CN107208846B - 模块式led灯结构 - Google Patents

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Abstract

本申请介绍了一种模块式LED灯结构，它包括：LED光源(7)，该LED光源为安装在板上的类型；散热元件(3)，该散热元件有用于支承LED光源(7)的平坦面(6)和与该平坦面(6)垂直的中心轴线(A)；框罩(8)，用于锁定光源(7)，该框罩设计成按压光源(7)自身，从而使该光源保持压靠在散热元件(3)的平坦支承面(6)上；以及用于将金属框罩(8)可拆卸地固定在散热元件(3)上的装置(9)。

Description

模块式LED灯结构
技术领域
本发明涉及一种模块式灯结构。
更具体地说，本发明涉及一种使用发光二极管(LED)的模块式灯结构。
更具体地说，本发明涉及一种安装在板或平板上的LED，更好地称为SMD，是表面安装装置的缩写。
背景技术
近年来，由于LED优于传统白炽灯，霓虹灯和卤素灯的很多优点，因此在照明系统中越来越广泛地使用LED。
尽管LED灯泡的平均价格高于传统灯泡，但它们的平均寿命明显更长，很容易超过50,000小时。
而且，与白炽灯泡不同(该白炽灯泡在灯丝断裂时突然停止工作)，LED的工作寿命逐渐结束，有可察觉但不过多的光强度损失，从而能够计划替代，而没有突然完全失去光线的危险。
不过显然，由于它们的能量效率，LED灯泡几乎必然将广泛使用：实际上，它们比灯丝(或者甚至卤素)灯泡的效率高得多，因为与传统的灯泡相比，成向环境释放的红外辐射和热量的形式而浪费的能量少得多。
因此，灯泡制造商开始生产具有标准连接器的LED灯泡，从而使它们适合代替传统灯泡来安装。
不过，由于LED技术的不断发展，工业生产不能跟上新的发展，不仅由于需要的投资，还由于将新产品投入生产所需的最短时间。
实际上，新的和越来越多使用的LED的产生使得市场上存在的LED灯泡快速地过时。
这个缺点又导致在灯设计领域的强烈问题，准确地说是由于很难预测可能使用的LED灯泡的技术发展(不仅在功能方面，而且还特别是在尺寸方面)。
换句话说，在设计灯或照明设备时，例如，非常难预测在该灯或照明设备投入生产后只一年就可能在市场上出现的更好性能或更大功率的LED灯泡的尺寸。
类似地，例如根据灯的具体计划用途，可能需要具有等效特征的LED灯，有时还取决于用于调节由灯发出的光束的其它元件的存在，其它元件例如滤波器、扩散器等。
发明内容
本发明的目的是提供一种模块式LED灯结构，该模块式LED灯结构能够克服现有技术的缺陷，并将立即使用和简单制造。
本发明的还一目的是提供一种模块式LED灯结构，该模块式LED灯结构有通用性，且很容易适应用户的不同需要。
附图说明
参考上述目的，本发明的技术特征将在下面的权利要求中清楚介绍，且由随后的详细说明并参考附图，将更清楚本发明的优点，该附图通过示例来表示了本发明的非限定实施例，附图中：
图1是根据本发明的模块式LED灯结构的优选实施例的一部分的示意透视图；
图2是图1的模块式结构的一部分的分解示意图；
图3是图1的模块式结构的一部分的示意正视图；
图4是图1的模块式结构的一部分的示意俯视图；
图5是穿过图4的线V-V的剖视图；
图6是装配根据本发明的模块式LED灯结构的示例实施例的步骤的示意透视图；
图7至图10分别是图6的模块式灯结构的变化实施例的示意剖视图。
具体实施方式
如图6中所示，在拆卸构造中，标号1整体表示根据本发明制造的模块式LED灯结构。
根据本发明的模块式结构1设计成集成在简单或复杂的照明系统(未示出)中，并装备有能够支承该结构的部件和装置。
