CN104197261A - 带有液体循环冷却系统的整体式led聚光照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，包括照明单元和水冷单元；照明单元包括若干只LED灯间隔组成的U型灯带，所述的U型灯带包括左侧边灯带、底边灯带和右侧边灯带，且左侧边灯带和右侧边灯带分别与底边灯带呈大于90°的夹角，LED灯的照明端朝向U型灯带的外侧，照明端的前方设置有聚光镜；LED灯设置在金属散热板上；水冷单元包括构成循环回路的水泵、散热器、水箱、若干只水槽和连接水管。本发明上述整体式LED聚光照明装置安装调试方便，可满足不同车型的安装需要，并可为道路检测提供聚光效果好、照明均匀、亮度高、散热好、寿命长的整体式新型路面损坏检测LED照明系统。

Description

带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置

技术领域

本发明属于照明装置技术领域，涉及一种用于道路检测照明的整体式LED聚光照明装置，特别是一种水循环制冷的照明装置。

背景技术

(1)现有道路检测车相机拍摄照明技术背景

在道路路面损坏数字图像检测过程中，需要对路表面进行数字图像拍摄。通常有两种拍摄方式，一种是采用线阵数字相机对路表面的一条窄带区域进行拍摄，每次获得一帧一维图像，通过多帧一维图像的叠加可得到路表面的二维图像；另一种是采用面阵数字相机对路表面的一个特定区域进行拍摄，直接获得一幅二维图像，通过连续不断地拍摄，可获得道路表面大范围的数字图像。

在实际拍摄中，有时会由于光照不足，导致拍摄的路面图像亮度效果较差，无法辨别路面的损坏情况。另外，由于是在高速行车中进行拍摄，为避免拍摄图像的模糊，必须缩短相机的曝光时间，当没有辅助照明时，拍摄的图像比较暗淡，也直接影响图像的处理。因此，为了拍摄光照不足的路面，同时避免图像的模糊，必须在拍摄中进行辅助照明，以获取高亮度、高清晰度的图像。

(2)目前两种照明技术存在的不足

目前，在道路检测车的相机拍摄过程中，进行照明的方式有两种，一种是对面阵相机拍摄进行的频闪照明，另一种是对线阵相机拍摄进行的连续照明。

一、频闪照明：目前采用面阵相机进行路面检测拍摄的辅助照明，一般常用频闪照明，其照明的频闪光源，是由频闪灯管和特殊面形的聚光反光镜制成的频闪聚光氙灯组成的。在检测车上安装布设多支频闪光源，可以满足一定路面宽度的照明。由于频闪灯管使用寿命的限制，以及频闪光源与拍摄相机同步的严格要求，采用频闪照明光源的技术比较复杂。目前除长安大学生产的多功能道路检测上采用多路聚光频闪照明光源外，其它厂家的道路检测车很少使用。

二、连续照明：目前用于路面检测拍摄的线阵相机的辅助照明，常采用连续照明光源，主要有普通光源、卤素灯光源、氙灯光源和LED灯光源。普通光源包括白炽灯、钠灯、汞灯等，由于其发光效率低等原因，目前已较少使用。而对于目前路面检测仍在使用的氙灯光源与卤素灯光源，由于其发光时产生的热量较大，易造成发光光源高温发热，在很大程度上影响到照明光源的使用寿命。

(3)LED灯在道路检测照明中存在的问题

使用LED灯光源照明具有发光效率高、寿命长、可方便调节照明亮度及聚焦距离等特点，所以近年来道路检测车大多采用LED光源进行照明。但是LED照明系统也存在LED灯的散热冷却问题，LED温度过高，将降低LED的使用寿命，从而降低LED的发光效率。目前，LED散热的常用方法是采用散热器(片)或散热器外加风扇的方式以加快LED的散热，但这样做需要采用较大尺寸的散热器，由此带来LED照明光源散热结构体积大、重量重、不便安装的问题，影响检测车的外观和行车安全。实际检测中，当检测车快速行驶过程时，由于相对风速较大，LED的散热效果比较好；但当车速较慢、或停车进行调试、或外界温度过高以致LED不易散热时，LED温度会很快增高，这样就直接影响到LED的使用寿命。提高LED的散热效率、减小散热器尺寸，是LED照明光源需要解决的关键技术。

