專利名稱：Led路燈結(jié)構(gòu)、led燈頭和led燈的散熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于密閉式LED路燈結(jié)構(gòu)，尤其關(guān)于以強迫對流的方式進行散熱且可防 塵、防蟲的改良型密閉LED路燈結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)路燈使用燈泡或水銀燈作為發(fā)光組件，因此存在著耗能嚴重及使用壽命短的 問題；為改善傳統(tǒng)路燈的上述問題，目前已開發(fā)出使用LED作為發(fā)光組件的路燈。使用具有低耗電功率、高照明亮度及壽命長等優(yōu)點的LED燈取代傳統(tǒng)燈泡或水銀 燈，固然可以有效解決上述問題，但是如果燈具因散熱不良而導(dǎo)致內(nèi)部溫度上升，高功率 LED芯片便可能發(fā)生光衰減而縮短其使用壽命或者燈具也可能因此受損。因此，“散熱”是 現(xiàn)有的LED路燈必須面對的一大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的做法是在燈具內(nèi)部安裝許多散熱器，同時在 燈罩上鑿穿許多的孔洞，以方便與外界進行自然對流的散熱，或以安裝在散熱片上的風(fēng)扇 強迫對流的方式散熱。這樣的設(shè)計有一個缺點因為燈罩上有許多的孔洞，所以雨水、灰塵 和昆蟲很容易進入燈具內(nèi)部，如此不僅影響散熱的效果，亦使得燈具內(nèi)的零件加速損壞，無 形中增加了使用和維修上的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有優(yōu)良散熱效能和長使用壽命、且成本低廉又容 易維修保養(yǎng)的LED路燈結(jié)構(gòu)；本發(fā)明的另一個目的是提供一種LED燈的散熱方法，利用此散 熱方法，有助于延長LED燈的使用壽命，真正達到節(jié)省成本和資源的效果。為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種LED路燈結(jié)構(gòu)，包括燈頭、控制單 元、中空電桿和風(fēng)扇，所述燈頭包括燈殼、LED發(fā)光組件、透光罩、散熱片、第二進氣口、第二 出氣口、活動蓋和/或過濾網(wǎng)，所述燈殼和所述透光罩形成用以容納所述LED發(fā)光組件和所 述散熱片的主要空間，所述活動蓋和/或所述過濾網(wǎng)設(shè)于所述第二出氣口的外側(cè)；所述控 制單元包括第一進氣口、第一出氣口、空氣過濾器和控制器，所述空氣過濾器安裝在所述第 一進氣口的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，所述控制器用以控制至少所述LED路燈結(jié)構(gòu)內(nèi)的氣體流量；所述 中空電桿的兩端分別連接到所述第一出氣口和所述第二進氣口，以在所述燈頭與所述控制 單元之間形成一氣體通道；所述風(fēng)扇設(shè)置于所述控制單元和/或所述燈頭內(nèi)，用于轉(zhuǎn)動以 引起氣流；其中，所述控制單元安裝于距離地面一適當(dāng)高度的位置處，當(dāng)所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時， 空氣自所述第一進氣口被抽入，通過所述中空電桿，而由所述第二出氣口排出，其中所述活 動蓋僅在進行排氣時向外開啟。本發(fā)明還提供一種LED燈頭，包括燈殼、LED發(fā)光組件、透光罩、散熱片、進氣口、 出氣口、空氣過濾器、活動蓋和/或過濾網(wǎng)，所述燈殼和所述透光罩形成用以容納所述LED 發(fā)光組件和所述散熱片的主要空間，所述空氣過濾器設(shè)于所述進氣口的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，所述 活動蓋和/或所述過濾網(wǎng)設(shè)于所述出氣口的外側(cè)。此外，本發(fā)明提供一種LED燈的散熱方法，采用除了進氣口和出氣口之外全密閉的燈頭，通過將經(jīng)過過濾的壓縮空氣由所述進氣口導(dǎo)入，并由所述出氣口導(dǎo)出的強迫對流 方式來散熱。本發(fā)明的有益效果是由于燈殼基本上是密閉的，雨水、灰塵和昆蟲等不容易進 入，不會阻礙散熱效果；另外，使用經(jīng)過除塵的壓縮空氣，以強迫對流的方式散熱，并控制氣 體流量或控制溫度，可達到不浪費電力的目的。同時，將LED路燈結(jié)構(gòu)上的控制單元設(shè)在方 便清理、維護的高度上，為維修保養(yǎng)提供了便捷性。


