CN209355087U - 改进的下射灯 - Google Patents

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Abstract

一种下射灯组件，包括：(i)由熔点超过900℃的材料制成的壳体，壳体具有封闭壳体的后部的后端壁和至少一个侧壁；(ii)固态照明元件，安装成与壳体的后端壁热接触；其特征在于，下射灯组件没有单独的常规散热器。本实用新型包括所述结构的防火下射灯组件，以及包括小的通风孔的下射灯组件。

Description

改进的下射灯
技术领域
本实用新型涉及下射灯灯具，其尤其适用于但不限制于防火下射灯灯具。
背景技术
众所周知，照明工业中最重要的是防止LED固态照明元件过热。因LED 所消耗的大部分电能变成热量而不是光，如果热量没有被有效移除的话，LED 单元的预期寿命和光效率将会大幅降低。由此，高功率LED的高效热管理被认为是研究和发展的关键领域，并且当前市场上的所有这种LED下射灯，尤其是防火下射灯(其中LED固态照明元件容纳在防火壳体中)，都包括有某种类型的单独的散热器。
已经有很多方法用来将热量从LED固态照明单元移除，例如被动式散热器和主动式散热器、热管和蒸汽室。在这种应用中(尤其是在下射灯设计中) 被动式散热器已经被验证既经济又高效，并且，翅片式散热器是任何LED下射灯的基本要求也被认为是常识。在常见金属中，铝因为相对低廉而最经常被用作散热器材料，铝可以被模压或者铸造，并且具有相当高的导热系数k，其导热系数k取决于铝的纯度大约是200W/(m.k)(瓦特每米开尔文)。铜(k值 400)和银(k值429)都是比铝更好的热导体，但因更昂贵而不常用于防火下射灯的散热器中。相反，通常被用来制作防火壳体或者下射灯罐体的软钢是相对差的热导体，软钢的k值大约在43至53，这取决于钢中碳含量的百分比。由于这种低k值，在下射灯灯具中使用的散热器从来不用软钢制造。
总之，作为上述观察的结论，在照明工业中目前被认为常识的是：为了获得良好的工作寿命，高功率LED固态照明元件必须处于与散热器保持良好热接触的位置，且散热器是由具有良好导热性的材料(也就是说，具有高于约 100W/(m.k)的导热系数k)制成，并且优选地是翅片式铝制散热器。这些散热器在这种领域中被称为常规散热器。因为必须设置单独的散热器，会对下射灯的成本产生影响——会费钱、耗费珍贵的自然资源以及增加了制造过程中用于组装的成本和耗时。由于散热器不可避免地位于下射灯罐体的后端面或壁上，会对下射灯的总深度产生影响。这是重要的因素，尤其当位于下射灯上方的天花板中的空间有限，或者安装了下射灯的面板后方的空间有限时。
本实用新型的目的在于克服或者减轻上面概述的一些或者全部问题。
实用新型内容
根据本实用新型的第一方面，提供了一种下射灯组件。例如，下射灯组件包括：
(i)由熔点超过900℃的材料制成的壳体，该壳体具有封闭壳体的后部的后端壁和至少一个侧壁；
(ii)固态照明元件，安装成与壳体的后端壁直接热接触，使得由固态照明元件产生的热量被传递到壳体，随后通过对流和辐射发散进周围空气空间中；
其特征在于，向所述固态照明元件供电并控制所述固态照明元件所需的控制电路和部件被包括在所述壳体内，并且下射灯组件没有单独的散热器，且不依赖膨胀性材料来实现预期的防火等级。这与照明工业的一般理念和理解相反，不需要在壳体的内部或者外部设置单独的常规散热器，并且例如由软钢制成的防火壳体通过传递、对流和辐射，能够散发由固态照明元件产生的热量。这带来材料和制造成本上的显著节省。
优选地，壳体包括基本上管状的主体，该管状的主体具有前侧、后侧和至少一个侧壁。因此壳体可以形成为例如由片材得到的冲压件。在冲压件的后壁中唯一需要的孔是用于允许电缆进入固态照明元件和任何相关的控制装置。但是，可以理解，壳体的后端壁或者侧壁上可以设置其他的通风孔以帮助散热。如果这些孔很小，则不会损害组件在火灾测试中的防火等级。
