CN202691906U - 一种配置发光二极管灯芯的光学反射器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种配光效果非常优异、照明效果一致性好、生产成本低廉的配置发光二极管灯芯的光学反射器，包括有灯罩和发光二极管灯芯，其特征在于：在灯罩内腔的顶部通过模具安装有发光二极管灯芯，发光二极管灯芯为中空外翻结构，中空外翻发光二极管灯芯的背部为开口结构，该开口正对灯罩的顶部，在灯罩的顶部处与发光二极管灯芯开口相对应的位置处设有与外界相通的散热窗口，发光二极管灯芯的端部为与外界相通的出口，在散热窗口上设有散热风扇。

Description

一种配置发光二极管灯芯的光学反射器

技术领域：

本实用新型涉及光源技术领域，尤其是一种可以采用各种不同功率发光二极管构成高密集灯芯作光源的集成光学反射器。 

背景技术：

高密集强光型灯芯通过特定的光学反射器所制成的灯具，可广泛用于探照灯、机动车前照灯及街道、路桥或广场、建筑工地等的夜间照明；目前，在制作这些灯具时，多采用金属卤化物灯芯或高压钠灯芯作为光源，这些灯具耗散功率一般在100～1000瓦左右，亮灯时，还必须配置自耗功率比较大的镇流器和启动器，这种采用金属卤化物灯芯或高压钠灯芯作为光源的灯具，有其光的密集性好及生产技术成熟和成本低等特点，若配置与其合适的光学反射器，其配光效果理想，灯具照明的功能性较强，尤其是用作路灯照明时，其光源及其配光性能更能满足驾驶员和行人的视觉功效。但它的使用寿命一般在数千小时左右，而且电光转换效率较低，还含有对人体和环境有害的重金属“汞”等物质，不符合节能环保的要求。 

现市场上还出现不少采用“矩形光斑”配光的大功率发光二极管灯具，这种灯具采用分散型(非灯芯型)的光源结构，由于分散性光源的光散射角较大，故其定向照明的效率较低，且不可避免的产生光的多影像而导致人眼疲劳；同时，分散性光源(无灯芯光源)因不能应用于各种光学反射器上，因而不能借助光学反射器进行各种科学合理的光源配光技术，导致产品在性能用途方面缺乏多样性。 

在实用新型专利ZL200910040824.0《一种内置于空腔柱形发光二极管灯芯内的散热装置》的文献中，该专利技术方案是将一个带散热风扇的、并由安装于所述柱形发光二极管灯芯内腔的各段反射叶片，将源自风扇的冷风分段吹向发光二极管灯芯中的发光二极管，以提高整个发光二极管灯芯的散热均匀度，而这种采用一定规格的反射叶片，将一股以一定速度的冷风通过叶片反射到各段发光二极管灯芯设定位置，但按流体力学理论分析：反射冷风的着落位置与叶片的角度和冷风的速度有关，当风扇型号不同或同型风扇参数 不一致或反射叶片在使用过程中松动、变形时。就直接影响到设定的散热均匀度，导致产品工作的稳定性变差，再者，冷风经过叶片反射后，其效率也会明显降低；再从光源及其配光质效分析：由于所述专利的发光二极管灯芯与光学反射器是各自分开的，在所述的发光二极管灯芯与配置的光学反射器嵌装时，或在产品运输和漫长使用过程中，均有可能存在令灯芯与反射器间的位置发生偏异的隐患，由于光学反射器对光的反射具有一定的放大作用，这微小角度的偏差被放大后就直接影响灯具的配光质量，从而造成产品质效的一致性变差。附图1所示的曲线，就是由于发光二极管灯芯(半圆柱形)与其光学反射器左、右侧存在微小不对称偏差时，被检测出变差的等光强曲线图；从该曲线图中明显感觉到照射光域左、右区的光密度及照射面积有较大的差别(非对称性)。 

发明内容：

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种配光效果非常优异、照明效果一致性好、生产成本低廉的配置发光二极管灯芯的光学反射器。 

本实用新型的实用新型目的可以通过以下的技术方案来实现：一种配置发光二极管灯芯的光学反射器，包括有灯罩和发光二极管灯芯，在灯罩内腔的顶部通过模具安装有发光二极管灯芯，发光二极管灯芯为中空外翻结构，中空外翻发光二极管灯芯的背部为开口结构，该开口正对灯罩的顶部，在灯罩的顶部处与发光二极管灯芯开口相对应的位置处设有与外界相通的散热窗口，发光二极管灯芯的端部为与外界相通的出口。 

