CN102620230B - 高效节能大功率led照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高效节能大功率LED照明装置，包括LED灯组、独立于所述LED灯组设置的储水单元，所述LED灯头包括LED发光单元以及水流通道，储水单元内设置有互相隔离的冷水区和热水区，冷水区通过冷水管路与各LED灯头的进水孔连接，热水区通过热水管路与各LED灯头的出水孔连接。本发明灯头的整体重量大大减小，灯头安装更加方便，在同等重量的条件下单个灯头能够实现更大功率的照明在实现同样照明效果的条件下所需的灯头数量更少；装置的组成复杂程度和制作成本都可以大大降低；灯头工作时所产生的热量用于对水体进行加热，这些加热后的热水可以直接供人们使用，能量利用率能够提高85%以上。

Description

高效节能大功率LED照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，具体为一种高效节能大功率LED照明装置。

背景技术

在如体育馆、足球场、广场、机场停机坪、道路等大型公共场所，为避开地面运动物体的障碍并且实现大面积照明，所装灯具要求高高度、高照度。传统的钠灯、金卤灯等，或者目前其他LED灯具，由于其最高照度及重量的限制，需要安装数量极多的灯具才能满足类似上述场所的照明要求。

传统的钠灯、金卤灯等，或者目前其他LED灯具，其产生的热量都是依靠灯壳或散热片自然散热，要在保证散热的前提下实现大功率照明，灯体的结构和重量是十分庞大的。目前也有一些LED灯具采取液体循环至散热器的散热办法，但散热器还是依附在灯具上，不能减轻灯具重量。另外，这种依靠灯壳或散热片自然散热的方式一般是将热量直接扩散到空气中，除了影响周围环境外，还会对能源造成极大的浪费。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种结构简化、重量降低、安装方便、节约能耗、可以实现更高功率照明的LED照明装置。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

高效节能大功率LED照明装置，包括主要由若干LED灯头组成的LED灯组、独立于所述LED灯组设置的储水单元以及用于对装置进行供电和控制的供电控制组件，所述LED灯头包括LED发光单元以及设置于LED发光单元背部的水流通道，LED发光单元的供电端与供电控制组件连接，水流通道上设置有进水孔和出水孔，储水单元内设置有互相隔离的冷水区和热水区，冷水区通过冷水管路与各LED灯头的进水孔连接，热水区通过热水管路与各LED灯头的出水孔连接。

作为优选的实施方式，冷水区和热水区之间设置有可连通冷水区和热水区的自循环冷却阀门，自循环冷却阀门的控制端与供电控制组件连接。

作为优选的实施方式，高效节能大功率LED照明装置包括备用水温冷却装置，备用水温冷却装置的进水端通过水温过热保护交换阀并接到热水区和LED灯头之间的热水管路上，备用水温冷却装置的出水端连接到热水区，备用水温冷却装置及水温过热保护交换阀的控制端分别与供电控制组件连接。

作为优选的实施方式，热水区上设置有热水出口，热水区通过热水出口与外部的热水供应管路连接。

作为优选的实施方式，冷水区上设置有冷水入口，外部供水管路通过冷水入口与冷水区连接。

作为优选的实施方式，高效节能大功率LED照明装置包括太阳能电池组，太阳能电池组的输出端与供电控制组件连接。

作为优选的实施方式，所述LED灯头及热水区内分别设置有温度探测器，温度探测器的输出端与供电控制组件连接。

作为优选的实施方式，所述LED发光单元包括一金属基板以及以阵列的方式紧贴安装于金属基板表面的LED发光体，水流通道为分布于金属基板背面的连续均匀“之”字型通道结构。进一步，所述LED发光体包括紧贴于金属基板的铜基板以及设置于铜基板上方的异型透镜，铜基板上安装有LED发光阵列，异型透镜通过一设置于铜基板上的密封硅胶圈固定，铜基板上于LED发光阵列的外侧还设置有铜基板硅胶圈。所述异型透镜包括一中间下凹、两侧凸起成驼峰结构的配光曲面，LED发光阵列设置于异型透镜的焦点位置处。

本发明的有益效果是：本发明LED灯头内的水流通道与独立与LED灯组的储水单元形成分体式冷却装置，这种分体式冷却装置使得灯头的整体重量大大减小，灯头安装更加方便，在同等重量的条件下单个灯头能够实现更大功率的照明，一般可以高出5倍的照度，功率能够达到1000w或以上，在实现同样照明效果的条件下所需的灯头数量更少；N个灯头可以同时使用一个储水单元，装置的组成复杂程度和制作成本都可以大大降低；灯头工作时所产生的热量用于对水体进行加热，这些加热后的热水可以直接供人们使用，能量利用率能够提高85%以上。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明：

