專利名稱：Led照明系統(tǒng)的制作方法
L E D照明系統(tǒng)
背景技術(shù)：
本項(xiàng)發(fā)明的目的是用L E D照明設(shè)備部分更新和完全替代傳統(tǒng)熒光 燈管。該LED照明系統(tǒng)適用于包括公交車輛、火車、地鐵在內(nèi)的各種車 輛，以及飛機(jī)、船舶、各種燈光標(biāo)識(shí)、家具、各種設(shè)備和建筑物的照明。
長期以來，冷陰極燈，也就是大家所熟悉的熒光燈或熒光燈照明系 統(tǒng)，被廣泛用于汽車、飛機(jī)、建筑物、各種標(biāo)識(shí)和船舶的內(nèi)部照明；近 年來，熒光燈也被用于汽車外部照明以及各種外部的燈光標(biāo)識(shí)。但是， 熒光燈的功能及使用有其局限性，其主要缺點(diǎn)是使用壽命短，耐久性差， 易碎，更換成本高，特種燈制造成本高，顏色選擇單一，電磁干擾會(huì)對(duì) 其它電子設(shè)備造成不良影響。熒光燈的生產(chǎn)及替換下來破損的燈管內(nèi)的 有毒化學(xué)成分會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。另外，安裝不當(dāng)或老化的熒光燈
產(chǎn)生的閃爍會(huì)對(duì)身體有某種缺陷的人群造成嚴(yán)重傷害。對(duì)于經(jīng)常需要更 換熒光燈的使用者來說燈光顏色的不一致是經(jīng)常頭疼和抱怨的問題。熒 光燈系統(tǒng)也不適用于極冷或極熱的環(huán)境中。
為了解決上述熒光燈照明系統(tǒng)的缺點(diǎn)，LED已經(jīng)被提出用于替代 熒光燈。例如發(fā)表于2003年6月24日的美國專利No. 6， 583, 550和 發(fā)表于2005年3月1日的美國專利No. 6,860,628。這些專利中所描 述的照明設(shè)備具備了LED的一些優(yōu)點(diǎn)，但在某些方面仍有待提高。與 傳統(tǒng)熒光燈相比，LED照明設(shè)備減少了使用的燈管、電線，鎮(zhèn)流器的數(shù) 量，降低了功耗，減少了維護(hù)工作。但是，在不增加發(fā)熱量的前提下，
仍需要提高LED照明系統(tǒng)的亮度以滿足在包括大型公交車、火車、地 鐵在內(nèi)的各種車輛，以及飛機(jī)、船舶、建筑物和燈光標(biāo)識(shí)上使用的需要。
發(fā)明概要
本項(xiàng)發(fā)明提供了一個(gè)由發(fā)光二極管(LED)構(gòu)成的可用于汽車、 飛機(jī)、船舶、標(biāo)識(shí)或建筑物內(nèi)部和外部照明的LED照明設(shè)備和系統(tǒng)。 該系統(tǒng)包括一個(gè)電壓反饋式恒流源電路和多個(gè)大功率發(fā)光二極管(L E D)。提供恒流源的印刷線路板(PCB)被牢固地固定在一條連續(xù)或 半連續(xù)的燈槽上，該燈槽同時(shí)起到散熱片的作用。通過這種方式，不僅 提高了整個(gè)照明設(shè)備的可靠性，同時(shí)也為L E D產(chǎn)生的熱量提供了足夠 的散熱能力。由于LED的工作溫度被控制并保持在較低的條件下，它 們的壽命和發(fā)光效率得到了有效的延長和提高。該LED照明設(shè)備的端蓋 及接頭與現(xiàn)有傳統(tǒng)的熒光燈完全兼容，所以，只需微小的改動(dòng)該設(shè)備便 可直接用來替換在各種車輛、飛機(jī)、船舶、標(biāo)識(shí)和建筑物上使用的傳統(tǒng) 熒光燈。
本文描述了LED照明系統(tǒng)幾種不同的實(shí)現(xiàn)方式。例如該設(shè)備
燈槽被設(shè)計(jì)成一個(gè)具有散熱功能的堅(jiān)硬的插槽，插槽一端或兩端的接頭 用來連接到電源。LED陣列沿?zé)舨劬鶆蚍植荚诓宀蹆?nèi)，其中每一個(gè)LE D的功率均大于O. 1瓦。在某些實(shí)現(xiàn)方式中，電源通過一個(gè)受控恒流 源電路來提供，它可以被固定在燈槽上的插槽內(nèi)。該電路可對(duì)每組L E D上的電流進(jìn)行控制。這種電流控制方式可以對(duì)通過L E D陣列的正
向電流進(jìn)行精細(xì)有效的控制以達(dá)到控制亮度和熱量的目的。本文公布了 可實(shí)現(xiàn)3 6 O度角照明的LED照明設(shè)備。該設(shè)備由多個(gè)覆蓋不同角度 和照明區(qū)域的發(fā)光二極管(LED)構(gòu)成。本文同時(shí)也公布了不同的LED
