CN102650396A

CN102650396A - 模块式大功率led路灯

Info

Publication number: CN102650396A
Application number: CN2011100432711A
Authority: CN
Inventors: 罗业富
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-08-29

Abstract

本模块式大功率LED路灯为模块嵌合结构，由空心柱状散热器、多个独立封装的LED光源模块及恒流控制器模块、散热器附翼、恒流控制器防护罩、光源防护罩、安装底座和紧固件构成，散热器夹层内充导热油，光源模块嵌合于散热器腹部，附翼和光源防护罩嵌合于散热器两侧，散热器背部和附翼上有密集的散热鳍片，恒流控制器及防护罩嵌合于空心散热器前端，后端安装底座通过紧固件与灯杆固连为一体。散热器的横截面为椭圆形，保持矩形光斑并彻底消除LED眩光且无光污染。光源模块采用独立恒流控制，局部故障不影响灯具正常工作；模块化结构可快速拆卸和互换，方便现场判断故障和维修。

Description

模块式大功率LED路灯

技术领域

本发明涉及一种大功率LED路灯，特别是一种可迅速判断故障、方便更换LED光源、便于维修的模块化结构大功率LED路灯。

技术背景

1、传统的大功率LED路灯灯体结构一般采用铝合金整体压铸。LED路灯的散热，多为导热板方式，是一片5mm厚的铜板，实际上算是均温板，把热源均温掉；也有加装散热片来散热，但是重量太大。重量在路灯系统上十分重要，因为路灯高有9米，若太重危险性就增加，尤其遇到台风、地震都可能产生意外。

传统大功率LED路灯的散热方式主要是自然对流散热，通过热空气上升，灯具下方冷空气补充，形成对流，使导出的热量能迅速逐级散发，提高散热效率。而LED路灯散热设计中存在散热翅片面积随意设定，布置方式不合理，没有考虑到灯具的使用方式，影响到翅片效果的发挥，只强调热传导环节、忽视对流散热环节、忽视传热的均衡性。尽管众多的厂家考虑了各种各样的措施：热管、回路热管、加导热硅脂等等，却没有认识到热量最终还是要依靠灯具的外表面积散走，如果翅片的温度分布严重不均匀，将会导致其中一部分的翅片没有发挥作用或作用很有限。

另外，现在常用的灯壳散热片散热方式因表面积有限，效果还是不尽人意，尤其是路灯大部分是安装在公路两旁和室外，灰尘较大，一旦灰尘沉集在散热片上，将大大降低散热效果，缩短大功率LED路灯使用寿命。

2、传统大功率LED路灯光源一般采用单颗或多芯片集成封装的大功率LED为光源，有多点式和集成式两种光源。集成式LED路灯光源的优点在于矩形光斑，光线能够均匀覆盖整个路面，缺点是对散热要求比较高，上百瓦的功率集中在一个芯片模块上会带来大量的热量，特别LED流明效率比较低时，更多的电能转化成了热能；多点式的优点是散热容易，不过电路结构相对复杂，路面光线分布不够均匀，多点芯片的光线重叠形成“鬼影”现象，危害行车安全。

3、传统大功率LED路灯的配光一般采用透镜加以解决，通过光学设计，根据不同需要，配备不同凸面曲线，依靠透镜来将光线分配到不同方向，扩大光照角度，如果生产工艺及原材料不能保证，同种灯配光特性就不能达到一致。透光率大打折扣。

4、传统大功率LED路灯驱动电源一般采用的是一个恒流开关电源控制一盏路灯，电压范围一般在80V-265V之间，而国内路灯电压在夜间远远超过它的最高范围值，一但驱动电源损坏路灯将无法使用。

由此可见，传统的大功率LED路灯在设计上存在诸多不足：一是散热器结构设计不规范，二是光源封装结构不合理，三是配光透镜的生产工艺及原材料无法保证光效，四是驱动电源性能不稳定，五是生产、安装、维护比较复杂。

现在路面采用的最多的高压钠灯，内部的镇流器等部件不容易损坏，大部分不亮的原因是光源损坏，维修的方式只要更换光源即可。一个熟练的操作工人，完全可以个人进行高台操作。但是，LED路灯，内部的部件很多，除了光源(芯片)其它各个部分损坏都会导致芯片不亮。所以在现场无法立刻断定LED路灯损坏的原因。如果LED路灯不亮，需要把LED路灯摘下运回工厂进行各项检测维修，这样更换LED路灯的方式显得非常繁琐，大功率LED路灯最终会选择模块化生产、安装及维修，使得一个熟练的工人也完全能独立迅速判断损坏的原因及器件，并进行现场维修。

