用并未涉及，因而造成了这部分的光场损失。公开号CN101937967B的一种发光二极管也没有涉及针对发光芯片产生广场后的问题进行研究，因此如何提供一种在光照强度、照明范围、均匀度得到有效改善，而且有效节约光损失的LED灯是目前普遍被忽略的领域。同时需要指出，目前的LED灯具照射的光场角度恒定，限制了灯具的照明面积，因此灯具只能够在固定在某一的高度进行配合，环境的适应能力和调整能力差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有更高光强、照度以及照射角度的自由容置空间体LED。本发明的目的还在于提供一种使用这种LED的自由容置空间体LED灯具。

本发明的目的是这样实现的：

一种自由容置空间体LED，包括基座、至少一个发光单元以及灯罩，基座与灯罩形成容置空间，发光单元设置于容置空间内；容置空间的形状由灯罩朝向基座的一面与基座连接形成，容置空间由中间部分和两边部分共三部分组成，两边部分呈半球形为半球形部分，半球形部分与中间部分按中间部分边缘的形状进行连接。

容置空间的中间部分水平截面的形状为圆形、椭圆形、圆角矩形、水滴形或花生形，所述的水滴形即由上边的大圆弧和下边的小圆弧被两边的平滑曲线连接而成的形状，所述的花生形由两个圆形或水滴形或椭圆形或圆角矩形为组成形状组成。

发光单元设置于容置空间的中间部分的中心位置。

包含两个发光单元，分别设置于容置空间花生形中间部分两个组成形状的中心。

灯罩的竖直截面的顶端呈弧形或直线形。

一种安装有自由容置空间体LED的自由容置空间体LED灯具，包括灯具罩、反光杯、自由容置空间LED发光体、电源及散热片，反光杯具有一个反光底面，在反光底面的四周具有控制灯具四周光路方向的反光边缘，所述的自由容置空间LED发光体有规则的排列镶嵌在反光杯的反光底面上；灯具罩固定在反光杯上形成腔体，将自由容置空间LED发光体形成的阵列保护在腔体内部，反光杯的背面固定电源电路并安装有散热片。

每一个自由容置空间体LED配有配合自由容置空间体LED，调整二极管边缘光路的二极管反光杯，二极管反光杯的边缘用于反射自由容置空间二极管发散向四周的光路。

二极管反光杯为圆形、矩形、菱形或与自由容置空间二极管边缘匹配的形状。

灯具罩为弧形或平行于反光杯的反光底面、所述的反光杯的反光底面为圆形、矩形或梯形。

反光杯和二极管反光杯的边缘背面安装有可以控制边缘绕反光杯反光底面边缘转动的机械结构，该机械结构与计算机连接，根据实际照明需要调整反光杯和二极管反光杯的边缘与反光底面的角度。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的LED由于灯罩呈自由曲面，形成了特殊的容置空间，使光场在该区域内进行了有效的调整，扩大了光照范围的同时，在中心区域内能够提供强度更高的照明区，同时兼顾了照明的均匀度。经过一系列的检测试验比同类LED发光体在光强、均匀度、边缘照度等指标上具有显著提高。本发明提出的灯具具有更高的能够承受更恶劣环境同时具有更高的光强、均匀度、边缘照度；同时由于具备两种反光杯的调整，可以根据需要改变照明面积，具有更高的环境适应能力。

