CN106764722A - 一种led筒灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LED筒灯，属于照明技术领域。本LED筒灯包括具有容置腔的塑料壳体、安装在容置腔底部的发光元件，在容置腔内可拆卸安装有罩设在发光元件上方并与壳体密封连接的扩散板，所述壳体的外周面紧密包覆有铝合金保护层，所述铝合金保护层由颗粒增强铝基复合材料制成，所述发光元件为带有表面贴装器件的LED集成光源，所述扩散板呈透明设置。

Description

一种LED筒灯
技术领域
本发明属于照明技术领域，涉及一种LED筒灯。
背景技术
筒灯是一种嵌入到天花板内光线下射式的照明灯具，它的最大特点就是能保持建筑装饰的整体统一与完美，不会因为灯具的设置而破坏吊顶艺术的完美统一。现有技术中的大多数筒灯结构设计并不合理，成品后的筒灯质量较差，使用过程中安全性较低且散热效果不理想，使得内部灯泡容易烧坏并对周围环境造成破坏。
对此，为解决现有筒灯结构上的不足，需要设计一种散热效果佳、综合性能更佳的筒灯。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种安全可靠、散热效果好、综合性能更佳的LED筒灯。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种LED筒灯，包括具有容置腔的塑料壳体、安装在容置腔底部的发光元件，在容置腔内可拆卸安装有罩设在发光元件上方并与壳体密封连接的扩散板，所述壳体的外周面紧密包覆有铝合金保护层，所述铝合金保护层由颗粒增强铝基复合材料制成，所述发光元件为带有表面贴装器件的LED集成光源，所述扩散板呈透明设置。
作为本发明的进一步改进，所述颗粒增强铝基复合材料包括体积比为20-35％的超硬耐磨颗粒、体积比为15-30％的陶瓷骨架与体积比为40-55％的铝合金基体通过压力熔渗复合而成。
在本发明中，LED筒灯外围的铝合金保护层采用改进后的颗粒增强铝基复合材料制成，这种颗粒增强铝基复合材料与传统晶须、颗粒等增强铝合金材料相比，不会像颗粒、晶须增强的铝基复合材料一样，增强体存在容易从基体中拔出、脱落，磨屑形成硬磨粒的缺陷，这种复合材料具有更高的机械强度和韧性。因此，本发明采用由上述颗粒增强铝基复合材料制成的铝合金保护层包覆的LED筒灯壳体结构具有更佳的综合性能。
作为本发明的进一步改进，在容置腔内密封安装有反光碗且发光元件穿设在反光碗底面中部，所述反光碗位于扩散板下方并与扩散板密封连接。
作为本发明的更进一步改进，所述反光碗内侧环绕设有与发光元件相配合的若干反光环，所述反光环紧密排列且反光环的表面积由上至下递减，所述发光元件穿设在最小表面积的反光环中部。
作为本发明的更进一步改进，所述反光环由首尾相连的若干反光凸面构成，每个反光环的反光凸面数量均相等，相邻两反光凸面紧密排列且反光凸面的表面积由上至下递减。
作为本发明的又一种改进，在壳体上还卡固有用于将扩散板压制在容置腔内的压环，所述压环与壳体密封连接。
作为本发明的进一步改进，在壳体上开设有下容腔和位于下容腔上方的上容腔，所述下容腔和上容腔相连并构成上述容置腔，所述下容腔和上容腔均呈倒置的圆台形设置，所述上容腔上端面的直径大于上容腔下端面的直径，所述上容腔下端面与下容腔上端面重合，所述发光元件安装在下容腔底部，所述反光碗安装在下容腔内，所述压环与上容腔紧密连接并将扩散板压制在上容腔内，所述扩散板下端面与下容腔相接触。
作为本发明的进一步改进，所述铝合金基体由以下质量百分比成分组成：Si：1.2-1.8％，Mg：1.5-2.5％，Mn：0.13-0.17％，Cr：0.08-0.22％，Cu：0.11-0.16％，Zn：0.18-0.22％，Zr：0.12-0.15％，Ti：0.11-0.15％，Sc：0.03-0.05％，稀土元素：0.01-0.02％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。
