专利名称：一种具有空气对流仓的横式led灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有空气对流仓散热结构的横式半导体LED (Lingt emitting diode)灯。
背景技术：
LED灯耗电量低、有巨大的节能效果。 一个100W距地面高度为8米，照度 为30LUX，光通亮为4800LM的节能灯，与同一指标的LED灯比，LED灯耗电量仅 为节能灯的五分之一、普通钨丝灯的二十分之一至三十分之一。LED还具有寿命 长、体积小、可设计强(即实现照明光的随意布置)等优点。近十年来，为更进 一步开发LED的潜在优势、在实现大功率、高效率的LED芯片生产技术的产业化 技术等等方面，世界上有许多国家不惜投入巨资。如日本于1998年，美国于2000 年相继启动了 "国家半导体照明计划"。我国2001年863计划立项，2003年6 月紧急启动了 "国家半导体照明工程"。当今，由于在芯片数、载流子注入产生 不同色彩的激发源与光亮度的配比关系等工艺过程、制作难度己被逐渐破解与掌 握，使LED灯实现了使用电压低、效能高、体积小、性能稳定性强、响应时间短、 颜色可多变的优点。作为LED发光体的动力源，即电压和电流则是LED灯的关键。 电源、恒流源是由许多电子器件组成，工作中它们散发的热量造成电子器件损毁， 直接影响全系统的工作性能乃至于寿命。原本能正常工作5万小时以上的LED灯，就因工作中高热量无法排出，在实际应用中很难突破一万小时，有的只能工
作几百小时就不再发光。为解决LED灯在发光过程中所散发出来的热量和供 LED发光电路系统散发出来的热量，目前世界上对10W以上大功率LED 灯基本上都是将电源、恒流源、LED分成二部份组装，将热量分散处理。 在解决散热问题上几乎都采用在LED发光体的背面以弧形方式通过散热片散热 的办法。为了达到一定的散热面积使体积很大且重量很重。不仅成本高，使用 不方便，体积大，还没有从根本上解决如何以足够的散热面积或散热方式实现 全电路处于正常温度下工作的问题。此缺陷在很大程度上限制了 LED灯的广泛应 用。这是造成LED灯特别是大功率LED灯不能普遍应用和推广的原因之一。原因 之二是LED灯价格昂贵，这是因为LED发光体自身价格高，加之在灯具制造和装 配过程中为减少热量堆积则将电源和恒流源独立制作与装配，不仅制作成本高， 采用的专用安装设备也使价格居高不下。散热的关键取决于散热材料和散热面积 及通风程度。而空气对流散热却是LED灯的禁区，为防止空气进入LED灯具，保 护电路和电器元件不被氧化和腐蚀，几乎都采用密封的办法，强调防水性能，这 就给散热造成困难。目前，世界上LED灯的应用也仅限于功率在10W以下，如何 解决LED灯用作照明技术中出现的上述难题，使LED灯特别是大功率LED灯能普 遍应用和推广则是当今LED灯应用技术中人们关注和攻克的焦点。
实用新型内容
本实用新型的目的是根据空气对流原理结合散热片结构设计一种具有空气对 流仓散热结构的横式LED灯，使LED灯体内的热气与体外的低温气体形成对流， 冷热气体的流动和交换带走热气，加速散热和加大散热面积及通风程度，解决在有限范围内LED灯散热难的问题。
本实用新型所述的具有空气对流仓的横式LED灯是由具有散热功能的壳 体、电源和恒流源一体化电路板、LED发光体、电路板、铝散热板、内散热片、 灯罩、灯头、灯盖组成；
具有散热功能的壳体外表面后半部为凹凸的矩齿形的圆筒，前半部为凹凸的 矩齿形半圆筒，在圆筒和半圆筒的结合部内侧设一块与圆筒直径相同的圆形铝散 热板，圆形铝散热板与半圆筒结合的半圆上设有进气孔，在圆筒上设有进气孔， 在半圆筒上设有出气孔，LED发光体连接电路板固定在一块宽度与半圆筒直径相 同，长度与半圆筒相同的矩形铝散热板上，矩形铝散热板固定在半圆筒壳体上， 顶端设置一块上面开有进气孔的半圆形铝散热板，形成一个空气流动仓，在空气 流动仓内设有垂直于矩形铝散热板的内散热片，在圆筒壳体内由两块周围设有通 气孔的圆形铝散热板将其分为空气流动仓、电源和恒流源一体化电路板放置仓， 电源和恒流源一体化电路板放置在圆筒形铝散热板和两块圆形铝散热板构成的 放置仓中，圆筒形铝散热板和圆筒壳体内壁构成空气流通道，灯盖装在圆筒壳体 的顶端，与灯头连接，灯头为通用的螺口和插口灯头，灯盖和灯头连接处设有出 气孔，外罩罩在端部和LED发光体外，端部外罩为弧形，上面带有进气孔。
