专利名称：一种led射灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED照明领域，具体涉及一种LED射灯。
背景技术：
LED光源被公认为是21世纪最具发展前景的照明光源，其绿色环保、寿命长、节能、可靠性高、光效好、体积小等优点，使LED光源相对传统的白炽灯、荧光灯、节能灯等具有更大的应用前景。随着LED技术的发展，LED的高光效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，其对灯具设计、应用的技术要求越来越高。如何改进灯具构造、延长灯具寿命、提高节能水平，解决散热问题、优化光学设计、节约生产成本等，是业界一直重点研发突破的领域。特别是现今LED照明技术已相对成熟，LED照明进入推广应用阶段，如何改进灯具构造、延长灯具寿命，如何使之更利于市场推广应用，使LED灯具应用进入社会的各个角落，取代传统光源，更是业界研发的主流方向。现有的LED射灯，主要应用于室内环境，如天花板等。LED芯片的寿命虽然较高，但由于灯具的寿命不仅决定于LED芯片的寿命，其灯具结构的设计，以及电源的寿命等，都会影响到灯具整体的寿命。在灯具结构的设计中，散热结构一直是业内研究的重点。灯具的散热效果较差，则不仅会影响光衰，还会影响灯具寿命，严重的甚至会短期内即会造成灯具“死灯”。传统的散热方式大多为通过将LED产生的热量传导到散热器上，由散热器与空气的自然接触热交换达到散热效果。但这种散热方式散热效率较低，用于功率较小的灯具灯具尚可，一旦用于功率较大的灯具，其散热效果就显得 抓襟见肘了。后来有人为达到较好的散热效果，将散热器的体积增大，虽然起到了一定的作用，但这种方式提高了成本，而且增大了空间占用的体积，显然不是最理想的方案。在实际照明应用中，LED射灯是用来取代以卤钨灯为光源的MR16射灯(MR16是照明行业内一种灯具的规格，为公知常识)，由于卤钨灯光效低，一般只有121m/W，能耗高，是属于首批要被LED取代的传统高能耗照明光源。然而，尽管LED射灯的光效可以高达65-80lm/ff,但是要完全取代应用最多的50W的卤钨灯MR16射灯，LED射灯的功率也要高达8-10W。但是事实上因为MR16射灯的体积有限，LED MR16射灯无法做到5W以上的功率，否则因为整体散热能力不够而引起灯壳温度过高，最后造成LED严重光衰甚至死灯。当然，如果外壳温度超过90°C也不安全，通不过安全规定。如何在有限的体积下，加强灯具外壳的散热效率，使得LED MR16射灯的功率能安全提升到8-10W，全面取代50W卤钨灯射灯，是照明行业一大紧迫任务。中国专利ZL 201020530297.X，公开了一种LED射灯的结构，包括灯杯、透镜，其灯杯与透镜的接触面设有透气孔，灯杯外表面设有连通灯杯内表面的透气孔，灯杯与透镜接触面的透气孔与灯杯外表面透气孔形成连通的气道。该专利设计了一种具有透气孔的LED射灯，但其透气孔设计较简单，散热效果并不够理想。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种LED射灯，具有散热效果好、成本低和利于拆装的特点。为实现本实用新型的目的所采用的技术方案:一种LED射灯，包括匹配连接的灯头、散热灯杯、LED发光模块和透镜模块，所述散热灯杯中心为腔体，散热灯杯形成为散热灯杯外壳外表面和腔体的外表面，其中散热灯杯外壳外表面的斜度小于腔体外表面的斜度，腔体内部设有将腔体由下至上分隔为下腔和上腔的基板；所述LED发光模块安装在基板上位于下腔的底面上，所述透镜模块覆盖于LED发光模块上；所述灯头安装于散热灯杯上端；腔体的外表面与外壳之间的环形带隙，被间隔为若干由散热灯杯底面端向上穿过散热灯杯外壳外表面的旋转通路；所述环形带隙内设有若干连接腔体外表面和外壳的螺旋状加强筋，环形带隙被该螺旋状加强筋间隔形成为所述旋转通路。