优选地，壳体还包括在管状的主体的前侧处或者朝向管状的主体的前侧向外延伸的凸缘，该凸缘使得下射灯能够被固定在分割表面(例如天花板)中。
在特定的优选实施例中，固态照明元件包括多个LED。通过使用多个小的 LED而不是一个大的LED光引擎，其产生的热量分散在壳体的后壁的更大表面区域，从而改善了LED单元的预期寿命和光效率。
优选地，多个LED安装在一个印刷电路板上，该印刷电路板优选地是金属制成的印刷电路板(MPCB)，更优选地是金属PCB包含铝。铝制成的 PCB或者由其他具有高传热系数的金属制成的PCB更有效地将热量从LED传递到壳体中。
优选地，在PCB和壳体的后端壁之间设置有导热界面。作为示例，合适的导热界面是导热油脂、导热垫、石墨箔或导热丙烯酸胶膜。
优选地，下射灯组件还包括反射器，该反射器适于将来自固态照明元件的光引导出壳体的前部。组件还可以包括一个或多个透镜，透镜适于将由LED 产生的光聚焦成预期的光束角。
优选地，组件还包括透镜，透镜适于聚焦由固态照明元件发出的光。在特定的优选实施例中，附加电子部件容纳在环形的空间中，该环形的空间环绕于透镜或反射器。附加电子部件典型地包括选自部件组中的一个或者多个部件，该部件组包括电源部件、调光器控制部件、和控制IC部件。
优选地，附加电子部件位于底盖中。并且优选地，附加电子部件由顶盖覆盖。
优选地，壳体由钢构成，更优选地由软钢构成，并且壳体可以有利地由软钢片材压制而成，以维持制造成本的降低。
附图说明
本实用新型现在将仅通过与附图相关的示例来描述，其中：
图1示出了根据本实用新型实施例的下射灯组件的分解图；
图2A至2F示出了根据本实用新型的已组装下射灯的多种视图；
图3至图7示出了本实用新型实施例的包括剖视图的多种视图，其中在该实施例中，需要向LED供电以及控制LED的控制电路和部件包含在壳体内部，并且位于环绕于透镜的环形的空间中；
图8示出了另一个实施例的部件的分解图，其中，需要向LED供电以及控制LED的控制电路和部件包含在壳体内部；
图9和图10示出了包含固态照明元件的壳体的横截面图，该固态照明元件需要安装在天花板中的远程驱动器(未示出)；
图11和图12示出了包括内置驱动器的壳体的横截面图，壳体包含有固态照明元件并且被安装在天花板中；
图13图示了来自LED的热量如何首先传递到PCB，然后传递到壳体，并因此进入壳体后部周围的空气和环境中。
具体实施方式
在本文的情境中，术语“LED照明模块”指的是运行LED光引擎及其相关的控制电路，例如电源、调光器，和/或控制IC或电子设备。术语“LED模块”指的是安装在合适的PCB上的一个或多个LED光引擎，具有或者不具有任何相关的控制电路。
参照图1，示出了用于防火下射灯组件10的部件的分解图，该防火下射灯组件10除了金属壳体之外没有额外的或者单独的常规散热器，并且不依赖膨胀性材料来实现预期的防火等级。该组件包括：防火壳体11、LED模块12、反射器13、扩散器(diffuser)14和将扩散器保持在适当位置上的密封件15。壳体实际上是闭合的浅罐体，具有环绕罐体的前面并向外延伸的凸缘16。如图 2B所示，罐体的后部由后壁17封闭。组件包括由支架20、21支承的弹簧加载臂18、19，支架20、21通过铆钉22附接至罐体。这些弹簧加载臂抵压在安装有下射灯的表面的隐藏侧，并将凸缘16牢固地靠在该表面的可见侧。线夹 23附接至壳体的后壁的外侧，在罐体的后壁中具有小孔(未示出)，通过该小孔以允许电缆进入LED模块和任何相关的控制装置。该一个小的电缆入口孔不会影响罐体的防火等级。
LED模块直接附接至罐体的后端壁的内侧面，使得来自LED的光被引导出罐体或者壳体的前部敞口面。
