CN201050705Y - 高亮度led照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型目的在于提供一种高亮度LED照明装置，它能显著降低LED灯的结温，提高发光效率；并增加LED灯体的亮度和可视距离。本实用新型是这样实现的，一种高亮度LED照明装置，在金属基板上设有电路，LED灯体通过导线与电路相连，在金属基板下固定散热板，在金属基板和LED灯体上固定有调光反光结构，透光罩置于金属基板、LED灯体和调光反光结构的上方。这样，由于在高亮度LED照明装置上设置了金属基板、散热板、在LED灯体上设有金属杯座，LED灯体上的热量能通过金属杯座、金属基板、散热板迅速的传导出，散热效果相当明显。

Description

高亮度LED照明装置

技术领域

本实用新型涉及一种照明装置，特别是采用小功率发光二极管作为光源的照明装置。

背景技术

现有的随着经济的发展，对能源需求的日益增加，而转变经济增长的模式，降低能耗，从根本上缓解制约经济可持续发展的资源环境约束，成为急需突破的难题，而建立节能型社会，已经成为发展的必然和社会的共识。

提高照明的效率，降低照明能耗是节能的重要方向，发光二极管因为其工作电压低、耗电量小、性能稳定、重量轻、光强高、视感好、视角适中等优点越来越广泛的被应用作为光源。

但是现有发光二极管的功率较低，一般为0.5瓦、1瓦，而小功率的发光二极管的亮度较低，制约了发光二极管的应用范围，如应用于路灯、射灯等主动照明灯具；另外现有LED灯的发光二极管的发光时温度较高，可达100-120摄氏度，覆盖在发光二极管上的胶和荧光粉，以及灯杯外的透明环氧树脂的散热较差，导致发光二极管的结温较高，在环境温度在25度下，管脚的温度可达到50-70摄氏度。

现在产业发展的趋势是增大发光二极管的尺寸，从而提高发光二极管的功率，但是，增大发光二极管尺寸将导致发光二极管的温度成倍增加，使发光二极管和荧光粉的老化速度较快，光衰减较高，发光效率低。

所以充分利用现有小功率发光二极管，提高照明装置的亮度和可视距离，解决发光二极管的散热问题，成为业界迫切希望解决的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种高亮度LED照明装置，它能利用现有小功率的发光二极管，显著提高照明装置的亮度和可视距离；降低发光二极管的结温，提高发光效率。

本实用新型是这样实现的，一种高亮度LED照明装置，在金属基板上设有电路，LED灯体通过导线与电路相连，在金属基板下固定散热板，在金属基板和LED灯体上固定有调光反光结构，透光罩置于金属基板、LED灯体和调光反光结构的上方。

上述LED灯体包括在金属杯座上方形成的灯杯，发光二极管设于灯杯的底部，在灯杯的底部和周边设有镀膜层，发光二极管固定在镀膜层上；发光二极管设有一层胶，在胶上还覆盖有一层荧光粉和胶的混合物。

上述中间嵌入有管脚的支架套合在金属杯座周边，在灯杯外、支架上形成封闭的灯罩，在灯罩内充满了惰性气体。

上述管脚焊接在电路上，金属杯座紧贴在金属基板上。

上述调光反光结构包括模板，在模板上相邻设有内凹面弧度相同的两个或两个以上的灯碗，相邻的四个灯碗形成一个交叉点，灯碗的内凹面设有镀膜反光层；在灯碗的中心底部设有孔，LED灯体穿设于孔上，并置于灯碗的中心。

上述散热板通过扣件固定在固定架上。

上述透光罩的表面上形成波纹。

这样，由于在高亮度LED照明装置上设置了金属基板、散热板、在LED灯体上设有金属杯座，LED灯体上的热量能通过金属杯座、金属基板、散热板迅速的传导出，散热效果相当明显。

另外，在发光二极管外覆盖一层薄的荧光粉，厚达只需0.05-0.2mm，而现有的发光二极管外覆盖的荧光粉和胶的混合物，一般厚度达0.1-0.3mm，也显著提高了热的传导，增强了散热效果。

而且，在金属基板和LED灯体上固定有调光反光结构，LED灯体发出的光成不同的角度发散出去，一部份直接发射到灯碗口外，大部分的散光通过灯碗的内凹面反射，并最终反射到灯碗的碗口处，相邻灯碗散光的反射光在灯碗的交叉点汇聚，并形成干涉，光亮度得到增强，再向外发射；这样，由于设置了带有两个或两个以上灯碗的调光反光结构，提高LED灯体的亮度和可视距离，在需要相同照度的条件下，显著地降低了能耗。

而设置了带有波纹的透光罩，可以对多个LED发出的光进行整形，使发出光均匀。

这样，通过改善照明装置的结构，对灯杯进行了改善，设置了调光反光结构，显著提升了LED照明装置的亮度和可视距离；而设置了散热结构，提高了LED灯体的寿命，发光效率较高。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构分解图。

