專利名稱：一種led燈具的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及LED照明燈具，具體涉及ー種LED燈具的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前用白光LED光源制作的照明燈具在市場上已推廣使用多年，但其在市場上的表現(xiàn)卻不理想其ー是使用過程中光衰較快致使燈具使用壽命較短；其ニ是燈具靠LED光源發(fā)出的漫射光直接照明，光的投射乏カ致使照明效果欠佳，以上兩點成為LED燈具在照明領(lǐng)域推廣使用的技術(shù)瓶頸。LED燈具在使用過程中光衰較快致使燈具使用壽命較短的主要原因之一，是LED光源在發(fā)光照明時其PN結(jié)上產(chǎn)生的結(jié)溫得不到控制，使結(jié)溫升高到120°C以上所致，在LED燈具行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為將結(jié)溫控制在120°C以下是降低LED燈具光衰、保障LED燈具長壽命的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)LED結(jié)溫的熱平衡控制，LED燈具生產(chǎn)商提出了多種解決方案，其中采用鋁基板散熱形式是目前生產(chǎn)應(yīng)用的主流，由于鋁板的導(dǎo)熱吸熱性好，其通常用于需要散熱導(dǎo)熱的CPU芯片焊裝方面，將鋁基板用于LED燈具，LED光源的正負(fù)極和散熱極直接焊裝在PCB板上，能做到熱阻最小而熱導(dǎo)出的速度最快，同時鋁基板有一定的體積和面積進(jìn)行吸熱和導(dǎo)熱，使PN結(jié)處于120°C以下的熱平衡狀態(tài)，因此這種散熱方案在小功率LED照明方面的應(yīng)用較為成功，如小功率照明燈泡、手機(jī)及液晶顯示屏的背光照明等。如果將鋁基板散熱形式用于大功率(十幾瓦乃至上百瓦)LED照明燈具，比如路燈，其需LED光源幾十個甚至上百個，并還需要排列成矩陣結(jié)構(gòu)，這種情況下由于鋁基板相對于每個光源所對應(yīng)分配到的面積和體積較小，不能在瞬間內(nèi)將LED光源PN結(jié)上的結(jié)溫帶走，不能使PN結(jié)處于120°C以下的熱平衡狀態(tài)，這種狀況下生產(chǎn)出的燈具其光衰是較大的，生產(chǎn)廠家為了使PN結(jié)處于120°C以下的熱平衡狀態(tài)，就在鋁基PCB電路板上加裝較大體積和面積的金屬散熱器，但這種措施已失去了瞬間吸熱散熱機(jī)會，很難使PN結(jié)處于120°C以下的熱平衡狀態(tài)。為了解決這個問題，有的廠家還提出了利用風(fēng)扇風(fēng)冷散熱的解決方案，有的也提出了利用散熱液體在金屬管道里流動的散熱解決方案等，但均存在燈具長期運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性等問題，從而導(dǎo)致目前大功率LED照明燈具在市場上的推廣應(yīng)用呈停滯不前的狀況。傳統(tǒng)光源白熾燈、高汞燈、高鈉燈、日光燈以及節(jié)能燈等的發(fā)光呈近似360°立體角度的全球體狀，它們很容易通過反光罩、反射鏡等措施將不能投射到照明面的光匯集后反射到照明面上去，從而增加燈具在照明面上的投射能力。而LED光源由于發(fā)光原理和制造技術(shù)的不同，它的發(fā)光近似180°立體角度的半球體狀，只能有半球狀的立體發(fā)光面，另半球被LED光源焊裝的PCB電路板遮擋住，因此LED燈具不能簡單的通過反光罩、反射鏡等措施增強(qiáng)其投射能力。為了增強(qiáng)LED燈具的投射能力，燈具生產(chǎn)商在LED光源外面均會添加一光學(xué)透鏡，調(diào)整燈具的照射角度，使燈具發(fā)出的光更合理的投射到欲照明的面積上，目前大功率LED燈具上安裝的調(diào)光透鏡均為單面凹透鏡，為了達(dá)到欲照明面積長方向和寬方向的設(shè)計照度Lx值，凹透鏡底部便設(shè)計成橢圓型，其為同一凹面而有兩種R曲率分別對長方向和寬方向進(jìn)行分光投射，當(dāng)LED光源發(fā)出的光被這種透鏡折射分光時,光在兩種R曲率相貫線處會產(chǎn)生干渉性和排它性以致出現(xiàn)光損較大問題。