CN117108981B - 一种具有自散热功能的led灯珠及灯具 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种具有自散热功能的LED灯珠及灯具，涉及发光器件技术领域。LED灯珠包括基座、灯芯组件和透镜；基座的主体上设置有若干个气流通道；灯芯组件固定于内腔中，灯芯组件将内腔分隔为第一腔室和第二腔室；主体的顶部的安装孔与第一腔室相连通；气流通道包括分置于两端的第一端和第二端；透镜相对于主体具有第一位置区间和第二位置区间；主体上安装有弹性振膜；弹性振膜用于通过振动驱使第二腔室内的空气从第二端流向所述第一端，以使得透镜在气压的作用下从第一位置区间移动至第二位置区间。本申请所提出的LED灯珠具有主动散热的能力，体积小且能够实现焦距的调节。

Description

一种具有自散热功能的LED灯珠及灯具

技术领域

本申请涉及发光器件技术领域，尤其涉及一种具有自散热功能的LED灯珠及灯具。

背景技术

LED的英文全称为Lighting Emitting Diode，是一种半导体固体发光器件。LED灯珠（以下简称为灯珠）在使用过程中会产生大量的热量，如果不对灯珠进行有效的散热，会影响到灯珠的使用寿命，其中，对于大功率的灯珠而言，散热效果的优劣对于灯珠使用寿命的影响则会更加明显。

现有的灯珠多采用被动的方式进行散热，即将灯珠的芯片安装在导热材料上，利用导热材料与周围空气之间的热交换来实现对灯珠的散热，但这种散热方式存在散热效率低下的问题，不适用于大功率的灯珠。

为了提高散热的能力，市面上一些灯具会利用风扇或水冷散热器对灯珠进行散热，由此对灯珠进行主动散热，以达到提高散热效率的目的。但不论是风扇还是水冷散热器，都需要占用较大的空间，并由此导致灯具的体积及重量变得很大。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有自散热功能的LED灯珠及灯具，用以解决现有技术中的问题。

为解决上述问题，本申请实施例第一方面提供了一种具有自散热功能的LED灯珠，包括基座、灯芯组件和透镜；

所述基座包括主体和位于所述主体内部的内腔，所述主体上设置有若干个气流通道；

所述灯芯组件固定于所述内腔中，其中，所述灯芯组件与所述内腔的内壁密封相连，且将所述内腔分隔为第一腔室和第二腔室；所述主体的顶部开设有用于供所述透镜穿过的安装孔，所述安装孔与所述第一腔室相连通；

所述透镜包括位于所述第一腔室内的底座，所述底座与所述第一腔室的内壁可滑动密封连接；

所述气流通道包括分置于两端的第一端和第二端，所述第一端延伸至所述第一腔室且正对于所述底座，所述第二端与所述第二腔室相连通；

所述透镜相对于所述主体具有第一位置区间和第二位置区间：所述透镜处于所述第一位置区间时，所述透镜与所述安装孔可滑动密封连接；所述透镜处于所述第二位置区间时，所述透镜与所述安装孔之间存在排气间隙；

所述主体上安装有弹性振膜；所述弹性振膜用于通过振动驱使所述第二腔室内的空气从所述第二端流向所述第一端，以使得所述透镜在气压的作用下从所述第一位置区间移动至所述第二位置区间。

在一种可能的实施方式中，所述主体上开设有进气孔，所述进气孔与所述第二腔室相连通；

在所述第二腔室内设置有用于密封所述进气孔的弹性密封片，所述弹性密封片靠近所述弹性振膜的一端与所述第二腔室的内壁固定相连，所述弹性密封片远离所述弹性振膜的一端为自由端。