供電電路、各種結(jié)構(gòu)和形狀的燈槽、燈罩和總體結(jié)構(gòu)。


以下是該L E D照明系統(tǒng)不同實(shí)現(xiàn)方式的插圖和簡(jiǎn)要描述，插圖只
起到說明的作用，數(shù)字用來表示所代表的元件。 圖l:單針LED照明設(shè)備的內(nèi)視剖面圖； 圖2:雙針LED照明設(shè)備的內(nèi)視剖面圖3:使用鉚釘或螺絲釘永久性固定安裝的單針或雙針L E D照明
系統(tǒng)內(nèi)剖視圖4:單針蓋LED照明系統(tǒng)側(cè)視圖； 圖5:內(nèi)藏式雙針LED照明系統(tǒng)側(cè)視圖； 圖6:雙針LED照明系統(tǒng)側(cè)視圖7:單針LED照明系統(tǒng)頂視圖，其中一端是剖視圖以示其內(nèi)部 結(jié)構(gòu)；
圖8:帶燈罩的單針LED照明系統(tǒng)頂視圖9:內(nèi)藏式雙針LED照明系統(tǒng)頂視圖，其中一端是剖視圖以示 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)；
圖10:帶燈罩的內(nèi)藏式雙針LED照明系統(tǒng)頂視圖； 圖11:使用雙針L E D照明系統(tǒng)頂視圖，其中一端是剖視圖以示其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)；
圖12:帶燈罩的雙針L E D照明系統(tǒng)頂視圖； 圖13:驅(qū)動(dòng)單組LED的電流控制電路板示意圖(1.5V 72V); 圖14:驅(qū)動(dòng)多組LED的電流控制電路板結(jié)構(gòu)示意圖(1.5V 72V); 圖15:不帶端蓋的LED照明燈管立體頂視圖16:不帶端蓋的LED照明燈管立體側(cè)視圖17:大客車上安裝的L E D照明系統(tǒng)；
圖18:應(yīng)用于出租車頂燈箱廣告的LED照明系統(tǒng)，側(cè)視圖； 圖19:應(yīng)用于出租車頂燈箱廣告的LED照明系統(tǒng)，俯視圖20:應(yīng)用于出租車頂燈箱廣告的LED照明系統(tǒng)，正視圖21:應(yīng)用于出租車頂"出租"標(biāo)志的LED照明系統(tǒng)，側(cè)視圖22:應(yīng)用于出租車頂"出租"標(biāo)志的LED照明系統(tǒng)，俯視圖23:應(yīng)用于出租車頂"出租"標(biāo)志的LED照明系統(tǒng)，正視圖24:應(yīng)用于飛機(jī)上的LED照明系統(tǒng)，機(jī)身縱向剖視圖25:應(yīng)用于飛機(jī)上的LED照明系統(tǒng)，機(jī)身仰視圖26:應(yīng)用于公共汽車上的LED照明系統(tǒng)，車身縱向剖視圖27: LED照明系統(tǒng)使用的各種燈罩；
圖28: LED照明系統(tǒng)用于替換、更新傳統(tǒng)熒光燈示意圖29:應(yīng)用于汽車上的LED照明系統(tǒng)供電端頂視圖30:應(yīng)用于汽車上的LED照明系統(tǒng)供電端的端視圖31:應(yīng)用于汽車上的L E D照明系統(tǒng)供電端的剖面正視圖32:應(yīng)用于汽車上的LED照明系統(tǒng)的頂視圖； 圖33:應(yīng)用于汽車上的L E D照明系統(tǒng)端蓋的縱向剖視圖； 圖34:應(yīng)用于汽車上的LED照明系統(tǒng)帶剖面正視圖； 圖35:驅(qū)動(dòng)單組LED的高壓電流控制電路示意圖(73V 240V); 圖36:驅(qū)動(dòng)多組LED的高壓電流控制電路示意圖(73V 240V);
圖37: LED照明系統(tǒng)在燈光標(biāo)識(shí)中的應(yīng)用示意圖，用于替換傳統(tǒng) 熒光燈；
圖38:由不同朝向的L E D陣列構(gòu)成的L E D照明系統(tǒng)縱向剖視圖； 圖39:帶有面向不同方向的L E D陣列的L E D照明系統(tǒng)立體圖40:可實(shí)現(xiàn)360度照明范圍的L E D照明系統(tǒng)(方法一)切面示 意圖41:圖40所示系統(tǒng)的分解示意圖42:可實(shí)現(xiàn)360度照明范圍的LED照明系統(tǒng)(方法二)切面示 意圖43: LED照明系統(tǒng)使用的末端接頭切面示意圖； 圖44:圖43所示接頭透視圖； 圖45:圖42所示系統(tǒng)的分解示意圖46 49: LED陣列在不同燈槽上的各種排布方式，切面示意圖50:圖48所示系統(tǒng)的分解示意圖51:圖46 49所示系統(tǒng)使用的安裝支架的透視圖； 圖52:帶有拱形燈槽的LED照明系統(tǒng)切面示意圖53:圖52所示系統(tǒng)的分解示意圖54:另一種帶有拱形燈槽的LED照明系統(tǒng)切面示意圖； 圖55:圖54所示系統(tǒng)的分解示意圖1 1 ;
