CN101761791A - 发光二极管灯具 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管灯具，包括一灯罩及一设于该灯罩内的发光二极管光源，该灯罩为一椭球体状壳体的一部分，该灯罩从其所在椭球体的顶点沿长轴方向向焦点所在方向延伸，该灯罩于该壳体的长轴方向上与该顶点相对的一端设有一出光窗口，该壳体于靠近该顶点的焦点处设置一支撑体，该发光二极管光源设置在该支撑体上，该发光二极管光源为由若干发光二极管芯片组合形成的立体的发光源，所述立体的发光源发出的光线至少一部分光线射向该灯罩沿圆周方向的内壁上并经内壁反射后通过该灯罩所在椭球体远离该顶点的另一个焦点射出。该发光二极管灯具的光照效果的调整可以通过改变该光源上各发光二极管芯片的排列方式而达成，方便获得能满足不同需求的光照效果。

Description

发光二极管灯具
技术领域
本发明涉及一种照明装置，特别涉及一种具有较好光照效果的发光二极管灯具。
背景技术
发光二极管作为一种新兴光源，其具有节能、环保、长寿命等优点，因而在照明领域得到广泛应用和迅猛发展，发光二极管灯具的市场正在逐步形成并呈逐步完善的趋势，其将广泛地取代白炽灯、荧光灯等传统光源。
该发光二极管灯具一般包括灯罩及灯罩内的发光二极管光源。由于发光二极管是单侧出光，该发光二极管灯具的光照范围及光照均匀度均容易受到该发光二极管单侧出光的特性所限制。为了获得较好的光照效果，一般通过于灯罩内壁设置呈鱼麟状排布的若干反光板，通过分别调整每一反光板的位置、角度等，以反射及改变该发光二极管光源所发出光线的出射路线，以达到较好光照效果的目的。然而，该灯罩的结构比较复杂，且为了获得所需光照效果时，需要经过大量复杂的多重二次曲面叠加设计以确定所述反光板的位置、角度等，从而增加该发光二极管灯具设计的难度及成本，且其光照范围和光照亮度不易调节。随着发光二极管灯具产品的广泛应用，对其应用功能不断提出更多的要求，故现有的发光二极管灯具需进一步改进。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可以获得较佳光照范围及光照亮度的发光二极管灯具。
一种发光二极管灯具，包括一灯罩及一设于该灯罩内的发光二极管光源，该灯罩为一椭球体状壳体的一部分，该灯罩从其所在椭球体的顶点沿长轴方向向焦点所在方向延伸，该灯罩于该壳体的长轴方向上与该顶点相对的一端设有一出光窗口，该壳体于靠近该顶点的焦点处设置一支撑体，该发光二极管光源设置在该支撑体上，该发光二极管光源为由若干发光二极管芯片组合形成的立体的发光源，所述立体的发光源发出的光线至少一部分光线射向该灯罩沿圆周方向的内壁上并经内壁反射后通过该灯罩所在椭球体远离该顶点的另一个焦点射出。
上述发光二极管灯具中，所述发光二极管芯片组合形成立体的发光源与椭球体状的灯罩相互配合，可达到与于灯罩内壁设置若干呈鱼麟状排布的反光板的发光二极管灯具相似的光照效果；另外，该发光二极管灯具的光照效果的调整可以通过改变该光源上各发光二极管芯片的排列方式而达成，其结构简单，各发光二极管芯片所发出光线的出射路线由于椭球体的光学性质容易计算，从而方便获得能满足不同需求的光照效果。
附图说明
图1为椭圆的光学性质的示意图。
图2为本发明第一实施例中发光二极管灯具的立体分解图。
图3为图2所示发光二极管灯具的组装图。
图4为发明第二实施例中发光二极管灯具的立体分解图。
图5为发明第三实施例中发光二极管灯具的立体分解图。
具体实施方式
图1所示为椭圆的光学性质的示意图。该椭圆具有两个焦点F1、F2，从其中一个焦点F1发出的光线，经过椭圆反射后都通过另一个焦点F2。
图2及图3所示为本发明第一实施例中的发光二极管灯具，该灯具包括一灯罩10、一收容灯罩10内的发光二极管光源20、一对光源20供电以控制该光源20发光的控制电路(图未示)及一对该光源20散热的散热器30。
该灯罩10为一呈二分之一椭球状的壳体，其于长轴方向的一端形成一出光窗口11，于长轴方向的另一端设有一安装孔13。其中，该出口窗口11顺沿该壳体的短轴方向设置，该安装孔13位于该壳体的顶点处。该灯罩10内表面上设有一反射层12。该反射层12的材料可以为高反射金属材料，如铝、银或其合金、白色油墨或者其它多层膜高分子反射材料。本实施例中，该反射层12是一镀设于该灯罩10内表面上的铝膜。
该光源20包括五个发光二极管模块21。每一发光二极管模块21包括一电路板211及设于该电路板211上的一发光二极管芯片213。该控制电路包括若干分别将所述发光二极管模块21的电路板211与一外部电源电连接的导线。
