專利名稱：一種利用氣流自然散熱的模塊化大功率led燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于半導體照明領(lǐng)域，涉及一種用LED作為光源，特別涉及一種利用 氣流自然散熱的模塊化大功率LED燈具。
背景技術(shù)：
隨著LED制造技術(shù)的不斷進步，其光效不斷提高，截止到目前，實驗室大功率白光 LED的光效已經(jīng)超過1901m/W，市場上成熟產(chǎn)品的光效也已經(jīng)達到1001m/W以上。這一光效 值展現(xiàn)了 LED在道路照明、隧道照明、廠礦照明等大功率燈具中的潛力。與傳統(tǒng)光源相比，LED又具有很多獨特的優(yōu)點，比如發(fā)光點小，易于進行光學設(shè)計， 并且燈具效率可以做得很高，因此與傳統(tǒng)光源相比具有巨大的節(jié)能潛力。此外，LED壽命長， 抗震性好，顯色指數(shù)高，這些特點都使得LED在道路照明、隧道照明、廠礦照明等大功率LED 應(yīng)用中有著得天獨厚的優(yōu)勢。然而現(xiàn)在市場上也有一些大功率LED燈具，它們設(shè)計時沒有能充分了解LED的特 性以及燈具的使用環(huán)境，在散熱設(shè)計方面存在很大的問題。如目前市場上的LED路燈，大多 是整體式的，所有的LED光源都密封在封閉的腔體內(nèi)。路燈工作時通過路燈背部的散熱片 散熱，但是為了提高散熱效率，散熱片一般直接裸露在空氣中，這就使得空氣中的油污和灰 塵很容易在散熱片上堆積，影響了路燈的散熱效率，從而影響LED的工作性能與壽命。同時 由于防護等級的要求而采用密封膠等方式將LED等元件密封形成一個很難拆卸的整體，即 整體式LED路燈，這樣現(xiàn)場維護是很困難的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種結(jié)合熱力學原理利用氣流自然散熱的模塊化大 功率LED燈具。本實用新型提出利用氣流自然散熱的模塊化大功率LED燈具，由燈架1、LED模組
2、具有多路恒流輸出的驅(qū)動器3組成，LED模組2通過防水接頭與驅(qū)動器3相連，驅(qū)動器
3,LED模組2分別固定于燈架1上，燈架1通過位于其上的機械連接部分與外部進行安裝， 如安裝于道路的燈桿上等。其中所述LED模組2采用內(nèi)表面配光的LED燈具模組，該LED 模組2出光表面為平面或曲率較大的近似平面，且具有防水、防塵、散熱及滿足配光要求等 功能。本實用新型中，采用的LED模組2根據(jù)光通量的要求可以一條、也可以多條。本實用新型中，安裝時，或者LED模組2與燈架1留有空隙、或者LED模組2之間 留有空隙、或者LED模組2與燈架1及LED模組2之間均留有空隙，以便點燈時形成熱氣流 上升通道，增加散熱功能。本實用新型中，采用具有多路恒流輸出的驅(qū)動器3，每路用防水接頭輸出，便于與 LED模組2連接。本實用新型中，燈架1可以是一種簡單的框架結(jié)構(gòu)，僅用于固定LED模組2和驅(qū)動器3及與外部的安裝，也可以有起美觀及一定的防護作用的其它機械結(jié)構(gòu)，如上部可以有 上蓋。但這種機械結(jié)構(gòu)如在LED模組2的上部，則該結(jié)構(gòu)必須或者在上邊有通氣孔、或者在 側(cè)面有通氣孔、或者在上面及側(cè)面均有通氣孔。該通氣孔與所述空隙形成熱氣流上升通道， 增加散熱功能。本實用新型各部分結(jié)構(gòu)分述如下1.燈架用于放置并固定LED模組2與驅(qū)動器3，并與外部進行安裝。因此，燈架1基本由 三部分組成，即用于固定驅(qū)動器3的部分、用于固定LED模組2的部分及與外部安裝的機械 部分。