CN101457902A

CN101457902A - Led照明灯

Info

Publication number: CN101457902A
Application number: CNA2008100397627A
Authority: CN
Inventors: 汪福钢
Original assignee: SHANGHAI YAODONG OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI YAODONG OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: CN101457902B

Abstract

本发明涉及一种LED照明灯，包括外壳，安装在外壳内的电路基板、分布固定在电路基板上的多个LED光源，安装外壳口部的透光罩以及设置在外壳背部的AC/DC恒流驱动电源，其特征在于：所述电路基板上对应多个LED光源安装有多个反光杯，所述每个LED光源位于每个反光杯中。这种LED照明灯具有光分布范围大、光照距离长、光亮强度高且均匀、LED光源热阻小于节点温度，光强衰减少、使用寿命长的优点。

Description

LED照明灯

技术领域

本发明涉及一种照明灯，尤其涉及一种具有大功率的LED照明灯。

背景技术

LED(Light-Emitting-Diode，中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体。LED照明是最近几年发展起来的新兴产业，堪称19世纪白炽灯问世以来的又一次照明革命，被称为是继第一代白炽灯、第二代气体放电光源(包括荧光灯、节能灯、钠灯等)后的第三代照明源。它改变了传统白炽灯钨丝发光与节能灯三基色荧光粉发光的原理，而采用电场常温低电压发光。相比传统的照明源，LED照明灯具有高效、节能、环保、寿命长等一系列的优点，尤其是在节能和环保方面非常突出：在节能方面，相比白炽灯，LED照明灯的功耗仅为白炽灯的10～20％，一个两瓦的LED灯相当于一个15瓦的普通白炽灯灯泡的照明效果；在环保方面，LED光谱集中，没有多余红外、紫外等光谱，不含汞有害物质，热量、辐射很少，属于典型的绿色照明光源，而且废弃物可回收，没有污染。因此，在大力提倡建设节约型和环保型社会的当今社会，LED照明灯的应用前景非常广阔。

但是，由于单个LED光源亮度值不是很高，因此，现在LED照明灯都是采用多个LED光源聚集在一起的方式来提高亮度。现有的LED照明灯通常由外壳、透光罩、电路基板、十几到几十颗甚至几百以及更多颗聚集分布在电路基板上的LED光源构成。采用这样的结构方式提高了LED照明灯的亮度，但是这样的结构容易使得LED照明灯灯壳内的温度升高，并且每个LED光源所受热影响是不同的，最中间的LED光源在周围LED光源包围之下所受热最多，温升也最快，周围的LED光源尤其是边缘处的LED光源相对受热较小，并且我们知道，温度的升高必然会加速LED的光强衰减甚至会导致LED寿命的降低，因此，现有的LED照明灯存在着在使用一段时间后光强急速衰减以及寿命低的缺点。另外，多个LED聚集在一起，虽然能提高LED照明灯的亮度，但是并不能加长LED照明的光照距离，为此通常的做法是在外壳内增加一个反光面，将所有LED光源发射的光线聚集反射出去，但是从实际效果来说，这样的光照距离的提高效果不是太理想，主要原因是多个LED光源聚集形成了一个面光源，每个LED光源在反光面中所处的位置是不同的，在同一个大的反光面下，无法做到每个LED光源发出的光线都射到反光面上，只有极少数的LED的光线能被发光面反射出去；另外，还有的做法是采用透镜配光方式，但透镜配光仅考虑了LED光源的半功率角范围内的光强，忽略了半功率角范围外余光的有效利用。

除了上述缺点外，现有的LED照明灯还存在一些其它缺点，如现有的LED照明灯通常采用低压开关电源(DC24V)，多个LED光源采用串联再并联的连接方式，这样的电路结构要求每一串联中加接限流电阻，造成电能的损耗较多；还有就是电路基板隔空设置在外壳中，散热效果不是太理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不但光照距离和亮度、光分布与均匀度都有大幅提升并且每个LED光源不受周围LED光源温度影响、能减小光强衰减以及提高LED光源寿命的LED照明灯，以克服现有技术存在的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种LED照明灯，包括外壳，安装在外壳内的电路基板、分布固定在电路基板上的多个LED光源，安装外壳口部的透光罩以及设置在外壳背部的AC/DC恒流驱动电源，其特征在于：所述电路基板上对应多个LED光源安装有多个反光杯，所述每个LED光源位于每个反光杯中。

采用上述结构，通过对应多个LED光源设置多个反光杯并且每个LED光源位于每个反光杯中，这样一方面每个LED光源发出的光线都能被对应自己的反光杯有效反射出去，从而可以提高整个LED照明灯的光照距离、光分布曲线、光强和光的均匀度，另一方面，每个反光杯又将其内的LED光源与周围的LED光源规律地形成间隔，有效分散了热阻的集聚，减小了LED光源光强衰减并提高了LED光源的使用寿命。

