CN207674291U - 节能大功率led工矿灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能大功率LED工矿灯，包括：外壳(1)；PCB板(2)，设置于所述外壳(1)内且固接于所述外壳(1)上表面的下侧；光源(3)，设置于所述PCB板(2)的下表面；透镜盖(4)，设置于所述光源(3)外部；散热装置(5)，设置于所述外壳(1)的上表面，所述散热装置(5)沿中心轴具有圆柱形空腔；风扇装置(6)，设置于所述散热装置(5)的上表面；温度传感器(7)，设置于所述圆柱形空腔的内表面；控制装置(8)，设置于所述PCB板(2)的上表面且位于所述圆柱形空腔内部；驱动电源(9)，设置于所述风扇装置(6)的上表面，与所述光源(3)、所述风扇装置(6)、所述温度传感器(7)、所述控制装置(8)分别电连接。本实用新型实施例的节能大功率LED工矿灯节能环保且散热效果好。

Description

节能大功率LED工矿灯

技术领域

本实用新型属于LED照明技术领域，具体涉及一种节能大功率LED工矿灯。

背景技术

随着LED技术的发展，LED灯具在全球范围内普及推广，应用于各个企业领域。我们知道，在工厂的能耗中，照明能耗占有一定的分量，因此，对于厂矿的照明灯具的选用中，如何实现节能、环保是一个重要的课题。采用新型的LED光源为基础的照明灯具，除了节能环保之外，它还具有寿命长，响应快等优点，因此，近年来，广受消费者的青睐。

LED工矿灯使用的是固态的冷光源，是一种新型的光源种类，具有很小的发热率，光效高并且耗电量很低，相比于传统的白炽灯和节能灯节能率要高百分之七十，是一种高效节能、理想的工矿作业灯具。随着LED的功率以及集成度的升高，LED的发热热流密度迅猛增加，其散热问题变得越来越严重。过高的LED结温不但使LED的寿命急剧衰减，还会对LED的峰值波长、光功率、光通量等诸多性能参数造成严重甚至致命的影响。因此，对于LED工矿灯的灯壳外部的散热部件表面散热温度不能过高，设计时应使矿灯的外部散热温度不高于40℃。现有技术中常常采用风扇装置对LED工矿灯进行散热。同时，因为LED工矿灯在井下工作时、需要十几个小时的持续照明及负荷轻的要求。因此，对于LED工矿灯的设计需要尽量满足节能要求。

因此，如何平衡LED工矿灯的节能和散热，在节省电能的同时还能对LED工矿灯进行合理降温已经成为目前研究的重点问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种节能大功率LED工矿灯。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型实施例提供了一种节能大功率LED工矿灯，包括：

外壳1；

PCB板2，设置于所述外壳1内且固接于所述外壳1上表面的下侧；

光源3，设置于所述PCB板2的下表面；

透镜盖4，设置于所述光源3外部；

散热装置5，设置于所述外壳1的上表面，所述散热装置5沿中心轴具有圆柱形空腔；

风扇装置6，设置于所述散热装置5的上表面；

温度传感器7，设置于所述圆柱形空腔的内表面，用于检测所述散热装置5的温度；

控制装置8，设置于所述PCB板2的上表面且位于所述圆柱形空腔内部，用于控制所述风扇装置6开启；

驱动电源9，设置于所述风扇装置6的上表面，与所述光源3、所述风扇装置6、所述温度传感器7、所述控制装置8分别电连接，用于给所述大功率LED工矿灯供电。

在本实用新型的一个实施例中，所述散热装置5上具有若干散热翅片，均匀分布于所述圆柱形空腔外侧。

在本实用新型的一个实施例中，所述透镜盖4与所述外壳1固接处设置有密封圈。

在本实用新型的一个实施例中，所述驱动电源9为可拆卸驱动电源。

在本实用新型的一个实施例中，所述驱动电源9为蓄电池。

在本实用新型的一个实施例中，所述外壳1的材料为铝。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型实施例的节能大功率LED工矿灯的风扇装置和散热装置同时对大功率LED灯进行散热，可以大大提高散热效果，散热效果好；能够避免电能浪费，节能环保。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种节能大功率LED工矿灯的装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种节能大功率LED工矿灯的散热装置的截面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种大功率LED灯的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种氮化镓铝紫外芯片的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种大功率LED灯发光原理示意图；

