CN201259153Y - 高效散热的大功率led投光灯 - Google Patents

高效散热的大功率led投光灯 Download PDF

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Abstract

高效散热的大功率LED投光灯，属于半导体照明技术领域。包括灯头外壳、灯头面板、透光罩板、LED光源、光管理装置、LED驱动器、旋转支架、安装底座，其特征在于，LED光源与光管理装置置于灯头外壳、灯头面板与透光罩板围成的密闭空间内；LED光源紧贴于灯头外壳内壁；灯头外壳与LED光源的接触壁外侧设有若干列栅格状散热筋条；LED驱动器置于旋转支架内部的另一密闭空间内，两个密闭空间相邻。本实用新型散热路径短，散热面积大，可以有效散发LED光源产生的热量，控制LED结温，提高光效，减少能耗，抑制光衰，提高使用寿命。同时，通过旋转机构与可拆装结构进一步拓展了灯具的应用范围。

Description

高效散热的大功率LED投光灯
技术领域
本实用新型涉及一种高效散热的大功率LED定向投射光灯具(射出光束的照射范围角度小于30°时一般称为“投光灯”，射出光束的照射范围角度不小于30°时称为“泛光灯”，本实用新型中未特殊说明时统称“投光灯”)的结构，特别是以大功率、高亮度发光二极管为光源的定向投射光灯具，属于半导体照明技术领域。
背景技术
传统的投光灯，其光源大多采用钨丝灯泡、水银灯、碘钨灯或高压钠灯等，制成的投光灯粗大笨重、耗电量大、维修费用高、环境污染严重，照明效果在色彩、变换等方面均不尽人意。
1695年，全球第一款商业化发光二极管(LED)诞生，随着技术的不断进步，LED的发展相当迅速，近年来，某些颜色的LED的发光效率大大超过白炽灯，甚至达到荧光灯的发光效率。与传统投光灯电光源相比，LED光源基本无毒害、无电磁污染、且具有体积小、能耗低、光效高、发热量相对较低和使用寿命长等多方面优点，完全可以替代传统光源制作投光灯。
考虑到单片LED发光亮度不足，LED灯具一般采用LED阵列式结构，由此产生了LED灯具热量集中、局部温度过高，从而引起电路控制***不稳定、能耗过大，灯具寿命降低等问题，由此，如何解决散热则成为阵列式LED灯具所需要面对的难题。
在中国专利授权公告号CN2932071Y文献中，公开了一种LED投光灯，其LED光源与电器部件均封装于PCB基板，且密封于灯体内部，几乎没有散热渠道，灯体内温度定然会对LED光源及灯具的正常使用产生不良影响。
在中国专利授权公告号CN2767822文献中，公开了一种圆形大功率LED投光灯，其灯体内部设置有散热器，但散热器并不与外界空气接触，热量仍聚集在灯体内部，无法产生明显散热效果。
现今已有LED投射光灯具产品中，LED发热对其驱动控制电路的影响也常被忽视。LED属于低压驱动元器件，若LED光源与驱动器间距离过大，易造成线路损耗大及LED电压不足等问题；但若LED光源与驱动器间距离过小，由于LED热量较大，易造成其电路稳定性降低，能耗大幅增加，使用寿命大幅减少等各种情况。
在中国专利授权公告号CN200982544Y文献中，公开了一种大功率LED投光灯，其LED光源与电气部件均封装于灯壳内部，灯壳内部还加装风扇，外部设散热筋条，该结构对散热有一定作用，但该灯具结构复杂，生产维修麻烦，同时灯体内部温度对电器部件影响大，因此电路稳定性不高，能耗增大，对灯具使用寿命有较大负面影响。
在中国专利授权公告号CN2886319Y文献中，公开了一种大功率LED投光灯，其LED光源封装于灯体内部设置的隔板上，隔板与外壳热连接，电气部件位于隔板另一侧的密闭空间内，该灯具散热路径长，散热截面小，散热效果并不明显，而且LED光源直接与金属外壳电连接，存在一定安全隐患。
此外，区别于传统投光灯具，LED灯具的LED光源大多为直流低压驱动光源，需要先进行变电转化，单灯供电与多灯供电也存在一定区别，而现有LED投光灯具在结构上并不能很好的进行兼容。
实用新型内容
本实用新型的目的是要克服上述现有技术的缺点，提供一种具有高散热效果、低能耗、高稳定性、较长使用寿命，同时结构相对简单，安装便捷，应用范围广的高效散热的大功率LED投光灯(泛光灯)。
