CN105765302A - 照明设备及其改进 - Google Patents

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Abstract

筒灯总成，包括：（1）安装环，其具有在后方带有开口的管状体，该安装环由耐受用于防火等级测试的温度的材料构成，并且具有从所述管状体的底端向外延伸的下部外围环形凸缘，以及从所述管状体的上端向内延伸的上部外围环形凸缘，所述上部外围环形凸缘使得所述安装环的后方在需要时能够基本封闭；（2）固态照明元件，其包括安装在由熔点低于1000摄氏度的材料构成的电路板上的一个或多个LED；（3）散热片，其由熔点低于1000摄氏度的材料构成，并且与所述固态照明元件热接触，且大致位于所述安装环的外部；以及（4）膨胀材料，其中，该膨胀材料在发生火灾的情况下适于膨胀以填充或封闭所述安装环的所述管状体。

Description

照明设备及其改进
技术领域
本发明涉及照明设备的改进，具体地，涉及使用LED光源技术的耐火筒灯。
背景技术
LED筒灯装置或射灯是在国内和商业环境越来越广泛地用作光源的一种照明设备形式。它们相比传统的白炽灯照明能节约大量的能源，同时它们的外观整洁、不引人注意，因为几乎整个筒灯装置是隐藏在天花板或其他合适的面板或表面之后，同时发出宜人的光。然而，LED筒灯装置带来了一些弊端。
LED产生显著数量的热量。防止LED及其相关控制电路的过热是很重要的，因为过热将对光输出和这些元件的使用寿命产生明显的有害作用。实际上，过高的温度将引起LED和电子元件故障，从而导致照明设备的过早失效。为此，在LED照明设备上设置散热片或冷却风扇形式的冷却装置把热量从照明元件上排出到照明设备的后面是已知的。
此外，它们的安装通常需要在天花板或其他表面中切割出孔，并且相关的建筑规程要求那样的表面充当通常30分钟到90分钟间的防火隔板。筒灯通常安装到天花板的孔中，该天花板不得不相对较宽以容纳筒灯总成，这从而损害天花板控制在下方的房间中的火势的能力。
防火等级是耐受规定温度一段时间而没有故障的能力。以英国建筑规范为例来说，规定温度是约1100摄氏度，但是这将根据国家的不同而有所变化，并且根据测试协议的不同而有所变化。因此，一般认为熔点大于1000摄氏度的材料将能耐受这样的防火等级测试，然而，由熔点低于1000摄氏度的材料制成的筒灯将不能耐受这样的测试条件超过90分钟。因此，部分由铝制成的筒灯将不可避免地不能通过这样的测试。
然而，有在耐火固定装置中使用固态照明元件的意愿，其中，该固态照明元件能够有效地传递热量到散热片，但是这造成一个问题，即，许多这样的LED被安装在铝电路上，而它们反过来又被直接连接到铝散热片，因此，LED电路板和散热片的组合具有远低于实现需要的防火等级所需的熔点。在铝的情况下，熔点只在660摄氏度的区域中。
本发明的优点是其允许具有低于在防火等级测试过程中应用的温度的熔点的固态照明元件/散热片组合的使用，同时允许筒灯固定装置通过防火等级测试。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种根据权利要求1的筒灯总成。例如，提供了筒灯总成，包括：
（1）安装环，其具有在后方带有开口的管状体，该安装环由耐受用于防火等级测试的温度的材料构成，并且具有从所述管状体的底端向外延伸的下部外围环形凸缘，以及从所述管状体的上端向内延伸的上部外围环形凸缘，所述上部外围环形凸缘使得所述安装环的后方如果需要能够基本封闭；
（2）固态照明元件，其包括安装在由熔点低于1000摄氏度的材料构成的电路板上的一个或多个LED；
（3）散热片，其由熔点低于1000摄氏度的材料构成，并且与所述固态照明元件热接触，且大致位于所述安装环的外部；以及
（4）膨胀材料，其中，该膨胀材料在发生火灾的情况下适于膨胀以填充或封闭所述安装环的所述管状体。