图6A、图6B为本实用新型实施例提供的一种多个半球形透镜的排列示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的一种节能大功率LED工矿灯的装置结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种节能大功率LED工矿灯的散热装置的截面结构示意图；该节能大功率LED工矿灯包括：

外壳1；

PCB板2，设置于所述外壳1内且固接于所述外壳1上表面的下侧；

光源3，设置于所述PCB板2的下表面；

透镜盖4，设置于所述光源3外部；

散热装置5，设置于所述外壳1的上表面，所述散热装置5沿中心轴具有圆柱形空腔；

风扇装置6，设置于所述散热装置5的上表面；

温度传感器7，设置于所述圆柱形空腔的内表面，用于检测所述散热装置5的温度；

控制装置8，设置于所述PCB板2的上表面且位于所述圆柱形空腔内部，用于控制所述风扇装置6开启；

驱动电源9，设置于所述风扇装置6的上表面，与所述光源3、所述风扇装置6、所述温度传感器7、所述控制装置8分别电连接，用于给所述大功率LED工矿灯供电。

其中，所述散热装置5上具有若干散热翅片，均匀分布于所述圆柱形空腔外侧。

进一步地，所述透镜盖4与所述外壳1固接处设置有密封圈。

其中，透镜盖4和外壳1形成密闭的空腔，可以防水防气。

其中，所述驱动电源9为可拆卸驱动电源。

优选地，所述驱动电源9为蓄电池。

优选地，所述外壳1的材料为铝。所述外壳1内侧为反光镜，可以使光源聚集。

其中，所述光源3包括若干均匀分布于所述PCB板2上的大功率LED灯30。

本实用新型实施例中的节能大功率LED工矿灯的工作原理为：由温度传感器实时监控散热装置5的温度，当散热装置(5)温度没有达到阈值时，仅适用散热装置5对大功率LED灯30进行散热；当散热装置5的温度大于等于阈值时，控制装置8启动风扇装置6，由风扇装置6对散热装置5和大功率LED灯30同时进行散热，待温度降到阈值以下时，控制装置8控制风扇装置6关闭。

本实用新型实施例的节能大功率LED工矿灯的风扇装置和散热装置同时对大功率LED灯进行散热，可以大大提高散热效果，散热效果好；能够避免风扇装置长时间运转导致的电能浪费，节能环保。

实施例二

本实施例在上述实施例的基础上，为了进一步提升节能大功率LED工矿灯的散热效果，重点对大功率LED灯30进行了设计，下文进行详细描述。如图3所示，图3为本实用新型实施例提供的一种大功率LED灯的结构示意图；其中，本实用新型实施例提供的一种大功率LED灯30，包括，

散热基板31；

LED芯片，所述LED芯片固接在所述散热基板31上；

硅胶层，包括第一硅胶层32、半球形透镜层33和第二硅胶层34，所述半球形透镜层33嵌入所述第一硅胶层32和所述第二硅胶层34之间，其中，所述半球形透镜层33含有多个半球形透镜，所述第二硅胶层34含有荧光粉。

其中，第一硅胶层和半球形透镜层上不含有荧光粉，第二硅胶层含有荧光粉，将荧光粉与LED芯片隔离，解决了在高温条件下大功率LED灯引起的荧光粉的量子效率下降的问题。

如图4所示，图4为本实用新型实施例提供的一种氮化镓铝紫外芯片的结构示意图；所述LED芯片为氮化镓铝紫外芯片。

进一步的，所述荧光粉为红色、绿色和蓝色三种荧光粉混合而成。

其中，红色、绿色和蓝色荧光粉混合形成的荧光粉，根据不同配比混合，使得经紫外灯芯的照射可以发出不同颜色的光，可以按照使用需求，变成任意颜色，另外，还可以调节光源的色温。

进一步的，所述第二硅胶层34的上表面为弧形或者半球形。

进一步的，所述第一硅胶层32的折射率小于所述第二硅胶层34的折射率，且所述半球形透镜层33的折射率大于所述第二硅胶层34的折射率。

进一步的，所述半球形透镜层33的顶面到所述第二硅胶层34的上表面的距离为L，L小于2R/(n2-n1)之间，其中，n2是所述半球形透镜层33的折射率，n1为所述第一硅胶层32和所述第二硅胶层34的折射率的平均值。

