CN104534369B - 一种led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提供的LED灯具，包括外罩及容纳在所述外罩中的发光元件，所述外罩包括环状壳体结构的周壁，所述周壁的一端为出光部；所述LED灯具进一步包括设置在所述周壁与所述发光元件之间的连接板，且所述连接板连接所述外罩与所述发光元件，所述连接板包括固接部、由所述固接部的外缘弯折延伸的连接部以及由所述连接部朝远离所述固接部弯折延伸的夹持部，所述发光元件设置在所述固接部邻近所述出光部的一面，所述夹持部与所述连接部相对设置并将所述外罩的出光部夹持固定。本发明通过合理的结构设计及光源分布，使得该LED灯具具有优异的散热性能和散热效率，能够适用于大功率LED灯具，且降低了重量及生产制造成本，简化了装配工艺，具有整体的美观性。

Description

一种LED灯具

技术领域

本发明涉及一种照明灯具，尤其涉及一种LED灯具。

背景技术

随着大功率LED光效的逐步提高，LED灯具已经被广泛应用于照明领域，其中采用LED作为光源的灯具有着节能、长寿命等技术特征。但是LED与传统的光源一样，其在工作期间也会产生热量，而产生热量的多少取决于LED整体的发光效率。具体地来说，LED元件工作寿命和工作温度成反比，因而良好的散热是LED灯具设计的重要环节。目前现有的LED灯具都采用将LED灯珠集中式固定的布局结构，再借助于专门用于散热的LED鳍片散热器将LED热量带走并通过鳍片向空气交换热量以达到散热的目的。这样设计的问题在于：由于LED灯珠是集中密集地固定在一个相对较小的面积上，大量的热量由于叠加效应推高了温度的同时也增加了向外传递热量的难度，特别在大功率应用时造成了散热通道不畅的瓶颈现象，同时，由于采用了体积大、重量重的鳍片散热器也提高了灯具成本，另外，为了配合鳍片散热器的安装、整体的美观感还需要设计复杂的结构和外壳将鳍片散热器固定和包裹。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能解决上述问题的LED灯具。

为解决上述问题，本发明提供一种LED灯具，一种LED灯具，其包括外罩及容纳在所述外罩中的发光元件，所述外罩包括环状壳体结构的周壁，所述周壁的一端为出光部；所述LED灯具进一步包括设置在所述周壁与所述发光元件之间的连接板，且所述连接板连接所述外罩与所述发光元件，所述连接板包括固接部、由所述固接部的外缘弯折延伸的连接部以及由所述连接部朝远离所述固接部弯折延伸的夹持部，所述发光元件设置在所述固接部邻近所述出光部的一面，所述夹持部与所述连接部相对设置并将所述外罩的出光部夹持固定；所述LED灯具还包括散热内壳，所述散热内壳为环形结构，且所述散热内壳的一端与所述固接部背离所述发光元件的一面连接固定；所述外罩相对所述出光部的一端设有开口部，所述散热内壳部分地由所述开口部伸出，且所述散热内壳伸出所述开口部的部分上开设有散热孔；所述外罩的周壁包括与所述连接部连接的第一散热段、由所述第一散热段远离所述连接部的一端弯折延伸的第二散热段以及由所述第二散热段远离所述第一散热段的一端弯折延伸的第三散热段，所述第一散热段、所述第二散热段及所述第三散热段均为环形结构，且所述第一散热段的直径由其邻近所述连接部的一端朝邻近所述第二散热段的一端逐渐减小，所述第二散热段的直径由其邻近所述第一散热段的一端朝邻近所述第三散热段的一端逐渐减小，所述第三散热段的直径由其邻近所述第二散热段的一端朝另一相对端逐渐减小。