圖1是本發(fā)明實施例一的LED燈頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例二的LED燈頭的結(jié)構(gòu)示意圖，其中燈殼和散熱片為一體鑄 件；圖3是本發(fā)明實施例三的改良型LED路燈結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例三的改良型LED路燈結(jié)構(gòu)的控制單元放大圖。
具體實施例方式實施例一圖1是本發(fā)明的LED燈頭20的結(jié)構(gòu)示意圖。燈頭20基本上包括燈殼21、LED發(fā) 光組件25、透光罩22、散熱片23、進氣口 27和出氣口 28，除了兩側(cè)有進氣口 27和出氣口觀 之外，包覆于上方的燈殼21和下方的透光罩22整體而言形成一個密閉空間，這個設(shè)計明顯 的不同于現(xiàn)有技術(shù)以自然對流為散熱手段而在燈殼上鑿孔的作法。本發(fā)明所采用的散熱方 式為強制對流，亦即由進氣口 27注入經(jīng)過過濾處理的空氣，以空氣為媒介進行熱交換，將 LED燈所產(chǎn)生的熱量通過空氣自出氣口觀帶走。進氣口 27上的箭頭指示著氣體流動方向。進氣口 27附近可設(shè)置空氣過濾器或其 類似物(例如除塵裝置)，目的在于預(yù)先過濾空氣中的灰塵、懸浮粒和昆蟲等，以保持燈頭 20內(nèi)部的潔凈，避免這些雜質(zhì)或昆蟲尸體黏附于內(nèi)部零件上，影響LED燈的散熱效果。在實施例1中，出氣口觀外側(cè)另外設(shè)置了活動蓋對，其功用在于維持燈頭的密閉 性，防止灰塵或昆蟲等進入其中?；顒由wM只在有冷卻空氣自進氣口 27流入時方才向外 開啟，當(dāng)燈頭20的內(nèi)外氣壓達到平衡時，活動蓋M即關(guān)閉。亦可使用過濾網(wǎng)或其類似物取 代活動蓋M，或者使用活動蓋和過濾網(wǎng)兩者的組合，只要能夠達到隔絕上述雜質(zhì)的目的即 可。此外，圖1所示的燈殼21的截面雖為矩形，但是燈殼可以具有其它各種形狀，例如 流線弧形、圓弧形等；透光罩22可以由一片或多片組成；LED燈的數(shù)目則可以依需要決定， 在圖1中以3盞燈為例；同理，散熱片23的形狀、配置和數(shù)目可以依需要決定。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)明了這些均不構(gòu)成本發(fā)明的限制條件。此外，可在進氣口 27附近裝設(shè)風(fēng)扇(圖1未顯示出風(fēng)扇)。當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時，可提供 燈頭20內(nèi)的強制對流，有助于LED發(fā)光組件25的散熱。應(yīng)注意的是在本發(fā)明中，如本實施例的燈頭20，除了作為LED路燈的燈頭之外， 亦可用于一般高功率的照明，例如在工廠、電廠中。由于本發(fā)明的LED燈頭具有使用壽命 長、散熱效果佳的優(yōu)點，加上LED燈本身低耗能、高照明度的優(yōu)點，有助于大幅降低LED燈更換或維修的頻率，從而為企業(yè)節(jié)省一筆可觀的支出。實施例二圖2顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的燈殼和散熱片鑄造成為一體的燈頭。圖2中的 (a)顯示所述燈頭的側(cè)視圖；而圖2中的(b)顯示其底部截面圖。實施例二的燈頭大致上和實施例一相同，差別僅在燈殼21的外形、進氣口 27附近 加裝一風(fēng)扇26和燈殼21與散熱片23是否為一體鑄件。