其中，利用不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，在第一硅胶层和第二硅胶层之间设置半球形透镜层，改善了LED芯片发光分散的问题，使发出的光能够更加集中。进一步的，所述半球形透镜层33上半球形透镜层的折射率大于上下两层硅胶层的折射率，且第一硅胶层的折射率小于第二硅胶层的折射率，这样可以避免全反射，使得LED芯片发出的光能够更多的透过封装材料照射出去。

其中，半球形透镜的直径为10-200微米，且多个所述半球形透镜均匀间隔排列，间距为10-200微米。

如图6A、图6B所示，图6A、图6B为本实用新型实施例提供的一种多个半球形透镜的排列示意图；其中，多个所述半球形透镜呈矩形排列或者交错排列。

进一步的，所述散热基板31为实心铁板，且所述散热基板31的厚度介于0.5-10mm之间。

进一步的，还包括支架，所述散热基板31通过卡扣或者点胶方式固定于所述支架上。

本实用新型实施例的节能大功率LED工矿灯因为采用了特殊设计的大功率LED灯，发光效率高，散热好。

实施例三

在上述实施例的基础上，本实施例将较为详细地对大功率LED灯30的工艺流程进行介绍。该方法包括：

步骤1、准备散热基板31；

具体的包括：选取所述散热基板31；

清洗所述散热基板31，将散热基板31上面的污渍，尤其是油渍清洗干净；

将所述散热基板31烘干。

步骤2、准备LED芯片，并将所述LED芯片固接在所述散热基板31上；

本实用新型实施例中，LED芯片为氮化镓铝紫外芯片(AlGaN)，如图4所示，图4为本实用新型实施例提供的一种氮化镓铝紫外芯片的结构示意图；其中，紫外芯片结构包括：层100为衬底材料，层200为N型AlGaN层，层300为MQW层，层400为Al_xGaN_1-xN/Al_yGaN_1-yN层(其中，0.5>x>y)，层500为P型AlGaN层，层600为P型GaN层，层700为P型触点，层800为设置在层2上的N型触点；将LED芯片的阴极引线和阳极引线利用回流焊焊接工艺焊接到散热基板31上方，然后对焊线进行检查，合格，则进入下步工序，若不合格，则重新焊接。

步骤X1、分别配置用于制备所述第一硅胶层32和所述半球形透镜层33的硅胶材料。

步骤X2、配置用于制备所述第二硅胶层34的含有所述荧光粉的硅胶材料。

具体地，配置红色、绿色、蓝色三种荧光粉，将红色、绿色、蓝色三种荧光粉按照一定的比例与第二硅胶层34进行混合；

步骤3、在所述LED芯片的上表面形成第一硅胶层32；

步骤31、在所述LED芯片上表面涂覆第一硅胶；

步骤32、对所述第一硅胶进行第一初烤，以形成所述第一硅胶层32，所述第一初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。

优选的，第一硅胶层32由耐高温硅胶材料形成，且第一硅胶层32的上表面为平的，以利于形成半球形透镜层33，以及保证光透过第一硅胶层32时是均匀的。

步骤4、在所述第一硅胶层32的上表面形成半球形透镜层33，所述半球形透镜层33包括多个半球形透镜；

步骤41、利用半球形模具形成多个半球形硅胶球，并将带模具的所述多个半球形硅胶球置于所述第一硅胶层32上；

步骤42、对所述多个半球形硅胶球进行第二初烤、脱模和打磨，以形成半球形透镜层33，所述第二初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。

优选的，半球形透镜层33上的多个半球形透镜的排列方式可以为矩形或者交错排列，相邻的两个半球形透镜的间距越小越好。

步骤5、在所述半球形透镜层33和所述第一硅胶层32上方形成第二硅胶层34，所述第二硅胶层34含有荧光粉；

步骤51、在所述半球形透镜层33和所述第一硅胶层32上方涂覆第三硅胶；

步骤52、利用半球形模具将所述第三硅胶的上表面形成弧形或者半球形；

步骤53、对所述第三硅胶进行第三初烤、脱模和打磨，以形成所述第二硅胶层34，所述第三初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。

优选的，红色荧光粉为Y₂O₂S:Eu³⁺，绿色荧光粉为BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺,Mn²⁺，蓝色荧光粉为Sr₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺，其中，红色荧光粉的波长为626nm，绿色荧光粉的波长为515nm，蓝色荧光粉的波长为447nm。