本实用新型的LED射灯，灯头、散热灯杯、LED发光模块和透镜模块之间相互可拆卸连接，方便了更换和维修；而且将散热灯杯设置成有旋转通路的内外壳体，LED发光模块产生的热量通过基板 依次传导到内壳体、加强筋、外壳体，热量在旋转通路的周壁上进行热交换时，上升的热空气顺着螺旋空间上升，最终在旋转通路出口处形成螺旋气流。这种热交换的方式节约了成本、散热器的体积，而且其散热效率更高。旋转通路的表面积比直上直下通道的表面积大，旋转通路的设计增大了散热灯杯的表面积，因而也具有更好的散热效果。本优选方案设计通过利用内外壳体之间的连接元件，即加强筋巧妙形成了旋转通路。此外，散热灯杯外壳外表面的斜度小于腔体外表面的斜度，使得灯杯整体、环形带隙整体呈上小下大趋势，旋转通路亦上小下大，形成类似烟 的结构；通过利用烟 效应，以及旋转通路的空间限制，可使热上升的空气快速形成螺旋气流。优选的，所述旋转通路的切线与旋转通路的轴线的夹角为15度 45度。旋转通路的旋转程度，关系到散热效果的好坏；旋转过度，则阻碍上升气流的运动，旋转不够，则起不到加速上升气流的效果；实用新型人经过实践证明及理论研究，设计了本优选方案。优选的，所述旋转通路的进风口设于散热灯杯的底面端，旋转通路的出风口设于外壳的外表面；其出风口边缘的最低处低于散热灯杯二分之一的位置，其出风口边缘的最高处高于散热灯杯三分之二的位置。旋转通道的设置讲究顺畅，通过将进风口的位置设置，以及出风口独特的敞口设计，做到尽量减小上升气流的阻力。优选的，所述加强筋沿环形带隙周向的长度大于环形环形带隙的径向宽度；所述旋转通道的数量为4至8个。使加强筋的周向长度尽量加长，有利于热量传导至外壳体，以减小热阻；但又不能过长，否则影响通道的设置及数量。通道的数量也并非愈多愈好，太多容易形成乱气流，但是也不能太少，少则不能形成螺旋风。实用新型人经过实践证明及理论研究，设计了本优选方案。优选的，包括若干散热柱，设于上腔内，散热柱一端与基板连接；部分散热柱与上腔的内壁连接。上腔内设置散热柱，加强散热效果。散热柱与上腔的内壁连接，使LED发光模块的热量更利于向散热灯杯传导。大大提高了散热效果，从而为设计更高功率的LED发光模块，提供支持。 优选的，所述加强筋、基板和散热柱为一体成型于散热灯杯的结构。通过一体成型的方式，使LED发光模块和散热灯杯的导热效果、散热效果更佳。优选的，所述旋转通路的内周壁为光滑的面。由于LED射灯的灯具体积不大，其散热灯杯内外壳体之间的环形带隙较小，这种情况下将旋转通路的内周壁设置为光滑的壁面，可减小上升气流的阻力，旋转通路内的热空气上升速度更快，所形成的螺旋气流更强，从而散热效果更佳。优选的，所述基板上设有若干螺丝孔，所述灯头设有若干螺丝孔柱，所述螺丝孔柱插入上腔内与螺丝孔匹配连接；所述LED发光模块上设有若干定位孔，所述透镜模块上设有若干定位柱，所述定位柱与定位孔匹配连接。本优选方案设计了一种使灯头与散热灯杯通过螺丝连接的方案，实现了方便拆卸的目的。还设计了一种使LED发光模块与透镜模块连接的方案，实现了方便拆卸的目的。优选的，所述下腔内壁上设有用于承托透镜模块的平台，该平台从基板向下腔底端的方向呈阶梯状布置；包括用于固定透镜模块的固定环，所述固定环固定于内腔底端；还包括连接灯头和LED发光模块的电源模块，所述电源模块设于上腔内。将透镜模块周边紧贴于平台上，不但可以较好地固定透镜模块，还有利于组装。通过固定环固定的方式，使`本实用新型的LED设定更具模块化，更方便拆装，以及各灯具各模块的兼容设计。所述电源模块用于将市电转换成LED发光模块所述的直流电，以及适合的电压范围。优选的，所述加强筋下端与下腔底端齐平，部分加强筋的下端设有安装位；所述固定环外周边设有若干向外凸出的螺丝耳，螺丝耳上设有与安装位匹配连接的安装孔；所述透镜模块背向LED模块的一侧为平面，该平面的周边设有凹环；该平面与外壳体的下端齐平，所述凹环与下腔底端齐平；所述固定环背向内腔底端的一面与外壳体的下端齐平。本优选方案设计了一种使LED发光模块、透镜模块固定于散热灯杯上的方案，实现了方便拆卸、紧密贴合的目的。