CN213236994U - 一种led照明设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种LED照明设备，其特征在于，包括：灯头；壳体；电源，所述电源设置于所述壳体内；发光单元，所述发光单元与所述电源电连接；以及热交换单元，所述发光单元与所述热交换单元连接并形成导热路径；所述热交换单元上设置有用于固定所述发光单元的固定单元，所述热交换单元包括基座，所述发光单元包括发光体和基板，所述发光体安装于所述基板上；所述固定单元包括第一固定单元和第二固定单元，所述第一固定单元和所述第二固定单元均固设在所述基座上，所述第一固定单元和所述第二固定单元分别与所述基板长度方向的两端配合。

Description

一种LED照明设备
本实用新型申请是2020年5月8日提交中国专利局、申请号为202020738115.1、新型名称为“一种LED照明设备”的分案申请。
技术领域
本实用新型涉及一种LED照明设备，属于照明领域。
背景技术
LED灯因为具有节能，高效，环保，寿命长等优点而被广泛采用诸多照明领域中。LED 灯作为节能绿色光源，高功率LED的散热问题益发受到重视，由于过高的温度会导致发光效率衰减，高功率LED运作所产生的废热若无法有效散出，则会直接对LED的寿命造成致命性的影响，因此，近年来高功率LED散热问题的解决成为许多相关者的研发重要课题。
现有技术中的LED照明设备，通常包括灯板、散热器和电源等。灯板与散热器接触而形成热传导路径，以利于灯板上的LED工作时产生的热量快速传导至散热器。现有技术中的 LED照明设备的灯板和散热器通常采用螺栓或铆钉等固定结构进行固定，其具有以下缺点：安装不方便，影响装配效率；灯板两端被固定后，灯板和散热器可能因材质不同，而具有不同的收缩率，经长时间冷热交替，灯板在长度方向上可能被固定结构挤压，造成灯板相对散热器而***，导致热传导效率降低。
有鉴于上述问题,以下提出本实用新型及其实施例。
实用新型内容
本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种LED照明设备，以解决上述问题。
本实用新型实施例提供一种LED照明设备，其特征在于，包括：
灯头；
壳体，其与所述灯头连接；
电源，所述电源设置于所述壳体内；
发光单元，所述发光单元与所述电源电连接；以及
热交换单元，所述发光单元与所述热交换单元连接并形成导热路径；
所述热交换单元上设置有用于固定所述发光单元的固定单元，所述热交换单元包括基座，所述发光单元包括发光体和基板，所述发光体安装于所述基板上；
所述固定单元包括第一固定单元和第二固定单元，所述第一固定单元和所述第二固定单元均固设在所述基座上，所述第一固定单元和所述第二固定单元分别与所述基板长度方向的两端配合。
本实用新型实施例所述第一固定单元包括第一槽部，所述第二固定单元包括第二槽部，所述第一槽部和所述第二槽部的开口方向相对设置，所述基板的一端卡入所述第一槽部，而所述基板的另一端卡入所述第二槽部。
本实用新型实施例所述第一固定单元上设置第一壁，所述第一壁与所述基座之间形成所述第一槽部，所述第二固定单元上设置第二壁，所述第二壁与所述基座之间形成所述第二槽部。
本实用新型实施例所述第一壁及所述第二壁分别接触于所述基板的表面。
本实用新型实施例所述基板的一侧的端部抵在所述第二槽部的底部。
本实用新型实施例所述基板的一侧与所述第一槽部的底部具有间隙。
本实用新型实施例所述第一壁的厚度尺寸在靠近所述第二壁的方向上逐渐递减。
本实用新型实施例所述第二壁的厚度尺寸在靠近所述第一壁的方向上逐渐递减。
本实用新型实施例所述第一槽部的底部至所述第二壁的端部的距离大于所述基板的长度尺寸。
本实用新型实施例所述基板的表面设置导热胶。
本实用新型实施例所述导热胶涂覆于所述基板上相对于所述发光体的另一面，且所述导热胶与所述基板的外缘保持间距。
本实用新型实施例所述基板贴合安装在所述基座后，所述导热胶至所述基板的外缘的间距值为0～10mm。
本实用新型实施例所述基板具有一用于设置所述发光体的设置区域，所述导热胶的位置对应于所述设置区域的位置。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型包括以下任一效果或其任意组合：基板通过第一固定单元和第二固定单元固定，安装方便，可提高装配效率；基板的一侧的端部抵在第二槽部的底部，以此控制基板的安装位置，保证不同LED照明设备的基板的安装位置的一致性；基板的另一侧与第一槽部的底部保持间隙，该间隙的设置，可防止基板受基座挤压而变形；导热胶与基板的外缘保持间距，因而，基板与基座贴合时，导热胶具有一定的往外的流动空间，以避免导热胶溢出。
附图说明
图1是一实施例中LED照明设备的主视结构示意图；
图2是一实施例中的灯头模块的示意图；
图3是图1的仰视图；
图4是图3去掉光输出单元的示意图；
图5是图1中的LED照明设备的剖视结构示意图；
图6是一实施例中的LED照明设备的结构示意图；
图7是图6中的LED照明设备的结构示意图，显示其与水平面成一夹角；
图8是一实施例中的LED照明设备的结构示意图；
图9是图8去掉光输出单元后的仰视图；
