CN107524999A - 无需金属散热器的led路灯及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无需金属散热器的LED路灯及其工作方法，所述LED路灯包括LED灯、灯杆、前壳、后壳、透光罩、灯座和光反射体；所述LED灯包括：LED灯丝，承载件，所述承载件承载所述LED灯丝，所述承载件呈筒状，两端开口，并采用非金属材料；保护罩，所述保护罩固定在所述LED灯丝的外侧，并透过所述LED灯丝的出射光；风扇，所述风扇输送气体并吹扫所述承载件的内部和/或外部，把LED灯丝工作时产生的热带走。本发明具有散热好、发光效率高、成本低、无金属散热器、重量轻等优点，可制成几千至几万lm的大功率LED路灯，用于替换金卤灯、钠灯、高压汞灯、荧光节能灯和用于道路照明等。
Description
技术领域
本发明涉及LED灯，特别涉及一种高光通量主动散热的无需金属散热器的LED路灯及其工作方法。
背景技术
LED路灯与传统路灯相比具有节能环保长寿命等优点，但其前提是要有良好的散热；LED路灯需要几千至几万Lm的输出光通量，由于目前LED的能量效率仅35％左右，即大约65％的输入电功率要转变为热，如何把这些热及时散发掉、以保证LED正常工作，真正做到节能环保和长寿命，是LED路灯设计的关键之一。
现有技术的LED路灯都是用功率型LED芯片，直接或经过一个MPCB(金属基电路板)粘贴在一个带有散热鳍片的金属散热器上，LED工作时产生的热经散热鳍片发散到空气中；这是目前LED路灯技术的主流；由于路灯功率大、产生的热量大，所需要的金属散热器很大很重，致使整灯重量大、体积大、成本高。
现有技术的另一类LED路灯是金属散热器加电风扇，风扇加速金属散热器的散热鳍片之间的空气流动、以加速散热，可缩小整灯的体积和重量；此风扇强制空气流散热的效果远优于单纯带鳍片的金属散热器；现有技术的某些散热器的鳍片密度很高、鳍片面积很大，看起来散热面积很大，散热效果应该很好，但实际上，如果鳍片之间的气体不流动，由于静止气体是良绝热体，因此对散热有实际贡献的仅仅只有散热器外围的一圈，其内部的散热鳍片形同虚设；若加一风扇，使鳍片之间的空气流动，其散热效果将明显提高。
这二类现有技术的LED路灯可替换现有的高压钠灯、低压钠灯和金卤灯等用于道路等灯；其具有更长的使用寿命，更高的显色指数，更宽范围可选择的色温，可调光，更高的发光效率，无汞，可即时开灯和关灯，关灯后无需等待约10分钟后启动，容易智能化，和二次光学设计可得到较佳输出光分布等优点；照明业界一致认为LED路灯是道路照明的发展方向。
近几年来，LED路灯在各方面的努力推动下，已经取得了可观的成绩。但由于现有技术的LED路灯，都需要笨重的、带有散热鳍片的金属散热器，散热鳍片暴露在空气中，长期使用、鳍片表面会聚积尘埃油气等污染层，降低鳍片的散热效果，影响LED灯的实际使用寿命；第二，笨重的金属散热器，增加了路灯灯头的重量和成本，也增加了路灯支杆的成本；第三，笨重的金属散热器也导致LED灯头难于规范化、一厂一个样，影响推广；第四，笨重的金属散热器还使路灯的维修需要同时更换金属散热器，维修无法像钠灯那样、灯泡坏了可在现场更换灯泡即可。综上所述，目前现有技术的LED路灯还存在成本太高、重量太大、维修成本高和实际使用寿命不够理想等之不足，推广尚不够理想。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种无需金属散热器的散热效果好、成本低、发光效率高、维护方便、使用寿命长的LED路灯。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种无需金属散热器的LED路灯，所述LED路灯包括灯头和灯杆，所述灯头包括LED灯、前壳、后壳、透光罩、灯座和光反射体，所述LED灯设置在所述透光罩和光反射体之间，且固定在所述灯座上；述LED灯包括：
LED灯丝；
承载件，所述承载件承载所述LED灯丝，所述承载件呈筒状，两端开口，构成气流通道，一端为进气口，另一端为出气口，并采用非金属材料；
风扇，所述风扇输送气体并吹扫所述承载件的内部和/或外部，以及LED灯丝，把LED灯丝工作时产生的热带走，所述风扇被安置在气流通道的进气口端；
