专利名称：卡环透镜式的led灯泡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通用型LED灯泡的构建方法及卡环透镜式的LED灯泡，属于LED照明技术领域。
背景技术：
半导体照明作为新一代照明技术，具有光电转换率高、光源方向易控、照明时段和方式易控、光源显色性高、合理设计下具有较高的功率因数等其他现有照明技术无法比拟的五大节能优势，受到全球投资者的青睐和各国政府的大力扶持。当前LED照明灯的发光效率大多可超过70LM/W，比传统的节能灯更具节能优势。理论上绿光LED发光效率可高达683LM/W ;白光LED的理论效率也可达182. 45LM/W，因此LED 照明效率提升的空间巨大。在现行的大功率LED照明产品设计中，特别是大功率LED灯，由于散热的原因，组件ー个大功率LED灯时，采用LED光模组、驱动电源及灯具三者一体化设计，即LED光模组、驱动电源及灯具等部件必须配套生产，形成了所谓“LED有灯无灯泡”的局面。这为LED照明产品带来了制造成本高、使用不便、维修困难等一系列的致命问题。首先制造上无法实现全国乃至全球的统ー标准化生产，导致产品规格多、批次少，价格高昂；其次是各家的产品各式各样，互不通用，更不能互換；第三是产品故障时需要将LED光模组、驱动电源、灯具等整体总成取下维修，维修极为不便，非常容易形成故障扩大化和维修拖延、维修费用高昂等缺陷。这些缺陷极大地制约了 LED照明的推广使用，是LED照明产品推广中的硬伤。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供卡环透镜式的LED灯泡。它自身结构简单稳固，便于安装，可以自带散热器独立工作，也可以安装在灯具附帯的散热器上，使用上可灵活多变，本实用新型使LED灯泡与灯具和照明控制等产品实现在生产上和使用上各自独立，使LED照明产品大幅度地減少生产环节、提高生产批量化、有利于LED节能照明产品的产业化。本实用新型的技术方案卡环透镜式的LED灯泡，其特点是包括带安装法兰的透镜卡环，透镜卡环内至少依次设有导热支架、光机模组和配光光学透镜；配光光学透镜上设有凹槽，且凹槽内设有台阶，台阶内粘结有导热支架，导热支架上粘结有光机模组，导热支架上固定有电气接插件公头，光机模组外设置内罩，配光光学透镜的凹槽边与内罩之间或还设置内环罩，光机模组封存在导热支架和配光光学透镜之间的密封防水空间内，且透镜卡环安装时能保证导热支架的上表面紧贴散热器；或者光机模组外还环绕有内卡环，内卡环上部与导热支架粘结，内卡环下端设有散热器固定穿孔，且固定穿孔内设有压边用于防水，同时防止散热器固定螺钉挤坏导热支架；或者，所述的导热支架与光机模板采用相同非金属导热材料构建为一体；所述的光机模板为金属材料导热基板，通过PCB印刷电路板技术获得电路；或为非金属材料导热基板，其上采用银浆印刷电路技术嵌合电路。前述的卡环透镜式的LED灯泡中，所述导热支架上设有散热器；所述散热器为非金属散热器总成，非金属散热器总成包括非金属散热器和其下方架空状的导热转换支架，非金属散热器的散热器固定螺孔内填充胶套或螺钉固定胶，供固定螺钉连接，非金属散热器外设置散热器外罩；或者所述散热器为金属散热器，金属散热器和导热支架之间设有导热垫，所述金属散热器包括散热片，散热片中间设有超导液腔，超导液腔内填充有泡沫金属，并设有超导液，超导液腔两端设有上堵头和下堵头，上堵头或下堵头上设有真空抽吸管；所述散热器上还设有用于穿设电缆的电缆孔和散热器固定螺孔，连接散热器固定螺孔的散热器固定螺钉穿过内卡环和导热支架上的固定穿孔，使LED灯泡散热器固定在导热支架和配光光学透镜上。