CN100487306C - 灯芯及用该灯芯制成的投光灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种灯芯及用该灯芯制成的投光灯，其中灯芯由多颗发光二极管的管体上部相互贴靠形成发光筒体，这些发光二极管通过在所述发光筒体内的多块层叠的汇流电极板连接，并在所述发光筒体与所述层叠的汇流电极板之间形成有其内包含有发光二极管管脚以及在管脚上串联的限流电阻的冷却介质通道所构成；其投光灯是将上述灯芯装在灯罩内，灯芯的冷却介质通道通过其上设有空气滤清器、风机和阀门的管道与灯罩外连通。本发明与现有技术相比可以解决的现有的高密集强光灯具功耗过大、发光效率低和制造成本高的问题。

Description

灯芯及用该灯芯制成的投光灯
技术领域
本发明涉及灯具技术领域，尤其是一种用多颗微功率发光二极管为发光体制成的灯芯及其灯具。
背景技术
高密集强光型灯具可以用于探照灯、机动车前灯、户外广告牌照明灯以及街道路桥的夜间照明灯等。目前，在制作高密集强光型灯具时，根据使用要求的不同，派生出各种灯具，如机动车前照明灯，多采用60～150瓦的石英灯；用于户外广告牌的照明灯则多数采用100～1000瓦的金属卤化物灯，而用于街道路桥的夜间照明灯则大多数采用150～1000瓦的高压钠灯。上述这些灯具具有制作成本低及光的密集性好等特点，但是它的平均使用寿命一般在数千小时左右，而且热耗散功率大，正常工作状态下，其灯芯表面温度在200℃～600℃左右，故其光效率低，不利于节能和环保。
在某些机动车尾的刹车灯或街道的交通指示信号灯中，也有将发光二极管排成阵列制成的，但由于无法解决因多颗发光二极管密集排布成阵列在通电使用后的散热问题，容易造成发光二极管损坏，再者，这种刹车灯或交通指示信号灯的发光二极管仅是分散排列，尚不能获得能够达到远距离照射所需要的高密集的强光，因此，现有的这些方案不适用于远距离照射灯使用。
为了获得较理想的高密集强光，目前，台湾鑫源盛科技股份有限公司研制出了一种利用96只1瓦的大功率发光二极管高密集排列而成的路灯，这种路灯标称功率为150瓦，可作为10米高度的路灯照明，比传统高度照明的高压钠灯节能2.5倍，标称使用寿命高达5万小时。然而，据了解该灯内用于解决发光二极管散热的装置就重达10多千克，在此条件下，其灯内的工作温度仍有80℃。此外，1瓦的发光二极管售价较高，因此，具有96颗这样的发光二极管本身造价就不低，况且还有庞大的散热装置，因此，这种灯具仍存在造价高、笨重和热耗尚大的缺点。
发明内容
本发明提供的灯芯及用该灯芯制成的投光灯，它主要解决的是现有的高密集强光灯具功耗过大、发光效率低和制造成本高的问题。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：所述的灯芯包括有多颗发光二极管和连接这些发光二极管管脚的多块汇流电极板，所述的多颗发光二极管的管体上部相互贴靠形成发光筒体，所述的多块汇流电极板层叠于所述发光筒体内，在所述发光筒体与所述层叠的汇流电极板之间形成有冷却介质通道，所述的每颗发光二极管管脚以及在管脚上串联的限流电阻位于该冷却介质通道中。
上述发光筒体可由多个所述发光二极管的管体围成的发光环叠加组成，在每一发光环上的发光二极管及其管脚上串接的限流电阻作为一个单元，同一发光环上的多个单元接在同一块所述汇流电极板上，相邻发光环上的汇流电极板之间相互层叠连接。上述的发光二极管的管体侧面的下部可以是四棱锥面，使相邻的发光二极管的管体下部之间设有间隙。上述发光二极管的管脚可以插装在所述双面敷铜板与铜箔连接的套管上。
