CN108006563A - Led草坪灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED草坪灯，该结构包括：灯杆17；蓄电池16，设置于所述灯杆17内部；控制电路15，设置于所述灯杆17内部，电连接所述蓄电池16；灯罩12，设置于所述灯杆17上表面；灯基座18，设置于所述灯罩12内部，电连接所述控制电路15；LED灯珠13，设置于所述灯基座18上表面；太阳能电池板11，设置于所述灯杆17侧上方；光传感器14，设置于所述灯杆17侧面，电连接所述控制电路15。本发明的LED草坪灯采用太阳能对草坪灯进行供电，绿色环保无污染。

Description

LED草坪灯
技术领域
本发明涉及照明技术领域，特别涉及一种LED草坪灯。
背景技术
草坪灯被广泛运用于城市慢车道、窄车道、居民小区、旅游景区、公园、广场、私家花园、庭院走廊等公共场所的道路用来道路照明，提高人们夜间出行的安全性用来增加人们户外活动的时间，提高生命财产的安全。草坪灯具既能提供必要的照明及生活便利，增加居民安全感，又能突显城市亮点，演绎亮丽风格，已经发展为成熟的产业链。
近年来，随着具有低碳、节能、环保的理念，草坪灯中最重要的组成模块光源普遍采用LED灯具。LED具有寿命长、发光效率高、显色性好、安全可靠、色彩丰富和易于维护的特点，是自煤气照明、白炽灯和荧光灯之后，人类照明史上的一次大飞跃，迅速提升了人类生活的照明质量。
LED多采用GaN基蓝光灯芯加黄色荧光的方式产生白光，以实现照明，由于LED光源发出的光一般呈发散式分布，即朗伯分布，导致光源照明亮度不够集中，一般需要通过外部透镜进行二次整形，以适应具体场合的照明需求，因此增加了生产成本；其次，目前的大功率白光LED封装结构中，荧光粉一般是直接涂覆在芯片表面，由于芯片对于后向散射的光线存在吸收作用，因此，这种直接涂覆的方式将会降低封装的取光效率，此外，芯片产生的高温会使荧光粉的量子效率显著下降，从而严重影响到封装的流明效率。
发明内容
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种LED草坪灯。
具体地，本发明一个实施例提出的一种LED草坪灯，包括：
灯杆17；
蓄电池16，设置于所述灯杆17内部；
控制电路15，设置于所述灯杆17内部，电连接所述蓄电池16；
灯罩12，设置于所述灯杆17上表面；
灯基座18，设置于所述灯罩12内部，电连接所述控制电路15；
LED灯珠13，设置于所述灯基座18上表面；
太阳能电池板11，设置于所述灯杆17侧上方；
光传感器14，设置于所述灯杆17侧面，电连接所述控制电路15。
在本发明的一个实施例中，所述灯罩12内涂覆高透膜。
在本发明的一个实施例中，所述灯罩12外涂覆纳米TiO2薄膜。
在本发明的一个实施例中，所述LED灯珠13的数量为N个，其中，N大于2。
在本发明的一个实施例中，所述LED灯珠13为白光LED灯。
在本发明的一个实施例中，所述白光LED灯包括：
散热基板21、LED灯芯、下层硅胶22、半球形硅胶球23以及上层硅胶24；其中，所述LED灯芯位于所述散热基板21的上表面，所述下层硅胶22位于所述LED灯芯的上表面；所述半球形硅胶球23位于所述下层硅胶22的上表面，所述上层硅胶24位于所述下层硅胶22及所述半球形硅胶球23的上表面。
在本发明的一个实施例中，所述散热基板21的材料为金属铜，厚度为0.5～10mm。
在本发明的一个实施例中，所述LED灯芯为GaN基蓝光芯片。
在本发明的一个实施例中，所述上层硅胶24为半圆形硅胶层。
在本发明的一个实施例中，所述半球形硅胶球23和所述上层硅胶24中至少有一层包含有黄色荧光粉。
本发明实施例，具备如下优点：
1、本发明采用太阳能对草坪灯进行供电，绿色环保无污染。