另外，为了进一步提高散热效果，在本发明的进一步改进中：所述电路基板为铝基板，所述铝基板直接贴附外壳背部的壳板。这样的结构使得LED光源发出的热可以通过铝基板直接传导给外壳，再通过外壳散发出去，由于直接采用金属传导方式散热，因此散热效果比以前的LED照明灯要高的多。正是这良好的散热效果又更极大地减小了LED光源光强的衰减和使提高LED光源使用寿命得到可靠保证。

为了减少市电转换的损耗，所述AC/DC恒流驱动电源由低通滤波电路、整流电路、软启动装置、滤波电路、高压高频降压控制电路串联构成，高频降压控制电路的集成芯片采用IRS2541芯片，所述多个LED光源全部串联后连接在高压高频降压控制电路的恒流输出端。所述软启动装置为热敏电阻。

由于整流电路和滤波电路之间设有软启动装置，并且采用含有IRS2541芯片的高压高频降压控制电路，并且采用全部串联的方式连接大功率的LED光源，这样就使得整个AC/DC恒流驱动电源可以设计成高压恒流电源(DC120V甚至更高)，减少了市电向低压电源转换的电能损耗，并且利用软启动装置可以避免通电瞬间产生的冲击电流而导致的LED击穿，使得得以实现采用高压恒流电源。

将上述AC/DC恒流驱动电源设计成高压恒流电源后，为了避免AC/DC恒流驱动电源在启动瞬间所产生虚功对电网干挠的影响，提高用电安全，在本发明的还进一步改进中，所述在软启动装置和滤波电路之间还串联有功率因数校正电路。

为了实现LED照明灯的智能化控制，在高频降压控制电路的IRS2541芯片上还连接有调光控制端接口。

通过以上描述可以发现本发明的LED照明灯具有如下优点：

1、每个LED光源的光线都能有效反射出去，提高了整个LED照明灯的光照距离和光亮强度，且光扩散广，均匀性好。

2、散热效果好，减小了LED的光强衰减和提高了LED的使用寿命。

3、电源转换，电能损耗小，对电网的干扰低，提高了用电安全。

4、具有调光控制端口，可扩展出智能化控制功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1为本发明的结构剖面示意图。

图2为本发明的多个LED光源的一种布置示意图。

图3为本发明的多个LED光源的另一种布置示意图。

图4为本发明的多个LED光源的再一种布置示意图。

图5为本发明的AC/DC恒流驱动电源的工作原理框图。

图6为本发明的AC/DC恒流驱动电源的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的LED照明灯，包括外壳1，电路基板2，多个LED光源3，透光罩4，AC/DC恒流驱动电源5，多个反光杯6。

其中，外壳1采用铝合金一次压铸而成，在外壳1的背部壳板11上具有散热片12。外壳1采用铝合金材质，因为铝合金是优良的导热体，能快速将外壳1内生成的热量导热出去，并且在外壳1的背部壳板11上设置散热片12，这样不但增加了外壳背部的散热表面积、还使内外距离产生温差从而能更快速地将外壳1内热量散发出去。

电路基板2采用铝基板21，并且铝基板21直接贴附着外壳1的背部壳板11安装。电路基板2采用铝基板，也是因为铝基板21具有良好的导热性能，并且直接将铝基板21直接贴附着外壳1背部的壳板11安装，这样LED光源3发出的热量可以直接通过铝基板21、外壳1传导出去，相比以前电路基板隔空安装在外壳中，采用直接金属传导方式，更加有利于外壳内热量的散发，这样能有效减小LED光源3的光强衰减和提高LED光源3的使用寿命。

LED光源3采用LUXEON公司产的Rebel(型号)LED大功率发光管，这种LED光源3属固态光源，有法向光强，半功率角度140度，工作电流在700MA的条件下光通亮有180LM，节点温度110度/700mA，50000小时700MA驱动能维持70％流明，热电完全隔离，支持所有颜色。多个LED光源3分布固定在铝基板21上。在铝基板21上对应每个LED光源3设置一个反光杯6，每个LED光源3设置在每个反光杯6中。这样一方面每个LED光源3发出的光线都能被对应自己的反光杯6有效反射出去，从而可以提高整个LED照明灯的光照距离、光分布、光强和光均匀度，另一方面，每个反光杯又将其内的LED光源3与周围的LED光源有规律地形成间隔，分散了热阻集聚，这样就避免了各个LED光源3的相互受热叠加影响、减小了LED光源光强衰减并提高了LED光源的使用寿命。如图1或图2，本实施例中，反光杯6为漏斗型，夹角为108度，上口至下口深16毫米(焦距)，出光口47.5mm×47.5mm，小口3.8mm×3.8mm，镜面全反射。

多个LED光源3可以根据使用场合采用不同的排列方式，如图2所示，排成单排7个、排列5排的矩阵，这样的结构的LED照明灯可以用于室外广告、隧道工程的照明和道路照明；如图3所述，也可以排成长条单排，这样的结构可以应用在轨道交通车辆的厢内照明上、和轻轨车站内、学校教室等替换传统的日光灯非常的美观。如图4，也可以排成2排，每排10个和N个。

