專利名稱：水底照明燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水底照明燈，特別是關于一種采用固態(tài)發(fā)光器件照明的水底照明燈。
背景技術：
目前，LED (Light Emitting Diode， LED)因具光質佳(也即LED光源射出的光譜)及 發(fā)光效率高等特性而逐漸取代冷陰極熒光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)作 為照明裝置的發(fā)光元件，具體可參閱Michael S. Shur等人在文獻Proceedings of the IEEE， Vol. 93， No. 10 (2005年10月)中發(fā)表的"Solid-State Lighting: Toward Superior Illumination" —文。LED作為一種固態(tài)發(fā)光器件，與傳統(tǒng)光源相比，還具有光源 壽命長、工作電壓低、控制方便、可實現(xiàn)七彩變色效果等諸多優(yōu)點，因此在游泳池、噴水池 、船艦、魚池、水族箱等水中環(huán)境，采用LED照明燈來進行照明或裝飾比采用傳統(tǒng)光源更具 安全性且具更佳照明效果。
美國專利公告第6， 971， 760號中揭示了一種用于游泳池中照明的水底照明燈，該水底照 明燈采用LED作為光源，其包括一燈體、 一燈殼及一透鏡，該燈殼的一端呈開口狀，該透鏡 設于燈殼的開口處并將燈殼內部密封，所述透鏡與燈殼共同形成一容置空間。該燈體設于該 容置空間內，燈體的一端安裝于燈殼內所設安裝座內，燈體的另一端設有若干呈陣列分布的 LED,所述LED與透鏡之間形成一空氣層，LED發(fā)出光依次穿過空氣層與透鏡后再入射至水中 。其中，所述LED外層設有封裝殼體，所述封裝殼體一般由環(huán)氧樹脂或硅膠等透明高分子材 料制成，其折射率(Refractive Index)約為l. 5，而空氣的折射率為l.O，由斯涅耳定律( Snell' s Law)可知，由LED所產生的部分光線自LED的封裝殼體入射到該空氣層中時會在兩 者的界面發(fā)光全反射，其臨界角約為42。，只有入射角小于42。的光線才能透過LED的封裝 殼體而進入該空氣層，然后再經透鏡入射至水中，很大一部分光線因發(fā)生全反射而無法進入 該空氣層，使得最終出射至水中的光大幅減少，從而降低LED所產生的光的利用效率。另外 ，溫度對LED的發(fā)光效率影響較大，上述水底照明燈中LED的散熱效果不佳，使得LED的發(fā)光 效率不高。
發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供一種能夠有效提高光的利用效率的水底照明燈。 一種水底照明燈，包括一個燈殼、 一個固態(tài)發(fā)光器件及一個透鏡，所述透鏡設于該燈殼的一端并與燈殼形成一個容置空間，固態(tài)發(fā)光器件收容在該容置空間內，所述固態(tài)發(fā)光器件 的出光面與透鏡相對設置，其中該水底照明燈設有至少一個供水進入燈殼的容置空間內的第
一開口。
作為本發(fā)明的進一步改進，該水底照明燈還包括另一透鏡，所述另一透鏡設于固態(tài)發(fā)光 器件上并與固態(tài)發(fā)光器件的出光面相對設置。
另外，所述燈殼包括一基座及設于該基座上的一側壁，所述基座延伸設有若干散熱鰭片
與傳統(tǒng)水底照明燈相比，本發(fā)明水底照明燈上設有第一開口，水底照明燈置于水中使用 時，水可以經所述第一開口進入并充滿燈殼與透鏡所組成的容置空間，燈殼內于固態(tài)發(fā)光器 件與所述一透鏡之間形成一水層而取代傳統(tǒng)水底照明燈中的空氣層，本發(fā)明水底照明燈中由 固態(tài)發(fā)光器件發(fā)出而入射至水層中的光增加，使得最終從水底照明燈出射的光相應增加，水 底照明燈對光的利用效率得到有效提升。另由于燈殼內的容置空間填充有水，基座的內、外 兩個表面可以同時與水接觸，水底照明燈工作時所產生的熱量可由該基座的內、外兩個表面 有效散發(fā)，從而可提升固態(tài)發(fā)光器件的散熱效率。
