CN107327772A - 用于led灯具的散热反射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种户外照明设备，其包括：壳体；发光二极管(LED)板，其连接至壳体并且包括至少一个LED光源；以及导热反射器，其可操作地连接至LED板的前侧并且具有开口以允许从至少一个LED光源发射的光穿过，其中，金属薄板反射器包括内反射表面和外表面，以及其中，内表面将来自LED光源的光朝向照明区域反射并且外表面将来自LED板的热散发到外界空气中。

Description

用于LED灯具的散热反射器
技术领域
本发明大致涉及用于灯具的散热反射器。更具体地，本申请涉及用于道路发光二极管(LED)灯具的散热反射器设计。
背景技术
用于户外用途的照明设备一般包括光源、反射器、保护罩和透镜体。来自用于这种户外照明设备的光源的光的光分布模式因此由反射器、透镜体和任何保护罩限定。
历史上采用白炽光源的许多高速公路灯和路灯近年来采用能够提供足够量的光的高强度放电(HID)灯。然而，HID照明具有几个缺点，包括频繁的灯维护和/或不良的颜色性能。另外，许多光学系统利用低劣设计的光反射器，导致对从光源发出的光控制不良。例如，街灯被构造成主要在沿着道路的三个不同的区域中提供反射照明。第一区域可以由本领域技术人员参照为最低点(Nadir)，最低点一般包括街灯正下方的区域。对于邻近高速公路(晚上有沿着道路行驶的车辆)定位的街灯，第二区域包括沿着行驶车辆的方向的区域(该区域因此在行驶车辆的前面并且沿远离车辆驾驶员的眼睛的方向被照亮)。第三区域包括来自道路照明设备的沿与行驶车辆的方向相反的方向(因此朝向驾驶员)发射的光，这是非常重要的方面。特别地，必须小心地确保导向行驶车辆(并因此进入驾驶员的眼睛内)的任何光具有足够低的照度以免引起过度眩目从而干扰或使驾驶员“目盲”。这三个地段或区域大致代表三个道路反射照明区域。
设计粗劣的道路照明设备还可以通过照亮道路周围(潜在地在人行道上)的不需要照明的区域浪费光。来自这种道路照明设备的不良控制的光还可能导致侵犯光和/或光污染(例如，照射到私宅的窗户上的漫射光)，这可能与夜间环境的保持相冲突。在很多情况下，不良控制的光与光学系统的反射器设计有关。
道路照明设备可能包括单部件或多部件反射器设计。例如，二部件设计一般包括左反射器和右反射器，而三件反射器设计可以包括两个侧反射器和中间部件。另外，利用反射材料涂层工艺制造许多反射器，反射材料涂层工艺可以包括物理汽相沉积工艺和/或化学气相淀积工艺。在多个这种涂层工艺期间，在能够使得反射器的某些区域被“遮蔽”或阻挡的涂层工艺期间，反射器部件被球形地旋转。
许多市区目前安装利用发光二极管(LED)作为光源的LED街灯。这种LED街灯具有非常长的寿命，能量高效，并且不包含像是水银的有毒化学物质。由于其长寿命，因此LED街灯降低了维护成本。在一些LED街灯设计中，LED灯组密封在面板上并且然后利用散热器固定至LED面板以变成整体式照明设备，不同的设计采用不同类型的LED。例如，已经采用高功率LED(HP-LED)或高输出LED(HO-LED)，与用于其他LED光源的数十mA电流相比，这些LED光源可以以从数百毫安(mA)至1安以上的电流驱动。事实上，一些HP-LED发射超过一千流明，已经实现了高达300W/cm2的LED功率密度。当利用HP-LED(或HO-LED)时，涉及过热，因此HP-LED通常安装在散热器上以允许LED板的背侧上的散热。如果不去除来自HP-LED的热，则装置将在数秒内失效。
因此，有利的是，提供一种低成本LED灯具组件，其有效地消散来自LED板的热，从而提供改善的结点温度(冷却器操作温度)并且由此延长LED光源的使用寿命。
发明内容
本申请的一个方面涉及一种户外照明设备，包括：壳体；发光二极管(LED)板，所述发光二极管板连接至所述壳体并且包括至少一个LED光源；以及导热反射器，所述导热反射器可操作地连接至所述LED板的前侧并且具有开口以允许从所述至少一个LED光源发射的光穿过，其中，金属薄板反射器包括内反射表面和外表面，以及其中，内表面将来自所述LED光源的光朝向照明区域反射并且所述外表面将来自所述LED板的热散发到外界空气中。
本申请的另一个方面涉及一种道路灯具，包括：壳体；发光二极管(LED)板，所述发光二极管板连接至所述壳体并且包括至少一个LED光源；以及导热反射器组件，所述导热反射器组件可操作地连接至所述LED板并且包括长形中心件、第一长形侧件、第二长形侧件、第一端件和第二端件；其中，所述导热反射器组件的件中的每一者具有反射内表面，所述长形中心件包括开口以允许从所述至少一个LED光源发射的光穿过，以及其中，所述导热反射器组件件具有使热远离所述LED板散发至所述壳体的外表面并且增强了通入由所述反射内表面限定的反射腔室内的热对流，由此增强了从所述LED板向外界空气内的热传递。
