專利名稱：照射方向和照明樣式可控的led燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明燈具，特別是一種照射方向和照明樣式可控的LED燈具，主要適用 于建筑物外觀、舞臺和室內(nèi)的燈光照明與裝飾。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和大功率LED的研制成功，LED作為半導(dǎo)體光源在信 號顯示、背光照明、景觀照明等方面得到了廣泛的應(yīng)用。隨著大功率LED光效的不斷提高， LED光源開始逐歩進入通用照明領(lǐng)域。半導(dǎo)體照明以其節(jié)能、環(huán)保、壽命長等特點，被公認 為是繼白熾燈、熒光燈等之后的第三代光源。
現(xiàn)今的LED燈具一般采用以下幾種形式-
一種是光源由多顆LED組成，以LED陣列來替代傳統(tǒng)光源，采用傳統(tǒng)燈具的設(shè)計思想 和設(shè)計形式，只對驅(qū)動控制電路和散熱器件加以調(diào)整，然后套上普通燈罩，并沒有對LED的 安裝角度和發(fā)散角大小加以調(diào)整或設(shè)計。用這種方法可以替換現(xiàn)有的傳統(tǒng)光源，而燈具外型 不發(fā)生改變，但LED空間光分布特性與傳統(tǒng)光源差別較大，用傳統(tǒng)光源的配光方法反而會降 低光的利用效率，而且LED芯片的散熱也是一個很難解決的問題。
另一種是多顆LED以陣列形式組成光源，但將LED設(shè)置在弧形曲面上，以此來調(diào)整LED 的角度，如中國專利CN101059228A公開的LED路燈，將LED在矩形區(qū)域內(nèi)多列多行縱橫 排列，每一列或行的LED與基座的底平面之間都有一定夾角；中國專利CN2743676Y公開的 LED投光器，將安裝LED座設(shè)計為曲面形；中國專利CN2874223公開了用于車燈的非平面 LED燈，采用錐形、球形、半球形及拋物面的非平面印刷電路，在其上密布LED芯片，拋物 面背面設(shè)置有散熱片。
還有一種采用反光罩的形式對光強的空間分布進行調(diào)整，如中國專利CN101101096A的 高效槽形反光罩，槽底排列LED陣列，利用槽形反光板來調(diào)整光強空間分布。
再有一種是多顆LED以陣列形式分布，并在每顆LED上加裝透鏡或反光碗改變LED的 發(fā)散角，如中國專利CN1821651A的大功率LED路燈，LED水平分布，且每顆LED都有相 應(yīng)的透鏡與之對應(yīng)；或者同時控制LED的安裝角度和光發(fā)散角，如中國專利CN1936417A的 LED路燈光源，其每一列LED所在的平面都與底面成一定的角度，且每顆LED都有相應(yīng)的 透鏡與之配套。
上面幾種方法通過多種途徑提高了 LED的光利用率，但也存在以下缺點-由于LED的分布有一定的角度，因此其所附的線路板或散熱器都須與底座成一定的角度， 需要制作專門的模具與之相配套，但模具制作成本高，加工難度大，由于成型之后角度不可 調(diào)， 一套模具一般只對應(yīng)于一種發(fā)光形式或應(yīng)用場合，即LED燈具出廠后光強角度分布不可 更改，降低了燈具的適應(yīng)范圍
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種照射方向和照明樣式可控的LED燈具， 具有機械結(jié)構(gòu)簡單，光能利用率高，LED的角度、發(fā)散角、光照顏色及亮度可實時控調(diào)，能 產(chǎn)生多種光照圖案，應(yīng)用領(lǐng)域廣等優(yōu)點。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是控制器通過控制電路控制每個光源模組上LED的發(fā)光強度，實現(xiàn) 燈光的光強、顏色調(diào)節(jié)。同時，通過控制水平和豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元的方向調(diào)節(jié)部件，實現(xiàn)光 照方向的自由調(diào)節(jié)。在LED芯片上加裝透鏡，控制LED的光發(fā)散角，提高光能利用率。利 用可插拔的光源模組增加燈具的靈活性和可擴展性。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種照射方向和照明樣式可控的LED燈具，整套燈具呈軸對稱結(jié)構(gòu)，其整體由燈具座和 可更換的光源模組組成燈具座上表面有燈具保護罩以及固定和安裝光源模組的安裝孔，安 裝孔內(nèi)壁刻有內(nèi)螺紋，安裝孔內(nèi)有信號接口，燈具座內(nèi)含有控制器；光源模組自上而下地設(shè) 有聚光透鏡、LED陣列、透鏡固定支架、印刷電路板、散熱片、豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元、連接支 撐構(gòu)件、水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元、控制器電路板以及用以與燈具座連接的底座；
