CN111678058B - 一种基于共形电路的大功率水下led灯 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于共形电路的大功率水下LED灯，其主要由出光窗口、端盖、外壳体、套筒、套筒内壁的共形电路、隔板、隔板电路、在套筒内壁及隔板表面立体排布的LED灯珠、导光板、连接器及控制电路组成。本发明依靠共形电路，将多组大功率LED灯珠直接安装于套筒内壁，实现灯珠立体布局，节省灯具内部空间的同时，增强灯具散热性能；导光板将LED灯珠发出的光线混合并导向出光窗口，可实现出射光光色的灵活调节；同时导光板可为出光窗口提供机械支撑，提升灯具耐压性能；整灯出光均匀、可调光，功率可达94W以上，而直径仅为10 cm、陆上重量仅为1 kg；灯具结构简单，装配维修方便，可靠性高。

Description

一种基于共形电路的大功率水下LED灯

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种基于共形电路的大功率水下LED灯。

背景技术

大功率水下LED灯的小型化、轻量化受到越来越多的关注。水下灯具工作环境复杂，对机械性能及光学性能的较高要求导致传统大功率水下灯具较为笨重。以授权公告号为CN208457609U、CN209782522U的专利为例的传统水下LED灯具的灯珠排布在同一平面。单个灯珠功率确定时，灯具总功率提高需要增加灯珠数量，导致灯具整体体积和重量增大。LED灯珠的立体排布有利于在有限体积内增大灯具功率。以授权公告号为CN205655111U、CN206488073U的专利为例的灯珠立体排布方法，将灯珠安装在筒形基板外壁。但灯具光线发散，无法实现高照度照明。同时，灯珠热量集中在灯具中部的筒形基板上，只能通过筒形基板两端散热。申请公布号为CN103697417A的专利申请在灯具内壁凹槽中固定六组平面LED基板，中心的光学组件将不同光色灯珠的光线混合，并导向出光窗口，可调节不同光色灯珠亮度实现高显色性。但灯具结构复杂，内壁LED灯珠之间需要独立导线连接，占据较大体积，且导线与其他部件之间容易相互干涉，遮挡光线，同时装配、拆卸维修困难，降低灯具可靠性。此外，为不遮挡光线，现有水下LED灯具出光窗口仅在边缘得到机械支撑，灯具外部受压时，无支撑的出光窗口中部易发生变形开裂，严重影响水下LED的耐压性能。

综上所述，平面排布LED灯珠的灯具无法充分利用内部空间；外壁排布LED灯珠的灯具光线发散，无法实现高照度照明，且灯具功率受到散热效果的限制；现有灯珠内壁排布方式的灯具结构复杂，需要多条独立的连接导线，安装、维修困难；出光窗口中部无支撑，降低水下灯具抗压能力。因此，要实现大功率、散热好、小体积、易装配、耐压能力强、可靠性高的水下LED灯具，必须对其进行新的机械、光学和散热设计。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提出了一种体积小、重量轻、结构简单、拆装方便、可靠性高、耐压性能好，可用于深水照明、散热良好的基于共形电路的大功率水下LED灯。