圖56:帶有面向不同方向的L E D陣列的L E D照明系統(tǒng)切面示意 圖(2個(gè)方向)；
圖57:圖56所示系統(tǒng)的分解示意圖58:帶有面向不同方向的L E D陣列的L E D照明系統(tǒng)切面示意 圖(4個(gè)方向)；
圖59 65: LED照明系統(tǒng)使用的各種接頭； 圖66: 360度LED照明系統(tǒng)切面示意圖； 圖67:圖66所示系統(tǒng)的分解示意圖。
具體實(shí)施例方式
本文中所描述的各種特性可應(yīng)用于一種或多種L E D照明系統(tǒng)的實(shí)
現(xiàn)方式中，但不是每一種權(quán)利要求中定義的實(shí)現(xiàn)方式所必需的。
如圖1-3， 7-12所示，L E D照明系統(tǒng)包括多個(gè)L E D 100。由 一塊線路板1 0 1為每個(gè)L E D提供電源。該線路板被安裝在燈槽1 0 2上。燈槽l 0 2由堅(jiān)硬的導(dǎo)熱材料制成，例如鋁、陶瓷或其他可用 于模鍛的導(dǎo)熱材料。燈槽既可以是槽型，也可以是一整塊材料。燈槽的 散熱功能可以由一端持續(xù)到另一端，也可以在中間斷開。如果不是連續(xù) 的，在散熱材料之間要增加連接頭。連接頭材料必須足夠堅(jiān)硬以支撐照 明系統(tǒng)。電路2 0或3 O用于對(duì)LED照明系統(tǒng)進(jìn)行電流控制，它們通 過鉚釘或螺絲釘l 0 8被永久固定在燈槽1 0 2上(圖3)。所以，線 路板不會(huì)由于長時(shí)間的震動(dòng)導(dǎo)致與燈槽的連接變得松動(dòng)。燈槽l 0 2不 需要粘合劑或?qū)岵牧蟻磉B接線路板。燈槽由堅(jiān)硬材料制成，為整個(gè)L ED照明系統(tǒng)提供堅(jiān)強(qiáng)的支撐。在正常使用的情況下，可以有效防止折 斷或變形。燈槽l 0 2內(nèi)沿可以包括一個(gè)插槽1 0 9用來安裝燈罩1 0 7。燈罩l 0 7用透明或半透明材料制成。
燈槽1 0 2的一端或兩端有電連接頭10 3， 1 0 5和1 0 6 ，用 來將照明系統(tǒng)連接到電源。當(dāng)LED照明系統(tǒng)1 O制成燈泡形狀時(shí)他只 在一端有電連接頭；當(dāng)制成燈管形狀時(shí)，兩端全部有點(diǎn)連接頭。圖1 ， 圖4，圖7和圖8顯示了燈槽端蓋1 0 4使用的單針型連接頭1 0 5。 圖6， 11， 12顯示了燈槽端蓋104使用的雙針型連接頭106。 圖5， 9， 1 0顯示了燈槽端蓋1 0 4使用的內(nèi)藏式雙針型連接頭1 0 6。這些連接頭l 0 5,. 10 6與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)完全兼容。端蓋l 0 4可以 由任何適合材料制成，例如塑料、LeXan 、聚碳酸酯材料、丙烯酸 材料、ABS、鋁、銅、黃銅、不銹鋼、金屬合金、金屬與塑料組合物或
玻璃纖維。端蓋l 0 4可以被制成不同的形狀和大小并且可以連接到燈 槽l 0 2上的線路板1 0 l上。端蓋l 0 4牢固的包圍住槽型結(jié)構(gòu)并且 不會(huì)由于震動(dòng)而損壞。端蓋l 0 4也被用來固定燈罩1 0 7， 1 1 8 — 1 2 7以防止其移動(dòng)。同LED照明系統(tǒng)1 0其他部件一樣，端蓋l 0 4應(yīng)該能承受高溫環(huán)境(最高可達(dá)l 2 5度)和低溫環(huán)境(最低可達(dá)-4 0度)。當(dāng)使用LED照明系統(tǒng)替換傳統(tǒng)熒光燈時(shí)，電連接頭l 0 5、 1 0 6與傳統(tǒng)熒光燈的點(diǎn)連接頭完全兼容。當(dāng)LED照明系統(tǒng)1 0用于 單針插座時(shí)，電連接頭l 0 6只出現(xiàn)在燈槽1 0 2的一端。
LED陣列沿?zé)舨鄣陌疾劬鶆蚍植?。為提供足夠的照明?qiáng)度，特別 是當(dāng)應(yīng)用于工業(yè)或商業(yè)環(huán)境時(shí)，L E D陣列中的每一個(gè)L E D的額定功 率應(yīng)該提供所需要的照明強(qiáng)度，這也包括當(dāng)應(yīng)用于運(yùn)輸車輛時(shí)，照明強(qiáng) 度應(yīng)達(dá)到統(tǒng)一定制的標(biāo)準(zhǔn)。例如0. 1瓦的L E D能夠滿足這些要求， 當(dāng)然這取決于L E D將電能轉(zhuǎn)換為光能的能力。L E D也有可能是現(xiàn)在 己有的或?qū)硇鲁霈F(xiàn)的有機(jī)L E D或其它實(shí)用的L E D。