图10是一实施例中的第二部分的剖视结构示意图；
图11是一实施例中的第二部件的立体结构示意图；
图12是一实施例中的第一部件的立体结构示意图；
图13是一些实施例中的散热鳍片的各种形状；
图14是图1中的LED照明设备去掉光输出单元的立体结构示意图；
图15是图14中的A处的放大示意图；
图16A是图1中的光输出单元的立体结构示意图；
图16B是图1中的热交换单元的立体结构示意图；
图17是一实施例中的热减缓单元与发光单元的配合示意图；
图18是图17中的B处的放大图；
图19是图17中的C处的放大图；
图20至图23是一实施例中基板安装至热交换单元的安装示意图；
图24是一其他实施例中的基板与热交换单元的配合示意图，显示第一壁和第二壁未弯折的状态；
图25是图24中的基板与热交换单元的配合示意图，显示第一壁和第二壁弯折并压紧基板；
图26是图1的俯视结构示意图；
图27是图1中的基板的主视图；
图28是图27的后视图，显示涂覆导热胶的状态；
图29是其他实施例中的热交换单元的示意图，显示基座上设置溢胶槽；
图30是其他实施例中的基板的示意图，显示基板上设置溢胶槽。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于下面所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。下文中关于方向如“轴向方向”、“上方”、“下方”等均是为了更清楚的表明结构位置关系，并非对本实用新型的限制。在本实用新型中，所述“垂直”、“水平”、“平行”定义为：包括在标准定义的基础上±10％的情形。例如，垂直通常指相对基准线夹角为90度，但在本实用新型中，垂直指的是包括80度至100以内的情形。另外，本实用新型中所述LED照明灯的使用情况、使用状态，指的是LED灯以灯头水平方向安装的使用情境，如有其他例外情况将另做说明。
参见图1，本实用新型一实施例中，涉及一种LED照明设备，其包括第一部分Ⅰ、第二部分Ⅱ及第三部分Ⅲ。如图1所示，第一部分Ⅰ、第二部分Ⅱ及第三部分Ⅲ用虚线划分示意，其中，第一部分Ⅰ、第二部分Ⅱ及第三部分Ⅲ依次设置。
参见图1和图2，第一部分Ⅰ主要用以对应连接外部供电设备(例如灯座)，其中第一部分Ⅰ包括灯头模块7，灯头模块7至少包括灯头71，所述灯头71具有连接外接灯座的外部螺纹，可以理解，灯头模块7还可以具有灯头转接器711，其可以具有外接灯座的外部螺纹712和内部螺纹713。
参见图1、图4和图5第二部分Ⅱ主要用以设置LED照明设备的电子组件，其中第二部分Ⅱ包括壳体3、电源4，壳体3限定第一部分Ⅰ的外形尺寸，且壳体3内限定一腔体301，使电源4可设置在腔体301内。参见图10，电源4可包括电源板41及电子元件42，电子元件42设于电源板41上。其中，电源板41垂直或大致垂直于第一方向X。
参见图1，图3，图4和图5，第三部分Ⅲ主要用以提供LED照明设备的散热(针对光输出单元5的散热)和光输出功能，第三部分Ⅲ中设置热交换单元1、发光单元2及光输出单元5。发光单元2与热交换单元1连接并形成第三部分Ⅲ的导热路径，当LED照明设备工作时，发光单元2产生的热量可通过热传导的方式传导至热交换单元1，并借由热交换单元1 进行散热。电源4与发光单元2电连接，以对发光单元2提供电力。光输出单元5罩设于发光单元2外，当LED照明设备工作时，发光单元2产生的光至少部分射入光输出单元5，并随后射出所述光输出单元5而投射至LED照明设备外部。光输出单元5可配置光学装置，光学装置可配置反射、折射和/或散射的程度，以提供反射、折射和/或散射的任意合适的组合。另外光学装置还可配置为用于增加穿过光输出单元5的光通量。
参见图1，第一部分I和第二部分II以灯头模块7和壳体3的连接面(在照明设备长度方向上的连接面)为界限，具体的，可以以灯头71轴向的端面7101作为所述连接面，第二部分II及第三部分III以壳体3和热交换单元1的连接面(在照明设备长度方向上的连接面)为界限，可以以壳体3在LED灯长度方向上的端面301作为连接面。
在此需特别说明，在本实施例中，虽然第一部分Ⅰ、第二部分Ⅱ和第三部分Ⅲ是沿LED 照明设备的长度延伸方向依序设置，然而在其他实施例中，依据LED照明设备不同的设计需求，第一至第三部分可在不同方向上重叠设置，本实用新型并不以此为限。
参见图1、图4和图5，灯头71沿一第一方向X(LED灯的长度方向)延伸设置。发光单元2包括发光体21和基板22，所述基板22提供一安装面221，所述发光体21安装在所述安装面221上。安装面221与所述第一方向X平行设置。从使用角度来讲，当LED照明设备横向安装后(第一方向X和安装面221均平行于水平面)，LED照明设备的发光单元2提供向下的出光，以使LED照明设备的下方的区域被照亮。也就是说，本实施例中的LED照明设备为横向安装的。另外，当LED照明设备横向安装后，第一方向X或安装面221也可与水平面之间形成锐角，该锐角角度小于45度，从而主要提供向下的出光。LED照明设备可以用于室外照明，如用于路面照明(路灯)，也可用于室内，采用壁式的安装(安装于墙壁)，如用于仓库、停车场、运动场等。本实用新型所有实施例中所称的“发光体”，可以是以LED (发光二极管)为主体的发光源，包括但不限于LED灯珠、LED灯条或LED灯丝等。