本发明铝合金基体的主要合金元素是镁与硅，可以形成Mg2Si相，Mg2Si相固溶于铝中，是铝合金的强化相。另外，本发明采用的是压力熔渗复合技术，合金元素Si和Mg能破坏氧化铝膜，缩短浸渗过程的孕育期。而微量的锰与铬用于中和铁的坏作用，微量的铜和锌用于提高铝合金基体的强度，微量的锆和钛用于细化晶粒与控制再结晶组织，使铝合金具有较好强度、抗腐蚀性等性能。
另外，本发明还添加了微量的Sc，微量的Sc与合金中的Zr会在凝固过程中形成初生Al3(Sc,Zr)，可显著细化合金铸态晶粒，起到辅助细化晶粒与控制再结晶组织的作用。而均匀化时形成的次生Al3(Sc,Zr)粒子可以强烈钉扎位错和亚晶界，有效抑制变形组织的再结晶，显著提高合金的力学性能。
除此之外，稀土元素是现在合金改性中常添加的元素成分，可以细化晶粒、净化杂质，达到提高合金的硬度、强度等效果。
作为本发明的进一步改进，所述压力熔渗的压力范围为18-25MPa，温度为720-780℃。本发明通过压力熔渗制得的复合材料陶瓷与基体相结合紧密，边界分明，在界面处无孔洞等微观缺陷，效果较优。
作为本发明的更进一步改进，所述颗粒增强铝基复合材料经过均匀化处理，均匀化处理的温度为580-650℃，时间为10-12h。本发明通过压力熔渗制得复合材料后，经过均匀化处理，铝合金基体中的相的数量、分布和尺寸尤佳，合金硬度也相对较高。
作为本发明的更进一步改进，所述颗粒增强铝基复合材料经过均匀化处理后还进行固溶处理，固溶处理的温度为650-670℃，时间为2-3h。
作为本发明的更进一步改进，所述颗粒增强铝基复合材料经过固溶处理后还进行时效处理，时效处理的温度为200-220℃，时间为9-12h。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：1、壳体采用的是一体式结构，并未分割成灯壳和灯罩，整体结构布局紧凑；且塑料制成的壳体配合铝合金保护层，一方面铝合金保护层起到了隔离外界和壳体的作用，使得LED筒灯工作安全可靠，另一方面塑料和铝的材料选择大幅提升了壳体的散热能力，使得壳体的辐射散热能力增强，不仅能快速的把壳体内发光元件发光产生的热量传导到壳体的外表面，还能快速地把壳体表面的热量散发到空气中，散热效果明显。
2、发光元件采用LED集成光源，并对应的将扩散板也设置为透明扩散板，LED集成光源比普通灯泡发出的光更清晰明亮，照明效果好，LED筒灯工作的可靠性和安全性；LED集成光源相比普通发光光源，使得发光元件的体积可以更小，增强了其安装效果，具有节能、环保、抗震性好、维护成本低等优点，同时也延长了发光元件的使用寿命。
3、壳体外围的铝合金保护层采用改进后的颗粒增强铝基复合材料制成，这种颗粒增强铝基复合材料与传统晶须、颗粒等增强铝合金材料相比，不会像颗粒、晶须增强的铝基复合材料一样，增强体存在容易从基体中拔出、脱落，磨屑形成硬磨粒的缺陷，这种复合材料具有更高的机械强度和韧性，本发明采用由上述颗粒增强铝基复合材料制成的铝合金保护层包覆的LED筒灯壳体结构具有更佳的综合性能。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。
图2是本发明一较佳实施例的爆炸图。
图3是图2另一视角的结构示意图。
图4是本发明一较佳实施例中壳体的结构示意图。
图5是本发明一较佳实施例中反光碗的结构示意图。
图6是图5所示反光碗另一视角的结构示意图。
图中，10、壳体；11、容置腔；111、下容腔；112、上容腔；20、发光元件；30、扩散板；40、反光碗；41、反光环；411、反光凸面；60、压环。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
日常生活中使用的照明灯具包括射灯和筒灯，射灯是一种高度聚光的灯具，它的光线照射是具有可指定特定目标的，射灯主要用于特殊的照明，比如强调某个很有味道或者是很有新意的地方。而筒灯是一种相对于普通明装的灯具更具有聚光性的灯具，一般是用于普通照明或辅助照明。本发明保护一种LED筒灯，适用于普通照明或辅助照明。