2、本发明通过光传感器采集光线的变化，发送给控制电路，利用控制电路对信号进行处理转换后控制蓄电池进行供电，合理地优化电能的利用。
3、本发明的白光LED灯内部封装采用半球形硅胶球，使LED芯片所发射出来的光能够更多的透过封装材料照射出去。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为本发明实施例提供的一种LED草坪灯结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种白光LED灯的封装方法流程图；
图3为本发明实施例提供的一种GaN基蓝光芯片结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种白光LED灯的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种散热基板结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种白光LED灯的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种LED草坪灯结构示意图。
该结构包括：
灯杆17；
蓄电池16，设置于所述灯杆17内部；
控制电路15，设置于所述灯杆17内部，电连接所述蓄电池16；
灯罩12，设置于所述灯杆17上表面；
灯基座18，设置于所述灯罩12内部，电连接所述控制电路15；
LED灯珠13，设置于所述灯基座18上表面；
太阳能电池板11，设置于所述灯杆17侧上方；
光传感器14，设置于所述灯杆17侧面，电连接所述控制电路15。
进一步地，所述灯罩12内涂覆高透膜。
进一步地，所述灯罩12外涂覆纳米TiO2薄膜。
进一步地，所述LED灯珠13的数量为N个，其中，N大于2。
进一步地，所述LED灯珠13为白光LED灯。
进一步地，所述白光LED灯包括：
散热基板21、LED灯芯、下层硅胶22、半球形硅胶球23以及上层硅胶24，其中所述LED灯芯设置于所述散热基板21的上表面，所述下层硅胶22设置于所述LED灯芯的上表面；所述半球形硅胶球23设置于所述下层硅胶22的上表面，所述上层硅胶24设置于所述下层硅胶22及所述半球形硅胶球23的上表面。
进一步地，所述散热基板21的材料为金属铜，厚度为0.5～10mm。
进一步地，所述LED灯芯为GaN基蓝光芯片。
进一步地，所述上层硅胶24为半圆形硅胶层。
进一步地，所述半球形硅胶球23和所述上层硅胶24中至少有一层包含有黄色荧光粉。
本发明实施例的有益效果具体为：
1、本发明实施例采用太阳能对草坪灯进行供电，绿色环保无污染。
2、本发明实施例通过光传感器采集光线的变化，发送给控制电路，利用控制电路对信号进行处理转换后控制蓄电池进行供电，合理地优化电能的利用。
3、本发明实施例的白光LED灯内部封装采用半球形硅胶球，使LED芯片所发射出来的光能够更多的透过封装材料照射出去。
实施例二
请继续参见图1，本实施例在上述实施例的基础上对LED草坪灯详细描述。
如图1所示，本发明实施例公开了一种草坪灯，包括：灯杆17、蓄电池16、控制电路15、灯罩12、灯基座18、电连接所述控制电路15；LED灯珠13、太阳能电池板11以及光传感器14。其中，蓄电池16设置于灯杆17内部；控制电路15，设置于灯杆17内部，电连接蓄电池16；灯罩12，设置于灯杆17上表面；灯基座18，设置于灯罩12内部，电连接控制电路15；LED灯珠13，设置于灯基座18上表面；太阳能电池板11，设置于灯杆17侧上方；光传感器14，设置于灯杆17侧面，电连接控制电路15。
其中，灯罩12内涂覆高透膜，减少灯罩对灯光的削弱，让LED灯实现最大照明效果；灯罩12外涂覆纳米TiO2薄膜，纳米TiO2具有超强的疏水性，水在该表面材料上形成球形水珠，水珠滚动时带走灯罩表面的灰尘等污染物，达到自清洁的作用。灯基座18上表面设置多个LED灯珠13，LED灯珠13为白光LED灯，保证亮度又节能环保。