在一种可能的实施方式中，所述主体上开设有排气孔，所述排气孔与所述第二腔室相连通；

所述排气孔内可滑动地设置有连接杆，所述连接杆的横截面面积小于所述排气孔的横截面面积；

所述连接杆的一端设置有密封头，另一端设置驱动模块；

所述密封头位于所述第二腔室内，且用于密封所述排气孔；

所述驱动模块用于驱使所述密封头移动，以使得所述密封头密封或开启所述排气孔。

在一种可能的实施方式中，所述驱动模块包括压电膜。

在一种可能的实施方式中，所述透镜包括同轴设置且依次相连的第一组成部、第二组成部和所述底座；

所述第一组成部的横截面面积小于所述安装孔的横截面面积，所述第二组成部用于与所述安装孔可滑动密封连接，所述底座的横截面面积大于所述安装孔的横截面面积；

其中，当所述透镜处于所述第一位置区间时，所述第一组成部和所述第二组成部均穿过所述安装孔；当所述透镜处于所述第二位置区间时，所述第二组成部位于所述第一腔室内，且所述第一组成部与所述安装孔之间存在所述排气间隙。

在一种可能的实施方式中，所述第一组成部呈半球形、所述第二组成部和所述底座均呈圆柱体形，其中，所述第一组成部的最大横截面面积小于所述第二组成部的横截面面积。

在一种可能的实施方式中，所述第一端正对于所述底座的顶面；其中，所述弹性振膜通过振动所产生的气流对所述底座所产生的作用力的方向，平行于所述透镜相对于所述主体的可滑动方向；

所述底座的底面与所述灯芯组件之间设置有弹性复位件，所述弹性复位件用于对所述透镜的底面施加弹性力，以使得所述透镜在无外力作用下复位至所述第一位置区间。

在一种可能的实施方式中，所述灯芯组件包括散热座和发光芯片；

所述散热座的外壁与所述内腔中的内壁密封且固定相连，所述发光芯片设置于所述散热座靠近所述透镜的一侧上；

所述弹性复位件的一端与所述底座的底面相抵接，另一端与所述散热座相抵接，其中，所述第一腔室内部的气压小于大气压；

所述主体的底部开设有开口，所述弹性振膜与所述开口的内壁密封相连；

其中，所述第二腔室位于所述散热座与所述弹性振膜之间。

在一种可能的实施方式中，所述弹性振膜为压电膜。

本申请实施例第二方面提供了一种灯具，包括灯体和如上所述的LED灯珠，所述LED灯珠安装于所述灯体上。

本申请的有益效果包括：

本申请提供了一种具有自散热功能的LED灯珠，利用弹性振膜的振动驱使第二腔室内的空气从第二端流向第一端，使得透镜在气压的作用下从第一位置区间移动至第二位置区间。其中，当透镜处于第二位置区间时，透镜与安装孔之间存在排气间隙，如此，弹性振膜通过振动产生的气流便能够从排气间隙排至主体之外，由此通过气流带走灯芯组件所产生的热量，从而达到散热的目的。弹性振膜的体积小，能够有效的降低LED灯珠的体积。

另外，由于透镜会因为弹性振膜的振动而发生位移，所以，这样的方式还可以实现对LED灯珠焦距的调节。

本申请所提出的LED灯珠具有主动散热的能力，体积小且能够实现焦距的调节。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了一种具有自散热功能的LED灯珠的示意图；

图2示出了图1中LED灯珠的俯视图；

图3示出了图2中透镜处于第一位置区间时，A-A向的剖视图；

图4示出了基座A-A的剖视图；

图5示出了一种透镜的示意图；

图6示出了图2中透镜处于第二位置区间时，A-A向的剖视图；

图6a示出了图6中的局部放大图；

图7示出了图2中B-B向的剖视图；

图7a示出了图7中的局部放大图；

图8示出了图7中驱动模块向左侧振动时的示意图；

图9示出了一种灯具的示意图。

主要元件符号说明：

10-LED灯珠；20-灯体；100-基座；110-主体；120-气流通道；121-第一端；122-第二端；131-第一腔室；132-第二腔室；140-安装孔；141-排气间隙；150-进气孔；151-弹性密封片；160-排气孔；161-连接杆；162-密封头；163-驱动模块；164-支架；200-灯芯组件；210-散热座；220-发光芯片；300-透镜；310-第一组成部；320-第二组成部；330-底座；400-弹性振膜；500-弹性复位件。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