在LED照明设备重量固定时(重量为一确定值或在一确定的范围内，如重量在1kg～1.7kg 之间)，LED照明设备的重心将会影响灯头71所承受的力矩。参见图1和图5，一实施例中， LED照明设备的长度为L，灯头71端部至LED照明设备的重心所在的平面(该平面垂直于 LED照明设备的灯头的轴线)的直线距离为a，LED照明设备的长度L与灯头71端部至LED照明设备的重心所在的平面的直线距离a满足以下关系：a/L＝0.2～0.45。优选的，LED照明设备的长度L与灯头71端部至LED照明设备的重心所在的平面的直线距离a满足以下关系：a/L＝0.2～0.4。在满足上述关系式时，可在LED照明设备整灯重量确定的情况下(LED照明设备整灯重量限制在1kg～1.7kg)，降低灯头71承受的力矩，同时保证第二部分Ⅱ和第三部分Ⅲ具有足够的重量来设置部件及进行散热设计。
参见图1和图5，第二部分Ⅱ的起始至LED照明设备的重心所在的平面(该平面垂直于 LED照明设备的灯头的轴线)的距离b满足以下关系：
(L2+L3)/5<b<3(L2+L3)/7
其中，L2为第二部分Ⅱ的长度；
L3为第三部分Ⅲ的长度。
为了顾及LED照明设备具有足够的散热面积，同时使LED在水平安装的状态下能减少力矩对连接部(例如灯头71)的影响，在一实施例中可以针对热交换单元1的形式进行不对称设计(热交换单元1的不同设计，均满足以下公式)。参见图1和图6，LED照明设备水平安装后，灯头71安装后的力矩F＝d1*g*W1+(d2+d3)*g*W2；
其中，d1为第一部分Ⅰ至第二部分的重心所在的平面(该平面垂直灯头的轴向)的距离；
g为9.8N/kg；
W1为第二部分Ⅱ的重量；
d2为第二部分Ⅱ的长度；
d3为第二部分Ⅱ至第三部分Ⅲ的重心所在的平面(该平面垂直灯头的轴向)的距离；
W2为第三部分Ⅲ的重量。
在LED照明设备整灯总量确定的情况下(或整灯重量受限制，如重量为1kg至1.7kg)，灯头71的力矩满足以下条件：
1NM<d1*g*W1+(d2+d3)*g*W2<2NM
本实施例中，第二部分Ⅱ的重量包括供电元件(电源4)及对供电元件散热的部件的重量，第三部分Ⅲ的重量包括发光单元2的重量及对发光单元2进行散热的部件的重量。第二部分Ⅱ的长度设置，用于提供容纳供电元件(电源4)的纵向空间，第三部分Ⅲ的长度设置，用于提供设置发光体21的纵向空间及散热部件的纵向空间。上述的设计，在确保灯头71的力矩不超过灯头71所能承受的范围的前提下，保证每部分的供电、发光或散热的功能。
其他实施例中，灯头71的力矩满足以下条件：
1NM<d1*g*W1+(d2+d3)*g*W2<1.6NM
参见图7，LED照明设备安装后，其与水平面具有一夹角(灯头71的轴向与水平面具有一小于45度的锐角)。此时，灯头71的力矩F＝d1*g*W1*cosA+(d2+d3)*g*W2*cosA。
其中，A为灯头71的轴向与水平面之间的夹角。
在LED照明设备整灯总量确定的情况下(或整灯重量受限制，如重量为1kg至1.7kg)，灯头71的力矩同样需满足以下条件：
1NM<d1*g*W1cosA+(d2+d3)*g*W2cosA<2NM
其他实施例中，1NM<d1*g*W1cosA+(d2+d3)*g*W2cosA<1.6NM。
上述设计力矩的实施例中，LED照明设备的整体的长度小于350mm，且大于200mm。当灯头71采用固定型号时，如E39灯头时(其长度为40mm左右)，第二部分Ⅱ和第三部分Ⅲ的长度之和小于310mm，且大于160mm。进一步的，第二部分Ⅱ和第三部分Ⅲ的长度之和小于260mm，且大于180mm。
[第一部分I]
参见图1，一实施例中，第一部分I的灯头模块7，是提供连接外部供电端与LED照明设备的电性连接端口。所述灯头模块7可以包括灯头71，灯头71配置为用于连接至与之相配的灯座，灯头71具有连接外接灯座的外部螺纹。
所述灯头71可沿着第一方向X的方向设置，例如LED照明设备的长度方向延伸设置，所述灯头71可按照LED照明灯具的具体应用场景设置，所述灯头71可以是E型灯头，例如E39或者E40的灯头，其中E代表爱迪生螺口灯泡，即带有可旋入灯座的螺纹，39/40指代灯泡螺纹的公称直径。E39是美国标准规格，E40是欧州标准规格，材质可含有铜镀镍、铝合金等。
[第二部分Ⅱ]
参见图1和5，一实施例中，第二部分II的壳体3用于容纳电源4且限定了第二部分Ⅱ的外形尺寸，壳体3还分别与灯头模块7和热交换单元1相连接。考虑到绝缘爬电距离要求，壳体3通常采用塑料材质。其他实施例中，壳体3也可采用金属材质，但须做好壳体3与电源4的电隔离。壳体3限定一腔体301，电源4设置于所述腔体101中。
LED照明设备工作时，电源4会产生热量，因此，第二部分Ⅱ设置散热装置，以对电源4进行散热，以消散电源4工作时产生的热量，防止电源4过热。