参考图6，模块式结构1包括：第一部件E，该第一部件E包括用于产生光辐射的电部件；以及第二部件D，该第二部件D基本由有助于扩散发光辐射的元件确定。
纯粹作为示例，图6表示了优选是由玻璃制造的球形扩散器元件2。
上述第一部件E在图1中表示，且在图2中表示为分解形式。
参考这些附图，第一部件E包括散热元件3，该散热元件3包含未示出的内部电部件。
散热元件3具有轴对称的延伸部分，并有中心轴线A1和圆柱形外壁4。
外部圆柱形壁4有纵向平行于上述轴线A1延伸的多个开口5。
开口5设计成使得散热元件3的内部部分(未示出)与外部环境连通，并因此允许冷却空气流动。
如图2中所示，散热元件3具有平坦面6，该平坦面6与上述中心轴线A1垂直，LED光源7安装在该平坦面6上。
LED光源7优选是安装在板或平板上，更好地称为SMD，是表面安装装置的缩写。参考图1至5，模块式结构1包括用于将光源7锁定在散热元件3上的框罩8。
锁定框罩8设计成将光源7压靠在散热元件3上，从而使它保持压靠在散热元件3的上述平坦面6上。
从朝向散热元件3有效传热的观点来看，优选是在光源7和散热元件3之间实现充分接触。
只有高效耗散由LED光源产生的热量才可以有效地保证光源的良好持续时间，即发射光的质量和强度不会快速衰减。
优选是，锁定框罩8由金属材料制造。
锁定框罩8通过四个螺钉9来固定在散热元件3上，螺钉9设计成接合在散热元件3上制造的相应螺纹孔10中，并从上述平坦面6凸出。螺钉9确定了用于将金属框罩8可拆卸地固定在散热元件3上的装置。
螺钉9优选是防松类型，以便防止交替的热膨胀在经过一段时间后使得LED光源7相对于散热元件3的平坦面6缺乏支承。如图2中清楚所示，灯结构1包括插入在光源7和金属框罩8之间的适配器元件11。
适配器元件11为可互换类型，以使得金属框罩8与多种形状(彼此不同)的LED照明源7相容。
优选是，适配器元件11由塑料材料制造。
优选是，适配器元件11由电绝缘塑料材料来制造。
换句话说，如下面更详细所述，适配器元件11使得安装在散热元件3上的光源7能够只通过改变适配器元件11、而并不改变模块式结构1的其它部件而与不同形状和尺寸的光源来交换。而且，用于不同LED光源7的合适适配器的实施例特别便宜，因为它由塑料材料制造(也利用现代三维打印机)。
金属锁定框罩8和适配器元件11有形状匹配的相应面，该相应面设计成相互接合，从而确定形锁合。
确定这种形锁合的形状(在图4中表示为相对于散热元件3在远侧的部分中)具有不对称的轮廓，以便形成相对于中心轴线A1的单个可能角度锁合位置。
换句话说，由于这种不对称轮廓，锁定金属框罩8和适配器元件11之间的锁合允许单个位置，以便简化操作人员的装配。
为了本说明书的目的，术语不对称轮廓是指在任何情况下设计成确定在两个上述部件之间的唯一角度定位的任何轮廓，需要时也有对称轴线。
特别参考图2、5和6，锁定框罩8包括用于与适配器元件11接合的中心部分8a以及包绕该中心部分8a外部的中心圆柱形部分8b。
中心部分8a有穿透开口，该穿透开口设计成允许由LED光源7发射的光束通过。
外部圆柱形部分8b按照相关中心轴线A2来延伸，该中心轴线A2垂直于散热元件3的平坦支承面6，并与该平坦支承面6的中心轴线A1基本重合。
外部圆柱形部分8b确定了面向外的壁，该壁设计成有助于耗散由光源产生的热量。
实验上，在模拟和实验室测试之后已经注意到，对于由LED光源7产生的热量耗散，框罩8的作用可怎样定量成大约5℃的温度。
换句话说，在进行的测试中，框罩8(有它的圆柱形部分8b)的存在意味着灯结构1的温度降低大约5℃。
