CN202580858U

CN202580858U - 一种具有稳定的光输出特性的led灯具

Info

Publication number: CN202580858U
Application number: CN2012202323140U
Authority: CN
Inventors: 彭振坚; 张永刚; 蔡喆
Original assignee: ZHONGSHAN SUPERVISION TESTING INSTITUTE OF QUALITY AND METROLOGY GUANGDONG
Current assignee: ZHONGSHAN SUPERVISION TESTING INSTITUTE OF QUALITY AND METROLOGY GUANGDONG
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-22

Abstract

一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，包括LED光源、铝基板、半导体制冷片、可为LED光源供电及检测LED光源两端电压值大小的源表、以及与半导体制冷片连接以控制半导体制冷片制冷量的PID控制器，所述LED光源设于铝基板正面，所述半导体制冷片具有一冷端和热端，其冷端与铝基板背面连接，其特征在于：所述LED光源包括大功率的LED芯片或LED模组，且所述半导体制冷片的冷端至少覆盖铝基板的整个背面。其可通过控制半导体制冷片的制冷量，快速控制大功率的LED芯片或LED模组的结温，使LED灯具具有稳定的光输出特性。

Description

一种具有稳定的光输出特性的LED灯具

技术领域：

本实用新型涉及一种具有稳定的光输出特性的LED灯具。

背景技术：

LED发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。LED照明产品，是新一代的照明趋向，具有绿色环保、节能等特性。随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。

由于在照明领域的应用的巨大需求，大功率LED（特别是白光LED）更是得到快速的增长。但是目前在大功率LED灯具的光度测量方面，目前还是存在一些问题。特别是大功率LED灯具的空间光强分布曲线以及灯具总光通量等性能参数的测量结果来看，在许多光度实验室之间往往存在一定的差异，给许多LED灯具测量领域的技术工作者带来较大的困扰，同时，由于测量结果之间的差异，在节能评价、产品推广、政策制定、质量纠纷等等许多场合出现了各种问题。而这些问题严重阻碍了新型节能照明产品LED灯具的大量推广。从根本上看，解决该问题最好的方法就是提供一种具有稳定的光输出特性的LED灯具作为实验室参考用的标准灯或比对用灯。

由LED的发光特性可知，LED灯具想得到稳定的光输出，需要非常稳定地控制LED的PN结温度。传统的小功率LED发光二极管由于在散热方面并没有特别苛刻的要求，一般小功率LED光源散热方式只需要采用供电管脚散热或者周围环境散热，所以小功率的LED可以较为容易的控制其PN结温度，小功率LED校准光源也是较为容易实现的，但是大功率LED瞬间发热量大大高于小功率LED，单靠管脚或者环境温度散热无法达到控制温度的要求，需要保持大功率LED灯具的稳定光输出，必须采用新的散热结构和温度控制来实现其PN结温度的稳定。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其可通过控制半导体制冷片的制冷量，快速控制大功率的LED芯片或LED模组的结温，使LED灯具具有稳定的光输出特性。

一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，包括LED光源、铝基板、半导体制冷片、可为LED光源供电及检测LED光源两端电压值大小的源表、以及与半导体制冷片连接以控制半导体制冷片制冷量的PID控制器，所述LED光源设于铝基板正面，所述半导体制冷片具有一冷端和热端，其冷端与铝基板背面连接，其特征在于：所述LED光源包括大功率的LED芯片或LED模组，且所述半导体制冷片的冷端至少覆盖铝基板的整个背面。

因本实用新型之半导体制冷片的冷端至少覆盖铝基板的整个背面，所以可通过PID控制器控制半导体制冷片制冷量，进而快速控制铝基板的温度，从而间接快速控制大功率的LED芯片或LED模组的结温，使该灯具具有稳定的光输出特性，如稳定的光通量、空间光强分布曲线、空间色度分布、中心光强、和光束角等，结构稳定可靠，控制方式快速有效，可以用于实验室作为参考标准或比对用灯。

作为上述方案的一种改进，其还包括一处理单元，所述该处理单元与所述源表及PID控制器连接，并根据所述LED光源在恒温恒流工作状态下标定的正向电压值与源表反馈的检测值之间的差值，控制PID控制器控制半导体制冷片制冷量。