其优势在于，在发生火灾的情况下，膨胀材料膨胀以填充或封闭所述管状体，并且保护所述散热片和/或LED电路板。由于在正常工作中，固态照明元件的热量有效地传输到与其接触的散热片，热量还不足以触发膨胀材料的膨胀，从而允许筒灯固定装置的正常工作。
优选地，在所述安装环的后方的所述开口基本被所述散热片封闭。
在可选的有效实施例中，在所述安装环的后方的所述开口基本被所述固态照明元件封闭。
优选地，所述膨胀材料以可能是连续的或非连续的套筒的形式存在，优选地，该膨胀套筒覆盖所述安装环的所述管状体的所述内表面的一半。
优选地，防火材料或其他非导热材料的环或垫圈位于所述电路板和所述管状体的后方之间。更优选地，防火材料的所述环或垫圈包括膨胀材料。这确保了在所述PCB和所述圆柱形壳体之间没有间接的热接触。
优选地，所述电路板由熔点在600摄氏度和900摄氏度之间的材料构成，并且优选地，由铝构成。
优选地，所述散热片延伸通过所述管状体的所述开口进入与所述固态照明元件的直接热接触，在所述LED电路板和所述散热片之间有或没有导热界面。
因此，总的来说，筒灯总成可能包括：壳体，具有在后方带有开口的管状体；固态照明元件，包括熔点低于1000摄氏度的材料构成的位于所述壳体的后方的电路板；散热片，其靠着所述壳体的后方安置以封闭在所述壳体中的所述开口，该散热片与所述固态照明元件处于良好的热接触；以及膨胀材料，其位于所述管状体中，其中，该膨胀套筒适于在发生火灾的情况下相对所述管状体径向膨胀。
附图说明
现在将参照以下附图对本发明的示例性实施例进行描述：
图1为根据本发明的筒灯设计的截面图；
图2为图1的筒灯设计的分解部件图；
图3为根据本发明的第二筒灯的截面图；
图4为图3的筒灯的分解部件图。
具体实施方式
首先参照图1和2，可以看出根据本发明的筒灯总成、固定装置或装置2的实施例。
该筒灯装置2包括LED形式的光源6，该光源6安装在电路板8上，该电路板包括光源6的控制电路，光源6和电路板8一起形成固态照明装置。术语LED用来指LED光引擎，根据上下文可能包括或不包括任何相关电路或其他部件。该电路板由熔点相对低（相比于防火等级测试温度）的材料构成，例如，铝或涂铝电路板。铝的熔点约为660摄氏度，远低于进行防火等级测试的温度。
在本申请的上下文中，提到的熔点涉及电路板的结构完整性不能再保持的温度。在金属电路板的情况下，这是熔点，但是在陶瓷电路板的情况下，其含义对于本领域技术人员将是很明显的。
筒灯装置还包括设置在电路板8后方的散热片10，和位于电路板前方的透镜装置。
电路板8和散热片10按如下所述物理连接。该电路板由例如本身具有良好的导热性质的材料制造，或者由处理为具有良好的导热性质的材料制造，以具有良好的导热性质。这使得由LED光引擎产生的热量能够有效传导到散热片。铝PCB是用于LED电路板的合适材料的一个例子。
术语“圆柱形壳体”意味着大致符合空心圆柱体的形状。将理解的是，畸形的圆柱体也同样能正常工作。类似地，所述实施例展示了一般圆柱形管状体，然而，其他修改的截面可以用于其他部件的截面形状。
散热片10由任何合适的材料（优选地，铸铝或挤制铝）构成。该散热片10包括在下端的外环形部分，用于靠着圆柱形壳体的上部定位。环形围绕散热片的端面。在所示的实施例中，该端面具有环形部分是有益的，这样，一旦装配好的时候，散热片10的端面延伸穿过在圆柱形壳体14的背面中的开口，以形成与LED电路板的背面的良好热接触。优选地，在LED电路板和散热片之间设有导热界面。举例来说，合适的导热界面为导热脂、导热垫片、石墨箔或导热亚克力薄膜。
圆柱形壳体或安装环14包括侧壁或管状体，该侧壁具有从侧壁的底端向外延伸的下部外围环形凸缘以形成正面，以及从侧壁的上端向内延伸的上部外围环形凸缘以形成背面。在这个上下文中，术语“上部”和“下部”涉及筒灯总成在图中所示的方向。也就是说，下部凸缘位于或靠近安装环的发光端，并且适于与安装筒灯的天花板或其他表面接合。上部凸缘位于或靠近安装环的另一端或后端，远离发光端。