实施例

参阅图1、图2和图3，在实施例中，提出了一种具有自散热功能的LED灯珠10，包括基座100、灯芯组件200和透镜300。

如图4所示，基座100包括主体110和位于主体110内部的内腔，主体110上设置有若干个气流通道120。

灯芯组件200固定于内腔中，其中，灯芯组件200与内腔的内壁密封相连，且将内腔分隔为第一腔室131和第二腔室132。第一腔室131和第二腔室132分置于灯芯组件200厚度方向的两侧，且被灯芯组件200密封隔离。

主体110的顶部开设有用于供透镜300穿过的安装孔140，安装孔140与第一腔室131相连通。

如图3和图5所示，透镜300包括位于第一腔室131内的底座330，底座330与第一腔室131的内壁可滑动密封连接。为了实现滑动密封，底座330的外壁与第一腔室131的内壁之间可设置有润滑脂。

参照图4，在本实施例中，气流通道120包括分置于两端的第一端121和第二端122，第一端121延伸至第一腔室131且正对于底座330，第二端122与第二腔室132相连通。

如图3、图6和图6a所示，透镜300相对于主体110具有第一位置区间和第二位置区间：

透镜300处于第一位置区间时，透镜300与安装孔140可滑动密封连接；

透镜300处于第二位置区间时，透镜300与安装孔140之间存在排气间隙141。

在本实施例中，主体110上安装有弹性振膜400。弹性振膜400用于通过振动驱使第二腔室132内的空气从第二端122流向第一端121，以使得透镜300在气压的作用下从第一位置区间移动至第二位置区间。其中，为了保证受力的平衡，气流通道120的数量可为偶数个。

继续参照图3和图6：

透镜300初始处于第一位置区间，其中，透镜300处于第一位置区间时，透镜300与主体110之间处于密封连接的状态；

当弹性振膜400振动时，使得第二腔室132内空气发生流动，其中，第二腔室132内的空气从第二端122流向第一端121，由于透镜300与主体110之间处于密封连接的状态，所以，随着弹性振膜400的不断振动，气流通道120内部的气压会不断增大，当气压达到一定值时，透镜300便会在气压的作用下相对主体110向下移动；

当透镜300在气压的作用下从第一位置区间移动至第二位置区间时，透镜300与安装孔140之间便会产生排气间隙141，如此，从第二腔室132流入气流通道120的气体便会通过排气间隙141排出至主体110之外，其中，随着第二腔室132气体的不断向外排出，灯芯组件200传递至第二腔室132内气体上的热量也会被带走，从而实现了对灯芯组件200的散热。本实施例中提到的气体均为空气。

在本实施例中，弹性振膜400可采用压电膜，其中，通过电能便可驱使其发生振动。弹性振膜400的振动频率可根据电流的频率进行调节，在本实施例中，弹性振膜400的振动频率可达到10kHz及以上。

由于透镜300会因为弹性振膜400的振动而发生位移，所以，利用弹性振膜400的振动不仅可以实现对灯珠组件的散热，还能够实现对LED灯珠10焦距的调节。灯芯组件200与透镜300之间距离不同时，灯芯组件200所发出光线便产生聚集或发散的效果。

如图7所示，主体110上开设有进气孔150，进气孔150与第二腔室132相连通。

在第二腔室132内设置有用于密封进气孔150的弹性密封片151，弹性密封片151靠近弹性振膜400的一端与第二腔室132的内壁固定相连，弹性密封片151远离弹性振膜400的一端为自由端。弹性密封片151在自然状态上，进气孔150被弹性密封片151所密封。弹性密封片151可采用塑料等轻质材料制成。