附图说明
参照结合示出示例性实施例的附图(不一定按比例绘制)的以下详细说明，将更容易地理解一些实施例的特征和优点以及实现这些实施例的方式，其中：
图1是根据本发明的实施例的户外照明设备的剖切侧视图；
图2A是根据本发明的一些实施例的户外LED照明设备的分解仰视透视图；
图2B是图2A的LED照明设备的未分解仰视透视图；以及
图3是根据图2A和图2B中所示LED照明设备以及根据本发明的实施例的完全组装的LED照明设备的俯视透视图。
具体实施方式
现在将对说明性实施例进行详细地参照，在附图中示出说明性实施例的一个或更多个例子。提供每个例子仅用于说明并且因此不限制本发明。事实上，对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本发明的范围和/或精神的情况下可以作出各种变型和/或改进。例如，在很多情况下所示出或所说明的作为一个实施例的一部分的特征可被用于另一个实施例以产生进一步的实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同形式的范围内的这些变型和变体。
本文中说明的实施例涉及用于照亮比如为道路的外部区域和/或范围的发光二极管(LED)照明设备或LED灯具。更具体地，实施例涉及包括金属薄板反射器的LED照明设备组件，金属薄板反射器构造成并且作用为朝向照明区域反射来自LED光源的光，同时消散来自LED光源的热。因此所公开的实施例解决了如何提供用于户外LED灯具的低成本和灵活照明设备反射器的技术问题，该反射器改善了LED光源的散热同时还增加了产品寿命以及提高了产品的效能。
图1是根据本文中公开的一些实施例的户外LED照明设备100的剖切侧视图。LED照明设备100包括支承柱102、基部104和LED照明设备组件106。在这种情况下，LED照明设备100设计成向照明设备组件下方的地面上提供照明区域“A”。照明设备组件106包括壳体108和发光二极管(LED)板110，该发光二极管板连接至和/或以其它方式固定至壳体108(即容置于其内)。
在一些实施例中，LED板110包括多个LED光源，示出两个这种LED光源112和114。因此应该理解的是，可以利用更多或更少的LED光源。这些LED光源可以是例如高功率LED(HP-LED)或高输出LED(HO-LED)，并且在这些情况下LED板110的背侧还可以固定至散热器(未示出)用于散热目的。在一些实施例中，壳体108可以为LED板110的背侧提供热耗散功能。在一些实施方式中，照明设备组件106还包括可操作地连接至LED板110(包括LED光源112和114)的前侧的热界面116。热界面116具有用于容纳LED光源112和114的至少一个开口(未示出)，使得发射光能够穿过热界面116。在一些实施例中，LED光源112和114被物理地插入穿过热界面中的至少一个开口。
照明设备组件106还包括由导热金属材料制成的反射器118，在一些实施例中导热金属材料是铝。在一些其他实施方式中，反射器118由导热聚合物材料制成。反射器118可操作地连接至热界面116并且具有用于将从LED光源112和114发出的光导向LED照明设备100下方的照明区域“A”的内部反射壁121，如图所示。金属薄板反射器118还包括允许从LED光源112和114发出的光穿过的开口119。在一些实施例中(如图1所示)，LED光源112和114被物理地插入穿过开口119进入反射腔室120内。在一些实施例中，反射腔室120由金属薄板反射器118的反射内壁121和透明盖122限定，该透明盖可以设置在金属薄板反射器118的远端部分上。
再次参考图1，热界面116可以由热橡胶材料、或热胶合剂、或能够导热的金属材料、或热复合材料或任何其他散热材料制成。另外，应当理解的是，金属薄板反射器118的外表面123操作为使热远离LED光源112和114散发到LED照明设备100周围的外界空气中。在一些实施例中，外表面123以深色涂色以增强热辐射。因此，金属薄板反射器118的外表面123可以喷涂例如黑色、暗灰色或深蓝色，以便最大化其散热性能。