白天太阳能电池板11将太阳能转化为电能并将电能蓄积在蓄电池16内，晚上光传感器14根据光线的变化进行信号采集，光传感器14将信号发送至控制电路15，控制电路15对信号进行处理转换后控制蓄电池16进行供电，电流经控制电路15供给灯基座18，LED灯珠供电后发出白光，从而提供照明。由于本发明实施例采用太阳能供电的方式替代传统的市电进行供电，因此可以节约电能，方便使用。
实施例三
为了更好的解决LED草坪灯发光效率低的问题，本实施例将LED草坪灯的发光源白光LED的结构进行了进一步的改进。
请继续参见图3且一并参见图4、图5和图6，图4为本发明实施例提供的一种白光LED灯的结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种散热基板结构示意图；图6为本发明实施例提供的另一种白光LED灯的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上对白光LED灯的结构详细介绍，该白光LED灯的结构如图4所示，包括：带有LED灯芯的封装散热基板21，下层硅胶22、半球形硅胶球23，上层硅胶24。其中，半球形硅胶球23的半径R大于10微米；半球形硅胶球23到LED灯芯的距离L1大于10微米；半球形硅胶球23之间的间距为5～10微米，越小越好；散热基板21的厚度D为90～140微米；散热基板21的宽度W大于5mil(1mil＝1/45mm)，或者大于20微米。
如图3所示，其中，LED灯芯为GaN基蓝光芯片，该芯片包括：衬底材料1，GaN缓冲层2，N型GaN层3，P型GaN量子阱宽带隙材料4，InGaN层5，P型GaN量子阱宽带隙材料6，AlGaN阻挡层材料7，P型GaN层8。
如图5所示，其中，散热基板21的材料为金属铜，散热基板的厚度D为0.5～10mm。散热基板内部具有沿宽度W方向且平行散热基板平面、垂直散热基板长度L方向的圆形通孔，圆形通孔的数量为n且n≥2、直径为0.2～0.4mm，圆形通孔之间的间距L2为0.5～10mm。圆形通孔可以直接铸造形成，或者在铜散热基板上沿宽度方向直接钻孔形成。散热基板的面积可以根据灯具需要进行裁剪。
其中，下层硅胶为不含有荧光粉的耐高温硅胶层，半球形硅胶球含有黄色荧光粉，上层硅胶含有黄色荧光粉，通过LED灯芯发出的蓝光与半球形硅胶球及上层硅胶中的黄光混合形成白光，通过改变上层硅胶中黄色荧光粉的含量，可以连续调节光的色温。
进一步地，下层硅胶折射率小于上层硅胶，半球形硅胶球材料的折射率大于下层硅胶折射率以及大于上层硅胶折射率。
进一步地，本实施方式中，半球形硅胶球23呈半球状形成平凸镜，在空气中，平凸镜的焦距在距离表面顶端r/(n2-n1)距离处，而在本实施方式中，由于半球形硅胶球23涂覆在下层硅胶22之上，因此，该平凸镜的焦距为r/(n2-n1)，其中，n2是该平凸镜的折射率，也即所述半球形硅胶球23的折射率，n1是下层硅胶22的折射率，r是透镜的半径，也即所述上层硅胶24的半径。
进一步地，如图6所示，LED灯芯设置于散热基板上，LED灯芯上层封装含有黄色荧光粉的硅胶层，LED灯芯发出的蓝光激发黄色荧光粉产生黄光，黄光与蓝光混合形成最终LED灯发出的白光。
本实施例采样白光LED灯作为草坪灯的光源具有低碳、节能、环保的优点，此外，LED灯具有寿命长、发光效率高、显色性好、安全可靠和易于维护的优点。
实施例四
请参见图2和图3，图2为本发明实施例提供的一种白光LED灯的封装方法流程图，图3为本发明实施例提供的一种GaN基蓝光芯片结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例将较为详细地对白光LED灯的工艺流程进行介绍。该方法包括：
S1、LED灯芯选取
