專利名稱：高效配光的led燈具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于LED燈的燈具。
背景技術：
公知的LED燈具，為了實現(xiàn)最佳配光效果，使光斑呈矩形、使光斑區(qū)域內(nèi)的照度均勻度達到標準，大都采用透鏡來導光，這樣雖然能夠起到一定的效果，但是因為使用了透鏡而導致了 20%左右的光通量損耗。也有放棄使用導光透鏡來配光的，但是要么方法單一，要么結構復雜或者不合理， 其最終的效果也總是不盡人意。例如
200810001878號《LED路燈配光系統(tǒng)》發(fā)明專利，由LED發(fā)光單元和LED發(fā)光單元安裝座構成，安裝座與LED發(fā)光單元接觸的部分由若干個固定面組成，每一個放置在固定面上的LED發(fā)光單元的軸線指向照射面不同的位置，安裝座的背部設有散熱裝置，LED發(fā)光單元由發(fā)光體和透鏡構成。此發(fā)明，雖然能夠做到LED直接照射規(guī)定的區(qū)域，但LED的位置固定、 方向不可調(diào)，因此應用極為不便，而且僅僅能直接照射。201020210824號《一種LED路燈》實用新型專利，包括燈具、LED光源、散熱體及電源，若干只LED燈珠均勻分布在凸弧形的安裝模板上，該凸弧形的安裝模板攤平后呈長方形，LED燈珠上安裝有聚光杯。此實用新型利用LED光源方向性強且可控的特點，通過將 LED燈珠安裝模板的形狀設計為凸弧形，從而使得LED燈珠的布局成為一個長方形點布，借用聚光杯的二次配光，有效控制其所發(fā)出的光線成為一個長方形的光面，盡量使光線沿道路方向延伸分布，且消除對道路兩側的光線流失。此實用新型，主要使用了聚光杯和弧形發(fā)光面，雖然能夠在一定程度上使光斑呈長方形，并不能從根本上解決問題，但照度的均勻度必然很差，而且呈弧形的發(fā)光面也根本做不到光線直射。200820115484號《以W型配光方案為燈體特征的LED大功率路燈燈頭》實用新型專利，提供一種以W型配光方案為燈體特征的LED大功率路燈燈頭；其燈頭底座是由AB兩組鋁型材組成W型四塊安裝平面，安裝平面上安裝有反光杯組合體及焊有若干個LED發(fā)光管的鋁基板；四塊安裝平面組合而成的橫截面呈W型，相鄰兩塊安裝平面組合而成的橫截面分別組成兩組V字型的位置關系，四個安裝平面分別向著不通角度交叉輻射，從而形成W 型布光陣列。此實用新型，雖然能夠一定程度地解決路燈的均勻照射問題，也增大了有效照射距離，但由于各LED不是直射，也沒采取其它配套的遠處光通量補充的措施，其效果不佳。200920196895號《一種敞開式L E D路燈燈頭框架結構》實用新型專利，是一種敞開式LED路燈燈頭框架結構，該框架包括左側板、右側板及連接左側板、右側板兩端的前側板、后側板，在左側板上沿同一直線上設有多個供LED模塊上一端的銷軸穿過的軸孔，在右側板上與左側板軸孔相對應位置處設有多個可供LED模塊另一端上的球頭穿過的孔。本實用新型是一種配合LED模塊使用的敞開式燈頭框架，在框架內(nèi)可并排設有多個LED模塊。 此實用新型，雖然采用了敞開式框架結構，可以起到加強散熱、減輕重量的作用，但其目的只是在于LED模塊的更換，并沒用于配光，因此價值不高。另外，結構還復雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服公知的LED燈具達不到道路照明的理想光斑呈路面需要的矩形，而且光斑內(nèi)的照度均勻度都達不到標準要求的缺陷，本發(fā)明提供一種高效配光的LED燈具，該LED 燈具能達到道路照明的理想光斑呈路面需要的矩形，而且光斑內(nèi)的照度均勻度都達到了標準要求。