在有些LED照明系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式中，線路板l 0 1包括了LED 陣列的電流控制電路。線路板被固定在燈槽l 0 2上并與電連接頭1 0 3、 10 5、 10 6相連。所有的LED按照串行或并列的方式分組排 列，它們通過表面封裝(SMT)或Through Hole (TH)的方 式固定在線路板上。LED的顏色可以有多種選擇，例如白、綠、紅、 黃、琥珀色、紫、粉或橘黃色。
圖1 3 、 14是電路的示意圖，包括電流控制電路20的示例。圖1 3， 1 4， 3 5， 3 6所示電路可以被放在一塊或多塊線路板1 0 l上。 圖l 3是一塊電路連接到傳統(tǒng)電源2 0 8的示意圖。圖l 4是多塊平行 排列的電路連接到同一個(gè)傳統(tǒng)電源2 0 8的示意圖。帶有電路2 0的線 路板l 0 1可以使用玻璃纖維PCB板，金屬(如鋁)PCB板，或其
他適合的現(xiàn)在已有的或?qū)硇鲁霈F(xiàn)的PCB板。線路板l 0 l可以是表 面封裝(SMT)或Through Hole的。線路板1 0 1應(yīng)使 用白色的線路板和主焊層以有效的反射LED發(fā)出的光線。線路板l 0
l應(yīng)具有好的柔韌性以方便安裝到不同形狀的插槽和燈架上。如圖1 3， 14所示，L E D陣列被分成不同的組2 0 9 ，例如5個(gè)LED 一組。圖l 4所示線路板上的電流控制電路由多個(gè)電路2 0組成。每個(gè) 電路控制L E D陣列中對(duì)應(yīng)的一組L E D 2 0 9中的電流。
電流控制電路2 0用來為LED陣列2 0 9中的LED提供恒定的 電流。當(dāng)燈的電極安裝錯(cuò)誤時(shí)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的電極保護(hù)電路2 0 l可以起 到保護(hù)作用。電流控制通過電流控制電路2 0 2來實(shí)現(xiàn)，這也是一種傳 統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。例如電流控制電路可以使用脈沖寬度調(diào)制來控制LE D中的電流。電路2 0 2根據(jù)電壓傳感器2 0 3的信息提供恒定的電流 到LED組2 0 9中的每一個(gè)單元。電壓傳感器2 0 3從LED 2 0 9 讀取電流信息，然后反饋給電流控制電路2 0 2 。例如當(dāng)使用脈沖寬 度調(diào)制時(shí)，電壓傳感器2 0 3將LED陣列中的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并 將此電壓信號(hào)傳給電流控制電路2 0 2 。電壓控制電路2 0 2根據(jù)檢測(cè) 到的電壓與期望值的區(qū)別，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度或頻率將輸出到LED的電 流調(diào)節(jié)到所期望的水平。電源既可以是交流，也可以是直流。例子中顯 示的是直流。通過電流控制既提供了穩(wěn)定的亮度，又防止了設(shè)備過熱。 用于電流控制的脈沖頻率在2 0 0KHz到4MHz之間。這里所示應(yīng)用適用 于電壓低于7 2V的情況。
圖l 5， 1 6顯示了線路板1 0 l的構(gòu)成。圖l 5顯示的是一組5 個(gè)LED及電路元件201， 202和203。圖16顯示的是L E D照 明系統(tǒng)1 0的側(cè)視分解圖，包括燈槽1 0 2 ，燈罩1 0 7和L E D 1 0 0，其中LED通過焊接、化合物粘貼l 1 7等方式被固定或連接到線
路板10 1。