所述光机模组上LED芯片外仅设有封装用的透明硅胶，且所有带透明硅胶的光机模组外设内罩，内罩内层设有荧光粉涂层，这个结构使荧光粉比直接喷涂在芯片上更加均匀，让荧光粉远离LED发热芯片，LED芯片能在承受相对高一点的温度下运行，改善了 LED的运行条件，对降低LED灯泡光衰很有效，LED出光效果更好，且荧光粉用量也不会大幅増加。或者所述光机模组上LED芯片不封装硅胶，所述光机模组外设置装有透明绝缘导热液的凹形内罩，光机模组上LED芯片浸泡在透明绝缘导热液中，透明绝缘导热液内设有荧光粉，所 述凹形内罩为薄型内凹结构的弹性内罩。这个结构中当LED通电发热时，透明绝缘导热液因受热而流动带走了芯片的发热，使热量在较大的面积上与散热器交換，避免了传统方案LED芯片及周围荧光粉的局部高热，有效地减少了 LED光衰的发生，且当透明绝缘导热液受热膨胀时，内凹的凹形内罩向外突出，增大容积接受液体膨胀的体积，避免液体膨胀使内罩密封失效。前述的卡环透镜式的LED灯泡中，所述导热支架上设有电气接插件，电气接插件包括电气接插件公头，所述电气接插件公头上设有插针，插针尾段的插针焊点与光机模组焊接；所述电气接插件公头穿过通用型LED灯泡上的接插件公头固定孔后设有固定端进行固定；电气接插件公头与带插孔的电气接插件母头配合连接，电气接插件母头与电缆相连；所述的电气接摘件摘针为四针结构，其中~■针为电源接入；~■针为控制接入。前述的卡环透镜式的LED灯泡中，所述固定端为熔接环；或者所述固定端为固定螺母，电气接插件公头上还设置防水胶圈嵌槽，防水胶圈嵌槽内设置防水胶圈；为防止旋转，电气接插件公头上设置防滑槽，所述的导热支架穿孔处设置相应凸起；所述电气接插件母头上设有三孔法兰，并通过三孔法兰和接插件母头固定螺钉与散热器或灯具上的导热转换板固定，且法兰和散热器或灯具上的导热转换板之间还设有固定调节胶垫，保证防水面严实；或者所述电气接插件公头设有外螺纹，通过与设有防水胶圈的电气接插件母头上固定螺母的内螺纹配合固定在电气接插件公头上；所述电气接插件母头上设有嵌槽，嵌槽内设有防水胶圈。与现有技术相比，本实用新型以透镜卡环为整个灯泡的支撑部件，然后在透镜卡环内以内卡环为辅助支撑，最后形成了内卡环以及与内卡环相粘结的光机模组和导热支架构造LED灯泡光源体结构，因此结构极其稳定。而且本实用新型的光机模组被封存在内卡环、导热支架和透镜围成的封闭区间内，在不外加其它防水件的情况下使灯泡的防水性能大大提高。利用本实用新型的卡环透镜式的LED灯泡组建灯具简单易行、灵活多变，这样让LED灯的灯泡、灯具和照明控制产品实现在生产上和使用上各自独立，使LED照明产品大幅度地減少生产环节、提高生产批量化、有利于LED节能照明产品的产业化。且本实用新型通过在LED灯泡上以开孔方式将ー个带插针的电气接插件公头固定在孔内，且从灯泡内部进行线路焊接和机械固定，整个通用型LED灯泡的外围结构简洁平整，避免了 LED灯泡外带电缆线，安装灯泡吋，只需在电气接插件公头对准电缆线上的电气接插件母头，再对LED灯泡进行机械固定后，同时也实现了通用型LED灯可靠的电气连接。而且本实用新型的电气接插件公头和母头之间的连接在几乎无需增加额外费用的情况下即可直接实现可靠防水功能，因此安装了本实用新型的电气接插件的通用型LED灯泡即可用于室内也可用于室外，也可用于需要防爆的环境，极大地拓开了 LED灯泡的使用范围。