燈頭可以包括溫度傳感器29，以 將燈頭20的內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)傳送至一控制器(未圖示)，進而以空氣流量大小來調(diào)節(jié)燈頭20 內(nèi)部的溫度，避免LED發(fā)光組件25因為處于高溫環(huán)境而發(fā)生故障。優(yōu)選方案是，燈殼21和 散熱片23由鎂、鋁或其合金制成。應(yīng)注意散熱片23的形狀和數(shù)目、溫度傳感器四的位置 和數(shù)目等可依需要而決定，并無特別限制，故圖2僅為例示說明，不應(yīng)用以限制本發(fā)明。實施例三如圖3所示，在此實施例中，本發(fā)明的LED路燈結(jié)構(gòu)包括中空電桿10、燈頭20及控 制單元30三部分。燈頭20基本上包括燈殼21、LED發(fā)光組件25、透光罩22、散熱片23、進 氣口 27、出氣口觀和活動蓋M ；控制單元30基本上包括進氣口 32、出氣口 35、風(fēng)扇33、電 源板34、空氣過濾器37、氣體流量傳感器36和控制器31。在燈頭20中，燈殼21和透光罩22形成用以容納LED發(fā)光組件25和散熱片23的 主要空間；活動蓋M設(shè)于出氣口觀外側(cè)，其僅在燈頭20內(nèi)外氣壓不平衡時(此時表示有 冷卻空氣流入燈頭20)，才會向外開啟以利于排出空氣。應(yīng)注意的是可使用一過濾網(wǎng)取代 活動蓋M，或者活動蓋和過濾網(wǎng)兩者兼具，只要能夠達到不使灰塵或昆蟲等異物進入燈頭 20的設(shè)計皆可考慮。在控制單元30中，電源板34負責(zé)電力供應(yīng)?？諝膺^濾器37安裝在進氣口 32外 側(cè)或內(nèi)側(cè)，其功用在于避免空氣中的灰塵或顆粒污染LED發(fā)光組件25周圍的環(huán)境?？刂破?31用以基于一設(shè)定值而控制風(fēng)扇33的轉(zhuǎn)速，進而可調(diào)整LED路燈結(jié)構(gòu)內(nèi)的氣體流量。此 外，舉例而言，可以考慮在燈頭20中設(shè)置一溫度傳感器四，控制器31可基于由溫度傳感器 29所量測出的溫度而調(diào)整風(fēng)扇33的轉(zhuǎn)速，進而使燈頭20內(nèi)部的溫度約維持于一設(shè)定值，如 此既可避免過熱，亦可避免浪費能源。風(fēng)扇33的數(shù)目及安裝位置可視需要而決定，例如，可在進氣口 32附近安裝一個風(fēng) 扇，而在進氣口 27附近加裝另一個風(fēng)扇，以強化強制對流的效應(yīng)；或者，僅在進氣口 27附近 安裝一個高功率的風(fēng)扇(參照實施例二)。如上所述，出氣口 35附近的箭頭指示結(jié)構(gòu)內(nèi)部 的氣體流動方向。由圖3可知中空電桿10的兩端分別與控制單元30的出氣口 35和燈頭20的進 氣口 27相連接，借此在燈頭20與控制單元30之間形成一氣體通道。由控制單元30的進 氣口 32進入的空氣，經(jīng)過中空電桿10而順利地到達燈頭20，在LED發(fā)光組件25和散熱片 23附近完成熱交換，最后再由出氣口觀排出。本發(fā)明亦容許將氣體流量傳感器36安裝于除了控制單元30內(nèi)部以外的其它適當(dāng) 位置。當(dāng)檢測到空氣的流量因風(fēng)扇故障而小于一設(shè)定值時，控制器可立即命令電源關(guān)閉，以 避免LED芯片毀損。另外，可在控制單元30或其它適當(dāng)位置上加裝例如故障警示燈，當(dāng)LED 發(fā)光組件25的電源供應(yīng)被切斷時，即啟動故障警示燈。又或者，可考慮在控制單元30內(nèi)安 裝有線或無線的遠程通報器(未圖示)，以在LED發(fā)光組件25的電源供應(yīng)被切斷時，向控制