同吋，LED光源光的投射方向由半球球心向半球球面福射，呈無窮個方向的漫射形式，其方向太多則投光能力就差，當(dāng)這種漫射光通過透鏡調(diào)整光的照射角度時，因漫射光的入射角一致性差而導(dǎo)致經(jīng)透鏡折射調(diào)整后出射光的損失較大，以上情況致使燈具投射出來的光乏カ而顯得照明效果欠佳，其大大削弱了 LED光源Lm/w值高的優(yōu)勢。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是為解決目前LED燈具在照明領(lǐng)域推廣使用中存在的PN結(jié)散熱及熱平衡問題以及投射能力欠佳等問題，提出ー種LED燈具的結(jié)構(gòu)。本實用新型采取的技術(shù)方案是、ー種LED燈具的結(jié)構(gòu)，包括燈具外殼、反射燈杯、透鏡及帶LED光源的PCB電路板組成，其特征在于由LED光源正負(fù)極和散熱極通過相互聯(lián)接的PCB電路板的覆銅箔、反射燈杯、燈具外殼內(nèi)臺階以及燈具外殼等構(gòu)成LED光源的PN結(jié)散熱導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，使得由LED光源發(fā)光時PN結(jié)發(fā)出的熱量沿LED光源正負(fù)極和散熱極經(jīng)PCB電路板的覆銅箔至反射燈杯至燈具外殼內(nèi)臺階至燈具外殼路徑傳導(dǎo)到空氣中；由LED光源通過其上方設(shè)置的反射燈杯、雙面凹透鏡及透明玻璃等構(gòu)成LED燈具光的投射結(jié)構(gòu)。本實用新型還具有以下技術(shù)特征反射燈杯為多個吋，由LED光源正負(fù)極和散熱極通過相互聯(lián)接的PCB電路板的覆銅箔、反射燈杯、金屬支架、燈具外殼內(nèi)臺階及燈具外殼構(gòu)成LED光源的PN結(jié)散熱導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)。所述PCB電路板的覆銅箔與反射燈杯的外底部通過鉚釘或者螺釘緊密貼合。所述燈具的照射面是單個反射燈杯時，燈具外殼內(nèi)臺階與反射燈杯的邊沿緊密貼合，所述燈具的照射面為多個反射燈杯組成吋，反射燈杯裝配在金屬支架上，再由金屬支架的邊沿與燈具外殼內(nèi)臺階緊密貼合。所述雙面凹透鏡為相互垂直的多楞條狀雙面凹透鏡，它的一面是內(nèi)透鏡，另一面是外透鏡，內(nèi)外透鏡可通過調(diào)整其R曲率而調(diào)整燈具的照射角度。所述相互垂直的多楞條狀雙面凹透鏡為ー單件，其面積依LED燈具的發(fā)光面而定，它可以是ー個反射燈杯的面積大小，也可以是多個反射燈杯排列成的矩陣面積。本實用新型的特點和有益效果是①為每個LED光源配備比鋁基板散熱形式大數(shù)倍面積和體積的反射燈杯，使LED光源PN結(jié)上的結(jié)溫能在瞬間內(nèi)被吸附走，并使PN結(jié)處于120°C以下的熱平衡狀態(tài)，從而有效地控制了光源的光衰。②將LED光源發(fā)出的漫射光改變?yōu)椹`個方向的直射光，為LED燈具添加光學(xué)透鏡而調(diào)整燈具的照射角度奠定了良好的基礎(chǔ)。③將已有技術(shù)調(diào)整光照射角度的單面凹透鏡(或單面凸透鏡)改為相互垂直的多楞條狀雙面凹透鏡，使透鏡的光損減少、從而提高了光的投射能力和穿透能力，投光的均勻性和方向性較好。[0020]④由LED光源正負(fù)極和散熱極通過相互聯(lián)接的PCB電路板的覆銅箔、反射燈杯、金屬支架(多個反射燈杯吋)、燈具外殼內(nèi)臺階以及燈具外殼構(gòu)成LED光源的PN結(jié)散熱導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，使得由LED光源發(fā)光時PN結(jié)發(fā)出的熱量沿LED光源正負(fù)極和散熱極經(jīng)PCB電路板的覆銅箔至反射燈杯至金屬支架(多個反射燈杯吋)至燈具外殼內(nèi)臺階至燈具外殼路徑傳導(dǎo)到空氣中，解決了 LED光源發(fā)光時PN結(jié)散熱問題。⑤由LED光源通過其上方設(shè)置的反射燈杯、雙面凹透鏡及透明玻璃構(gòu)成LED燈具光的投射結(jié)構(gòu)，具有改善LED燈具投射能力的作用，增強(qiáng)了燈具的照明效果。