优选地，所述夹持部与所述连接部之间间隔形成一夹持空间，所述外罩的出光部固定于所述夹持空间内。

优选的，所述周壁的直径由设有所述出光部的一端朝另一相对端逐渐减小。

优选地，所述LED灯具还包括挂钩，所述散热内壳还包括顶壁，所述顶壁设于所述散热内壳远离所述固接部一端，且所述挂钩固定于所述顶壁上。

优选地，所述周壁围成一用于容置所述发光元件及所述连接板的容置腔，所述周壁朝所述容置腔方向凹设有一弯折部，所述弯折部为一环形阶梯部，该弯折部的横截面为一“L”型台阶且其直角部指向所述容置腔。

优选地，所述周壁于所述连接板与所述出光部之间的弧面长度为第一散热路径，所述周壁于所述连接板与所述开口部之间的弧面长度为第二散热路径，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1∶100到10∶1。

优选地，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1∶1。

本发明具有以下有益效果：

上述LED灯具通过合理的结构设计及光源布局，使得发光元件所产生的热量能够由连接板、外罩等元件快速传导出去，从而使得LED灯具具有优异的散热性能和散热效率，能够适用于大功率LED灯具。同时，由于省却了传统的鳍片散热器，降低了LED灯具的重量及生产制造成本，简化了装配工艺，且能使该LED灯具具有整体的美观性。

附图说明

图1为本发明第一实施例中LED灯具的结构示意图。

图2为本发明第二实施例中LED灯具的结构示意图。

图3为本发明第三实施例中LED灯具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种LED灯具100，包括外罩10及容纳在所述外罩10中的发光元件20，所述LED灯具100进一步包括设置在所述外罩10与所述发光元件20之间的连接板30，且所述连接板30连接所述外罩10与所述发光元件20。

所述外罩10包括环状壳体结构的周壁11，定义所述周壁11的一端为出光部12，另一端为顶壁13。所述周壁11的直径可以根据该LED灯具100的使用场合来具体设定，优选地，所述周壁11的直径由设有所述出光部12的一端朝另一相对端逐渐减小，即，周壁11的横截面由设有所述出光部12的一端朝另一相对端逐渐减小。可以理解，所述周壁11的形状还可以为圆筒状。本实施例中，把LED灯具100中的出光部12直径设置成最大，符合人们使用LED灯具的固有习惯，同时也能获得较宽的光分布，从而能适合于大面积、工作面垂直或接近垂直的工作场所。所述外罩10的内外表面均为光滑表面，使得外罩10在使用时，能够进行辐射散热，即，能够提高该LED灯具100的散热效率。同时其提高了LED灯具100的美观度，降低了制造成本。进一步地，为提高外罩10的散热能力，所述外罩10是由散热较好的材质制成，如铝合金，陶瓷等。在本实施例中，所述外罩10由铝合金制成。

所述发光元件20设置在所述连接板30邻近所述出光部12的一侧。所述发光元件20为该LED灯具100光源，优选地，所述LED灯具100光源为大功率LED光源，即，所述LED灯具光源的功率大于40W。优选地，所述发光元件20包括多颗灯珠，所述多颗灯珠呈环状排列设置在所述连接板30上，且所述连接板30被多颗灯珠包围的面积小于连接板30的面积的二分之一，使得发光元件20分散地分布在连接板30上，以便外罩10的各部分能对发光元件20均匀散热。

所述连接板30包括固接部31、由所述固接部31的外缘弯折延伸的连接部32以及由所述连接部32朝远离所述固接部31弯折延伸的夹持部33，其中所述发光元件20设置在所述连接板30的固接部31上，本实施例中连接板30的固接部31优选设置为平板结构，这样便于把发光元件20固定在固接部31上。所述夹持部33与所述连接部32相对设置并将所述外罩10的出光部12夹持固定。本实施例中，优选地，所述夹持部33与所述连接部32之间间隔形成一夹持空间，所述外罩10的出光部12固定于所述夹持空间内。这样即实现了所述连接板30固定在所述外罩10上。可以理解，所述连接板30通过其的连接部32及夹持部33固定于所述外罩10上，其增加了连接板30与外罩10间的接触面积，使得连接板30上的热量能够快速地传输到周壁11上进行散热。可以理解，所述连接板30可以为一电路板，进一步地，所述连接板30为电路板的散热基底。