在本实施例中，弹性振膜400未启动时，第二腔室132内的气压与大气压相同，且，弹性振膜400处于初始位置并保持水平不变形。

弹性振膜400可以实现双向振动。

参照图3、图6和图7，当弹性振膜400的振动方向向下时，第二腔室132的体积会变大，从而使得第二腔室132内部气压变小，此时，弹性密封片151两侧压力会处于不平衡的状态，弹性密封片151左侧的压力大于右侧压力，弹性密封片151向右侧发生形变，从而使得进气孔150被打开，如此，外部的空气便会通过进气孔150流入至第二腔室132内；

当弹性振膜400的振动方向向上时，弹性振膜400所产生的气流会促使弹性密封片151复位，从而使得进气孔150再次被密封，由于进气孔150被封，所以，弹性振膜400振动所产生的气流便会通过气流通道120的第二端122流入至气流通道120内，从而实现对透镜300的驱动。

在一些使用场景中，用户可能不需要改变LED灯珠10的焦距，为了达到这一目的，可进行如下设置。

如图7和图7a所示，主体110上开设有排气孔160，排气孔160与第二腔室132相连通，其中，排气孔160内可滑动地设置有连接杆161，且连接杆161的横截面面积小于排气孔160的横截面面积。

在本实施例中，排气孔160为圆形孔，连接杆161为圆柱体形。为了提高排气的效率，排气孔160的横截面面积可为连接杆161的横截面面积的三倍及以上。

进一步的，连接杆161的一端设置有密封头162，另一端设置驱动模块163：密封头162位于第二腔室132内，且用于密封排气孔160；驱动模块163用于驱使密封头162移动，以使得密封头162密封或开启排气孔160。

在本实施例中，驱动模块163可采用压电膜，其中，压电膜具有弹性。在其他实施例中，驱动模块163还可以采用直线电机等能够实现连接杆161直线运动的装置或机构。为了对驱动模块163进行固定，主体110的外壁可固定设置有支架164，驱动模块163固定于支架164上。

参照图7，当驱动模块163未启动时，驱动模块163处于自然状态下的初始位置，此时，排气孔160被密封头162密封；

参照图8，对驱动模块163进行通电，使得驱动模块163向左侧振动，从而向左侧发生形变并凸起，由此驱使连接杆161及密封头162向左侧移动，从而使得排气孔160被打开。在本实施例中，驱动模块163仅单向振动。

当不需要改变透镜300的位置，在弹性振膜400振动之前，可先通过驱动模块163驱使密封头162将排气孔160打开，如此，弹性振动所产生的气流便可通过排气孔160排出，从而不会驱使透镜300发生位移。

参照图7和图8，在其他一些实施例中，还可以通过调节弹性振膜400和驱动模块163的振动频率实现以下动作：弹性振膜400向下振动时，驱动模块163不动作；当弹性振膜400从下回复至初始位置时，驱动模块163动作，其中，弹性振膜400向上振动时，驱动模块163同频向左侧振动以使得排气孔160被打开，从而使得弹性振膜400振动所产生的气流能够通过排气孔160排出，实现对灯芯组件200的降温；当弹性振膜400从上回复至初始位置时，驱动模块163也回复至初始位置。

在本实施例中，连接杆161和密封头162均采用轻质材料制成，避免因自重过大而导致驱动模块163无法灵活驱动。

如图5所示，透镜300包括同轴设置且依次相连的第一组成部310、第二组成部320和底座330，其中，第一组成部310、第二组成部320和底座330三者可为一体式结构。

第一组成部310的横截面面积小于安装孔140的横截面面积，第二组成部320用于与安装孔140可滑动密封连接，底座330的横截面面积大于安装孔140的横截面面积。为了实现第二组成部320与安装孔140之间的滑动密封连接，第二组成部320的外壁与所述安装孔140的内壁之间可设置有润滑脂。在本实施例中，安装孔140为圆形孔。