发明内容

鉴于目前大功率LED路灯存在的不足，本发明的目是设计一种模块式结构的大功率LED路灯，使散热器模块、光源模块、电源模块均可任意组合成不同功率及亮度需求的产品，其简单的模块化组合结构可便于维修工人迅速准确判断故障并立即便捷地现场更换维修。

发明内容

本发明是一种模块式大功率LED路灯，包括灯杆和灯具，其特征在于灯具为模块嵌合结构，由空心柱状散热器、多个独立的LED光源模块及与之一一对应的恒流控制器模块、散热器附翼、恒流控制器防护罩、光源防护罩、安装底座和紧固件构成，空心柱状散热器为灯具骨架，设有密封夹层，密封夹层内充满导热油，腹部设置多个LED光源模块嵌合槽，两侧设置对应于散热器附翼和光源防护罩的嵌合槽，LED光源模块导热基板嵌入散热器腹部嵌合槽内，散热器附翼和光源防护罩嵌入散热器两侧相应的嵌合槽内，散热器背部和附翼上有密集的散热褶皱鳍片，空心散热器前端与恒流控制器模块和恒流控制器防护罩嵌合，后端有安装底座，通过紧固件将灯具与灯杆固连为一体。

为了合理控制光的分布，使光斑呈矩形，在保证理想的路面亮度及均匀度的同时，彻底消除LED的眩光，本发明将作为路灯骨架的柱状空心散热器的横截面设计为椭圆面。

散热器模块特点：

1、该散热结构引导热量以发热体为中心起点向周围散发，整个散热器结构为附翼椭圆柱状中空双层结构，把散热器表面积最大化、重量最轻化，附翼能有效降低风阻与重量，减轻灯杆的负荷，增加安全系数，更有利于热量向空气中扩散，并且该散热结构可降低散热器制造成本；

2、运用流体力学和热力学的基本理论，采用高速导热及散热控制，充分保障了LED的高效、持续散热要求，从而有效的降低LED灯的温度，最大限度的延长其使用寿命；

3、采用特制的散热及其他性能相对较好的铝合金材料做散热器和防护罩，通过表面防腐处理，耐腐蚀，寿命长。散热器的空心双层结构，使散热器表面积最大化，有效提高了LED光源的热传导效率；

4、在散热器夹层中加入导热油，利用导热油的物理特性，迅速地将热量传遍整个散热器壳体内表面，再通过散热鳍片与空气进行热交换把热量带走，有效地解决了大功率LED路灯因导热和散热不良造成的芯片损坏问题，提高了大功率LED路灯的使用寿命，大大的降低了大功率LED路灯的材料成本。

5、独特配光，无光污染，散热器中心柱为椭圆面设计，针对性地将LED发出的光控制在需要范围内，合理控制光的分布，使光斑呈矩形，在保证理想的路面亮度及均匀度的同时，彻底消除了LED的眩光，并使LED光能利用率发挥到极致，且没有光污染。消除了普通路灯的不良眩光所引起的刺眼、视觉疲劳与视线干扰，提高了机动车驾驶的安全性，有利于避免或减少道路交通事故的发生。

光源模块特点：

1、本发明采用嵌入式工字形导热基板，将LED基板直接嵌入散热器腹部，增大了LED基板与散热器的热传导面积，从而有效的将LED导热基板、导热油与散热器紧密的融为一体，改变了传统大功率LED光源基板借助导热硅胶进行导热的现状，极大的提高了大功率LED与散热器之间的热传导效率，有效的保证了大功率LED光源的使用寿命；

2、独特创新的模块化设计，可任意组合成不同功率及亮度需求的产品。每个光源模块由一个独立的电源模块控制且可互换，局部故障不影响整个灯具的正常工作，方便拆卸及维护，节约维护成本，使维护工作变得非常轻松。

电源模块特点：

1、采用单元式独立恒流控制，局部故障不影响整个灯具的正常工作；

2、每个电源模块均可互换，方便拆卸及维护，节约维护成本，使维护工作变得非常轻松。

本发明的有益效果是：

本发明将整个LED路灯结构全部设计为模块化结构，保持每个模块相对独立，在生产过程中只需调整空心散热器和附翼面积、控制器功率、光源功率，就能组合成不同功率及亮度需求的产品；

在维修时不需要把LED路灯摘下运回工厂进行各项检测维修，只需更换损坏部分模块，每个模块均可互换，方便拆卸，节约维护成本，维修人员完全能独立进行判断损坏的原因及器件并进行现场维修；