为了实现上述目的，本申请提出了一种基于共形电路的大功率水下LED灯，包括外壳体，在所述外壳体的内部设有内壁凸缘，在所述内壁凸缘的上表面处搭载有隔板，所述隔板的上表面设有隔板LED灯珠电路，所述隔板LED灯珠电路中设有预设个数的焊盘，在每个焊盘处连接有隔板LED灯珠，以使得各个隔板LED灯珠串联，将所述隔板LED灯珠电路中的所有隔板LED灯珠记作一组隔板LED灯珠，在所述隔板上还设有控制模块，通过所述控制模块控制所述隔板LED灯珠电路中电流的大小；在所述隔板的上表面处固定连接有垫板，在所述垫板上设有预设个数的垫板透光孔，各个垫板透光孔与各个隔板LED灯珠一一对应；在所述外壳体内还设有套筒，所述套筒由N个弧形部拼接而成，N≥2，且N为整数，各个弧形部的弧度相等，相邻的两个弧形部的拼接处形成固定槽，每个弧形部的下端面的两侧均设有套筒底部凸台，相邻的两个弧形部的套筒底部凸台在拼接处形成一组，共计N组套筒底部凸台，每组包括两个套筒底部凸台；在所述套筒的各个弧形部的内壁处设有相同的共形电路，将沿着所述套筒内壁的周向设置的各共形电路记作一组共形电路，在所述套筒的内壁处设有M组共形电路，M大于等于1，且M为整数，所有组共形电路沿着所述套筒的轴向依次设置；每个共形电路中设有预设个数的焊盘，在每个焊盘处连接有套筒LED灯珠，将一组共形电路中所有的套筒LED灯珠记作一组套筒LED灯珠；从每组共形电路中的各个共形电路的两端分别引出共形互联线，各个共形互联线的连接端设置在对应的套筒底部凸台的下端面处，各个套筒底部凸台穿过设置在所述垫板边缘处的垫板凹槽与设置在所述隔板上的各个连接器对应相接触，每个连接器包括设置在所述隔板上的基座以及设置在所述基座上的导电弹片，在每个套筒底部凸台下端面处的各个共形互联线的连接端与对应基座上的各个导电弹片一一对应接触，以实现电连接；在各连接器中，相关的连接器之间进行电连接以实现每组共形电路中的各个共形电路之间串联，相关的连接器与所述控制模块电连接，通过所述控制模块分别控制各组共形电路中电流的大小；在所述套筒内设有M层导光板，最下层导光板搭载在所述垫板上，各层导光板与各组共形电路一一对应，每层导光板的侧表面间隔的设有导光板凹槽，每层导光板上的各个导光板凹槽与每组共形电路中各个套筒LED灯珠一一对应，在每层导光板的侧表面上还设有与所述套筒上的固定槽配合使用的导光板定位凸缘，通过所述导光板定位凸缘与固定槽的配合，实现各层导光板的周向以及径向固定；在所述外壳体内还设有出光窗口，所述出光窗口搭载在所述套筒以及最上层的导光板上，所述外壳体的上端与端盖相连接，所述端盖通过密封圈或密封垫压紧出光窗口实现密封。

在一些实施例中，所述端盖、外壳体、套筒、垫板以及隔板采用金属材质制成，所述隔板的上表面设有绝缘涂层，所述套筒的内壁设有绝缘涂层。

在一些实施例中，所述隔板与所述外壳体过盈配合，所述套筒的外表面紧贴所述外壳体的内壁，使得各个LED灯珠产生的热量直接通过所述套筒、隔板传导至外壳体并散出。

在一些实施例中，在所述外壳体的外表面处设有散热翅片。

在一些实施例中，同组的各个套筒LED灯珠的型号相同，同组的各个隔板LED灯珠的型号相同；不同组的套筒LED灯珠以及隔板LED灯珠选用的灯珠型号可以相同，也可以不同。

本申请的该方案的有益效果在于上述基于共形电路的大功率水下LED灯采用灯珠在外壳体内立体排布的方式，使得整灯体积小、重量轻、功率大；利用共形电路实现灯具机械结构与光电功能部分的一体化制造，灯珠互连电路无需悬空导线，在安装多组LED灯珠条件下，可保证灯具结构紧凑，且电路、机械部件、光线之间互不干涉，灯具拆装简单，灯具可靠性高；LED灯珠安装在金属外壳体内，可直接利用金属外壳体散热，无需设计额外的散热部件，可使灯具散热良好、小型化、轻量化；利用多层导光板改变光线方向，可实现多组LED灯珠的均匀混光，且各组LED灯珠可独立控制，出射光光色及亮度可调范围大；导光板支撑出光窗口中部可大幅提高灯具抗压性能，特别适合深水及其他各种复杂工况环境中的照明应用。