圖l7是LED照明系統(tǒng)1O在大型運(yùn)輸工具上應(yīng)用的一個(gè)例子。 圖中顯示了大客車的車身3 0 3、擋風(fēng)玻璃3 0 0 、車廂地板3 0 4 、 座位3 0 6和隔離擋板3 0 5 。在繞開或拆掉鎮(zhèn)流器之后，L E D燈管 可以安裝在過去熒光燈使用的熒光燈插座上。圖2 6是大客車內(nèi)部的后 視圖，顯示了乘客3 10、閱讀平面3 1 1和地面313。圖2 6所示 環(huán)境用來測(cè)試LED照明系統(tǒng)能否提供足夠的照明強(qiáng)度。圖l 8、 19 和2 0顯示了L E D照明系統(tǒng)l 0在出租車4 0 0的廣告燈箱4 0 1 上的應(yīng)用。圖2 1 ， 2 2禾卩2 3顯示了LED照明系統(tǒng)1 0在出租車4
0 0的"出租"標(biāo)志4 0 4上的應(yīng)用。圖2 4和2 5顯示了LED照明 系統(tǒng)在飛機(jī)上的應(yīng)用，圖中包括了飛機(jī)的機(jī)身5 0 0、座位5 0 1、窗 口 5 0 2 、座位上部行李艙5 0 3、貨艙5 0 4和乘客艙地板505。
在圖2 7 A-27K中顯示了各種形狀的燈罩1 0 7 。圖2 8顯示帶有 熒光燈插座的熒光燈燈架6 0 0、熒光燈6 0 3使用的鎮(zhèn)流器6 0 2 、 L E D燈管1 0 、鎮(zhèn)流器罩6 0 4和散光板6 0 5 。燈罩1 0 7在L E D照明系統(tǒng)中不是必須的，但是使用它可以保護(hù)燈管、防塵、防潮、調(diào) 整光線的方向、聚焦或散射。在圖2 8中，只有LED燈管1 O是新設(shè) 備。圖3 7顯示使用L E D燈管在不改變熒光燈插座的情況下替換燈光 標(biāo)識(shí)中使用的傳統(tǒng)熒光燈。使用L E D燈管不再需要鎮(zhèn)流器。
圖2 9 — 3 1顯示了 L E D燈管在汽車上的應(yīng)用，圖中包括L E D
1 0 0 、燈槽1 0 2 、連接線路板的連線以及將線路板1 0 1固定在燈 槽l 0 2上的鉚釘1 0 8。連線l 0 3從垂直固定在支架1 1 6上的0 型環(huán)上的圓孔穿過。支架l 1 6使用螺釘1 1 3、螺母l 1 2和墊圈1
1 1固定在燈槽上。螺釘1 1 3和螺母1 1 2也被用來將支架1 1 5固 定在燈槽上。鉚釘1 0 8用來將支架1 1 6的側(cè)面固定到燈槽1 0 2的
凹槽側(cè)壁上。支架1 1 5用來將L E D燈管連接到汽車上。圖3 2 _ 3 4是應(yīng)用于汽車上的LED燈管非電源端示意圖，與圖2 9 — 3 l的區(qū)
別是這一端不與電源相連。
圖3 5是電流控制電路3 0的示意圖，圖3 6是幾塊電流控制線路 板在電源總線之間并聯(lián)的情況。圖3 5和3 6顯示的是電源電壓高于7 2伏的電路，例如1 2 0伏 2 4 0伏，既可以是交流也可以是直流。 圖中的例子使用的是交流電源。保險(xiǎn)絲2 1 5用來保護(hù)電路，既可以是 永久性的，也可以是可以反復(fù)安裝的。雙向?yàn)V波電路2 0 4用來過濾掉 噪音。全波整流電路2 0 5將電源總線上的交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流。 全波整流電路輸出的直流電流被送到用來降低電壓的穩(wěn)壓器2 0 7，例 如電壓降低到5伏。這個(gè)降低后的電壓被用作電源控制芯片2 1 0的 輸入電壓。開關(guān)電源控制芯片2 1 0通過一個(gè)2 5 0 kHz以上的經(jīng)過 調(diào)制的信號(hào)來控制高壓開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)電路2 1 1 。驅(qū)動(dòng)電路2 1 l輸出 的開關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)變壓器2 1 6的主線圈從而使全波整流電路2 0 5輸 出的直流電壓按照控制芯片21O決定的轉(zhuǎn)換頻率和脈沖寬度進(jìn)行轉(zhuǎn) 換。變壓器2 1 6通過半波整流電路2 0 6耦合開關(guān)電壓。半波整流電 路也用來過濾掉從變壓器2 1 6到LED陣列2 0 9的高頻信號(hào)。半波
整流電路控制變壓器副端的電流開關(guān)頻率和脈沖寬度。它還通過一個(gè)反 饋電路2 1 2輸出一個(gè)隔離的反饋信號(hào)到控制芯片2 1 0。驅(qū)動(dòng)電路2 1 1根據(jù)電流大小來調(diào)節(jié)脈沖的頻率從而保證為L E D提供一個(gè)穩(wěn)定 的電流。變壓器2 1 5將LED輸入與輸出隔離并且將高壓(〉72伏)降 低為L E D陣列2 0 9所需要的低電壓。通過適當(dāng)控制到電路2 1 1的 信號(hào)頻率，控制芯片2 1 O也可以通過改變?cè)O(shè)置來改變輸出到LED的 平均電流從而調(diào)控照明設(shè)備的亮度。開關(guān)電源電路3 0可以放在每一塊 線路板l 0 l上，也可以放在照明設(shè)備l 0的一端被幾塊線路板共享。