本实用新型的目的是这样实现的：一种高效散热的大功率LED投光灯，包括灯头外壳1、灯头面板2、透光罩板3、LED光源4、光管理装置5、LED驱动器6、旋转支架7、安装底座8。LED光源4与光管理装置(5)置于灯头外壳1、灯头面板2与透光罩板3围成的密闭空间内；LED驱动器6置于旋转支架7内部的另一密闭空间内，与LED光源4之间不存在直接热传导；同时，两个密闭空间相邻，LED驱动器6与LED光源4之间的低压传输距离短，不造成过度的线路损耗。
所述的LED光源4紧贴于灯头外壳1内壁；灯头外壳1与LED光源4的接触壁外侧设有若干列栅格状散热筋条1-1。所述灯头外壳1与LED光源4之间的贴合缝隙填充有高导热性介质。
当LED光源4的数量较多时，各LED光源之间的连线比较繁杂，因此将所有LED光源4封装于一块或多块导热基板10，LED光源之间的布线连接结构设置于导热基板10内，LED光源与导热基板10之间形成直接热传导，导热基板10紧贴于灯头外壳1内壁。所述灯头外壳1与导热基板10之间的贴合缝隙填充有高导热性介质。
所述光管理装置5的作用为调整灯具的发光角度与配光效果，具体表现为透镜或光反射器。
所述的旋转支架7设有平行于灯具安装面的旋转机构和垂直于灯具安装面的旋转机构，使灯具的出光方向可以在空间一定角度范围内进行自由调整。所述的平行于灯具安装面的旋转机构是旋转支架7的上、下两旋转臂的转臂铰接机构7-1的旋转轴线平行于安装底座面；所述的垂直于灯具安装面的旋转机构是旋转支架7下部与安装底座相铰接的连接转盘7-2的旋转中心线垂直于安装底座面。
所述旋转机构均带有锁定结构。
所述的灯头外壳1、灯头面板2、可旋转支架7、安装底座8、LED转换电源容置盒9的外壳9-2、以及LED导热基板10的基材均为强度和导热性能良好的金属或合金材料；透光罩板3的基材为高透光性的玻璃或塑料等透明材料。
所述的高效散热的大功率LED投光灯，当输入电压、电流不能直接满足LED驱动器6的输入电要求时，还需加设一个可拆卸的LED转换电源容置盒9，LED转换电源容置盒9内设有LED转换电源9-1，对接入LED驱动器6的电流进行预先转换以满足LED驱动器6的输入要求。LED转换电源容置盒9固定于安装面，灯具通过安装底座8固定于LED转换电源容置盒9。
所述的LED驱动器6上可根据需要加载LED控制电路。当设有LED转换电源容置盒9时，LED驱动器(6)还可以集成于LED转换电源(9-1)。
本实用新型结构新颖合理简单，生产制造容易，散热效果好。具体优点如下：
1)“LED光源→灯头外壳→外界”或“LED光源→导热基板→灯头外壳→外界”的散热通道，散热路径短，散热环节少；散热壁外部设有散热筋条，散热面积大。因此可以有效散发LED光源产生的热量，控制LED结温，利于提高光效，减少能耗，抑制光衰，提高使用寿命。
2)LED光源、LED驱动器、LED转换电源分处于不同密闭空间，三个密闭空间之间的距离不大，且不存在直接热交换，在不增加线路损耗的基础上有效抑制了LED光源、变压器等发热部件所产生的热量对LED驱动器上的热敏元器件造成的不良影响，进一步减小了能耗，提高了产品的稳定性与使用寿命。
3)结构上实现了投射光灯具的光线投射方向在空间一定方向区域内具有可调性，使灯具的安装、应用更为灵活可靠，拓展了灯具的应用范围。
4)可拆装式的LED转换电源盒，使灯具更方便地兼容高压交流输入与低压直流输入，同时在结构上更为灵活，更方便满足市场客户的需求，更利于控制成本，安装维护更为便捷，进一步拓展了灯具的应用实用性。
5)多种模块化设计应用，加工便捷，成本低廉，装配简易，适用于批量生产。
以下，结合附图与实施例对本实用新型进行进一步说明
附图说明
图1是本实用新型的实施例1未安装LED转换电源容置盒时的立体结构示意图；
图2是本实用新型的实施例1安装了LED转换电源容置盒时的立体结构示意图；
图3是本实用新型的实施例1安装了LED转换电源容置盒时的分解结构示意图；
图4是本实用新型的实施例1安装了LED转换电源容置盒时的截面结构示意图；
图5是本实用新型的灯头部位的散热结构示意图；
图6是本实用新型的实施例2未安装LED转换电源容置盒时的立体结构示意图；
图7是本实用新型的实施例2安装了LED转换电源容置盒时的立体结构示意图。
