CN201666543U - 一种多翼展翅式led路灯散热燈壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED路灯燈壳。LED因其节能高效安全长寿等诸多优点，在路灯应用方面有逐渐普及的趋势。目前常见LED路灯所用燈壳，多采用与传统路灯兼容的结构与造型。也有一些专门设计的金属散热燈壳，其造型没有摆脱传统路灯影响。这些燈壳普遍存在体积大、重量重、散热效果不佳的缺点，有些采取了热管散热技术措施，但推广成本高，目前阶段实用性差。本实用新型优越之处在于：多翼展翅造型结构，通过增加外壳褶皱来提高铝合金燈壳有效散热面积，LED光源板紧贴铝合金灯壳薄壁安装，利于改善散热效果。由于尺寸长短任意，适应不同型号灯具，造型新颖，重量减轻，安装简易，使用方便，综合成本低廉。对推广LED路灯，提高社会经济效益，有积极意义。

Description

一种多翼展翅式LED路灯散热燈壳 

【技术领域】

本发明涉及一种燈壳，具体涉及一种多翼展翅式LED散热燈壳。 

由于LED路灯以其高效长寿安全环保等优异特点超越了传统路灯光源，因此逐渐为社会所广泛认同。但是LED光源有其特殊物理特点，因此在照明应用方面，要求其燈壳设计必须考虑各种非传统的要素。LED燈壳散热设计水平的高低，直接关系到LED光源能否扬其长避其短，既要充分发挥其半导体固态照明的优越性，又能够有效地回避其不耐高温的弱点。此外，燈壳的结构设计对于LED光源所发出光线的充分利用、合理配光也至关重要。 

【背景技术】

目前普遍服役的路灯，其光源主要采用高压钠灯，有些还采用金卤灯、高压汞灯、无极荧光灯、CFL等其它光源。这些光源器件使用时发热量大温度较高，特别是金卤灯，可谓是‘有一份热发一份光’，是在高温高热条件下发光，其光源器件必须用耐高温、抗紫外的透明无机物如石英玻璃作为外壳包裹，只有在保证其工作温度足够高的条件下，其发光效率才够高、器件才够耐用。 

传统光源应用于路灯，其外壳设计无须过多考虑对光源器件的散热问题，特别是无须刻意设法给光源器件‘降温’，而是把主要注意力集中于其光学配置以及燈壳整体造型，特别注重于外部造型美观新颖等方面，这也就是目前路灯千百种造型万变不离其宗的核心原因。久而久之，大众也自然而然地习惯于此类造型，习惯成自然地认为路灯造型就应该形如此类。当半导体固态照明新科技的LED照明光源出现时，许多工程师几乎都自然而习惯地将传统路灯造型‘移植’到完全不是同一类型光源的LED路灯应用中，就不足为怪了。 

LED是英文‘发光二极管’单词字头缩写，LED照明光源是半导体固态光源。目前商品化LED的主要技术指标水平，已经超过此前的任何人造电光源包括高压钠灯，并且从理论分析得知：其指标上升的空间至少还有50％以上，而成本将会大幅下降，可见LED照明 产业之前景将会是无可限量的。 

LED路灯以其高效长寿安全环保的优异特点，逐渐为社会所广泛认同。然而受传统路灯造型的影响，其燈壳结构设计至今没有突破性进展，大都围绕着现有路灯的造型小修小改，致使LED光源的优越性发挥不足，而其害怕高温的弱点因散热不良而受到严重威胁。有变革者，或增加通风散热通道，甚至配置强制风冷设备，或采用热管装置，但总体来看，大多显得不甚协调，综合效果欠佳。 

目前LED照明业界在解决散热问题方面，想出了不少办法，散热效果亦有明显改善。例如，采用热管技术方案，利用热传导介质的相变能转换与传输原理，将LED光源发出的大量热量从发光部位快速转移至燈壳以外相对广阔的空间进行热交换，实现对LED光源器件有效降温的目的。方案虽好，但目前使用成本偏高，何况一旦出现密封失效泄漏了相变介质，灾难性后果将不可避免。又如，液态内胆结构密封腔设计，在紧贴LED光源板位置设置空腔并注入水基防冻液，既可充分利用水溶液具有最大比热的特点，使得光源器件温升梯度极大地缓解，又充分利用液体流动性，将LED光源发出热量经由液体携带，迅速传遍密封腔所及的任何角落，充分有效而又低成本地扩大了LED燈壳的有效散热面积，明显改善散热效果。然而美中不足在于，密封效果受制于材料和工艺，产成品能否经受岁月考验？能够经受考验的产品合格率是否达标？这些问题在长期市场化运作中都将接受严峻考验。 