由于本发明采取了模块化封装结构，电源模块和光源模块采用的是单元式独立恒流控制，局部故障不影响整个灯具的正常工作；

散热器中心柱横截面设计为椭圆形，将LED发出的光控制在需要范围内，合理控制光的分布，使光斑呈矩形，在保证理想的路面亮度及均匀度的同时，彻底消除了LED的眩光，并使LED光能利用率发挥到极致，且不造成光污染。

将散热器设计为附翼形模块化设计，大幅增加了大功率LED路灯散热面积，显著提高散热效果，降低了风阻与重量，减轻灯杆的负荷，增强安全系数；延长了大功率LED路灯的使用寿命；

每个电源模块均能实行智能监控，无论电网如何波动，均能精准恒流，确保LED在安全电流下工作。

附图说明：

图1是本发明的模块式大功率LED路灯灯具仰视图。

图2是模块式大功率LED路灯柱状空心散热器横截面装配结构示意图。

图3是模块式大功率LED路灯装配效果图。

具体实施方式

实施例1

如图1、2所示，本发明是一种模块式大功率LED路灯，包括灯杆和灯具，灯具由恒流控制器防护外罩1、恒流控制器模块2、空心柱状散热器3、散热器附翼模块4、嵌入式LED光源模块5、光源钢化防护外罩6、安装底座7、安装螺钉8构成，空心柱状散热器采取了空气对流型空心式铝质散热设计，制作成空心柱状双层结构，使散热器表面积最大化。作为灯具骨架，散热器设有密封夹层9，夹层内充满导热油，利用导热油良好的散热性能，使大功率LED模块产生的热量迅速传递到夹层表面。空心柱状散热器3腹部设置多个LED光源模块嵌合槽10，两侧设置对应于附翼的嵌合槽11和光源防护罩嵌合槽13，恒流控制器模块2及其防护罩1与散热器3前端相应的嵌合槽嵌合，LED光源模块与嵌入式工字形导热基板固连为一体，工字形导热基板紧密嵌入空心柱状散热器腹部的燕尾槽10内，该结构确保光源模块既不会轻易脱出，又能方便维修时现场更换模块。散热器3的附翼4嵌入散热器两侧相应的嵌合槽11内，，散热器背部和附翼上有密集的散热褶皱鳍片12，可快速将散热器附翼4表面的热量散发到空气中。光源钢化防护罩6嵌入散热器两侧的嵌合槽13，空心柱状散热器后端有安装底座7，通过安装螺钉8将灯具与灯杆固连为一体，组合成为一个完整的附翼形大功率LED路灯。

为了合理控制光的分布，使光斑呈矩形，在保证理想的路面亮度及均匀度的同时，彻底消除LED的眩光，本发明将作为路灯骨架的柱状空心散热器4的横截面设计为椭圆形。

本实施例中的模块式大功率LED路灯，采用模块组合式结构，LED光源模块与恒流控制器之间独立封装，各同种模块可以互换，从而确保当光源模块损坏时，不影响其他光源模块正常工作，并使得故障易于判断和维修简便。

本实施例中设置附翼，并在外壳表面设置密集褶皱鳍片，大大扩展了大功率LED光源的散热面积，加上夹层中的导热油，使降温更迅速；附翼采用表面经过特殊处理的铝合金材料制作，保证在露天条件下经风雨、耐腐蚀。

本实施例中，导热油采用45号变压器冷却油。其性能特点：产品精制深度大、凝固点低、颜色浅，具有良好的低温性、冷却性、优良的绝缘性和抗氧化安定性。

Claims

1.一种模块式大功率LED路灯，包括灯杆和灯具，其特征在于灯具为模块嵌合结构，由空心柱状散热器、多个独立的LED光源模块及与之一一对应的恒流控制器模块、散热器附翼、恒流控制器防护罩、光源防护罩、安装底座和紧固件构成，空心柱状散热器为灯具骨架，设有密封夹层，密封夹层内充满导热油，腹部设置多个LED光源模块嵌合槽，两侧设置对应于散热器附翼和光源防护罩的嵌合槽，LED光源模块导热基板嵌入散热器腹部嵌合槽内，散热器附翼和光源防护罩嵌入散热器两侧相应的嵌合槽内，散热器背部和附翼上有密集的散热褶皱鳍片，空心散热器前端与恒流控制器模块和恒流控制器防护罩嵌合，后端有安装底座，通过紧固件将灯具与灯杆固连为一体。

2.根据权利要求1所述的模块式大功率LED路灯，其特征在于空心柱状散热器的横截面为椭圆形。

3.根据权利要求2所述的模块式大功率LED路灯，其特征在于LED光源模块与恒流控制器之间独立封装。