本申请涉及一种 LED光引擎， 尤其涉及一种模块化、 标准化的 LED光引擎， 以及使用该 LED光引擎的 LED照明灯具和 LED照明系统。 背景技术

相较于传统光源， LED照明具有体积小、节能、寿命长、高亮度、 环保等特点。 在照明领域， LED发光产品的应用正吸引着世人的目光， LED作为一种新型的绿色 光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世 纪将进入以 LED为代表的新型照明光 源时代。

在本申请的申请人于 2008年 8月 26 日提交的申请号为 PCT/CN2008/001534 的 PCT国际申请中，揭示了一种等截面三角形定向 棱镜圆形反光板及由其制成的圆 板灯。 该圆板灯包括： 等截面三角形微棱镜圆形导光板； 围绕导光板的散热框， 该 散热框与导光板之间形成间隙而构成环形灯槽 ；以及嵌装于环形灯槽内的环形灯组 件， 该环形灯组件由多个发光二极管 (LED)贴片、 电阻和线路板构成。 该申请的全 部内容， 通过引用结合于此。

在本申请的申请人于 2008年 8月 26日提交的申请号为 PCT7/CN2008/001535 的 PCT国际申请中， 揭示了一种片灯及包含它的片灯具。该片灯包 括： 等截面三角 形微棱镜方形导光板； 围绕导光板的散热框，该散热框与导光板之间 形成间隙而构 成长条形灯槽； 以及嵌装于长条形灯槽内的长条形灯组件，该 长条形灯组件由多个 发光二极管 (LED)贴片、 电阻和线路板构成。 该申请的全部内容， 通过引用结合于 此。

在上述两项申请的基础上， 申请人于 2011 年 11 月 3 日提交了申请号为 PCT/CN2010/072352的 PCT国际申请，其中将等截面三角形微棱镜圆形 或方形导光 板改进为变截面三角形微棱镜圆形或方形导光 板，以使所制成的灯具具有更佳的发 光均匀度。 该申请的全文内容， 通过引用结合于此。

在实施了以上专利申请以后， 申请人意识到要实现 LED照明在家用环境、 办 公环境等中的大规模应用， 一定要实现 LED照明灯具的模块化和标准化。 发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化和标准化的 LED光引擎， 以及使用该 LED 光引擎的 LED照明灯具和 LED照明系统，从而实现 LED照明在家用环境、办公环境 等中的大规模应用。

根据本发明的一方面， 提供了一种 LED光引擎， 它包括： 包括 LED阵列的光 源模块； 设置在所述光源模块发光面的背面上的机械接 口，所述机械接口包括至少 两个卡口，在所述机械接口内部形成一个空间 ； 设置在所述光源模块发光面的背面 中心处的 DC电源接口； 以及 DC-DC恒流驱动模块， 设置在所述机械接口内部形成 的所述空间中。

根据本发明另一方面， 提供了一种 LED照明灯具， 它包括上述 LED光引擎； 以及灯具底座， 其包括机械接口和 DC电源接口， 与所述 LED光引擎中的机械接口 和 DC电源接口分别相匹配。

根据本发明的又一方面， 提供了一种平板 LED光引擎， 它包括： 方形的光源 模块， 其一侧包括 LED阵列； DC电源接口， 设置在与设置所述 LED阵列的一侧垂 直的接口端上； 和靠近所述接口端设置的机械接口， 所述机械接口包括两个缺口； 以及设置在所述接口端中的 DC-DC恒流驱动模块。

根据本发明的又一方面， 提供了一种 LED照明灯具， 它包括上述平板 LED光 弓 I擎； 以及板灯底座， 其包括机械接口和 DC电源接口， 与所述平板 LED光引擎中 的机械接口和 DC电源接口分别相匹配。

根据本发明的再一方面， 提供了一种 LED照明系统， 它包括： 多个并联的上 述 LED照明灯具； 以及设置在所述 LED照明灯具外部的 AC-DC恒压驱动模块，用于 将交流 220V或交流 110V转换成适用于 LED阵列的直流低压并对多个 LED照明灯具 供电。

本发明的有益效果在于， 本发明的 LED光引擎外形纤薄， 重量轻， 通用性强， 便于安装和更换， 有利于 LED照明在家用环境、 办公环境等中的大规模应用。 附图说明