LED灯工作时产生的热量一部份依靠铝板的传导散热，另一部份通过空气仓 内空气的流动带走。LED灯安装在电路板上，但LED灯的发热部份是紧贴在散热 铝板上，此散热铝板与带有散热功能的壳体是紧固在一起，直接承受了LED灯工 作时产生热量的散热铝板把热量传递到壳体上散发热量。在工艺实施上，把壳体 做成凹凸矩齿形状，是为了增加与空气的接触面以加大热交换面积，使其散热效 果更好。带有散热功能的壳体散发了一部份热量，其余热量由空气仓的流动空气带走。冷空气从壳体上的进气孔进入壳体内的空气仓，与热气进行热交换后，一 路穿过在铝散热板的周边上开有的散热空气流动孔、由圆形铝散热板和壳体内壁 构成的通风道，从灯盖上出气孔将热量带出壳体外， 一路穿过铝散热板进气孔从 壳体上的出气孔将热量带出壳体外，冷空气的另一个通道是从外罩的进气孔进 入，穿过端部的铝散热板上的进气孔进入空气流动仓，从壳体上的出气孔将热量
带出壳体外。根据没有空气仓和设有空气仓的LED灯对比表明仅空气仓就能将 内部25%以上的热量带走。由于有空气仓，空气对流的速度加快，带走的热量就 越多，消除了LED灯在发光时热量会随着工作时间的增加的积累效应，有效的解 决了LED灯散热难的问题。
本产品中，创造性的应用了空气对流原理，打破了目前世界上LED灯制作的 禁区，空气进入LED灯具，电路和电器元件会被氧化和腐蚀，采用密封的办法， 强调防水性能，给散热造成困难。
本实用新型效果
1、 由于散热效果大大提高，有效的提高了 LED发光体及电器元件的寿命， 从目前世界上大功率LED灯的使用寿命从最长一万小时变成了最短超过一万小 时，实现了寿命达五万小时以上。
2、 现有产品为了分散散热，通常是把电源和恒流源分开组装，由于不是一 体，不仅需要特殊安装，还不能通用。我们将电源和恒流源改为一体组装，不仅 安装方便，可通用，还节约了成本。例:如目前大街上的路灯，要改换用上LED 灯，用以往的LED灯，除了不美观外还需将除灯杆以外的其它设施全部拆除掉， 重新安装上LED灯。这样不仅材料(配件)的成本要提高，人工安装费用也将增 加。这样一拆一装，每一盏路灯大约要增加安装成本五百元(特制灯的灯具、配 体、外罩、电源盒可节约四百元，人工费用一百元)。而本发明只须将LED灯在 现有的路灯上一拧即可，使用高登车、人工费的费用约为五十元。
3、 本发明的LED灯的制作成本大幅降低，原有市场上的LED灯是在LED发 光体的背面以弧形或锥形方式来增加散热面积，面积很大、体积很重。
4、 由于LED灯的体积和体重减小和减轻，使得灯头可以使用通用的螺口或 插口，便于LED灯的普及使用。
以21W的LED灯为例
原有市场上的LED灯重量为2. 5公斤。
本发明的LED灯重量仅为1公斤。每一盏LED灯可节约铝材1. 5公斤。按目 前铝锭的最低市场价每公斤为22元计算，每一盏LED灯可节约铝材价为33元。
除此之外，电源单独组装约需增加成本费50元。 仅此例表明使用本发明的LED灯与使用原有市场上的LED灯相比，每一盏21W 的LED灯可节约使用费533元。
本发明解决了 LED灯产品的又一最终目的即LED灯成本昂贵问题。
图l 21W横式LED灯结构示意图。
图2 21W横式LED灯A-A面结构示意图。
图3电源和恒流源一体化电路电路。
其中1.进气孔，2.进气孔，3.外罩，4.LED发光体，5.电路板，6.铝 散热板，7.铝散热板，8.进气孔，9.空气流动仓，IO.空气流通道，11.电 源和恒流源一体化电路板，12铝散热板，13.壳体，14.铝散热板，15.铝散热
板，16.灯盖，17.出气孔，1S.灯头，19.进气孔，20.出气孔，21.铝散热 板，22.外罩，23.内散热片，24.螺钉。
具体实施方式
本实施例以21W横式LED灯为例，本实用新型所述的具有空气对流仓的横式 LED灯是由具有散热功能的壳体13、电源和恒流源一体化电路板11、 LED发光 体4、电路板5、铝散热板、内散热片、灯盖16、灯头18、外罩3组成；