该散热器30包括一导热柱31及设置在导热柱31一端的若干散热鳍片32。该导热柱31的横截面呈矩形，其设有散热鳍片32的一端作为散热端312位于灯罩10外，而另一端作为吸热端311穿入上述灯罩10内，所述发光二极管模块21分别设置于该吸热端311的整个周面上，即该吸热端311的端面314及与该端面314相邻的四个侧面315，故该吸热端311也作为承载发光二极管模块21的支撑体。每一散热鳍片32呈薄片状，且每相邻的两散热鳍片32之间沿该散热端312的延伸方向相互间隔。该吸热端311的长度大致等于该半椭球状灯罩10的焦点与顶点之间的距离。其中，位于该吸热端311的端面314上的发光二极管芯片213的出光面面向该灯罩10的出光窗口11，位于所述四个侧面315上的发光二极管芯片213的出光面分别面向该灯罩10沿圆周方向的内壁。该导热柱31可将发光二极管芯片213工作时产生的热量迅速传递至位于该灯罩10外的散热端312及位于该散热端312的散热鳍片32上，通过所述散热鳍片32的较大表面积及时散发至周围空气中。
组装时，导热柱31沿该灯罩10的长轴方向向内水平穿设安装孔13，该散热端312凸伸于灯罩10外部，吸热端311的端面314位于灯罩10的焦点处。所述五个发光二极管模块21分别贴设于该吸热端311的端面314及四个侧面315上，即所述发光二极管芯片213的发光点均大致位于灯罩10的焦点处。
工作时，所述发光二极管芯片213发出的一部分光线直接通过该灯罩10的出光窗口11射出，而另一部分光线射在该灯罩10内壁的反射层12上，经反射后从灯罩10的出光窗口11射出。由图1中椭圆的光学性质原理示意图可知，经灯罩10内壁的反射层12反射后从该出光窗口11射出的光线都将经过该灯罩10所在椭球体的另一个焦点。具体而言，位于顶侧面上的发光二极管芯片213的光线主要射在该灯罩10内壁的上半部分的反射层12上，经反射后光线通过该另一个焦点且主要朝向该焦点的下方射出；相反，位于底侧面上的发光二极管芯片213的光线主要设在该灯罩10内壁的下半部分的反射层12上，经反射后光线通过该另一个焦点且主要朝向该焦点的上方射出；同理，位于左、右侧面上的发光二极管芯片213的光线分别对应地主要设在该灯罩10内壁的左、右部分的反射层12上，经反射后光线通过该另一个焦点且分别主要朝向该焦点的右、左方射出。而位于该吸热端311的端面314上的发光二极管芯片213的光线主要直接通过灯罩10的出光窗口11射出，且大致平行地射向该另一个焦点的前方。所述发光二极管芯片213的光线最终可形成一大致呈矩形的光照范围，且各发光二极管芯片213之间发出的光线相互补偿，共同形成一均匀度较高的光照区域。
同时，通过改变该灯罩10所在椭球体的长轴与短轴的比值大小，还可以得到不同的聚光和散光的效果。如本实施例中，增大该灯罩10所在椭球体的长轴与短轴的比值，即长轴的长度增加，当长轴远大于该短轴的长度时，该灯罩10所在椭球体的另一个焦点与该灯罩10的焦点相互远离，且灯罩10的出光窗口11减小，因此，所述发光二极管芯片213所发出的光线经灯罩10内壁上的反射层12反射后，光线通过该另一个焦点后可近似平行的射出。相反的，减小该长轴与短轴的比值，即长轴的长度减小，且逐步接近该短轴的长度时，该灯罩10所在椭球体的另一个焦点与该灯罩10的焦点距离相互靠近，且灯罩10的出光窗口11增大，所述发光二极管芯片213发出的光线经灯罩10内壁上的反射层12反射后，光线通过该另一个焦点后可较发散的射出。
由于所述发光二极管芯片213共同形成一立体的发光源，即该发光源包括至少两个互成一定夹角的出光面，且每一出光面上包括至少一部分可相对该出光面垂直射出的光线，不仅可以避免单一发光二极管芯片213的单侧出光的特性带来的光照范围较小和均匀度不高的缺陷，该立体的发光源与半椭球体状的灯罩10内的反射层12相互配合，可形成与于灯罩10内壁设置若干呈鱼麟状排布的反光板的发光二极管灯具相似的光照效果；另外，该发光二极管灯具的光照效果的调整可以通过改变该光源上各发光二极管芯片213的排列方式而达成，即改变该立体的发光源的出光面的数量及相对位置，其结构简单，各发光二极管芯片213所发出光线的出射路线由于椭球体的光学性质容易计算，从而方便获得满足不同需求的光照效果。