作为上述方案的进一步改进，其还包括与半导体制冷片的热端连接的散热型材，进一步加快对铝基板温度的控制，从而间接快速控制大功率的LED芯片或LED模组的结温。

作为上述方案的再一步改进，其还包括设于所述散热型材上方的散热风扇，进一步加快对铝基板温度的控制，从而间接快速控制大功率的LED芯片或LED模组的结温。

作为上述方案的再一步改进，其还包括设有第一容置腔的外壳，所述第一容置腔的上侧壁开设有进风口，下侧壁开设有与进风口对应的出风口，所述散热风扇安装于进风口处，所述散热型材安装于第一容置腔内且其散热翅片位于进风口处的散热风扇与出风口之间，结构简单，利于快速控制铝基板温度，从而间接快速控制大功率的LED芯片或LED模组的结温。

作为上述方案的进一步改进，所述外壳上还设有第二容置腔，该第二容置腔位于第一容置腔的一侧，其为一端开口，另一端与第一容置腔贯穿的腔室，所述半导体制冷片设于第一容置腔与第二容置腔之间，所述铝基板及LED光源位于第二容置腔并靠近开口处，结构简单。

作为上述方案的进一步改进，所述外壳还设有位于第一容置腔另一侧的第三、四、五容置腔，所述PID控制器设于第三容置腔内，所述处理单元设于第四容置腔内，所述第五容置腔内设有为PID控制器、处理单元、以及所述散热风扇供电的电源模块。

作为上述方案的进一步改进，所述壳体于第二容置腔的开口处还设有一反光罩，使之成为一个即具有稳定光源又具有固定空间配光曲线的LED灯具。

作为上述方案的进一步改进，所述壳体于第一容置腔的进风口上方设有一与散热风扇对应的防护罩，防止手指触碰散热风扇。

作为上述方案的进一步改进，所述LED光源还包括散热基座，所述大功率的LED芯片或LED模组设于该散热基座上，该散热基座与所述铝基板的正面连接。

作为上述方案的进一步改进，所述散热基座与所述铝基板之间还设有温度探测器，该温度探测器通过PID控制器与所述处理单元连接。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示，一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，包括由散热基座2以及设于散热基座2上的大功率的LED芯片或LED模组1构成的LED光源、铝基板6、半导体制冷片9、可为LED芯片或LED模组1供电及检测LED芯片或LED模组1两端电压值大小的高精度源表（图中未示出）、与半导体制冷片9连接以控制半导体制冷片制冷量的直流PID控制器11、以及与所述高精度源表及直流PID控制器11连接的处理单元，本实施例中的处理单元为单片机15。所述散热基座2与所述铝基板6的正面连接，所述半导体制冷片具有一冷端和热端，其冷端与铝基板6背面连接，且冷端覆盖铝基板6的整个背面，所述处理单元根据所述LED芯片或LED模组1在恒温、恒流（此恒流指额定电流）工作状态下标定的正向电压值与高精度源表反馈的检测值之间的差值，控制直流PID控制器11控制半导体制冷片9的制冷量。

还包括设有第一容置腔、第二容置腔、第三容置腔、第四容置腔、第五容置腔的方形金属外壳8、与半导体制冷片9的热端连接的散热型材5、设于所述散热型材5上方的散热风扇7。所述第一容置腔的上侧壁开设有进风口，下侧壁开设有与进风口对应的出风口10，所述散热风扇7安装于进风口处，所述散热型材5安装于第一容置腔内且其散热翅片位于进风口处的散热风扇7与出风口10之间。所述第二容置腔位于第一容置腔的一侧，其为一端开口，另一端与第一容置腔贯穿的腔室，所述半导体制冷片9设于第一容置腔与第二容置腔之间，所述铝基板6及LED光源位于第二容置腔并靠近开口处。所述第三、四、五容置腔位于第一容置腔的另一侧，所述PID控制器11设于第三容置腔内，所述单片机15设于第四容置腔内，所述第五容置腔内设有为所述PID控制器11、单片机15、以及散热风扇7供电的电源模块13。所述第五容置腔的外侧壁上还设有一可与外接电源实现连接的电源接口16，所述第一容置腔上于靠近第二容置腔一侧的外侧壁上还设有便于所述的外接高精度源表与所述LED光源实现电连接的接口14。所述壳体11于第二容置腔的开口处还设有一反光罩4。所述壳体11于第一容置腔的进风口上方设有一与散热风扇7对应的防护罩12。所述散热基座2与所述铝基板6之间还设有温度探测器3，该温度探测器3通过直流PID控制器11与所述单片机15连接。

