CN108278499B - Led光源装置和led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明用具领域，公开了一种LED光源装置，包括：LED模块,包括基板和安装在基板上的多个LED芯片；透镜，罩设在LED模块的多个LED芯片的上方；电源,与LED模块电连接；底板，LED模块和电源分别安装在底板的两端；盖板,盖板盖在底板的表面并包住电源；利用盖板和底板将透镜与LED模块固定。本发明还提供了一种LED灯具，该LED灯具内设有上述LED光源装置。

Description

LED光源装置和LED灯具

技术领域

本发明涉及照明用具领域，特别涉及一种LED光源装置和LED灯具。

背景技术

发光二极管简称为LED，它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，由于具有节能、寿命长等优点，在照明领域得到了广泛应用。

由于成本和工艺原因，单个LED芯片通常不足以提供LED灯具所需要的亮度，因此在一个LED灯具内，通常设置多个LED芯片作为发光源。为了使多个LED芯片所发出的光线在灯罩上依然能够均匀分布，人们通常会将LED芯片分散设置在LED灯具的底板上。

但是，由于将多个LED芯片分散设置时，需要分别固定这些LED芯片，并针对每个LED芯片分别罩设分离的透镜单元。而分离式透镜单元的布置方式还需要额外设置一个保护罩来保护光源板未被透镜遮罩部分的电路，生产工艺十分复杂，使得LED灯具的成本大幅上升。

申请号为CN201510745316.8的中国发明专利尝试解决这一技术问题。在这一专利中，在光源板上设置有一体式透镜总成，通过在一体式透镜总成上布置有多个LED芯片，并分别针对每个LED芯片一一对应地设置透镜单元，以期获得均匀分布的光线分布的同时降低生产成本。

但是，在这一现有技术中，需要针对每一个LED芯片分别设置透镜单元。由于透镜单元的数量很多，而分别固定透镜单元所需要的操作成本依然并未降低。

此外，在申请号为CN201510745316.8的中国发明专利中，可以看到，由于电源安装部紧邻LED模块的一侧。此时，LED芯片所发出的光线会受到电源安装部的遮挡，并在灯罩上留下一块阴影，这一阴影极有可能出现在灯罩的上下两个半球的边缘部位。其中，处于下半球的阴影会严重影响用户体验。而且，由于LED光源的发热量很大，而电源安装部内的元器件对温度较为敏感，因此电源安装部和LED光源设置得过于接近还会带来散热问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本更低、安装更简便或者散热效果更好的LED光源装置和LED灯具。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种LED光源装置，包括：

LED模块,包括基板和安装在基板上的多个LED芯片；

透镜，罩设在LED模块的多个LED芯片的上方；

电源,与LED模块电连接；

底板，LED模块和电源分别安装在底板的两端；

盖板,盖板盖在底板的表面并包住电源；

利用盖板和底板将透镜与LED模块固定。

本发明还提供了一种LED灯具，该LED灯具内设有上述的LED光源装置。

相对于现有技术而言，本发明通过将透镜罩设在设置有多个LED芯片的LED模块的上方，使得透镜的数量从多个变成了单个，大幅度地降低了透镜的材料成本和安装成本。而LED光源装置的成本的降低同时也带来了LED灯具的成本的降低，使得LED灯具的组装也更加方便。

作为优选，多个LED芯片包括6个以上的LED芯片，这些LED芯片被分为至少两个芯片组；

属于同一芯片组内的LED芯片沿着以透镜在基板上的投影的几何中心为圆心的圆的圆周方向均匀分布；

属于不同芯片组之间的LED芯片与几何中心的距离不同。

由于所有的LED芯片都通过一个透镜射出光线，因此LED芯片的位置分布对光线的出射分布有较大影响。本发明的发明人发现，通过将LED芯片分组并使得不同组内的LED芯片在基板上自中心向外呈环状分布，可以提高光线分布的均匀性。