附图说明

图1示出了实施例中基于共形电路的大功率水下LED灯的爆炸结构示意图。

图2示出了实施例中基于共形电路的大功率水下LED灯的局部结构的装配示意图。

附图标记：1-端盖；2-出光窗口；3-外壳体；31-散热翅片；32-内壁凸缘；4-导光板模组；41-第一层导光板；42-第二层导光板；43-第三层导光板；44-第四层导光板；45-导光板凹槽；46-导光板定位凸缘；5-共形电路；51-第一组共形电路；52-第二组共形电路；53-第三组共形电路；54-第四组共形电路；6-套筒LED灯珠；61-第一组套筒LED灯珠；62-第二组套筒LED灯珠；63-第三组套筒LED灯珠；64-第四组套筒LED灯珠；7-套筒；71-套筒底部凸台；72-固定槽；8-垫板；81-垫板螺孔；82-垫板透光孔；83-垫板凹槽；9-连接器；91-导电弹片；92-基座；10-隔板；101-隔板LED灯珠电路；102-隔板LED灯珠；103-隔板螺孔；104-导线通孔；105-控制模块。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步的说明。

如图1-2所示，本申请所涉及的基于共形电路的大功率水下LED灯包括外壳体3，在所述外壳体3的内部设有内壁凸缘32，在本实施例中，所述内壁凸缘32呈环形，为了增加散热效果，在所述外壳体3的外表面处可设有散热翅片31。

在所述内壁凸缘32的上表面处搭载有隔板10，所述隔板10与所述外壳体3过盈配合，以实现隔板10的周向及径向固定；所述隔板10的上表面设有隔板LED灯珠电路101，所述隔板LED灯珠电路101中设有预设个数的焊盘，在每个焊盘处连接有隔板LED灯珠102，以使得各个隔板LED灯珠102串联，将所述隔板LED灯珠电路101中的所有隔板LED灯珠102记作一组隔板LED灯珠102。在所述隔板10上还设有控制模块105，通过所述控制模块105控制所述隔板LED灯珠电路101中电流的大小，具体的所述控制模块105设置在所述隔板10的下表面，其通过设置在所述隔板10上的导线通孔104与所述隔板LED灯珠电路101相连接。

在所述隔板10的上表面处固定连接有垫板8，具体的在所述垫板8上设有垫板螺孔81，在所述隔板10的相应位置处设有隔板螺孔103，通过螺钉、垫板螺孔81、隔板螺孔103以及螺母的配合，将所述垫板8固定在所述隔板10的上表面。在所述垫板8上设有预设个数的垫板透光孔82，各个垫板透光孔82与各个隔板LED灯珠102一一对应。

在所述外壳体3内还设有套筒7，所述套筒7的外表面紧贴所述外壳体3的内壁，所述套筒7由N个弧形部拼接而成，N≥2，且N为整数，各个弧形部的弧度相等，相邻的两个弧形部的拼接处形成固定槽72，每个弧形部的下端面的两侧均设有套筒底部凸台71，相邻的两个弧形部的套筒底部凸台71在拼接处形成一组，共计N组套筒底部凸台71，每组包括两个套筒底部凸台71；在所述套筒7的各个弧形部的内壁处设有相同的共形电路5，将沿着所述套筒7内壁的周向设置的各共形电路5记作一组共形电路，在所述套筒7的内壁处设有M组共形电路5，M大于等于1，且M为整数，所有组共形电路5沿着所述套筒7的轴向依次设置；在本实施例中，包括四组共形电路，分别记作第一组共形电路51、第二组共形电路52、第三组共形电路53以及第四组共形电路54；每个共形电路中设有预设个数的焊盘，在每个焊盘处连接有套筒LED灯珠6，将一组共形电路中所有的套筒LED灯珠6记作一组套筒LED灯珠，在本实施例中，将第一组共形电路51中所有的套筒LED灯珠6记作第一组套筒LED灯珠61，将第二组共形电路52中所有的套筒LED灯珠6记作第二组套筒LED灯珠62，将第三组共形电路53中所有的套筒LED灯珠6记作第三组套筒LED灯珠63，将第四组共形电路54中所有的套筒LED灯珠6记作第四组套筒LED灯珠64。

从每组共形电路中的各个共形电路的两端分别引出共形互联线，各个共形互联线的连接端设置在对应的套筒底部凸台71的下端面处，各个套筒底部凸台71穿过设置在所述垫板8边缘处的垫板凹槽83与设置在所述隔板10上的各个连接器9对应相接触，每个连接器9包括设置在所述隔板10上的基座92以及设置在所述基座92上的导电弹片91，在每个套筒底部凸台71下端面处的各个共形互联线的连接端与对应基座92上的各个导电弹片91一一对应接触，以实现电连接；在各连接器9中，相关的连接器9之间进行电连接以实现每组共形电路中的各个共形电路之间串联，相关的连接器9还与所述控制模块105电连接，通过所述控制模块105分别控制各组共形电路中电流的大小。