保护罩，所述保护罩固定在所述LED灯丝的外侧，并透过所述LED灯丝的出射光。
本发明的目的还在于提供了一种根据上述无需金属散热器的LED路灯的工作方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
根据上述的无金属散热器的LED路灯的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)固定在承载件上的LED灯丝发光，出射光穿过所述保护罩；
(A2)所述LED灯丝产生的热量传导至所述承载件；
(A3)所述风扇输送气体并吹扫所述承载件的内部和/或外部，以及LED灯丝，把LED灯丝工作时产生的热带走；
(A4)排出承载件的气体的一部分进入光反射体和后壳之间，热量通过后壳散到外界，之后再次进入所述承载件内部和/或外部；另一部分进入光反射体和前壳之间，热量通过前壳和透光罩散到外界。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.无需笨重的金属散热器，散热效果好。
LED灯工作时产生的热由风扇强制空气流送出LED灯管、再经多渠道散发到周围的空气，散热好，可制成几千至几万Lm的LED路灯，大大降低了路灯的重量和成本。
2.实际使用寿命长。
无金属散热器、无散热器鳍片，克服了现有技术的散热器鳍片容易积聚灰尘降低散热能力、降低实际使用寿命的瓶颈，提高了LED路灯实际使用寿命。
3.可直接替换现有路灯的高压钠灯和金卤灯，维护费用低。
安装和维修无需更换整个路灯的灯头，也无需更换路灯的灯杆，易于与推广；维修可以和高压钠灯一样在现场更换灯泡即可，维护费用低，也容易规范化。
4.发光效率高。
LED灯的光源为4π出光的LED灯丝，外量子效率高，可制成几千至几万Lm的LED路灯，用于道路照明、广场、庭院等照明。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1为本发明实施例的LED路灯的结构示意图
图2为本发明实施例的LED灯的结构示意图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例的无需金属散热器的LED路灯的结构简图，如图1所示，所述LED路灯包括：
灯头、灯杆7；所述灯头包括：LED灯1、前壳3、后壳2、灯座20、透光罩4和光反射体6，所述LED灯1设置在所述透光罩4和光反射体6之间，且固定在所述灯座20上；所述前盖3通过密封件5固定在所述后盖2上，同时将透光罩4固定在所述前盖3和后壳2之间，前盖3和后盖2之间有承接口8，(承接口可在前盖或后盖上、或前后盖之间)所述灯杆7插入所述承接口，并通过密封件9密封，使得前盖3、后盖2、透光罩4和灯杆7之间形成密封的腔体；临着所述LED灯1的出风口13的光反射体6上具有通孔15以作为循环空气的进口；临着灯座的光反射体上具有通孔，或，光反射体和灯座之间具有缝隙，以作为循环空气的对流出口；
图2示意性地给出了本发明实施例的LED灯的结构简图，如图2所示，所述LED灯包括：
LED灯丝24，所述LED灯丝24是2π或4π出光，具体结构和工作方式是本领域的现有技术，在此不再赘述；所述LED灯丝24经连接线26相互串联、并联或串并联，两端通过连接线33a、33b连接电连接器31；
承载件23，所述承载件呈筒状，二端开口，并采用非金属材料，如采用高导热率的玻璃、陶瓷和塑料等，可为透明、乳白、磨砂、不透明或有色的，其形状可为圆管、灯泡形状或其它形状；所述LED灯丝24通过胶25固定在所述承载件的内壁或外壁，图2所示为固定在外壁的例子；所述承载件23的顶端通过胶或固定件28与保护罩27的内壁相连接以固定承载件；
风扇11，所述风扇设置在所述承载件的一端，如承载件的底端临着所述灯座；
气流分配导向器29，用于分配从风扇出来的强制空气流一部分进入承载件23和保护罩27之间，一部分进入承载件23内，同时使气流分配均匀；如图2所示的例子、因为LED灯丝23被安装在承载件23外壁，因此空气流的大部分应该进承载件23和保护罩27之间，让空气流直接吹扫LED灯丝24和安装有灯丝的承载体面，以更有效带走LED灯丝的热；同时有一小部分空气流进承载件23内，把承载件内的热空气带出；