開關(guān)電源電路3 0與L E D 1 0 0集成到印刷線路板1 0 1上的各 個(gè)部分，所以某一個(gè)開關(guān)電源或L E D 1 0 0的損壞不會(huì)影響到整個(gè)照 明設(shè)備1 0 ，照明設(shè)備上的其它線路板會(huì)照常工作。L E D照明設(shè)備可 以進(jìn)行有極性或無極性安裝，可以有各種長度。LED照明設(shè)備1 0使 用1 . 5 V 2 4 0 V的直流或交流電源。在繞過或拆掉鎮(zhèn)流器之后， LED照明設(shè)備兼容使用已有的熒光燈燈架。LED照明設(shè)備1 0可以 用來更新或替換所有尺寸大于T 5的熒光燈。
圖38和39是LED100安裝在扁平的P C B散熱片1 3 4上 的L E D照明系統(tǒng)的兩個(gè)視圖。L E D陣列安裝在扁平的P C B散熱片 上，面向不同的角度。每個(gè)L E D陣列包括一系列L E D，每個(gè)LED 產(chǎn)生一個(gè)圓錐形的光線，所有LED—起照亮一塊區(qū)域。圖3 8和3 9 中顯示的LED陣列的照明區(qū)域互相成9 O度角。不同型號(hào)的產(chǎn)品，這 個(gè)角度可能會(huì)不同。單個(gè)L E D的圓錐形光線之間也可以形成不同的角 度。LED照明設(shè)備可以使用更多的LED陣列，每個(gè)陣列照向不同的 方向。例如有的型號(hào)可以使用3個(gè)或更多的LED陣列形成3 6 0度 的照明范圍。在圖3 8和3 9中， 一個(gè)帶有導(dǎo)軌的燈罩l 3 3可以順著 插槽l 0 9插到燈槽1 3 6上。如圖3 9所示，燈槽l 3 6的兩個(gè)插槽 1 3 5用來安裝P C B散熱片13 4。散熱片1 3 4將一部分熱量傳給 燈槽l 3 6以幫助散熱。良好的導(dǎo)熱材料，例如鋁，可以用來制作散熱 片1 3 4和燈槽13 6。
圖4 0和4 1顯示了一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 3 6 O度照明的L E D照明系統(tǒng)， 它包括帶有兩套插槽的燈槽1 3 7和線路板1 0 1上的兩個(gè)L E D陣 列。它們的照明范圍成l 8 O度角。兩個(gè)燈罩l 3 0通過插槽1 0 9安 裝在燈槽l 3 7上。燈槽外側(cè)的凹槽l 3 l用來固定一些夾子，如圖5 1中所示的夾子1 1 5 。夾子1 1 5通過鉤子1 3 9固定在凹槽1 3 1中。夾子l 1 5可以通過任何適合的方式固定在燈槽1 3 7上。
圖4 2和4 5顯示了一個(gè)與圖6 6近似的可以3 6 O度照明的LE
D照明系統(tǒng)，但不包括燈罩l 2 9和鎖定裝置1 2 8，取而代之的是用
一個(gè)圓筒形的燈罩l 2 7將所有的元件固定在一起。
圖4 3和4 4顯示的是LED照明系統(tǒng)使用的雙針型電連接頭，電
連接頭的兩根針1 0 6固定在端蓋上的槽1 3 2內(nèi)的插槽1 1 6上。這
個(gè)插頭可以用在空心(或部分空心)的燈槽上。如圖4 2、 2 5、 6 6
和6 7所示，突出部分l 1 6可以插入到空心的燈槽1 4 0或1 4 7中。
圖4 6 — 5 0顯示了各種不同布局的LED陣列是如何安裝在燈槽 1 4 l上的。在這些圖中，燈槽l 4 l形狀固定，它可以沿插槽l 0 9 安裝一個(gè)或兩個(gè)半圓形的燈罩13 3。固定用夾子1 3 1安裝在燈槽1 4 1的外側(cè)。在每個(gè)燈槽1 4 1上有兩道成夾角的插槽13 5，這些燈 槽可以安裝l個(gè)(圖4 6 )、 2個(gè)(圖47)、 3個(gè)(圖48)或4個(gè)(圖 4 9)線路板，L E D 1 0 0陣列成直線安裝在線路板上。這些線路板 可以直接固定在燈槽l 4 l或扁平散熱片l 3 4上。使用這種方法，不 同的應(yīng)用可以使用指向不同方向和數(shù)量的L E D陣列。
圖5 2 — 5 5顯示了使用半圓形燈槽1 4 2和1 4 4的LED照明 系統(tǒng)。半圓形燈罩1 4 3沿插槽1 0 9安裝在燈槽1 4 2和1 4 4上。 如圖5 2所示，LED陣列1 0 0安裝在線路板1 0 1上，線路板沿插 槽l 3 5安裝在燈槽的正面，在燈槽背面，電源3 O可以通過適當(dāng)?shù)姆?式固定在燈槽1 4 2和1 4 4的拱形部分。在圖5 4中，雖然兩塊線路 板的照明區(qū)域都與燈槽的延伸方向互相垂直，兩塊線路板l 0 1上的L ED有著不同的照明方向。。照明區(qū)域的方向與LED1 0 0的發(fā)光面 方向垂直。圖5 2 — 5 5中的LED照明系統(tǒng)使用圖5 9 — 6 1所示端