通过本优选方案的设置，本实用新型的LED射灯的出光面近似为平面的结构，因为更加有利于安装使用。优选的，所述下腔为直筒状或向内壳体下端方向敞开的开口结构，所述开口结构包括有利于聚光的喇叭状或弧面状的结构。本实用新型的LED射灯，将LED发光模块工作时所产生的热量传导到散热灯杯的内外壳体上时，内外壳体的表面与空气进行热交换，并将温度较低的空气加热，空气被加热后上升。在环形带隙内，热空气向上升的过程中，顺着旋转通路向上作螺旋运动，最终在散热灯杯的上端出口处形成旋风。旋风带动周围的空气，使散热灯杯和空气的热交换效率更闻。一些国际大公司，如飞利浦，三星等采用了强制对流的技术。但是强制对流采用风扇，会产生噪声，市场无法接受。本实用新型采用加强自然对流的方式成倍地提高了灯具外壳的散热效率，使得LED MR16射灯能在IOW的总功率下，温升低于50°C，即该射灯工作时，即使在40°C的环境下，外壳温度不会超过90°C。所以，本实用新型解决了 LED照明领域的
一大难题。
图1为本实用新型实施例LED射灯的拆卸图图2为本实用新型实施例LED射灯的侧视图图3为本实用新型实施例LED射灯的底面视图图4为本实用新型实施例LED射灯的俯视图图5为图4的A-A剖面视图图6为本实用新型实施例LED射灯的透镜模块的结构示意图图7为本实用新型实施例LED射灯的散热灯杯的立体示意图图8为本实用新型实施例LED射灯的散热灯杯的侧视图图9为本实用新型实施例LED射灯的散热灯杯的底面视图图10为本实用新型实施例LED射灯的散热灯杯的底面视图图11为本实用新型实施例LED射灯的散热灯杯的俯视图图12为图11的B-B剖面视图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型具体实施例作进一步说明:如图1至图12所示，一种LED射灯，包括匹配连接的灯头1、电源模块、散热灯杯
2、LED发光模块3、透镜模块4和固定环5。所述灯头I用于与接有市电、低压电等电源的灯座接合，其用于连接灯座的一端设有电极引 针11，连接散热灯杯2的一侧设有螺丝孔柱12，所述灯头上还设有若干透气孔13。所述散热灯杯2包括外壳体21和内壳体22，所述外壳体21为环状、圆筒状或圆锥状的壳体，其套设于内壳体22外周，内外壳体之间具有用于通风热交换的环形带隙26，内外壳体之间通过若干加强筋212连接。所述外壳体21下端设有帽檐状的凸缘211。所述散热灯杯2的内壳体22为具有内腔的类似圆筒状的结构，内壳体22的内腔设有一体成型的基板23，基板23将内壳体的内腔分隔为下腔221和上腔222，基板23上设有供电线穿过的穿线孔24以及用于供螺丝孔柱12匹配连接的螺丝孔25，通过螺丝可将灯头螺丝孔柱12固定在螺丝孔25处，从而将灯头I与散热灯杯2固定连接。所述灯头I设于散热灯杯2的上端，所述灯头I的螺丝孔柱12插入散热灯杯2的上腔222，与设于基板23上的螺丝孔25连接。所述电源模块设于散热灯杯2的上腔222内，电源模块根据LED发光模块3所需，用于将市电转换成符合要求的直流电，以供给LED发光模块3。电源模块竖直设置于上腔222内，电源模块工作时产生的热量将周围空气加热后，热空气上升，通过设于灯头的透气孔13，与外界较冷的空气热交换。所述LED发光模块3包括若干LED发光元件32，LED发光模块3上设有定位孔31。所述透镜模块4上设有定位柱41，透镜模块4与LED发光模块3通过定位孔31和定位柱41连接定位。LED发光模块3设于下腔221内，并紧贴于基板23上，LED发光模块3工作时产生的热量传给基板23，再通过基板23传导给内壳体22，再通过加强筋212传导给外壳体21。为达到更好的导热效果，LED发光模块3与基板23之间可以直接紧密贴合，还可以在LED发光模块3与基板23之间加设导热胶垫、硅胶、硅胶垫等。所述散热灯杯2的下腔222为直筒状或向下端出口方向敞开的有利于聚光的喇叭状、弧面状的结构，下腔内壁上设有用于承托透镜模块4的平台27，该平台27从基板23向下端出口的方向呈阶梯状布置。