CN102072432B - Led路灯结构和led路灯结构的灯头的散热方法 - Google Patents

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Abstract

一种LED路灯结构、LED灯头和LED灯的散热方法，LED路灯结构包括灯头、控制单元、中空电杆和风扇，灯头包括灯壳、LED发光组件、透光罩、散热片、第二进气口、第二出气口、活动盖和/或过滤网，灯壳和透光罩形成容纳LED发光组件和散热片的空间，活动盖和/或过滤网设于第二出气口外侧；控制单元包括第一进气口、第一出气口、空气过滤器和控制器，空气过滤器设于第一进气口内侧或外侧，控制器控制LED路灯结构内的气体流量；中空电杆的两端分别连接第一进气口和第二进气口，以在灯头与控制单元之间形成气体通道；风扇设于控制单元和/或灯头内，用于转动以引起气流。本发明有助于延长LED灯的使用寿命，进而节省成本和资源。

Description

LED路灯结构和LED路灯结构的灯头的散热方法
技术领域
本发明有关于密闭式LED路灯结构，尤其关于以强迫对流的方式进行散热且可防尘、防虫的改良型密闭LED路灯结构。 
背景技术
传统路灯使用灯泡或水银灯作为发光组件，因此存在着耗能严重及使用寿命短的问题；为改善传统路灯的上述问题，目前已开发出使用LED作为发光组件的路灯。 
使用具有低耗电功率、高照明亮度及寿命长等优点的LED灯取代传统灯泡或水银灯，固然可以有效解决上述问题，但是如果灯具因散热不良而导致内部温度上升，高功率LED芯片便可能发生光衰减而缩短其使用寿命或者灯具也可能因此受损。因此，“散热”是现有的LED路灯必须面对的一大挑战。传统的做法是在灯具内部安装许多散热器，同时在灯罩上凿穿许多的孔洞，以方便与外界进行自然对流的散热，或以安装在散热片上的风扇强迫对流的方式散热。这样的设计有一个缺点：因为灯罩上有许多的孔洞，所以雨水、灰尘和昆虫很容易进入灯具内部，如此不仅影响散热的效果，亦使得灯具内的零件加速损坏，无形中增加了使用和维修上的成本。 
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有优良散热效能和长使用寿命、且成本低廉又容易维修保养的LED路灯结构；本发明的另一个目的是提供一种LED灯的散热方法，利用此散热方法，有助于延长LED灯的使用寿命，真正达到节省成本和资源的效果。 
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种LED路灯结构，包括灯头、控制单元、中空电杆和风扇，所述灯头包括灯壳、LED发光组件、透光罩、散热片、第二进气口、第二出气口、活动盖和/或过滤网，所述灯壳和所述透光罩形成用以容纳所述LED发光组件和所述散热片的主要空间，所述活动盖和/或所述过滤网设于所述第二出气口的外侧；所述控制单元包括第一进气口、第一出气口、空气过滤器和控制器，所述空气过滤器安装在所述第一进气口的内侧或外侧，所述控制器用以控制至少所述LED路灯结构内的气体流量；所述中空电杆的两端分别连接到所述第一出气口和所述第二进气口，以在所述灯头与所述控制单元之间形成一气体通道；所述风扇设置于所述控制单元和/或所述灯头内，用于转动以引起气流；其中，所述控制单元安装于距离地面一适当高度的位置处，当所述风扇转动时，空气自所述第一进气口被抽入，通过所述中空电杆，而由所述第二出气口排出，其中所述活动盖仅在进行排气时向外开启。 