进一步地，作为优选，各芯片组的LED芯片的数量自几何中心向着基板的边缘逐渐增加，或者靠近几何中心的芯片组的LED芯片之间的距离比更远离几何中心的芯片组的LED芯片之间的距离小。也能够提高光线分布的均匀性。

另外，作为优选，LED光源装置还包括散热器，散热器位于底板和盖板之间。

由于在本发明中，LED芯片被聚集在一起，发热量较大。在底板和盖板之间设置散热器，可以针对LED芯片的所在部位提供针对性的散热，保障灯具的稳定运行。

此外，作为优选，电源和LED模块的距离与透镜的半径之比为1：1至2：1。在保证了电源和LED模块的距离与透镜的半径之比为1：1至2：1的前提下，可以完全地消除在LED灯具的电源在灯罩的下半球面的边缘所产生的阴影，并可以使得电源的温度得到有效下降。

更进一步地，作为优选，电源与LED模块的距离为40至60mm。当距离达到40mm以上时，LED灯具的电源在灯罩的上半球面的边缘所产生的阴影也能够得到减弱或消除，可以进一步提高用户体验。

为了使得在仅设置了单个透镜的前提下出射光线依然具有良好的均匀度，本发明对透镜的形状也作出了进一步改进。具体来说，作为优选，透镜的一面向内凹陷并形成具有入射表面的容置空间，透镜上与入射表面相对的另一面向外凸出并形成出射表面，多个LED芯片都位于容置空间内，出射表面的中央部位向着容置空间的方向形成凹陷部。采用这一形状的透镜，在会聚了多个LED芯片的光线时，可以将光线均匀地散布在灯罩的范围内。而且进一步地，作为优选，出射表面在基板上的投影的直径为入射表面在基板上的投影的直径的1.5至3倍，可以使得光线的出射范围更广，防止温度在灯罩上过于集中，延长LED灯具寿命。

另外，作为优选，在该LED灯具内还设置有用于承载LED光源装置的承载盘，承载盘的一部分构成底板。当承载盘的一部分构成底板时，将LED光源装置直接安装在承载盘上，可以节约底板的材料成本，并使得安装过程更加简化。

综上所述，本发明在LED芯片的排布、透镜的形状、LED模块与电源安装部距离上作出了的整体的改进，在保证良好的光线分布的前提下还综合地降低了物料和生产成本。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的LED光源装置的分解示意图；

图2是本发明第二、三、四实施方式的LED光源装置的示意图；

图3是本发明第五实施方式的LED光源装置的分解示意图；

图4是本发明第五实施方式的盖板的示意图；

图5是本发明第七实施方式的LED灯具在电源安装部附近的的局部放大剖视示意图；

图6是本发明第九实施方式的透镜的侧视示意图；

图7是采用常规透镜时光线在灯罩表面形成的流明度分布；

图8是采用本发明第十实施方式的透镜时光线在灯罩表面形成的流明度分布；

图9是本发明第十一实施方式的LED在电源安装部附近的的局部放大剖视示意图；

图10是本发明第十一实施方式的LED灯具的示意图。

附图标记说明：

1-LED芯片；2-电源；3-盖板；3a-LED安装部；3b-电源安装部；3c-连接部；3d-通道；3f电源安置空间；4-底板；4a-凸起；5-透镜；5a-入射表面；5b-出射表面；5c-容置空间；5d-凹陷部；6-散热器；6a-散热器主体；6b-平板部；7-承载盘；7a-凹槽。

具体实施方式

实施方式一

本发明的第一实施方式提供了一种LED光源装置，参见图1所示，包括：

LED模块,包括基板和安装在基板上的多个LED芯片1；透镜5，罩设在LED模块的多个LED芯片1的上方；电源2,与LED模块电连接；底板4，LED模块和电源2分别安装在底板4的两端；盖板3,盖板3盖在底板4的表面并包住电源2；利用盖板3和底板4将透镜5与LED模块固定。