本发明的投光灯，它的灯芯包括有多颗发光二极管和连接这些发光二极管管脚的多块汇流电极板，所述的多颗发光二极管的管体上部相互贴靠形成发光筒体，所述的多块汇流电极板层叠于所述发光筒体内，在所述发光筒体与所述层叠的汇流电极板之间形成有冷却介质通道，所述的每颗发光二极管管脚以及在管脚上串联的限流电阻位于该冷却介质通道中；上述灯芯装在一个由反光罩和透明面罩构成的灯罩内；所述灯芯的发光筒体的冷却介质通道的一端连通有一个进风口设在所述灯罩外、具有空气滤清器和风机的供风装置，另一端作为出风口连通所述灯罩外。
在上述投光灯中，在与所述发光筒体的冷却介质通道的出风口连接的管道上，可以设有一个包括有电气开关的气动压力阀，该气动压力阀的电气开关接在向所述灯芯供电的电路中；在控制所述风机供电的回路中还可以装有光控开关。
由于采用了上述方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、本发明的灯芯把发光二极管集成在一个筒体形状，作为投光灯的发光源时，其发光体成为一个连续物体，这样更便于将光线聚集和向外照射。
2、本发明的灯芯把发光二极管集成在一个筒体形状，在发光筒体与层叠的汇流电极板之间形成有对发光二极管的管体和管脚冷却的冷却介质通道，冷却介质可以对密集排列的发光二极管的每个管脚和管体部位进行有效地散热，从而避免因排布成阵列的发光二极管内部热量囤积，烧坏发光二极管，因此可以充分发挥发光二极管的效能，保证其使用的寿命。
3、在与发光筒体的冷却介质通道的出风口连接的管道上设有一个具有电气开关的气动压力阀，并使其电气开关接在向所述灯芯供电的电路中，不仅可以保证灯芯在具有风冷的条件下方可通电发光，因此，可以保证灯芯的安全；另一方面，在发光筒体的冷却介质通道的出风口连接的管道上设有的气动压力阀与供风装置上设有的空气滤清器配合，可以保持灯芯内的清洁，从而保证冷却风能及时将发光二极管及其管脚上连接的限流电阻所发出的热量及时吹出灯外，确保灯芯的温升在设计温度以下。
4、在控制所述风机供电的回路中还可以装有光控开关，可以适用于路灯、广告射灯使用。
5、本发明的灯芯及用这种灯芯制成的投光灯可全部由微功率发光二极管构成，其发光效率比大功率的发光二极管更高，制作成本更低。实验证明，用一颗1瓦的大功率发光二极管，以20颗0.05瓦的微功率发光二极管在达到其额定发光功率时(两者均1瓦)，微功率的发光二极管要比大功率的发光二极管整体照度高20％左右，同时，按目前广州售价：1瓦大功率发光二极管每颗为15元，而0.05瓦微功率发光二极管每颗为0.35元，即同等功率时的20颗微功率发光二极总价为7元，按此算，采用本技术方案，至少降低一倍以上的发光二极管的成本。
附图说明：
图1是本发明实施例一主视图。
图2是图1中A-A处剖面图。
图3是本发明实施例一的左视图。
图4是图2中B处的局部放大图。
图5是本发明实施例二的结构示意图。
图6是本发明实施例二的控制电路原理图。
图7是本发明实施例二的灯芯电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详述：
图1、图2、图3和图4所示的灯芯是由224颗发光二极管1通过套管4连接8块汇流电极板2上构成。其中每28颗发光二极管1连接在一块由双面敷铜板制成的汇流电极板2上，形成由该28颗发光二极管1的管体围成的发光环，每一发光环上的发光二极管1的正极插接在汇流电极板2的一个侧面的套管4内，每一发光环上的发光二极管1的负极在串联有一个限流电阻3，该电阻的另一脚则插接在汇流电极板2的另一个侧面的套管4内；8个这样的发光环相互叠加使224颗发光二极管1的管体上部相互贴靠形成发光筒体，8块汇流电极板2也相互贴靠，每颗发光二极管1与其上的限流电阻3构成一个发光单元，每28个发光单元构成一组并联以后，这样的8组再串联，其电路原理如图7所示。发光二极管1的管体侧面的下部为四棱锥面，使相邻的发光二极管1的管体下部之间形成有间隙，在发光二极管1的管体与汇流电极板2之间就形成了可对其内的发光二极管管脚、管体和限流电阻冷却的冷却介质通道。