在散热窗口上设有散热风扇。 

在灯罩的背面及两侧设有隔离板，隔离板上与灯罩背面相接触的安装边与灯罩背面表面形状相匹配，隔离板位于散热窗口和发光二极管灯芯出口之间。 

散热窗口比发光二极管灯芯的开口尺寸大。 

制造上述光学反射器的方法步骤如下：①利用模具在灯罩的顶部加工出散热窗口，②裁剪好基板，往基板上插装发光二极管，③利用浸焊工艺把发光二极管与基板焊接在一起，④折弯基板，使基板形成中空外翻结构，⑤利用模具把中空外翻发光二极管灯芯固定安装在灯罩内腔的顶部，并令到发光二极管灯芯的开口正对散热窗口，而发光二极管灯芯的出口伸出灯罩外。 

在完成第⑤步后，在散热窗口上安装散热风扇。 

完成第⑤步后，把隔离板安装在灯罩的背面上。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下的有益效果：由于发光二极管灯芯与其光学反射器均是经同一模具的准确设定，光源与配光均已取得最佳参数，故光学反射器的配光更精确、效果更好，照明质量及效果的一致性好，发光二极管灯芯的散热效果和散热一致性非常好，由于发光二极管灯芯支架、散热装置支架及光学反射器均为同一铸件，节省了因需多具铸件而产生的成本和因需多个模具而发生的费用，减少了为组装发光二极管灯芯和散热装置的安装工序及其校正工序，大大提高了生产效率。 

附图说明：

图1为发光二极管灯芯在灯具内产生位置偏差时的配光曲线图； 

图2为光学反射器的正面立体结构图； 

图3为光学反射器的背面立体结构图； 

图4为图3的局部剖视图。 

图5为焊接于可弯曲电路板(即基板)上的发光二极管阵列模块结构图； 

图6为由图5平板状电路板(即基板)弯曲而成的半圆柱形灯芯组件结构图； 

图7为由图5平板状电路板(即基板)弯曲而成的半棱柱形灯芯组件结构图； 

图8为带冷、热介质隔离板的发光二极管灯芯及其光学反射器结构图； 

图9为发光二极管阵列模块电路原理图。 

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型专利作进一步说明。 

配置发光二极管灯芯的光学反射器包括有灯罩1和发光二极管灯芯2，在灯罩内腔3的顶部通过模具安装有发光二极管灯芯2，发光二极管灯芯2为中空外翻结构，具体地说，在灯罩内腔3顶部处对应散热窗口4一体成型有发光二极管灯芯支架5，将图5所表达的平面发光二极管阵列模块6，沿灯芯支架5形状弯折，形成中空外翻发光二极管灯芯2(如图2所示)，所述灯芯支架5也是散热装置支架，该中空外翻发光二极管灯芯2的背部为开口结构，该开口7正对灯罩1的顶部，在灯罩1的顶部处与发光二极管灯芯开口7相对应的位置处设有与外界相通的散热窗口4，发光二极管灯芯2的端部为与外界相通的出口8，在散热窗口4上设有散热风扇9。在灯罩1的背面及两侧设有隔离板10，隔离板10可与灯罩1一体成型，也可以分体成型，若是分体成型，则隔离板10上与灯罩1背面相接触的安装边与灯罩1背面表面形状相匹配，隔离板10位于散热窗口4与发光二极管 灯芯出口8之间。为了进一步提高散热的可靠性，散热窗口4比发光二极管灯芯2的开口7尺寸大。 

制造上述光学反射器的方法步骤如下：①利用模具在灯罩1的顶部加工出散热窗口4，②裁剪好基板11，这里的基板11为由敷铜板制成的电路板，将所需的发光二极管61插装在基板11上，形成发光二极管阵列模块6(如图5所示)，所述的发光二极管阵列模块6是先将多颗发光二极管同极性按坐标纵向并联为一列，再将多列的发光二极管按坐标横向串联而成，如图9所示，③利用浸焊工艺把所有的发光二极管61与基板11焊接在一起，④将基板11沿灯芯支架5折弯，使基板11形成中空外翻结构(如图6和图7所示)，⑤利用模具把中空外翻发光二极管灯芯2固定安装在灯罩内腔3的顶部，并令到发光二极管灯芯2的开口7正对散热窗口4，而发光二极管灯芯2的出口8伸出灯罩1外，⑥在散热窗口4上安装散热风扇9，⑦把隔离板10安装在灯罩1的背面上。给如图6和图7所示的发光二极管灯芯2施加合适功率的驱动电源，所述的发光二极管灯芯2将发出与灯芯形状相同的强光。 