图1为本发明的系统组成框图；

图2为本发明LED灯头一种实施例的整体结构示意图；

图3为图2中实施例另一角度的整体结构示意图；

图4为水流通道的结构示意图；

图5为LED发光体的剖视结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图4，本发明的高效节能大功率LED照明装置，包括主要由若干LED灯头1组成的LED灯组2、独立于所述LED灯组2设置的储水单元3以及用于对装置进行供电和控制的供电控制组件4，所述LED灯头1包括LED发光单元以及设置于LED发光单元背部的水流通道5，LED发光单元的供电端与供电控制组件4连接，水流通道5上设置有进水孔6和出水孔7，储水单元3内设置有互相隔离的冷水区8和热水区9，冷水区8通过冷水管路10与各LED灯头1的进水孔6连接，热水区9通过热水管路11与各LED灯头1的出水孔7连接。具体应用时，一般还会进一步设置水泵等设备使得冷热水循环能够顺利形成。本发明在实现时，LED灯组2所包含的LED灯头1数量根据需要进行设置，储水单元3可以为一移动式设备，也可以为一固定的水池。本发明用于路灯照明使用时，LED灯头1安装于灯柱上，而储水单元3则可以独立地安装于灯柱的下方，使得灯柱上所安装灯具的体积和重量大大减小。

本发明工作时，冷水区中的冷水随着冷水管路10进入到灯头的水流通道5内，沿水流通道5流动，在灯头发热所产生热量的作用下，冷水升温变为热水，这些热水从水流通道5流出后送回热水区9中供人们使用。例如：本发明作为体育馆照明时，可给运动员提供洗澡热水；作为办公、商场照明时可给客人提供洗手热水；作为道路照明时可给城市供暖热水预热；作为家庭照明时可提供日用热水。

当冷水区8和热水区9互相独立时，冷水区8是作为单一的冷水源使用，此时，冷水区8上设置有冷水入口16，外部供水管路（如自来水管道）通过冷水入口16与冷水区8连接，即外部供水管路直接向装置提供冷却水源，而热水区9则作为单一的热水供应源使用，此时，热水区9上设置有热水出口15，热水区9通过热水出口15与外部的热水供应管路连接，用于向外部供应热水。但作为优选的实施方式，水流在冷水区和热水区之间也应可以流动。在此情况下，冷水区8和热水区9之间设置有可连通冷水区8和热水区9的自循环冷却阀门12，自循环冷却阀门12的控制端与供电控制组件4连接。当自循环冷却阀门12开通时，水流可以在冷水区-冷水管路-水流通道-热水管路-热水区-冷水区之间不断循环，确保热水区中的水源无人使用时因为热水区热水装满而不得不停止装置的冷却循环的情况出现。在此情况下，装置会根据冷水区和热水区的储水情况而决定是否需要补充水源，冷水区和热水区内会在相应的位置设置水位检测器，用于检测储水情况，一旦储水过低，装置便会通过供电控制组件4控制外部向冷水区补充水体，确保能够满足冷却循环和使用的需求。

如上所述，当装置在没有冷水补充的情况下并且采用冷水区-冷水管路-水流通道-热水管路-热水区-冷水区不断循环冷却方式时，装置内部的冷却水会不断升高，这些水体对灯头的冷却作用会逐渐减低，对灯头的使用安全存在严重的隐患。为了避免这种情况的发生，本发明优选包括备用水温冷却装置13，备用水温冷却装置13的进水端通过水温过热保护交换阀14并接到热水区9和LED灯头1之间的热水管路11上，备用水温冷却装置13的出水端连接到热水区9，备用水温冷却装置13及水温过热保护交换阀14的控制端分别与供电控制组件4连接。当管路内水温过高时，水温过热保护交换阀14会自动切换，使得热水先经过备用水温冷却装置13进行冷却后再送入热水区中，保证水循环冷却装置能够一直对灯头进行冷却。备用水温冷却装置13其结构主要是由散热片以及强冷风扇组成。与之相对应，热水区9内应优选设置有温度探测器18，温度探测器18的输出端与供电控制组件4连接。当检测到对应的位置存在温度过高的情况时，供电控制组件4控制备用水温冷却装置13及水温过热保护交换阀14工作。

为了进一步节约能耗，使得装置工作更加环保，本发明优选包括太阳能电池组17，太阳能电池组17的输出端与供电控制组件4连接，与之相对应，供电控制组件4应包括一蓄电池组。设置有上述太阳能电池组17后，本发明便可以实现太阳能转换成电能、电能转换成光、在光电转换过程产生的热能用于热水加温、热水用于日常生活所需的整个能量使用循环，基本实现了零能耗，用户在安装此装置后，只需付出极少的代价便可以实现一直的大功率照明。

除了上述太阳能电池组、蓄电池组外，装置一般还需要与市电连接。工作时，太阳能通过太阳能电池板转化成电能给蓄电池组充电，当蓄电池组能量足够时，灯具可使用蓄电池组能量点亮LED灯头，当蓄电池能量耗尽，装置自动切换至市电供电，此时装置将使用恒流开关电源向LED灯头供电。