为了促进所述外罩10的散热功效，所述外罩10的周壁11包括与所述固接部31连接的第一散热段111、由所述第一散热段111远离所述连接部32的一端弯折延伸的第二散热段112以及由所述第二散热段112远离所述第一散热段111的一端弯折延伸的第三散热段113，所述第一散热段111、所述第二散热段112及所述第三散热段113均为环形结构，且所述第一散热段111的直径由其邻近所述连接部32的一端朝邻近所述第二散热段112的一端逐渐减小，所述第二散热段112的直径由其邻近所述第一散热段111的一端朝邻近所述第三散热段113的一端逐渐减小，所述第三散热段113的直径由其邻近所述第二散热段112的一端朝另一相对端逐渐减小。本实施例中，所述第二散热段112优选地设置为，连接所述第一散热段111和第三散热段123的水平圆盘状结构。可以理解，所述周壁11围成了一用于容置所述反光元件20及所述连接板30的容置腔，所述周壁11朝所述容置腔方向凹设有一弯折部14，所述弯折部14为一环形阶梯部，该弯折部14的横截面为一“L”型台阶且其直角部指向所述容置腔。这样，本实施例所提供的LED灯具100在工作时，发光元件20发光所产生的热量从连接板30传输到外罩10的周壁11上，并依次通过周壁11中的第一散热段111、第二散热段112以及第三散热段113把该LED灯具100内的热量及时地排放出去。

当然了，为了进一步促进所述上壳体30的散热功效，所述上壳体30在第三散热段113的位置处设置散热孔1131，以便该LED灯具100进行内外空气交换。

该LED灯具100还包括挂钩40，使得该LED灯具100在使用，通过挂钩40可以方便地把该LED灯具100进行悬挂起来，用于照射其外罩10周壁11所对应的场合中。可以理解，所述挂钩40设于所述外罩10的顶壁13上。

可以理解，本实施例中LED灯具100在使用时，其外罩10是用于对该发光元件20进行散热的散热装置。由于发光元件20是通过连接板30设于周壁11上，因此周壁11对发光元件20的散热可以根据连接板30设置在周壁11上的位置具体划分为两个散热路径。具体地，定义所述周壁11于所述连接板30与所述出光部12之间的弧面长度为第一散热路径，所述周壁11于所述连接板30与所述开口部13之间的弧面长度为第二散热路径，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1∶100到10∶1。当本实施例中LED灯具100发光作业时，其发光元件20产生的热量通过连接板30朝周壁11的两端散去。由上可知，为了使得该外罩10具有均衡的散热能力，进而提高了LED灯具100整体的散热效率。优选的，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1∶1。

本实施例中LED灯具100在工作时，其发光元件20工作时所产生的热量是由热界面材料传导至连接板30，经由所述连接板30传导至外罩10并在整个外罩10上进行扩散、散热。所述连接板30和外罩10的表面同时通过辐射方式和对流方式向外界进行散热。其中决定本实施例中LED灯具100散热效率的散热路径存在的总热阻等于散热路径各个环节热阻的之和。LED灯具通电工作足够时间后，在一定的环境温度和空气流速条件下，LED灯具整体会达到一热平衡，此时LED灯具的发光元件20的温度和空气之间的温度差Δt谓之LED灯具的结温升，其中LED灯具结温升越低则意味着LED的预期寿命越长。

下面就影响LED灯具结温升的因素做如下分析：

由以上对散热路径的分析可知LED灯具的发光元件20到散热表面为至是传导散热，由LED灯具各散热表面到外界环境之间有辐射和对流这两种方式散热，由于不同的散热方式涉及不同的影响因素及计算方法，下面进行分别讨论：