图中：1灯头外壳，1-1散热筋条、2灯头面板，3透光罩板，4LED光源，5光管理装置，6LED驱动器，7旋转支架，7-1转臂铰接机构、7-2连接转盘、8安装底座，9LED转换电源容置盒，9-1LED转换电源，9-2外壳、10导热基板。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2、图3、图4、图5所示，27W高效散热的LED方形泛光灯，包括灯头外壳1、灯头面板2、透光罩板3、LED光源4、光管理装置5、LED驱动器6、可旋转支架7、安装底座8，以及相应的电气连接结构、安装结构与防水结构等(如图1所示)。灯头外壳1、灯头面板2、透光罩板3组成灯头部件，装于可旋转支架7一端；九颗LED光源4封装于一块整体式LED导热基板10形成LED光源组件，与光管理装置5一起安置于灯头部位由灯头外壳1、灯头面板2与透光罩板3围成的密闭腔体内；LED驱动器6安置于可旋转支架7内部的密闭腔体内。安装底座8装于旋转支架7的另一端。电源线经由安装底座8、可旋转支架7接入LED驱动器6，经转换后接入灯头内部的LED光源组件。
本实施例中，LED驱动器6的输入要求为24V直流输入，当输入电源不足以满足LED驱动器6的输入要求时，在安装底座8下部加设LED转换电源容置盒9，内置LED转换电源9-1(如图2、图3、图4所示)。110～240V的交流电源接入LED转换电源9-1，转换为24V直流电，经由安装底座8、旋转支架7接入LED驱动器6，经转换后接入灯头内部的LED光源组件。
本实施例中每颗LED光源4额定功率为3W，九颗LED光源4分三路并联，每一路中的三颗LED光源4串联连接，其间的布线结构以印刷电路形式设置于LED导热基板10。LED驱动器6内加载控制电路，可对三路LED光源4分别进行调控。
所述的LED光源4紧贴LED导热基板10表面形成热接触，LED导热基板10紧贴灯头外壳1内壁形成热接触，灯头外壳1上与导热基板10的接触壁外侧设置有多列栅格状散热筋条1-1，散热筋条1-1直接裸露于外界空气中，形成“LED光源4→导热基板10→灯头外壳1→外界”的散热通道(如图5所示)，有效散发LED光源4产生的热量。
本实施例中所述的热接触是用高导热性的硅脂材料填充贴合缝隙形成的导热接触。
本实施例中，LED光源4和LED转换电源9-1中的部分元器件为发热部件，特别是LED光源4的发热量较大，LED驱动器6中的部分元器件对温度较为敏感。因为LED光源4、LED驱动器6、LED转换电源9-1分处于不同密闭腔体，各腔体之间不存在直接热传导，最大限度减小了发热元器件所发散的热量对热敏元器件的影响，提高了电路工作稳定性。另一方面，所有元器件均处于灯具内部，低压传输线路并不长，因此，提高电路稳定性并没有增加线路能耗。
本实施例中，灯头外壳1、灯头面板2、可旋转支架7、安装底座8、LED转换电源容置盒9的外壳9-2均为强度和导热性能良好的金属铝材压铸成型；LED导热基板10的基材为高导热性能的铝合金薄板；透光罩板3的基材为高透光性的钢化玻璃，为提高美观性，透光罩板3上除了出光区域外内表面喷涂，进行遮光处理；当灯具对防眩光要求较高时，透光罩板3内表面可作磨砂或菱晶处理。
旋转支架7为可旋转调整支架，具有上下两个旋转臂，其转臂铰接机构7-1带有平行于安装面的旋转轴，可绕该旋转轴在±65°范围内旋转，使灯具的发射光方向与灯具安装面夹角在该范围内可调。同时，旋转支架7与安装底座8之间的连接为可旋转连接，旋转支架7下部的连接转盘7-2置于安装底座8上相匹配的转盘座中，并与安装底座8铰接，该铰接连接的旋转轴垂直于安装底座面，灯头通过旋转支架7可绕该旋转轴在±180°范围内旋转，使灯具的发射光方向在平行于安装面的平面内可调。结合上述两个旋转结构，灯具投射光的方向可在三维空间的一定方向区域内进行任意调整。
另一方面，灯具上还加设旋转锁紧结构，使灯头在上述旋转调整至合适位置后可以锁定。
本实施例中，光管理装置5为LED透镜，该LED透镜的出光角度为38°，因LED光源4安装于同一平面，因此灯具的出光角度也为38°，根据前文定义，本实施例为LED泛光灯具。
本实施例为户外应用灯具，还加设防水胶垫、防水接头等防水结构，整体防护等级不低于IP65。所有裸露结构的材质具备一定的耐腐蚀、抗老化性能。
实施例2
如图5、图6、图7所示，为9W高效散热的LED圆形投光灯，包含三颗LED光源4，每颗LED光源4额定功率为3W，其光管理装置5为LED透镜，该LED透镜的出光角度为25°，所有LED光源4安装于同一平面，因此灯具的出光角度也为25°，根据前文定义，本实施例为LED投光灯具。
本实施例其他电气结构、机械结构均类似于实施例1。