图5所示是用上述实施例一的灯芯制成的投光灯，它是将由发光二极管1、限流电阻3、套管4、和汇流电极板2制成灯芯的发光筒体连接在管道6上，该灯芯装在由反光罩9和透明面罩10构成的灯罩内，管道6的一端设在灯罩外，其进风口依次设有空气滤清器8和风机7，空气滤清器8内装有滤芯，它将灰尘阻挡在管道6外，灯芯发光筒体的另一端通过管道5与灯罩外连通，在灯罩外的管道5出风口上接有一个内设电气开关的气动压力阀11。
图6所示的电路中，电源通过A、B两端通过熔断器RD输入，当光控开关KA1在光照度过低时接通或手动开关K1闭合时，向二极管D、电容C、三端稳压集成电路IC1构成的稳压电源向风机的电机M供电；风机启动后，图5中的气动压力阀11在受到气压作用下，其电气开关K2闭合，使由电阻R、中间继电器KA2和开关三极管Q构成的开关电路，通过中间继电器KA2的触点KA2-1为三端稳压集成电路IC2的输入端接通电源，三端稳压集成电路IC2的输出端通过B、C两端向图7所示的灯芯供电。
当光控开关KA1在光照度达到设计要求值时断开、而且此时手动开关K1也断开时，三端稳压集成电路IC2失电而停止向灯芯供电；而三端稳压集成电路IC1构成的稳压电源由于电容C上储存的电能而继续向风机的电机M供电一段时间，让灯芯内尚存的热量排出灯罩之外，确保灯芯不致过热损坏。

Claims (7)

  1. 【权利要求1】一种灯芯，它包括有多颗发光二极管(1)和连接这些发光二极管管脚的多块汇流电极板(2)，其特征在于：所述的多颗发光二极管(1)的管体上部相互贴靠形成发光筒体，所述的多块汇流电极板(2)层叠于所述发光筒体内，在所述发光筒体与所述层叠的汇流电极板(2)之间形成有冷却介质通道，所述的每颗发光二极管(1)管脚以及在管脚上串联的限流电阻(3)位于该冷却介质通道中。
  2. 【权利要求2】根据权利要求1所述的灯芯，其特征在于：所述发光筒体由多个所述发光二极管(1)的管体围成的发光环叠加组成，在每一发光环上的发光二极管(1)及其管脚上串接的限流电阻(3)作为一个发光单元；同一发光环上的多个发光单元接在同一块所述汇流电极板(2)上；相邻发光环上的汇流电极板(2)之间相互层叠连接。
  3. 【权利要求3】根据权利要求1或2所述的灯芯，其特征在于：所述的发光二极管(1)的管体侧面的下部为四棱锥面，相邻的发光二极管(1)的管体下部之间设有间隙。
  4. 【权利要求4】根据权利要求3所述的灯芯，其特征在于：所述的汇流电极板(2)为双面敷铜板，所述发光二极管(1)的管脚是插装在所述双面敷铜板与铜箔连接的套管(4)上。
  5. 【权利要求5】一种投光灯，其特征在于：
    A、它的灯芯包括有多颗发光二极管(1)和连接这些发光二极管管脚的多块汇流电极板(2)，所述的多颗发光二极管(1)的管体上部相互贴靠形成发光筒体，所述的多块汇流电极板(2)层叠于所述发光筒体内，在所述发光筒体与所述层叠的汇流电极板(2)之间形成有冷却介质通道，所述的每颗发光二极管(1)管脚及其上串联的限流电阻(3)位于该冷却介质通道中。
    B、所述灯芯装在一个由反光罩(9)和透明面罩(10)构成的灯罩内；所述灯芯的发光筒体的冷却介质通道的一端连通有一个进风口设在所述灯罩外、具有空气滤清器(8)和风机(7)的供风装置，另一端作为出风口连通所述灯罩外。
  6. 【权利要求6】根据权利要求5所述的投光灯，其特征在于：在与所述发光筒体的冷却介质通道的出风口连接的管道上，设有一个包括有电气开关的气动压力阀(11)，该气动压力阀(11)的电气开关(K2)接在向所述灯芯供电的电路中。
  7. 【权利要求7】根据权利要求6所述的投光灯，其特征在于：控制所述风机(7)供电的回路中装有光控开关(KA1)。
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