当所述LED发光模块3紧贴于基板23上时，透镜模块4周边恰好紧贴于平台27上。透镜模块4的直径等于平台27的直径，使透镜模块4恰好落入平台27上。透镜模块4紧贴于平台27部分的高度等于平台27至内壳体22下端29处的深度，使透镜模块4的边缘42高度与内壳体下端29齐平。为达到更好的配光效果，所述透镜模块4上设有一体成型的透镜单元43阵列，每个透镜单元43对应LED发光模块3上的一个LED发光单元32，所述透镜单元43阵列设于透镜模块4上对应LED发光模块3的一侧，透镜单元43的另一侧为光滑的平面或具有纹路的平面。该平面的周边42 (即，透镜模块的边缘，凹环42)凹陷，当透镜模块4紧贴于平台27上时，平面的高度与外壳体21的下端齐平，平面的凹环42与内壳体22下端29齐平。所述加强筋212下端与内壳体下端29齐平，部分加强筋212的下端处设有安装位28。所述固定环5外周边设有若干向外凸出的螺丝耳51，螺丝耳51上设有与上述安装位28匹配的安装孔，通过安装孔和安装位28的连接使固定环5固定于散热灯杯2上，从而固定透镜模块4和LED发光模块3。由于内外壳体之间的环形带隙较小，而安装位28通常较大，所以将设有安装位28的加强筋212的下端部分嵌入外壳体21的下端，其嵌入部分的形状对应螺丝耳51的形状；当固定环5固定与内壳体22下端29时，其螺丝耳51恰好对应于设有安装位28的加强筋212以及外壳体21下端的嵌入部分。如此设计，充分利用了灯具空间，节约灯具体积。固定环5的外周直径等于内壳体下端29的外周直径，内周直径等于上述透镜模块4的平面的外周直径，所述平面不包括其凹陷的边缘部分(即，凹环42);当固定环5固定于散热灯杯2上时，固定环5压在透镜模块4的边缘42和内壳体的下端29上，从而使透镜模块4紧贴于平台27上。同时，固定环5固定于散热灯杯2上时，其下端面与外壳体21的下端齐平。
所述加强筋212与内外壳体21 —体成型,LED发光模块3工作时所产生的热量传导到内外壳体上时，内外壳体的表面与空气进行热交换，并将温度较低的空气加热，空气被加热后上升。在内外壳体的环形带隙之间，将加强筋212设置成从下至上螺旋的结构，加强筋之间的环形带隙相应的被分割成若干螺旋的空间，即旋转通路，热空气向上升的过程中，顺着旋转通路向上作螺旋运动，最终在散热灯杯的上端出口处形成旋风。旋风带动周围的空气，使散热灯杯和空气的热交换效率更高。所述旋转通路的切线与旋转通路的轴线的夹角设置为15度 45度之间，更优为20度 30度之间。通常，旋转通路的旋转角度愈大，散热灯杯的散热表面积愈大；但同时，旋转通路旋转度愈大，由于阻挡了螺旋风上升的空间，其形成的类龙卷风的效果愈差。本方案经实践，设计了最优的方案。如图8所示，为旋转通路的切线与螺旋通路轴线的夹角α的示意图。为使上升的空气更利于汇聚形成类龙卷风效果，螺旋通路设置为从下至上逐渐收口的结构。具体可以是:上口小于下口，上口所处的环形周径小于下口所处的环形周径(环形带隙的底端处的周径)，即螺旋通路从下至上逐渐向轴线收拢。所述旋转通路的下口，即进风口设于散热灯杯的下端，旋转通路的上口，即出风口设于外壳的外表面，其出风口边缘的最低处低于散热灯杯二分之一的位置；如图8所不,直线CC为散热灯杯的二分之一高度线，即h2等于散热灯杯的二分之一高度；hl为旋转通路的出风口边缘的最低处与散热灯杯的底端的高度，等于散热灯杯高度的四分之一，hi的最佳大小为散热灯杯高度的1/4至1/3。旋转通路的上口边缘的最高处高于散热灯杯三分之二的位置，优选的范围为五分之四至散热灯杯的顶端。如图8所示，最佳高度为与散热灯杯的顶端齐平。本说明书还公布另一种实施方式如下:旋转通路上口边缘的最低处位于散热灯杯的三分之一高度处，最高处位于三分之二高度处；如此，旋转通路的上口最高处和最低处的高度差为三分之一的散热灯杯高度，恰好位于外壳外表面的中间位置。实用美观，有利于制造成型。本方案将旋转通路出风口尽量敞开、放大，更有利于通风散热，如果出风口较小，会影响热空气上升的速度。