以上所述的豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，內(nèi)含與連接支撐構(gòu)件相連的驅(qū)動電機；豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單 元固定于支架內(nèi)部，支架上面安裝有聚光透鏡、LED陣列、印刷電路板、散熱片等部件；豎 直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元能夠?qū)崿F(xiàn)光源模組在豎直方向上90度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)；
以上所述的連接支撐構(gòu)件，頂部含有定位齒輪，通過它與豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元連接；連接 支撐構(gòu)件底部固定于水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元內(nèi)的軸承上，并通過齒輪與驅(qū)動電機連接；
以上所述的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，包含驅(qū)動電機與軸承，兩者都固定于底座上，水平旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動單元能夠?qū)崿F(xiàn)光源模組在水平方向上360度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)；
以上所述的光源模組的底座刻有外螺紋，通過外螺紋緊固于燈具座的安裝孔內(nèi)。
以上所述的印刷電路板上安裝有可更換的聚光透鏡，印刷電路板安裝在散熱片之上，并 通過導(dǎo)線與控制電路板相連。
所述的可更換聚光透鏡可為前端平面，或前端中凸外凹的拋物線旋轉(zhuǎn)對稱折射-全反射型 透鏡。
所述的控制電路板上有控制電路，它通過光具座安裝孔內(nèi)的信號接口與控制器相連接。
與先前技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
機械結(jié)構(gòu)簡單，集成度高；
照明部件模塊化，安裝簡單；
LED的光能利用率高；
可以靈活控制燈光的照明方向和空間光分布樣式；
整套系統(tǒng)可由控制器編程控制，并可通過有線或無線的方式，實現(xiàn)多組級聯(lián)照明，具有 很高的可擴展性和適應(yīng)性。


圖1為本發(fā)明的照射方向和照明樣式可控LED燈具結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖2為光源模組側(cè)視圖。圖3為前端平面的拋物線旋轉(zhuǎn)對稱折射-全反射型透鏡側(cè)視圖。
圖4為前端中凸外凹的拋物線旋轉(zhuǎn)對稱折射-全反射型透鏡側(cè)視圖
圖5為本發(fā)明燈具的結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明照射方向和照明樣式可控LED燈具的結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖所示，本發(fā)明燈具 包括光源模組和燈具座15兩部分。光源模組包括聚光透鏡l、 LED陣列2、透鏡固定支架 3、印刷電路板4、散熱片5、豎直旋轉(zhuǎn)支架6、驅(qū)動電機7、定位齒輪8、支撐構(gòu)件9、齒輪 10、軸承11、電機12、底座13以及控制電路板14;燈具座15包括保護罩16、安裝孔17、 信號接口 18以及控制器19。如圖l、 2所示，所述的光源模組，自外向內(nèi)依次分別是可更換 的聚光透鏡1通過透鏡固定支架3固定于安裝有LED陣列2的印刷電路板4上。利用折射-全反射型透鏡l改變LED光源的發(fā)散角，增加其光能利用率。印刷電路板4固定于散熱片5 上，豎直旋轉(zhuǎn)支架6上部緊固散熱片5，支架內(nèi)部安裝有驅(qū)動電機7，電機7與控制電路14 連接，該電機7與固定于支撐構(gòu)件9內(nèi)的定位齒輪8相連，定位齒輪8位置固定，電機7運 轉(zhuǎn)，帶動豎直支架6及上面安裝的各部件繞水平軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)LED燈具豎直方向上的照射角 度控制。支撐構(gòu)件9下端安裝有齒輪10，該齒輪10與水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機12相連，支撐機構(gòu) 9固定于軸承11內(nèi)側(cè)，軸承11的外側(cè)以及水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機12則固定于光源模組的底座13 內(nèi)部，水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機12與控制電路板14連接，電機驅(qū)動齒輪IO，實現(xiàn)LED燈具水平 方向上的角度可調(diào)控制。