專利名稱：高亮度led路燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)用新型涉及一種以LED為光源的照明裝置，尤其是關(guān)于高亮度，照 射范圍大，均勻度好，能滿足路燈使用要求的高亮度LED路燈。
背景技術(shù)：
道路照明用路燈，功率瓦數(shù)較大，根據(jù)光源不同，通常在250—450W 之間，且點(diǎn)亮?xí)r間長， 一般在8-12小時(shí)，為照明中高電耗照明燈；其次， 現(xiàn)有路燈用燈光源實(shí)際使用壽命較短，通常只有3000-5000小時(shí)，日常更換 支出較大。LED則能克服上述缺點(diǎn)，為此人們爭(zhēng)相開發(fā)LED路燈，以替代 傳統(tǒng)照明路燈。
然而LED發(fā)光特性，通常照射角較小，并且主要以直線方式投射光源， 其光源特性為發(fā)光時(shí)角度愈小，光源就會(huì)愈亮；反之角度愈大，則發(fā)光 亮度愈暗。雖然用多個(gè)LED組合可以獲得亮度較高的照明燈用光源，但由 于受LED直線投射限制，所組合的整燈照射范圍較小，用于路燈，燈桿中 心區(qū)照射亮度較高，而遠(yuǎn)離中心的邊緣區(qū)較暗，難以滿足道路路燈^3H的 大照射范圍、平均照度》151x、照度均勻度》0.35的要求，所以只能用于一 般照明，或作為紅綠信號(hào)燈、汽車燈、庭院燈等使用。為解決上述缺陷， 滿足路燈上述照明要求，現(xiàn)有技術(shù)基本采用二大類技術(shù)方案， 一種為將LED 設(shè)置在弧形反射面上， 一種為加設(shè)反射罩。例如
中國專利CN2524072Y公開的高架路燈，將多個(gè)LED裝于方錐形聚光 罩內(nèi)，并在其側(cè)面設(shè)置有鏡面反射板，構(gòu)成聚光反射罩，使各LED彎曲朝 向鄰近鏡面，以此來提高反射聚光能力。
中國專利CN2679487Y公開的LED路燈，在燈頭內(nèi)設(shè)置眾多LED光管、 串聯(lián)或并聯(lián)組成平面或弧面或格柵狀LED光源，設(shè)置于反光板上；
中國專利CN2743676Y公開的LED投光器，將安裝LED座設(shè)計(jì)為曲面
形；
中國專利CN2842182Y公開的LED路燈，LED安放板中部為平面板， 周邊向LED的安裝面反方向翹起形成夾角，使LED的安裝面呈凸起狀，-
中國專利CN2874223公開用于車燈的非平面LED照明燈，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或LED芯片，
拋物面背面設(shè)置有散熱片；
中國專利CN2819032Y公開的LED照明燈，采用反光面為凹凸不平的
反光碗，將LED燈光通過反光碗反光后將光線分散，使得光線散光性好； 此外，也有采用LED單燈設(shè)置反光碗，以擴(kuò)大光照射范圍。
例如 中國專利CN2821381Y公開的LED照明裝置，采用反光碗加凸透鏡，
使發(fā)光體發(fā)出的部分光線直接經(jīng)凸透鏡折射后發(fā)出，發(fā)光體發(fā)出的另一部
分光線則射到反光碗上，然后經(jīng)反光碗反射后再經(jīng)凸透鏡折射后發(fā)出，形
成平行光；
中國專利CN2819044Y公開的LED燈罩，有反光罩和前側(cè)的透光罩組 成，反光罩有多個(gè)反光碗，透光罩有多個(gè)凸透鏡，LED燈發(fā)出的光線經(jīng)反 光碗反射后又經(jīng)凸透鏡折射成為多組平行光；
申請(qǐng)人申請(qǐng)的中國專利CN1807971高亮度照明燈，采用LED芯片外帶 反光碗及反光板結(jié)構(gòu)。等等
上述種種技術(shù)方案，無一例外采用反光方式和/或?qū)ED設(shè)置在弧面， 以此達(dá)到擴(kuò)大照射范圍。雖然上述方式，在一定程度上擴(kuò)大了LED組燈的 照射范圍，但由于并未充分考慮LED光源直線投射，方向性強(qiáng)之特點(diǎn)，使 得這種簡單采用反光和/或?qū)ED設(shè)置在凸起弧面上，仍難以同時(shí)滿足我國 道路用路燈，尤其是照射范圍、平均照度、照度均勻度三項(xiàng)指標(biāo)要求。
