CN101382259A

CN101382259A - 高效散热的大功率led路灯灯头

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Publication number: CN101382259A
Application number: CNA2008101555492A
Authority: CN
Inventors: 史杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2009-03-11

Abstract

本发明公开了一种高效散热的大功率LED路灯灯头，包括灯体外壳、电器腔盖、透光罩板、LED光源组件、光管理装置、LED驱动控制电路、灯体上盖、头盖、安装盖和密封圈构成的独立通用灯体，灯体外壳与灯体上盖、透光罩板围成一封闭腔体，LED光源组件安置于该腔体内并紧密贴合灯体上盖下表面，灯体上盖的外侧设有用于增加灯头整体散热面积的若干列散热筋条，光管理装置置于LED光源组件处；灯体外壳同时还与电器腔盖板围成另一封闭腔体，腔体内安置LED驱动控制电路。本发明结构科学合理简单，生产制造容易，成本低，安装组合方便，散热效果好，发光效率高，使用寿命长。

Description

高效散热的大功率LED路灯灯头

技术领域

本发明公开了一种高效散热的大功率LED路灯灯头的结构设计方法，以及采用该结构设计方法设计的LED路灯灯头，属于半导体照明

技术领域。

背景技术

传统的道路灯具，其光源大多采用大功率的水银灯、金卤灯或高压钠灯等，其光源中大多含有害物质，容易造成环境污染，而且制成的灯头粗大笨重、耗电量大、维修费用高、照明效果在显色性及防眩光性能等方面均不尽人意。于此同时，半导体光源发光二极管(LED)的发展却极为迅速，近年来，部分LED的发光效率已大大超过白炽灯，甚至超过荧光灯的发光效率。与传统投光灯电光源相比，LED光源基本无毒害、无电磁污染、且具有体积小、能耗低、光效高、发热量相对较低和使用寿命长等多方面优点，可以替代传统光源制作道路灯具。

考虑到单片LED发光亮度不足，LED灯具一般采用LED阵列式结构，由此产生了LED灯具热量集中、局部温度过高，引起光衰加剧，从而影响LED的正常使用，造成使用寿命降低。如何有效解决散热，成为大功率在LED灯具面临最迫切需要解决的问题，近年来，大功率白光LED已在道路照明领域有所应用，但有关LED光源散热的问题并未得到较完美的解决。

现今的大功率LED路灯在散热问题处理上大都不尽如人意。例如在中国专利授权公告号CN 200968527Y及专利申请公开号CN 1945104A文献中，各自公开了一种带散热体的LED路灯灯头，但其LED散热体均置于灯体内部，并未接触外界，无法实现与外界的有效热交换，因此热量仍淤积于灯体内部，难以真正实现预期散热。

同时，LED发热对其驱动控制电路的影响也常被忽视。LED属于低压驱动元器件，部分LED路灯将LED光源与LED驱动控制电路分开放置，因其间距离较大，因此造成线路损耗大及LED电压不足等问题；另一方面，与传统路灯光源相比，但其驱动电路及控制系统又相对复杂且敏感，部分LED路灯将LED光源与其驱动控制电路集成于一块线路板，由于LED热量较大，造成其电路极不稳定，能耗大幅增加，使用寿命大幅降低等各种情况。

此外，现有LED路灯的灯体大多采用一体化式的上下壳体式结构，此结构的上下壳体及部件都需要相应数量的模具才能量化生产，模具制作费用高昂，少则几万，多则几十万。一个灯具需制作若干套模具才能量化生产，系列产品的模具制作费用更是高昂。模具费用最终转化到产品的单件成本上，高昂的生产成本大大增加了企业的经营风险及终端用户的承受能力，也因此较大成度上制约了新产品的研发，阻碍了大功率LED灯具技术革新的转化应用。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种具有高效散热效果、低能耗、高稳定性，使用寿命长、光能衰减小、照明效果好，同时生产成本相对低廉、加工相对简单的高效散热的大功率LED路灯灯头，并可跟据照度要求增加一个或多个模块式的通用灯体，满足不同的照度要求的系列灯具。

本发明的技术方案是：高效散热的大功率LED路灯灯头，包括灯体外壳1、电器腔盖板3、透光罩板4、LED光源组件5、光管理装置6、LED驱动控制电路7、灯体上盖8、头盖9、安装盖10和密封圈构成的独立通用灯体，其特征是灯体外壳1与灯体上盖8、透光罩板4围成一封闭腔体，LED光源组件5安置于该腔体内并紧密贴合灯体上盖8下表面，灯体上盖8的外侧设有用于增加灯头整体散热面积的若干列散热筋条，光管理装置6置于LED光源组件5处；灯体外壳1同时还与电器腔盖板3围成另一封闭腔体，腔体内安置LED驱动控制电路7。

所述的LED光源组件5由LED光源5-1封装于LED基板5-2上构成，LED基板5-2上有印刷电路，LED基板5-2的基材为铝合金材质刚性板或树脂材料薄膜或橡胶材料柔性薄板。