现有的大多数筒灯结构设计不合理，成品后的筒灯质量较差，使用过程中安全性较低且散热效果不理想，使得内部灯泡容易烧坏并对周围环境造成破坏。因此，涉及一种比较合理的筒灯是很有必要的。
如图1至图6所示，本LED筒灯包括具有容置腔11的塑料壳体10、安装在容置腔11底部的发光元件20，在容置腔11内可拆卸安装有罩设在发光元件20上方并与壳体10密封连接的扩散板30，壳体10的外周面紧密包覆有铝合金保护层，铝合金保护层由颗粒增强铝基复合材料制成，发光元件20为带有表面贴装器件的LED集成光源，扩散板30呈透明设置。
在本发明中，壳体10具有容置腔11且容置腔11一般均设有开口，上述的扩散板30优选靠近容置腔11开口设置，安装时先装发光元件20，再密封安装扩散板30，各个零件安装和拆卸都很方便；在壳体10外包覆有铝合金保护层，结构轻盈且可塑性强。
目前市场上大多数筒灯的壳体10由灯壳和灯罩构成，安装起来比较繁琐还容易漏光；且在灯壳外面包覆铁面，铁面的筒灯价格便宜，但不耐用，长期使用下来容易生锈、腐蚀，影响灯具正常使用和外观。
本LED筒灯在初始状态下，壳体10采用的是一体式结构，并未分割成灯壳和灯罩，整体结构布局紧凑；且塑料制成的壳体10配合铝合金保护层，一方面铝合金保护层起到了隔离外界和壳体10的作用，使得LED筒灯工作安全可靠，另一方面塑料和铝的材料选择大幅提升了壳体10的散热能力，使得壳体10的辐射散热能力增强，不仅能快速的把壳体10内发光元件20发光产生的热量传导到壳体10的外表面，还能快速地把壳体10表面的热量散发到空气中，散热效果明显。
上述的LED集成光源采用的是类似COB集成光源的LED光源结构，但不是真正的COB集成光源(即高功率集成面光源)，它是带有表面贴装器件(即SMD扩散罩)的仿COB光源。发光元件20采用LED集成光源，并对应的将扩散板30也设置为透明扩散板30，LED集成光源比普通灯泡发出的光更清晰明亮，照明效果好，LED筒灯工作的可靠性和安全性。
另外，LED集成光源相比普通发光光源，使得发光元件20的体积可以更小，增强了其安装效果，具有节能、环保、抗震性好、维护成本低等优点，同时也延长了发光元件20的使用寿命。
采用LED集成光源、反光碗40、透明扩散板30的组合方案，使得整体LED筒灯具有照明效果良好、生产成本低、档次高端等特点。
在此，值得一提的是：本案中采用的塑料包铝结构的壳体10具有较好的综合性能，尤其具有较高的强度和较好的耐腐蚀性，且散热性能好，将其与COB集成光源、LED集成光源相互配合，可延长LED筒灯和发光元件20的使用寿命。
本LED筒灯结构紧凑且光通量高，用该LED筒灯来做灯具，安装容易且占用地方小，整体LED筒灯造型美观、大方，经久耐用，通常用五年以上是没有问题的。
进一步的，在容置腔11内密封安装有反光碗40且发光元件20穿设在反光碗40底面中部，反光碗40位于扩散板30下方并与扩散板30密封连接。在本案中，上述的反光碗40应面朝容置腔11开口设置，反光碗40、扩散板30、壳体10三者密封连接。LED筒灯开始工作时，发光元件20发出的光线通过反光碗40折射并汇聚到扩散板30的面上，从而形成光束汇聚并发散至周围环境。
优选本案中的扩散板30的材料为PC塑料并设置为圆盘形，这样扩散板30与反光碗40配合更加紧密，使得扩散板30的下端面与反光碗40的密封性更佳，扩散板30与壳体10固定牢靠且可避免发生漏光，在LED筒灯安装过程或者使用过程中可以避免由于受到振动或者撞击而使得扩散板30脱落。
结合图5和图6所示，优选地，反光碗40内侧环绕设有与发光元件20相配合的多个反光环41，反光环41紧密排列且反光环41的表面积由上至下递减，发光元件20穿设在最小表面积的反光环41中部。
即是说，反光环41两两紧挨在一起并布满反光碗40内侧，使得发光元件20的光能充分折射出去。
进一步优选地，反光环41由首尾相连的多个反光凸面411构成，相邻两反光凸面411紧密排列且反光凸面411的表面积由上至下递减。而且设置每个反光环41的反光凸面411数量均相等，使得反光碗40加工更加方便，光的折射方向稳定，提升照明效果。