图I :本实用新型灯泡凸透镜方案带非金属散热器外观图；图2 :本实用新型灯泡凸透镜方案带金属散热器外观图；图3 :本实用新型LED灯泡凸透镜防水接插件方案外观图；图4 :本实用新型LED灯泡光机核心构件结构示意图；图5 :本实用新型灯泡结构图；图6 :本实用新型实施例的一种导热转换支架外形图；图7 :本实用新型实施例的C形内卡环外形图；图8 :本实用新型实施例的光机模组与导热支架装配外观图；图9 :本实用新型实施例带平内罩的光机模组总成外观图；图10 :本实用新型实施例导热支架及电器接插件和内卡环与光机模组总成装配外观图；图11 :本实用新型实施例凹形内罩剖面图；图12 :本实用新型实施例非金属散热器截面图；图13 :本实用新型实施例非金属散热器总成外观图；图14 :本实用新型实施例金属散热器截面图；图15 :本实用新型实施例金属散热器内部结构示意图；图16 :本实用新型实施例的小口径灯泡的结构及电气接插件装配示意图；图17 :本实用新型实施例的大口径灯泡的结构及电气接插件装配示意图；图18 :本实用新型熔结环固定端电气接插件公头结构示意图；图19 :本实用新型螺母固定端电气接插件公头结构示意图ー；图20 :本实用新型螺母固定端电气接插件公头结构示意图ニ ；图21 :本实用新型带外螺纹的电气接插件公头结构示意图；图22 :本实用新型熔结环固定端电气接插件针式公头结构示意图；图23 :本实用新型螺母固定端电气接插件针式公头结构示意图；图24 :本实用新型弯型固定连接的电气接插件母头结构示意图；图25 :本实用新型直型固定连接的电气接插件母头结构示意图；图26 :本实用新型直型非固定连接的电气接插件母头结构示意图；图27 :本实用新型实施例灯泡端安装界面尺寸及开孔图；；图28 :本实用新型在隧道灯上的应用示例；图29 :本实用新型在路灯上的应用示例。图30 :本实用新型在螺ロ灯上的应用示例；[0041]图31 :本实用新型小规格灯泡凸透镜方案外观图；附图中的标记为1-导热转换支架，2-导热垫，3-导热支架，4-光机模组，6-内罩，7-配光光学透镜，8-透镜卡环，9-灯泡外罩，10-电气接插件母头，IOA-带电缆的防水接头，11-电气接插件公头，IlA-电缆固定头，12-散热器固定螺钉，14-透镜卡环固定螺钉，15-固定端，16-防水胶圈，17-插针，18-防水胶圈嵌槽，19-插针焊点，22-接插件公头固定孔，23-散热器固定穿孔，24-固定调节胶垫，25-接插件母头固定螺钉，26-防滑槽，27-导热转换板，28-固定螺母，32-真空抽吸管，33-上堵头，34-散热片，35-下堵头，36-电缆孔，37-泡沫金属，38-散热器固定螺孔，39-顶装固定法兰，40-外置电源盒，42-筛孔，61-凹形内罩，62-内环罩，81-内卡环，101-散热器外罩，102-本实用新型LED灯泡，103-散热器，105-灯泡固定螺钉，301-灯泡安装法兰固定孔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步的说明，但并不作为对本实用新型 限制的依据。
实施例。卡环透镜式的LED灯泡如图4和5所示，包括带安装法兰的透镜卡环8，透镜卡环8内至少依次设有导热支架3、光机模组4和配光光学透镜7，配光光学透镜7上设有凹槽，且凹槽内设有台阶，台阶内内粘结有导热支架3，导热支架3上粘结有光机模组4 (如图8),导热支架3上固定有电气接插件公头11，光机模组4外设置内罩6,配光光学透镜7凹槽边与内罩6之间或还设置内环罩62,光机模组4封存在导热支架3和配光光学透镜7之间的密封防水空间内。光机模组4外还环绕有内卡环81 (如图7中C字型的内卡环)，且透镜卡环8安装时能保证导热支架3的上表面紧贴散热器103 ;内卡环81上端与导热支架3粘结，下端设有散热器固定穿孔23，且散热器固定穿孔23内设有压边用于防水，同时防止散热器固定螺钉挤坏导热支架；散热器固定螺钉12穿过内卡环81和导热支架3上的固定穿孔，使LED灯泡散热器103固定在导热支架3和配光光学透镜7上。即LED灯泡规格较小，无需装散热器吋，内卡环81可以省去。