6中心傳送故障信息。 優(yōu)選方案是，將控制單元30安裝于距離地面一適當(dāng)高度的位置，且因為控制單元 30獨立于燈頭20之外，特別具有方便安裝、管理和維護的優(yōu)點。為呈現(xiàn)路燈的完整結(jié)構(gòu)，圖 3尚包括一般路燈結(jié)構(gòu)中常見的電桿基座11，其用于支撐整個路燈結(jié)構(gòu)并容納部分配線。 亦可將控制單元30安裝于電桿基座11內(nèi)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明了 如圖3中的電桿 基座11不應(yīng)構(gòu)成本發(fā)明的限制，包括其形狀和尺寸。
圖4顯示控制單元30的放大示意圖。 由以上各實施例的設(shè)計原理，可獲得本發(fā)明所采用的強迫對流散熱方法。本發(fā)明 的強迫對流，采用除了進氣口和出氣口之外全密閉的燈頭(如實施例一或二)，在進氣口的 附近可以視需要而安裝一個或多個風(fēng)扇，且所述進氣口的內(nèi)側(cè)或外側(cè)并設(shè)有空氣過濾器， 以避免進入燈頭的空氣污染LED發(fā)光組件周圍的環(huán)境，而對散熱效果產(chǎn)生不利的影響。此 外，可選擇導(dǎo)熱系數(shù)較大的金屬或合金，作為制造散熱片的材料；或者可將燈殼和散熱片制 造成類似“連體嬰”的一體鑄件結(jié)構(gòu)，皆有助于增加散熱速率或強化散熱效果。
權(quán)利要求
1.一種LED路燈結(jié)構(gòu)，包括燈頭，包括燈殼、LED發(fā)光組件、透光罩、散熱片、第二進氣口、第二出氣口、活動蓋和/ 或過濾網(wǎng)，所述燈殼和所述透光罩形成用以容納所述LED發(fā)光組件和所述散熱片的空間， 所述活動蓋和/或所述過濾網(wǎng)設(shè)于所述第二出氣口的外側(cè)；控制單元，包括第一進氣口、第一出氣口、空氣過濾器和控制器，所述空氣過濾器安裝 在所述第一進氣口的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，所述控制器用以控制至少所述LED路燈結(jié)構(gòu)內(nèi)的氣體流 量；中空電桿，其兩端分別連接到所述第一出氣口和所述第二進氣口，以在所述燈頭與所 述控制單元之間形成一氣體通道；和風(fēng)扇，設(shè)置于所述控制單元和/或所述燈頭內(nèi)，用于轉(zhuǎn)動以引起氣流；其特征在于，所述控制單元安裝于距離地面一高度的位置處，當(dāng)所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時，空氣 自所述第一進氣口被抽入且通過所述中空電桿而由所述第二出氣口排出，其中所述活動蓋 僅在進行排氣時向外開啟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，除了所述第二進氣口和所述第二 出氣口以外，所述燈頭是全密閉的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，除了所述第二進氣口和所述第二 出氣口以外，所述活動蓋因氣流推動或所述控制器控制而開啟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述風(fēng)扇設(shè)于所述第一進氣口和 /或所述第二進氣口附近。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述燈殼和所述散熱片由鎂、鋁 或其合金制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含氣體流量傳感器，裝設(shè)于 所述LED路燈結(jié)構(gòu)內(nèi)，當(dāng)所述氣體流量傳感器檢測到氣體流量小于一設(shè)定值時，所述控制 器即切斷所述LED發(fā)光組件的電源供應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括故障警示燈，當(dāng)所述LED 發(fā)光組件的電源供應(yīng)被切斷時，即啟動所述故障警示燈。