下面參照附圖，結合實施例對本發(fā)明作進一步描述。
圖l是本發(fā)明水底照明燈第一實施例的結構示意圖。
圖2是圖1所示水底照明燈置于水中使用時的示意圖。
圖3是本發(fā)明水底照明燈第二實施例的結構示意圖。
圖4是圖3所示水底照明燈置于水中使用時的示意圖。
具體實施例方式
圖l所示為本發(fā)明水底照明燈第一實施例的結構示意圖，該水底照明燈10包括一燈殼11 、 一固態(tài)發(fā)光器件12及一透鏡13，所述透鏡13設于該燈殼11的一端并由該透鏡13與燈殼11共 同形成一容置空間lll，固態(tài)發(fā)光器件12收容在該容置空間111內，其中所述透鏡13與固態(tài)發(fā) 光器件12的出光面124相對設置，所述燈殼11上設有兩第一開口151，可供外界的液體如水等 進入容置空間lll內。
該燈殼11包括一環(huán)形的側壁15及位于該側壁15底端的一基座14，側壁15頂端為一第二開 口 (圖未標示)，該透鏡13設于該側壁15頂端的第二開口處，所述側壁15與固態(tài)發(fā)光器件 12及透鏡13呈同軸設置。側壁15對固態(tài)發(fā)光器件12起保護作用，同時還能夠將由固態(tài)發(fā)光器 件12發(fā)出并射向側壁15內表面的光反射至透鏡13上以增加光的利用效率。
5固態(tài)發(fā)光器件12設于基座14上，其包括一封裝基板121、 一固態(tài)發(fā)光元件122及一透明封 裝體123，所述透明封裝體123與固態(tài)發(fā)光元件122的出光面1221相對設置?；?4具有一第 一表面141及背向該第一表面141的一第二表面142，該封裝基板121設于基座14的第一表面 141上。封裝基板121配置有與外部電源相連的導電電極(圖未示)，所述固態(tài)發(fā)光元件122 設于該封裝基板121上且與封裝基板121電性連接。該固態(tài)發(fā)光元件122可為但不限于發(fā)光二 極管芯片，例如紅光、綠光、藍光或紫外光發(fā)光二極管芯片。另外，該固態(tài)發(fā)光元件122并 不限于一個，其可為若干個，例如兩個、三個或更多。
透明封裝體123設置于固態(tài)發(fā)光元件122上且覆蓋住該固態(tài)發(fā)光元件122以達到密封防水 。該透明封裝體123可由環(huán)氧樹脂(Epoxy)或硅膠(Silicon)等透明的高分子材料制成， 其折射率約為1.5。該固態(tài)發(fā)光器件12還可包括一透明隔水層16，所述透明隔水層16包覆于 固態(tài)發(fā)光元件122及透明封裝體123外，以進一步對固態(tài)發(fā)光器件12的固態(tài)發(fā)光元件122密封 防水，該透明隔水層16同時還對固態(tài)發(fā)光元件122及透明封裝體123起保護作用。所述透明隔 水層16可采用玻璃、壓克力(Acrylic)或聚碳酸酯(Polycarbonate)等具較高強度的透明 材料制成，其折射率也大約為1.5。透明隔水層16與基座14之間進一步設有一密封元件18， 以加強透明隔水層16的密封防水性，其中該密封元件18可為由橡膠制成的一0型環(huán)。
請一并參照圖2，該側壁15另設置有貫通側壁15的兩第一開口151，將該水底照明燈10置 于水中時，水可以經該兩第一開口151進入燈殼11內并充滿燈殼11內的容置空間111，從而在 固態(tài)發(fā)光器件12與透鏡13之間形成一水層17。圖2中箭頭所示為固態(tài)發(fā)光元件122所產生的光 的傳播路線示意圖，光由固態(tài)發(fā)光元件122發(fā)出，依次穿過透明封裝體123、透明隔水層16、 水層17及透鏡13后照射至被照射物上。其中，透明封裝體123的折射率大約是1.5，透明隔明 層的折射率也大約是1.5，水的折射率約為1.3，由斯涅耳定律(Snell' s Law)可知，當光 由透明隔水層16入射至水層17時會發(fā)生全反射，其臨界角約為63。，只有入射角大于63。的 光線才發(fā)生全反射而不能進入該水層17，與存在空氣層的傳統(tǒng)水底照明燈相比，水底照明燈 IO發(fā)生全反射的角度范圍明顯減小，將有更多的光線由固態(tài)發(fā)光器件12入射至水層17中，使 得最終從透鏡13出射的光相應增加，因此該水底照明燈10對光的利用效率得到大幅提升。