所述光机模组4由光机模板、LED芯片组和相关的线路通过固晶和封装组成，或者其中还集成有供电驱动芯片；或者，所述的导热支架3与光机模板采用相同非金属导热材料构建为一体；所述的光机模板为金属材料导热基板，通过PCB印刷电路板技术获得电路；或为非金属材料导热基板，其上采用银浆印刷电路技术嵌合电路。所述导热支架3上设有散热器103，散热器103和导热支架3之间设有导热垫2 ;所述散热器103为非金属散热器总成，非金属散热器总成包括筛孔状的非金属散热器(如图13，截面上可看到筛孔42，也可采用其它可以提供通风的结构，如图6所示)和其下方架空状的导热转换支架1，非金属散热器的散热器固定螺孔33内填充胶套或螺钉固定胶，供固定螺钉连接，非金属散热器外设置散热器外罩101，非金属散热器的截面如图12所示。或者所述散热器103还可以为金属散热器，金属散热器和导热支架3之间设有导热垫2，所述金属散热器包括散热片34，如图14和图15所示，散热片34中间设有超导液腔，超导液腔内填充有泡沫金属37，并设有超导液，超导液腔两端设有上堵头33和下堵头35，上堵头33或下堵头35上设有真空抽吸管32 ;所述散热器103上还设有用于穿设电缆的电缆孔36和散热器固定螺孔38。散热器固定螺钉12内穿过内卡环81和散热器103上的散热器固定穿孔22对散热器103进行固定到内卡环81。[0045]所述光机模组4上LED芯片外设有封装用的透明硅胶，且所有带透明硅胶的光机模组4外设内罩6，内罩6内层设有荧光粉涂层，如图9所示；或者所述光机模组4上LED芯片不封装硅胶，所述光机模组4外设置装有透明绝缘导热液的凹形内罩61，LED芯片浸泡在透明绝缘导热液中，透明绝缘导热液内设有荧光粉，所述凹形内罩为截面如图9所示的薄型内凹结构的弾性内罩，如图11所示。所述光机模组4由光机模板、LED芯片组和相关的线路通过固晶和封装组成，或者光机模板上还集成有供电驱动芯片。所述导热支架3上设有电气接插件，电气接插件包括电气接插件公头11，所述电气接插件公头11上设有插针17，插针17尾段的插针焊点19与光机模组4焊接；所述电气接插件公头11穿过通用型LED灯泡上的接插件公头固定孔22后设有固定端15进行固定；电气接插件公头11与带插孔的电气接插件母头10配合连接，电气接插件母头10与电缆相连；电气接插件母头10设在带电缆的防水接头IOA中电缆另一端的电缆固定头IlA上。所述的电气接插件插针为四针结构，其中ニ针为电源接入；ニ针为控制接入。所述固定端15为熔接环，如图18和图22所示，其中图22中的电气接插件公头11无保护套；或者所述固 定端15为固定螺母，电气接插件公头11上还设置防水胶圈嵌槽18，防水胶圈嵌槽18内设置防水胶圈16，如图19、20、21和23所示，其中图23中的电气接插件公头11无保护套；为防止旋转，电气接插件公头11上设置防滑槽26，所述的导热支架3穿孔处设置相应凸起；所述电气接插件母头10上设有三孔法兰(如图24和图25所示)，并通过三孔法兰和接插件母头固定螺钉25与散热器103或灯具上的导热转换板27固定，且法兰和散热器103或灯具上的导热转换板27之间还设有固定调节胶垫24，保证防水面严实，如图16 ;或者所述电气接插件公头11设有外螺纹，通过与设有防水胶圈16的电气接插件母头10上固定螺母28的内螺纹配合固定在电气接插件公头11上，如图17 ;所述电气接插件母头10上设有嵌槽，嵌槽内设有防水胶圈16。其中电气接插件母头也可采用如图26所示的，非固定式的接插件母头。同时为遮蔽电气接插件固定端和供电元件等，为保证灯泡的美观，内罩6与内卡环81之间设置环罩62，如图10所示。