本发明还提供一种LED灯头，包括：灯壳、LED发光组件、透光罩、散热片、进气口、出气口、空气过滤器、活动盖和/或过滤网，所述灯壳和所述透光罩形成用以容纳所述LED发光组件和所述散热片的主要空间，所述空气过滤器设于所述进气口的内侧或外侧，所述活动盖和/或所述过滤网设于所述出气口的外侧。 
此外，本发明提供一种LED灯的散热方法，采用除了进气口和出气口之外全密闭的灯头，通过将经过过滤的压缩空气由所述进气口导入，并由所述出气口导出的强迫对流方式来散热。 
本发明的有益效果是：由于灯壳基本上是密闭的，雨水、 灰尘和昆虫等不容易进入，不会阻碍散热效果；另外，使用经过除尘的压缩空气，以强迫对流的方式散热，并控制气体流量或控制温度，可达到不浪费电力的目的。同时，将LED路灯结构上的控制单元设在方便清理、维护的高度上，为维修保养提供了便捷性。 
附图说明
图1是本发明实施例一的LED灯头的结构示意图； 
图2是本发明实施例二的LED灯头的结构示意图，其中灯壳和散热片为一体铸件； 
图3是本发明实施例三的改良型LED路灯结构的结构示意图； 
图4是本发明实施例三的改良型LED路灯结构的控制单元放大图。 
具体实施方式
实施例一
图1是本发明的LED灯头20的结构示意图。灯头20基本上包括灯壳21、LED发光组件25、透光罩22、散热片23、进气口27和出气口28，除了两侧有进气口27和出气口28之外，包覆于上方的灯壳21和下方的透光罩22整体而言形成一个密闭空间，这个设计明显的不同于现有技术以自然对流为散热手段而在灯壳上凿孔的作法。本发明所采用的散热方式为强制对流，亦即由进气口27注入经过过滤处理的空气，以空气为媒介进行热交换，将LED灯所产生的热量通过空气自出气口28带走。 
进气口27上的箭头指示着气体流动方向。进气口27附近可设置空气过滤器或其类似物(例如除尘装置)，目的在于预先过 滤空气中的灰尘、悬浮粒和昆虫等，以保持灯头20内部的洁净，避免这些杂质或昆虫尸体黏附于内部零件上，影响LED灯的散热效果。 
在实施例1中，出气口28外侧另外设置了活动盖24，其功用在于维持灯头的密闭性，防止灰尘或昆虫等进入其中。活动盖24只在有冷却空气自进气口27流入时方才向外开启，当灯头20的内外气压达到平衡时，活动盖24即关闭。亦可使用过滤网或其类似物取代活动盖24，或者使用活动盖和过滤网两者的组合，只要能够达到隔绝上述杂质的目的即可。 
此外，图1所示的灯壳21的截面虽为矩形，但是灯壳可以具有其它各种形状，例如流线弧形、圆弧形等；透光罩22可以由一片或多片组成；LED灯的数目则可以依需要决定，在图1中以3盏灯为例；同理，散热片23的形状、配置和数目可以依需要决定。本领域技术人员应明了这些均不构成本发明的限制条件。 
此外，可在进气口27附近装设风扇(图1未显示出风扇)。当风扇转动时，可提供灯头20内的强制对流，有助于LED发光组件25的散热。 
应注意的是：在本发明中，如本实施例的灯头20，除了作为LED路灯的灯头之外，亦可用于一般高功率的照明，例如在工厂、电厂中。由于本发明的LED灯头具有使用寿命长、散热效果佳的优点，加上LED灯本身低耗能、高照明度的优点，有助于大幅降低LED灯更换或维修的频率，从而为企业节省一笔可观的支出。 
实施例二
图2显示根据本发明一实施例的灯壳和散热片铸造成为一体的灯头。图2中的(a)显示所述灯头的侧视图；而图2中的(b)显示其底部截面图。 
实施例二的灯头大致上和实施例一相同，差别仅在灯壳21的外形、进气口27附近加装一风扇26和灯壳21与散热片23是否为一体铸件。灯头可以包括温度传感器29，以将灯头20的内部温度数据传送至一控制器(未图示)，进而以空气流量大小来调节灯头20内部的温度，避免LED发光组件25因为处于高温环境而发生故障。优选方案是，灯壳21和散热片23由镁、铝或其合金制成。应注意：散热片23的形状和数目、温度传感器29的位置和数目等可依需要而决定，并无特别限制，故图2仅为例示说明，不应用以限制本发明。 