1、在发光元件20到该LED灯具各散热表面为至的传导散热过程中，影响结温升Δt的因素有LED的耗散功率、散热路径上各种散热材料的导热系数、导热体的截面积、传热路径的长度等四项。故此，本段传热路径的温差可用以下公式表达：

Δt1＝L·Q1/K·A；

其中，Q1表示LED灯具的耗散功率，单位为W；K表示导热系数，单位为W/m·℃；A表示导热体的截面积，单位为m²；Δt1表示本段传热路径两端温差，单位为℃；L表示传热路径长度，单位为m。

本实施例采用了将发光元件20尽量分散布置的布局方案，使得单位散热材料上的等效散耗功率Q1大幅度减小，同时增加了等效的导热体截面积，另外还充分利用结构设计使得LED的散耗热量向连接板30固接部31和外罩10以尽量相等的距离传热，以达到更好的散热效果。

2、由LED灯具的各散热表面向环境散热的环节中，其对流方式进行热传导中影响结温升Δt的因素有换热系数、有效换热面积、换热表面与流体的温差等三个因素。具体可以用以下公式表达如下：

Δt2＝Q2/hc·A；

其中，Q2表示对流散热量，单位为W；hc表示换热系数，单位为W/m²·A；A表示有效换热面积，单位为m²；Δt2表示换热表面与流体温差，单位为℃。

本实施以整个LED灯具的内外表面作为有效换热面积，其面积已大于传统鳍片散热结构，因此本结构具有良好的对流散热效果。同时传统的鳍片散热结构并不太多考虑辐射散热的作用，事实上，由于鳍片之间相隔不远，辐射散热的作用被相邻鳍片的吸收作用几乎完全抵消而不起作用，但在本实施例的LED灯具100中，由于整个LED灯具的内外表面均为光滑的结构，因此，辐射散热也起到了很大的作用，这进一步降低了结温升Δt。

综上所述，本实施例中LED灯具100充分利用了散热原理并合理布置了LED的布局及利用外罩等固有LED灯具的构件设计了高效的散热结构，在有效降低LED结温升Δt的同时还降低了灯具成本、简化了装配工艺、保持了该LED灯具100具有整体的美观性。

请参考图2，为本发明第二实施例所揭示的LED灯具200，其包括外罩210、容纳在所述外罩210中的发光元件220及连接在所述外罩210与发光元件220之间的连接板230。

相对于本发明第一实施例所提供的LED灯具100，本发明第二实施例所提供的LED灯具200，其结构与工作原理大致相同，主要区别在于：该LED灯具200连接板230的外罩10内设置一散热内壳250，且除去了本发明第一实施例所提供的LED灯具100的顶壁13，转而用开口部213进行代替。所述散热内壳250为由所连接板230中固接部231往背向出光部212的一侧延伸出的一环形结构，其直径沿出光部212的方向逐渐增大，所述散热内壳250部分从所述外罩210的开口部213向外延伸。可以理解，散热内壳250为本实施例的第三散热路径，形成了一烟囱效应，使得其在使用的过程中能够产生热对流，使因发光元件220工作所产生的热空气从所述散热内壳250内传导出去，从而使得LED灯具200具有优异的散热性能和散热效率，能够适用于大功率LED灯具，且有效地利用了该LED灯具200的空间，保障了该LED灯具200整体的美观性。

可以理解，相对于本发明第一实施例所提供的LED灯具100，本发明第二实施例200中用于方便对该LED灯具200进行悬挂的挂钩240固定于散热内壳250的顶壁201上，而用于交换该LED灯具200的内外空气的散热孔213也设置在所述散热内壳250的顶部。

相较于本发明第一实施例所提供的LED灯具100，本发明第二实施例所提供的LED灯具200由于所述连接板230中固接部231朝背离所述出光部212的方向延伸有一散热内壳250，进一步促进了本发明第二实施例所述提供的LED灯具200的散热效果。

请参阅图3，为本发明第三实施例所揭示的LED灯具300，其包括外罩310、容纳在所述外罩310中的发光元件320及连接在所述外罩310与发光元件320之间的连接板330。