如图10所示，所述加强筋沿环形带隙周向的长度L大于环形环形带隙的径向宽度d。之所以将加强筋的周向长度L设置的较大，有利于热量传导至外壳体，以减小热阻。在本实施例中， 旋转通道的数量为6个，在其他实施例中，旋转通道的优选数量为4到8个。通道的数量并非愈多愈好，太多容易形成乱气流，但是也不能太少，少则不能形成螺旋风。根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种LED射灯，包括匹配连接的灯头、散热灯杯、LED发光模块和透镜模块，其特征在于: 所述散热灯杯中心为腔体，散热灯杯形成为散热灯杯外壳外表面和腔体的外表面，其中散热灯杯外壳外表面的斜度小于腔体外表面的斜度，腔体内部设有将腔体由下至上分隔为下腔和上腔的基板； 所述LED发光模块安装在基板上位于下腔的底面上，所述透镜模块覆盖于LED发光模块上；所述灯头安装于散热灯杯上端； 腔体的外表面与外壳之间的环形带隙，被间隔为若干由散热灯杯底面端向上穿过散热灯杯外壳外表面的旋转通路；所述环形带隙内设有若干连接腔体外表面和外壳的螺旋状加强筋，环形带隙被该螺旋状加强筋间隔形成为所述旋转通路。
2.按照权利要求1所述的LED射灯，其特征在于:所述旋转通路的切线与旋转通路的轴线的夹角为15度 45度。
3.按照权利要求1所述的LED射灯，其特征在于:所述旋转通路的进风口设于散热灯杯的底面端，旋转通路的出风口设于外壳的外表面；其出风口边缘的最低处低于散热灯杯二分之一的位置，其出风口边缘的最高处高于散热灯杯三分之二的位置。
4.按照权利要求1所述的LED射灯，其特征在于:所述加强筋沿环形带隙周向的长度大于环形环形带隙的径向宽度；所述旋转通道的数量为4至8个。
5.按照权利要求1所述的LED射灯，其特征在于:包括若干散热柱，设于上腔内，散热柱一端与基板连接；部分散热柱与上腔的内壁连接。
6.按照权利要求1或5所述的LED射灯，其特征在于:所述加强筋、基板和散热柱为一体成型于散热灯杯的结构·。
7.按照权利要求1所述的LED射灯，其特征在于:所述旋转通路的内周壁为光滑的面。
8.按照权利要求1所述的LED射灯，其特征在于:所述基板上设有若干螺丝孔，所述灯头设有若干螺丝孔柱，所述螺丝孔柱插入上腔内与螺丝孔匹配连接；所述LED发光模块上设有若干定位孔，所述透镜模块上设有若干定位柱，所述定位柱与定位孔匹配连接。
9.按照权利要求1所述的LED射灯，其特征在于:所述下腔内壁上设有用于承托透镜模块的平台，该平台从基板向下腔底端的方向呈阶梯状布置；包括用于固定透镜模块的固定环，所述固定环固定于内腔底端；还包括连接灯头和LED发光模块的电源模块，所述电源模块设于上腔内。
10.按照权利要求9所述的LED射灯，其特征在于:所述加强筋下端与下腔底端齐平，部分加强筋的下端设有安装位；所述固定环外周边设有若干向外凸出的螺丝耳，螺丝耳上设有与安装位匹配连接的安装孔；所述透镜模块背向LED模块的一侧为平面，该平面的周边设有凹环；该平面与外壳体的下端齐平，所述凹环与下腔底端齐平；所述固定环背向内腔底端的一面与外壳体的下端齐平。
专利摘要本实用新型公开了一种LED射灯，包括匹配连接的灯头、散热灯杯、LED发光模块和透镜模块，所述散热灯杯中心为腔体,散热灯杯形成为散热灯杯外壳外表面和腔体的外表面,其中散热灯杯外壳外表面的斜度小于腔体外表面的斜度,腔体内部设有将腔体由下至上分隔为下腔和上腔的基板；腔体的外表面与外壳之间的环形带隙,被间隔为若干由散热灯杯下端向上穿过散热灯杯外壳外表面的旋转通路；所述LED发光模块安装在基板上位于下腔的底面上，所述透镜模块覆盖于LED发光模块上；所述灯头设于散热灯杯上端。本实用新型的LED射灯具有散热效果好、成本低和利于拆装的特点。
文档编号F21Y101/02GK203131580SQ201320005709
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月6日 优先权日2012年10月16日
发明者钟群 申请人:广东国晟投资有限公司