小口径灯泡(D ^ 70mm)—般可不设环罩62或内罩6 (也可包括环罩62)，其结构及电气接插件装配示意如图16所示；大口径灯泡(D>70mm)结构及电气接插件装配示意如图17所示；灯泡外径D与构成的LED灯泡功率W上限成W=L 1812e°_°361D的关系，在W=L 1812ea 036111的关系曲线上D取离散的数值进行构建多个固定灯泡外径D尺寸的LED灯泡，以提高LED灯泡的互換性和通用性。在W=L 1812ea 036111的关系曲线上，D以20mm为下限，以130mm为上限，每10毫米为I段，分成12段构成有限量的灯泡外径规格，用少量的灯泡外径规格来进ー步提高LED灯泡的互換性和通用性。固定灯泡用的螺孔分布圆Dl和灯具散热器界面开孔(安装界面上用于穿过散热器的开孔)直径D2受所使用螺钉大小的影响，直径Dl为灯泡外径D减固定螺钉螺帽直径再减去0. 8 4_的留边值；散热器界面开孔直径D2为灯泡外径D减双倍固定螺钉螺帽直径再减去相应Dl的双倍留边值；灯泡出线孔距离L (即电气接插件公头在导热支架上的偏心位置)按下表取值。图I、图2、图3和图31中灯泡外形尺寸外径D，法兰螺钉孔分布圆直径Dl，散热器外径D3按规定的制造，相关尺寸由如图27及下表给出。nm f ■孔分*fa fI ss*t [
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m2灯抱出_礼;ttt#根揚灯抱揆_件(Sa)公头灵寸議定。应用本实用新型的卡环透镜式的LED灯泡的路灯，如图28所示，将带散热器的本实用新型LED灯泡102通过法兰和固定螺钉105固定在灯具101上的安装界面上；应用本实用新型的卡环透镜式的LED灯泡的LED隧道灯，将本实用新型LED灯泡102通过法兰和固定螺钉105固定在灯具101上的安装界面上(安装界面设在散热器103与LED灯泡102接触的面和连接孔上，接插件母头10固定在散热器上)，即可实现隧道灯的电气连接和LED灯泡安装，如图29所示；应用本实用新型的卡环透镜式的LED灯泡的LED螺ロ灯，将本实用新型小规格LED灯泡102通过法兰和固定螺钉105固定在螺ロ灯具散热器103上的安装界面上(安装界面设在螺ロ灯具散热器103与LED灯泡102接触的面和连接的孔上，接插件母头10固定在螺ロ灯具导热转换板27上)，即可实现螺ロ灯的电气连接和LED灯泡安装，如图30所示。
权利要求1.卡环透镜式的LED灯泡，其特征在于包括带安装法兰的透镜卡环(8)，透镜卡环(8 )内至少依次设有导热支架(3 )、光机模组(4 )和配光光学透镜(7 );配光光学透镜(7 )上设有凹槽，且凹槽内设有台阶，台阶内粘结有导热支架(3)，导热支架(3)上粘结有光机模组(4),导热支架(3)上固定有电气接插件公头(11),光机模组(4)外设置内罩(6),配光光学透镜(7)凹槽边与内罩(6)之间或还设置内环罩(62),光机模组(4)封存在导热支架(3)和配光光学透镜(7)之间的密封防水空间内，且透镜卡环(8)安装时能保证导热支架(3)的上表面紧贴散热器(103);或者光机模组(4)外还环绕有内卡环(81)，内卡环(81)上部与导热支架(3)粘结，内卡环(81)下端设有散热器固定穿孔(23)，且散热器固定穿孔(23)内设有压边用于防水，同时防止散热器固定螺钉挤坏导热支架；所述光机模组(4)由光机模板、LED芯片组和相关的线路通过固晶和封装组成，或者其中还集成有供电驱动芯片；或者，所述的导热支架(3)与光机模板采用相同非金属导热材料构建为一体；所述的光机模板为金属材料导热基板，通过PCB印刷电路板技术获得电路；或为非金属材料导热基板，其上采用银浆印刷电路技术嵌合电路。