安装环14由将耐受在防火等级测试中经历的情况的任何合适的材料（优选地，钢铁）构成。可以理解，钢铁的熔点通常在用于防火等级测试的温度之上，出于这种考虑将选择合适的钢铁。还可以理解的是，在本实施例中，虽然安装环具有单一的结构，但是，在所有成份都由将耐受在防火等级测试中经历的情况的材料构成的条件下，复合的安装环将也会正常工作。
安装环14的上部外围环形凸缘靠着散热片10的环形部分安置，散热片的端面延伸穿过由上部凸缘形成的安装环的后方中的开口。可以看出，在本实施例中，在这种方式下，散热片大致封闭在安装环的后方上的开口。还可以理解的是，由于不必完全封闭这个开口，在发生火灾的情况下，以下更加详细描述的膨胀材料38的套筒将膨胀以阻塞和封闭在安装环14内的空间。事实上，可以理解的是，留下一些用于空气通过筒灯总成循环的通风通道可以为LED/散热片组合的工作温度降温提供积极的有利条件。可选地，可以通过另一部件，如下述座圈装配，完成任何密封。
设置有具有悬挂腿和中心部分的支架18，其中，在每个腿上安装有弹簧偏置部件或夹子。在腿的自由端的脚固定到安装环14。
驱动器安装在驱动盒5中，依次位于散热片10的凹座内。该驱动盒5设有凸缘，通过该凸缘，驱动盒5可能通过任何合适的方法固定在散热片的上部。
散热片10安装在安装环14上，散热片10的正面延伸穿过安装环14的上部外围环形凸缘。
硅胶的第一环或垫圈16设置在安装环14的下部外围凸缘上。在实践中，该硅胶的第一环或垫圈16在安装环14的下部外围凸缘和天花板孔的边缘之间提供相对气密密封，其中，筒灯固定装置安装进该天花板孔中。这种密封也用来防止水或其他水分，如蒸汽，从房间进入天花板后面的空间。
电路板8通过延伸穿过安装环14的紧固件固定到散热片10，以致散热片10的端面保持与电路板8的后表面的实质部分的热接触。电路板的后表面的外围径向延伸超过散热片。通过这种方式，一旦装配好，LED电路板8封闭在安装环14的后方上的开口。
紧固件22还用来将透镜座固定。透镜座24用于将透镜定位。透镜座24被固定在适当的位置以靠着电路板8安装。
自身位于安装环14内并且由该安装环14定位的、由座圈30挡住的玻璃32设置在透镜26和透镜座24的前方。硅胶的第二环或垫圈34在座圈30和安装环14之间延伸。在玻璃32上方的安装环14内的空间定义了由透镜座24定位的透镜26所在的空隙。
紧固件22延伸穿过方便地位于电路板8的外围和安装环14的上部环形凸缘之间的防火材料或其他非导热材料的环或座圈36。通过这种方式，印刷电路板保持与安装环14分开，并且不与安装环14直接热接触。通过非导热意味着是不良导热体的材料，如低导热值（例如，低于约5W/mK的值，优选地，低于约1W/mK的值）的材料。
优选地，环或座圈36的防火材料表现为膨胀材料环的形式。
在本实施例中，膨胀防火材料的套管或套筒38位于安装环14的侧壁的上部。优选地，防火材料表现为膨胀材料的连续套筒的形式。然而，膨胀材料的非连续套筒可以被代替使用。
该套筒有足够的尺寸，在由于发生火灾的情况下的热量而膨胀时，膨胀防火材料延伸以在安装环中形成防火屏障，从而包括散热片和LED电路。在膨胀材料的套筒的情况下，可以选择连续套筒或非连续套筒来实现所需的防火等级。
可以理解的是，在实现创建防火屏障的目的的筒灯总成中任何合适的膨胀材料布置都是合适的，并且其是以套筒的形式不是必须的。例如，如果LED电路板的直径小于附图所示的直径，那么有空间让膨胀材料位于散热片的正面。
在本实施例中，可以看出套筒38覆盖安装环14的管状体的内表面的大约一半。根据该间隙，上部边缘位于紧固件的末端的下方。套筒38的下部边缘位于座圈30的上方，其中，在使用时，座圈延伸进入安装环的管状体。