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括有線或無線的遠程通報 器，用以在所述LED發(fā)光組件的電源供應(yīng)被切斷時，向控制中心傳送故障信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述故障警示燈位于所述控制單 兀上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述有線或無線的遠程通報器 設(shè)在所述控制單元內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述燈頭還包括溫度傳感器，所 述溫度傳感器用以檢測所述燈頭內(nèi)的溫度，以使所述控制器能夠基于所述溫度而調(diào)整所述 風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述燈殼和所述散熱片為一體鑄件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的LED路燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述燈殼和所述散熱片由鎂、 鋁或其合金制成。
14.一種LED燈頭，其特征在于，包括燈殼、LED發(fā)光組件、透光罩、散熱片、進氣口、出 氣口、空氣過濾器、活動蓋和/或過濾網(wǎng)，所述燈殼和所述透光罩形成用以容納所述LED發(fā) 光組件和所述散熱片的空間，所述空氣過濾器設(shè)于所述進氣口的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，所述活動蓋 和/或所述過濾網(wǎng)設(shè)于所述出氣口的外側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的LED燈頭，其特征在于，所述燈殼和所述散熱片為一體鑄件。
16.一種LED燈的散熱方法，其特征在于，采用除了進氣口和出氣口之外全密閉的燈 頭，并以強迫對流的方式散熱。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的LED燈的散熱方法，其特征在于，所述的強迫對流通過將經(jīng) 過過濾的壓縮空氣由所述進氣口導(dǎo)入，并由所述出氣口導(dǎo)出而達成。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的LED燈的散熱方法，其特征在于，所述的強迫對流利用在所 述進氣口的附近安裝至少一個風(fēng)扇來達成，其中所述進氣口的內(nèi)側(cè)或外側(cè)并設(shè)有空氣過濾ο
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的LED燈的散熱方法，其特征在于，還包括將所述燈頭中的燈 殼和LED散熱片鑄造成為一體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的LED燈的散熱方法，其特征在于，所述燈殼和所述LED散熱 片由鎂、鋁或其合金制成。
全文摘要
一種LED路燈結(jié)構(gòu)、LED燈頭和LED燈的散熱方法，LED路燈結(jié)構(gòu)包括燈頭、控制單元、中空電桿和風(fēng)扇，燈頭包括燈殼、LED發(fā)光組件、透光罩、散熱片、第二進氣口、第二出氣口、活動蓋和/或過濾網(wǎng)，燈殼和透光罩形成容納LED發(fā)光組件和散熱片的空間，活動蓋和/或過濾網(wǎng)設(shè)于第二出氣口外側(cè)；控制單元包括第一進氣口、第一出氣口、空氣過濾器和控制器，空氣過濾器設(shè)于第一進氣口內(nèi)側(cè)或外側(cè)，控制器控制LED路燈結(jié)構(gòu)內(nèi)的氣體流量；中空電桿的兩端分別連接第一進氣口和第二進氣口，以在燈頭與控制單元之間形成氣體通道；風(fēng)扇設(shè)于控制單元和/或燈頭內(nèi)，用于轉(zhuǎn)動以引起氣流。本發(fā)明有助于延長LED燈的使用壽命，進而節(jié)省成本和資源。
文檔編號F21S8/00GK102072432SQ20091022159
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者黃貴明 申請人:貴州世紀天元礦業(yè)有限公司