相对于现有技术而言，本发明通过将透镜5罩设在设置有多个LED芯片1的LED模块的上方，使得透镜5的数量从多个变成了单个，大幅度地降低了透镜5的材料成本和安装成本。另外，从图1中可以看出，仅需要4枚螺丝即可固定这一LED模块，因此安装和固定也更加简化。

实施方式二

本发明的第二实施方式提供了一种LED光源装置，第二实施方式是第一实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第二实施方式中，多个LED芯片1包括6个以上的LED芯片1，这些LED芯片1被分为至少两个芯片组；

属于同一芯片组内的LED芯片1沿着以透镜5在基板上的投影的几何中心为圆心的圆的圆周方向均匀分布；

属于不同芯片组之间的LED芯片1与几何中心的距离不同。

由于所有的LED芯片1都通过一个透镜5射出光线，因此LED芯片1的位置分布对光线的出射分布有较大影响。本发明的发明人发现，通过将LED芯片1分组并使得不同组内的LED芯片1在基板上自中心向外呈环状分布，可以提高光线分布的均匀性。以图2为例，LED芯片1为20枚，自内而外分为三组，并都沿着圆周方向分布，具有十分良好的出光效果。

实施方式三

本发明的第三实施方式提供了一种LED光源装置，第三实施方式是第一或第二实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第三实施方式中，参见图2所示，各芯片组的LED芯片1的数量自几何中心向着基板的边缘逐渐增加。

以图2为例，最靠近几何中心的LED芯片1数量为两枚，中间一层的芯片数量为8枚，最外一层的芯片数量为10枚。采用这样的位置设置，配合透镜5的使用，能够提高光线分布的均匀性。

实施方式四

本发明的第四实施方式提供了一种LED光源装置，第四实施方式是第一至第三实施方式中任意一实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第四实施方式中，参见图2所示，靠近几何中心的芯片组的LED芯片1之间的距离比更远离几何中心的芯片组的LED芯片1之间的距离小。

以图2为例，最靠近几何中心的芯片之间的距离最小，而最外一层的芯片之间的距离最宽阔。采用这样的位置设置，配合透镜5的使用，能够提高光线分布的均匀性。

实施方式五

本发明的第五实施方式提供了一种LED光源装置，第五实施方式是第一至第四实施方式中任意一实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第五实施方式中，参见图3所示，LED光源装置还包括散热器6，散热器6位于底板4和盖板3之间。

由于在本发明中，LED芯片1被聚集在一起，发热量较大。在底板4和盖板3之间设置散热器6，可以针对LED芯片1的所在部位提供针对性的散热，保障灯具的稳定运行。

具体而言，在本发明中，参见图3所示，散热器6包括：与LED光源相对地设置并与LED光源接触的散热器主体6a，与散热器主体6a相连的平板部6b，且散热器主体6a的厚度大于平板部6b的厚度。

通过令散热器主体6a的厚度大于平板部6b的厚度，使得在保证了相对LED芯片1集中的部分的散热器6的散热能力的前提下节约了散热器6的总体材料，节约了成本，而且使得LED灯具的重量得到减轻。

另外，散热器主体6a中的与接触LED芯片1的面相反的一面还可以形成为曲面。当形成曲面时，散热器主体6a的外表面积得到了大幅增大，从而可以在同样的材料需求下提供更好的散热。而较厚的散热器主体6a也更易于被加工成曲面。

实施方式六

本发明的第六实施方式提供了一种LED光源装置，第六实施方式是第一至第五实施方式中任意一实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第六实施方式中，电源2与LED模块的距离与透镜5的半径之比为1：1至2：1。

在保证了电源2和LED模块的距离与透镜5的半径之比为1：1至2：1的前提下，可以完全地消除在LED灯具的电源2在灯罩的下半球面的边缘所产生的阴影，并可以使得电源2的温度得到有效下降。