其次，LED組燈另一弱點(diǎn)是LED工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱，而溫升對(duì)LED 影響遠(yuǎn)較其他光源大，如果產(chǎn)生的熱量得不到及時(shí)散發(fā)，溫升會(huì)導(dǎo)致LED 光衰嚴(yán)重，發(fā)光效率大幅下跌，嚴(yán)重甚至失效。有研究報(bào)道，70%的固態(tài) 照明故障來自于LED溫度過高，且在負(fù)載為額定功率一半的情況下，溫度 每升高2(TC，故障率就上升一倍。降低供電電流，雖然會(huì)減小發(fā)熱量，但 又會(huì)造成LED的發(fā)光亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到應(yīng)有值。因此LED組燈的散熱，已成 為影響LED高效工作及器件壽命的另一重要關(guān)鍵因素，由此也限止了其作 為高亮度照明路燈的實(shí)際應(yīng)用。人們雖然也采取種種措施，將LED發(fā)光產(chǎn) 生的熱散出，將其限制在允許溫度范圍內(nèi)，使其較小影響LED正常工作， 例如
中國專利CN2750186Y公開的具散熱功效的路燈，將多個(gè)高功率LED 設(shè)置在帶散熱鰭片上座，使高功率LED產(chǎn)生的熱能通過上座散熱鰭片向外 快速散熱；
中國專利CN1821651A公開的大功率LED路燈，在散熱底座凹底面內(nèi)
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嵌裝有至少三個(gè)相連接的LED燈，相對(duì)應(yīng)的外部設(shè)計(jì)有條體散熱體；
上述通過在增設(shè)散熱翅片散熱，雖然能將LED產(chǎn)生的熱部分散去，達(dá) 到降低溫升目的，但由于其釆用的散熱方式，僅是簡單設(shè)置散熱翅片自然 熱交換，但如果外界氣流流動(dòng)較小，則會(huì)明顯散熱效果，以及隨著使用時(shí) 間延長，裸露的散熱翅片會(huì)因灰塵集聚、鳥翼等遮蓋，也會(huì)降低散熱效果， 實(shí)用性較差，仍然難以滿足LED散熱要求。
再就是，人們?yōu)樽非蟾吡炼?，往往較多采用大功率LED (例如1瓦以 上)組合作光源，大功率LED光強(qiáng)是增加了，但大功率LED點(diǎn)亮發(fā)熱量大 大高于小功率LED(例如0.06-0.5瓦)，芯片功率越大，產(chǎn)生熱量越多，更是 增加了散熱困難。
由于上述技術(shù)障礙存在，成為困擾LED作為路燈照明燈的嚴(yán)重障礙， 致使LED至今仍未能實(shí)際投入路燈照明應(yīng)用。仍有值得改進(jìn)的地方。

實(shí)用新型內(nèi)容
實(shí)用新型的目的在于克服上述己有技術(shù)的不足，提供一種直接利用 LED直射，達(dá)到既擴(kuò)大照射范圍，又顯著改善照射均勻度，能夠同時(shí)滿足 道路用路燈難以解決的三項(xiàng)指標(biāo)，以及限制溫升，確促使用效能和壽命的 高亮度LED路燈。
實(shí)用新型目的實(shí)現(xiàn)，采取的技術(shù)方案是由若干LED串并聯(lián)排列組成 發(fā)光條，采用熱傳導(dǎo)性能優(yōu)良的金屬，制成至少內(nèi)面為由若干平面鄰接的 半圓或接近半圓的多面弧形、厚度至少》10mm的LED安裝體，并使多面 弧形各平面上法線投射光相互鄰接達(dá)到》3H (3倍高度)范圍，從而達(dá)到 能夠同時(shí)滿足道路用路燈照射范圍、平均照度、照度均勻度三項(xiàng)指標(biāo)要求， 以及低的溫升。具體說，實(shí)用新型高亮度LED路燈，包括燈罩，內(nèi)置LED 組合光源及安裝LED弧形板，其特征在于安裝LED弧形板為厚度至少^ lOmm金屬凹面體，至少內(nèi)凹面為由若干平面鄰接組成的多邊弧面，所說多 邊弧面各面法線射出光相互鄰接排布至少達(dá)燈高度3倍寬度，LED組合光 源為與多邊弧面平面數(shù)相同的LED光條，平貼于內(nèi)凹弧面各平面。