反光凸面411位置设置均匀，发光元件20发出的光通过反光凸面411不断折射出去，这样发出的光线不刺眼。每个反光环41(每一层的反光凸面411)数量相等，但面积不相同，设计合理，利用光线聚焦的不同，使得远近距离都能很好的照明，照明效果理想。
当然，其他采用反光凸面411的方案来组成反光碗40的反光面的方式也是可行的，本文不再赘述。
在壳体10上还卡固有用于将扩散板30压制在容置腔11内的压环60，压环60与壳体10密封连接。在本案中多次采用压制结构，使得各个零部件能更紧实地安装在壳体10上，使得整体LED筒灯固定牢靠，保证了工作的稳定性和可靠性。而且压环60的设置也便于扩散板30的更换和安装。
优选地，在壳体10上开设有下容腔111和位于下容腔111上方的上容腔112，下容腔111和上容腔112相连并构成上述容置腔11，下容腔111和上容腔112均呈倒置的圆台形设置，上容腔112上端面的直径大于上容腔112下端面的直径，上容腔112下端面与下容腔111上端面重合。采用开口大、内腔小的容置腔11设置，结构紧凑，便于内部各个零部件的工装，也使得发光元件20的光能很好地折射出外界。
发光元件20安装在下容腔111底部，反光碗40安装在下容腔111内，压环60与上容腔112紧密连接并将扩散板30压制在上容腔112内，扩散板30下端面与下容腔111相接触。这样的结构设计很好地保证了各个零部件之间的密封性，使得各个零部件连接紧密，使得LED筒灯不易漏光，保证了发光效率和发光效果，也避免了外界水汽等杂质进入容置腔11内进而对零件造成侵蚀。
下面通过具体实施例对本发明中的铝合金保护层作进一步解释。
实施例1：
本实施例中，铝合金保护层由体积比为20％的超硬耐磨颗粒、体积比为30％的陶瓷骨架与体积比为50％的铝合金基体通过压力熔渗复合而成，具体制备过程如下：
熔炼铝液，铝液的组成成分及其质量百分比为：Si：1.2％，Mg：1.5％，Mn：0.13％，Cr：0.22％，Cu：0.11％，Zn：0.22％，Zr：0.15％，Ti：0.11％，Sc：0.03％，稀土元素：0.02％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。
采用压力熔渗技术，在18MPa与780℃温度下，将上述陶瓷骨架、超硬耐磨颗粒与铝液压渗成铝合金保护层坯件。坯件分别在580℃下均匀化处理12h，在670℃下固溶处理2h，在200℃下时效处理9h，制得最终铝合金保护层。
实施例2：
本实施例中，铝合金保护层由体积比为35％的超硬耐磨颗粒、体积比为25％的陶瓷骨架与体积比为40％的铝合金基体通过压力熔渗复合而成，具体制备过程如下：
熔炼铝液，铝液的组成成分及其质量百分比为：Si：1.8％，Mg：2.5％，Mn：0.17％，Cr：0.08％，Cu：0.16％，Zn：0.18％，Zr：0.12％，Ti：0.15％，Sc：0.05％，稀土元素：0.01％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。
采用压力熔渗技术，在25MPa与720℃温度下，将上述陶瓷骨架、超硬耐磨颗粒与铝液压渗成铝合金保护层坯件。坯件分别在650℃下均匀化处理10h，在660℃下固溶处理3h，在220℃下时效处理11h，制得最终铝合金保护层。
实施例3：
本实施例中，铝合金保护层由体积比为30％的超硬耐磨颗粒、体积比为15％的陶瓷骨架与体积比为55％的铝合金基体通过压力熔渗复合而成，具体制备过程如下：
熔炼铝液，铝液的组成成分及其质量百分比为：Si：1.6％，Mg：1.8％，Mn：0.15％，Cr：0.2％，Cu：0.14％，Zn：0.2％，Zr：0.13％，Ti：0.14％，Sc：0.04％，稀土元素：0.015％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。
采用压力熔渗技术，在22MPa与760℃温度下，将上述陶瓷骨架、超硬耐磨颗粒与铝液压渗成铝合金保护层坯件。坯件分别在620℃下均匀化处理11h，在650℃下固溶处理2.5h，在210℃下时效处理12h，制得最终铝合金保护层。