图 1A示出了根据本申请的 LED光引擎的剖视图。

图 1B示出了根据本申请的 LED光引擎的俯视图。 图 2示出了根据本申请的 L E D照明灯具的电路图。

图 3A示出了根据本申请的 LED照明灯具底座的组合式电源座的剖视图。

图 3B示出了根据本申请的 LED照明灯具底座的组合式电源座的仰视图。

图 4示出了根据本申请的吸顶灯的结构剖视图。

图 5A示出了根据本申请的挂装灯的结构剖视图。

图 5B示出了根据本申请的一系列的卡口接线。

图 6示出了根据本申请的系列筒灯的剖视图。

图 7示出了根据本申请的 LED集成吊顶灯的剖视图。

图 8示出了根据本申请的 LED平面交通灯的剖视图以及部分细节放大图。 图 9A示出了根据本申请的平板 LED光引擎的剖视图。

图 9B示出了根据本申请的平板 LED光引擎的俯视图。

图 9C示出了根据本申请的平板 LED光引擎与板灯底座的安装图。

图 10示出了根据本申请的家用照明系统的示意图� �� 具体实施方式

本发明旨在提供一种模块化和标准化的 LED光引擎， 以及使用该 LED光引擎 的 LED照明灯具和 LED照明系统。 所谓 "LED光引擎"是指 LED照明灯具中的一个 子系统， 它一般包括： 含有 LED阵列的照明模块、 LED驱动电源、 电源接口、 机械 接口、 以及散热机构。

申请人意识到要实现一种模块化和标准化的 LED光引擎以及使用该 LED光引 擎的 LED照明灯具和 LED照明系统，需要对现有 LED照明灯具做出以下几方面的改 进：

1. LED光引擎的机械接口标准化；

2. LED光引擎的电源接口标准化；

3. LED照明灯具的驱动电源采用二级驱动， 第一级将市电交流 220V或 110V 转换成直流 12V或 24V (AC-DC)， 第二级将直流 12V或 24V转换成 12V或 24V恒流 (DC-DC)；

4. LED光引擎内置 DC-DC恒流驱动模块；

5.利用内置 DC-DC恒流驱动模块的 LED光引擎来建设一个 LED照明系统。 图 1A示出了根据本申请的 LED光引擎的剖视图， 图 1B示出了根据本申请的

LED光引擎的俯视图。 要实现 LED照明， 一定要实现 LED照明灯具的系列化， 而系 列化的前提是 LED光引擎必须模块化和标准化， 即采用唯一的标准，使 LED光引擎 可以适配各种形式、 各种类别的灯具。

图 1A示出了三种尺寸的 LED光引擎， 它们分别为 4英寸 (外径 120mm， 发光面 尺寸 90讓） 、 6英寸（外径 185讓， 发光面尺寸 144讓） 、 8英寸（外径 225讓， 发光面 尺寸 182mm)。 每个光引擎包括两个接口， 即标准化的机械接口 101和标准化的 DC 电源接口 102， 用于分别与照明灯具的底座上的机械接口和电 源接口耦合。

在所图示的三个 LED光引擎中， 机械接口 101 的基座的几何尺寸是不变的， 例如， 如图 1A中所示， 接口基座的定位直径为 70mm。 LED光引擎的光源模块的尺 寸是可以扩展， 从 4寸、 5寸、 6寸、 8寸、 10寸、 12寸甚至更大形成系列的模块， 而接口基座的定位直径始终是 70mm。本领域的技术人员可以理解 70mm这一尺寸在 本发明中是示例性的， 而非限制性， 它可以更大， 只要小于 LED光引擎的尺寸 (如 4英寸）， 也可以更小， 只要足以容纳其中的 DC-DC恒流驱动模块 106。

本申请的 LED光引擎还包括 LED光源模块。 LED光源模块包括： LED阵列 103、 导光基板 104， 铝合金散热盖板 105。 采用注塑工艺， 把机械接口 101和散热盖板 105结合在一起。

机械接口 101的基座叠置在散热盖板 105上， DC电源接口 102安装在接口基 座的中心处， 即散热盖板 105的中心处。 DC电源接口 102可以是插头或插座， 用 于与 LED照明灯具底座上的插座或插头相接。 机械接口可以包括三个卡口 12， 两 两卡口中心的圆心角相等， 为 120度， 如图 1B所示。 在将 LED光引擎安装到 LED 照明灯具底座上时， 把 LED光引擎上 DC电源接口的与灯具底座上的电源接口相对 接， LED光引擎上的三个卡口进入灯具底座上的卡口 座的三个缺口， 然后顺时针或 逆时针旋转 LED光引擎， 直到听到 "卡嗒"声， 表明完成卡口的机械定位， 同时由 灯具底座上的电源接口对 LED引擎的 DC电源接口供电。

图中示出了包括三个卡口的机械接口， 但本领域的技术人员可以理解， 机械 接口可以包括在环体周边一体形成的至少两个 均布的卡口 12。 此外， 在卡口 12上 可形成卡口弹片 11， 以与灯具底座上的卡口座卡配。