所述的LED光源组件5与灯体上盖8下表面之间设有实现热传导的导热胶垫或导热硅脂，导热胶垫或导热硅脂通过双面背胶片贴合或采用螺钉与LED光源组件5和灯体上盖8连接固定。

所述的灯体外壳1、电器腔盖板3的材质为压铸铝，灯体上盖8的材质为铝型材。

所述的透光罩板4为耐高温、耐腐蚀、防爆的透明钢化材料平板。

所述的透明钢化材料平板为无色透明平板或无色透明磨砂平板或无色透明菱晶处理平板。

所述的LED光源组件5由灯体上盖8下表面封装LED光源5-1和印刷电路构成。

上述的高效散热的大功率LED路灯灯头，还设有灯头外壳2，灯头外壳2与透光罩板4、LED光源组件5、光管理装置6、灯体上盖8构成附加通用灯体，附加通用灯体与独立通用灯体连接成一体。灯头外壳2的材质为压铸铝。

本发明结构科学合理简单，生产制造容易，成本低，安装组合方便，散热效果好，使用寿命长。具体优点如下：

1、灯体上盖采用铝型材，材料更致密，热传导性能比压铸铝好，更加高效的散热，有效减缓了光衰及提高了灯具的便用寿命。

2、可根据照度要求截取任意长度的灯体上盖8(铝型材)同时相应增加或减少灯头外壳2(通用件)的数量来实现不同功率的灯具系列，大幅减少了模具制作费用，轻松实现不同功率的灯具系列。

3、如果采用柔性LED基板5-2或将LED基板5-2上的印刷电路直接印刷于灯体上盖8下表面，直接将LED光源5-1封装于灯体上盖8下表面，则可减少热传导环节。

附图说明

图1-1a为本发明的一个通用灯体组合的光照面结构示意图；

图1-1b为本发明的一个通用灯体组合的背面结构示意图；

图1-2a为本发明的两个通用灯体组合的光照面结构示意图；

图1-2b为本发明的两个通用灯体组合的背面结构示意图；

图2-1为本发明的一个通用灯体分解结构示意图；

图2-2为本发明的两个通用灯体分解结构示意图；

图2-3为本发明的三个通用灯体分解结构示意图；

图3为本发明的截面结构示意图；

图4A为本发明的灯体上盖(LED散热结构)结构示意图；

图4B为本发明的灯体上盖(LED散热结构)截面结构示意图；

图5A为本发明的光管理装置结构示意图；

图5B为本发明的光管理装置的分解结构示意图；

图中：1灯体外壳，2灯头外壳，3电器腔盖板，4透光罩板，5 LED光源组件，5-1 LED光源，5-2 LED基板，6光管理装置，6-1不对称反射面，6-2防眩光格条，7 LED驱动控制电路，8灯体上盖，9头盖，10安装盖。

具体实施方式

如图1-1a、图1-1b、图1-2a、图1-2b、图2-1、图2-2、图2-3、图3、图4a、图4b、图5a、图5b所示，高效散热的大功率LED路灯灯头，包括灯体外壳1、电器腔盖板3、透光罩板4、LED光源组件5、光管理装置6、LED驱动控制电路7、灯体上盖8、头盖9、安装盖10以及相关的密封结构构成独立通用灯体。灯体外壳1与灯体上盖8、透光罩板4安装连接围成一封闭腔体，LED光源组件5安装在该腔体内并紧密贴合灯体上盖8下表面。灯体上盖8的外侧设有多列栅格状散热筋条，用于增加灯头整体散热面积(如图4a、图4b)。光管理装置6设置安装在LED光源组件5处，用以控制LED光源5-1发出的光线(如图5a、图5b)。灯体外壳1同时还与电器腔盖板3围成另一封闭腔体，腔体内安置LED驱动控制电路7。

LED光源组件5由LED光源5-1封装于LED基板5-2上构成，LED基板5-2上有印刷电路，LED基板5-2的基材为铝合金材质刚性板或树脂材料薄膜或橡胶材料柔性薄板。

灯头外壳2与透光罩板4、LED光源组件5、光管理装置6、灯体上盖8构成附加通用灯体，附加通用灯体与独立通用灯体连接成一体。

灯体外壳1、灯头外壳2、电器腔盖板3的材质为压铸铝，灯体上盖8的材质为铝型材。

可根据照度要求截取任意长度的灯体上盖8(铝型材)同时相应增加或减少灯头外壳2(通用件)的数量来实现不同功率的灯具系列，大幅减少了模具制作费用，轻松实现不同功率的灯具系列。

LED光源组件5由若干个LED光源5-1以一定方式排布封装于LED基板5-2组成。LED光源组件5直接封装于灯体上盖8下表面，LED光源组件5由灯体上盖8下表面封装LED光源5-1和印刷电路构成。灯体上盖8上于该贴合壁外侧设有若干列栅格状散热筋条，从而建立“LED光源5-1→灯体上盖8→外界”的散热路径。