相较于本发明第二实施例所提供的LED灯具200，本发明第三实施例所提供的LED灯具300，其主要区别在于：所述的连接部330为一圆形平板状结构。所述散热内壳350可与连接板330一体成型，也可为相互分立的结构，在本实施例中，所述散热内壳350为一独立的结构，且与所述连接部330背离所述发光元件320的一侧固定连接。可以理解，相对于第一实施例所提供的LED灯具100及第二实施例所提供的LED灯具200，本发明第三实施例所提供的LED灯具300也具有优异的散热性能和散热效果，能够及时地把热量排放出去，适用于大功率LED灯具。

在本发明中，所述LED灯具在结构上，省略了传统的鳍片式散热结构，但是从功能上讲，所述散热装置、散热加强部及连接板均可视为散热结构。且通过对散热装置、散热加强部及连接板进行合理的结构设计及光源布局，使得发光元件所产生的热量能够由连接板、散热装置及散热加强部等元件快速传导出去，从而使得该LED灯具具有优异的散热性能和散热效率，能够适用于大功率LED灯具。同时，由于省却了传统的鳍片散热器，降低了LED灯具的重量及生产制造成本，简化了结构，且能使该LED灯具具有整体的美观性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种LED灯具，其包括外罩及容纳在所述外罩中的发光元件，其特征在于，所述外罩包括环状壳体结构的周壁，所述周壁的一端为出光部；所述LED灯具进一步包括设置在所述周壁与所述发光元件之间的连接板，且所述连接板连接所述外罩与所述发光元件，所述连接板包括固接部、由所述固接部的外缘弯折延伸的连接部以及由所述连接部朝远离所述固接部弯折延伸的夹持部，所述发光元件设置在所述固接部邻近所述出光部的一面，所述夹持部与所述连接部相对设置并将所述外罩的出光部夹持固定；所述LED灯具还包括散热内壳，所述散热内壳为环形结构，且所述散热内壳的一端与所述固接部背离所述发光元件的一面连接固定；所述外罩相对所述出光部的一端设有开口部，所述散热内壳部分地由所述开口部伸出，且所述散热内壳伸出所述开口部的部分上开设有散热孔；所述外罩的周壁包括与所述连接部连接的第一散热段、由所述第一散热段远离所述连接部的一端弯折延伸的第二散热段以及由所述第二散热段远离所述第一散热段的一端弯折延伸的第三散热段，所述第一散热段、所述第二散热段及所述第三散热段均为环形结构，且所述第一散热段的直径由其邻近所述连接部的一端朝邻近所述第二散热段的一端逐渐减小，所述第二散热段的直径由其邻近所述第一散热段的一端朝邻近所述第三散热段的一端逐渐减小，所述第三散热段的直径由其邻近所述第二散热段的一端朝另一相对端逐渐减小。

2.一种如权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，所述夹持部与所述连接部之间间隔形成一夹持空间，所述外罩的出光部固定于所述夹持空间内。

3.一种如权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，所述周壁的直径由设有所述出光部的一端朝另一相对端逐渐减小。

4.一种如权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，所述LED灯具还包括挂钩，所述散热内壳还包括顶壁，所述顶壁设于所述散热内壳远离所述固接部一端，且所述挂钩固定于所述顶壁上。

5.一种如权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，所述周壁围成一用于容置所述发光元件及所述连接板的容置腔，所述周壁朝所述容置腔方向凹设有一弯折部，所述弯折部为一环形阶梯部，该弯折部的横截面为一“L”型台阶且其直角部指向所述容置腔。

6.一种如权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，所述周壁于所述连接板与所述出光部之间的弧面长度为第一散热路径，所述周壁于所述连接板与所述开口部之间的弧面长度为第二散热路径，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1∶100到10∶1。

7.一种如权利要求6所述的LED灯具，其特征在于，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1∶1。