图2是本实用新型的俯视图。

图3是本实用新型的C-C剖视图。

图4是本实用新型的B-B剖视图。

图5是本实用新型的灯体的结构示意图。

图6是本实用新型的灯体的剖视图。

图7是本实用新型调光反光结构和灯体配合的原理示意图。

图8是本实用新型调光反光结构的立体图。

图9是本实用新型固定结构的示意图。

图10是本实用新型的使用示意图。

图号说明：

1、金属基板；2、电路；3、LED灯体；4、散热板；5、调光反光结构；6、透光罩；7、  扣件；8、固定架；31、灯杯；32、发光二极管；33、灯罩；34、气体；35、镀膜层；36、胶；37、荧光粉和胶的混合物；  39、杯座；310支架；311管脚；51、模板；  52、灯碗；521、灯碗的内凹面；522、相邻灯碗形成的交叉点；523、灯碗中心底部形成的开孔；531、发光二极管的散光；532、发光二极管的直接向碗口外的射光；533、发光二极管散光汇聚、干涉后的光线；

具体实施方式

如图1-4所示，在金属基板1上设有电路2，LED灯体3通过导线与电路2相连，在金属基板1下固定散热板4，在金属基板1和LED灯体3上固定有调光反光结构5，透光罩6置于金属基板1、LED灯体3和调光反光结构5的上方。

金属基板1和电路2之间可以设一层绝缘层，LED灯体3通过管脚焊接在电路上，散热板4和金属基板1可以通过螺丝固定，使两层板紧密贴合，而LED灯体3的金属杯座39底部也紧密贴合在金属基板1上，发光二极管32上的热量能通过金属杯座39、金属基板1、散热板4迅速的传导出，散热效果相当明显。

在电路2上均匀分布有LED灯体3，使LED灯体3之间的距离与模板51上灯碗中心点之间的距离相同，发光二极管的数量与灯碗的数量也相当，使电路2上每一个LED灯体3通过灯碗底部的孔523，穿设在灯碗52中，金属基板1和模板51可以通过螺钉、螺孔相固定。

透光罩6可以与金属基板1固定或与散热板4固定，而设置了带有波纹的透光罩6，可以对多个LED灯体3发出的光进行整形，使发出光均匀。

参照图5、6所示，本实用新型LED灯体3的结构，包括在金属杯座39上方形成的灯杯31，发光二极管32设于灯杯31的底部，在灯杯31的底部和周边设有镀膜层35，发光二极管32固定在镀膜层35上；发光二极管32设有一层胶36，在胶36上还覆盖有一层荧光粉和胶的混合物37。

上述中间嵌入有管脚311的支架310套合在金属杯座39周边，在灯杯31外、支架310上形成封闭的灯罩33，在灯罩33内充满了惰性气体34。

灯罩33可以为石英或其他透明材料，灯罩33内的气体34为惰性气体，最佳的为氮气，氮气的生产成本较低。

在灯杯31的底部和周边设有镀膜层35，镀膜的材料可以为铟、铝、铜；当然铟是比较好的选择，铟的反射效果佳，而且铟溶解后，可以粘结发光二极管32和杯底。

由于设有镀膜层35，镀膜层35起到极好的反光效果，由于发光二极管32的发光是发散性，向任何角度都可以发光，这样，可以收集发光二极管32发出的散光，大大提高了发光二极管32的发光效率。

胶36可以为PU胶、银胶、绝缘胶、环氧树脂胶、硅胶；PU胶是比较好的选择。

发光二极管32外覆盖的胶36以及胶和荧光粉的混合物37的厚度为0.05mm-0.2mm；覆盖有胶36和荧光粉和胶的混合物37的发光二极管32的顶部低于灯杯31的碗口。

这样，由于发光二极管32底部直接与灯杯31接触，克服了现有技术中发光二极管32通过胶36与灯杯31接触而导致传热效果不佳的缺点，使本实用新型具有极佳的散热效果。

另外，在发光二极管32外覆盖一层薄胶36以及荧光粉和胶的混合物37，厚达只需0.05-0.2mm，而现有的发光二极管32外覆盖的荧光粉和胶的混合物，一般厚度达0.1-0.3mm，也显著提高了热的传导，增强了散热效果。

这样，LED的光衰减率大大减低，同样的LED发光芯片，光强度显著增强。

另外，由于在金属杯座39上形成灯杯31，导热效果相当好，能够大大降低发光二极管32的结温；金属杯座39是铜杯座或也可以用铝镀铜的材质替代。

照图7所示，本实用新型调光反光结构光路原理图，调光反光结构包括模板51，在模板51上相邻设有内凹面521弧度相同的两个或两个以上的灯碗52，在灯碗51的中心设有LED灯体3，相邻的灯碗交叉形成弧线，并在弧线的顶端形成交叉点522。

LED灯体3的表面上反射的光，一部份在正中间成不同的角度直接向碗口外射光532，其余的散光一部份反射到碗口外，大部份的散光531通过灯碗内凹面521的反射，最终反射到灯碗口处，相邻灯碗散射光的反射光在灯碗的交叉点522汇聚，并形成干涉，光亮度增强，再向外发射光线533。

