CN104266143B - 一种恶劣环境下使用的防爆led节能灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光电技术领域，特别是涉及一种恶劣环境下使用的防爆LED节能灯。本发明公开了一种恶劣环境下使用的防爆LED节能灯，包括光斑校正自由曲面透镜、大功率LED、线路板、散热结构、外壳面罩和外壳,其特征在于所述大功率LED的有源区叠层材料为Al_0.1Ga_0.9N，厚度为6nm；Al_0.15Ga_0.85N，厚度为7nm；Al_0.1Ga_0.9N，厚度为7nm，上下限制层分别为p型和n型的Al_0.1Ga_0.9N，掺杂浓度分别为p型1×10¹⁸cm³,n型4×10¹⁷cm³。p型掺杂剂为DEZn，n型掺杂剂为2％BF₃。本发明LED节能灯的独创性在于光源的选择性以及外壳面罩的透光性保证使其发出穿透蒸汽和雾霾等恶劣条件，具备良好的照明作用，又具备防爆功能，具有良好的应用前景。

Description

一种恶劣环境下使用的防爆LED节能灯

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别是涉及一种恶劣环境下使用的防爆LED节能灯。

背景技术

LED即半导体发光二极管(Light Emitting Diode)，LED节能灯是用高亮度白色发光二极管发光源，光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保,是新一代固体冷光源，适用于各种场合,特别适用于连续照明的公共场所等区域,照明节能更加明显。

在蒸汽、雾霾等恶劣条件的化工生产厂区、加油站、油气码头等场合使用的防爆型灯起先用高压钠灯做光源，但其是全方向发光，向上的发光必须由反光罩反射回地面，因此能量利用率只有60％左右；且由于高压钠灯灯体大，无法利用透镜来满足路面的较均匀光斑分布，大量的光能集中在光斑中间而浪费，同时光斑边缘的能量较少而达不到照明要求，整体灯效率有限。而目前，LED灯采用白光大功率LED，但其是宽光谱发光，由于雾气(主要成分是水)对黄光的透光率大，对其他波长光的透光率相对黄光低，因此其对雾的穿透性差，不适合于城市外的道路照明，尤其不适合上述工况的照明。同时现有的黄光LED由于其本身的光源波长没有经过选择，外壳玻璃罩透光率没有经过选择等原因导致黄光的光效较低，其取代高压钠灯和白光大功率LED的进展受到限制。

发明内容

本发明的目的就是解决上述现有技术出现的问题，提供一种适用于蒸汽、雾霾恶劣环境下使用的防爆LED节能灯。

为此，本发明公开了一种恶劣环境下使用的防爆LED节能灯，包括光斑校正自由曲面透镜、大功率LED、线路板、散热结构、外壳面罩和外壳,其特征在于所述大功率LED的有源区叠层材料为Al_0.1Ga_0.9N，厚度为6nm；Al_0.15Ga_0.85N，厚度为7nm；Al_0.1Ga_0.9N，厚度为7nm，上下限制层分别为p型和n型的Al_0.1Ga_0.9N，掺杂浓度分别为p型1×10¹⁸cm³,n型4×10¹⁷cm³。p型掺杂剂为DEZn，n型掺杂剂为2％BF₃。

在一些实施例中，所述外壳面罩为改性聚丙烯材质，其由重量百分比99.9％～99.5％聚丙烯和0.1％～0.5％改性添加剂组成，所述改性添加剂包括下列重量百分比的组分：

亚甲基双(2，4-二叔丁基苯氧基)磷酸钠：   20％～50％

二亚甲基双(2，4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝   30％～50％

白炭黑                                  20％～50％。

在一些实施例中，所述大功率LED焊在所述线路板上，所述大功率LED的前面装所述自由曲面透镜，所述线路板的后面装散热结构，整个灯体装在所述外壳之内，外为外壳面罩，所述大功率LED的驱动电源由恒流恒功率电源实现。

在一些实施例中，所述线路板为铝基板、陶瓷基板、硅基板或金属线路板。

在一些实施例中，所述散热结构由金属基热沉、散热翅片和热管组成。

在一些实施例中，所述大功率LED串并联布置。

本发明LED节能灯的独创性在于光源的选择性以及玻璃罩的透光性保证使其发出穿透蒸汽和雾霾等恶劣条件，具备良好的照明作用，又具备防爆功能，具有良好的应用前景。

附图说明

图1透光率/雾度测定仪示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分比和份数均按重量计。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

实施例1大功率LED

其有源区叠层材料为Al_0.1Ga_0.9N，厚度为6nm；Al_0.15Ga_0.85N，厚度为7nm；Al_0.1Ga_0.9N，厚度为7nm。上下限制层分别为p型和n型的Al_0.1Ga_0.9N，掺杂浓度分别为p型1×10¹⁸cm³,n型4×10¹⁷cm³。p型掺杂剂为DEZn，n型掺杂剂为2％BF₃。

分装后，实现了20mA工作条件下，发光波长峰值在580nm，峰值半宽为18.5nm，平均亮度达到25mcd。

实施例2改性聚丙烯外壳面罩

1.制备改性聚丙烯

将聚丙烯改性，采用专用的改性添加剂，该改性添加剂的成份为亚甲基双(2，4-二叔丁基苯氧基)磷酸钠、二亚甲基双(2，4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝、白炭黑按比例混合(表1)，芳基磷酸盐在球磨机中细化，经震动筛分筛40um以下制成改性添加剂。按质量比0.1～0.5％的比例改性添加剂与聚丙烯粉料(F401，实验用的是扬子石化的F401)均匀混合，在双螺杆挤出机熔融挤出造粒，造出的塑料粒子制成专用的高透光塑料玻璃，用于做防爆LED的密封外壳面罩。