LED基板5-2，其主体为厚度均匀薄板或薄膜，其材质为具有一定柔韧性，同时耐高温，疲劳强度高，抗老化的绝缘材料，如聚酰亚胺(PI)或聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂材料薄膜或氟化硅橡胶等橡胶材料薄板；再于主体一面覆以印刷电路及绝缘覆膜层，另一面粘合高导热性能的柔软硅胶导热薄垫或矽胶导热薄垫；柔性LED基板5-2上预冲若干LED光源5-1容置孔，LED光源5-1安置于容置孔内并直接封装于灯体上盖8下表面。

本发明的通用灯体的各LED光源5-1之间可为串联，也可为并联或串-并联组合联接方式，其联接电路直接印刷于柔性LED基板5-2上。电源通过灯体安装结构接入电器腔，输入电路接入LED驱动控制电路7，输出电路经过灯体外壳1分隔筋上预留的过线孔接入LED光源组件5，以实现电气联接。

透光罩板4材质为透明钢化玻璃，或透明压克力(PMMA)，或其他耐高温、耐腐蚀、防暴的透明刚化材料。透明钢化材料平板为无色透明平板或无色透明磨砂平板或无色透明菱晶处理平板。当灯具对光效要求较高时，透光罩板4选用两面平整的无色透明板；当灯具对防眩光要求较高时，其透光罩板内表面作磨砂或菱晶处理。带有蝙蝠翼型配光的组合式光反射器—光管理装置6置于LED光源组件5处，提高防防眩光性能。

考虑到灯体上盖8在加工过程及实际应用过程中可能产生变形，无法保证LED光源组件5(LED光源板)安装面的高平整性，为使LED光源5-1至外界的散热路径中各环节的散热面保持高度贴合，在灯体上盖8的下表面印刷电路，LED光源通过导热胶垫或导热硅脂安装在灯体上盖8的下表面印刷电路上。另外LED基板5-2可采用柔性线路板。

本发明适用于户外环境，防护等级达到IP65以上，灯头的灯体外壳1、灯头外壳2、电器腔盖板3、透光罩板4、灯体上盖8各部分连接处均设有防水密封胶圈。另于灯头电器腔后部设有安装结构，以实现与路灯灯杆的连接。

Claims

1、一种高效散热的大功率LED路灯灯头，包括灯体外壳(1)、电器腔盖板(3)、透光罩板(4)、LED光源组件(5)、光管理装置(6)、LED驱动控制电路(7)、灯体上盖(8)、头盖(9)、安装盖(10)和密封圈构成的独立通用灯体，其特征是灯体外壳(1)与灯体上盖(8)、透光罩板(4)围成一封闭腔体，LED光源组件(5)安置于该腔体内并紧密贴合灯体上盖(8)下表面，灯体上盖(8)的外侧设有用于增加灯头整体散热面积的若干列散热筋条，光管理装置(6)置于LED光源组件(5)处；灯体外壳(1)同时还与电器腔盖板(3)围成另一封闭腔体，腔体内安置LED驱动控制电路(7)。

2、根据权利要求1所述的高效散热的大功率LED路灯灯头，其特征是所述的LED光源组件(5)由LED光源(5-1)封装于LED基板(5-2)上构成，LED基板(5-2)上有印刷电路，LED基板(5-2)的基材为铝合金材质刚性板或树脂材料薄膜或橡胶材料柔性薄板。

3、根据权利要求1所述的高效散热的大功率LED路灯灯头，其特征是所述的LED光源组件(5)与灯体上盖(8)下表面之间设有实现热传导的导热胶垫或导热硅脂，导热胶垫或导热硅脂通过双面背胶片贴合或采用螺钉与LED光源组件(5)和灯体上盖(8)连接固定。

4、根据权利要求1所述的高效散热的大功率LED路灯灯头，其特征是所述的灯体外壳1、电器腔盖板(3)的材质为压铸铝，灯体上盖(8)的材质为铝型材。

5、根据权利要求1所述的高效散热的大功率LED路灯灯头，其特征是所述的透光罩板(4)为耐高温、耐腐蚀、防爆的透明钢化材料平板。

6、根据权利要求5所述的高效散热的大功率LED路灯灯头，其特征是所述的透明钢化材料平板为无色透明平板或无色透明磨砂平板或无色透明菱晶处理平板。

7、根据权利要求1所述的高效散热的大功率LED路灯灯头，其特征是所述的LED光源组件(5)由灯体上盖(8)下表面封装LED光源(5-1)和印刷电路构成。

8、如权利要求1所述的高效散热的大功率LED路灯灯头，其特征是还设有灯头外壳(2)，灯头外壳(2)与透光罩板(4)、LED光源组件(5)、光管理装置(6)、灯体上盖(8)构成附加通用灯体，附加通用灯体与独立通用灯体连接成一体。

9、根据权利要求8所述的高效散热的大功率LED路灯灯头，其特征是所述的灯体外壳(2)的材质为压铸铝。