在本实施方式中，可以通过控制盖板3的造型来控制二者之间的距离。具体而言，参见图4所示，盖板3包括：

用于将LED芯片1装入盖板3一端的LED安装部3a；

将电源2装入盖板3另一端的电源安装部3b；

两端分别连接LED安装部3a与电源安装部3b的连接部3c，

LED安装部3a的几何中心与电源安装部3b的距离为透镜5的半径比为1：1至2：1。

此外，对于本实施还具有更进一步的优选。同样参见图4所示，在连接部3c上形成有用于使连接导线通过的通道3d，通道3d的一端与LED安装部3a相连通，另一端接入电源安装部3b。

通过将布线通道3d设置在盖板3内，可以有效保护LED电源2与LED光源的线路连接，提高走线的便利性。而且，见于图4，通道3d在连接部3c的表面形成为凸棱状。形成为凸棱状的通道3d除了提供布线空间之外，还可以加强盖板3的结构强度。

实施方式七

本发明的第七实施方式提供了一种LED光源装置，第七实施方式是第六实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第七实施方式中，参见图5所示，电源安装部3b内形成有用于安置电源2的电源安置空间3f，而当盖板3安装于底板4上时，还可以令底板4形成凸起4a，并且，当LED光源装置设置在LED灯具的承载盘7上时，在LED灯具的承载盘7上设置凹槽7a，使得电源安置空间3f可以占据一部分凹槽7a内的空间，降低电源安装部3b露出部分的厚度。

由于电源安装部3b露出部分的厚度得到了降低，因此进一步地消除或减弱LED灯具的电源安装部3b在灯罩的上半球面的边缘产生所的阴影，提高了用户体验。

实施方式八

本发明的第八实施方式提供了一种LED光源装置，第八实施方式是第六或第七实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第八实施方式中，电源2与LED模块的距离为40至60mm。

当距离达到40mm以上时，LED灯具的电源2在灯罩的上半球面的边缘所产生的阴影也能够得到减弱或消除，可以进一步提高用户体验。

实施方式九

本发明的第九实施方式提供了一种LED光源装置，第九实施方式是第一至第八实施方式中任意一实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第九实施方式中，对透镜5的形状作出了进一步的改进。

具体来说，参见图6所示，透镜5的一面向内凹陷并形成具有入射表面5a的容置空间5c，透镜5上与入射表面5a相对的另一面向外凸出并形成出射表面5b，多个LED芯片1都位于容置空间5c内，出射表面5b的中央部位向着容置空间5c的方向形成凹陷部5d。

由于亮度集中于灯罩上的某个区域时，除了灯具的使用易引起用户的不适之外，灯罩的温度分布不均也会影响到灯具的整体寿命。而采用这一形状的透镜5，使得在仅设置了单个透镜5的前提下出射光线依然具有良好的均匀度。在会聚了多个LED芯片1的光线时，可以将光线均匀地散布在灯罩的范围内。

在本实施方式中，出射表面5b在基板上的投影的直径为入射表面5a在基板上的投影的直径的1.5至3倍，可以使得光线的出射范围更广，防止温度在灯罩上过于集中，延长LED灯具寿命。

实施方式十

本发明的第十实施方式提供了一种LED光源装置，第十实施方式是第九实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第十实施方式中，入射表面5a上形成有晒纹。

晒纹可以通过蚀刻等方式形成，粗糙的入射表面5a能够进一步提高出光均匀度。

为了进一步说明透镜5的改进对光均匀度的影响，本发明的发明人还提供了更为清晰的光学仿真测试结果，以供参考。

参见图7和图8所示，图7示意了采用较为常规的透镜5时光线在灯罩表面的流明度的分布，图8则示意了采用经晒纹处理并具备本实施方式所要求的形状的透镜5时光线在灯罩表面的流明度的分布。在图中，X轴和Y轴分别表示灯罩在长度和宽度上的位置信息。