在正常使用中，由固态照明装置产生的热量来自电路板，并且通过散热片10散发。在这种方式中，在空隙中的热量不足以触发防火膨胀材料的膨胀。
然而，在发生火灾的情况下，或者类似的防火等级测试中，防火材料将要经受的更高温度将导致其膨胀，并且用具有耐火性能的屏障填充空隙。这转而保护电路板不受这些高温导致的损坏，允许在防火等级测试的持续期间保持筒灯总成的结构完整性。
因此，基本上呈圆柱形的安装环和膨胀防火材料的套筒的组合使得利用固态技术的改进的防火等级的筒灯固定装置的生产成为可能，其中，安装环的后方开口基本上被低熔点电路板封闭，该开口允许从照明装置到散热片的有效的热量直接传导，该膨胀防火材料只有在暴露在相比正常情况更高的热量等级下才被触发。
图3和4展示了本发明的另一个实施例。其展示以筒灯装置102的形式存在的照明装置，该筒灯装置102包含接线盒、变压器单元或设置在安装臂上的驱动器104，该安装臂的一端固定在筒灯装置102的上端。
概括地说，筒灯总成包括以安装在电路板108上的多个LED的形式存在的光源106，该电路板有熔点低于1000摄氏度的材料构成，例如铝印刷电路板。该电路板可选地包括用于光源106的控制电路、散热片110、包含膨胀材料138套筒的圆柱形壳体或安装环114和位于电路板前方的透镜装置，该散热片110设置于电路板108的后方。
安装环114具有与前面的实施例类似的结构，具有下部向外延伸的外围凸缘和上部向内延伸的外围凸缘，上部凸缘在安装环的背面中形成开口，该开口被LED电路板封闭。这实际上形成两部分结构的筒灯，其后部分由熔点低于1000摄氏度的材料构成。
设置有具有悬挂腿和中心部分的支架118，，其中，在每个腿上安装有弹簧偏置部件或夹子120。在腿的自由端的脚固定到安装环114。
散热片110通过支架118安装在安装环114上，散热片110的正面延迟穿过安装环114的上部环形凸缘以封闭安装环114的后方。这种布置确保散热片不与安装环直接热接触。
硅胶的第一环或垫圈116设置在安装环114的下部外围凸缘上，从而在使用中在安装环14的下部外围凸缘和安装进筒灯固定装置的天花板孔的边缘之间提供密封。
电路板108通过穿过安装环114的紧固件122固定到散热片110，以致散热片10的端面保持与电路板8的后表面的热接触。电路板108的后表面的外围径向延伸超过散热片以封闭在安装环1的背面中的开口。
电路板108还方便地通过在电路板和散热片110的正面之间直接延伸的紧固件123固定。优选地，该紧固件由非导热材料制成。
透镜装置包括透镜座124和透镜126。该透镜座124可能由任何合适的材料制成，例如，聚碳酸酯。透镜126可能由任何合适的材料制成，例如，聚甲基丙烯酸甲酯。
透镜126相对光源106通过透镜座124保持在适当的位置。透镜座124将其外围或者通过安装环114的上部外围凸缘以合适的方式固定，例如，通过使用螺纹紧固件122，该螺纹紧固件122也将支架118固定到安装环114。
座圈130被安装到安装环114的下面。座圈130可以由任何合适的材料制成，例如，铸铝。座圈130包括具有向着下端朝内的肩部的内壁，和在下端径向向外的环形凸缘。该内部在安装环114的侧壁中延伸。在使用中，座圈的内部和安装环的侧壁都设有相互配合的特征，如卡扣式固定的公母部件，从而使得座圈130能够固定到安装环114上。在使用中，内肩部支撑位于透镜126前方的玻璃132。该玻璃132由任何合适的材料制成，以允许从透镜126发出的光透过。
优选地，硅胶的第二环或垫圈134在座圈130径向向外的环形凸缘和安装环114的第一外围凸缘之间延伸。
紧固件122还延伸穿过防火材料或其他非导热材料的环或垫圈136，这些非导热材料方便地位于电路板108的外围和安装环114的上部环形凸缘之间。通过这种方式，印刷电路板108保持与安装环114的分开，并且不与安装环114直接物理接触或热接触。优选地，紧固件由非导热材料制成。