图10为一局部剖视图，显示第二部分Ⅱ的剖面结构。如图1和图10所示，一实施例中，第二部分Ⅱ具有第一区域302、第二区域303和第三区域304，其中，第三区域304为壳体3外部的区域，电源4通过第二区域303与第一区域302对电源4形成导热路径，第一区域302和第二区域303的导热系数均大于第三区域304的导热系数。从而使得LED照明设备工作时，电源4产生的热量可快速通过热传导的方式而散至LED照明设备的外部。具体的，第一区域302的导热系数为第三区域304的8倍以上，优选的，第一区域302的导热系数为第三区域304的9-15倍。第二区域303的导热系数为第三区域304的5倍以上，优选的，第二区域303 的导热系数为第三区域304的6至9倍。第一区域302的具体的导热系数在0.2～0.5之间，第二区域303的具体的导热系数在0.1至0.3之间。优选的第一区域302的具体的导热系数在0.25～0.35之间，第二区域303的具体的导热系数在0.15至0.25之间。而第三区域304的导热系数在0.02至0.05之间。
以上述各区域的导热系数，应当被理解为各区域中所包括的材料的平均导热系数值。
本实施例公开内容中的第二区域303设置导热材料305，电源4通过第二区域303的导热材料305而与第一区域302形成导热路径。示例性的，所述导热材料305可以为导热胶。也就是说，前述所讲的第二部分Ⅱ设置散热装置，该散热装置可以是第二区域302的导热材料305。
参见图10，图11和图12，壳体3包括第一部件32和第二部件33，其中，灯头71与第一部件32固定连接。具体的，第一部件32外表面具有与灯头71的内螺纹713相匹配的结构 (如设于第一部件32外表面的外螺纹)。而第一部件32与第二部件33可转动式的连接。因此，当灯头71安装至灯座时，通过转动第二部件33，可调节LED灯的出光方向。
具体的，第一部件32具有一环状凹部321，第二部件33具有一凸部331，凸部331与环状凹部321配合，且两者之间可实现转动，最终实现第一部件32与第二部件33的可转动式连接。其他实施例中，第一部件32和第二部件33还可通过现有技术中的其他结构实现转动，例如将第一部件32设置为凸部，而将第二部件33设置为环状凹部。
第一部件32可进一步包括第一止挡部322，而第二部件33可进一步包括第二止挡部 332，第一止挡部322与第二止挡部332相配。具体的，第一部件32和第二部件33相对转动至第一止挡部322与第二止挡部332相抵时，便可限制第一部件32和第二部件33的进一步转动，以防止过度转动而影响甚至拉断内部的连接导线。在一实施例中，由于第一止挡部322与第二止挡部332的设置，第一部件32和第二部件33之间的相对的转动角度的范围为0～355 度。在一实施例中，第一部件32和第二部件33之间的相对的转动角度的范围为0～350度。第一部件32和第二部件33之间的相对的转动角度的范围为0～340度。上述转动角度的限制，可通过设置第一止挡部322与第二止挡部332在周向上的厚度(即所占的角度即可)。
第二部件33包括若干杆部333，若干杆部333沿一圆周均匀分布，相邻杆部333之间具有间距，所述的凸部331形成于杆部333上。相邻杆部333之间具有间距，因此，利于杆部333发生弹性形变，利于将其***到第一部件32中。
第一部件32上沿一圆周设置若干齿部323，齿部323可以是连续的，也可以是间隔的。第二部件33上设置有阻尼部334，所述阻尼部334与所述齿部323对应配合。阻尼部334可形成于第二止挡部332上，即第二止挡部332的一部分用于与齿部323配合，而另一部分与第一止挡部322配合。通过阻尼部334与齿部323的配合，可提升第一部件32相对第二部件 33相对转动时的质感。另外，通过阻尼部334与齿部323的配合，防止第一部件32与第二部件33在无外力的情况下发生不必要的松动，甚至转动。
[第三部分Ⅲ]
参见图1，图4和图9，在一实施例，在第三部分Ⅲ中设置的热交换单元1与发光单元2 连接并形成导热路径，当LED照明设备工作时，发光单元2产生的热量可通过热传导的方式传导至热交换单元1，并借由热交换单元1进行散热。
热交换单元1为一体式构件形成，其包括散热鳍片101及一基座102，散热鳍片101连接至基座102。散热鳍片101提供散热面积，以消散发光体21(例如是LED照明设备的灯珠)工作时产生的热量，防止发光体21过热(温度超出发光体21的正常工作范围，如温度超过120度)，而影响发光体21的寿命。
散热鳍片101沿一第二方向Y延伸设置，其中，第二方向Y为LED照明设备的宽度方向，其垂直于前述的第一方向X。散热鳍片101沿第二方向Y的方向设置时，其具有相对较短的长度(相比于散热鳍片101沿第一方向X设置)，因此，相邻两散热鳍片101之间形成对流通道时，假设空气沿LED照明设备的宽度方向对流，则其具有相对较短的对流路径，利于将散热鳍片101处的热量快速散去。本实施例中，散热鳍片101之间平行设置，且散热鳍片101在第一方向X上均匀分布。
热交换单元1在第一方向X方向上，其重量均匀或大致均匀的分布。在一实施例中，在 X方向上，任意截取一段热交换单元1，与另一任意截取的相同长度的另一段热交换单元1 的重量比值为1:0.8～1.2(这两段热交换单元包括相同或大致相同的散热鳍片101的数量)。
散热鳍片101之间的间距值为8～30mm。在一实施例中，散热鳍片101之间的间距值为 8～15mm。间距值可根据散热时的辐射和对流进行确定。