在灯碗52的中心底部设有一孔523，孔523的直径略大于灯体的直径，LED灯体3穿过底部的孔523，并居于灯碗52的中心，LED灯体3的顶部低于碗口面。

LED灯体3的顶部低于灯碗口面，可以收集尽可能多的散光，通过灯碗52凹面的反射并汇聚成强光，低于多少可以根据具体灯碗52和LED灯体3的形状进行确定，以达到最好的收集散光效果。

两个或两个以上的灯碗52一体成型在模板51上，灯碗52的内凹面镀银或镀铬等发光材料。

灯碗尺寸可以根据LED灯体中的发光二极管的型号和光学原理设置，以使大部分的散光能够反射到交叉点，当然，灯碗的内凹面镀银或镀铬等发光材料可以增加反射强度。

如图8所示，是16个灯碗的结构示意图，呈田字形对称分布的四个灯碗52在中心点形成一个交叉点522，LED灯体3大部份的散光通过灯碗内凹面的反射，最终反射到灯碗口处，四个灯碗52散射光的反射光在交叉点522汇聚，并形成干涉，光亮度增强，再向外发射光线533；由于有四个LED灯体的散光的反射光汇聚于一个交叉点，形成强光。

图9-10是本专利应用于路灯的安装示意图，通过固定于散热板上扣件7，扣件7再通过固定架8固定在灯杆上，在一个固定架8上可以固定一个或两个照明装置。

由于本实用新型解决了LED灯体的散热问题，利用现有小功率的LED灯体，提高照明装置的亮度和可视距离，使LED灯从被动光源可以转化为主动光源，可以作为照明灯、路灯、射灯，完全可以代替快速路、主干道、迎宾路、市中心道路等道路上的路灯和高杆灯。

下列是本专利的主要技术指标：

光源(Φ5)	LED	光源颜色(LED)	白色/琥珀色
				单颗LED亮度	2500～3500mcd	色温(K)	4000～8000
颗数(LED)	432PCS	工作温度(℃)	-40～60
				总光通量(lm)	2160	保存温度(℃)	-40～80
中心照度值(lx)	50lx	适用湿度(％)	≤80％
				单颗LED工作电流	19mA	灯壳材料	铝压铸成形

单颗LED发光角度	120℃～130℃	防护等级	IP65
				寿命(小时)	30000h(光衰≤20％)	灯高	8米
功率(W)	25	工作电压(V)	90～260
				总效率(％)	≥73	工作频率(HZ)	50/60
光束效率(％)	≥80	均匀度	＞0.4
				眩光限制	截光型，最大光强方向0～70°

下列是本专利应用于路灯照明的实测数据：

序号	灯杆高度	光源功率	中心点照度	两灯杆间中心点照度	备注
						1	3.5m	10W	55Lux	8Lux	灯杆间距10m
2	6m	30W	54Lux	7Lux	灯杆间距20m
						3	8m	50W	55Lux	5.6Lux	灯杆间距30m

Claims (8)

1.一种高亮度LED照明装置，其特征在于：在金属基板上设有电路，LED灯体通过导线与电路相连，在金属基板下固定散热板，在金属基板和LED灯体上固定有调光反光结构，透光罩置于金属基板、LED灯体和调光反光结构的上方。

2.如权利要求1所述一种高亮度LED照明装置，其特征在于：LED灯体包括在金属杯座上方形成的灯杯，发光二极管设于灯杯的底部，在灯杯的底部和周边设有镀膜层，发光二极管固定在镀膜层上；发光二极管上设有一层胶，在胶上还覆盖有一层荧光粉和胶的混合物。

3.如权利要求2所述一种高亮度LED照明装置，其特征在于：中间嵌入有管脚的支架套合在金属杯座周边，在灯杯外、支架上形成封闭的灯罩，在灯罩内充满了惰性气体。

4.如权利要求3所述一种高亮度LED照明装置，其特征在于：管脚焊接在电路上，金属杯座紧贴在金属基板上。

5.如权利要求1所述一种高亮度LED照明装置，其特征在于：调光反光结构包括模板，在模板上相邻设有内凹面弧度相同的两个或两个以上的灯碗，相邻的四个灯碗形成一个交叉点，灯碗的内凹面设有镀膜反光层；在灯碗的中心底部设有孔，LED灯体穿设于孔上，并置于灯碗的中心。

6.如权利要求1所述一种高亮度LED照明装置，其特征在于：散热板通过扣件固定在固定架上。

7.如权利要求1所述一种高亮度LED照明装置，其特征在于：透光罩的表面上形成波纹。

8.如权利要求2所述一种高亮度LED照明装置，其特征在于：发光二极管外覆盖的胶以及胶和荧光粉的混合物的厚度为0.05mm-0.2mm，覆盖有胶和荧光粉的发光二极管的顶部低于灯杯的碗口。

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