选取GaN基蓝光芯片作为LED灯芯，GaN基蓝光芯片的结构如图3所示，该芯片包括：衬底材料1，GaN缓冲层2，N型GaN层3，P型GaN量子阱宽带隙材料4，InGaN层5，P型GaN量子阱宽带隙材料6，AlGaN阻挡层材料7，P型GaN层8。
S2、散热基板选取
S21、支架/散热基板准备
选取金属铜作为散热基板的材料，散热基板的厚度为0.5～10mm。散热基板内部具有沿宽度方向且平行散热基板平面的圆形通孔；其中，圆形通孔的数量为n且n≥2、直径为0.2～0.4mm，圆形通孔之间的间距为0.5～10mm。圆形通孔可以直接铸造形成，或者在铜散热基板上沿宽度方向直接钻孔形成。散热基板的面积可以根据灯具需要进行裁剪。
S22、支架/散热基板清洗；
将支架/散热基板的污渍、尤其是油渍清洗干净。进行封装时，支架与散热基板必须保持清洁。
S23、支架/散热基板烘烤；
将支架/散热基板进行烘烤，保持支架/散热基板的干燥。
S3、LED灯芯焊接
S31、印刷焊料
将焊料印刷到LED灯芯上；
S32、固晶检验
将印刷有焊料的LED灯芯进行固晶检验；
S33、回流焊接
利用回流焊焊接工艺将LED灯芯焊接到散热基板上方，焊接采用标准的回流焊工艺。
S4、硅胶生长
S41、下层硅胶的制备；
S411、在设置有LED灯芯的散热基板上方利用涂覆方式涂覆第一硅胶层，第一硅胶层为不含有荧光粉的耐高温硅胶层；
S412、烘烤第一硅胶层，烘烤温度为90～125℃，烘烤时间为15～60min，将第一硅胶层固化形成下层硅胶。
S42、半球形硅胶球的制备；
S421、在下层硅胶上表面利用涂覆方式涂覆硅胶球材料，其中硅胶球材料黄色荧光粉；其中，含有黄色荧光粉的硅胶球材料由如下步骤配置：
S4211、配置荧光粉胶
根据具体LED灯具指标要求，配置黄色荧光粉，其中黄光荧光粉可采用(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce、(Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu、AESi2O2N2:Eu、M-α-SiAlON:Eu等材料配置，并将黄色荧光粉与硅胶球材料进行混合；
S4212、颜色测试
将混合后的硅胶球材料进行颜色测试，使其荧光波长为570nm～620nm之间；
S4213、烘烤
将颜色测试后的硅胶球材料进行烘烤。
S422、在硅胶球材料上利用第一半球形模具形成硅胶球；
S423、烘烤设置有第一半球形模具的硅胶球材料，烘烤温度为90～125℃，烘烤时间为15～60min，使硅胶球材料固化；
S424、在烘烤完成之后，将第一半球形模具去除，形成半球形硅胶球；
优选地，半球形硅胶球可以呈矩形均匀排列或者交错排列；
S43、上层硅胶的制备。
S431、在半球形硅胶球及下层硅胶上方利用涂覆方式涂覆第二硅胶层，其中第二硅胶层含有黄色荧光粉；其中，含有黄色荧光粉的第二硅胶层由如下步骤配置：
S4311、配置荧光粉胶
根据具体LED灯具指标要求，配置黄色荧光粉，其中黄光荧光粉可采用(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce、(Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu、AESi2O2N2:Eu、M-α-SiAlON:Eu等材料配置，并将黄色荧光粉与第二硅胶层进行混合；
S4312、颜色测试
将混合后的第二硅胶层进行颜色测试，使其荧光波长为570nm～620nm之间；
S4313、烘烤
将颜色测试后的第二硅胶层进行烘烤。
S432、在第二硅胶层内设置第二半球形模具，利用第二半球形模具在第二硅胶层内形成第二半球形硅胶；
S433、烘烤设置有第二半球形模具的第二硅胶层，烘烤温度为90～125℃，烘烤时间为15～60min，使具有第二半球形模具的第二硅胶层固化；