在壳体是防火的情况下，壳体优选地由熔点超过900℃的金属制成，更优选地由超过1000℃的金属制成。钢是一种适合的材料，并且软钢由于熔点超过 1400℃而尤其适合，其可以容易地且廉价地被压制成预期的形状。
英国的防火天花板的防火标准在BS EN1365-2:2014中提出。要求防火构件必须在给定的时间段内能够耐受给定的温度。该给定的温度在1000℃左右，因此任何能够耐受那个等级的温度的金属都可以被用于防火壳体的制造。可以理解，其他国家在它们的防火标准中可以给定不同的温度。重要的是，尽管本示例中示出了由一片金属压制而成的壳体，但是壳体可以由两个或者更多个部件通过焊接或者其他方式稳固地固定在一起而形成。
即使下射灯组件不需要防火，在壳体构造中使用软钢也能起到好的作用。但是，如果下射灯组件不需要防火，可以理解，可以使用更广泛种类的其他材料来制造壳体——若那些材料具有相对高的导热系数或者在壳体中设置有通风孔。例如，多种塑料材料例如聚酰胺或者更低熔点的金属例如铝可以用于此目的。
LED模块12包括安装在铝制PCB上的多个单独的LED芯片。LED芯片的确切数量对本实用新型而言并不重要，其可以由相关专家依据额定功率和所需的流明输出来确定。布置多个LED芯片优于布置单个大的LED芯片，因为产生的热量分散在PCB的明显更大的表面区域，并由此进入壳体的更大区域。在图1所示的示例中，大约24个单个的LED芯片基本上分布在PCB的整个区域。以抛光的截锥形反射器形式的反射板13用于将来自LED的光引导出壳体的前部。LED由扩散器14保护，并且下射灯组件通过凸缘16和弹簧加载臂18、19固定在诸如天花板的表面中，弹簧加载臂18、19以常规方式作用在天花板的隐藏表面。
LED PCB以及LED模块12必须与壳体11的后端壁17的内侧处于良好的热接触。该良好的热接触可以通过导热界面材料增强，导热界面材料诸如为导热油脂、导热垫或垫组、石墨箔、导热丙烯酸胶膜、导热纳米复合材料或者聚合物。可以理解，任何合适的导热材料都可以用于该目的。壳体11的后端壁 17的内侧面基本上是平面的，以便于热量在LED PCB背部的整个表面区域上传递。
上文所述的实施例中，必要的电源、调光器和控制IC位于远程驱动器单元(未示出)中。包括图3至图8示出的其他实施例中，其中，电源、调光器和/或控制IC或电子设备位于壳体内。在图3至7示出的示例中，3×3阵列的9 个LED位于设置在壳体31的后壁37上的PCB上，并且如果期望的话，LED 可以与后壁37是良好的热接触。或者如果需要的话，这些部件可以与壳体热隔离。电源、调光器、其他控制IC和其他电子部件位于单独的环形的空间中，该环形的空间环绕于LED PCB并环绕在透镜33的外侧。在一个实施例中，这些其他的部件优选地安装在与LED PCB相分开的或者相远离的一个或更多个PCB上。在这种情况下，常规形式的固体的(solid)基本上截锥形的透镜33通过全内反射将来自LED的光引导出壳体的前部。这种布置形成了环形腔44，这些附加部件可以被容纳在环形腔44中。当使用如图1所示的反射板13时，形成类似的环形腔。
为了不直接添加到必须由壳体散发的热负荷，这些附加部件或者通过使用热绝缘材料，或者通过气隙，或者通过同时使用热绝缘材料和气隙，可以与壳体热绝缘以及电绝缘。
图8以分解图形式示出了包括图3至7中示出的下射灯组件类型的部件。由钢材压制而成的壳体包括前部凸缘46。在PCB上的LED模块42被固定至壳体41的后壁的内侧，且在二者表面之间具有导热胶。环绕LED PCB设置的是用于电源、控制器和驱动部件(可以在它们各自的PCB上看出，图8中的 55)的底盖54。顶盖56装在驱动部件的上方，并且优选地，透镜(未示出) 占用了顶盖内部空间。组件通过扩散器44和密封件45完成。图11中示出了安装在天花板中的这种类型的下射灯组件的剖视图，并且在图12中仅示出了壳体和LED模块。图9和图10中示出了具有远程驱动器(未示出)的下射灯组件的相应视图。