保护罩27，所述保护罩27环绕并包围所述LED灯丝24和承载件23，保护所述LED灯丝以抵挡外界冲击；所述保护罩的顶部有通孔13，作为气体出口；所述保护罩由玻璃、塑料或陶瓷等能透过LED出射光的材料制成，可为透明、乳白、磨砂、有色或有花纹的，其形状可为金卤灯、钠灯、白炽灯等形状或按需要设计形状；
若保护罩27采用玻璃或陶瓷等硬质材料时，则保护罩27和电连接器19之间设有连接件32，通孔12设置在连接件和/或保护罩上，形状如扁长矩形、椭圆形、圆形等；所述连接件32由塑料、陶瓷或金属制成，保护罩27的一端卡入所述连接件内，并通过胶30固定；承载件23的一端固定在气流分配导向器；
若保护罩采用塑料等软质材料时，无需上述连接件，保护罩直接和电连接器连接，通孔12设置在所述保护罩上；
驱动器19，所述驱动器19设置在前盖3和后盖2形成腔体内，输入端经连接线22连接外部电源，输出端通过连接线21连接灯座20，驱动所述风扇和LED灯丝。
为了进一步提高散热效果，所述LED路灯进一步包括：
挡体17，所述挡体17的一端固定在所述光反射体6的背对LED灯的一侧，并向所述承接口8方向延伸，从而延长空气在所述光反射体和后壳之间的流动时间，以将携带的更多热量传导至后壳2。
本发明实施例的根据上述无需金属散热器的LED路灯的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)固定在承载件上的LED灯丝发光，出射光穿过所述承载件保护罩；
(A2)所述LED灯丝产生的热量传导至所述承载件，整个承载件的表面作为LED灯丝的散热面；
(A3)在风扇作用下，密封腔体内的空气从通孔12进入LED灯1内，部分空气35b进入两端开口的筒状承载件的内部，并在气流导向器的作用下，沿着承载件的内部流动，通过吹扫承载件的内壁而吸收承载件的热量，之后从通孔13排出保护罩；部分空气35a进入保护罩和承载件之间的空间，吹扫LED灯丝24，之后从承载件和保护罩之间的缝隙、通孔13排出保护罩；
(A4)排出保护罩的部分空气16穿过通孔15后向上进入光反射体和后盖之间，通过后盖将空气携带的热量传到外界，空气向着承接口方向流动(绕过挡体后在灯座和光反射体之间进入)，之后通过空气出口、通孔12再次进入保护罩内；另一部分空气14进入光反射体和透光罩之间，通过透光罩和前壳将空气携带的热量散到外界，最后再次进入保护罩内。
根据实施例1达到的益处在于：LED灯丝产生的热量传导至承载件上，外界进入保护罩内的空气流入承载件内，通过传导和对流带走所述热量，并排出保护罩，通过各种传导、对流等方式将LED灯丝产生的热量及时地带出保护罩内，从而无需金属散热器，提高了整灯的光通量。
实施例2：
本发明实施例的无需金属散热器的LED路灯，与实施例1不同的是：
1.保护罩不再包围整个承载件，而是设置在所述承载件外壁固定有所述LED灯丝的外围，保护LED灯丝以免误碰，以及抵挡外界冲击；保护罩和承载件之间的空间上下两端开口，与外界连通。也即，承载件的部分不受保护罩的保护而裸露在外；
2.驱动器采用内置方式，如设置在电连接器内，而不是实施例1中的外置方式。
本发明实施例的根据上述无需金属散热器的LED路灯的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)固定在承载件上的LED灯丝发光，出射光穿过所述保护罩；
(A2)所述LED灯丝产生的热量传导至所述承载件，整个承载件的表面作为LED灯丝的散热面；
(A3)在风扇作用下，外界空气进入两端开口的筒状承载件的内部以及承载件和保护罩形成的空间内(以吹扫LED灯丝)，同时吹扫承载件的外壁，从而带走热量；
(A4)之后一部分空气穿过光反射体上的通孔后向上进入光反射体和后盖之间，通过后盖将空气携带的热量传到外界，空气向着承接口方向流动，绕过挡体后在灯座和光反射体之间进入，之后从空气出口、通孔再次吹扫承载件内外；另一部分空气进入光反射体和透光罩之间，通过透光罩和前壳将空气携带的热量散到外界，最后再次吹扫承载件内外。