步骤6、将包括所述第一硅胶层32、所述半球形透镜层33和所述第二硅胶层34的大功率LED灯进行长烤，以完成所述LED的封装。

具体的，长烤的烘烤温度为100～150℃，烘烤时间为4～12h，以消除大功率LED灯的内部应力。

完成封装后，本实用新型实施例一般还包括测试、分捡封装完成的LED以及对包装测试合格的大功率LED灯，以便于进行后续应用。

实施例四

请结合图3、图5以及图6A和图6B所示，图3为本实用新型实施例提供的一种大功率LED灯的结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的一种大功率LED灯发光原理示意图；图6A、图6B为本实用新型实施例提供的一种多个半球形透镜的排列示意图。

如图3所示，本实用新型实施例提供的大功率LED灯30，包括

散热基板31；

LED芯片，所述LED芯片固接在所述散热基板31上；

硅胶层，包括第一硅胶层32、半球形透镜层33和第二硅胶层34，所述半球形透镜层33嵌入所述第一硅胶层32和所述第二硅胶层34之间，其中，所述半球形透镜层33含有多个半球形透镜，所述第二硅胶层34含有荧光粉。

具体的，散热基板31为实心铁板，散热基板31的厚度D为0.5～10mm，其宽度W按照所需大小进行裁切，在此不做限制。实心铁板热容大，散热效果好，而且较厚的铁板不易变形，保证了散热基板31与LED芯片的紧密接触，从而达到较好的散热目的。

此外，本实用新型实施例中，散热基板31是固定在支架上的，固定方式为卡扣或者点胶，具体的，支架尺寸要与散热基板31相匹配，或者根据应用需求设置，在此不做限制。支架在使用前需要清洗干净，尤其是要去除表面油渍，然后烘干，在散热基板31和支架均为干燥的情况下进行组装。

进一步的，LED芯片为氮化镓铝紫外芯片(AlGaN)，其照射出来的光为紫外光，LED芯片的阳极引线和阴极引线分别焊接在所述散热基板31上。

本实用新型实施例中的大功率LED灯的硅胶层由不同材质的硅胶材料制成，第一硅胶层32的原料为耐高温硅胶材料，制备半球形透镜层33的材料可以是由聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂和玻璃混合而成，用于制备第二硅胶层34的原料为甲基硅橡胶和苯基高折射率有机硅橡胶等高折射率材料混合而成，进一步的，第二硅胶层34含有的荧光粉为红、绿、蓝三色混合而成，其中，红色荧光粉为Y₂O₂S:Eu³⁺，绿色荧光粉为BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺,Mn²⁺，蓝色荧光粉为Sr₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺，当硅胶材料和三色荧光粉混合后，需要对混合后的硅胶材料进行颜色测试，如图5所示，使得LED芯片发出的紫外光照射到该三种荧光粉上时，激发的光色混合形成白光或者其他色光，具体的可以根据三色荧光粉的配比不同而不同，本实用新型实施例对此并不做限制。

需要说明的是，半球形透镜层33含有多个半球形透镜，相邻的两个半球形透镜之间填充有第二硅胶层34形成的硅胶条，本实用新型实施例中，如图6A和图6B所示，位于第一硅胶层32上方的多个半球形透镜可以呈矩形均匀排列，或者交错排列，此外多个半球形透镜的排列方式还可以是圆形、椭圆形或者不规则形状，以能够最大限度地保证光源的光线在集中区均匀分布即可，本实用新型实施例对此不作限制。

进一步的，本实施例中对半球形透镜层33上的多个半球形透镜的尺寸也做了限制，如果半球形透镜的尺寸过小，那么起不到集中光束的作用，而当半球形透镜的尺寸过大时，则光线容易不均匀，因此，本实施例中，半球形透镜的直径2R介于10-200微米之间，而且多个半球形透镜均匀间隔排列，也即间距相等，本实施例中，相邻两个半球形透镜之间的间距A为10-200微米，需要说明的是，本实用新型实施例中，相邻的两个半球形透镜之间的距离A越小越好，而且可以不相等，具体可根据制造工艺进行调整，本实用新型实施例对此不作限制。