由于LED的光度特性与LED的结温是一个直接的关系，保持恒定的结温就是保持LED稳定的光输出，而由LED的温度电压特性又可以在恒定的额定工作电流下，结温值与正向电压值是一个反比例的关系，所以当改变该LED灯具的环境温度、灯头朝向、周围风速等等因素的时候，由于影响了LED灯具的散热条件，将改变结温，从而影响了灯具的光输出。所以将该灯具在恒温、恒流（此恒流指额定电流）工作状态下标定的正向电压值输入单片机控制软件中，当改变该灯具的散热条件时，随着LED的结温的改变，高精度表源所测量得到的正向电压值将发生一定的变化，由测量得到的电压值与标定时的电压值的差值转换成直流PID控制器11的温度控制量，从而缩小测量电压与标定时的正向电压值差值。如果将该过程采用足够的快速采样速率，以及快速控制的技术，只要该灯具的散热条件稳定之后，该灯具将获得一个与标定时一致的正向电压。从而保证了该灯具不管外部散热条件的任何变化，该灯具的结温不会改变，所以该灯具具有稳定发光的特性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型专利范围所做的同等变化与修饰，皆落入本实用新型专利涵盖的范围。

Claims

1.一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，包括LED光源、铝基板、半导体制冷片、可为LED光源供电及检测LED光源两端电压值大小的源表、以及与半导体制冷片连接以控制半导体制冷片制冷量的PID控制器，所述LED光源设于铝基板正面，所述半导体制冷片具有一冷端和热端，其冷端与铝基板背面连接，其特征在于：所述LED光源包括大功率的LED芯片或LED模组，且所述半导体制冷片的冷端至少覆盖铝基板的整个背面。

2.根据权利要求1所述的一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其特征在于：还包括一处理单元，所述该处理单元与所述源表及PID控制器连接，并根据所述LED光源在恒温恒流工作状态下标定的正向电压值与源表反馈的检测值之间的差值，控制PID控制器控制半导体制冷片制冷量。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其特征在于：还包括与半导体制冷片的热端连接的散热型材。

4.根据权利要求3所述的一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其特征在于：还包括设于所述散热型材上方的散热风扇。

5.根据权利要求4所述的一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其特征在于：还包括设有第一容置腔的外壳，所述第一容置腔的上侧壁开设有进风口，下侧壁开设有与进风口对应的出风口，所述散热风扇安装于进风口处，所述散热型材安装于第一容置腔内且其散热翅片位于进风口处的散热风扇与出风口之间。

6.根据权利要求5所述的一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其特征在于：所述外壳还设有第二容置腔，该第二容置腔位于第一容置腔的一侧，其为一端开口，另一端与第一容置腔贯穿的腔室，所述半导体制冷片设于第一容置腔与第二容置腔之间，所述铝基板及LED光源位于第二容置腔并靠近开口处。

7.根据权利要求6所述的一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其特征在于：所述外壳还设有位于第一容置腔另一侧的第三、四、五容置腔，所述PID控制器设于第三容置腔内，所述处理单元设于第四容置腔内，所述第五容置腔内设有为PID控制器、处理单元、以及所述散热风扇供电的电源模块。

8.根据权利要求7所述的一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其特征在于：所述壳体于第二容置腔的开口处还设有一反光罩。

9.根据权利要求8所述的一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其特征在于：所述壳体于第一容置腔的进风口上方设有一与散热风扇对应的防护罩。

10.根据权利要求9所述的一种具有稳定的光输出特性的LED灯具，其特征在于：所述LED光源还包括散热基座，所述大功率的LED芯片或LED模组设于该散热基座上，该散热基座与所述铝基板的正面连接，所述散热基座与所述铝基板之间还设有温度探测器，该温度探测器通过PID控制器与所述处理单元连接。