图4及图5所示为本发明第二实施例中的发光二极管灯具，其与上述第一实施例的区别在于：该导热柱31a的吸热端311a的末端呈四棱台状，即支撑该光源的支撑体的末端呈四棱台状，该光源包括分设于该支撑体侧面315a上的四个发光二极管模块21。该支撑体的顶面314a朝向灯罩10的出光窗口11。每一侧面315a与顶面314a之间大致呈45度的夹角。因此，贴设于该支撑体侧面315a上的每一发光二极管芯片213所发出的光线中，均有一部分光线直接朝向该灯罩10的出光窗口11，即将该每一发光二极管芯片213的发光角度向灯罩10的出光窗口11所在方向偏移45度，从而可以避免部分光线向后射向该灯罩10设有安装孔13一端的内壁上，需要经过多次反射后再从该出光窗口11射出，从而增加光线的利用效率并经一步简化各发光二极管芯片213所发出光线的出射路线的计算。本实施方式中，所述发光二极管芯片213的光线最终形成一大致呈圆形的光照范围，且各侧面315a上发光二极管芯片213之间发出的光线相互补偿，共同形成一均匀度较高的光照区域。
上述第一实施例及第二实施例中，该导热柱31、31a均为导热性能较好的材料制成的实心柱体，实际上其也可以为圆柱体状，如通过于一圆柱体状导热柱的圆周面上开设槽口以分别固定所述发光二极管芯片213于该槽口内，或者用热管代替。
该导热柱31、31a的吸热端311、311a直接作为支撑该立体的发光源的支撑体，实际上支撑体与导热柱31、31a也可以为分离的元件，如分别单独形成矩体状或者四棱台状的支撑体，将所述发光二极管芯片21分别贴设于该支撑体后，再将所述支撑体与导热柱31、31a的吸热端311、311a末端连接，在该种实施方式中，当需要适用不同光照目的时仅需要更换该支撑体便可达成。
另外，该灯罩10的形状也可以为沿其所在椭球体的顶点沿长轴方向向焦点所在位置延伸的一部分，如可以为小于二分之一椭球体状壳体或者大于二分之一椭球体状壳体，只要保证该灯罩10于长轴方向上投影的长度大于该顶点与焦点之间的距离即可，该出光窗口11设于该壳体的长轴方向上与该顶点相对的一端。该灯罩10配合所述光源20包括的发光二极管芯片213的数量及排布的方式的变化以满足不同亮度需求及光照效果的要求，形成不同形状的支撑体以形成不同形状的立体的发光源，与灯罩10利用其所在椭球体的光学性质相互配合，以获得较好的光照效果。

Claims (10)

1.一种发光二极管灯具，包括一灯罩及一设于该灯罩内的发光二极管光源，其特征在于：该灯罩为一椭球体状壳体的一部分，该灯罩从其所在椭球体的顶点沿长轴方向向焦点所在方向延伸，该灯罩于该壳体的长轴方向上与该顶点相对的一端设有一出光窗口，该壳体于靠近该顶点的焦点处设置一支撑体，该发光二极管光源设置在该支撑体上，该发光二极管光源为由若干发光二极管芯片组合形成的立体的发光源，所述立体的发光源发出的光线至少一部分光线射向该灯罩沿圆周方向的内壁上并经内壁反射后通过该灯罩所在椭球体远离该顶点的另一个焦点射出。
2.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该灯罩于该长轴方向上的投影的长度大于该顶点与靠近该顶点的焦点之间的距离。
3.如权利要求2所述的发光二极管灯具，其特征在于：该灯罩为二分之一椭球体状，该出光窗口顺沿该壳体的短轴方向设置。
4.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：还包括一在长轴方向上穿设该顶点的导热柱，该导热柱包括一位于灯罩内的吸热端及一位于灯罩外的散热端，该支撑***于该吸热端的末端。
5.如权利要求4所述的发光二极管灯具，其特征在于：该吸热端延伸至该壳体靠近该顶点的焦点处，该吸热端的末端作为设置该发光二极管光源的支撑体。
6.如权利要求4所述的发光二极管灯具，其特征在于：该吸热端延伸至该壳体靠近该顶点的焦点处，该支撑体固定于该吸热端上。
7.如权利要求4所述的发光二极管灯具，其特征在于：该散热端包括设置于其外表面的若干散热鳍片。
8.如权利要求4至7中任意一项所述的发光二极管灯具，其特征在于：该导热柱为实心柱体或者热管。
9.如权利要求1至7中任意一项所述的发光二极管灯具，其特征在于：该支撑体的截面呈矩形，所述发光二极管芯片分别设于该支撑体的端面及与该端面相邻的四个侧面上。
10.如权利要求1至7中任意一项所述的发光二极管灯具，其特征在于：该支撑体呈四棱台状，所述发光二极管芯片分别设于该支撑体的四个侧面上。
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