LED导轨灯旋转机构的设计

王艳春,张 华,陈文锋

(1.广东职业技术学院，广东 佛山 528000；2.佛山市照明灯具协会，广东 佛山 528000; 3.佛山市睿锋照明有限公司, 广东 佛山 528000)

引言

LED导轨灯是以LED光源作为发光源且安装在一个类似导轨条上面的灯，具有以寿命长、绿色环保和光效高等特点，目前已被广泛用于商场、汽车展示、品牌服装、品牌营业厅、专业橱窗等重点照明场所。

LED导轨灯使用时，灯体与导轨条连接，导轨条通电将灯具点亮，导轨灯灯头处一般可以围绕一个垂直天花板方向轴旋转和围绕一个水平方向轴旋转。围绕水平方向轴旋转的目的是使灯头能够水平照射和垂直照射，一般在0°～90°之间，提供垂直方向自由度；围绕垂直天花板方向轴旋转目的是使灯头能够在水平方向转动，提供水平方向自由度，一般在0°～360°。两者结合能够给灯具提供灵活的照射角度，方便使用。

1 现有LED导轨灯的问题

目前市面上大部分LED导轨灯通常在电源盒与旋转支架之间采用简单的螺纹连接，主要靠人工方式来调节灯体在水平方向上的自由度。这种连接方式造价成本低、安装简便，但是容易松动，且当多个LED导轨灯同时使用，光斑需要均匀时，角度调试困难，难以统一导轨灯的摆角，导致调整角度时间长，难以实现光斑均匀。

现有LED导轨灯旋转方式如图1所示，水平方向旋转为X轴向旋转，垂直方向旋转为Y轴方向旋转。电源盒和LED导轨灯旋转轴的连接可实现X轴旋转， LED导轨灯筒身和旋转轴的连接可实现Y轴旋转。

图1 现有LED导轨灯旋转方式Fig.1 The rotation method applied in the LED rail lamp

LED导轨灯的连接如图2所示，X轴部分只是简单的螺纹连接，Y轴部分用金属片夹住旋转轴旋转。

图2 现有LED导轨灯的连接Fig.2 The connection of the LED rail lamp

2 LED导轨灯的改进设计

针对现有LED导轨灯存在的问题，我们对导轨灯X轴、Y轴旋转机构进行了改进[1-6]。

2.1 改进后的LED导轨灯结构

LED 导轨灯体整体结构分解如图3所示，主要由11个零件组成，其中定位珠螺丝2、带孔套件3、旋转套件4组成X轴方向的转动，旋转轴5、螺栓6、定位板7、定位珠螺丝8、角度定位板9、螺母10组成Y轴方向的转动，组装后的LED 导轨灯体整体结构，如图4所示，灯座1和导轨连接，把灯筒10沿Y轴旋转就可以精确调整Y方向的角度，沿X轴旋转就可以精确调整X轴方向的角度。

1—灯座 2—定位珠螺丝 3—带孔套件 4—旋转套件 5—旋转轴 6—螺栓 7—定位板 8—定位珠螺丝 9—角度定位板 10—灯筒 11—螺母 图3 LED 导轨灯体整体结构分解Fig.3 The overall structure of the LED rail lamp decomposed

图4 LED 导轨灯体整体结构Fig.4 The overall structure of the LED rail lamp

2.2 X轴方向的旋转结构的组成及工作原理

1)结构的组成。X轴方向的旋转结构示意图，如图5所示，由定位珠螺丝2、带孔套件3、旋转套件4、旋转轴5组成。定位珠螺丝如图6(a)所示，它是由壳体、弹簧、珠子三部分铆和而成的组合件，起无螺纹定位的作用，借助一定压力的弹簧推动球体的运动，使得对锁件顺利运行。旋转套件4，如图6(c)所示，设计了一个圆柱孔放置定位珠螺丝2，设计旋转凹槽和旋转限位挡块，为了限制灯筒的X轴方向上的旋转极限位置，中间孔用来安装旋转轴5，如图6(b)所示，带孔套件3，如图6(d)所示，圆周分布若干个孔(根据需要精确定位的角度，设计孔的数量)，底部有一个凸起的旋转限位柱，旋转限位柱安装在旋转套件4的旋转凹槽里。

图5 X轴方向的旋转结构示意图Fig.5 Rotating structure schernatic of X-axis

图6 X轴方向的旋转结构零件Fig.6 Rotating structure part of X-axis

2)工作原理。为了使水平旋转每间隔一定角度换一个档位，并且能准确锁紧角度，LED 导轨灯的结构，如图3所示，带孔套件3安装在灯座1上，旋转套件4安装在轴5上，定位珠螺丝2安装在旋转套件4上，当轴5旋转时带动旋转套件4转动，旋转套件4转动带动定位珠螺丝2转动，定位珠螺丝2随旋转套件4做圆周运动，当定位珠螺丝2旋转到带孔套件3的一个孔内时就转过一定角度，定位珠螺丝2被带孔套件3的孔挡住，产生限位作用，这样就可以实现灯筒绕X轴旋转一定角度的精准定位。当旋转套件4转动时，带孔套件3的旋转限位柱在旋转套件4的旋转凹槽内运动，当顺时针或逆时针运动到0度或者350度时，旋转限位柱被旋转套件4上的旋转限位挡块挡住，从而停止转动，达到顺、反运动的目的。

2.3 Y轴方向的旋转结构的组成及工作原理

1)结构的组成。Y轴方向的旋转结构示意图，如图7所示，由旋转轴5、螺栓6、定位板7、定位珠螺丝8、角度定位板9、螺母10组成Y轴方向的转动组成。角度定位板9，如图8(a)所示，沿弧形轨迹开若干个通孔(根据需要精确定位的角度，设计孔的数量)。Y轴方向的旋转结构如图8(b)所示，角度定位板9和定位板7的槽形孔与灯筒1通过螺钉固定，角度定位板9和定位板7分布在转轴5的两侧，螺栓6穿过定位板7、转轴5和角度定位板9用螺母10拧紧，形成铰链连接，转轴5可以在角度定位板9和定位板7之间旋转，定位珠螺丝8安装在旋转轴5上。

2)工作原理。Y轴方向的旋转结构装配图，如图8(c)所示，当沿Y轴旋转灯筒10时，灯筒10和旋转轴5做相对运动，定位珠螺丝镶嵌在旋转轴上，随着旋转轴的运动而运动，依次经过角度定位板9上对应的弧形轨迹的通孔，如图11所示，通孔起到限位的作用，从而可以精确调节灯筒1的角度。

图7 Y轴方向的旋转结构示意图Fig.7 Rotating structure schematic of y-axis

图8 Y轴方向的旋转结构立体图Fig.8 Rotating structure stereogram of y-axis

3 结束语

改进后的LED导轨灯，可在X轴和Y轴方向上转动灯体，通过定位珠螺丝及通孔限制位置，从而可以精确调整LED导轨灯的角度，当使用多个LED导轨灯并需要调整到同一个角度时，使用该旋转机构调试角度方便快捷，进而缩短LED导轨灯的安装时间，提高安装效率。