实施例三
如图3所示，在此实施例中，本发明的LED路灯结构包括中空电杆10、灯头20及控制单元30三部分。灯头20基本上包括灯壳21、LED发光组件25、透光罩22、散热片23、进气口27、出气口28和活动盖24；控制单元30基本上包括进气口32、出气口35、风扇33、电源板34、空气过滤器37、气体流量传感器36和控制器31。 
在灯头20中，灯壳21和透光罩22形成用以容纳LED发光组件25和散热片23的主要空间；活动盖24设于出气口28外侧，其仅在灯头20内外气压不平衡时(此时表示有冷却空气流入灯头20)，才会向外开启以利于排出空气。应注意的是：可使用一过滤网取代活动盖24，或者活动盖和过滤网两者兼具，只要能够达到不使灰尘或昆虫等异物进入灯头20的设计皆可考虑。 
在控制单元30中，电源板34负责电力供应。空气过滤器37安装在进气口32外侧或内侧，其功用在于避免空气中的灰尘或颗粒污染LED发光组件25周围的环境。控制器31用以基于一设定值而控制风扇33的转速，进而可调整LED路灯结构内的气体流量。此外，举例而言，可以考虑在灯头20中设置一温度传感 器29，控制器31可基于由温度传感器29所量测出的温度而调整风扇33的转速，进而使灯头20内部的温度约维持于一设定值，如此既可避免过热，亦可避免浪费能源。 
风扇33的数目及安装位置可视需要而决定，例如，可在进气口32附近安装一个风扇，而在进气口27附近加装另一个风扇，以强化强制对流的效应；或者，仅在进气口27附近安装一个高功率的风扇(参照实施例二)。如上所述，出气口35附近的箭头指示结构内部的气体流动方向。 
由图3可知：中空电杆10的两端分别与控制单元30的出气口35和灯头20的进气口27相连接，借此在灯头20与控制单元30之间形成一气体通道。由控制单元30的进气口32进入的空气，经过中空电杆10而顺利地到达灯头20，在LED发光组件25和散热片23附近完成热交换，最后再由出气口28排出。 
本发明亦容许将气体流量传感器36安装于除了控制单元30内部以外的其它适当位置。当检测到空气的流量因风扇故障而小于一设定值时，控制器可立即命令电源关闭，以避免LED芯片毁损。另外，可在控制单元30或其它适当位置上加装例如故障警示灯，当LED发光组件25的电源供应被切断时，即启动故障警示灯。又或者，可考虑在控制单元30内安装有线或无线的远程通报器(未图示)，以在LED发光组件25的电源供应被切断时，向控制中心传送故障信息。 
优选方案是，将控制单元30安装于距离地面一适当高度的位置，且因为控制单元30独立于灯头20之外，特别具有方便安装、管理和维护的优点。为呈现路灯的完整结构，图3尚包括一般路灯结构中常见的电杆基座11，其用于支撑整个路灯结构并容纳部分配线。亦可将控制单元30安装于电杆基座11内。然而，本领域技术人员应明了：如图3中的电杆基座11不应构成本发明 的限制，包括其形状和尺寸。 
图4显示控制单元30的放大示意图。 
由以上各实施例的设计原理，可获得本发明所采用的强迫对流散热方法。本发明的强迫对流，采用除了进气口和出气口之外全密闭的灯头(如实施例一或二)，在进气口的附近可以视需要而安装一个或多个风扇，且所述进气口的内侧或外侧并设有空气过滤器，以避免进入灯头的空气污染LED发光组件周围的环境，而对散热效果产生不利的影响。此外，可选择导热系数较大的金属或合金，作为制造散热片的材料；或者可将灯壳和散热片制造成类似“连体婴”的一体铸件结构，皆有助于增加散热速率或强化散热效果。 