发明内容

本发明要解决的问题是针对目前的LED照明系统在多功能道路检测车路面检测应用中存在的不足，提供一种带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，采用该装置可从从根本解决现有LED光源照明技术存在的聚光照明和散热问题，不仅发挥LED光源照明的优势，还能从技术和结构上彻底解决LED照明的散热冷却问题。

本发明的技术方案如下：

一种带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，包括照明单元，水冷单元，其中，照明单元包括若干只LED灯间隔组成的U型灯带，U型灯带包括左侧边灯带、底边灯带和右侧边灯带，且左侧边灯带和右侧边灯带分别与底边灯带呈大于90°的夹角，LED灯的照明端朝向U型灯带的外侧，照明端的前方设置有聚光镜；LED灯设置在金属散热板上；水冷单元包括构成循环回路的水泵、散热器、水箱、若干只水槽和连接水管，若干只水槽设置在LED灯的金属散热板上，并通过密封盖基板密封，水槽和水槽之间通过水管连接，所述的水泵将水箱中的冷却水注入至水槽加热后再经散热器冷却后回流至水箱。

上述带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置中，设置在金属散热板上U型灯带的底边灯带部分的水槽为整体式水槽，设置在金属散热板上U型灯带的左侧边灯带的水槽和右侧边灯带的水槽均为分立式水槽，它们通过相应的连接水管连通。

上述带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置中，散热器设置有风扇，对散热器进行吹风散热。

上述带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置中，金属散热板采用铝制成，

上述带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置中，水箱内加入了防冻液。

上述带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置中，左侧边灯带和右侧边灯带分别与底边灯带的夹角为120～150°。

上述带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置中，水箱的盖子上设置有若干个用于空气排出的小孔。

上述带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置中，密封盖基板的外侧设置有保护板。

上述带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置中，聚光镜为柱面镜。

上述带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置中，LED灯通过导热硅胶粘接在密封基座上，再通过LED灯底座与金属散热板相联。

本发明具有的有益技术效果如下：

1、整体式LED照明，按照路面检测宽度的要求，沿横向布设多组LED聚光灯组成的U形灯带，其中左侧边和右侧边LED聚光灯的外倾角度由路宽决定，可实现整体式LED聚光照明系统不超检测宽度，提高行车安全、方便安装调试，满足不同车型的安装需要。由此可为道路检测提供聚光效果好、照明均匀、亮度高、散热好、安装调节使用方便、整体式新型路面损坏检测LED照明系统。

2、液体循环冷却，通过水泵从水箱抽出冷却水进入LED照明装置，在水槽、铝制水管和塑料水管内流动，将LED照明装置的热量吸收，再通过水泵的压力降水压入水箱，通过大风扇对散热器吹风，散热器对LED照明装置流出的水吸热，使水的温度再次降低，再次通过水泵将冷却的水抽出流入LED照明装置，从而使冷却水对LED照明装置循环冷却。由于采用了液体循环冷却系统，提高了LED光源散热效率，LED光源散热效果好，提高LED光源的使用寿命。同时便于实现LED光源集成化，减小了系统结构，便于LED光源的安装和使用。

3、基板冷却，根据材料的费用和导热性，铝的性价比更高，从而用铝制材料设计密封盖基板和金属散热板，将密封盖基板贴在水槽和金属散热板的表面，通过热传递将水的温度降低，从而使LED照明装置进一步冷却。

4、减小散热器尺寸，由于传统地散热方法是在LED灯架内部加入散热单元或散热单元外加风扇，这就会增大散热器尺寸，由此造成LED照明光源散热结构体积大、重量重、不便安装，影响检测车的外观和行车安全，而该LED聚光照明装置的液体循环冷却系统可以挂至检测车车身后部，从而可减小散热器尺寸和重量，以至于不影响检测车的外观和行车安全。