本發(fā)明的技術方案是該高效配光的LED燈具呈框架結構，主要包括外框、燈珠單元體、調(diào)節(jié)螺絲、散熱片，外框用金屬方管整體彎曲或者焊接而成，外框的一端有連接柄，連接柄設有孔，外框通過連接柄的孔以及緊固件固定在燈桿的臂挑上，外框可繞孔中的緊固件轉動，每個燈珠單元體位于外框內(nèi)并與連接柄方向平行，所有的燈珠單元體與道路橫向平行的外框中線對稱分布在外框內(nèi)，并且從內(nèi)列燈珠單元體到外列燈珠單元體，間距依次減小，燈珠單元體兩端通過調(diào)節(jié)螺絲與外框相連，每個燈珠單元體可繞其軸線旋轉，在外框上與燈珠單元體兩端的連接處開有腰孔，散熱片固定在燈珠單元體出光面的背面，燈珠單元體與燈珠單元體之間、燈珠單元體與外框之間留有空隙。燈珠單元體一般為7個，也可根據(jù)需要確定數(shù)量，每個燈珠單元體包括LED燈珠、 鋁基板、基殼、反光鏡、密封膠條、透光罩，裝在LED燈珠上呈長方形的反光鏡在道路橫向短、在道路縱向長，散熱片與基殼之間、基殼與鋁基板之間、鋁基板與LED燈珠之間均使用導熱硅膠連接；基殼與透光罩之間置有密封膠條。外繞著外框安裝有截光罩。在外框上，與燈珠單元體兩端的連接處開有腰孔，燈珠單元體的間距可以根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)螺絲在腰孔處進行微調(diào)，以補償調(diào)節(jié)道路縱向遠處和近處光照的均勻程度。裝在各燈珠單元體上的LED燈珠選用光束指向性較強的LED燈珠，以方便調(diào)節(jié)道路縱向遠處的光通量密度；裝在各燈珠單元體上的LED燈珠，從內(nèi)列到外列，光束角度依次減小，同時各LED燈珠的光束在道路橫向上的最大尺寸不大于道路寬度，以增加道路縱向遠處光通量的密度繼而彌補該處光通量的不足，同時防止光束照射到路面以外而造成光通量的浪費；均勻分布在各燈珠單元體上的LED燈珠，從內(nèi)列燈珠單元體上的LED燈珠到外列燈珠單元體上的LED燈珠，數(shù)量依次增加，具體增幅的大小根據(jù)需要而定，以增加道路縱向遠處光通量的分布。裝在各燈珠單元體上的LED燈珠，從內(nèi)列燈珠單元體上的LED燈珠到外列燈珠單元體上的LED燈珠，采用脈寬調(diào)制方法，依次增加工作電流的有效值，以增加道路縱向遠處光通量的密度。裝在LED燈珠上呈長方形的反光鏡，在道路橫向短、在道路縱向長，以把每個LED 燈珠照射到路面上的光斑最大限度地導向成道路橫向窄、道路縱向寬的長方形；裝在LED 燈珠上的反光鏡，從內(nèi)列燈珠單元體上的反光鏡到外列燈珠單元體上的反光鏡，以由內(nèi)而外地遞減LED燈珠光束的散射角度，一方面避免產(chǎn)生眩光，二方面減少光通量的浪費，三方面由內(nèi)而外地加大LED燈珠發(fā)出光通量的密度；
外繞著外框安裝截光罩，一方面避免產(chǎn)生眩光，二方面減少光通量的浪費，三方面由內(nèi)而外地加大LED燈珠發(fā)出光通量的密度。
在LED燈的發(fā)光面上，設定沿道路橫向為列、沿道路縱向為行。LED直射規(guī)定區(qū)域將每一燈珠單元體的LED燈珠均勻分布、焊接成一單元體，保持每一單元體的燈珠照射方向一致，每一單元體均可以繞其列的軸線同時自由旋轉，以調(diào)節(jié)各燈珠單元體LED燈珠的照射方向，使LED燈珠直接照射規(guī)定的區(qū)域，繼而避免使用導光透鏡而損耗LED的光通量。LED光束角度遞變鑒于外列LED燈珠的光束照射到路面上的路途要比內(nèi)列的長， 從而照射到路面上時的光衰較大，因而相等功率的LED燈珠在路面上產(chǎn)生的照度，也是外弱內(nèi)強。