1、驅(qū)動器3的固定比較簡單，可以在燈架1結(jié)構(gòu)上留有一定的位置安放，但不影響 燈具的外部美觀及有一定的散熱通道；2、固定LED模組2的部分是燈架1的核心，這部分 可以是a簡單的框架結(jié)構(gòu)，如一個在平面結(jié)構(gòu)或近似平面結(jié)構(gòu)上有一個中空或者多個中 空的框架，框架上放置LED模組2，模組2的出光部分正好對著框架的中空部分，點亮時光 線由框架的中空部分射出，或者b具備a所述簡單框架結(jié)構(gòu)功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上外加一定裝 飾與防護功能的其它機械結(jié)構(gòu)；3、外部安裝的機械部分，這部分根據(jù)燈具的應(yīng)用場合而不 同，如a道路照明用途，則為一能夠與路燈燈桿連接并固定的結(jié)構(gòu)，b隧道照明與廠礦照明 等，則為一個能調(diào)節(jié)燈具發(fā)光體位置與方向并將燈具整體固定于隧道或墻上或其它安裝位 置的機械結(jié)構(gòu)；4、可選部分，除以上三部分必須有外，燈架上還可以有用于使燈具外觀美觀 或具有一定防護功能的其它部分，如可以有燈具上蓋，也可以有邊上的弧形、流線型等美觀 裝飾。燈具上蓋可以僅罩于LED模組2上，也可以僅罩于驅(qū)動器3上，也可以由一個上蓋同 時罩于LED模組2與驅(qū)動器3或2個上蓋分別罩于LED模組2與驅(qū)動器3上。無論哪種情 況，在LED模組2上邊的外蓋必須有向上邊或者側(cè)面的氣流通道，這樣與LED模組2之間空 隙或LED模組2與燈架1之間的空隙可以在燈具點燈時形成上升的熱氣流通道，加強散熱。 鑒于驅(qū)動器3的散熱問題較小，因此罩于驅(qū)動器3上的外蓋可以有或者無較大通氣孔，但該 外蓋不能讓驅(qū)動器3完全密封。以上四部分可以是單獨設(shè)計并制造但牢固連接的機械結(jié)構(gòu)，也可以是通過模具壓 鑄或者拉伸等工藝制造的包括其中任意兩個部分或者三個部分或者四個部分的整體件。2.驅(qū)動器驅(qū)動器3采用具有多路恒流輸出的電源，固定于燈架1上?？紤]到電源本身有一 定的自身功耗，因此，如前所述，燈架1設(shè)計時須考慮一定的散熱通道以減少電源本身的溫 升。電源的每路恒流輸出與一個LED模組2通過防水接頭相連。驅(qū)動器3本身必須具有良 好的防塵防水與散熱功能。驅(qū)動器3安裝于燈架1上，可以采用容易拆卸的機械安裝方法。3. LED 模組一個燈具可以由一個或多個LED模組2組成，LED模組2為內(nèi)表面配光的LED燈 具模組見《內(nèi)表面配光的LED燈具模組》，申請?zhí)枮?010206831059，該模組具有防塵、防水、 散熱等功能，并根據(jù)要求設(shè)計其中的內(nèi)曲面透鏡實現(xiàn)要求的配光。由于LED模組2已經(jīng)具 有防水、防塵的功能，因此，燈具中無須在模組之外再加上一個整體的防塵防水玻璃，也就 沒有了這個外罩玻璃造成的光學損失。同時，由于模組的向下出光表面為平面，燈具維護時 可以很方便的用水槍沖洗。LED模組2安裝于燈架1上，燈架1上有多個中空部分，LED模組2安裝于燈架1上使LED模組2的光線從中空部分射出到燈具外邊。燈架1上的每個中空部分可以對應(yīng)一 個LED模組2，也可以對應(yīng)多個LED模組2。每個LED模組2與相鄰的燈架結(jié)構(gòu)留有空隙， LED模組2與LED模組2之間留有空隙。這個空隙使燈具點亮時形成上升的熱氣流通道，幫 助散熱。