附图说明

图1为带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置的整体结构示意图。

图2为整体式LED聚光照明装置实施例结构的左半俯向视图。

图3为整体式LED聚光照明装置实施例结构的后向视图。

图4为该整体式LED聚光照明装置工作原理图。

图中各标号分别是：1-密封基座，1a-侧灯密封基座，1b-LED灯底座，2-密封盖基板，3a-左侧边第一水槽，3b-左侧边第二水槽，3c-左侧边第三水槽，3d-左侧边第四水槽，3e-右侧边第一水槽，右侧边第二3f-水槽，3g-右侧边第三水槽，3h-右侧边第四水槽，4-保护板，5a-第一连接水管，5b-第二连接水管，5c-第三连接水管，5d-第四连接水管，6-聚光镜，6a-第一侧灯聚光镜，6b-第二侧灯聚光镜，6c-第三侧灯聚光镜，7-LED灯，7a-第一LED侧灯，7b-第二LED侧灯，7c-第三LED侧灯，8-LED灯装置出水口接头，9-风扇，10-散热器，11-整体式水槽，12-LED主灯，13-主灯聚光镜，14-冷却水注水口，15-冷却水进水口，16-冷却水出水口，17-冷却水，18-水箱，19-水泵，20-LED灯装置进水口接头，21a-第一电源接插头，21b-第二电源接插头，21c-第三电源接插头，21d-第四电源接插头，21e-第五电源接插头，22a-第一连接板，22b-第二连接板，23a-第一螺孔，23b-第二螺孔，30-金属散热板，41-路面宽度，42-车宽。

具体实施方式

参见附图1-3，本发明所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置包括照明单元和水冷单元。

照明单元包括若干只LED灯间隔组成的U型灯带，U型灯带包括左侧边灯带、底边灯带和右侧边灯带，且左侧边灯带和右侧边灯带分别与底边灯带呈大于90°的夹角，通常取为120°～150°的范围，其中左侧边和右侧边LED聚光灯的外倾角度由路宽决定，可实现整体式LED聚光照明系统不超检测宽度，提高行车安全、方便安装调试。LED灯的照明端朝向U型灯带的外侧，这样可以照射到较宽的道路上(见图4)。照明端的前方设置有聚光镜(6、6a、6b、6c)，聚光镜通常为柱面镜，可产生道路移动照明所需要的亮带。

作为一种优选方式，LED灯通过导热硅胶粘接在密封基座1上，再通过LED灯底座1b与金属散热板30相固联。金属散热板30和密封盖基板2采用铝制成，具有较高的散热特性且价格较便宜，使用中将密封盖基板贴在水槽和金属散热板的表面，通过热传递将水的温度降低，从而使LED照明装置进一步冷却。

水冷单元包括构成循环回路的水泵19、散热器10、水箱18、若干只水槽(3a、3b、3c、3d、11、3e、3f、3g、3h)和连接水管(5a、5b、5c、5d)，所述的若干只水槽设置在LED灯的金属散热板30上，并通过密封盖基板2密封，水槽和水槽之间通过水管连接，水泵19将水箱18中的冷却水注入至水槽加热后再经散热器10冷却后回流至水箱18。

当该带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置工作时，冷却水17通过水箱18的注水口14加入，经过水泵19从水箱出水口16抽出冷却水，冷却水通过LED灯装置进水口接口20进入右侧边第四水槽3h，右侧边第四水槽3h中的水流入右侧边第三水槽3g，右侧边第三水槽3g中的水从第四连接水管5d下端流出，通过第四连接水管5d流入右侧边第一水槽3e，右侧边第一水槽3e中的水流入右侧边第二水槽3f，右侧边第二水槽3f中的水从第三连接水管5c下端流出，再通过第三连接水管5c引入U型灯带的底边灯带部分的整体式水槽11中，密封盖嵌在水槽和金属散热板的表面，通过热传导将循环水冷却，然后经过LED灯架左端水槽(3a、3b、3c、3d)和连接水管(5a、5b)，水流方向工作原理与右端类似，最后冷却水从LED灯装置出水口接口8流出，从LED灯装置流出的水经过散热器10进行冷却，同时风扇对散热器进行吹风再次散热，同时经过水泵19施加的压力将水从水箱进水口15压入，从而可以将水中的空气带入水箱内，冷却水注水口14的盖子边缘设计有多个小孔，可以将水箱的空气排出。水箱内加入了防冻液，防止环境温度过低导致水结冰。本发明的风扇9设置在散热器10的外部，对散热器10进行吹风散热，可有效减小体积，且不影响检测车的外观和行车安全。