在一些实施例中，导热紧固件(未示出)可被用于将金属薄板反射器118连接至热界面116。在其他实施例中，导热紧固件可被构造成将金属薄板反射器118连接至热界面116、LED板110中的任一者或全部和/或连接至壳体108。例如，可以采用由导热金属或其他热材料制成的螺钉。在一些其他实施例中，热界面116可以由热胶合剂制成并且操作为不仅散热，而且将反射器118粘结至LED板110。
图2A是根据一些其他实施例的户外LED照明设备200的分解仰视透视图。支承柱202的一部分显示为连接至户外LED照明设备组件204。LED照明设备组件204包括壳体206、用于连接至壳体206的发光二极管(LED)板208、用于连接至LED板208的热界面210以及用于连接至热界面210的金属薄板反射器组件212。
在一些实施例中，金属薄板反射器组件212包括长形中心件214、第一长形侧件216、第二长形侧件218、第一端件220和第二端件222。第一长形侧件216和第二长形侧件218可以是彼此镜象，第一端件220和第二端件222也可以彼此镜象，但在一些实施方式中情况不是这样。特别地，第一长形侧件216和第二长形侧件218以及第一端件220和第二端件222可以根据户外LED照明设备或LED灯具200的特定应用(例如路灯)所需的光分布具有不同的形状。金属薄板反射器组件件214、216、218、220和222中的每一个具有反射内表面。另外，第一长形侧件216和第二长形侧件218以及第一端件220和第二端件222的外表面使热远离LED板散发，其中，热辐射中的一些从LED板208通过热界面210传递至金属薄板反射器组件212。另外，在一些实施方式中，金属薄板反射器组件件216、218、220和222的外表面利用特殊热材料进行喷涂，以由此增强散热或热辐射。例如，深色示温漆可被涂布至金属薄板反射器组件件216、218、220和222的外表面，比如黑色、深蓝色、暗灰色等示温漆材料。
如图2A所示，在一些实施例中，一个或更多个紧固件224可被用于将反射器组件212、热界面210和LED板208连接至壳体206。例如，紧固件224可以通过反射器组件212、热界面210和LED板208中的每一个中的槽或孔或孔眼装配(如由图2A中的虚线所示)到设置在壳体206中的相配合的插孔226。在一些实施方式中，紧固件由比如为金属螺钉的导热材料制成。然而，在其他实施方式中，可以利用其他类型的紧固件。也应该理解的是，在一些实施方式中，热界面210可以包括将反射器组件212固定或粘结至LED板208的热胶合剂或者由热胶合剂制成。
再次参考图2A，在一些实施方式中，LED板208包括多个LED光源228A、228B、228C和228D(其中，每个这种LED光源可以包括一个或成组的LED)，并且在这种情况下热界面210和金属薄板反射器组件212包括与LED光源228A、228B、228C和228D的位置对齐或匹配的开口和/或孔和/或孔眼，以便允许由其发出的光穿过。在一些实施例中，孔和/或开口和/或孔眼可被定尺寸和定位成允许LED光源228A、228B、228C和228D物理地装配通过。例如，长形中心件214包括至少一个中心开口230和侧开口232，分别用于允许从LED光源228C和228D发出的光透过。
图2B是根据本文中公开的实施例的图2A的LED照明设备的未分解仰视透视图250。支承柱202连接至户外LED照明设备组件，户外LED照明设备组件包括连接至壳体206的发光二极管(LED)板、热界面和金属薄板反射器组件212。特别地，LED光源228B、228C和228D可以穿透金属薄板反射器组件212的长形中心件214和热界面(图2B中未示出，但在图2A中示出为210)的孔或孔眼。图2B还示出当提供电力时用于点亮LED光源的各个LED照明电子元件252(比如镇流器)的位置。
图3是根据图2A和图2B中所示的LED照明设备以及根据一些实施例的完全组装的LED照明设备300的俯视透视图。特别地，柱或支承工位202连接至LED照明设备组件的壳体206。壳体206现在还包括底部盖板302和透明盖304。在一些实施例中，底部盖板302和透明盖304设置成以便保护容纳在壳体206内的各个电子元件和/或部件，比如电子有功部件和发光二极管(LED)板208、热界面210以及金属薄板反射器组件212。