为了顾及LED照明设备具有足够的散热面积，同时使LED在水平安装的状态下能减少力矩对连接部(例如灯头)的影响，可以针对热交换单元的形式进行不对称设计。在第一方向X上的任意两个散热鳍片101，其中，更靠近灯头71的散热鳍片101具有更多的散热面积(靠近灯头71的散热鳍片101高度相对更高，因此可具有更多的散热面积)。
在一实施例中，散热鳍片101在其高度方向上具有一第一部分及一第二部分，该第一部分设置为靠近基座102，该第二部分设置为远离基座102，该第一部分的任意位置的截面厚度大于第二部分的任意位置的截面厚度。一实施例中，散热鳍片101高度上分为高度相同的两部分，即第一部分和第二部分。由于散热鳍片101下部主要用于传导发光单元2工作时产生的热量，而上部主要用于将热量辐射至周围空气，基于此，设置散热鳍片101靠近散热基板的部分(即第一部分)的截面厚度较大，而远离散热基板的散热鳍片部分(即第二部分)的截面厚度较小，因此，第一部分可保证将发光单元2工作时产生的热量传导散热鳍片，而第二部分在保证热辐射的前提下，可减轻整个散热鳍片101的重量。总的来说，上述设置方式，不但可以实现良好的散热效果，也可减轻整个LED照明设备的重量。
发光单元2工作时产生的热量，热传导至散热鳍片101，热量在散热鳍片101上，从下至上传导(假设LED照明设备水平安装前提下)，期间，一部分的热量在散热鳍片101上的传导过程中，通过辐射的方式传导至周围空气。也就是说，越往上，散热鳍片101传导的热量越小。傅里叶导热定律如下：Q＝-λAdT/dx，其中，λ为导热系数，A为导热截面的面积，单位为m2，dT/dx为热流方向上的温度梯度，单位为K/m。
一实施例中，假设λ为一定值(散热鳍片101材料确定的情况下，λ的值不变)，则，热流量Q主要取决于导热截面的面积及热流方向上的温度梯度。在一实施例中，忽略温度梯度的变化时，则热流量Q主要取决于导热截面的面积。由于热量在散热鳍片101上传导过程中存在热辐射的散热，则在散热鳍片101的热流方向上，越往后，其热量越少，则散热鳍片101的厚度也可以相应调整(假设散热鳍片101的宽度为一定值，在散热鳍片101高度方向上，其宽度尺寸的偏差小于30％)，以保证散热的前提下，进一步降低灯头71的力矩。参见图1 和图3，一实施例中，散热鳍片101设置有若干组，本处仅以一组散热鳍片101的厚度进行说明，建立坐标系，以散热鳍片101底部的厚度方向作为X轴，以散热鳍片101的高度方向作为Y轴，则散热鳍片101的厚度与高度满足以下公式：
y＝ax+K
其中，y为散热鳍片101的高度值；a为一常数，且a为负数；x为散热鳍片101的厚度；K为一常数。
a为负数时，随着散热鳍片101的高度值y的增加，散热鳍片101的厚度值x减小，如此一来，一方面，散热鳍片101的辐射散热的关系，散热鳍片101往上时厚度减小，依然能满足热传导的需求，另一方面，散热鳍片101往上时的厚度的减小，可降低其重量，从而降低灯头71的力矩，以提供更从容的重量设计。
一实施例中，a的值为-40～-100之间，K的值为80～150之间。x及y的值的单位均为毫米。
一实施例中，a的值为-50～-90之间，K的值为100～140之间。
一实施例中，散热鳍片101之间采用相同的设计，散热鳍片101的数量为n，则总体上，散热鳍片101的总厚度(所有散热鳍片101的厚度之和)与高度满足以下公式：
sn＝(y-K)n/a
其中，y为散热鳍片101的高度值；a为一常数，且a为负数；x为散热鳍片101的厚度；K为一常数；x*n为散热鳍片101的总厚度。
一实施例中，散热鳍片101的截面面积等于其厚度值乘以宽度值，假设散热鳍片101的宽度值为L为一定值(此处散热鳍片101的宽度值为定值，指的是在散热鳍片101高度方向上，其宽度尺寸的偏差小于30％)，散热鳍片101的厚度与高度满足以下公式：
y＝ax+K，即x＝(y-K)/a
即散热鳍片的截面积Lx＝(y-K)L/a
其中，y为散热鳍片101的高度值；a为一常数，且a为负数；x为散热鳍片101的厚度；K为一常数。
a为负数时，随着散热鳍片101的高度值y的增加，散热鳍片101的截面面积减小，如此一来，一方面，散热鳍片101的辐射散热的关系，散热鳍片101往上时截面面积减小，依然能满足热传导的需求，另一方面，散热鳍片101往上时的截面面积的减小，可降低其重量，从而降低灯头71的力矩，以提供更从容的重量设计。
一实施例中，散热鳍片101的总的截面面积(所有散热鳍片101的截面面积之和)等于散热鳍片101总的厚度值乘以宽度值，而所有散热鳍片101，假设散热鳍片101的宽度值为L 为一定值(此处散热鳍片101的宽度值为定值，指的是在散热鳍片101高度方向上，其宽度尺寸的偏差小于30％)，则散热鳍片101的总的截面面积满足以下公式：
nLx＝(y-K)nL/a
n为散热鳍片101的数量。
a为负数时，随着散热鳍片101的高度值y的增加，散热鳍片101的总的截面面积减小，如此一来，一方面，散热鳍片101的辐射散热的关系，散热鳍片101往上时截面面积减小，依然能满足热传导的需求，另一方面，散热鳍片101往上时的截面面积的减小，可降低其重量，从而降低灯头71的力矩，以提供更从容的重量设计。
上述实施例中，考虑散热鳍片101的厚度时，需排除散热鳍片101的端部的倒角或圆角的部分。