蓋連接到燈架上。
圖5 6 — 5 7顯示了帶有不同照明方向的LED照明系統(tǒng)的另一種 實(shí)現(xiàn)方式。在這種方式中，固定用的夾子可以安裝在燈槽l 4 5的凹槽 1 3 l上。圖5 8是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 3 6 0度照明范圍的LED照明系統(tǒng)， 它使用了4組互成夾角的LED陣列和半圓形燈罩1 3 3并使用夾子 進(jìn)行固定。
圖6 2 — 6 5顯示L E D照明系統(tǒng)使用的幾種末端電連接頭的設(shè)計(jì) 方式，它包括燈槽l 0 2、端蓋l 0 4、單針電連接頭l 0 5和端蓋罩 13 2。
圖6 6和6 7是實(shí)現(xiàn)了3 6 O度照明范圍的LED照明系統(tǒng)的一種 實(shí)現(xiàn)方式。這種方式包括4組L E D陣列和2個(gè)空心的燈槽1 4 7 ，每 組LED陣列被安裝到其中一個(gè)燈槽上。在本例中，燈槽l 4 7包括4 套插槽，每套插槽用來固定裝有LED的線路板。燈罩l 2 9沿?zé)舨酃?定。在燈罩上與LED對(duì)應(yīng)的位置留有開孔，LED從開孔處探出。圓 筒形燈罩l 2 7包圍著整個(gè)燈槽。兩條燈槽l 4 7通過鎖定裝置1 2 8 固定在一起。
在不違反本文中的專利聲明的情況下，本文中描述的L E D系統(tǒng)的 實(shí)現(xiàn)方式可能會(huì)進(jìn)行一些細(xì)微的修改。
權(quán)利要求
1.一種LED照明系統(tǒng)，包括橫跨在第一末端和第二末端之間的燈槽；至少在該燈槽的該第一末端一端有連接到電源的電連接頭；至少有一個(gè)LED陣列沿該燈槽分布；用于該至少一個(gè)LED陣列的電源控制電路，該電源控制電路安裝在該燈槽上并且與該電連接頭相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L E D照明系統(tǒng)，其中電源控制電路 用來控制L E D陣列中的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED照明系統(tǒng)，其中至少一個(gè) L E D陣列由包含對(duì)應(yīng)的電源控制電路的線路板提供支持。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED照明系統(tǒng)，其燈槽形成一 個(gè)槽，至少一個(gè)LED陣列安裝在這個(gè)槽內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3或4所述的LED照明系統(tǒng)，其燈槽 由堅(jiān)硬的導(dǎo)熱材料制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述的L E D照明系統(tǒng)，其 中至少一個(gè)L E D陣列中的每一個(gè)L E D的功率大于0 . 1瓦特。
7.權(quán)利要求1-6中所述L E D照明系統(tǒng)進(jìn)一步包括 燈槽在第一方向上延伸；至少一個(gè)L E D陣列的第一照明區(qū)域與第一方向垂直； 至少還有一個(gè)LED陣列安裝在該燈槽上，該L E D陣列形成的第二照明區(qū)域與第一方向垂直，該第二照明區(qū)域與該第一照明區(qū)域互成夾角。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED照明系統(tǒng)，第一照明區(qū)域與第 二照明區(qū)域成l 8 0度夾角。
9.權(quán)利要求1一 8中所述任一L E D照明系統(tǒng)進(jìn)一步包括 燈槽在第一方向上延伸；安裝在該燈槽上的多個(gè)LED陣列，其中這些LED陣列在該燈 槽周圍一定距離內(nèi)圍繞該燈槽形成3 6 0度的照明區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述任一LED照明系統(tǒng)，其中燈槽包 括兩面，正面帶有至少一個(gè)LED陣列，背面帶有電源控制線路板。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10所述任一L E D照明系統(tǒng)，其中燈槽 的第二末端安裝有電連接頭。