如上面已经部分所述，根据本发明的模块式LED灯结构1包括多个元件，这些元件有助于由LED光源7发射的发光辐射的扩散，例如，这些元件中的一个在图6中表示，该元件有球形扩散器元件2的形式。
有助于由LED光源7发射的发光辐射的扩散的元件(例如也是球形扩散器元件2)确定了对于模块式灯结构1的、用于调节光束的相应装置。
参考图6，球形扩散器元件2具有端部部分12，该端部部分12有环形延伸部分。
如图6中所示，金属锁定框罩8有环形空腔8c，该环形空腔8c确定在上述中心部分8a和外部圆柱形部分8b之间的连接部分中。
环形空腔8c(该环形空腔8c形状合适地设置为在它的内部容纳扩散器元件2的端部部分12)确定了框罩8的、通常用于光束调节装置的接合区域。
更详细地，扩散器元件2的端部部分12具有多个径向凸出的圆周扇段13。
端部部分12优选是由金属材料制造。
锁定框罩8具有多个圆周径向扇段14，这些圆周径向扇段14在上述接合区域处制成，该接合区域由在外部圆柱形部分8b内部的环形空腔8c来确定。
上述圆周扇段13和14形状合适地设置成以夹紧方式来相互接合。
换句话说，上述接合区域8c和它的圆周扇段14与端部部分12和它的径向凸出的圆周扇段13一起确定了卡扣联接件，该卡扣联接件设计成保证扩散器元件2相对于散热元件3的稳定定位。
参考图2，在组件中，弹性环类型的垫圈15优选是置于框罩8和散热元件3之间。
术语卡扣联接件的意思是在两个部件之间的连接，其中，一个部件至少局部插入另一部件中，并进行旋转，以便确定相互锁定状态。
如图2和图4中所示，锁定框罩8支承上述卡扣联接件的、用于卡扣固定的元件16。
卡扣固定元件16有主体17，该主体17为圆柱形形状，可滑动地容纳在相应孔的内部，该孔制成于框罩8上并在上述接合区域8c处。
在主体17上形成有凹口18。
固定元件16还有螺旋弹簧19。
在使用中，固定元件16的形状设置为在连接上述卡扣联接件的步骤中在它的旋转过程中能够通过凸轮(未示出)从中性位置朝向轴线A1径向推动，该凸轮形成于扩散器元件2的端部部分12上。
当完成旋转时，由弹簧19径向推压的固定元件16的主体17返回至中性位置，从而稳定地插入在合适壳体中，该壳体形成于上述未示出的凸轮的上述端部部分12中。
在上述结构中，将防止灯结构1的第一部件E和第二部件D相互旋转。
为了能够进行卡扣的脱开，也就是从散热元件3上拆卸散热器元件2，这样就足够了，即沿径向方向朝轴线A1人工按压固定元件16的主体17，从而克服由弹簧19施加的相反力，然后沿相反方向旋转扩散器元件2，直到从锁定框罩8中完全取出。图7至图10表示了不同于球形扩散器元件2的、用于调节光束的装置的示例，且在任何情况下都落在本发明的范围内。
更具体地说，图7表示了模块式灯结构1，该模块式灯结构包括传送由LED光源7发射的光束的元件20，该元件20装备有透镜L。
图8和图10表示了多种传送元件20的另外两个示例，该传送元件20有分别为圆锥形和抛物面形的内部反射镜21，还装备有滤波器F。
图9表示了用于传送光束的元件20，该元件20有波导件(wave guide)G。
本发明具有显著的优点，并达到了预设目的。
根据本发明的模块式LED灯结构使得照明系统能够以特别灵活和通用的方式来装配，因为具有非常不同形状和尺寸的LED光源7可以安装在散热元件3上，这是由于使用可互换的适配器元件11。
而且，关于接收不同光源的通用性很有利，因为它能够装配用于调节光束的多种不同装置，以便最大可能地制造最适合特殊要求的照明系统。