为了使得本照明装置工作更加高效，如图1和图4所示，LED发光单元包括一金属基板19以及以阵列的方式紧贴安装于金属基板19表面的LED发光体20，水流通道5为分布于金属基板19背面的连续均匀“之”字型通道结构。这种设置方式可以确保LED发光体20工作时所产生的热量更好地通过传递到水体上。

LED发光体20优选包括紧贴于金属基板19的铜基板21以及设置于铜基板21上方的异型透镜22，铜基板21上安装有LED发光阵列23，异型透镜22通过一设置于铜基板21上的密封硅胶圈24固定，铜基板21上于LED发光阵列23的外侧还设置有铜基板硅胶圈25。进一步优选的是，异型透镜22包括一中间下凹、两侧凸起成驼峰结构的配光曲面，LED发光阵列23设置于异型透镜22的焦点位置处。上述结构既可用于集成芯片单透镜的方式，又可保证LED芯片之间有一定的距离，使散热良好、避免热干扰效应；同时采用了大面积、足够厚度的高导热系数的铜基板作为“热沉”体，能够迅速将LED结温扩散，使LED结温“TJ”与铜基板温度“TA”基本相等，也就是说，这种结构LED发光体的散热通道热阻基本为零。这种零热阻的LED发光体可以确保冷却管路内的水体在温度较高的前提下也可以对灯头进行较好的散热，采用上述结构后，装置即使持续工作于内部自循环状态一段较长的时间也可以确保安全状态。

另外，为了保证热水的使用，热水区内还可以优选设置备用加热器，当热水温度低于30℃时启动备用加温器工作以保证提供热水；当热水温度高于35℃度时切断备用加温器电源。为了保证LED灯头工作正常，LED灯头1优选装有温度探测器，当灯头温度超过80℃时装置自动切断该灯头电源。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.高效节能大功率LED照明装置，其特征在于包括主要由若干LED灯头（1）组成的LED灯组（2）、独立于所述LED灯组（2）设置的储水单元（3）以及用于对装置进行供电和控制的供电控制组件（4），所述LED灯头（1）包括LED发光单元以及设置于LED发光单元背部的水流通道（5），LED发光单元的供电端与供电控制组件（4）连接，水流通道（5）上设置有进水孔（6）和出水孔（7），储水单元（3）内设置有互相隔离的冷水区（8）和热水区（9），冷水区（8）通过冷水管路（10）与各LED灯头（1）的进水孔（6）连接，热水区（9）通过热水管路（11）与各LED灯头（1）的出水孔（7）连接，所述LED发光单元包括一金属基板（19）以及以阵列的方式紧贴安装于金属基板（19）表面的LED发光体（20），水流通道（5）为分布于金属基板（19）背面的连续均匀“之”字型通道结构，所述LED发光体（20）包括紧贴于金属基板（19）的铜基板（21）以及设置于铜基板（21）上方的异型透镜（22），铜基板（21）上安装有LED发光阵列（23），异型透镜（22）通过一设置于铜基板（21）上的密封硅胶圈（24）固定，铜基板（21）上于LED发光阵列（23）的外侧还设置有铜基板硅胶圈（25）。

2.根据权利要求1所述的高效节能大功率LED照明装置，其特征在于冷水区（8）和热水区（9）之间设置有可连通冷水区（8）和热水区（9）的自循环冷却阀门（12），自循环冷却阀门（12）的控制端与供电控制组件（4）连接。

3.根据权利要求1所述的高效节能大功率LED照明装置，其特征在于包括备用水温冷却装置（13），备用水温冷却装置（13）的进水端通过水温过热保护交换阀（14）并接到热水区（9）和LED灯头（1）之间的热水管路（11）上，备用水温冷却装置（13）的出水端连接到热水区（9），备用水温冷却装置（13）及水温过热保护交换阀（14）的控制端分别与供电控制组件（4）连接。

4.根据权利要求1所述的高效节能大功率LED照明装置，其特征在于热水区（9）上设置有热水出口（15），热水区（9）通过热水出口（15）与外部的热水供应管路连接。

5.根据权利要求1所述的高效节能大功率LED照明装置，其特征在于冷水区（8）上设置有冷水入口（16），外部供水管路通过冷水入口（16）与冷水区（8）连接。

6.根据权利要求1所述的高效节能大功率LED照明装置，其特征在于包括太阳能电池组（17），太阳能电池组（17）的输出端与供电控制组件（4）连接。

7.根据权利要求1所述的高效节能大功率LED照明装置，其特征在于所述LED灯头（1）及热水区（9）内分别设置有温度探测器（18），温度探测器（18）的输出端与供电控制组件（4）连接。

8.根据权利要求1所述的高效节能大功率LED照明装置，其特征在于所述异型透镜（22）包括一中间下凹、两侧凸起成驼峰结构的配光曲面，LED发光阵列（23）设置于异型透镜（22）的焦点位置处。