如图13所示，在一些实施例中，散热鳍片101形状可以选自方形，扇形，弧形，曲线型等中的一种或多种的组合；散热鳍片101的形状还可以选自中间高，两侧低的凸形形状，或者中间低，两侧高的凹形形状；至少一个散热鳍片101可以是连续的一整片结构也可以是不连续的多个小散热鳍片的组合结构；在至少一个散热鳍片101表面上可以设置有导流槽和/或通孔，以增强流体的扰动作用，强化传热效果。参见图19，(a)-(d)给出了根据本实施例内容的散热鳍片的可选的几种形状的示意图，(e)-(h)示出了其上还具有通流孔和导流槽的示意图。
如图1、图4和图14所示，在一实施例中，基板22与热交换单元1的基座102固定，且形成导热路径。为提升散热效果，基板22上开设孔洞2201，使用状态时，基板22的两侧通过孔洞2201连通，利于热交换单元1的对流散热。相应的，热交换单元1的基座102上开设与孔洞2201对应的对流开口1021。其他实施例中，如果散热性能已能满足LED照明设备的散热，则基板22上可不设置上述的孔洞2201。
如图1，图4和图5所示，在一实施例中，发光体21设置于基板22上，并与电源4电连接。在一实施例中，发光体21之间可以是以并联、串联或串并联的方式连接的。在一实施例中，基板22采用铝基板，其主要材料成分为铝。而热交换单元1的基座102采用铝的材质。当基板22与热交换单元1采用相同材质时，两者拥有相同或大致相同的伸缩率，也就是说，LED照明设备长时间使用下，基板22与热交换单元1不会因反复的冷热交替，而出现不同的伸缩率，防止造成松动。
如图8和图9所示，在一实施例中，发光体21具有多个且设置于基板22上。第三部分Ⅲ以一平面A(该平面垂直于灯头71的轴向)而分为第一区域和第二区域(第一区域或第二区域在LED照明设备长度方向上的长度尺寸在第三部分Ⅲ的总长度的30％以上，以排除某些极端情况的影响，如第一区域为第三部分Ⅲ的端部不设置发光体21的区域)。第一区域中包括的发光体21的数量为X1，第二区域中包括的发光体21的数量为X2。第一区域中包括的散热鳍片11的散热面积为Y1，第二区域中包括的散热鳍片101的散热面积为Y2，散热面积与发光体21的数量的关系满足以下条件：
X1/X2：Y1/Y2＝0.8～1.2
上述比值位于0.8～1.2之间，可确保发光体21具有相应的，且足够的散热面积作散热。特别是在发光体21分布存在差异或散热面积分布存在差异时，可防止上述差异过大，而影响部分发光体21的散热。
如图8和图9所示，一实施例中，发光体21具有多个且设置于基板22上。第三部分Ⅲ以一平面A(该平面垂直于灯头71的轴向)而分为第一区域和第二区域(第一区域或第二区域在LED照明设备长度方向上的长度尺寸在第三部分Ⅲ的总长度的30％以上，以排除某些极端情况的影响，如第一区域为第三部分Ⅲ的端部不设置发光体21的区域)。第一区域的总的光通量为N1，第二区域中包括的发光体21的数量为N2。第一区域中包括的散热鳍片11的散热面积为Y1，第二区域中包括的散热鳍片101的散热面积为Y2，散热面积与发光体21的数量的关系满足以下条件：
N1/N2：Y1/Y2＝0.8～1.2
上述比值位于0.8～1.2之间，可确保发出一定的光通量时，具有相应的，且足够的散热面积作散热。特别是在光通量在第一区域和第二区域的分布存在差异或散热面积分布存在差异时，可防止上述差异过大，而影响散热。
一实施例中，基板22可以是PCB硬板，也可以是FPC软板，或者是铝基板。所述基板22上示例性的可以具有控制电路，以进一步控制发光体21，实现各种期望的功能。
如图14，图15、图16A，图16B和图17所示，一实施例中，壳体3和热交换单元1通过一固定单元6进行连接。具体的，固定单元6包括第一构件61、第二构件62和定位单元 63。第一构件61与第二构件62可滑动式的连接。第一构件61可设置于灯壳3上，第二构件 62可设置于热交换单元1上。其他实施例中，第一构件61可设置于热交换器上，而第二构件62可设置于灯壳3上。第一构件61可配置为一滑槽，而第二构件62可配置为一导轨。
定位单元63用于在第一构件61和第二构件62相互配合时，使第一构件61和第二构件 62相对固定，此时，热交换单元1和壳体3相对固定。具体的，第一构件61和第二构件62上对应设置有定位槽611，621，定位单元63配合在定位槽611,612中，以限制第一构件61 和第二构件62的相互间的滑动。一实施例中，定位单元63设置于光输出单元5上。
在一实施例中，光输出单元5设置有紧固装置。在一实施例中，紧固装置为卡扣51，光输出单元5通过卡扣而固定至热交换单元1上，以完成光输出单元5的固定。其他实施例中，光输出单元5还可采用卡接、螺纹连接等现有技术中的结构来实现与热交换单元1的固定。
在一实施例中，光输出单元5可另外配置光学装置，光学装置可配置反射、折射和/或散射的程度，以提供反射、折射和/或散射的任意合适的组合，例如采用反射装置、扩散装置等。在一实施例中，光学装置还可配置为用于增加穿过光输出单元5的光通量，例如采用增透膜。在一实施例中，光学装置还可配置为用于调整光型，例如采用透镜、反射装置等。
如图16B，17，图18和图19所示，一实施例中，热交换单元1上设置有用于固定发光单元2的固定结构。具体的，热交换单元1包括固定单元12，固定单元12与发光单元2的基板22的外缘配合固定。