S434、烘烤完成之后，将设置在第二硅胶层内的第二半球形模具去除，形成上层硅胶；
S44、长烤；
烘烤下层硅胶、半球形硅胶透镜、上层硅胶，烘烤温度为100～150℃，烘烤时间为4～12h，以完成白光LED灯的封装；
优选地，下层硅胶折射率小于上层硅胶，半球形硅胶球材料的折射率大于下层硅胶折射率且大于上层硅胶折射率。
S5、测试、分捡封装完成的白光LED灯
S6、包装测试合格的白光LED灯的封装结构
本实施例的有益效果如下：
1、本实施例中荧光粉与LED灯芯分离，解决了高温引起荧光粉量子效率下降的问题。
2、本实施例中硅胶含有荧光粉，使得光线在二次调整过程中部分变成黄光，通过改变上层硅胶中黄色荧光粉的含量，可以连续调节光的颜色从白光再变为黄光，还可以调节光源的色温。
3、本实施例中与LED灯芯接触的硅胶为耐高温的硅胶，解决了硅胶老化发黄引起的透光率下降的问题。
4、本实施例利用不同种类硅胶折射率不同的特点，在硅胶中形成半球形硅胶球，改善LED芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中。
5、本实施例制备的白光LED灯的封装结构下层硅胶折射率小于上层硅胶，半球形硅胶球材料的折射率大于下层硅胶折射率且大于上层硅胶折射率，这种设置方式可以提高LED芯片的透光率，使LED芯片所发射出来的光能够更多的透过封装材料照射出去。
6、本实施例采用中间通孔的方式，在强度几乎没有变化的同时，降低了铜材料的成本；采用中间通孔的方式，可以增加空气流通的通道，利用空气的热对流，增加了散热效果。
综上所述，本文中应用了具体个例对本发明实施例提供的一种LED草坪灯的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED草坪灯，其特征在于，包括：
灯杆(17)；
蓄电池(16)，设置于所述灯杆(17)内部；
控制电路(15)，设置于所述灯杆(17)内部，电连接所述蓄电池(16)；
灯罩(12)，设置于所述灯杆(17)上表面；
灯基座(18)，设置于所述灯罩(12)内部，电连接所述控制电路(15)；
LED灯珠(13)，设置于所述灯基座(18)上表面；
太阳能电池板(11)，设置于所述灯杆(17)侧上方；
光传感器(14)，设置于所述灯杆(17)侧面，电连接所述控制电路(15)。
2.根据权利要求1所述的LED草坪灯，其特征在于，所述灯罩(12)内涂覆高透膜。
3.根据权利要求1所述的LED草坪灯，其特征在于，所述灯罩(12)外涂覆纳米TiO2薄膜。
4.根据权利要求1所述的LED草坪灯，其特征在于，所述LED灯珠(13)的数量为N个，其中，N大于2。
5.根据权利要求1所述的LED草坪灯，其特征在于，所述LED灯珠(13)为白光LED灯。
6.根据权利要求5所述的LED草坪灯，其特征在于，所述白光LED灯包括：
散热基板(21)、LED灯芯、下层硅胶(22)、半球形硅胶球(23)以及上层硅胶(24)；其中，所述LED灯芯位于所述散热基板(21)的上表面，所述下层硅胶(22)位于所述LED灯芯的上表面；所述半球形硅胶球(23)位于所述下层硅胶(22)的上表面，所述上层硅胶(24)位于所述下层硅胶(22)及所述半球形硅胶球(23)的上表面。
7.根据权利要求6所述的LED草坪灯，其特征在于，所述散热基板(21)的材料为金属铜，厚度为0.5～10mm。
8.根据权利要求6所述的LED草坪灯，其特征在于，所述LED灯芯为GaN基蓝光芯片。
9.根据权利要求6所述的LED草坪灯，其特征在于，所述上层硅胶(24)为半圆形硅胶层。
10.根据权利要求6所述的LED草坪灯，其特征在于，所述半球形硅胶球(23)和所述上层硅胶(24)中至少有一层包含有黄色荧光粉。
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