在设计光学反射器的模具时，就准确地将所配套的发光二极管灯芯支架及其散热装置的支架实行一体化设计定型，如图2和图3所示，由于用于构成发光二极管灯芯2的灯芯支架5，是通过模具与灯罩1自然生成，不易变动且数据精密准确；将图5所示已焊接在可弯曲基板11上的发光二极管阵列模块6，按所述灯罩1中的灯芯支架5形状弯曲成图6所示的半圆柱体，并将其用螺丝固定好，这样就构成了一支不易变动且始终保持位于其灯罩1中最佳位置的半圆柱体的发光二极管灯芯2，如图2所示。从图6中看到：由于所构成的发光二极管灯芯2呈半圆柱形，其灯芯发光面的背面就自然形成了该发光二极管灯芯2的散热通道12，该散热通道12内可以布满该灯芯中每一颗发光二极管散热的金属导体，该密集的散热金属导体则对应于灯罩1背面的方形散热窗口4，散热窗口4面积略大于灯芯散热通道12的面积，以避免发光二极管灯芯2存在散热盲区，如图4所示；由于在所述灯罩1背面的方形散热窗口4上，设置有为该发光二极管灯芯2内腔导体散热的风扇支架，故可在散热窗口4上设定的最佳位置安装相应的散热风扇9，从而实现为整个发光二极管灯芯内腔(即热源)进行最直接有效的散热，散热后的散热介质，从与发光二极管灯芯2和灯罩1为一体的散热介质出口7排出，如图2或图3所示。在产品的大规模化生产过程中，为了尽量减少工序，提高生产效率和产品的可靠性，还可 以在设计模具时，在原规格的发光二极管灯芯2及其灯罩1的背面及两侧设置一块如图8所示的，冷、热介质隔离板10，隔离板10边沿与灯具金属外壳内侧沿面相接，所述的冷热介质隔离板10将灯具内腔分隔成冷、热介质的两个区间，装有发光二极管灯芯散热窗口4的区间为冷介质区间，隔离板10另一面的散热介质出口端为热介质区间，由于热介质区间的压力比冷介质区间的压力大；这样可以利用灯具的金属外壳对流经该外壳的、携带灯芯热量的热介质进行吸收，并由灯具金属外壳将源自发光二级管灯芯的热量向空中散发，从而达到介质反复循环散热的散热目的。 

采用上述方案后，本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果： 

1.光学反射器的配光效果好：由于发光二极管灯芯与其光学反射器均是经同一模具的准确设定，光源与配光均已取得最佳参数，故光学反射器的配光更精确、效果更好。 

2.光学反射器照明质效的一致性好：由于发光二极管与其光学反射器自成一体，不可变动，故规模化生产的灯具，其照明质量及效果的一致性好。 

3.灯芯散热效果好：由于发光二极管灯芯的整个内腔(热源)由大面积敞开且近距离直达的并列风扇同时散热，故发光二极管灯芯的散热效果好。 

4.光学反射器散热功效的一致性好：由于发光二极管灯芯支架与其散热装置的支架均由同一套模具确定，参数一致且不可互移，故光学反射器散热功效的一致性好。 

5.降低光学反射器成本和模具费用：由于发光二极管灯芯支架、散热装置支架及光学反射器均为同一铸件，节省了因需多具铸件而产生的成本和因需多个模具而发生的费用。 

6.生产效率高：由于减少了为组装发光二极管灯芯和散热装置的安装工序及其校正工序，大大提高了生产效率。 

7.提高发光二极管灯芯及其光学反射器间的防护等级：由于构成发光二极管灯芯的发光二极管阵列模块(如图5所示)，是经过浸焊工艺焊接于一块可弯曲的电路板上，焊接好的发光二极管阵列模块，密不渗水，从而提高发光二极管灯芯及其光学反射器间的防护等级。 

上述参照实施例对该光学反射器进行的描述是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离实用新型总体构思下的变化和修改，应属于本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种配置发光二极管灯芯的光学反射器，包括有灯罩和发光二极管灯芯，其特征在于：在灯罩内腔的顶部通过模具安装有发光二极管灯芯，发光二极管灯芯为中空外翻结构，中空外翻发光二极管灯芯的背部为开口结构，该开口正对灯罩的顶部，在灯罩的顶部处与发光二极管灯芯开口相对应的位置处设有与外界相通的散热窗口，发光二极管灯芯的端部为与外界相通的出口。

2.根据权利要求1所述的一种配置发光二极管灯芯的光学反射器，其特征在于：在散热窗口上设有散热风扇。

3.根据权利要求1所述的一种配置发光二极管灯芯的光学反射器，其特征在于：在灯罩的背面及两侧设有隔离板，隔离板上与灯罩背面相接触的安装边与灯罩背面表面形状相匹配，隔离板位于散热窗口和发光二极管灯芯出口之间。

4.根据权利要求1所述的一种配置发光二极管灯芯的光学反射器，其特征在于：在灯罩的背面及两侧一体成型有隔离板，隔离板位于散热窗口和发光二极管灯芯出口之间。

5.根据权利要求1所述的一种配置发光二极管灯芯的光学反射器，其特征在于：散热窗口比发光二极管灯芯的开口尺寸大。

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