本发明属于固态照明技术领域， 特别涉及到由数多灯杯和固态光源构成的板形 照明灯， 涉及到散热和降低眩光技术。

技术背景

LED (固态光源） 由于节能环保， 被认为是人类下一代照明用光源， 但阻碍 LED照明 灯普及， 取代传统照明灯的关键障碍是： LED照明灯的造价太高。 LED照明灯的成本可分 成三部分： LED光源、 电源和结构件， 结构件包括有散热器， 目前结构件的成本已占 LED 照明灯的总成本的三分之一之多， LED 光源的成本为当前的主要成本， 但有成倍的下降空 间， 因而降低结构件 （散热器） 成本将成为实现 LED普及的重点。

LED芯片发出的光， 光通密度非常高， 人的眼睛直接看着 LED芯片发出的光， 会产生 强烈的眩光问题， 现有一种板形 LED照明灯， 采用液晶显示器中的背光技术， 应用其中的 导光板， 使光能从一面积较大的平面均匀地射出， 光通密度显著下降， 眩光问题得到根本解 决， 并且板形结构较适合于安装在房顶天花板上， 替代现传统的栅格灯。但这样的板形 LED 照明灯问题有： 导光板成本高， 则照明灯造价也就高； 导光板透光效率有限， 因而导致照明 灯的光效下降， LED芯片集中设置在板形的侧边， LED芯片散热问题严重。

发明内容

本发明的目的是提出一种固态照明灯， 既有板形结构， 又能有效降低眩光， 并充分利用 灯具的结构作为散热片， 有效解决散热问题， 又能显著地降低灯具的成本造价。

本发明的技术方案是： 在同一张金属板上， 经冲压拉伸制成至少有四个灯杯， 构成一灯 杯金属板， 在灯杯金属板的周圈边缘设置有侧折边， 该侧折边和灯杯金属板为同一张金属板 材加工而成的， 每个灯杯配有固态光源， 单个固态光源的功率不大于 8w， 固态光源配有导 热板或导热芯， 该导热板或导热芯与灯杯设置有直接或间接的 接触传热面， 作为灯具配光以 及结构件的灯杯金属板被利用成散热片， 固态光源产生的热量至少有一半传到灯杯（灯 杯金 属板） 散出。

降低光通密度， 解决眩光问题， 本发明的技术方案中有： 1、 灯杯前设置有采用了散光 结构或散光材料的前透光罩； 2、从固态光源发出的光有一半以上照射到灯� �内的反光面上， 再反射出灯杯 （灯具）， 灯杯内的反光面积要足够大， 则光通量密度就能有效降低， 眩光问 题也就得到解决， 具体有三种如下方案：

方案一、 在固态光源前设置有配光透镜， 从固态光源发出的光经配光透镜后， 有一半以 上照射到灯杯内的反光面上， 再朝灯杯 （灯具） 外反射。

方案二、在固态光源前方设置有灯芯反光器， 该灯芯反光器将一半以上来自固态光源发 出的光反射到灯杯内的反光面上， 再朝灯杯外反射。

方案三、 固态光源前设置有灯芯罩和灯芯反光器， 灯芯罩设置有面向灯杯内的反光面的 侧壁， 该侧壁采用了散光结构或散光材料。

本发明照明灯的固态光源分成数多个， 并各自配有灯杯， 这样的结构有利于固态光源的 散热和降低灯具的光通量密度 （降低眩光）。 灯杯数量多， 单个灯杯尺寸减小， 灯杯的拉伸 加工变形减小， 灯杯内的反光表面处理就可设置在拉伸加工前 ， 即可直接采用已有反光表面 处理的金属板材制造灯杯金属板， 这样可降低加工成本。 但灯杯数量过多， 不利的方面有， 固态光源数量过多， 固态光源每瓦的成本增加， 光源的装配工作量增加。