当透镜300处于第一位置区间时，第一组成部310和第二组成部320均穿过安装孔140；当透镜300处于第二位置区间时，第二组成部320位于第一腔室131内，且第一组成部310与安装孔140之间存在排气间隙141。

在本实施例中，第一组成部310呈半球形、第二组成部320和底座330均呈圆柱体形。其中，第一组成部310的最大横截面面积小于第二组成部320的横截面面积，第二组成部320的横截面面积小于底座330的横截面面积。

参照图3和图4，第一端121竖直朝向且正对于底座330的顶面。其中，弹性振膜400通过振动所产生的气流对底座330所产生的作用力的方向，平行于透镜300相对于主体110的可滑动方向。从第一端121流出的气体会对底座330的顶面施加竖直向下的作用力，由此使得透镜300相对主体110向下移动。

在本实施例中，底座330的底面与灯芯组件200之间设置有弹性复位件500，弹性复位件500位于第一腔室131内。弹性复位件500用于对透镜300的底面施加弹性力，以使得透镜300在无外力作用下复位至第一位置区间。当弹性振膜400停止振动时，弹性复位件500便会驱使透镜300移动至第一位置区间。

弹性复位件500可采用弹簧等弹性件。

在本实施例中，灯芯组件200包括散热座210和发光芯片220。散热座210可采用金属等材料制成。为了提高散热效率，散热座210位于第二腔室132的一侧可设置有散热鳍片（附图未示出）等结构，由此来增大散热座210的散热面积。

散热座210的外壁与内腔中的内壁密封且固定相连，发光芯片220设置于散热座210靠近透镜300的一侧上。散热座210上未设置任何能够使第一腔室131与第二腔室132相连通的孔洞结构，在本实施例中，第一腔室131与第二腔室132仅可以通过气流通道120实现连通。

弹性复位件500的一端与底座330的底面相抵接，另一端与散热座210相抵接。弹性振膜400未启动时，在自然状态，弹性复位件500对透镜300所施加的弹性力使得透镜300的底座330与气流通道120的第一端121相贴合，且此时，第二腔室132内的气压与大气压相同。

在本实施例中，透镜300底座330的底面与散热座210之间的空间为密封空间，其中，密封空间内部的气压小于大气压。当透镜300处于第二位置区间，密封空间才可能等于大气压。

在进行组装时，先安装透镜300，再安装灯芯组件200，其中，弹性复位件500可预先固定于透镜300上。在本实施例中，灯芯组件200的散热座210或主体110的侧壁上可开设有抽气孔，用于通过连接真空泵以抽取密封空间内部的空气，从而使得密封空间内部的气压小于大气压。当完成抽气的工作后，通过密封胶或密封塞等对抽气孔进行密封。

在本实施例中，主体110的底部开设有开口，弹性振膜400与开口的内壁密封相连。其中，第二腔室132位于散热座210与弹性振膜400之间。

主体110上可开设有穿线孔，穿线孔用于供发光芯片220的导线穿过。为了避免漏气，穿线孔可采用密封胶进行填封。

参阅图9，一种灯具，包括灯体20和上文中提到的LED灯珠10，LED灯珠10安装于灯体20上。其中，LED灯珠10可通过粘接、卡接等方式固定于对应的位置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种具有自散热功能的LED灯珠，其特征在于，包括基座、灯芯组件和透镜；

所述基座包括主体和位于所述主体内部的内腔，所述主体上设置有若干个气流通道；

所述灯芯组件固定于所述内腔中，其中，所述灯芯组件与所述内腔的内壁密封相连，且将所述内腔分隔为第一腔室和第二腔室；所述主体的顶部开设有用于供所述透镜穿过的安装孔，所述安装孔与所述第一腔室相连通；