附图说明

图1为本发明LED的水平方向截面结构示意图；

图2为本发明LED的竖直方向截面结构示意图；

图3为球形灯罩的LED竖直方向截面示意图；

图4为圆柱形灯罩的LED竖直方向截面示意图；

图5为中间部分为椭圆形的LED水平方向截面示意图；

图6为中间部分为水滴形的LED水平方向截面示意图；

图7为中间部分为花生形的LED水平方向截面示意图；

图8为具有两个发光单元的LED水平方向界面示意图；

图9为照明灯具的正视图；

图10为照明灯具的侧视图；

图11为照明灯具的后视图；

图12为三角形矩阵排列的照明灯具；

图13为本发明LED的最优方式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明自由容置空间体LED，如图1、图2所示，自由容置空间体LED，包括基座1、至少一个发光单元2以及灯罩3，基座与灯罩形成容置空间4，发光单元设置于容置空间内；容置空间的形状由灯罩朝向基座的一面与基座连接形成，容置空间由三部分组成，两边呈半球形为半球形部分5，半球形部分与中间部分6按中间部分边缘的形状进行连接。这里需要作出的说明是，由于容置空间形成的是自由曲面，其对于发光单元的光路的调整能力要明显优于传统意义上的圆柱面和球面灯罩，同时对于LED的边缘照度给予了极大的提升。还需要指出的是容置空间所述的半球形部分并不是完整的半球形，由于和中间部分进行了连接，因此该部分实际上是一个圆缺球形，与中间部分的连接以中间部分的形状为准。容置空间内可以是普通的空气，也可以是用于保护发光单元或提高照明能力的稀有气体如氦、氖、氩、氪、氙等。所述的发光单元、基座均是目前LED生产中使用的基本构件。灯罩采用光学玻璃制备，具有透光性好的特点。本玻璃灯罩由朝向基座的自由曲面与基座平面封装构成容置空间，这里需要指出的是，对于玻璃灯罩的另一面，可以分为与自由曲面平行配合的面（如图2所示），也可以是球面（如图3所示）、圆柱面（如图4所示）或目前常规LED的外表面及其结合。由于容置空间对光场的调整，使得中间的照明区域强度比两边更高且范围更广，由于两边部分的作用提高了照明范围，同时由于容置空间对光场的折射作用是光场在照明区域内分布的更均匀。

实施例1

如图5所示，本发明的LED自由容置空间的中间部分水平截面为椭圆形，发光单元位于中间部分的中心。

实施例2

如图1所示，本发明的LED自由容置空间的中间部分水平截面为圆角矩形，发光单元位于中间部分的中心。

实施例3

如图6所示，本发明的LED自由容置空间的中间部分水平截面为水滴形，即由上边的大圆弧和下边的小圆弧被两边的平滑曲线连接而成的形状，发光单元位于中间部分的中心。

实施例4

如图7所示，本发明的LED自由容置空间的中间部分水平截面为花生形，这里的花生形是指由两个圆形、椭圆形、水滴形或圆角矩形构成的，这里以两个水滴形组成的花生形状为例。该结构使照明的强场区分为了两部分，适用于需要的照明环境内

上述实施例与实施方式中中间部分的形状是经过严格及海量测试后得到的该种类型LED在光强、边缘光照度等参数获得最优解的方式。

此外，在不同的照明环境和要求下，发光单元的位置也可以在容置空间内根据情况进行调整。

实施例5

发光单元的个数不限，常规上使用一个发光单元，也可采用两个（如图8所示）或两个以上发光单元，这样做的有益效果在于是光源的光场有两个以上发光单元的光场叠加而成，保证了照射区域亮度的柔和性。

安装有自由容置空间体LED的照明灯具，如图9、图10、图11所示，包括灯具罩7、反光底板8、自由容置空间体LED9、电源10及散热片11，自由容置空间体LED有规则的排列镶嵌在反光底板上；灯具罩固定在反光底板上形成腔体，将自由容置空间LED形成的阵列保护在腔体内部，反光底板的背面固定电源电路并安装有散热片。

散热片为平行排列板状结构，散热片与电源安装于灯具的背面。

实施例6

如图9所示，灯具中LED阵的最小单元为矩形。

实施例7

如图12所示，灯具中LED阵的最小单元为三角形。

实施例8

照明灯具的发光底板为正方形。

实施例9

照明灯具的反光底板为圆形。

实施例10

照明灯具的反光底板为梯形。

实施例11

照明灯具的灯具罩为弧形。

实施例12

照明灯具的灯具罩平面与反光底板平行。

该类灯具具有防潮湿、防腐蚀、防振动的特点，灯具内原件采用无自爆耐火及阻燃产品，常规工作温度为-40摄氏度至40摄氏度。灯具采用自由曲面透镜，经过测试均匀度大于0.25，边缘照度大于1.01x。在220伏特电压下正常工作。

该产品的测试数据如下：

工作环境SO₂大于30mg/m³，N₂O₅大于100mg/m³,相对湿度95%。

输入电压：AC85V-265V，总谐波失真小于等于9%，功率因数大于0.98，LED功耗28W，系统总功耗30W，LED发光效率100-110LM/W，灯具效率大于95%，中心照度33LUX，照度均匀度大于0.7。