本申请的卡口弹片 11 的机械作用是使卡口 12在与灯具底座上的卡口座卡配 时起机械定位作用。 当卡口 12经旋转到达卡口座的定位口时， 原先被压迫的卡口 弹片 11释放弹出，使弹片 11正好卡在卡口座的定位口内，使 LED光引擎不会发生 旋转移位，进而脱离卡口座的定位，也就是确 保 LED光引擎不会脱离灯具底座而坠 落。至于如何使 LED光引擎从灯具底座上的卡口座脱离， 以下将参考图 7进行具体 描述。

图 2示出根据本申请的 LED照明灯具的电路图丄 ED阵列需要由恒流源来供电。 现行的恒流源的体积比较大，如果把恒流源内 置在 LED光引擎中，则 LED光引擎的 体积会显得较大，而 LED光引擎本身形体要求轻小，才能更好地担负 起可更换模块 的功能。 再则， 不同尺寸的 LED光引擎要求不同的驱动电源。 因此， 本申请中 LED 阵列的驱动电路采用二级驱动， 第一级是把市电交流 220V或 110V变为直流 12V 或 24V低电压， 这个工作由开关电源来完成 （AC-DC ) , 第二级是直流 12V或 24V 转换成 12V或 24V恒流， 这个工作由恒流驱动模块来完成（DC-DC)。本领 域的技术 人员可以理解， 此处所用的 " 12V"或 " 24V"是示例性的， 可以采用 12V 与 24V 之间的电压以及更高或更低的电压，例如 5V至 36V之间的电压。只要能够满足 LED 阵列的输入电压要求以及散热要求即可。

回到图 1A，本发明把 DC-DC恒流驱动模块 106植入 LED光引擎的机械接口 101 的腹腔内。 另外， 可任选地， 可以将调光和智能控制模块 107植入 LED光引擎中的 适当位置处，例如导光基板 104和散热盖板 105之间的空隙处， 由此进一步完善了 LED光引擎。

使用 AC-DC恒压式电源及单独的 DC-DC恒流 LED驱动这样的设计， 使每一个 LED光引擎可以向其中的 LED阵列输送一个独立的 DC恒流电源。 由于 DC-DC恒流 驱动模块体积小， 一般一个 10W功率的模块体积为 10mm X 20mm X 15mm， 因此把它 植入本申请的 LED光引擎的机械接口内空间还有盈余。

图 3A示出了根据本申请的 LED照明灯具底座的组合式电源座的剖视图，图 3B 示出本申请的组合式电源座的仰视图。该组合 电源座由 N个独立的扇形电源座 303 组成， 从而构成一个整圆。 组合电源座的中心部位包括 DC电源接口 301， DC电源 接口 301可以是插头或插座，用于与 LED光引擎上的插座或插头相接。组合电源座 的中心部位还设置了一个 n边形的中心接线盒 302， n边形的每一边即每一个面上 安装了一个或多个接线端子， 这一个或多个接线端子由 220V的进线端子和 12V或 24V的输出接线端子组成， 220V进线端子是并联的， 12V或 24V的输出接线端子也 是并联。中心接线盒 302的 n边形的接线端子都是插座，而扇形电源每一� �上的端 子都是插针， 反之亦然。每一个扇形电源座在水平朝下平面 中心位置设置了一个电 源接口 304， 电源接口外侧有螺纹， 电源接口的类别和前面介绍的 LED光引擎中间 部位的电源接口同属一个类型，可以插拔并外 周螺纹旋紧， 电源接口可以被可靠锁 紧。该电源接口 304和 n边形的中心接线盒 302—侧的低电压 12V或 24V输出接线 端子相并联。 扇形电源座朝下方向平面上的电源接口 304 可以作为挂装灯的挂接 口， 也可以是挂装灯的电源输出口。

组合扇形电源座的优点是合理有效地使用灯具 底座的电源座的中央空间和周 边空间， 使扇形电源的电源散热性优化， 即在物理结构形态上即又分又合， 独立而 又捆绑。在电源的供需上，是取之中央又返回 中央（取 AC220V返回 DC12V或 DC24V。 DC12V或 DC24V的电能供应可以在中间端子输出， 也可以当作为挂装灯时在每一个 扇形电源中心端子输出。