圖I是本實用新型實施例之一射燈泡的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是圖I的右視圖；圖3是圖2的A-A剖視圖； 圖4是圖I中標(biāo)號20部分的局部放大圖；圖5是LED光源發(fā)出漫射光的示意圖；圖6是漫射光經(jīng)反射燈杯折射后呈直射光的示意圖；圖7是本實用新型由多個反射燈杯組成照射面的實施例之一示意圖。圖中標(biāo)號分別表示1-雙面凹透鏡，2-燈具外殼，3-燈頭，4-絕緣座，5-透明玻璃，6-反射燈杯，7-LED光源，8-LED光源正負(fù)極和散熱極，9-PCB電路板，10-覆銅箔，11-雙面凹透鏡的內(nèi)透鏡，12-雙面凹透鏡的外透鏡，13-鉚釘，14-螺釘，15-0型密封圏，16-0型密封圏，17-0型密封圏，18-電源引線，19-外殼內(nèi)臺階，20-局部放大，21-金屬支架，22-六個反射燈杯燈具的雙面凹透鏡，R-凹透鏡曲率。
具體實施方式
下面依照附圖對本實用新型作進(jìn)ー步的描述圖I-圖4是本實用新型實施例之一的射燈泡總成結(jié)構(gòu)示意圖，它是由雙面凹透鏡
I、燈具外殼2、燈頭3、絕緣座4、透明玻璃5、反射燈杯6及帶LED光源的PCB電路板9等主要零部件組成，其中燈具外殼2是裝載和保護(hù)產(chǎn)品內(nèi)部電路等部件的容器并起散熱作用；燈頭3將エ頻市電引入；絕緣座4承擔(dān)燈頭與燈具外殼2相互連接的作用并具有安全絕緣作用；透明玻璃5保護(hù)雙面凹透鏡I的外鏡面不受污染；反射燈杯6具有吸熱散熱作用，同時也具有將LED光源發(fā)出的漫射光轉(zhuǎn)換成直射光的作用；PCB電路板9焊載了燈具的供電電源等器件和LED光源7，同時通過其上的覆銅箔10能將LED光源PN結(jié)的結(jié)溫傳遞給反射燈杯6。該實施例的具體裝配結(jié)構(gòu)為透明玻璃5通過粘接エ藝與雙面凹透鏡I的外透鏡12邊框連接為一體；將焊接好電源引線18的燈頭3通過緊配合壓鉚エ藝與絕緣座4連接，并通過O型圈15完成其間的密封；絕緣座4又通過螺釘14將外殼2連接為一體，通過O型圈16完成其間的密封；反射燈杯6通過鉚釘13或螺釘與焊載好供電電源等器件和LED光源的PCB電路板9連接為一體；將焊接好電源引線18的PCB電路板9裝入外殼2內(nèi)，此時反射燈杯6的邊沿與外殼內(nèi)臺階19緊貼在ー個平面上，再將雙面凹透鏡I裝配在外殼2的外口上，通過緊配合壓鉚エ藝使兩者鉚接成整體，兩者間通過O型圈17完成其間的密封。[0033]本實用新型解決LED光源PN結(jié)散熱導(dǎo)熱問題的結(jié)構(gòu)具體描述為LED光源7的PN結(jié)上發(fā)出結(jié)溫通過其上的正負(fù)極和散熱極8向外傳導(dǎo)，將正負(fù)極和散熱極8通過焊錫エ藝與PCB電路板9上的覆銅箔10焊接成一體，使PN結(jié)上的結(jié)熱直接傳導(dǎo)至覆銅箔10上。由于反射燈杯6外底部面通過鉚釘13或螺釘?shù)淖饔门c覆銅箔10緊密貼合而構(gòu)成導(dǎo)熱面，其間采取技術(shù)措施使之導(dǎo)熱不導(dǎo)電，使LED光源正負(fù)極和散熱極8、覆銅箔10、反射燈杯6的外底部面三者間的熱阻最小，熱導(dǎo)出的速度最快，由于鋁制反射燈杯有較大的散熱導(dǎo)熱面積和較大的吸熱體積，從而使PN結(jié)處于120°C以下的熱平衡狀態(tài)，從而控制了光源的快速光衰。