优选地，防火材料表现为膨胀材料的环的形式。防火材料的套管或套筒优选地位于安装环114的侧壁的上部。优选地，防火材料表现为膨胀材料的连续套筒的形式。然而，膨胀材料的非连续套筒可能被替代使用。
在本实施例中，可以看出，套筒138再次覆盖安装环114的管状体的内表面的大约一半。然而，在本实施例中，套筒138的上部边缘延伸至安装环114的管状体的上端或者朝着安装环114的管状体的上端延伸。在优选的实施例中，套筒的上部边缘围绕电路板的外围，或者设置在电路板的外围。套筒138的下部边缘位于座圈130的内壁的上方，其中，在使用中，座圈130延伸进入安装环114的管状体。
如在第一实施例中，在正常使用中，由固态照明装置产生的热量来自电路板，并且通过散热片110散发。在这种方式中，在空隙中的热量不足以触发防火膨胀材料的膨胀
然而，在发生火灾的情况下，或者类似的防火等级测试中，防火材料将要经受的更高温度将导致其膨胀，并且用具有耐火性能的屏障填充空隙。这转而保护电路板108不受这些高温导致的损坏，允许在防火等级测试的持续期间保持筒灯总成的结构完整性。

Claims (16)

1.筒灯总成，包括：
（1）安装环，其具有在后方带有开口的管状体，该安装环由耐受用于防火等级测试的温度的材料构成，并且具有从所述管状体的底端向外延伸的下部外围环形凸缘，以及从所述管状体的上端向内延伸的上部外围环形凸缘，所述上部外围环形凸缘使得所述安装环的后方在需要时能够基本封闭；
（2）固态照明元件，其包括安装在由熔点低于1000摄氏度的材料构成的电路板上的一个或多个LED；
（3）散热片，其由熔点低于1000摄氏度的材料构成，并且与所述固态照明元件热接触，且大致位于所述安装环的外部；以及
（4）膨胀材料，其中，该膨胀材料在发生火灾的情况下适于膨胀以填充或封闭所述安装环的所述管状体。
2.根据权利要求1所述的筒灯总成，其特征在于，在所述安装环的后方的所述开口被所述散热片大致封闭。
3.根据权利要求1所述的筒灯总成，其特征在于，在所述安装环的后方的所述开口被所述固态照明元件大致封闭。
4.根据以上任意一项权利要求所述的筒灯总成，其特征在于，所述膨胀材料以套筒的形式存在。
5.根据权利要求4所述的筒灯总成，其特征在于，所述膨胀材料的套筒是连续的。
6.根据权利要求4所述的筒灯总成，其特征在于，所述膨胀材料的套筒是非连续的。
7.根据权利要求4到6中任意一项所述的筒灯总成，其特征在于，所述膨胀套筒大致覆盖了所述安装环的所述管状体的所述内表面的一半。
8.根据以上任意一项权利要求所述的筒灯总成，其特征在于，所述LED电路板没有与所述安装环直接热接触。
9.根据以上任意一项权利要求所述的筒灯总成，其特征在于，非导热材料的环或垫圈位于所述电路板和所述安装环的后方之间。
10.根据权利要求9所述的筒灯总成，其特征在于，非导热材料的所述环或垫圈包括防火材料。
11.根据权利要求10所述的筒灯总成，其特征在于，防火材料的所述环或垫圈包括膨胀材料。
12.筒灯总成，其中，所述LED电路板由具有高导热性的材料构成。
13.根据以上任意一项权利要求所述的筒灯总成，其特征在于，所述电路板由熔点在600摄氏度和900摄氏度之间的材料构成。
14.根据以上任意一项权利要求所述的筒灯总成，其特征在于，所述LED电路板由铝构成。
15.根据以上任意一项权利要求所述的筒灯总成，其特征在于，所述散热片延伸穿过所述安装环的后方处的所述开口，与所述固态照明元件的直接热接触。
16.参照说明书附图的任意组合大致如本文所述的、或者在说明书附图的任意组合中所示的筒灯总成。
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