另外，在本實施例中，該基座14為一散熱器，基座14的第二表面142向外延伸設有若干 散熱鰭片143。水底照明燈10工作時，固態(tài)發(fā)光器件12所產生的熱量經封裝基板121或其它熱 傳導元件(圖未示)傳至基座14，再由基座14與水進行熱交換以最終將熱量散發(fā)出去。該基 座14的第二表面142所設的散熱鰭片143可以大幅提升基座14與水的熱交換效率，從而有效地 將固態(tài)發(fā)光器件12傳至基座14的熱量散發(fā)。另外，由于燈殼ll內充滿有水，使得基座14的第一表面141也能夠與水進行熱交換，而水的熱傳導率(Thermal conductivity)是空氣的20 倍以上，與傳統(tǒng)具有空氣層的水底照明燈相比，該水底照明燈10的散熱效率得到進一步提升 ，從而使固態(tài)發(fā)光元件122的工作溫度大幅降低。由于降低固態(tài)發(fā)光元件122的工作溫度能夠 大幅地提高其發(fā)光效率，因此該水底照明燈10中固態(tài)發(fā)光元件l22的發(fā)光效率也得到有效提升。
上述第一實施例中，燈殼l 1的側壁15上設有第一開口 151以供水進入并充滿燈殼l 1內的 容置空間lll，其中該第一開口151也可設置在透鏡13的邊緣或基座14上。第一開口151的數(shù) 目也可以僅為一個或者為多個。另外，該固態(tài)發(fā)光器件12的外層也可不設透明隔水層16，而 僅由透明封裝體12 3對固態(tài)發(fā)光元件122密封防水。
圖3所示為本發(fā)明水底照明燈第二實施例的結構示意圖，本實施例中的水底照明燈20同 樣包括一燈殼21、 一固態(tài)發(fā)光器件22及與燈殼21相結合的一透鏡23。該燈殼21包括環(huán)形的側 壁25及設于該側壁25底端的一基座24，固態(tài)發(fā)光器件22設于基座的第一表面241上，基座24 的第二表面242向外延伸設有若干散熱鰭片243，固態(tài)發(fā)光器件22收容于由透鏡23與燈殼21所 組成的容置空間211內，該側壁25上設有第一開口251以供水進入并充滿該燈殼21內的容置空 間211，其中該第一開口251也可設于透鏡23的邊緣或基座24上；該固態(tài)發(fā)光器件22包括一封 裝基板221、 一固態(tài)發(fā)光元件222、 一透明封裝體223及一透明隔水層26，所述透明隔水層26 與基座24之間設有密封元件261。本實施例與上述第一實施例的主要區(qū)別在于本實施例中 水底照明燈20還包括設于透明隔水層26上的另一透鏡28，所述另一透鏡28與固態(tài)發(fā)光器件 22的出光面224相對設置；所述透鏡23、 28、固態(tài)發(fā)光器件22及燈殼21的側壁25呈同軸設置 ，當水底照明燈20置于水中時，水由第一開口251進入到燈殼21內的容置空間211，并在兩透 鏡23與28之間形成一水層27 (圖4所示)；通過在透明隔水層26外設置該另一透鏡28，固態(tài) 發(fā)光元件222發(fā)出的光可先由該另一透鏡28聚集后再入射至水層27中，與第一實施例相比， 本實施例中由固態(tài)發(fā)光元件122發(fā)出而入射至水層27中的光線進一步增加，使得最終從透鏡 23出射的光相應增加，該水底照明燈20對光的利用效率得到進一步提升。
另外，側壁25的第一開口251處還設置一濾網29，該濾網29可避免污染物進入該水底照 明燈20的燈殼21內。前述第一實施例中同樣也可以于側壁l5的第一開口 151處設一濾網。
上述第二實施例中，也可以不設置透明隔水層26，此種情況下，該另一透鏡28直接設于 該透明封裝體22 3及封裝基板221上。