数多个甚至照明灯中所有的灯杯都在同一张金 属板经有冲压拉伸制成， 结构简洁， 生产 效率高， 加工制造成本低。 加工成本得到有效降低， 因而降低材料用量成本的意义就进一步 上升， 采用更薄的金属材料， 可降低材料用量成本， 不利的方面有： 结构强度降低和热传导 不利的因素。 数多凸起的灯杯构成有加强筋结构， 提高了金属板的结构强度， 在灯杯金属板 的周圈边缘设置有侧折边， 结构强度进一步提高， 该侧折边直接从灯杯金属板的金属板材弯 折而成， 加工简单， 强度更高； 关于热传导方面， 以下有详细的分析。

采用 《传热学》 中的肋效率来分析， 灯杯金属板作为散热片时， 金属板材厚度以及灯杯 尺寸大小 （涉及固态光源的功率）对散热的影响， 选取合理的金属板材厚度（涉及原材料成 本） 以及灯杯尺寸 （涉及固态光源的功率）。 根据《传热学》， 肋效率的定义为： 实际 （比如 铝的导热系数大致为 200 W/mk) 散热量与导热系数为无穷大 （理想导热材料） 时的散热量 之比。

金属铝材导热系数高， 重量轻， 是灯杯金属板首选材料。 依据实验数据以及理论和经验 分析， 如果只依靠灯杯金属板为散热片， 灯杯金属板采用铝材 （导热系数为 200W/mk) 时， 8w的固态光源所要占用的灯杯金属板的面积要� ��到 15X15cm ² ， 当板材厚 δ =1.2mm时， 肋 效率 n /大致为 0.68; 当 δ = 1.0mm时， 大致为 0.62； 当板材厚 δ =0.8mm时， 大致 为 0.57; 当板材厚 S=0.5mm时， 大致为 0.45。 7w的固态光源所需的灯杯金属板面积达 到 13X13cm ² ， 当板材厚 S=1.0mm时， 肋效率 大致为 0.7; 当 δ =0.8mm时， η /大致为 0.65；当 δ =0.5mm时， 大致为 0.56。6w的固态光源所需的灯杯金属板面积达到 11X llcm ² ， 当 S=1.0mm时， η/大致为 0.81; 当 S=0.8mm时， 大致为 0.77; 当 S=0.6mm时， η, 大致为 0.71; 当 δ =0.5mm时， 大致为 0.67。 ½的固态光源所需的灯杯金属板面积达到 9X9cm ² , 当 S=1.0mm时， 大致为 0.9; 当 S=0.8mm时， η,大致为 0.86; 当 δ =0.5mm 时， η/大致为 0.8; 当 S=0.3mm时， η/大致为 0.7。 3w的固态光源所需的灯杯金属板面 积达到 8X8cm ² ， 当 δ =0.8mm时， 大致为 0.92； 当 δ =0.5mm时， n,大致为 0.86； 当 S=0.3mm时， 大致为 0.78。

分析以上结果： 8w固态光源， δ为 1.0mm时， 只有 0.62， δ由 1.0mm升到 1.2mm， 即材料用量增加 20%， 但 η/才增加了 10% (即散热量增加了 10%)， 因而可得出， 单个固态 光源最大功率不应超过 8w， 金属板材厚不应大于 1.0mm。

固体光源为 6w时， δ取 0.8mm时，肋效率 就达到 0.77，固态光源为 3w时， δ =0.3mm 时，肋效率 η /就可达到 0.78，说明固态光源最小不应小于 3w， 固态光源的功率最好在 3~6w 中选取， 金属板厚 δ应不大于 0.8mm。 减小板材厚度， 可直接降低材料成本， 但不利于结构 强度， 因而提高结构强度就成了非常重要的事宜。

本发明提出至少一半的固态光源的热量由灯杯 金属板散出，就是充分利用灯杯金属板作 为散热片， 有利于降低成本， 从以上实验及分析得出， 11 X 11cm ² 面积的灯杯金属板就可承 担 6w的散热量， 说明由灯杯金属板承担至少一半的散热量是完 全可行的。