热交换单元1包括一基座102，固定单元12包括第一固定单元121和第二固定单元122，第一固定单元121和第二固定单元122在热交换单元1的长度方向上排布设置且均固设在基座13上。第一固定单元121和第二固定单元122设置于基座102上相对散热鳍片101的另一侧。第一固定单元121和第二固定单元122分别与基板22长度方向的两端配合。
第一固定单元121包括第一槽部1211，第二固定单元122包括第二槽部1221，第一槽部 1211与第二槽部1221的开口方向相对设置，基板22长度方向上的一端卡入第一槽部1211 中，而基板22长度方向上的另一端卡入第二槽部1221中。
进一步的，第一固定单元121上设置第一壁1212，第一壁1212与基座13之间形成所述第一槽部1211。第二固定单元122上设置第二壁1222，第二壁1222与基座13之间形成所述第二槽部1221。当基板22的两端分别卡入第一槽部1211和第二槽部1221后，施力于第一壁1212和第二壁1222，使第一壁1212和第二壁1222变形并分别压紧于基板22的表面，使得基板22相对基座13固定(图23显示第一壁1212和第二壁1222变形并分别压紧于基板 22的表面)。
基板22的一侧的端部抵在第二槽部1221的底部12211，以此控制基板22的安装位置，保证不同LED照明设备的基板22的安装位置的一致性。基板22的另一侧与第一槽部1211的底部12111保持间隙，该间隙的设置，可防止基板22受基座13挤压而变形。具体来讲，基板22和基座13可能因材质不同，而具有不同的收缩率，经长时间冷热交替，基板22在长度方向上可能被基座13挤压，造成基板22***。而间隙的设置，则可有效避免这种情况的发生。
第一壁1212的厚度尺寸在靠近第二壁1222的方向上逐渐递减。以此使得第一壁1212在其相对的外侧更易受力变形。相应的，第二壁1222也可采用相同的设置方式，即，第二壁 1222的厚度尺寸在靠近第一壁1212的方向上逐渐递减。
一实施例中，基板22的两端在侧向方向上同时***第一槽部1211和第二槽部1221(图未示)，此时第一槽部1211和第二槽部1221提供近似于滑槽、导轨的结构，与基板22进行安装配置。采用这种方式，基板22的安装方式较为简便。
参见图16B至图23，一实施例中，为避免预先涂布于基板22背面的导热胶在安装过程中溢出，基板22可采用不同的安装方式。具体的，基板22从基座13的上方直接贴合在基座13上，并将基板22的两端分别***第一槽部1211和第二槽部1221。
参见图18，一实施例中，第一壁1212具有一第一状态(第一壁1212未受力变形前)，在第一状态时，第一壁1212的内侧表面设置为一斜面12121，该斜面12121距离基座13的距离在往第二壁1222的方向上逐渐递减，以使得第一槽部1211的开口呈扩口状，从而方便基板22直接在基座13的上方斜向(基板22与基座13保持一夹角)***第一槽部1211。本实施例中，第一槽部1211的底部12111至第二壁1222的端部的距离大于基板22的长度尺寸。因此，基板22的一端***第一槽部1211并使其端部抵在第一槽部1211的底部12111时，基板22可直接向下贴合在基座13上。然后，平移基座13，使基座13的一端抵在第二槽部1221 的底部12211，此时第一壁1212的端部和第二壁1222的端部在基板22的厚度方向上对应到基板22，最后通过第一壁1212和第二壁1222压紧基板22即可。
参见图16B至图23，本实施例中的基板22的安装方法，包括以下步骤：
配置一基板22，并在基板22的表面设置导热胶；
配置一基座13；
将基板22的长度方向的一端斜向***第一槽部1211中(参考图20)；
将基板22与基座13贴合(参考图21)；
平移基板22，使基板22的一端抵在第二槽部1221的底部12211(参考图22)；
施力于第一壁1212和第二壁1222，使第一壁1212和第二壁1222分别压紧在基板22的表面(参考图23)。
参见图24和图25，在一其他实施例中，第一壁1212和第二壁1222可采用不同的形态。具体的，第一壁1212和第二壁1222在未变形前均以垂直于基座13的表面的形式而设置，第一壁1212和第二壁1222之间的距离大于或略大于基板22的长度(具体的，第一壁1212和第二壁1222之间的距离与基板22的长度的差值为0～3mm)，以使基板22可直接从基座13 的上方而放入到第一壁1212和第二壁1222之间。参见图25，然后通过弯折第一壁1212和第二壁1222，使第一壁1212和第二壁1222压紧在基板22上。本实施例中的基板22的安装方法，包括以下步骤：
配置一基板22，并在基板22的表面设置导热胶；
配置一基座13，基座13上设置第一壁1212及第二壁1222；
将基板22在其厚度方向上贴覆至基座13；
施力于第一壁1212和第二壁1222，使第一壁1212和第二壁1222分别压紧在基板22的表面。
如图26和图27所示，一实施例中，热交换单元1，可对基板22和热交换单元1进行进一步的固定。如通过螺栓或铆钉进一步进行连接。具体的，在散热鳍片101之间的基座102上设置连接孔116，以进行连接。此时，基板22上需对应连接孔116而进行开孔，此处不再赘述。