由上述可知，本發(fā)明水底照明燈上設有第一開口，水底照明燈置于水中時，水可經所述 第一開口進入并充滿燈殼內的容置空間，燈殼內于透鏡與固態(tài)發(fā)光器件之間形成一水層而取代傳統(tǒng)水底照明燈中的空氣層，水的折射率約為1.3，而空氣的折射率僅為l.O，相比之下， 本發(fā)明水底照明燈中固態(tài)發(fā)光器件發(fā)出的光入射至水層中的光增加，使得最終從水底照明燈 的透鏡出射的光相應增加，水底照明燈對光的利用效率得到有效提升。由于燈殼內的容置空 間填充有水，使得燈殼的基座的第一、第二兩個表面可以同時與水接觸，基座的第二表面另 設有若干可增加散熱面積的散熱鰭片，因此，該基座可以有效地將固態(tài)發(fā)光器件傳至基座上 的熱量散發(fā)，從而提升固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)光效率。
可以理解的是，本發(fā)明所述的水底照明燈也可以用于其他液體環(huán)境中進行照明，對于本 領域的普通技術人員來說，可以根據本發(fā)明的技術構思做出其它各種對應的改變與變形，而 所有這些改變與變形都應屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍。
權利要求
權利要求1一種水底照明燈，包括一個燈殼、一個固態(tài)發(fā)光器件及一個透鏡，所述透鏡設于該燈殼的一端并與燈殼形成一個容置空間，固態(tài)發(fā)光器件收容在該容置空間內，所述固態(tài)發(fā)光器件的出光面與透鏡相對設置，其特征在于該水底照明燈設有至少一個供水進入燈殼的容置空間內的第一開口。
2. 如權利要求l所述的水底照明燈，其特征在于所述至少一個第一開口設于該透鏡或燈殼上。
3. 如權利要求l所述的水底照明燈，其特征在于該燈殼包括一個環(huán)形的側壁及設于該側壁一端的一個基座，側壁的另一端為一個第二開口，該透鏡設于該側壁的第二開口處，所述固態(tài)發(fā)光器件包括一個封裝基板，至少一個固態(tài)發(fā)光元件及與該固態(tài)發(fā)光元件的出光面相對設置的一個透明封裝體，該封裝基板設于該基座的一第一表面上，所述固態(tài)發(fā)光元件設于該封裝基板上，該透明封裝體覆蓋住該至少一個固態(tài)發(fā)光元件。
4. 如權利要求3所述的水底照明燈，其特征在于所述至少一個固態(tài)發(fā)光元件為發(fā)光二極管芯片。
5. 如權利要求3所述的水底照明燈，其特征在于所述第一開口設于該燈殼的側壁或基座上。
6. 如權利要求3所述的水底照明燈，其特征在于所述基座具有背向第一表面的一第二表面，該基座于第二表面向外延伸設有若干散熱鰭片。
7. 如權利要求3所述的水底照明燈，其特征在于所述固態(tài)發(fā)光器件還包括一透明隔水層，該透明隔水層與基座共同包覆封裝基板、固態(tài)發(fā)光元件及透明封裝體
8. 如權利要求7所述的水底照明燈，其特征在于該透明隔水層與基座之間設有一密封元件。
9. 如權利要求1或7所述的水底照明燈，其特征在于還包括另一透鏡，所述另一透鏡設于該固態(tài)發(fā)光器件上并與固態(tài)發(fā)光器件的出光面相對設置。
10 如權利要求l所述的水底照明燈，其特征在于所述第一開口處設有一濾網。
全文摘要
一種水底照明燈，包括一個燈殼、一個固態(tài)發(fā)光器件及一個透鏡，所述透鏡設于該燈殼的一端并與燈殼形成一個容置空間，固態(tài)發(fā)光器件收容在該容置空間內，所述固態(tài)發(fā)光器件的出光面與透鏡相對設置，其中該水底照明燈設有至少一個供水進入燈殼的容置空間內的第一開口；該水底照明燈還包括另一透鏡，所述另一透鏡設于固態(tài)發(fā)光器件上。本發(fā)明水底照明燈通過設置供水進入燈殼的容置空間內的第一開口，可有效提升固態(tài)發(fā)光器件的光利用效率及散熱效率。
文檔編號F21V31/00GK101463989SQ200710203159
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權日2007年12月18日
發(fā)明者徐弘光, 王君偉 申請人:富士邁半導體精密工業(yè)(上海)有限公司;沛鑫半導體工業(yè)股份有限公司