通過緊配合壓鉚エ藝將雙面凹透鏡I裝配在外殼2上，使兩者鉚接成整體，其エ藝使反射燈杯6的邊沿與外殼2的內(nèi)臺階19緊貼在ー個平面上，此種狀態(tài)能將反射燈杯上吸附的溫度傳導(dǎo)至金屬外売上，外殼能將高出環(huán)境的溫度傳導(dǎo)至空氣中散去。由此構(gòu)成本實用新型解決LED光源PN結(jié)散熱導(dǎo)熱問題的基本結(jié)構(gòu)為LED光源正負(fù)極和散熱極8至PCB板的覆銅箔10至反射燈杯6至外殼內(nèi)臺階19至燈具外殼2。作為本實用新型同一構(gòu)思的又ー個應(yīng)用實例(見圖7)，如果燈具的照射面由多個反射燈杯組成，則可通過金屬支架21將各個反射燈杯與燈具的外殼連接成整體，形成熱傳導(dǎo)通道使燈具能利用使用環(huán)境散熱，這種情況下，本實用新型的LED光源PN結(jié)散熱導(dǎo)熱結(jié) 構(gòu)為LED光源正負(fù)極和散熱極8至PCB板的覆銅箔10至反射燈杯6至金屬支架21至外殼內(nèi)臺階19至燈具外殼2。在解決LED光源PN結(jié)散熱的熱傳導(dǎo)過程中，金屬間的接觸可以涂抹導(dǎo)熱硅酯類的物質(zhì)，以降低其間的熱阻。本實用新型將LED燈具的調(diào)整照射角度的透鏡設(shè)計成相互垂直的多楞條狀雙面凹透鏡1，將其設(shè)置在燈具外殼2前端。雙面凹透鏡I的一面是內(nèi)透鏡11，另一面是外透鏡12，內(nèi)外透鏡通過調(diào)整其R曲率而調(diào)整燈具的照射角度。其中內(nèi)透鏡11負(fù)責(zé)調(diào)整欲照明面積上下的長度方向，改變其R曲率可實現(xiàn)長度的調(diào)節(jié)；外透鏡12負(fù)責(zé)調(diào)整欲照明面積左右的寬度方向，改變其R曲率也可實現(xiàn)寬度的調(diào)節(jié)。這種相互垂直的多楞條狀雙面凹透鏡在調(diào)整燈具的照射角度時，正反兩個透鏡的凹型曲線面沒有相交，直射光在其間進(jìn)行分解和折射時，其過程是在構(gòu)成透鏡的透明體材料中完成，其光損較小。相互垂直的多楞條狀雙面凹透鏡I為ー單件，其面積依LED燈具的發(fā)光面而定，它可以是ー個反射燈杯的面積大小，也可以是多個反射燈杯排列成的矩陣面積大小，如六個反射燈杯燈具的雙面凹透鏡22。由此構(gòu)成的LED燈具光的投射結(jié)構(gòu)為LED光源7至反射燈杯6至雙面凹透鏡I或22至透明玻璃5。圖5是LED光源發(fā)出漫射光的示意。LED光源的成品均在其發(fā)光點上封裝半球狀透明樹酯類的凸透鏡，用以調(diào)整LED芯片發(fā)光的照射角度，其發(fā)出的光為半球狀的漫射光，由于漫射光的方向太泛太散，LED光源發(fā)出的有限光強(qiáng)Lm值被分散而使投射能力差，此狀態(tài)下如在光源上直接加凹透鏡(或凸透鏡)進(jìn)行燈具照射角度的調(diào)整，其光損會較大。圖6是漫射光經(jīng)反射燈杯折射后呈直射光的示意。如在LED光源上安裝反射燈杯，則將許多漫射光變換成直射光，由于反射燈杯內(nèi)經(jīng)過電鍍處理，其光損較小，直射光方向的一致性好，投光的穿透性增強(qiáng)，這為LED光源燈具通過透鏡進(jìn)ー步調(diào)整照射角度奠定了基礎(chǔ)。圖7是本實用新型六個反射燈杯組成照射面的實施例之一。按照本實用新型的基本結(jié)構(gòu)和制造方法，根據(jù)不同的使用范圍和用途，本實用新型可制造出由不同數(shù)量反射燈杯形成的系列產(chǎn)品。如本例采用了六個反射燈杯6組成燈具的照射面，反射燈杯6下方的PCB電路板9上 焊載了與各個反射燈杯相對應(yīng)的LED光源,反射燈杯6的杯ロ邊沿與金屬支架21連成一整體，金屬支架21的邊沿與燈具外殼2的內(nèi)臺階19緊密相連在ー個平面上，金屬支架21的上方安裝雙面凹透鏡22和透明玻璃5。