所述透镜包括位于所述第一腔室内的底座，所述底座与所述第一腔室的内壁可滑动密封连接；

所述气流通道包括分置于两端的第一端和第二端，所述第一端延伸至所述第一腔室且正对于所述底座，所述第二端与所述第二腔室相连通；

所述透镜相对于所述主体具有第一位置区间和第二位置区间：所述透镜处于所述第一位置区间时，所述透镜与所述安装孔可滑动密封连接；所述透镜处于所述第二位置区间时，所述透镜与所述安装孔之间存在排气间隙；

所述主体上安装有弹性振膜；所述弹性振膜用于通过振动驱使所述第二腔室内的空气从所述第二端流向所述第一端，以使得所述透镜在气压的作用下从所述第一位置区间移动至所述第二位置区间；

所述透镜包括同轴设置且依次相连的第一组成部、第二组成部和所述底座；

所述第一组成部的横截面面积小于所述安装孔的横截面面积，所述第二组成部用于与所述安装孔可滑动密封连接，所述底座的横截面面积大于所述安装孔的横截面面积；

其中，当所述透镜处于所述第一位置区间时，所述第一组成部和所述第二组成部均穿过所述安装孔；当所述透镜处于所述第二位置区间时，所述第二组成部位于所述第一腔室内，且所述第一组成部与所述安装孔之间存在所述排气间隙。

2.根据权利要求1所述的具有自散热功能的LED灯珠，其特征在于，所述主体上开设有进气孔，所述进气孔与所述第二腔室相连通；

在所述第二腔室内设置有用于密封所述进气孔的弹性密封片，所述弹性密封片靠近所述弹性振膜的一端与所述第二腔室的内壁固定相连，所述弹性密封片远离所述弹性振膜的一端为自由端。

3.根据权利要求2所述的具有自散热功能的LED灯珠，其特征在于，所述主体上开设有排气孔，所述排气孔与所述第二腔室相连通；

所述排气孔内可滑动地设置有连接杆，所述连接杆的横截面面积小于所述排气孔的横截面面积；

所述连接杆的一端设置有密封头，另一端设置驱动模块；

所述密封头位于所述第二腔室内，且用于密封所述排气孔；

所述驱动模块用于驱使所述密封头移动，以使得所述密封头密封或开启所述排气孔。

4.根据权利要求3所述的具有自散热功能的LED灯珠，其特征在于，所述驱动模块包括压电膜。

5.根据权利要求1所述的具有自散热功能的LED灯珠，其特征在于，所述第一组成部呈半球形、所述第二组成部和所述底座均呈圆柱体形，其中，所述第一组成部的最大横截面面积小于所述第二组成部的横截面面积。

6.根据权利要求1所述的具有自散热功能的LED灯珠，其特征在于，所述第一端正对于所述底座的顶面；其中，所述弹性振膜通过振动所产生的气流对所述底座所产生的作用力的方向，平行于所述透镜相对于所述主体的可滑动方向；

所述底座的底面与所述灯芯组件之间设置有弹性复位件，所述弹性复位件用于对所述透镜的底面施加弹性力，以使得所述透镜在无外力作用下复位至所述第一位置区间。

7.根据权利要求6所述的具有自散热功能的LED灯珠，其特征在于，所述灯芯组件包括散热座和发光芯片；

所述散热座的外壁与所述内腔中的内壁密封且固定相连，所述发光芯片设置于所述散热座靠近所述透镜的一侧上；

所述弹性复位件的一端与所述底座的底面相抵接，另一端与所述散热座相抵接；

所述主体的底部开设有开口，所述弹性振膜与所述开口的内壁密封相连；

其中，所述第二腔室位于所述散热座与所述弹性振膜之间。

8.根据权利要求1所述的具有自散热功能的LED灯珠，其特征在于，所述弹性振膜为压电膜。

9.一种灯具，其特征在于，包括灯体和如权利要求1-8中任一项所述的LED灯珠，所述LED灯珠安装于所述灯体上。