CN101457902B - Led照明灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED照明灯,其反光杯夹角为108度,深16mm,出光口为47.5mm×47.5mm,小口为3.8mm×3.8mm;其多个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。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
[0001] 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
[0002] LED(Light-Emitting-Di0de,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。
[0003] 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。
[0004] 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(D024V),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
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种光照均勻度高、能减小电源转换的电能损失、稳压效果好的LED照明灯,以克服现有技术存在的不足。
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明采用如下的技术方案:
[0007] 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,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;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,其特征在于:所述反光杯夹角为108度,深16mm,出光口为 47. 5mmX47. 5mm,小口为3. 8mmX3. 8mm ;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。
[0008] 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、光强和光的均勻度,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。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。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。
[0009] 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。
[0010] 所述高频降压控制电路的集成芯片采用IRS2541芯片。所述软启动装置为热敏电 阻。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 通过以上描述可以发现本发明的LED照明灯具有如下优点:
[0014] 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,均勻性好。
[0015] 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。
[0016] 3、电源转换,电能损耗小,对电网的干扰低,提高了用电安全。
[0017] 4、具有调光控制端口,可扩展出智能化控制功能。
附图说明
[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明:
[0019] 图1为本发明的结构剖面示意图。
4[0020] 图2为本发明的多个LED光源的一种布置示意图。
[0021] 图3为本发明的多个LED光源的另一种布置示意图。
[0022] 图4为本发明的多个LED光源的再一种布置示意图。
[0023] 图5为本发明的AC/DC恒流驱动电源的工作原理框图。
[0024] 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
[0025] 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。
[0026] 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。
[0027] 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。
[0028] 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、光强和光均勻度,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. 5mmX47. 5mm,小 口 3. 8mm X 3. 8mm,镜面全反射。
[0029] 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。
[0030] 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。
5[0031] 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/DC
[0032] AC/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ICl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。
[0033] 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。
[0034] 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。
[0035] 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:
[0036] 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,均勻性好。
[0037] 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。
[0038] 3、电源转换,电能损耗小,对电网的干扰低,提高了用电安全。
[0039] 4、具有调光控制端口,可扩展出智能化控制功能。
[0040] 具体地,以7X5矩阵排列的LED照明灯为例,其相关规格参数和效果如下:
[0041] 1、外形尺寸:长422匪,宽314匪,厚62匪(带电源盒75匪);
[0042] 2、窗口尺寸:长 378MM,宽 270MM ;
[0043] 3、电源:AC90 〜270V ;
[0044] 4、输入功率:彡100W ;
[0045] 5、输出电流:恒流750MA ;
[0046] 6、光通量:彡 6500LM ;
[0047] 7、光照度:L_6米中心照度值大于等于80LUX ;
[0048] 8、总均勻度: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。测得路面亮度总均勻度:0. 82,路面中线亮度纵向均勻度:0. 79,亮度:(cd/ m2)4. 16 ;
[0049] 9、光源效率:彡 100LM/W ;
[0050] 10、交、直流转换效率:彡90% ;
[0051] 11、窗口防污:纳米涂层保护;
[0052] 12、防护等级:IP 65 ;
[0053] 13、使用寿命:50000小时700MA驱动维持70% LM,彡5年;
[0054] 14、色温:支持所有颜色;
[0055] 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;
[0056] 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。
[0057] 17、智能控制:留有调光控制端口可实行智能控制。
[0058] 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 (9)

  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,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;所述电路基板上对应多个LED光源安装有多个漏斗型的反光杯,所述每个LED光源位于每个反光杯中,其特征在于:所述反光杯夹角为108度,深16mm,出光口为47.5mm×47.5mm,小口为3.8mm×3.8mm;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。
  2. 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. 3.根据权利要求1所述的LED照明灯,其特征在于:所述高频降压控制电路的集成芯 片采用IRS2541芯片。
  4. 4.根据权利要求1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. 5.根据权利要求1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. 6.根据权利要求3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. 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. 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. 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。
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