照明模塊的底座13固定于燈具座的安裝孔17內(nèi)，控制電路板14與 信號接口 18連接，控制器19固定于燈具座15內(nèi)部，通過總線連接信號接口 18并向各個光 源模組的發(fā)送控制信號。燈具座頂部有的保護罩16，當(dāng)燈具在戶外使用時，起到防水、防塵 的作用。如圖3、 4所示，所述的可更換聚光透鏡可為前端平面，或前端中凸外凹的拋物線旋 轉(zhuǎn)對稱折射-全反射型透鏡，通過選擇適當(dāng)?shù)耐哥R，可以控制光源模組出射光發(fā)散角的大小。
如圖5，本發(fā)明的光源模組安裝于燈具座的安裝孔15內(nèi)，安裝孔位于燈具座上表面，且 成軸對稱分布。
本發(fā)明的控制器16可以采用單片機、數(shù)字信號處理器或者可編程邏輯器件等。本發(fā)明的 照明方向和照明樣式可控LED燈具還能通過有線或無線連接的方式外接計算機，并能通過計 算機對多個燈具實時控制，實現(xiàn)多組燈具的級聯(lián)照明，提高其可擴展性及適用范圍。
權(quán)利要求
1.一種照射方向和照明樣式可控的LED燈具，燈具主體呈軸對稱結(jié)構(gòu)，由燈具座(15)和可更換的光源模組組成，燈具座(15)上表面有保護罩(16)，所述的光源模組自上而下地設(shè)有聚光透鏡(1)、LED陣列(2)、透鏡固定支架(3)、印刷電路板(4)、散熱片(5)、豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元、連接支撐構(gòu)件(9)、水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元、控制電路板(14)以及用以與燈具座連接的底座(13)，其特征在于所述的燈具座(15)含固定和安裝光源模組的安裝孔(17)，安裝孔內(nèi)壁刻有內(nèi)螺紋，安裝孔內(nèi)含信號接口(18)，燈具座內(nèi)包含控制器(19)；所述的豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元包含與連接支撐構(gòu)件(9)相連的驅(qū)動電機(7)，豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元固定于支架(6)內(nèi)部；所述的連接支撐構(gòu)件(9)頂部含有定位齒輪(8)，通過它與豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元連接；連接支撐構(gòu)件底部固定于水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元內(nèi)的軸承(11)上，并通過齒輪(10)與驅(qū)動電機(12)連接；所述的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元包含固定于底座(13)內(nèi)部的驅(qū)動電機(12)與軸承(11)；所述的光源模組的底座(13)含外螺紋，通過外螺紋緊固于燈具座的安裝孔(17)內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，其特征在于所述的印刷電路板(4)上安裝有可 更換的聚光透鏡(l)，印刷電路板(4)安裝在散熱片(5)之上，并通過總線與控制電路板(14)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可更換聚光透鏡(l)，其特征是前端平面，或前端中凸外凹的拋物 線旋轉(zhuǎn)對稱折射-全反射型透鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路板(14)，其特征是控制電路板(14)上有控制電路，它通過 燈具座安裝孔內(nèi)的信號接口(18)與控制器(19)相連接。
全文摘要
一種照射方向和配光分布可控的LED燈具。通過控制一個或多個光源模組的照射方向和配光分布投射出特定的光照圖樣，以滿足特定照明條件及照明樣式的需要，可用于建筑景觀裝飾，舞臺燈光及室內(nèi)裝飾等照明場合。單個光源模組包括可更換的透鏡，用于控制LED發(fā)散角的大?。恍D(zhuǎn)驅(qū)動單元，控制LED的空間角度分布及其光強變化；信號控制器，接收用戶的光照分布信息，并將相關(guān)指令發(fā)送給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，控制其旋轉(zhuǎn)角度和發(fā)光強度。
文檔編號F21Y101/02GK101561108SQ20081006027
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者董溫婧, 鄭曉東, 健 黃 申請人:浙江大學(xué)