在高度3.5米宽度6.6米长度22米的空间均匀度达到最佳，均匀度大于0.28边缘照度大于1.01x。

实施例13

这里给出本发明的最优方式：如图13所示，以发光单元为圆心，中间部分容置空间的曲线为x²=-2py+l，其中0.65≤p≤7.23，0.39≤l≤15.56坐标系单位为mm，其中的最优解为p=0.87,；p=1.34,；p=2.38；p=3.45；p=4.86；p=5.45；p=6.44；p=7.14；l=8.45；l=9.73；l=10.98；l=11.48；l=12.63；l=13.69；l=14.24。

实施例14

本发明的灯具所述的反光边缘由电脑控制可以就行偏转，反光边缘与反光底板由电机、轴承连接，由电脑控制，这样由LED发出的光可以被反光边缘控制调整灯具的照射面积，这样就可以根据环境对照射进行调整。

Claims

1.一种自由容置空间体LED，包括基座、至少一个发光单元以及灯罩，其特征在于：所述的基座与灯罩形成容置空间，发光单元设置于容置空间内；容置空间的形状由灯罩朝向基座的一面与基座连接形成，容置空间由中间部分和两边部分共三部分组成，两边部分呈半球形为半球形部分，半球形部分与中间部分按中间部分边缘的形状进行连接，容置空间内是普通的空气，或者是用于保护发光单元或提高照明能力的稀有气体，以发光单元为圆心，中间部分容置空间的曲线为x²＝-2py+l，其中0.65≤p≤7.23，0.39≤l≤15.56，坐标系单位为mm。

2.根据权利要求1所述的一种自由容置空间体LED，其特征在于：所述的容置空间的中间部分水平截面的形状为圆形、椭圆形、圆角矩形、水滴形或花生形，所述的水滴形即由上边的大圆弧和下边的小圆弧被两边的平滑曲线连接而成的形状，所述的花生形由两个圆形或水滴形或椭圆形或圆角矩形为组成形状组成。

3.根据权利要求1或2中任意一项所述的一种自由容置空间体LED，其特征在于：所述的发光单元设置于容置空间的中间部分的中心位置。

4.根据权利要求2所述的一种自由容置空间体LED，其特征在于：包含两个所述的发光单元，分别设置于容置空间花生形中间部分两个组成形状的中心。

5.根据权利要求4所述的一种自由容置空间体LED，其特征在于：所述的灯罩的竖直截面的顶端呈弧形或直线形。

6.一种安装有如权利要求1所述的自由容置空间体LED的自由容置空间体LED灯具，包括灯具罩、灯具反光杯、自由容置空间体LED、电源及散热片，其特征在于：所述的灯具反光杯具有一个反光底面，在反光底面的四周具有控制灯具四周光路方向的反光边缘，所述的自由容置空间体LED有规则的排列镶嵌在灯具反光杯的反光底面上；灯具罩固定在灯具反光杯上形成腔体，将自由容置空间体LED形成的阵列保护在腔体内部，灯具反光杯的背面固定电源电路并安装有散热片。

7.根据权利要求6所述的自由容置空间体LED灯具，其特征在于：所述的自由容置空间体LED配有配合自由容置空间体LED，调整二极管边缘光路的二极管反光杯，二极管反光杯的边缘用于反射自由容置空间二极管发散向四周的光路。

8.根据权利要求7所述的自由容置空间体LED灯具，其特征在于：所述的二极管反光杯为圆形、矩形、菱形或与自由容置空间二极管边缘匹配的形状。

9.根据权利要求8所述的自由容置空间体LED灯具，其特征在于：所述的自由容置空间体LED排列的最小单元呈矩形或三角形，所述的灯具罩为弧形或平行于灯具反光杯的反光底面、所述的灯具反光杯的反光底面为圆形、矩形或梯形。

10.根据权利要求9所述的自由容置空间体LED灯具，其特征在于：所述的灯具反光杯和二极管反光杯的边缘背面安装有可以控制边缘绕反光杯反光底面边缘转动的机械结构，该机械结构与计算机连接，根据实际照明需要调整灯具反光杯和二极管反光杯的边缘与反光底面的角度。