本文中公开的LED照明设备实施例通过在LED板的前侧(或LED光源侧)设置导热反射器组件(其可以由例如比如为铝的金属薄板制成)增强LED光源的散热。导热反射器组件因此延长了户外LED灯具产品的寿命并且提高了其效能。另外，导热反射器组件的反射器件的非反射侧(外侧)可以涂色(利用比如为深色示温漆的特殊材料)以增强热辐射效应。仍然进一步地，在一些实施例中，导热材料增加在导热反射器组件与LED板的前侧之间以进一步提高冷却效果。热冷却仿真已经表明包括本文中说明的导热组件结构的LED灯具的实施例可以延长LED灯具的有效寿命大约五千小时。因此，通过利用所公开的技术，可以制造更加有效和持续更久的LED灯具。另外，能够制造更小的高输出(或高照度)LED灯具，该LED灯具具有克服与减小尺寸的LED照明设备的设计相关的热局限性的相似性能。另外的优势包括由于特定金属薄板反射器组件的设计灵活并且比目前使用的可比较反射器组件更轻的事实，而有可能提供用于许多不同的户外用途应用的更轻重量的LED灯具。例如，通过利用本文中说明的金属薄板反射器组件的一些实施例，与传统反射器相比，有可能将LED灯具反射器的重量减少百分之五十至百分之七十(50％-70％)。另外，用于制造本文中公开的金属薄板反射器组件实施例所发生的加工成本比用于制造传统LED灯具反射器的加工成本低。
所公开的实施例解决了如何提供用于户外LED灯具的低成本和灵活金属薄板反射器组件的技术问题，该反射器组件改善了LED板(具有一个或更多个LED光源)的散热，这导致延长的产品寿命以及提高的产品效能。
应当理解，上述说明和/或附图非旨在暗示对于本文中所指代的任何制造工艺或方法的步骤的固定顺序或次序。因此，任何公开的工艺可以以实用的任何顺序执行，包括但不限于同时执行按顺序指示的一个或更多个步骤。
尽管已结合具体示例性实施例对本发明进行了说明，但是应当理解，在不脱离如所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围的情况下，能够对所公开的LED灯具的实施例做出对本领域技术人员来说是明显的各种改变、替换、改进和/或改型。

Claims (12)

1.一种户外照明设备，包括：
壳体；
发光二极管(LED)板，所述发光二极管板连接至所述壳体并且包括至少一个LED光源；以及
导热反射器，所述导热反射器可操作地连接至所述LED板的前侧并且具有开口以允许从所述至少一个LED光源发射的光穿过，其中，金属薄板反射器包括内反射表面和外表面，以及其中，内表面将来自所述LED光源的光朝向照明区域反射并且所述外表面将来自所述LED板的热散发到外界空气中。
2.根据权利要求1所述的户外照明设备，其特征在于，还包括热界面，所述热界面可操作地连接至所述LED板的前侧以及连接至所述导热反射器，其中，所述热界面包括允许从所述至少一个LED光源发射的光穿过的开口并且操作以使热散发远离所述LED板。
3.根据权利要求2所述的户外照明设备，其特征在于，所述热界面包括热胶合剂材料、橡胶材料和能够导热的金属材料或热复合材料之一。
4.根据权利要求1所述的户外照明设备，其特征在于，所述导热反射器的所述外表面喷涂深色以增强热辐射。
5.根据权利要求1所述的户外照明设备，其特征在于，还包括将所述导热反射器连接至所述LED板的至少一个紧固件。
6.根据权利要求5所述的户外照明设备，其特征在于，所述至少一个紧固件包括金属螺钉、非金属螺钉和热胶合剂中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的户外照明设备，其特征在于，所述导热反射器包括金属薄板或导热聚合物材料之一。
8.一种道路灯具，包括：
壳体；
发光二极管(LED)板，所述发光二极管板连接至所述壳体并且包括至少一个LED光源；以及
导热反射器组件，所述导热反射器组件可操作地连接至所述LED板并且包括长形中心件、第一长形侧件、第二长形侧件、第一端件和第二端件；
其中，所述导热反射器组件的件中的每一者具有反射内表面，所述长形中心件包括开口以允许从所述至少一个LED光源发射的光穿过，以及其中，所述导热反射器组件件具有使热远离所述LED板散发至所述壳体的外表面并且增强了通入由所述反射内表面限定的反射腔室内的热对流，由此增强了从所述LED板向外界空气内的热传递。
9.根据权利要求8所述的户外灯具，其特征在于，还包括热界面，所述热界面可操作地连接在所述LED板与所述导热反射器组件之间并且使热远离所述LED板散发，其中，所述热界面包括允许从所述至少一个LED光源发射的光穿过的开口。
10.根据权利要求8所述的户外灯具，其特征在于，所述导热反射器组件的件的所述外表面还包括增强所述LED板的散热的特殊热材料。
11.根据权利要求10所述的户外灯具，其特征在于，所述特殊热材料包括深色示温漆。
12.根据权利要求8所述的户外照明设备，其特征在于，所述导热反射器包括金属薄板或导热聚合物材料之一。
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