為了有效平衡光照度外弱內(nèi)強的現(xiàn)象，內(nèi)外列、內(nèi)外行選用不同光束角度的LED，即從外列到內(nèi)列和從外行到內(nèi)行的光束角度從小到大。LED光斑橫向最大尺寸不大于路寬為了防止LED燈珠光束照射到路面橫向以外或者規(guī)定的區(qū)域，造成光通量在不必要區(qū)域的浪費，各列最大光束角度的LED燈珠，在路面上照射出的光斑，其直徑不能大于路面的寬度。燈珠列間距遞變鑒于外列LED燈珠的光束照射到路面上的路途要比內(nèi)列的長， 從而照射到路面上時的光衰較大，因而相等功率的LED燈珠在路面上產(chǎn)生的照度，也是外弱內(nèi)強。為了有效平衡光照度外弱內(nèi)強的現(xiàn)象，還可以改變內(nèi)外列和內(nèi)外行的間距，即從內(nèi)列到外列和從內(nèi)行到外行，依次減小列間距和行間距。燈珠列間距可微調(diào)在外框上，與燈珠單元體兩端的連接處開有腰孔，燈珠單元體的間距可以根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)螺絲在腰孔處進行微調(diào)，以補償調(diào)節(jié)道路縱向遠處和近處光照的均勻程度。列燈珠數(shù)量遞變鑒于外列LED燈珠的光束照射到路面上的路途要比內(nèi)列的長， 從而照射到路面上時的光衰較大，因而相等功率的LED燈珠在路面上產(chǎn)生的照度，也是外弱內(nèi)強。為了有效平衡光照度外弱內(nèi)強的現(xiàn)象，還可以在內(nèi)外列分布不同數(shù)量的LED燈珠， 即從內(nèi)列到外列逐漸增加LED燈珠的數(shù)量。各列LED燈珠的具體數(shù)量根據(jù)遠處路面光照度補償?shù)男枰?。列燈珠電流有效值遞變鑒于外列LED燈珠的光束照射到路面上的路途要比內(nèi)列的長，從而照射到路面上時的光衰較大，因而相等功率的LED燈珠在路面上產(chǎn)生的照度，也是外弱內(nèi)強。為了有效平衡光照度外弱內(nèi)強的現(xiàn)象，還可以在內(nèi)外列施加不同大小的LED 燈珠工作電流。為了防止工作電流過大損害LED同時防止工作電流過小嚴重影響LED的發(fā)光效率，必須保持最外兩列LED燈珠的工作電流為350mA，最內(nèi)列LED燈珠的工作電流又不能過小。反光鏡側面傾斜度遞變?yōu)榱烁蛹跮ED燈珠的光束，同時起到一定的導光作用，LED燈珠可加裝縱向長、橫向短的矩形反光鏡，同時內(nèi)外列反光鏡側壁的角度隨著行次、 列次的變化而變化，即外列、外行反光鏡的側壁比內(nèi)列、內(nèi)行的陡峭些。加裝截光罩為進一步減少LED燈具外圈光束外泄到地面以外的區(qū)域，可在LED燈具發(fā)光面的外圍加裝矩形截光罩。本發(fā)明的優(yōu)點采用框架型結構，燈珠單元體與燈珠單元體之間、燈珠單元體與外框之間留有空隙，便于空氣流動，充分的熱對流的作用，再加上燈珠單元體和散熱片的熱傳導作用，最大限度地加大了燈具外框的散熱作用?？蚣苄徒Y構，不僅便于加工，而且成本也顯著降低。