将上述实施例1-3制得的铝合金保护层进行性能测试，测试结果如表1所示。其中，磨损率的条件为：在室温、6N载荷、1m/s速度下，试件滑行2500m。
表1：
从表1可知，本发明的铝合金保护层加入超硬耐磨颗粒和陶瓷骨架后，具有较佳的机械强度和延伸率，铝合金保护层的耐磨性较佳。
对比例1：
对比例1与实施例3区别仅在于，对比例1的铝合金保护层由铝合金基体和超硬耐磨颗粒直接制成，没有陶瓷骨架。经检测，对比例1的铝合金保护层的极限抗拉强度为138MPa，极限弯曲强度为60MPa，磨损率为5.78％，延伸率为20％。由此可知，铝合金基体采用陶瓷骨架增强后，性能提升明显。
对比例2：
对比例2与实施例3区别仅在于，对比例2的铝合金保护层由铝合金基体和陶瓷骨架直接制成，没有超硬耐磨颗粒。经检测，对比例2的铝合金保护层的极限抗拉强度为142MPa，极限弯曲强度为57MPa，磨损率为7.89％，延伸率为21％。由此可知，铝合金基体加入超硬耐磨颗粒后，性能提升明显。
另外，本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种LED筒灯，其特征在于：包括具有容置腔的塑料壳体、安装在容置腔底部的发光元件，在容置腔内可拆卸安装有罩设在发光元件上方并与壳体密封连接的扩散板，所述壳体的外周面紧密包覆有铝合金保护层，所述铝合金保护层由颗粒增强铝基复合材料制成，所述发光元件为带有表面贴装器件的LED集成光源，所述扩散板呈透明设置。
2.根据权利要求1所述的一种LED筒灯，其特征在于：在容置腔内密封安装有反光碗且发光元件穿设在反光碗底面中部，所述反光碗位于扩散板下方并与扩散板密封连接。
3.根据权利要求2所述的一种LED筒灯，其特征在于：所述反光碗内侧环绕设有与发光元件相配合的若干反光环，所述反光环紧密排列且反光环的表面积由上至下递减，所述发光元件穿设在最小表面积的反光环中部。
4.根据权利要求3所述的一种LED筒灯，其特征在于：所述反光环由首尾相连的若干反光凸面构成，每个反光环的反光凸面数量均相等，相邻两反光凸面紧密排列且反光凸面的表面积由上至下递减。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种LED筒灯，其特征在于：在壳体上还卡固有用于将扩散板压制在容置腔内的压环，所述压环与壳体密封连接。
6.根据权利要求5所述的一种LED筒灯，其特征在于：在壳体上开设有下容腔和位于下容腔上方的上容腔，所述下容腔和上容腔相连并构成上述容置腔，所述下容腔和上容腔均呈倒置的圆台形设置，所述上容腔上端面的直径大于上容腔下端面的直径，所述上容腔下端面与下容腔上端面重合，所述发光元件安装在下容腔底部，所述反光碗安装在下容腔内，所述压环与上容腔紧密连接并将扩散板压制在上容腔内，所述扩散板下端面与下容腔相接触。
7.根据权利要求1至4任一项所述的一种LED筒灯，其特征在于：所述颗粒增强铝基复合材料包括体积比为20-35％的超硬耐磨颗粒、体积比为15-30％的陶瓷骨架与体积比为40-55％的铝合金基体通过压力熔渗复合而成。
8.根据权利要求7所述的一种LED筒灯，其特征在于：所述铝合金基体由以下质量百分比成分组成：Si：1.2-1.8％，Mg：1.5-2.5％，Mn：0.13-0.17％，Cr：0.08-0.22％，Cu：0.11-0.16％，Zn：0.18-0.22％，Zr：0.12-0.15％，Ti：0.11-0.15％，Sc：0.03-0.05％，稀土元素：0.01-0.02％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。
9.根据权利要求7所述的一种LED筒灯，其特征在于：所述压力熔渗的压力范围为18-25MPa，温度为720-780℃。
10.根据权利要求7所述的一种LED筒灯，其特征在于：所述颗粒增强铝基复合材料经过均匀化处理，均匀化处理的温度为580-650℃，时间为10-12h。
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