實(shí)用新型所說多邊弧面安裝LED凹面體，由金屬加工或鑄型而成，主 要有二個(gè)作用， 一是使其有足夠的熱容量，可以吸貯LED組件發(fā)光產(chǎn)生的 熱，并通過熱交換散熱限制溫升；二是使安裝于各鄰接平面上的LED發(fā)光 條，在法線投射照射光線相鄰搭接，達(dá)到》3H照射寬度，從而達(dá)到既擴(kuò)大 照射范圍，又滿足均勻度要求，達(dá)到路燈照射范圍、平均照度、照度均勻
度三項(xiàng)指標(biāo)要求。根據(jù)采用法線投射相互鄰接理念，其內(nèi)弧面多平面分割
越細(xì)，照射均勻度越好，按此理念，將多平面分割成放置單排LED更好， 但這樣平面分割過細(xì)小，則會(huì)增加制造難度和成本。經(jīng)試驗(yàn)確定，其中以 每條排列三列LED，寬度約為4cm，弧面有9一13個(gè)平面基本能達(dá)到路燈 要求。安裝LED凹面體向外散熱方式，可以分為二種基本結(jié)構(gòu)， 一種為凹 多邊弧面背側(cè)做成散熱翅片型，通過各翅片與大氣形成熱交換散熱； 一種 為凹多邊弧面背側(cè)做成與燈罩內(nèi)面吻合相接型，通過熱傳導(dǎo)將熱傳遞給燈 罩，再由燈罩與大氣形成熱交換散熱。實(shí)用新型尤其優(yōu)選采用前者，其在 燈罩內(nèi)的相對(duì)高溫度，有利于在無風(fēng)狀態(tài)下形成自然空氣流動(dòng)，而提高散 熱效果。此外，對(duì)于翅片散熱型，還可以將翅片表面制成鋸齒狀，以增大 散熱面積，提高散熱效果。
此外，為降低LED發(fā)光組件的發(fā)熱量，實(shí)用新型經(jīng)試驗(yàn)比較， 一種較 好是采用小功率(例如0.06-0.5瓦)LED，不僅可以降低燈的成本，而且也 使得點(diǎn)亮發(fā)熱量低，可靠性好，并且多組合并不影響亮度要求。
實(shí)用新型高亮度LED路燈，不簡單采用反光、反射結(jié)構(gòu)，而是利用了 LED直射特性，將LED安裝板制成至少內(nèi)面為由若干平面鄰接的半圓或接 近半圓的多面弧形、厚度至少》10mm的LED安裝體，并且使多面弧形各 平面上法線投射光相互鄰接達(dá)到》3H寬度。厚的金屬體安裝板構(gòu)成有較大 熱容量的吸熱體，可以吸收LED發(fā)光產(chǎn)生的熱，構(gòu)成一個(gè)吸熱——散熱體， 先將LED工作產(chǎn)生的熱，吸收在吸熱體，起到了較好緩沖，然后再通過熱 交換散熱，實(shí)際散熱效果好，從而較好解決了LED溫升；多面弧形各平面 上法線投射光相互鄰接照射，既擴(kuò)大照射面，又解決了投射邊緣較暗，照 度均勻性差的缺陷，使得照射面內(nèi)的照度均勻性得到改善，從而滿足路燈 照射范圍、平均照度、照度均勻度三大指標(biāo)要求，以10米高度為例，中心 垂直地面照度281x，距中心15m邊緣照度101x，均勻度0.36，完全符合我 國的道路路燈照明標(biāo)準(zhǔn)要求。再就是，采用小功率LED組合方式，熱量產(chǎn) 生小，熱效應(yīng)造成的不良效應(yīng)影響更小，性能更穩(wěn)定。
以下結(jié)合三個(gè)具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說明實(shí)用新型原理及基本結(jié)構(gòu)。


圖1為實(shí)用新型安裝LED金屬多面弧形體光照投射示意圖。