2.根据权利要求I所述的卡环透镜式的LED灯泡，其特征在于所述导热支架(3)上设有散热器(103)，散热器(103)和导热支架(3)之间设有导热垫(2);所述散热器(103)为非金属散热器总成，非金属散热器总成包括筛孔状的非金属散热器和其下方架空状的导热转换支架(1)，非金属散热器的散热器固定螺孔(33)内填充胶套或螺钉固定胶，供固定螺钉连接，非金属散热器外设置散热器外罩(101);或者所述散热器(103)为金属散热器，所述金属散热器包括散热片(34)，散热片(34)中间设有超导液腔，超导液腔内填充有泡沫金属(37)，并设有超导液，超导液腔两端设有上堵头(33)和下堵头(35)，上堵头(33)或下堵头(35)上设有真空抽吸管(32);所述散热器(103)上还设有用于穿设电缆的电缆孔(36)和散热器固定螺孔(38)，连接散热器固定螺孔(38)的散热器固定螺钉(12)穿过内卡环(81)和导热支架(3)上的固定穿孔，使LED灯泡散热器(103)固定在导热支架(3)和配光光学透镜(7)上。
3.根据权利要求I所述的卡环透镜式的LED灯泡，其特征在于所述光机模组(4)上LED芯片外仅设有封装用的透明硅胶，且所有带透明硅胶的光机模组(4)外设内罩(6)，内罩(6)内层设有荧光粉涂层；或者所述光机模组(4)上LED芯片不封装硅胶，所述光机模组(4)外设置装有透明绝缘导热液的凹形内罩(61)，光机模组(4)上LED芯片浸泡在透明绝缘导热液中，透明绝缘导热液内设有荧光粉，所述凹形内罩为薄型内凹结构的弹性内罩。
4.根据权利要求I所述的卡环透镜式的LED灯泡，其特征在于所述导热支架(3)上设有电气接插件，电气接插件包括电气接插件公头(11)，所述电气接插件公头(11)上设有插针(17)，插针(17)尾段的插针焊点(19)与光机模组(4)焊接；所述电气接插件公头(11)穿过通用型LED灯泡上的接插件公头固定孔(22)后设有固定端(15)进行固定；电气接插件公头(11)与带插孔的电气接插件母头(10)配合连接，电气接插件母头(10)与电缆相连。
5.根据权利要求4所述的卡环透镜式的LED灯泡，其特征在于所述固定端(15)为熔接环；或者所述固定端(15)为固定螺母，电气接插件公头(11)上还设置防水胶圈嵌槽(18)，防水胶圈嵌槽(18)内设置防水胶圈(16);为防止旋转，电气接插件公头(11)上设置防滑槽(26)，所述的导热支架(3)穿孔处设置相应凸起；所述电气接插件母头(10)上设有三孔法兰，并通过三孔法兰和接插件母头固定螺钉(25)与散热器(103)或灯具上的导热转换板(27)固定，且法兰和散热器(103)或灯具上的导热转换板(27)之间还设有固定调节胶垫(24)，保证防水面严实；或者所述电气接 插件公头(11)设有外螺纹，通过与设有防水胶圈(16 )的电气接插件母头(10 )上固定螺母(28 )的内螺纹配合固定在电气接插件公头(11)上；所述电气接插件母头(10)上设有嵌槽，嵌槽内设有防水胶圈(16)。
专利摘要本实用新型公开了卡环透镜式的LED灯泡，包括带安装法兰的透镜卡环(8)，透镜卡环(8)内至少依次设有导热支架(3)、光机模组(4)和配光光学透镜(7)；配光光学透镜(7)上设有凹槽，且凹槽内设有台阶，台阶内粘结有导热支架(3)，导热支架(3)上粘结有光机模组(4)，导热支架(3)上固定有电气接插件公头(11)。本实用新型的灯泡自身可以自带散热器独立工作，也可以安装在灯具附带的散热器上，使用上可灵活多变，使其与灯具和照明控制产品实现在生产上和使用上各自独立，使LED照明产品大幅度地减少生产环节、提高生产批量化、有利于LED节能照明产品的产业化。
文档编号F21S2/00GK202647353SQ201220355359
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者张继强, 张哲源 申请人:贵州光浦森光电有限公司