可以十分明显地看出，采用现有技术的常规透镜5时，灯罩表面在距离中心点50mm至70mm的区域内具有较高的亮度，在其它地方则较暗。而采用本实施方式的透镜5时，则亮度分布相对更加均匀。

实施方式十一

本发明的第十一实施方式提供了一种LED灯具，LED灯具内设有实施方式一至十中任意一项实施方式所述的LED光源装置。

另外，在本实施方式中，参见图9所示，在该LED灯具内还设置有用于承载LED光源装置的承载盘7，承载盘7的一部分构成底板4。当承载盘7的一部分构成底板4时，将LED光源装置直接安装在承载盘7上，可以节约底板4的材料成本，并使得安装过程更加简化。

相对于现有技术而言，本发明通过将透镜5罩设在设置有多个LED芯片1的LED模块的上方，使得透镜5的数量从多个变成了单个，大幅度地降低了透镜5的材料成本和安装成本。而LED光源装置的成本的降低同时也带来了LED灯具的成本的降低，使得LED灯具的组装也更加方便。

综上所述，参见图10所示，本发明在LED芯片1的排布、透镜5的形状、LED模块与电源安装部3b距离上作出了的整体的改进，在保证良好的光线分布的前提下还综合地降低了物料和生产成本。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种LED光源装置，包括：

LED模块,包括基板和安装在所述基板上的多个LED芯片(1)；

透镜(5)，罩设在所述LED模块的所述多个LED芯片(1)的上方；

电源(2),与所述LED模块电连接；

底板(4)，所述LED模块和所述电源(2)分别安装在所述底板(4)的两端；

盖板(3),所述盖板(3)盖在所述底板(4)的表面并包住所述电源(2)；

利用所述盖板(3)和所述底板(4)将所述透镜(5)与所述LED模块固定，

所述LED光源装置还包括散热器(6)，所述散热器(6)位于所述底板(4)和所述盖板(3)之间。

2.根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于：所述多个LED芯片(1)包括6个以上的LED芯片(1)，这些LED芯片(1)被分为至少两个芯片组；

属于同一芯片组内的LED芯片(1)沿着以所述透镜(5)在所述基板上的投影的几何中心为圆心的圆的圆周方向均匀分布；

属于不同芯片组之间的LED芯片(1)与所述几何中心的距离不同。

3.根据权利要求2所述的LED光源装置，其特征在于：各芯片组的LED芯片(1)的数量自所述几何中心向着所述基板的边缘逐渐增加。

4.根据权利要求2所述的LED光源装置，其特征在于：靠近所述几何中心的芯片组的LED芯片(1)之间的距离比更远离所述几何中心的芯片组的LED芯片(1)之间的距离小。

5.根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于：所述电源(2)和所述LED模块的距离与所述透镜(5)的半径之比为1：1至2：1。

6.根据权利要求5所述的LED光源装置，其特征在于：所述电源(2)与所述LED模块的距离为40至60mm。

7.根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于：所述透镜(5)的一面向内凹陷并形成具有入射表面(5a)的容置空间(5c)，所述透镜(5)上与所述入射表面(5a)相对的另一面向外凸出并形成出射表面(5b)，所述多个LED芯片(1)都位于所述容置空间(5c)内，所述出射表面(5b)的中央部位向着所述容置空间(5c)的方向形成凹陷部(5d)。

8.根据权利要求7所述的LED光源装置，其特征在于：所述出射表面(5b)在所述基板上的投影的直径为所述入射表面(5a)在所述基板上的投影的直径的1.5至3倍。

9.一种LED灯具，其特征在于：所述LED灯具内设有权利要求1至8中任意一项所述的LED光源装置以及用于承载所述LED光源装置的承载盘(7)，所述承载盘(7)的一部分构成所述底板(4)。

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