圖2為實(shí)用新型第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2A部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為實(shí)用新型第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:參見圖1、 2，按圖1示意確定金屬凹面體多邊弧面2，本例 為# 270mm半圓，內(nèi)弧面均分為11條、每條寬40mm的多邊形。用具有優(yōu) 良傳熱性能且低比重鋁，澆鑄成總厚度28mm，其中翅片2.1高20mm的鋁 多邊凹面體。以16只組成1瓦，由144只單只0.06瓦LED串并聯(lián)組成三 列一塊的9瓦發(fā)光模組3，平貼于凹面體各平面組成照射體。放置于截面呈 弧形的燈罩l內(nèi)，燈罩與鋁多邊凹面體散熱翅片間有空間5，底面有透光面 板4密封，組成功率為IOO瓦的路燈。鋁多邊凹面體軸向兩端外無透光板 (與大氣相通)，留有通風(fēng)散熱空間，構(gòu)成熱交換散熱通道。懸掛10米高 度測(cè)試，中心垂直地面照度281x，距中心15m邊緣照度101x，均勻度0.36， 達(dá)到路燈主干路10米高度，平均照度151x，均勻度0.35。
實(shí)施例2:參見圖3，如實(shí)施例1，其中散熱翅片2.1表面呈鋸齒狀2.2， 以提高散熱效果。
實(shí)施例3:參見圖4，如實(shí)施例l，其中多邊弧面金屬凹面體6為實(shí)心 體，背面與金屬燈罩殼l接觸，形成熱交換散熱。
此外，還可以配置太陽能電池，做成太陽能路燈；在燈罩外殼面設(shè)置 散熱翅片，增加散熱；進(jìn)一步細(xì)分割凹面內(nèi)表面平面；采用不同功率LED 組合；等等均可以，同樣屬于實(shí)用新型保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、高亮度LED路燈，包括燈罩，內(nèi)置LED組合光源及安裝LED弧形板，其特征在于安裝LED弧形板為厚度至少≥10mm金屬凹面體，至少內(nèi)凹面為由若干平面鄰接組成的多邊弧面，所說多邊弧面各面法線射出光相互鄰接排布至少達(dá)燈高度3倍寬度，LED組合光源為與多邊弧面平面數(shù)相同的LED光條，平貼于內(nèi)凹弧面各平面。
2、 根據(jù)要得要求1所述高亮度LED路燈，其特征在于金屬凹面體凹面 為半圓或接近半圓的多邊弧形。
3、 根據(jù)要得要求3所述高亮度LED路燈，其特征在于內(nèi)弧面有9一13 個(gè)相鄰平面組成。
4、 根據(jù)要得要求1所述高亮度LED路燈，其特征在于LED為0.06-0.5 瓦的小功率LED。
5、 根據(jù)要得要求4所述高亮度LED路燈，其特征在于LED光條寬4cm， 有三列LED組成。
6、 根據(jù)要得要求1所述高亮度LED路燈，其特征在于安裝LED金屬凹面體背面有散熱翅片。
7、 根據(jù)要得要求6所述高亮度LED路燈，其特征在于散熱翅片表面呈 鋸齒形。
8、 根據(jù)要得要求6或7所述高亮度LED路燈，其特征在于金屬凹面體 軸向兩端外無透光板與大氣相通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種照射范圍大，均勻度好，能滿足路燈使用要求的高亮度LED路燈，其特征是安裝LED弧形板為厚度至少≥10mm金屬凹面體，至少內(nèi)凹面為由若干平面鄰接組成的多邊弧面，所說多邊弧面各面法線射出光相互鄰接排布至少達(dá)燈高度3倍寬度，LED組合光源為與多邊弧面平面數(shù)相同的LED光條，平貼于內(nèi)凹弧面各平面。既擴(kuò)大照射面，又使得照射面內(nèi)的照度均勻性得到改善，從而滿足路燈照射范圍、平均照度、照度均勻度三大指標(biāo)要求，并同時(shí)解決了LED溫升問題，以10米高度為例，中心垂直地面照度28lx，距中心15m邊緣照度10lx，均勻度0.36，完全符合我國的道路路燈照明標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號(hào)F21S8/00GK201072047SQ20072003752
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
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