本實用新型根據(jù)LED工作需要嚴格控制器件溫度的特點，并結(jié)合氣流運動的特征 以及大功率LED燈具在使用中一些常見的注意事項，創(chuàng)造性的構(gòu)思出模塊化與利用氣流循 環(huán)通路散熱的相結(jié)合的方法設(shè)計大功率LED燈具。該方法可用于設(shè)計大功率LED路燈、隧 道燈、廠礦燈、投射燈等。與目前普遍采用的整體式LED燈具相比，具有以下優(yōu)點1、充分利用燈具工作時溫度變化形成垂直氣流，提高散熱效率。LED燈具在使用時產(chǎn)生大量的熱量，熱量由熱沉帶到燈具的表面，特別是散熱器 上。這樣散熱器溫度就會比較高，其周圍的空氣也會被加熱，密度降低，形成熱氣球效應(yīng)。 在散熱器周圍的空氣由于低密度而上升，低溫區(qū)的冷空氣進行補充。常態(tài)下由于空氣有擾 動，沒有形成一定的散熱通道，散熱的效率并不高。本實用新型采用模塊化的LED光源模 組，使LED模組2之間人為留有一定空隙，LED模組2與相鄰的燈架1的機械間也留有間隙， 如有上蓋則上蓋上也留有通氣孔，使整個燈具在工作時形成一定的空氣流動通道。燈具的 外殼的低密度的熱空氣上升，帶走熱量。由于氣流牽引作用，即壓強差，緊接著，相對高壓的 冷空氣從燈具下底面的模組之間的空隙中進入，與燈具內(nèi)的LED模組上的散熱器進行熱交 換，繼而上升帶走熱量。周而復始，形成一個穩(wěn)定的散熱通道。從而達到冷卻LED模組，提 高LED燈具散熱效率的目的。本實用新型正是基于這一點，使大功率LED燈具在工作時形 成持續(xù)的熱氣流上升通道，帶走熱量，達到提高散熱效果的目的。2、本實用新型采用了具有防塵、防水、散熱功能且通過設(shè)計滿足配光要求的LED 模組，相對于傳統(tǒng)的大功率整體式LED燈具提高了可維護性，可以現(xiàn)場更換，并且支持技術(shù) 升級。由于IP等級防護的需要，整體式LED燈具把LED光源都封閉在封閉的腔體內(nèi)，如 果LED光源損壞，只能把整個燈具進行更換，送回原廠維修，而且目前整體式LED燈具重量 較重，更換比較困難，維護成本很高。另外，隨著LED光效的提高，要更換更高光效的LED器 件以實現(xiàn)LED燈具的升級是很困難的。本實用新型采用的LED模組，重量輕，體積小，如果損壞可以現(xiàn)場更換，維護非常 方便，而且LED模組是很容易在工廠進行技術(shù)升級的，并在現(xiàn)場更換以實現(xiàn)對燈具的整體 技術(shù)升級。3、采用具有防塵、防水的LED模組，在設(shè)計燈具時就不需要考慮防護等級方面的 要求，可在模組之間留有間隙，形成前述的氣流通道。本實用新型可根據(jù)路面的寬度以及照 度要求靈活調(diào)整模組的個數(shù)。4、作為選件的LED模組上面的上蓋，對LED模組具有美觀與一定的保護功能，一方 面，使太陽不能直射到LED模組上，降低了模組的溫度，另一方面，使得模組的散熱片不會 因灰塵油污、鳥糞等的堆積減低散熱效率，同時降低了燈具維護難度。但這時候上蓋上必須 留有空隙使得氣流能夠通過，從而提高了燈具的散熱效率。同時，本實用新型由于采用模塊化設(shè)計，又提高了散熱效率，使得燈具的質(zhì)量可以 明顯減輕，并且使得燈具外形美觀，安裝方便。LED這樣大大降低了燈具的設(shè)計要求與安裝難度。本實用新型有以下特點1、燈具采用LED模組做光源。2、通過LED模組實現(xiàn)燈具的配光和防護等級，降低了燈具設(shè)計和安裝的難度，同 時可根據(jù)路面的寬度和照度要求靈活調(diào)整LED模組的個數(shù)。3、采用LED模組的燈具，方便維護，可以現(xiàn)場更換，支持技術(shù)升級。4、LED模組上面可以有上蓋，使得模組的散熱片間不容易粘附油污和積灰，避免了 因此而降低模組的散熱效率，也避免了太陽光直接照射到模組上，引起模組器件的老化，同 時增加了燈具外觀的藝術(shù)性。5、LED模組間留有空隙，使得氣流循環(huán)通道形成，帶走模組上的熱量，提高散熱效 率，降低LED模組工作溫度。6、LED模組的空隙有助于整個燈具通過雨水帶走污漬。