附图说明

下以结合附图以及具体实施方案对本发明做进 一步说明。 图 1 是一种本发明照明灯的特征结构剖面示意图， 示出了本发明照明灯的基本结构特 征。

图 2是一种本发明照明灯中的灯杯金属板立体剖� �图。

图 3是一种本发明照明灯中的灯杯金属板立体视� �。

图 4是一种本发明照明灯中的灯杯金属板周边角� �的局部特征剖面示意图，示出采用角 加强板 8提高周边角处的结构强度。

图 5和图 6分别是两种角加强板 8的立体视图。

图 7是一种本发明照明灯特征结构剖面示意图， 示出采用一体结构的前透光罩组件， 并 设置有侧壁加强板 15以及散热肋片 13。

图 8是一种本发明一体结构的前透光罩组件的立� �剖视图。

图 9是一种错列式结构通气窗口的特征剖面示意� �。

图 10是一种百页窗式结构通气窗口的特征剖面示� ��图。

图 11和图 12分别是两种呈辐射形结构的分切口的特征示� ��图。

图 13是一种本发明照明灯特征结构剖面示意图。

图 14是一种角加强板 8与侧壁加强板 15为一体结构组件的立体视图。

图 15~17分别是三种本发明照明灯特征结构剖面示� ��图，并分别示出了三种解决眩光问 题的技术方案。

图 18是一种本发明照明灯特征结构剖面示意图。

图中， 1-灯杯金属板， 2-灯杯， 201-杯底， 3-导热板， 4-边缘折边， 5、 501、 502-侧折 边， 6-前透光罩， 7-固态光源， 8-角加强板， 9-折边， 10-沟槽， 11-内边缘， 12-肋根平板， 13-肋片， 141、 142-折边， 15-侧壁加强板， 16-通气窗口， 161-分切口， 162-表示空气流动 的气流线， 163-分切线， 17-铆钉， 18-导热芯， 19-翻边， 20-肋根翻边， 21-配光透镜， 22- 表示光线的虚线， 23-通气口， 24-灯芯反光器， 25-咬扣， 26-散热片， 27-天花板， 28-通气 窗口， 29-灯芯罩， 30-电源引线或插接头， 31-光源灯珠， 32-聚光杯。

具体实施方案

图 1所示的本发明固态照明灯， 固态光源 7配有导热板 3， 导热板 3直接贴在灯杯 2的 杯底 201， 此处为直接接触传热面， 固态光源 7产生的热量通过导热板 3， 经接触传热， 传 到灯杯 （也就是灯杯金属板 1 )， 灯杯金属板 1不仅是灯具的配光和结构部件， 还是固态光 源 7的散热片， 省去了专门的散热片成本。

灯杯金属板 1的周圈的侧折边 5是直接从灯杯金属板 1的金属板材弯折而成的，侧折边 5的作用有提高结构强度， 侧折边 5的边缘还设置有边缘折边 4， 边缘折边 4与侧折边 5为 同一金属板 （一体式结构）， 边缘折边 4又进一步提高了结构强度。

图 1中示出， 固态光源 7前设置有前透光罩 6， 为了降低眩光， 前透光罩 6可以用散光 材料或散光结构。 散光材料有： 透明 PC材料中加入散光粉 （比如钛白粉）。 散光结构有： 表面加工成凹凸不平， 利用光折射原理， 实现光的漫散射。

图 2示出了一种本发明的灯杯金属板 1， 共有 9个灯杯 2， 分成 3排。 数多凸形结构的 灯杯具构成加强筋结构， 能提高金属板的结构强度， 对于本发明采用薄金属板制成的灯杯金 属板非常有意义。本发明提出一个灯杯金属板 上的灯杯至少要有 4个， 就是因为这样才能至 少有两排灯杯， 灯杯构成有加强筋结构。 图 3示出的灯杯金属板 1中， 中间排列的灯杯 2与相邻的灯杯 2成错列式排列， 这种相 邻两排的灯杯设置成相互错列结构， 能更加进一步提高灯杯金属板的结构强度。 图 2和图 3 都示出围着灯杯金属板的周围设置有侧折边 5， 侧折边 5上有边缘折边 4， 这样灯杯金属板 1的周边的结构强度得到提高。

灯杯金属板上相邻的两侧折边的连接处， 也就是灯杯金属板外周边的角处， 由于折边工 艺问题，两侧折边是分切的，因而该角处有结 构强度问题，应采取措施加强该处的结构强度 。 图 4中示出在两相邻的侧折边 501和 502的角处内侧设置有角加强板 8 (也可以将角加强板 设置在侧折边外侧）， 图 5和图 6分别示出了两种角加强板 8， 图中示出有折边 9， 主要作为 是提高强度， 图 6中示出有沟槽 10， 此为沟槽形加强筋结构， 目的就是提高结构强度。 图 5 和图 6所示的加强板是采用金属板材加工成形的， 其生产效率高， 成本低。