为进一步防止基板和基座贴合时的导热胶的溢胶问题，可相应设计导热胶的位置。具体的，参见图16B至图19，及图27至图28，一实施例中，导热胶23涂覆于基板22相对发光体21的另一面时，导热胶23与基板22的外缘保持间距。因而，基板22与基座13贴合时，导热胶23具有一定的往外的流动空间，以避免导热胶溢出。一实施例中，基板22贴合安装在基座13后，导热胶23至基板22的外缘保持间距，该间距值范围为0～10mm。一实施例中，溢胶主要影响的地方在于：导热胶从基板22宽度方向上的两侧溢出，影响美观性，而基座22长度方向上的两侧则卡入第一槽部1211和第二槽部1221，因而即使导热胶溢出，也被第一槽部1211和第二槽部1221遮挡。因此，在设置导热胶的时候，在基板22和基座13安装完成后，设置为导热胶至基板22的宽度方向上的两侧保持一间距，该间距值范围为0～10mm。优选的，该间距值范围为0～5mm。
为避免导热胶的溢胶问题，还可设置其他的溢胶的结构。如图28和图29所示，一其他实施例中，基座13上开设第一容置槽131，基板22安装于基座13上时，第一容置槽131对应于基板22的外缘，且不超出基板22的外侧的边界。第一容置槽131的截面形状可设置为方形、弧形或三角形等。因此，在基板22和基座13安装时，导热胶可流动至第一容置槽131，以避免多于的导热胶溢出。如图30所示，其他实施例中，基板22可设置类似的结构，具体的，可在基板22相对基座的表面开设第二容置槽222。第二容置槽222可开设置基板22的宽度方向的两侧。同样的，第二容置槽222的截面形状可设置为方形、弧形或三角形等。其他实施例中，可同时采用第一容置槽131和第二容置槽222的设计。
如图27和图28所示，一实施例中，发光单元2工作时，其热源主要产生于发光体21，而发光体21设置于基板22的一设置区域221(设置区域221包括用于电连接发光体21的连接导线)，为确保基板22在发光体21处于基座13的接触面积，可将导热胶涂覆于基板22相对发光体21的另一侧，且导热胶23的位置对应于设置区域221的位置(导热胶23的设置位置至少70％对应于设置区域的位置，即可认为导热胶23的位置对应于设置区域221的位置)。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为实用新型人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。

Claims (13)

1.一种LED照明设备，其特征在于，包括：
灯头；
壳体，其与所述灯头连接；
电源，所述电源设置于所述壳体内；
发光单元，所述发光单元与所述电源电连接；以及
热交换单元，所述发光单元与所述热交换单元连接并形成导热路径；
所述热交换单元上设置有用于固定所述发光单元的固定单元，所述热交换单元包括基座，所述发光单元包括发光体和基板，所述发光体安装于所述基板上；
所述固定单元包括第一固定单元和第二固定单元，所述第一固定单元和所述第二固定单元均固设在所述基座上，所述第一固定单元和所述第二固定单元分别与所述基板长度方向的两端配合。
2.根据权利要求1所述的LED照明设备，其特征在于：所述第一固定单元包括第一槽部，所述第二固定单元包括第二槽部，所述第一槽部和所述第二槽部的开口方向相对设置，所述基板的一端卡入所述第一槽部，而所述基板的另一端卡入所述第二槽部。
3.根据权利要求2所述的LED照明设备，其特征在于：所述第一固定单元上设置第一壁，所述第一壁与所述基座之间形成所述第一槽部，所述第二固定单元上设置第二壁，所述第二壁与所述基座之间形成所述第二槽部。
4.根据权利要求3所述的LED照明设备，其特征在于：所述第一壁及所述第二壁分别接触于所述基板的表面。
5.根据权利要求2所述的LED照明设备，其特征在于：所述基板的一侧的端部抵在所述第二槽部的底部。
6.根据权利要求2或5所述的LED照明设备，其特征在于：所述基板的一侧与所述第一槽部的底部具有间隙。
7.根据权利要求3所述的LED照明设备，其特征在于：所述第一壁的厚度尺寸在靠近所述第二壁的方向上逐渐递减。
8.根据权利要求3所述的LED照明设备，其特征在于：所述第二壁的厚度尺寸在靠近所述第一壁的方向上逐渐递减。
9.根据权利要求3所述的LED照明设备，其特征在于：所述第一槽部的底部至所述第二壁的端部的距离大于所述基板的长度尺寸。
10.根据权利要求1所述的LED照明设备，其特征在于：所述基板的表面设置导热胶。
11.根据权利要求10所述的LED照明设备，其特征在于：所述导热胶涂覆于所述基板上相对于所述发光体的另一面，且所述导热胶与所述基板的外缘保持间距。
12.根据权利要求10或11所述LED照明设备，其特征在于：所述基板贴合安装在所述基座后，所述导热胶至所述基板的外缘的间距值为0～10mm。
13.根据权利要求10所述的LED照明设备，其特征在于：所述基板具有一用于设置所述发光体的设置区域，所述导热胶的位置对应于所述设置区域的位置。
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