透光罩4采用4mm厚无色透明钢化玻璃，表面进行纳米持久保洁防污处理。透光罩4是通过铝合金框架7在螺栓71压紧固定在外壳1的口部，并且透光罩4和铝合金框架7以及外壳1之间通过硅胶密封圈8进行密封。这样的密封效果非常好，能适应LED照明灯在隧道等户外恶劣条件下工作。

AC/DC恒流驱动电源5通过电源罩9密封安装在外壳1的背部。其中AC/DCAC/DC恒流驱动电源5如图5和图6所示，由低通滤波电路51、整流电路52、软启动装置53、功率因素校正电路54、高频变压器55、二次整流电路56，滤波电路57、高压高频降压控制电路58串联构成。其中软启动装置53采用热敏电阻Rf，高频降压控制电路的集成芯片IC2采用IRS2541芯片，功率因素校正电路54的集成芯片IC1采用ST6561芯片。多个LED光源3全部串联后连接在高压高频降压控制电路58的恒流输出端。

AC/DC恒流驱动电源5采用上述结构，由于整流电路52和滤波电路57之间设有软启动装置53，并且采用含有IRS2541芯片的高压高频降压控制电路58，并且采用全部串联的方式连接LED光源3，这样就使得整个AC/DC恒流驱动电源可以设计成高压恒流电源(DC120V甚至更高)，就减少了市电向低压电源转换的电能损耗，并且利用软启动装置54可以避免通电瞬间的冲击电流对LED光源上产生的压差而导致的LED光源被击穿。进一步在软启动装置53和高频变压器55之间还串联有功率因素校正电路54、可以防止电源在启动瞬间所产生虚功对电网干扰的影响，提高了用电安全。

为了实现LED照明灯的智能化信号控制，在高频降压控制电路的IRS2541芯片上还具有调光控制端口59。

以上就是本发明的LED照明灯，采用上述结构，它具有如下优点：

4、具有调光控制端口，可扩展出智能化控制功能。

具体地，以7×5矩阵排列的LED照明灯为例，其相关规格参数和效果如下：

1、外形尺寸：长422MM，宽314MM，厚62MM(带电源盒75MM)；

2、窗口尺寸：长378MM，宽270MM；

3、电源：AC90^-270V；

4、输入功率：≤100W；

5、输出电流：恒流750MA；

6、光通量：≥6500LM；

7、光照度：L＝6米中心照度值大于等于80LUX；

8、总均匀度：灯具安装高度5米，安装角度37°隧道左右共6盏灯，按照7.5米对称布置。测得路面亮度总均匀度：0.82，路面中线亮度纵向均匀度：0.79，亮度：(cd/m²)4.16；

9、光源效率：≥100LM/W；

10、交、直流转换效率：≥90％；

11、窗口防污：纳米涂层保护；

12、防护等级：IP 65；

13、使用寿命：50000小时700MA驱动维持70％LM，≥5年；

14、色温：支持所有颜色；

15、绿色环保：光源符合欧盟的RoHS标准。不含有：铅、汞、镉、六价鉻、PBB或PBDE。不含紫外、无频闪；防眩光、见光不见灯；

16、光强分布：光源光输出为朗伯型分布，适于各光学系统，配108度反光杯罩，光照直径(L＝5米时)为14米。

17、智能控制：留有调光控制端口可实行智能控制。

但是，本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims

1、一种LED照明灯，包括外壳，安装在外壳内的电路基板、分布固定在电路基板上的多个LED光源，安装外壳口部的透光罩以及设置在外壳背部的AC/DC恒流驱动电源，其特征在于：所述电路基板上对应多个LED光源安装有多个反光杯，所述每个LED光源位于每个反光杯中。

2、根据权利要求1所述的LED照明灯，其特征在于：所述电路基板为铝基板，所述铝基板直接贴附外壳背部的壳板。

3、根据权利要求1所述的LED照明灯，其特征在于：所述AC/DC恒流驱动电源由低通滤波电路、整流电路、软启动装置、滤波电路、高压高频降压控制电路串联构成，高频降压控制电路的集成芯片采用IRS2541芯片，所述多个LED光源全部串联后连接在高压高频降压控制电路的恒流输出端。

4、根据权利要求3所述的LED照明灯，其特征在于：所述软启动装置为热敏电阻。

5、根据权利要求2所述的LED照明灯，其特征在于：所述在软启动装置和滤波电路之间还串联有功率因素校正电路、高频变压器以及二次整流电路。

6、根据权利要求2所述的LED照明灯，其特征在于：所述高频降压控制电路的IRS2541芯片上具有调光控制端口。

7、根据权利要求1或2所述的LED照明灯，其特征在于：所述外壳背部的壳板具有散热片。

8、根据权利要求1或2所述的LED照明灯，其特征在于：所述透光罩采用无色透明钢化玻璃，表面进行纳米持久保洁防污处理。

9、根据权利要求1所述的LED照明灯，其特征在于：所述透光罩通过铝合金框架由螺栓压紧固定在外壳的口部，并且透光罩和铝合金框架以及外壳之间通过硅胶密封圈进行密封。