图 7所示的本发明照明灯， 前透光罩 6采用了凸结构， 灯杯金属板 1上的所有前透光罩 6为一整体式结构 （即在同一板材上加工而成）， 构成一前透光罩组件。 图 8示出了一种前 透光罩组件， 共 9个前透光罩 6， 分成 3排， 该透光罩组件可与图 2所示的灯杯金属板 1相 配。 采用凸结构 （或凹结构） 目的有： 提高结构强度， 如果灯杯金属板上的灯杯采用相邻两 排的灯杯有错列排列 （如图 3所示）， 那么前透光罩组件中相对应的凸起 （下凹） 前透光罩 也排列成对应的错列排列， 这样又进一步提供高了结构强度。为了进一步 提高灯具的结构强 度， 灯杯金属板中间处的灯杯 2相邻之间的内边缘 11与前透光罩组件中相对应的前透光罩 6相邻之间的内边缘之间应采用紧固连接， 比如采用粘接、 铆接、 螺钉连接、 咬扣连接等。

图 7中示出， 在侧折边 5的外侧设置有侧壁加强板 15， 以加强侧折边 5的强度， 侧壁 加强板 15上下两边有折边 141和 142， 该两折边不仅起到加强侧壁加强板 15的结构强度的 作用， 折边 142还起到固定前透光罩组件周圈边缘的作用， 折边 141与侧折边 5上的边缘折 边可采用咬扣连接结构， 将侧壁加强板 15与侧折边 5 (即灯杯金属板） 紧固连接。 侧壁加 强板应采用金属板加工成形， 这样造价低。

为进一步提高散热， 图 7中还示出， 加设有散热肋片 13， 肋片 13采用金属板材加工成 形，肋片 13的肋根平板 12直接贴在平面结构的杯底 201上，之间的接触面就是接触传热面， 肋片 13与导热板 3之间是间接接触传热。为了保证有效的对流� �热， 肋片 13上应开有通气 窗口 16， 通气窗口 16应采用如图 9或图 10所示的百页窗结构或错列式结构， 散热空气通 过分切口 161从肋片的一面 （下面） 对流到另一面 （上面）， 如图中气流线 162所示， 分切 口 161的数量以及流通面积要足够大，以保证空气 流动畅通。为保证肋片内的导热传热顺畅， 肋片 13上的分切口 161的分切线 163应采用呈辐射形结构， 如图 11和 12所示。 图 7中的 肋片 13上所开的通气窗口 16采用的是百页窗结构。

图 13所示的本发明照明灯中， 采用了一体结构的前透光罩组件， 灯杯 2相对应的前透 光罩 6采用凹形结构，前透光罩 6之间的内边缘与灯杯 2之间的边缘之间的紧固连接采用了 铆接， 其中的铆钉 17是从前透光罩组件的本体材料伸出的 （即与前透光罩组件为一整体式 结构）， 也可以采用铆钉是从灯杯金属板的板材拉伸而 成的结构。

图 13中示出： 侧折边 5内侧设置有侧壁加强板 15， 侧折边 5与侧壁加强板 15之间的 紧固连接采用了咬扣结构， 如图中局部 A所示。 图 13中， 固态光源 7设置在导热芯 18的 前端面， 灯杯 2的杯底采用了翻边结构， 固态光源 7产生的热量是通过杯底的翻边 19与导 热芯 18的侧壁之间的接触传热 （此为直接接触热面） 传出的， 还加设有散热肋片 13， 也采 用翻边结构， 肋片 13的肋根翻边 20套在灯杯 2的翻边 19上。 角加强板 8和侧壁加强板 15可以采用一体式结构，比如将两相邻的侧壁� ��强板 15通过 角加强板 8连成一体， 由同一金属板加工成形，这样的结构简洁，便 于装配， 结构强度更高。 图 14所出两个角加强板 8 (图 5所示） 通过一侧壁加强板 15构成一体式结构。