圖1為模塊化大功率LED燈具的結(jié)構(gòu)圖示。圖2為模塊化大功率LED燈具的仰視圖。圖3為模塊化大功率LED燈具的俯視圖。圖4為帶有上蓋的模塊化大功率LED燈具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號1為燈架，2為LED模組，3為驅(qū)動器，4為燈具的上蓋，5為燈架上用于 固定驅(qū)動器的位置，6為燈架上用于固定LED模組的框架，7為抱箍。
具體實施方式
下面通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本實用新型。實施例1 如圖1-圖3所示，為簡單的框架結(jié)構(gòu)模塊化大功率LED燈具，圖中1為 一個在平面結(jié)構(gòu)或近似平面結(jié)構(gòu)上有一個中空或者多個中空的框架，框架上放置一條或者 若干條LED模組2，模組2的出光部分正好對著框架的中空部分，點亮時光線由框架的中空 部分射出如圖2所示，將LED模組2按合適的間距固定在燈架1上，使相鄰的LED模組2之 間留有間隙，LED模組2與燈架1也留有適當?shù)目障?，這就使整個燈具在工作時形成一定的 空氣流動通道。LED模組背面散熱片處的溫度高，使得它周圍的氣體溫度高，熱空氣上升，帶 走熱量。由于氣流牽引作用，即壓強差，緊接著，相對高壓的冷空氣從燈具下底面的模組之 間的空隙以及LED模組與燈架之間的空隙中進入，與LED模組上的散熱器進行熱交換，繼而 上升帶走熱量。周而復始，形成一個穩(wěn)定的散熱通道。燈具的驅(qū)動器3固定在燈架1上，驅(qū) 動器3的每路恒流輸出與一個LED模組2通過防水接頭相連。燈架包括用于固定LED模組 2的框架部分、用于固定LED驅(qū)動器的機械部分、用于將燈具與外界連接的機械接口部分， 有時還包括燈具上蓋、底部、邊沿裝飾等部分，這三部分或者四部分可以試單獨設(shè)計并制造 但牢固連接的機械結(jié)構(gòu)，也可以是通過模具壓鑄或者拉伸等工藝制造的包括其中任意兩個 部分或者三個部分或者四個部分的整體件。本實施實例的制作過程如下將LED模組2通過適當?shù)臋C械固定方式固定在燈架 1上，將驅(qū)動器3通過適當?shù)臋C械固定方式固定在燈架1，然后將LED模組2與驅(qū)動器3的輸出端自帶的防水接頭連接，最后，通過適當?shù)臋C械裝置將燈具固定在使用的地方。本實施實例可以是用于LED路燈、LED隧道燈、LED工礦燈等。它們的主要差別在 于燈架，特別是燈架中的與外界連接的機械部分。如路燈，則連接部分為能使燈桿可以插入 的機械固定裝置，隧道燈、廠礦燈則是可以將燈具固定于隧道或工廠并調(diào)節(jié)燈具的位置及 角度。實施例2 如圖4所示為一個有上蓋的LED路燈示意圖，6為在燈架1上一個在平 面結(jié)構(gòu)有多個中空的框架，將LED模組2按合適的間距固定在該框架上，模組2的出光部分 正好對著各個框架的中空部分，點亮時光線由框架的中空部分射出，將LED模組2按合適的 間距固定在燈架1的框架上，使相鄰的LED模組2之間留有間隙，LED模組2與燈架1上的 框架6也留有適當?shù)目障?；然后將?qū)動器3固定在圖中燈架上用于固定驅(qū)動器的位置5，將 LED模組2與驅(qū)動器3的每路恒流輸出通過自帶的防水接頭相連，最后將燈具的上蓋4蓋 上，通過合適的機械裝置固定好。