權(quán)利要求1.ー種LED燈具的結(jié)構(gòu)，包括燈具外殼、反射燈杯、透鏡及帶LED光源的PCB電路板組成，其特征在干 由LED光源正負(fù)極和散熱極通過相互聯(lián)接的PCB電路板的覆銅箔、反射燈杯、燈具外殼內(nèi)臺階以及燈具外殼構(gòu)成LED光源的PN結(jié)散熱導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，使得由LED光源發(fā)光時PN結(jié)發(fā)出的熱量沿LED光源正負(fù)極和散熱極經(jīng)PCB電路板的覆銅箔至反射燈杯至燈具外殼內(nèi)臺階至燈具外殼路徑傳導(dǎo)到空氣中； 由LED光源通過其上方設(shè)置的反射燈杯、雙面凹透鏡及透明玻璃構(gòu)成LED燈具光的投射結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種LED燈具的結(jié)構(gòu)，其特征在于反射燈杯為多個吋，由LED光源正負(fù)極和散熱極通過相互聯(lián)接的PCB電路板的覆銅箔、反射燈杯、金屬支架、燈具外殼內(nèi)臺階及燈具外殼構(gòu)成LED光源的PN結(jié)散熱導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種LED燈具的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述PCB電路板的覆銅箔與反射燈杯的外底部通過鉚釘或者螺釘緊密貼合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種LED燈具的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述燈具的照射面是單個反射燈杯時，燈具外殼內(nèi)臺階與反射燈杯的邊沿緊密貼合，所述燈具的照射面為多個反射燈杯組成時，反射燈杯裝配在金屬支架上，再由金屬支架的邊沿與燈具外殼內(nèi)臺階緊密 貼合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種LED燈具的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述雙面凹透鏡為相互垂直的多楞條狀雙面凹透鏡，它的一面是內(nèi)透鏡，另一面是外透鏡，內(nèi)外透鏡可通過調(diào)整其R曲率而調(diào)整燈具的照射角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種LED燈具的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述相互垂直的多楞條狀雙面凹透鏡為ー單件，其面積依LED燈具的發(fā)光面而定，它可以是ー個反射燈杯的面積大小，也可以是多個反射燈杯排列成的矩陣面積。
專利摘要本實用新型是一種LED燈具的結(jié)構(gòu)，包括燈具外殼、反射燈杯、透鏡及帶LED光源的PCB電路板組成，其特征在于由LED光源正負(fù)極和散熱極→PCB電路板的覆銅箔→反射燈杯→金屬支架(多個反射燈杯時)→燈具外殼內(nèi)臺階→燈具外殼構(gòu)成LED光源的PN結(jié)散熱導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)；由LED光源→反射燈杯→雙面凹透鏡→透明玻璃構(gòu)成LED燈具光的投射結(jié)構(gòu)；通過為每個LED光源配備比鋁基板散熱形式大數(shù)倍面積和體積的反射燈杯，使LED光源PN結(jié)上的結(jié)溫能在瞬間內(nèi)被吸附走，并使PN結(jié)處于120℃以下的熱平衡狀態(tài)；通過采用相互垂直的多楞條狀雙面凹透鏡，使透鏡的光損減少、提高了燈具光的投射能力和穿透能力，使燈具的照明效果更好。
文檔編號F21V29/00GK202647236SQ201220110749
公開日2013年1月2日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者王洪華, 王春華 申請人:武漢南格爾科技有限公司