图 15示出了一种本发明解决眩光问题的方案： 固态光源 7是单颗灯珠， 前方设置有配 光透镜 21， 从固态光源 7射出的光经配光透镜 21后， 有一半以上照射到灯杯 2内的反光面 上， 再朝灯杯 2 (灯具） 外反射， 如图中表示光线的虚线 22所示， 少部分从固态光源 7发 出的光穿过配光透镜 21射出。

图 16示出了一种本发明解决眩光问题的方案： 在固态光源 7前方设置有灯芯反光器 24， 该灯芯反光器 24将一半以上来自固态光源 7发出的光反射到灯杯 2内的放光面上， 再 朝灯杯 2 (灯具） 外反射， 如图中表示光线的虚线 22所示， 少部分从固态光源 7发出的光 穿过灯芯反光器 24射出。

图 17示出了一种本发明解决眩光问题的方案：固� ��光源 7前设置有灯芯罩 29和灯芯反 光器 24， 灯芯罩 29设置有面向灯杯 2内的反光面的侧壁， 该侧壁采用了散光结构或散光材 料， 照射到灯芯罩 29的侧壁上的光， 无论是直接来自固态光源 7， 还是经灯芯反光器 24反 射来的， 经过灯芯罩 29侧壁上的散光结构或散光材料后， 产生漫散射， 照射到灯杯 2内的 反光面上， 再反射出灯杯 2， 如图中表示光线的虚线 22所示。

上述解决眩光的技术方案： 一半以上的来自固态光源的光由灯杯反射出， 利用灯杯的反 光面增加灯具的出光面积。灯具的光通量密度 得到有效降低，由于反光镜面的反射率非常高 ， 比如真空覆铝膜镜面的反射率可达 98%， 因而上述技术方案的灯具光效高。为了更进一 步使 灯具照射出的光更柔和， 可在灯杯前设置采用了散光材料或散光结构的 前透光罩。

图 15中示出， 在灯杯金属板 1中间相邻的灯杯 2之间开有通气口 23， 目的就是增加空 气对流， 提高散热量； 为进一步提高侧折边 5的结构强度， 可在侧折边 5上采用沟槽形加强 筋结构， 如图中的沟槽 10所示。 图 16中示出， 采用一体式结构的前透光罩组件， 前透光罩 6之间的内边缘与灯杯 2之间的内边缘之间紧固连接采用了咬扣连接� �构，如图中局部 B所 示， 咬扣 25与灯杯金属板 1为一体式结构， 图 16还示出， 加设有散热肋片 13， 肋片 13上 的通气窗口 16采用错列式结构。

图 17中示出， 加设有散热片 26， 散热片 26采用太阳花式结构； 图中还示出， 侧折边 5 特别高， 并开有通气窗口 28 (百页窗式结构）， 这是因为当本发明照明灯安装是贴在天花板 27时， 为了保证空气自然对流顺畅， 灯杯 2后自由空间要大， 因而侧折边 5就应加高， 并 且还应开足够大的通气窗口 28， 该通气窗口 28应采用百页窗式或错列式结构 （如图 9、 10 所示）， 充分利用该侧折边增加大的面积用于散热， 为了侧折边 5内导热顺畅， 该通气窗口 的切口线应竖直 （即切口线与侧折边 5的折线是直角）。

图 18所示的本发明照明灯和图 16所示的相似， 不同之处有图 18中增设有灯芯罩 29， 以及固态光源灯珠 31配有聚光杯 32， 聚光杯 32的作用是减小光源灯珠 38的照射范围角， 使光线集中向前， 这样就可以减小灯芯反光器 24的尺寸， 更多的光被灯芯反光器 24反射到 灯杯 2内的反光面上， 有利于降低眩光强度； 灯芯罩 29的作用有保护灯芯罩 29内的固态光 源， 灯芯反光器 24等器件， 比如防止尘埃， 湿气等有害气体的损伤。

图 18中还示出， 侧折边 5也加高， 并开有错列式结构的通气窗口 28， 光源的电源引线 或接插头 30从导热芯 18中穿过伸出。