另外， LED灯具底座还可以包括机械接口 305。 机械接口 305可以是包括至少 两个缺口的卡口座， 用于对 LED光引擎进行机械定位。

图 4示出了根据本申请的吸顶灯的结构剖视图， 其中 4英寸、 6英寸、 8英寸 的 LED光引擎安装在 LED照明灯具底座的组合式电源座上。

如上所述， LED灯具的一个特点是要求恒流源，每一个额定 功率的 LED灯具需 求一个固定的 DC恒流源。 本申请是采用组合电源的技术， 即采用尽可能少的电源 组合， 来对不同规格的 LED光源模块供应 DC恒流。

在此试用排列组合的数学方法， 叙述本技术。 在本申请的组合式电源座中， 采用 n个扇形电源座。 假设存在 m种规格型号的电源模块， 例如 100mA、 200mA, 300mA 等等， 那么本申请的组合式电源座总共可以提供 种电源模块组合可能。 很 显然当我们选择为数不多种规格型号的电源模 块进行组合，我们就可以获取不少种 的电源输出。

在本申请的组合电源座上同样可以适配光源模 块的直径是 10寸、 12 寸、 16 寸等的不同尺寸的 LED光引擎， 以适合更大的照明空间。

此外， 图 3A和 3B所示的组合电源座除了可以安装系列的 LED光引擎成为吸 顶灯外， 还可以配置卡口接线， 成为挂装灯。 图 5A示出根据本申请的挂装灯的结 构剖视图，该挂装灯是通过在 LED灯具底座的组合电源座和 LED光引擎之间安装卡 口接线而形成的。 图 5B示出了根据本申请的一系列的卡口接线。

在本发明的一个实施例中， 卡口接线的两头是定位直径为 70mm的塑料卡口， 卡口接线是外径为 8mm双层绝缘的金属接线，可以承重。卡口接线 长度可以为 1. 5M、 1M、 0. 8M、 0. 5M等， 如图 5B所示。 卡口接线的上端的电源端子是插头或插座 （和 灯具底座的电源座上的插座或插头相接）， 下端的电源端子是插座或插头 （和 LED 光引擎上的插头或插座相接）。 卡口接线可采用当代流行的注塑工艺成型。

与 LED光引擎一样， 卡口接线所采用的电源接口是标准化的电源接 口， 作为 一个公共通用标准件， 我们甚至规定一个配合公差， 以求确保 LED光引擎、卡口接 线， LED灯具底座在市场上畅通使用。

图 6示出根据本申请的系列筒灯的剖视图。 其中系列 LED光引擎和筒灯电源 座相配合形成 4英寸、 6英寸、 8英寸系列筒灯。

图 7示出根据本申请的 LED集成吊顶灯的剖视图以及部分细节放大图。 系统 灯具中一类安装在层板上的灯具应用面也是非 常广泛，例如橱柜灯、卫生间吊顶灯、 以及轻钢龙骨相配合石膏板或塑铝板安装的吸 顶灯。如图 7所示，在平顶 701上安 装轻钢龙骨 701配合石膏板或塑铝板 703的吊顶，并且在石膏板或塑铝板 703上安 装 LED集成吊顶灯 704。 驱动电源座可以在灯具底座一侧， 采用插拔式端子和锁紧 螺母 705与外部电源插头相连， 结构紧凑安装方便。

图 7还具体示出了使 LED光引擎从灯具底座脱离的一个快线式释放机 构。 本 申请的 LED光引擎的外周尺寸从 100mm到 400mm不等，如果在光引擎外周用刚性工 具来触及弹片使之释放， 由于半径距离长， 不便操作。 因此， 本申请设计了一种快 线式释放机构。该快线式释放机构是由快线座 710、刚性快线棒 711、软芯快线 712、 保护软芯快线的护套 713、 按钮座 714及按钮 715组成。 使用时只需一按下快线按 钮 715， 把按钮弹簧的压力传送给软芯快线， 软芯快线朝压力方向运动， 并推动刚 性快线棒在快线座内运动。 刚性快线棒端头把卡口弹片（图 1B中的 11)顶开， 卡口 弹片脱钩， 卡口被旋动， 这时即可旋转 LED光引擎， 使之从灯具底座脱离。

图 8示出根据本申请的 LED平面交通灯的剖视图以及部分细节放大图。 传统 的交通信号灯被取代而采用当代逐步流行的 LED作为光源，节约了能源延长了交通 信号灯的寿命，取得一定的进步，但是作为一 个平面光源需有多颗 LED阵列形成一 个圆平面，这样的平面布置势必在一个 PCB表面造成散热不均匀， 圆平面中间部位 温度高于圆周， 温度的不均匀会影响 LED的寿命。 LED在交通信号灯中是以点光源 出现， 作为显示屏作用的交通灯， 用户就是广大市民， 在路口众目所注， 所以交通 灯面的光的质量尽可能均匀、柔和，这样的交 通灯给人们一种祥和的心理感觉和体 现了一个文明社会的祥和。