如何兼顾到【1】散热性能良好；【2】产品安全可靠；【3】使用维修方便；【4】造型新颖美观；【5】易于回收利用；【6】成本相对低廉这六个重要的方面，寻找到一个综合性能较好、又比较易于推广的技术方案？这正是本发明所要解决的问题。 

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、制造工艺简易、使用成本低廉、综合性能优异的LED专用燈壳，特别是能够广泛适用于户外的LED路灯、广场灯、庭院灯、隧道灯等应用场合的LED灯燈壳。 

为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种多翼展翅式LED散热燈壳。多翼展翅结构的实质，在于通过增加金属壳表面的褶皱，来有效增加金属灯壳的表面散热面积。这一目标可以通过挤压铝型材工艺很容易地实现。在LED光源板的安装上，要使其尽可能地靠近金属外壳的薄壁处，有利于减少热阻，提高散热效率。 

本发明的多翼展翅式LED散热燈壳，在制造燈壳材料的选择上，选用性价比最优的铝合金，例如选择标号为6063的铝镁合金，该材料微细结构致密，具有良好的导热性和机械强度，又便于机械加工，同时还具备亮丽表面和低廉价格。一旦灯具失效，其铝合金外壳极易分离并便于回收，使得铝合金资源得以循环利用。在燈壳制造上采用挤压模制造工艺，制造成本相对低廉，该工艺的突出优点还在于：可以根据产品的不同散热要求，任意剪裁实际使用燈壳的长短，一副模具就能适用于一个系列的不同功率要求的LED路灯应用。 

本发明一种多翼展翅式LED散热燈壳设计的核心思想，基于如下的基本要素： 

【1】结构简洁，适应性强，制造、使用、维护均简单方便； 

【2】有效散热面积大，在户外通风散热效果更好； 

【3】造型新颖美观，特征鲜明，不落俗套； 

【4】成本不高，价格平易近人，易于市场推广； 

【5】部件回收再利用率高，环保节能。 

本发明的特点在于： 

1采用铝合金挤压模制造，材料性能好，制造工艺成熟： 

a)铝合金材料来源广，存量充沛，价格低廉； 

b)用于挤压工艺的铝合金材料，微细结构致密，导热系数高，散热性能好； 

c)一模造型，长短多用，便于系列化、标准化； 

d)便于实现规模化生产，可有效降低规模化生产风险； 

e)有利于报废产品回收，实现资源循环再利用； 

f)有利于推进LED光源部件标准化进程，让占成本最大的LED光源部件实现共享、安装结构趋同，以有效降低LED路灯产品使用和维护的综合成本。 

2基于对散热通道的模拟分析，优化设计的外观造型具有诸多优点： 

a)造型美观。从纵向截面看，由中心向外伸展的多层翼展，如同特殊的航天器，又像展翅翱翔的神鸟，让人联想到千手观音。多层的翼展扩大了燈壳的有效散热面积，翼展表面及其相互之间的空间提供受热空气对流的通道，相对宽敞的间距令受热空气顺畅流动，自然风冷散热效果较好；多层结构增大的散热面积，不仅提高了空气对流散热的效果，也有效地改善了燈壳表面热辐射散热的效果。 

b)燈壳纵截面的造型设计，可以充分发挥设计师的想象空间，在遵从空气动力学、流体力学、热学等原理的前提下，任何美妙造型的设计都不为过：形如飞鸟，形如航空器，形如千手观音，甚至于奇形怪状，都可能成为大受欢迎的造型； 

c)造型设计可以将当时当地的风俗习惯、风土人情、民间传说、神话故事等因素融合其中，例如：深圳的别名是‘鹏城’，因此将LED燈壳设计成大鹏展翅式，既凸显深圳特色，又符合物理原理，可谓一举多得，妙不可言。 

3发光面设计自如，简化路灯配光设计： 

a)路灯照明是要照亮道路以及邻近区域。衡量路灯照明质量优劣的指标之一，是道路光斑照度的均匀一致性。由于路灯灯杆是间隔设置，路灯光源到路面各处的距离远近不一，差距较大，导致路灯光斑覆盖区域的路面垂直照度之强弱有5倍之差，其表现就是所谓的‘斑马纹’。为消除照度严重不一致的斑马效应，必须对路灯光源的光输出波形进行调整，也就是所谓的‘配光’。 

b)利用LED光源天生的‘指向性’特点，将若干组LED光源优化组合，拼成路灯光源总体的扫帚型光波，其在道路上的光斑为带状光斑，从而可以实现从根本上消除照度不均匀的斑马效应。采用本技术方案，配光将相对简单，如图5所示：垂直向下照射的LED光源板安装在5的位置，位置4和位置6的安装平面法线与位置5的法线有一夹角，这样安装在位置4和位置6的LED光源板分别沿所在位置的法线方向照射，自然形成带状光斑。此例仅列举了三片光源板，根据实 际需要，还可依次顺排多片，其原理及其效果在本发明人过去的专利文献中有类似的描述和具体的分析，可以参考专利文献《ZL200520035269.X面光源和路灯》、《200510021528.8面光源和路灯》。 