LED燈珠可繞列的軸向一起自由旋轉方向，使LED燈珠光束直射路面，一方面，避免了被迫采用透鏡來導光的做法，因而避免了由透鏡引起的光通量的損耗。另一方面，LED 燈珠光束可以照射到更遠的路面，同時可以根據(jù)路面光斑均勻度的需要，綜合調(diào)節(jié)LED燈具各列的LED燈珠光束在路面縱向上的照射區(qū)域。光束角度、燈珠列間距、列燈珠數(shù)量、列燈珠電流有效值、反光鏡側面斜度的遞變， 再加裝截光罩，一方面可顯著改善LED燈光斑光照度的均勻度，二方面能夠根據(jù)需要靈活地調(diào)整光斑的形狀，三方面光斑大小可以不受燈高調(diào)節(jié)的限制。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的結構示意圖。圖2是本發(fā)明的路面縱向照射調(diào)節(jié)示意圖。圖3是本發(fā)明的路面橫向照射調(diào)節(jié)示意圖。 圖4是本發(fā)明的LED燈珠單元體及散熱片的橫截面圖。圖5是本發(fā)明的LED驅動方式示意圖。
具體實施例方式在圖1中，WK為外框，DZ為截光罩，LS為調(diào)節(jié)螺絲，YK為腰孔，BK為外框連接柄的孔，DY為燈珠單元體，SP為散熱片，LZ為LED燈珠。外框WK設有外框連接柄，外框連接柄設有孔BK，外框連接柄通過孔BK和緊固件與燈桿的臂挑相連，外框WK可通過連接柄繞孔BK中的緊固件轉動。每個燈珠單元體DY位于外框WK內(nèi)并與連接柄方向平行，所有的燈珠單元體DY與道路橫向平行的外框WK中線對稱分布在外框WK內(nèi)，并且從內(nèi)列燈珠單元體到外列燈珠單元體DY，間距依次減小。截光罩DZ加裝在外框WK下部外棱邊緣，燈珠單元體DY位于燈頭外框WK內(nèi)，燈珠單元體DY兩端通過調(diào)節(jié)螺絲LS與外框WK相連，燈珠單元體DY可繞其軸線旋轉，外框WK 上的調(diào)節(jié)螺絲LS的孔為腰孔觀，燈珠單元體DY出光面背面與散熱片SP下面相連，燈珠單元體DY下內(nèi)腔封裝有LED燈珠LZ，燈珠單元體DY與燈珠單元體DY之間、燈珠單元體DY與燈頭外框WK之間留有空隙。LED燈珠LZ裝有縱向長、橫向短的矩形反光鏡，LED燈具發(fā)光面的外圍裝有矩形截光罩。燈頭外框WK由金屬管材整體彎曲或者分段焊接而成，與LED燈珠單元體DY相連處開腰孔I，外框與燈桿臂挑連接的柄上開圓孔BK。每一條燈珠單元體DY的兩端使用調(diào)節(jié)螺絲LS與燈頭外框WK緊固，燈珠單元體DY可繞其軸線旋轉，燈頭外框WK內(nèi)排列燈珠單元體DY的多少由實際需要而定，一般為7列；每一條燈珠單元體DY的出光面的背面裝有一副散熱片SP ；每一條燈珠單元體DY下內(nèi)腔封裝有LED燈珠LZ，每一條燈珠單元體DY內(nèi)腔封裝的LED燈珠LZ的具體數(shù)量由燈頭的功率大小來決定，一般來說每一條燈珠單元體DY 內(nèi)腔所封裝的LED燈珠LZ的數(shù)量均相等。1.用金屬方管型材制作燈頭外框WK，開腰孔I和柄孔BK。2.用金屬型材制作基殼JK。
3.根據(jù)需要選用不同光束角度的LED燈珠LZ，并把LED燈珠LZ焊接在鋁基板上。4.把焊了 LED燈珠LZ的鋁基板固定在基殼JK上。5.安裝反光鏡FJ、密封膠條JT、透光罩TZ。6.把封裝好的燈珠單元體DY，根據(jù)光束角度的大小順序，由內(nèi)而外地安裝在燈頭外框WK上，并根據(jù)需要使用靠模批量調(diào)整LED燈珠LZ的照射方向。7.把燈具安裝在燈臂挑上，并且根據(jù)需要調(diào)整燈具的傾斜角度。圖2是燈珠單元體可自由旋轉調(diào)節(jié)光束照射方向的示意圖，WK為外框，LS為調(diào)節(jié)螺絲，YK為腰孔，SP為散熱片，DY為LED燈珠單元體，圓弧雙箭頭表示LED燈珠單元體DY 可雙向旋轉，以使LED燈珠可以直接照射規(guī)定的區(qū)域；水平雙箭頭表示LED燈珠單元體DY 可在腰孔I里左右微調(diào)移動，以調(diào)節(jié)LED燈珠單元體的間距繼而補償調(diào)節(jié)道路縱向遠處和近處光照的均勻程度；單箭頭表示LED燈珠LZ光束照射方向。