燈具的上蓋4上留有通氣孔如圖4所示，這些通氣孔與 LED模組2之間的間隙以及LED模組2與燈架1上的框架6之間的空隙，共同構(gòu)成一個空氣 流動通道。燈具的外殼內(nèi)部由于溫度高，熱空氣上升，帶走熱量。由于氣流牽引作用，相對 高壓的冷空氣從燈具下底面的模組之間的空隙中進入并上升，與燈具內(nèi)的LED模組上的散 熱器進行熱交換，繼而上升帶走熱。形成一個穩(wěn)定的散熱通道。本實施實例的制作過程如下將LED模組2通過適當?shù)臋C械固定方式固定在燈架 1上，將驅(qū)動器3通過適當?shù)臋C械固定方式固定在燈架上用于固定驅(qū)動器的位置5，再將LED 模組2與驅(qū)動器3的輸出端通過自帶的防水接頭連接，然后燈具的上蓋4蓋上，通過合適的 機械裝置固定好，最后，通過抱箍7將燈具固定在路燈燈桿上。
權(quán)利要求1.一種利用氣流自然散熱的模塊化大功率LED燈具，由燈架(1)、LED模組O)、具有多 路恒流輸出的驅(qū)動器(3)組成，其特征在于LED模組(2)通過防水接頭與驅(qū)動器(3)相連， 驅(qū)動器(3)、LED模組(2)分別固定于燈架(1)上，燈架(1)通過位于其上的機械連接部分與 外部進行安裝；其中所述LED模組( 采用內(nèi)表面配光的LED燈具模組，該LED模組(2) 出光表面為平面或近似平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣流自然散熱的模塊化大功率LED燈具，其特征在于采 用的LED模組(2)根據(jù)光通量為一條或多條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣流自然散熱的模塊化大功率LED燈具，其特征在于 LED模組(2)與燈架(1)留有空隙，或者LED模組(2)之間留有空隙，或者LED模組(2)與燈 架(1)及LED模組(2)之間均留有空隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣流自然散熱的模塊化大功率LED燈具，其特征在于驅(qū) 動器(3)采用具有多路恒流輸出的驅(qū)動器，每路均用防水接頭輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣流自然散熱的模塊化大功率LED燈具，其特征在于燈 架(1)上部設(shè)有上蓋，該上蓋位于LED模組(2)的上部，上蓋上設(shè)有通氣孔、或者在側(cè)面有通 氣孔、或者在上面及側(cè)面均有通氣孔。
專利摘要本實用新型涉及一種利用氣流自然散熱的模塊化大功率LED燈具。由LED模組、驅(qū)動器和燈架組成。燈架上固定有LED模組與驅(qū)動器，燈架上有安裝的接口。一個燈具可以由一個或多個LED模組組成，LED模組為內(nèi)曲面配光的LED燈具模組，驅(qū)動器為多路恒流輸出，每路輸出通過防水接頭與一個LED模組相連。燈架可以是僅具備固定LED模組與驅(qū)動器并可以與外部安裝的框架結(jié)構(gòu)，也可以在框架結(jié)構(gòu)上具有外蓋等。不論有無外蓋，燈具內(nèi)部都具有氣流上升的通道以方便散熱。本實用新型采用大功率白光LED作為光源，采用內(nèi)曲面配光的LED燈具模組實現(xiàn)燈具的配光要求并滿足IP防護等級的要求，大大降低了燈具的設(shè)計要求與安裝難度。燈具內(nèi)部的氣流上升通道使得氣流能夠形成散熱通道極大地提高了散熱的效率，保證LED工作在合適的溫度范圍內(nèi)。
文檔編號F21V29/00GK201916806SQ20102068569
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉木清, 張萬路, 江程 申請人:劉木清