LED灯聚光照明装置通过四个螺栓穿过螺孔(23a、23b)将连接板(22a、22b)固定在检测车后置固定板架上，LED灯架外腔由保护板4和聚光镜(7a、7b、7c)组成。在LED灯架内腔中，LED侧灯7通过导热硅胶粘在一块块LED侧灯密封基座1a上，并将其固定在LED灯底座1b上，当采用该LED聚光照明装置照明时，先对5个电源接插头(21a、21b、21c、21d、21e)接通电源，对该照明装置通电，其中第一电源接插头21c是控制LED主灯13电源的接口，其他四个电源接插头(21b、21c、21d、21e)是控制两边LED灯电源的接口。LED灯在控制电路控制下可全部或部分开通，可满足线阵相机不同亮度的照明要求，LED灯发出的照明光通过柱面镜向线阵相机拍摄位置处聚集为一条相应角度的亮带。

本发明的整体式LED聚光照明装置安装调试方便，可满足不同车型的安装需要，并可为道路检测提供聚光效果好、照明均匀、亮度高、散热好、寿命长的整体式新型路面损坏检测LED照明系统。

Claims (10)

1.一种带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：包括照明单元、水冷单元，其中，

所述的照明单元包括若干只LED灯间隔组成的U型灯带，所述的U型灯带包括左侧边灯带、底边灯带和右侧边灯带，且左侧边灯带和右侧边灯带分别与底边灯带呈大于90°的夹角，所述的LED灯的照明端朝向U型灯带的外侧，照明端的前方设置有聚光镜；所述LED灯设置在金属散热板(30)上；

所述的水冷单元包括构成循环回路的水泵(19)、散热器(10)、水箱(18)、若干只水槽和连接水管，所述的若干只水槽设置在LED灯的金属散热板(30)上，并通过密封盖基板(2)密封，水槽和水槽之间通过水管连接，所述的水泵(19)将水箱(18)中的冷却水注入至水槽加热后再经散热器(10)冷却后回流至水箱(18)。

2.根据权利要求1所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：设置在金属散热板(30)上U型灯带的底边灯带部分的水槽为整体式水槽(11)，设置在金属散热板(30)上U型灯带的左侧边灯带的水槽(3a、3b、3c、3d)和右侧边灯带的水槽(3e、3f、3g、3h)均为分立式水槽，它们通过相应的连接水管(5a、5b、5c、5d)连通。

3.根据权利要求1所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：所述的散热器(10)外部设置有风扇(9)，对散热器(10)进行吹风散热。

4.根据权利要求1所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：所述的金属散热板(30)和密封盖基板(2)采用铝制成。

5.根据权利要求1所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：水箱(18)内加入了防冻液。

6.根据权利要求1所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：左侧边灯带和右侧边灯带分别与底边灯带的夹角为120～150°。

7.根据权利要求1所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：所述水箱(18)的盖子上设置有若干个用于空气排出的小孔。

8.根据权利要求1所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：所述的密封盖基板(2)的外侧设置有保护板(4)。

9.根据权利要求1所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：所述的聚光镜(6、6a、6b、6c)为柱面镜。

10.根据权利要求1所述的带有液体循环冷却系统的整体式LED聚光照明装置，其特征在于：所述的LED灯通过导热硅胶粘接在密封基座(1)上，再通过LED灯底座(1b)与金属散热板(30)相联。