另外，还一优点是由于在多个部件之间的可拆卸连接，因此能够很容易地改变灯结构的部件，能改变光源和(需要时)用于调节光束的装置。这种可能性不仅可以大大节省成本，还可以节省时间，因为能够快速改变现有的灯结构，以便使它适应新提出的不同需要。

Claims (4)

1.一种模块式LED灯结构，包括：
LED光源(7)；
散热元件(3)，所述散热元件具有用于LED光源(7)的平坦支承面(6)和与平坦支承面(6)垂直的中心轴线(A1)；
用于调节由LED光源(7)发射的光束的调节装置(2、20)；
框罩(8)，用于阻挡LED光源(7)，所述框罩设计成通过使得LED光源(7)保持压靠在散热元件(3)的平坦支承面(6)上而按压LED光源(7)，所述框罩(8)包括用于调节装置(2、20)的接合区域(8c)；
用于将框罩(8)可拆卸地固定在散热元件(3)上的可拆卸式固定装置(9)，其特征在于，接合区域(8c)在外部圆柱形部分(8b)的内部周向延伸，以便与调节装置(2、20)的合适匹配端部部分(12)一起确定卡扣联接件，所述卡扣联接件设计成保证调节装置(2、20)相对于散热元件(3)的稳定定位，且卡扣联接件包括用于固定卡扣联接件的卡合装置(16)；
所述模块式LED灯结构包括可互换的适配器元件(11)，所述适配器元件置于LED光源(7)和框罩(8)之间，以便使得所述框罩(8)与不同的LED光源相容；
其中，用于阻挡LED光源的框罩(8)和适配器元件(11)具有相互配合的配合面，所述配合面设计成相互接合，以便确定形锁合，确定所述形锁合的形状具有不对称的轮廓，以便确定相对于中心轴线(A1)的单个角度锁合位置。
2.根据权利要求1所述的模块式LED灯结构，其特征在于：金属的框罩(8)包括用于与适配器元件(11)接合的中心部分(8a)以及环绕所述中心部分(8a)的外部圆柱形部分(8b)，所述外部圆柱形部分设计成有助于耗散由LED光源(7)产生的热量。
3.根据权利要求2所述的模块式LED灯结构，其特征在于：外部圆柱形部分(8b)的中心轴线(A2)垂直于散热元件(3)的平坦支承面(6)延伸。
4.一种用于更换模块式灯结构(1)中的LED光源(7)的方法，所述模块式灯结构包括：LED光源(7)；散热元件(3)，所述散热元件具有用于支承LED光源(7)的平坦支承面(6)和与所述平坦支承面(6)垂直的中心轴线(A1)；框罩(8)，用于锁定LED光源(7)，所述框罩设计成按压LED光源(7)自身，从而使LED光源保持压靠在散热元件(3)的平坦支承面(6)上；可互换的适配器元件(11)，所述适配器元件置于LED光源(7)和框罩(8)之间，以便使得所述框罩(8)与不同的LED光源相容；以及用于将金属的框罩(8)可拆卸地固定在散热元件(3)上的可拆卸式固定装置(9)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
通过作用在可拆卸式固定装置上而将所述金属的框罩(8)从散热元件(3)上释放；
取下要被替换的LED光源(7)和相应的可互换的适配器元件(11)；
将新的不同的LED光源(7)定位在散热元件(3)上；
定位新的适配器元件(11)，所述新的适配器元件的形状设置成适合新的LED光源(7)，
将金属的框罩(8)定位在适配器元件(11)上，并通过作用在可拆卸式固定装置(9)上而将所述适配器元件限制在散热元件(3)上；
其中，所述金属的框罩(8)的配合面与可互换的适配器元件(11)的配合面接合，以便确定形锁合，确定所述形锁合的形状具有不对称的轮廓，以便确定相对于中心轴线(A1)的单个角度锁合位置。
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