在本实施例中，所述控制模块105包括型号为STC12C5A60S2的单片机以及LED驱动板，通过所述单片机控制LED驱动板中各组电路的电流大小，之后通过所述LED驱动板给各组电路供电，以上功能模块为现有技术中常用的功能模块，在此不再进行详细的电路结构描述。上述各组共形电路以及隔板LED灯珠电路101均由导电浆料丝印制成，电路烧结成形后在表面涂敷保护层。

在所述套筒7内设有M层导光板，最下层导光板搭载在所述垫板8上，各层导光板与各组共形电路一一对应，在本实施例中，设有四层导光板，分别记作第一层导光板41、第二层导光板42、第三层导光板43以及第四层导光板44，将所有层导光板记作导光板模组4，每层导光板的侧表面间隔的设有导光板凹槽45，每层导光板上的各个导光板凹槽45与每组共形电路中各个套筒LED灯珠6一一对应，在每层导光板的侧表面上还设有与所述套筒7上的固定槽72配合使用的导光板定位凸缘46，通过所述导光板定位凸缘46与固定槽72的配合，实现各层导光板的周向以及径向固定。

在所述外壳体3内还设有出光窗口2，所述出光窗口2采用透光材料制成，所述出光窗口2搭载在所述套筒7以及最上层的导光板上，所述外壳体3的上端与端盖1相连接，所述端盖1通过密封圈或密封垫压紧出光窗口2实现密封。

在本实施例中，所述端盖1、外壳体3、套筒7、垫板8以及隔板10可采用铝合金等金属材质制成，这时，所述隔板10的上表面设有绝缘涂层，所述套筒7的内壁设有绝缘涂层。

同组的各个套筒LED灯珠6的型号相同，同组的各个隔板LED灯珠102的型号相同，可根据需求选用相应颜色的LED灯珠，例如选用单色LED灯珠或者白光LED灯珠；不同组的套筒LED灯珠6以及隔板LED灯珠102选用的灯珠型号可以相同，也可以不同。在本实施例中，所述第一组套筒LED灯珠61为红光LED，第二组套筒LED灯珠62为黄光LED，第三组套筒LED灯珠63为蓝光LED，第四组套筒LED灯珠64为绿光LED。各组套筒LED灯珠发出的光线由相对应的各层导光板的侧面射入，所述隔板LED灯珠102为白光LED，其发出的光线由导光板的底面射入。各色光线在导光板模组4中混合并导向出光窗口2。通过调节各色灯珠的亮度，可实现灯具出光颜色的调节，在不同工作环境下保持高显色性。

所述套筒7与所述外壳体3紧密接触、所述隔板10与所述外壳体3紧密接触，各个LED灯珠产生的热量直接通过所述套筒7、隔板10传导至外壳体3并散出，所述散热翅片31可进一步增强灯具散热效果。

在本实施例中，所述基于共形电路的大功率水下LED灯的最大外径为10cm，陆上重量为1kg，灯具总输出功率达94W以上，单组电流达1A时散热良好。

本申请所涉及的基于共形电路的大功率水下LED灯采用灯珠在外壳体内立体排布的方式，使得整灯体积小、重量轻、功率大；利用共形电路实现灯具机械结构与光电功能部分的一体化制造，灯珠互连电路无需悬空导线，在安装多组LED灯珠条件下，可保证灯具结构紧凑，且电路、机械部件、光线之间互不干涉，灯具拆装简单，灯具可靠性高；LED灯珠安装在金属外壳体内，可直接利用金属外壳体散热，无需设计额外的散热部件，可使灯具散热良好、小型化、轻量化；利用多层导光板改变光线方向，可实现多组LED灯珠的均匀混光，且各组LED灯珠可独立控制，出射光光色及亮度可调范围大；导光板支撑出光窗口中部可大幅提高灯具抗压性能，特别适合深水及其他各种复杂工况环境中的照明应用。