如图 8所示， 本申请的交通灯采用本申请中的模块化的 LED光引擎。 如上所 述， 该 LED光引擎采用标准化的机械接口（定位直径为 70mm)和电源接口， 并且包 含 DC-DC恒流模块。 该 LED光引擎采用 6000K-8000K的色温。

在本申请交通灯中， 在无机平板玻璃 801和 LED光引擎的导光基板 802之间 设置一块红、绿、黄有机玻璃 803。 BP , 在上述 LED光引擎前加置了一块彩色（红、 黄、 绿）有机玻璃 803和一块例如 5mm厚的无机平板玻璃 801和框架 804。 该框架 804通过紧固件 805安装紧固在 LED光引擎上， 并且平板玻璃 801通过粘合剂 806 与框架 804胶合。

本申请的交通灯可以提高技术性能， 其采用定型标准的卡口， 这将很大程度 地促进了交通灯的通用化和标准化， 对促使交通设施现代化有一定的作用。 本申 请的交通灯采用 24VDC直流电压。 本申请人的交通灯表面光线分布均匀。

本申请的以上发明构思并不局限于圆板灯，而 且还可用于其它几何形状的 LED 灯具， 以下以方形的板灯为例进行描述。

图 9A示出根据本申请的平板 LED光引擎的剖视图。 图 9B示出根据本申请的 平板 LED光引擎的俯视图。 图 9C示出根据本申请的平板 LED光引擎与板灯底座的 安装图。

如图 9A和 9B所示， 本申请的平板 LED光引擎包括导光基板 901、设置在导光 基板一侧的 LED阵列 901、 与 LED阵列安装在同一侧的散热条 903、 盖板 904和反 射衬板 905。 在平板 LED光引擎的上下两侧设置橡皮条 906、 模块基座 907和固定 边框 908。此外，可在安装 LED阵列一侧的散热条与模块基座之间设置弹簧 条 909。

如图 9B所示， 平板 LED光引擎的与安装 LED阵列的一侧垂直的两端分别为接 口端 910 (图 9B中的左侧）和边端 911 (图 9B中的右侧）。 如图 9B和 9C所示， 接口 端 910—侧包括两个电源接口 912， 用于与板灯底座 916上的电源接口 917相接。 电源接口 912可以是插座， 而电源接口 917可以是插头， 反之亦然。 此外， 在接口 端中还可以设置 DC-DC恒流电源模块 913， 以及可任选地设置智能控制模块。

如图 9B和 9C所示， 在上下固定边框 908的靠近接口端处包括两个缺口， 用 于与板灯底座进行卡配固定。同时，在板灯底 座 916的对应于该两个缺口的位置处 包括两个的锁扣按钮 918， 按下锁扣按钮 918， 可从板灯底座上释放 LED光引擎。 板灯底座通过电源端子 919与外部电源相连。

在本实施例中， 板灯底座 916的几何尺寸是不变的， 例如长 100mm。 平板 LED 光引擎的长度是可以扩展的， 从 135mm、 200mm, 300mm, 400mm, 550mm, 从而形成 系列的 LED光引擎。 平板 LED光引擎的宽度， 即与板灯底座 916对接的接口端 910 的尺寸， 是不变的， 例如始终是 100mm。

本申请的内置 DC-DC恒流驱动模块的 LED光引擎可广泛地应用于各种照明系 统环境中。 家用照明或办公照明是照明系统的典型示例。 图 10示出了根据本申请 的采用内置 DC-DC恒流驱动模块的 LED光引擎的家用照明系统示意图。该实施例与 本申请图 3A和 3B所示的实施例略有不同。 在本实施例中， AC-DC恒压驱动模块不 是个别地设置在各个 LED灯具的底座内，而是可以将 AC-DC恒压驱动模块耦合到家 用配电箱的照明线路输出端，或者直接耦合到 家用配电箱内部，从而获得例如直流 24V的照明用电， 并分别传输到厨房、 卫生间、 客厅、 卧室等各处。

在本申请中， 由于 LED光引擎中内置 DC-DC恒流驱动模块， 每一路 LED灯具 都可以得到所需的驱动电流，每一个灯都是长 寿命，任何一个灯的失效都不会影响 其他灯具的使用， 每一个灯的 DC-DC驱动的效率达到 95%。

以上已对本申请的较佳实施例进行了详细说明 ， 但本申请不限于这些实施例。 应当理解，在阅读了本申请的说明书之后，本 领域的技术人员可以对本申请做出各 种修改和变更， 这些等价形式同样落在本申请所附权利要求所 限定的范围内。