表1

2、透光性检测

塑料透光性是指材料透过光线的能力，它是一个综合性的指标，与材料对光线的吸收和反射性质有关。通常用透光率或雾度(浑浊度)来表征,本发明就以透光率来表述不同改性添加剂对专用透光材料的影响。

2.1.总透光率、雾度的定义

(1)总透光率的定义

透光率是衡量一种物体透射光通量的尺度。1933年，国际照明委员会(CIE)对透光率作了明确的定义：透过率是透过物体的光通量和射到物体的光通量之比，即

$T=\frac{\mathrm{\Φ}}{{\mathrm{\Φ}}_0}=\frac{{\∫}_0^{\∞}{I}_{\mathrm{\λ}}{V}_{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{\λ}}{d}_{\mathrm{\λ}}}{{\∫}_0^{\∞}{I}_{\mathrm{\λ}}{V}_{\mathrm{\λ}}{d}_{\mathrm{\λ}}}---\left(1\right)$

式中：T—总透过率；光通量之比；

Φ₀—射到物体上的光能量，流(明)；

Φ—透过物体的光能量；

I_λ—A光源的分谱辐射强度，瓦每球面度；

V_λ—明视觉相对光谱灵敏度(或视见函数)；

τ_λ—单色光透过率；

d_λ—波长间隔，纳米。

这样，只要用分光光度计测出物体的一系列单色光的透过率，就可以累计计算物体的可见光(380―780nm)透过率。不过，手工计算十分麻烦，将算法编成程序，让计算机自动计算则方便得多。

(2)雾度的定义

光线射到一透明或半透明物体上时，部分产生定向反射，部分产生漫反射，如图1中的左半球所示。光线进入样品后部分被吸收，部分被透过。在出射样品的光中，主透射部分按折射定律前进，其余部分产生半球透射，其前进方向是散乱的，因此称为漫透射，如图中的右半球所示。

按照GB 2410-80及ASTM D1003-61(1997)，以半球透射来考核的透光率，称为半球透光率。

透过试样而偏离入射方向的散光通量与透射光通量之比称为雾度，同样，在GB 2410―80及ASTM D 1003―61(1997)中所定义的雾度是指样品的半球雾度。

2.2检测

(1)试样

对于量少的材料，可切成小样，尺寸为50×50mm。对于面积和厚度大的材料，可切成大样，宽度可达380mm，厚度可达130mm，长度不受限制。

试样不应有明显可见的划伤、疙瘩、不易清洗的附着物等。被测试样表面应清洁，因此试样选好后，要用滤纸或洁净的纱布擦干挣，必要时要用浸有无水乙醇(或乙醚)的脱脂棉(或软布条)将待测试样擦干净，晾干后才能进行测试。

(2)上机检测

仪器外形如图1所示(1.测试准备指示灯2.透光率显示窗3.雾度测试窗4.电源开关5.测试开关6.样品架)。仪器分为发射系统(左侧)和接收系统(右侧)两部分，中间是开启式的样品室。上述样品放入样品室，开机检测。结果如表2：

表2

实施例3

一种恶劣环境下使用的防爆LED节能灯，包括光斑校正自由曲面透镜、大功率LED、线路板、散热结构、外壳面罩和外壳,实施例1所述大功率LED焊在所述线路板上，所述大功率LED的前面装所述自由曲面透镜，所述线路板的后面装散热结构，整个灯体装在所述外壳之内，外为外壳面罩，所述大功率LED的驱动电源由恒流恒功率电源实现。

经测试，本灯照明光效大于1100m/W，寿命高于50000h。

本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只欲作为阐明本发明各个方面的单个例子，本发明范围内还包括功能等同的方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述和附图可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。上文提及的每篇参考文献皆全文列入本文作为参考。

Claims (6)

1.一种恶劣环境下使用的防爆LED节能灯，包括光斑校正自由曲面透镜、大功率LED、线路板、散热结构、外壳面罩和外壳,其特征在于所述大功率LED的有源区叠层材料为Al_0.1Ga_0.9N，厚度为6nm；Al_0.15Ga_0.85N，厚度为7nm；Al_0.1Ga_0.9N，厚度为7nm，上下限制层分别为p型和n型的Al_0.1Ga_0.9N，掺杂浓度分别为p型1×10¹⁸/cm³,n型4×10¹⁷/cm³，p型掺杂剂为DEZn，n型掺杂剂为2％BF₃。

2.如权利要求1所述的恶劣环境下使用的防爆LED节能灯，其特征在于所述外壳面罩为改性聚丙烯材质，其由重量百分比99.9％～99.5％聚丙烯和0.1％～0.5％改性添加剂组成，所述改性添加剂包括下列重量百分比的组分：

亚甲基双(2，4-二叔丁基苯氧基)磷酸钠：    20％～50％

二亚甲基双(2，4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝    30％～50％

白炭黑                                   20％～50％。

3.如权利要求2所述的恶劣环境下使用的防爆LED节能灯，其特征在于所述大功率LED焊在所述线路板上，所述大功率LED的前面装所述自由曲面透镜，所述线路板的后面装散热结构，整个灯体装在所述外壳之内，外为外壳面罩，所述大功率LED的驱动电源由恒流恒功率电源实现。

4.如权利要求1所述的恶劣环境下使用的防爆LED节能灯，其特征在于所述线路板为铝基板、陶瓷基板、硅基板或金属线路板。

5.如权利要求4所述的恶劣环境下使用的防爆LED节能灯，其特征在于所述散热结构由金属基热沉、散热翅片和热管组成。

6.如权利要求1所述的恶劣环境下使用的防爆LED节能灯，其特征在于所述大功率LED串并联布置。