圖3是燈具可上下自由旋轉的示意圖，WK為外框，SP為散熱片，DY為LED燈珠單元體，為外框連接柄孔BK，雙箭頭表示燈具可上下自由旋轉，以改變光束沿路面橫向照射的具體位置。圖4是燈具LED燈珠單元體及散熱片的橫截面圖，SP為散熱片，JK為基殼，LB為鋁基板，LZ為LED燈珠，F(xiàn)J為反光鏡，JT為密封膠條，TZ為透光罩；散熱片SP與基殼JK之間、基殼JK與鋁基板LB之間、鋁基板LB與LED燈珠LZ之間均使用導熱硅膠GJ連接；LED 燈珠單元體DY的基殼JK與透光罩TZ之間置有密封膠條JT。圖5是本發(fā)明的LED驅動方式示意圖，WK為外框，LZ為LED燈珠。L1、L2、……、 Ln分別為第1列、第2列、……、第η列LED燈珠。II、12、13、……分別為第1和η列LED 燈珠的驅動電流、第2和η — 1列LED燈珠的驅動電流、第3和η — 2列LED燈珠的驅動電
流......O
權利要求
1.一種高效配光的LED燈具，該燈具包括外框、燈珠單元體、調(diào)節(jié)螺絲、散熱片，該高效配光的LED燈具呈框架結構，其特征在于外框用金屬方管整體彎曲或者焊接而成，外框的一端有連接柄，連接柄設有孔，外框通過連接柄的孔以及緊固件固定在燈桿的臂挑上，外框可繞孔中的緊固件轉動，每個燈珠單元體位于外框內(nèi)并與連接柄方向平行，所有的燈珠單元體與道路橫向平行的外框中線對稱分布在外框內(nèi)，并且從內(nèi)列燈珠單元體到外列燈珠單元體，兩相鄰燈珠單元體的間距依次減小，燈珠單元體兩端通過調(diào)節(jié)螺絲與外框相連，每個燈珠單元體可繞其軸線旋轉，裝在各列燈珠單元體的LED燈珠數(shù)量從內(nèi)列到外列依次增加，除位于列對稱中線上的燈珠單元體的燈珠之外其它各列燈珠單元體的燈珠分別按照各對稱的兩列并聯(lián)供電，在外框上與燈珠單元體兩端的連接處開有腰孔，散熱片固定在燈珠單元體出光面的背面，燈珠單元體與燈珠單元體之間、燈珠單元體與外框之間留有空隙。
2.根據(jù)權利要求1所述的高效配光的LED燈具，其特征在于每個燈珠單元體包括LED 燈珠、鋁基板、基殼，裝在LED燈珠上的反光鏡的外口呈行向短、列向長的長方形，并且各反光鏡的側面傾角從內(nèi)列到外列依次將增大，散熱片與基殼之間、基殼與鋁基板之間、鋁基板與LED燈珠之間均使用導熱硅膠連接，基殼與透光罩之間置有密封膠條。
3.根據(jù)權利要求1所述的高效配光的LED燈具，其特征在于外繞著外框安裝有截光罩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效配光的LED燈具，該燈具包括外框、外框的一端有連接柄，連接柄設有孔，外框通過連接柄的孔以及緊固件固定在燈桿的臂挑上，外框可繞孔中的緊固件轉動，每個燈珠單元體位于外框內(nèi)并與連接柄方向平行每個燈珠單元體可繞其軸線旋轉，裝在各列燈珠單元體的LED燈珠數(shù)量從內(nèi)列到外列依次增加，散熱片固定在燈珠單元體出光面的背面，燈珠單元體與燈珠單元體之間、燈珠單元體與外框之間留有空隙。采用框架型結構，燈珠單元體與外框之間留有空隙，便于空氣流動，充分的熱對流的作用，最大限度地加大了燈具外框的散熱作用。不僅便于加工，而且成本也顯著降低。主要用于道路照明。
文檔編號F21S8/00GK102207266SQ20111009802
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權日2011年4月19日
發(fā)明者孫元柱, 翁其旺, 鄭宣彬 申請人:宿州市博遠新能源電子科技有限公司