在上述实施例中，为了做到LED灯全方位出光，所述承载件采用能透过LED灯丝出射光的材料，如玻璃、陶瓷、塑料，同时LED灯丝4π出光；当然，这种方式并不是LED灯全方位出光的唯一方式，如，LED灯丝4π出光，承载件不透光，但LED灯丝密集地设置在所述承载件的外壁。
Claims (10)
1.一种无需金属散热器的LED路灯，所述LED路灯包括灯头和灯杆，所述灯头包括LED灯、前壳、后壳、透光罩、灯座和光反射体，所述LED灯设置在所述透光罩和光反射体之间，且固定在所述灯座上；其特征在于：所述LED灯包括：
LED灯丝；
承载件，所述承载件承载所述LED灯丝，所述承载件呈筒状，两端开口，构成气流通道，一端为进气口，另一端为出气口，并采用非金属材料；
风扇，所述风扇输送气体并吹扫所述承载件的内部和/或外部，把LED灯丝工作时产生的热带走，所述风扇被安置在气流通道的进气口端；
保护罩，所述保护罩固定在所述LED灯丝的外侧，并透过所述LED灯丝的出射光。
2.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述LED路灯进一步包括：
挡体，所述挡体的一端固定在所述光反射体上，并向所述灯杆和后壳的连接部方向延伸；
从所述承载件内部排出的气体进入所述光反射体和后壳之间，之后绕过所述挡体再次进入所述承载件内部和/或外部。
3.根据权利要求2所述的LED路灯，其特征在于：排出所述承载件内部的气体穿过光反射体上的第一通孔以进入所述光反射体和后壳之间，绕过所述挡体的气体穿过光反射体上的第二通孔或缝隙后再次进入所述承载件内部和/或外部，所述缝隙处于所述光反射体和灯座之间。
4.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述保护罩环绕并包围所述承载件并相互固定密封；或，保护罩和承载件间形成的空间的上、下与外部连通。
5.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述承载件为直的或弯曲的，为圆筒形、或由复数个各自安装有LED灯丝的承载板构成的方形和多边形。
6.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述透光罩的边缘被固定在所述前壳和后壳之间，并透过所述LED灯丝的出射光；所述前壳、后壳、透光罩和灯杆围成密封的腔体。
7.根据权利要求4所述的LED路灯，其特征在于：所述LED灯进一步包括：
连接件，所述连接件用于连接所述保护罩和电连接器；LED灯丝和风扇的驱动器设置于电连接器和连接件内或者外置于所述灯头内。
8.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述LED灯进一步包括：
气流分配导向器，所述气流分配导向器设置在所述风扇下游，把风扇产生的强制气流按要求分配到承载件内，以及承载件和保护罩之间。
9.根据权利要求1-8任一所述的无金属散热器的LED路灯的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)固定在承载件上的LED灯丝发光，出射光穿过所述保护罩；
(A2)所述LED灯丝产生的热量传导至所述承载件；
(A3)所述风扇输送气体并吹扫所述承载件的内部和/或外部，以及LED灯丝，把LED灯丝工作时产生的热带走；
(A4)排出承载件的气体的一部分进入光反射体和后壳之间，热量通过后壳散到外界，之后再次进入所述承载件内部和/或外部；另一部分进入光反射体和前壳之间，热量通过前壳和透光罩散到外界。
10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于：在步骤(A4)中，从所述承载件内部排出的气体进入所述光反射体和后壳之间，之后绕过挡体再次进入所述承载件内部和/或外部。
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- 2017-10-18 CN CN201710967820.1A patent/CN107524999A/zh active Pending
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