Claims (5)

1.一种基于共形电路的大功率水下LED灯，其特征在于：包括外壳体，在所述外壳体的内部设有内壁凸缘，在所述内壁凸缘的上表面处搭载有隔板，所述隔板的上表面设有隔板LED灯珠电路，所述隔板LED灯珠电路中设有预设个数的焊盘，在每个焊盘处连接有隔板LED灯珠，以使得各个隔板LED灯珠串联，将所述隔板LED灯珠电路中的所有隔板LED灯珠记作一组隔板LED灯珠，在所述隔板上还设有控制模块，通过所述控制模块控制所述隔板LED灯珠电路中电流的大小；在所述隔板的上表面处固定连接有垫板，在所述垫板上设有预设个数的垫板透光孔，各个垫板透光孔与各个隔板LED灯珠一一对应；在所述外壳体内还设有套筒，所述套筒由N个弧形部拼接而成，N≥2，且N为整数，各个弧形部的弧度相等，相邻的两个弧形部的拼接处形成固定槽，每个弧形部的下端面的两侧均设有套筒底部凸台，相邻的两个弧形部的套筒底部凸台在拼接处形成一组，共计N组套筒底部凸台，每组包括两个套筒底部凸台；在所述套筒的各个弧形部的内壁处设有相同的共形电路，将沿着所述套筒内壁的周向设置的各共形电路记作一组共形电路，在所述套筒的内壁处设有M组共形电路，M大于等于1，且M为整数，所有组共形电路沿着所述套筒的轴向依次设置；每个共形电路中设有预设个数的焊盘，在每个焊盘处连接有套筒LED灯珠，将一组共形电路中所有的套筒LED灯珠记作一组套筒LED灯珠；从每组共形电路中的各个共形电路的两端分别引出共形互联线，各个共形互联线的连接端设置在对应的套筒底部凸台的下端面处，各个套筒底部凸台穿过设置在所述垫板边缘处的垫板凹槽与设置在所述隔板上的各个连接器对应相接触，每个连接器包括设置在所述隔板上的基座以及设置在所述基座上的导电弹片，在每个套筒底部凸台下端面处的各个共形互联线的连接端与对应基座上的各个导电弹片一一对应接触，以实现电连接；在各连接器中，相关的连接器之间进行电连接以实现每组共形电路中的各个共形电路之间串联，相关的连接器与所述控制模块电连接，通过所述控制模块分别控制各组共形电路中电流的大小；在所述套筒内设有M层导光板，最下层导光板搭载在所述垫板上，各层导光板与各组共形电路一一对应，每层导光板的侧表面间隔的设有导光板凹槽，每层导光板上的各个导光板凹槽与每组共形电路中各个套筒LED灯珠一一对应，在每层导光板的侧表面上还设有与所述套筒上的固定槽配合使用的导光板定位凸缘，通过所述导光板定位凸缘与固定槽的配合，实现各层导光板的周向以及径向固定；在所述外壳体内还设有出光窗口，所述出光窗口搭载在所述套筒以及最上层的导光板上，所述外壳体的上端与端盖相连接，所述端盖通过密封圈或密封垫压紧出光窗口实现密封。

2.根据权利要求1所述的基于共形电路的大功率水下LED灯，其特征在于：所述端盖、外壳体、套筒、垫板以及隔板采用金属材质制成，所述隔板的上表面设有绝缘涂层，所述套筒的内壁设有绝缘涂层。

3.根据权利要求2所述的基于共形电路的大功率水下LED灯，其特征在于：所述隔板与所述外壳体过盈配合，所述套筒的外表面紧贴所述外壳体的内壁，使得各个LED灯珠产生的热量直接通过所述套筒、隔板传导至外壳体并散出。

4.根据权利要求3所述的基于共形电路的大功率水下LED灯，其特征在于：在所述外壳体的外表面处设有散热翅片。

5.根据权利要求1所述的基于共形电路的大功率水下LED灯，其特征在于：同组的各个套筒LED灯珠的型号相同，同组的各个隔板LED灯珠的型号相同；不同组的套筒LED灯珠以及隔板LED灯珠选用的灯珠型号可以相同，也可以不同。

Images