4为了进一步改善燈壳的散热效果，在翼展上切割开出槽口，便于上下层翼展之间通风，可以进一步改善通风散热自然冷却的效果，同时还可以减轻燈壳重量，节约材料。 

5对在翼展上开出的通风槽口加以修饰，可以极大地美化燈壳的总体造型。例如，将割裂的翼展部分修饰成树叶形，便会产生出如同棕榈树叶的效果；又如，将割裂的翼展部分修饰成羽毛形，就令人想起孔雀开屏，婀娜多姿。凡此种种，都是在符合物理原理，同时又节约环保的前提下，充分发挥设计师的想象力，达到造福人类社会，美化环境生活的至高境界。 

【附图说明】

图1是两层散热器板的‘双翼展翅式LED路灯燈壳’示意图。 

图2是单层散热器板的‘大鹏展翅式LED路灯燈壳’示意图。 

图3是三层散热器板的‘翼展上开有通风槽口的三翼展翅式LED燈壳’示意图。 

图4是多翼展翅式LED路灯燈壳部件安装示意图，图中1是滑动螺栓安装槽，2是LED光源板安装插槽，3是钢化玻璃安装插槽。 

图5是三单元LED光源板安装示意图，图中位置5安装照射正下方的LED光源板，位置4安装向右下方照射的LED光源板，位置6安装向左下方照射的LED光源板。 

图6是实际开模生产并应用的一款双翼展翅式LED路灯燈壳纵截面设计图实例。 

【具体实施方式】

实施例一、AC220V/50Hz市电网直供电80W单头LED路灯 

本实施例‘AC220V/50Hz市电网直供电80W单头LED路灯’，其光源电路部分由80颗额定功耗1W、照射角90度的Power LED(功率型LED)构成，整体光源电路安 装在铝合金过渡基板上，该过渡基板宽度和厚度与双翼展翅式铝合金燈壳匹配，安装方法如图4所示：载有LED光源电路的铝合金过渡基板从插槽2中插入，并加装螺栓紧固定位；整体LED路灯灯具采用3mm厚度的超白钢化玻璃作为透光面板，插入插槽3，整体就位后再用玻璃胶沿周边密封；驱动电源为内置式，直接安装在靠近堵头的位置；堵头采用2mm厚的铝合金板锻压而成，其上有孔，用于安装提供电源线缆通道的密封防水插座；铝合金堵头与燈壳之间配以防水硅胶垫圈，用螺钉紧固后再密封。本路灯灯具整体达到IP68防护等级，结构紧凑，只需将外接电源线连接至市电网就可实现照明。 

实施例二、AC220V/50Hz市电网直供电250W带状光斑LED路灯 

本实施例‘AC220V/50Hz市电网直供电250W带状光斑LED路灯’，原理同实施例一。如图5所示，三块80W的LED光源板分别安装在4、5、6的位置。需要说明的是：照射正下方的LED光源板，安装位置是5，其照射角度是60度，其余两块LED光源板虽然也是80W功耗，但照射角度是40度。该路灯基本无斑马效应，照明效果较好。 

实施例三、双翼展翅式LED路灯散热燈壳 

按照如图6所示的设计图纸开出的挤压模具，在280吨铝型材挤压设备上加工出铝型材。切割成长度为500mm的LED路灯燈壳，其外形如同图1所示的双翼展翅式挤压铝合金LED路灯燈壳。该燈壳的实际重量仅为6700g，可有效解决150W功耗的LED路灯散热问题，当独立架设在室外，周围无风，环境温度28℃时，点亮一个小时以后光源温度达到平衡，此时燈壳表面温度约45℃，光源LED贴片表面温度约66℃，满足散热设计要求。燈壳的安装简易，在圆柱状金属灯杆上安装，金属灯杆还会吸收大量热量，能够获得更好的散热效果。 

Claims (5)

1.一种多翼展翅式LED路灯散热燈壳，其特征是：铝合金燈壳散热部分呈层状分布结构。

2.根据权利要求1所述的一种多翼展翅式LED路灯散热燈壳，其特征是：铝合金燈壳的散热翼展部分呈N层层状分布结构，N的取值范围是1～9的整数值。

3.根据权利要求1所述的一种多翼展翅式LED路灯散热燈壳，其特征是：各层散热翼展之间的上下间距不小于5mm。

4.根据权利要求1所述的一种多翼展翅式LED路灯散热燈壳，其特征是：各层散热翼展的上表面为光滑曲面，其下表面分布有散热鳍片。

5.根据权利要求1所述的一种多翼展翅式LED路灯散热燈壳，其特征是：散热翼展上开有通风槽。

Images