Claims (10)

1、一种高效散热的大功率LED投光灯，包括灯头外壳(1)、灯头面板(2)、透光罩板(3)、LED光源(4)、光管理装置(5)、LED驱动器(6)、旋转支架(7)、安装底座(8)，其特征在于，LED光源(4)与光管理装置(5)置于灯头外壳(1)、灯头面板(2)与透光罩板(3)围成的密闭空间内；LED光源(4)紧贴于灯头外壳(1)内壁；灯头外壳(1)与LED光源(4)的接触壁外侧设有若干列栅格状散热筋条(1-1)；LED驱动器(6)置于旋转支架(7)内部的另一密闭空间内，两个密闭空间相邻。
2、如权利要求1所述的高效散热的大功率LED投光灯，其特征在于，所有LED光源(4)封装于一块或多块导热基板(10)内，LED光源之间的布线连接结构设置于导热基板(10)内，导热基板(10)紧贴于灯头外壳(1)内壁。
3、如权利要求1至3所述的高效散热的大功率LED投光灯，其特征在于，所述灯头外壳(1)与LED光源(4)之间的贴合缝隙，或灯头外壳(1)与导热基板(10)之间的贴合缝隙填充有高导热性介质。
4、如权利要求1所述的高效散热的大功率LED投光灯，其特征在于，所述光管理装置(5)为透镜或光反射器。
5、如权利要求1所述的高效散热的大功率LED投光灯，其特征在于，所述的旋转支架(7)设有平行于灯具安装面的旋转机构和垂直于灯具安装面的旋转机构，其特征进一步在于，所述旋转机构均带有锁定结构。
6、如权利要求5所述的高效散热的大功率LED投光灯，其特征在于，所述的平行于灯具安装面的旋转机构是旋转支架(7)的上、下两旋转臂的转臂铰接机构(7-1)的旋转轴线平行于安装底座面平行于安装底座面。
7、如权利要求5所述的高效散热的大功率LED投光灯，其特征在于，所述的垂直于灯具安装面的旋转机构是旋转支架(7)下部与安装底座相铰接的连接转盘(7-2)的旋转中心线垂直于安装底座面。
8、如权利要求1至7所述的高效散热的大功率LED投光灯，其特征在于，还设有一个可拆卸的LED转换电源容置盒(9)，LED转换电源容置盒(9)内设有LED转换电源(9-1)，对接入LED驱动器(6)的电流进行预先转换；LED转换电源容置盒(9)固定于安装面，灯具通过安装底座(8)固定于LED转换电源容置盒(9)。
9、如权利要求1所述的高效散热的大功率LED投光灯，其特征在于，所述的LED驱动器(6)上加载LED控制电路。
10、如权利要求1所述的高效散热的大功率LED投光灯，其特征在于，所述的LED驱动器(6)集成于LED转换电源(9-1)。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu SFT Optoelectronic Science & Technology Co., Ltd.

Assignor: Shi Jie

Contract record no.: 2010320000141

Denomination of utility model: Highly effective heat radiation high power LED projector

Granted publication date: 20090617

License type: Exclusive License

Record date: 20100226

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Granted publication date: 20090617

Termination date: 20111008