可以理解，上文中所述的这种布置——通过该布置，控制部件位于基本上环形的空间中，该环形的空间或环绕于透镜或环绕于反射器或同时环绕于透镜和反射器两者，或者该环形的空间或在透镜之后或在反射器之后或同时在透镜和反射器两者之后——不仅仅适用于上文所述的和前面描述的实施例中，还适用于其他的下射灯组件。也就是说，大部分的透镜和反射器在形状方面基本上是截锥形的，这易于在透镜或者反射器的基座周围留出基本上环形的空间，该空间可以有利于容纳各种不同的电气和电子部件。
从前面的描述中还可以理解，根据本实用新型的下射灯组件没有任何外部的壳体，并且没有外部的壳体环绕所述的壳体或者与所述的壳体相关联。因此，当所述的壳体被适当地安装在一些分割表面(例如天花板)之后时，所述的壳体位于自由空间中。
图13示出了来自LED模块的热量从壳体散发的方法。由上面所描述的可以理解，由使用中的LED模块产生的热量从铝制PCB传递到壳体11、31、 41、61，并通过对流和辐射散发到周围的空间和围绕壳体外部的环境中。独特地，这是在不需要附接至壳体或者关联到壳体上的单独的常规翅片式散热器的情况下达到的。因为由LED模块产生的一些热量通过辐射从壳体散发，因此将壳体的外表面加工成深色是有利的，优选地加工成黑色，更优选地加工成哑黑色。使用油漆或者黑色氧化物在钢制壳体上进行黑色涂饰非常容易且成本低廉。但是，预计从壳体损失的大部分热量是通过对流损失而不是通过辐射。

Claims (15)

1.一种下射灯组件，包括：
(i)由熔点超过900℃的材料制成的壳体，所述壳体具有至少一个侧壁和封闭所述壳体的后部的后端壁；
(ii)固态照明元件，安装成与所述壳体的后端壁直接热接触，使得由固态照明元件所产生的热量被传递到所述壳体，随后通过对流和辐射发散进周围空气空间中；
其特征在于，向所述固态照明元件供电并控制所述固态照明元件所需的控制电路和部件被包括在所述壳体内，并且所述下射灯组件没有单独的散热器，且不依赖膨胀性材料来实现预期的防火等级。
2.根据权利要求1所述的下射灯组件，其特征在于，所述壳体包括基本上管状的主体，该管状的主体具有前侧、后侧和至少一个侧壁。
3.根据权利要求2所述的下射灯组件，其特征在于，防火的所述壳体还包括在所述管状的主体的前侧处或者朝向所述管状的主体的前侧向外延伸的凸缘。
4.根据前面任一项权利要求所述的下射灯组件，其特征在于，所述固态照明元件包括多个LED。
5.根据权利要求4所述的下射灯组件，其特征在于，所述多个LED安装在印刷电路板(PCB)上。
6.根据权利要求5所述的下射灯组件，其特征在于，所述印刷电路板是金属制成的印刷电路板(MPCB)。
7.根据权利要求5所述的下射灯组件，其特征在于，在所述PCB和所述壳体的后端壁之间设置有导热界面。
8.根据权利要求1所述的下射灯组件，其特征在于该下射灯组件还包括反射器，所述反射器适于将来自固态照明元件的光引导出壳体的前部。
9.根据权利要求1所述的下射灯组件，其特征在于，该组件还包括透镜，所述透镜适于聚焦由所述固态照明元件发出的光。
10.根据权利要求8或9所述的下射灯组件，其特征在于，附加电子部件容纳在环形的空间中，该环形的空间环绕于透镜或反射器。
11.根据权利要求10所述的下射灯组件，其特征在于，所述附加电子部件包括选自组中的一个或多个部件，所述组包括电源部件、调光器控制部件、和控制IC部件。
12.根据权利要求10所述的下射灯组件，其特征在于，所述附加电子部件位于底盖中。
13.根据权利要求10所述的下射灯组件，其特征在于，所述附加电子部件由顶盖覆盖。
14.根据权利要求1或2所述的下射灯组件，其特征在于，所述壳体由钢构成。
15.根据权利要求14所述的下射灯组件，其特征在于，所述钢是软钢。
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