12.根據(jù)權(quán)利要求12所述的L E D照明系統(tǒng)，其燈槽的第一末端和第二末端的電連接頭與熒光燈插座兼容。
13.在權(quán)利要求l-12所述的任一L E D照明系統(tǒng)中 至少第一個(gè)LED陣列被分成L E D組；電源控制電路由多個(gè)電流控制器組成，每個(gè)電流控制器與L E D 陣列中的一個(gè)L E D組相對(duì)應(yīng)并控制其中的電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的L E D照明系統(tǒng)，其中線路板上 的電流控制電路為L E D陣列中的L E D提供一個(gè)恒定的電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14所述的任一LED照明系統(tǒng)，其中的 燈槽是由 一塊完整的堅(jiān)硬的導(dǎo)熱材料制成。
16.權(quán)利要求1-15所述的任一LED照明系統(tǒng)，其中還進(jìn)一步包括一個(gè)固定在燈槽上的透明或半透明的燈罩，該燈罩至少罩住一 個(gè)L E D陣列。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16所述的任一LED照明系統(tǒng)，其燈槽 是中空的。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17所述的任一L E D照明系統(tǒng)，其燈槽 包括至少一個(gè)插槽，并且至少有一塊裝有一個(gè)或多個(gè)L E D陣列的線 路板固定在該插槽里。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18所述的任一LED照明系統(tǒng)，其燈槽 的正面包括至少一個(gè)L E D陣列，燈槽的背面采用拱形結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的LED照明系統(tǒng)，其燈槽與透明的燈罩組合在一起后切面形狀為雞蛋型。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的LED照明系統(tǒng)，其電源控制電路安裝在燈槽內(nèi)部。
22.安裝在交通工具上，使用了多個(gè)權(quán)利要求l 一21中的L ED照明系統(tǒng)的照明系統(tǒng)。
23.權(quán)利要求22中的照明系統(tǒng)，權(quán)利要求22中描述的交通 工具包括飛機(jī)、船舶和汽車。
24.安裝在建筑物或燈光標(biāo)識(shí)上，使用了多個(gè)權(quán)利要求1 一 21中的L E D照明系統(tǒng)的照明系統(tǒng)。
全文摘要
本項(xiàng)發(fā)明提供了一個(gè)由發(fā)光二極管(LED)構(gòu)成的用于汽車、飛機(jī)、船舶、標(biāo)識(shí)或建筑物內(nèi)部和外部照明的LED照明設(shè)備和系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電壓反饋恒流源和多個(gè)大功率發(fā)光二極管(LED)組成。印刷線路板被牢固地固定在一條連續(xù)或半連續(xù)的燈槽中，該燈槽同時(shí)也起到散熱片的作用。通過這種方式，既提高了整個(gè)照明設(shè)備的可靠性，同時(shí)也為LED產(chǎn)生的熱量提供了足夠的散熱能力。由于LED的工作溫度被控制并保持在較低的狀態(tài)下，LED的壽命和效率得到了顯著的延長和提高。該發(fā)光二極管照明設(shè)備的端蓋設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的熒光燈完全兼容，所以，只需細(xì)微的改動(dòng)該設(shè)備便可直接用來替換在各種車輛、飛機(jī)、船舶、標(biāo)識(shí)、家具、各種設(shè)備和建筑物上使用的傳統(tǒng)熒光燈。
文檔編號(hào)H05B33/00GK101356858SQ200780001427
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者善新新 申請(qǐng)人:斯邁特Led光電科技有限公司