本实用新型实施例的大功率LED灯通过在第一硅胶层32和第二硅胶层34之间设置半球形透镜层33，提高了LED芯片的聚光性，使光源发出的光能够更加集中，而且半球形透镜能够改变光的方向，可以有效地抑制全反射效应，有利于更多的光发射到LED外面，提高LED的发光效率。

本实用新型实施例的大功率LED灯中，第二硅胶层34的上表面为弧形或者半球形；其中，半球形出光角最大，适合于普通照明应用；弧形出光角较小，适合于局部照明应用或者指示照明。因此，可根据产品应用场所来选择具体的形状，以期达到最好的使用效果，通过该种设置第二硅胶层34的上表面形成中间高，两侧低的形状，具有大透镜的作用，可对从氮化镓铝紫外芯片照射出来的光进行整形，解决了光照发散不集中的问题。

所述第一硅胶层32的折射率小于所述第二硅胶层34的折射率，且所述半球形透镜层33的折射率大于所述第二硅胶层34的折射率。具体的，上述制备第一硅胶层32、第二硅胶层34以及半球形透镜层33的硅胶材料，可以按照不同比例进行配置，因而形成折射率不同的硅胶材料，本实用新型实施例中，半球形透镜层33的折射率最大，其余两层硅胶层的折射率从下向上依次增大，该种设置方式能够较好地抑制全反射，需要说明的是，第二硅胶层34的折射率越小越好，以避免第二硅胶层34与外界空气之间形成较大的折射率差，导致全反射，本实用新型实施例中，第二硅胶层34的折射率不超过1.5，以期使光最大化地照射出去，避免全反射使得光被封装结构吸收变为热量，提高了取光效率。

所述半球形透镜层33的顶面到所述第二硅胶层34的上表面的距离为L，L小于2R/(n2-n1)之间，其中，n2是所述半球形透镜层33的折射率，n1为所述第一硅胶层32和所述第二硅胶层34的折射率的平均值。

具体的，本实用新型实施例中，半球形透镜层33含有多个半球形透镜，该些半球形透镜为“平凸镜”，其焦距f＝R/(n2-n1)，其中，n2是半球形透镜层33的折射率，n1取第一硅胶层32和第二硅胶层34的折射率的均值(本实用新型实施例中半球形透镜层33上下两层硅胶折射率相近)，R是半球形透镜层33的半径。

为了保证光从透镜出射后为聚拢状态，而不会发散，本实用新型实施例中，第二硅胶层34高出半球形透镜层33顶面的高度应该在2倍焦距以内，也即第二硅胶层34高出半球形透镜层33顶面的距离不超过2R/(n2-n1)，在实际应用中，第二硅胶层34的厚度一般高出球形透镜33顶面50-500微米。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种节能大功率LED工矿灯，其特征在于，包括：

外壳(1)；

PCB板(2)，设置于所述外壳(1)内且固接于所述外壳(1)上表面的下侧；

光源(3)，设置于所述PCB板(2)的下表面；

透镜盖(4)，设置于所述光源(3)外部；

散热装置(5)，设置于所述外壳(1)的上表面，所述散热装置(5)沿中心轴具有圆柱形空腔；

风扇装置(6)，设置于所述散热装置(5)的上表面；

温度传感器(7)，设置于所述圆柱形空腔的内表面，用于检测所述散热装置(5)的温度；

控制装置(8)，设置于所述PCB板(2)的上表面且位于所述圆柱形空腔内部，用于控制所述风扇装置(6)开启；

驱动电源(9)，设置于所述风扇装置(6)的上表面，与所述光源(3)、所述风扇装置(6)、所述温度传感器(7)、所述控制装置(8)分别电连接，用于给所述大功率LED工矿灯供电。

2.根据权利要求1所述的大功率LED工矿灯，其特征在于，所述散热装置(5)上具有若干散热翅片，均匀分布于所述圆柱形空腔外侧。

3.根据权利要求1所述的大功率LED工矿灯，其特征在于，所述透镜盖(4)与所述外壳(1)固接处设置有密封圈。

4.根据权利要求1所述的大功率LED工矿灯，其特征在于，所述驱动电源(9)为可拆卸驱动电源。

5.根据权利要求1所述的大功率LED工矿灯，其特征在于，所述驱动电源(9)为蓄电池。

6.根据权利要求1所述的大功率LED工矿灯，其特征在于，所述外壳(1)的材料为铝。