Claims (18)

1.一种LED路灯结构，包括：
灯头，包括灯壳、LED发光组件、透光罩、散热片、第二进气口、第二出气口、活动盖，所述灯壳和所述透光罩形成用以容纳所述LED发光组件和所述散热片的空间，所述活动盖设于所述第二出气口的外侧；
控制单元，包括第一进气口、第一出气口、空气过滤器和控制器，所述空气过滤器安装在所述第一进气口的内侧或外侧，所述控制器用以控制至少所述LED路灯结构内的气体流量；
中空电杆，其两端分别连接到所述第一出气口和所述第二进气口，以在所述灯头与所述控制单元之间形成一气体通道；和
风扇，设置于所述控制单元和/或所述灯头内，用于转动以引起气流；
其特征在于，所述控制单元安装于距离地面一高度的位置处，当所述风扇转动时，空气自所述第一进气口被抽入且通过所述中空电杆而由所述第二出气口排出，其中所述活动盖仅在进行排气时向外开启。
2.根据权利要求1所述的LED路灯结构，其特征在于，除了所述第二进气口和所述第二出气口以外，所述灯头是全密闭的。
3.根据权利要求1所述的LED路灯结构，其特征在于，除了所述第二进气口和所述第二出气口以外，所述活动盖因气流推动或所述控制器控制而开启。
4.根据权利要求1所述的LED路灯结构，其特征在于，所述风扇设于所述第一进气口和/或所述第二进气口附近。
5.根据权利要求1所述的LED路灯结构，其特征在于，所述灯壳和所述散热片由镁、铝或其合金制成。
6.根据权利要求1所述的LED路灯结构，其特征在于，还包含气体流量传感器，装设于所述LED路灯结构内，当所述气体流量传感器检测到气体流量小于一设定值时，所述控制器即切断所述LED发光组件的电源供应。
7.根据权利要求6所述的LED路灯结构，其特征在于，还包括故障警示灯，当所述LED发光组件的电源供应被切断时，即启动所述故障警示灯。
8.根据权利要求6所述的LED路灯结构，其特征在于，还包括有线或无线的远程通报器，用以在所述LED发光组件的电源供应被切断时，向控制中心传送故障信息。
9.根据权利要求7所述的LED路灯结构，其特征在于，所述故障警示灯位于所述控制单元上。
10.根据权利要求8所述的LED路灯结构，其特征在于，所述有线或无线的远程通报器设在所述控制单元内。
11.根据权利要求1所述的LED路灯结构，其特征在于，所述灯头还包括温度传感器，所述温度传感器用以检测所述灯头内的温度，以使所述控制器能够基于所述温度而调整所述风扇的转速。
12.根据权利要求1所述的LED路灯结构，其特征在于，所述灯壳和所述散热片为一体铸件。
13.根据权利要求12所述的LED路灯结构，其特征在于，所述灯壳和所述散热片由镁、铝或其合金制成。
14.根据权利要求1所述的LED路灯结构，其特征在于，所述灯头还包括过滤网，所述过滤网设于所述第二出气口的外侧。
15.一种如权利要求1所述的LED路灯结构的灯头的散热方法，其特征在于，除了所述第二进气口和所述第二出气口之外，所述灯头是全密闭的，并以强迫对流的方式散热。
16.根据权利要求15所述的LED路灯结构的灯头的散热方法，其特征在于，将所述风扇设于所述第一进气口和/或所述第二进气口附近。
17.根据权利要求15所述的LED路灯结构的灯头的散热方法，其特征在于，还包括将所述灯头中的灯壳和散热片铸造成为一体。
18.根据权利要求17所述的LED路灯结构的灯头的散热方法，其特征在于，由镁、铝或其合金制成所述灯壳和所述散热片。
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