具有散热功能的壳体13外表面后半部为凹凸的矩齿形圆筒，前半部为凹凸 的矩齿形半圆筒，圆筒和半圆筒的结合部设一块与圆筒直径相同的圆形铝散热板 7，圆形铝散热板7与半圆筒连接的半圆上设有进气孔19，在圆筒上设有进气孔 8，在半圆筒上设有出气孔20， LED发光体4连接电路板5固定在一块宽度与半 圆筒直径相同，长度与半圆筒相同的矩形铝散热板6上，矩形铝散热板6固定在 半圆筒壳体上，顶端挡置一块上面开有进气孔1的半圆形铝散热板21，形成一 个空气流动仓，在空气流动仓内设有垂直于矩形铝散热板6的用螺钉23固定在 壳体13上的内散热片24，在圆筒壳体内固定两块周围设有通气孔的圆形铝散热 板14、 15将其内分隔为空气流动仓9、电源和恒流源一体化电路板ll放置仓， 电源和恒流源一体化电路板11放置在圆筒形铝散热板12和两块圆形铝散热板 14、 15构成的放置仓中，圆筒形铝散热板12和圆筒壳体13内壁构成空气流通 道10，灯盖16装在圆筒壳体的顶端，与灯头18连接，灯盖16和灯头18连接 处设有出气孔17，端部外罩22为弧形，上面带有进气孔2，外罩3罩在LED发
光体4上，灯头为通用的螺口和插口灯头。 恒流源电路如下
电阻R2的1脚与LED发光体的正极连接，并与+24V电源正极连接；电阻R2 的2脚与三极管Q2的2脚和三极管Q3的1脚的连接点连接；三极管Q2的1 脚与电阻R6的1脚连接后与三极管Q3的3脚连接，电阻R7的1脚与三极管 Q2的1脚和三极管Q3的3脚的连接点连接；三极管Q2的3脚、电阻R6的2 脚、电阻R7的2脚接地；三极管Q3的2脚与LED发光体的负极连接；
电源电路如下
电容Cl的1脚分别与涡流圈Tl的1脚和市电+220V连接；电容Cl的2脚 分别与涡流圈Tl的2脚和市电-220V连接；涡流圈Tl的3脚与温度电阻RT 的l脚连接；温度电阻RT的2脚与整流器D1的1脚连接；涡流圈T1的4脚与 整流器Dl的3脚连接；整流器Dl的4脚接地；整流器Dl的2脚连接稳压管 D2的2脚和变压器T2的1脚后与电容C2的1脚连接，电容C2的2脚接地； 稳压管D2的1脚与快恢复二极管D3的2脚连接;快恢复二极管D3的1脚连接 变压器T2的2脚后与脉宽调制变换器Ql的1脚连接；脉宽调制变换器Ql的2 脚接地；脉宽调制变换器Ql的3脚连接光耦U2的3脚与电阻R5的1脚的连 接点后与二极管D6的1脚连接，二极管D6的2脚接地；电阻R5的2脚接电容 C8的1胜卩；电容C8的2脚、电容C7的1脚、电容C5的2脚、变压器T2的6 脚接地；变压器T2的3脚与快恢复二极管D5的1脚连接；快恢复二极管D5 的2脚与电容C3的1脚、Ll的l脚、光耦U2的1脚、二极管D7的1脚连接； 变压器T2的4脚、电容C3的2脚、电容C4的2脚接地；变压器T2的5脚与 二极管D4的1脚连接；二极管D4的2脚、电容C5的1脚、光耦U2的4脚连 接；变压器T2的6脚、电容C5的2脚接地；光耦U2的2脚与电阻Rl的一端 连接；电阻R1的另一端、电压基准U1的3脚、二极管D7的2脚、电容C6的1脚连接；电压基准Ul的2脚、电容C7的2脚、电阻R4的2脚与地连接；.电 压基准Ul的1脚连接电容C6的2脚和电阻R4的1脚后与电阻R3的2脚连接； 电感Ll的2脚连接电阻R3的1脚和电容C4的1脚连接，再与+24V电源正极 连接，电容C4的2脚接地。
权利要求1.一种具有空气对流仓的横式LED灯，由具有散热功能的壳体、电源和恒流源一体化电路板、LED发光体、电路板、铝散热板、内散热片、灯罩、灯头、灯盖组成，其特征在于具有散热功能的壳体外表面后半部为凹凸的矩齿形的圆筒，前半部为凹凸的矩齿形半圆筒，在圆筒和半圆筒的结合部内侧设一块与圆筒直径相同的圆形铝散热板，圆形铝散热板与半圆筒结合的半圆上设有进气孔，在圆筒上设有进气孔，在半圆筒上设有出气孔，LED发光体连接电路板固定在一块宽度与半圆筒直径相同，长度与半圆筒相同的矩形铝散热板上，矩形铝散热板固定在半圆筒壳体上，顶端挡置一块上面开有进气孔的半圆形铝散热板，形成一个空气流动仓，在空气流动仓内设有垂直于矩形铝散热板的内散热片，在圆筒壳体内由两块周围设有通气孔的圆形铝散热板将其分为空气流动仓、电源和恒流源一体化电路板放置仓，电源和恒流源一体化电路板放置在圆筒形铝散热板和两块圆形铝散热板构成的放置仓中，圆筒形铝散热板和圆筒壳体内壁构成空气流通道，灯盖装在圆筒壳体的顶端，与灯头连接，灯头为通用的螺口和插口灯头，灯盖和灯头连接处设有出气孔，外罩罩在端部和LED发光体外，端部外罩为弧形，上面带有进气孔。
专利摘要本实用新型涉及一种具有空气对流仓散热结构的横式半导体LED灯，壳体分为后圆筒和前半圆筒两部分，由圆形铝散热板，矩形铝散热板，半圆形铝散热板将壳体内分为两个空气流动仓，在壳体和铝散热板上分别设有进气孔、出气孔或通气孔，在空气流动仓内分别设有内散热片或空气流通道；壳体为凹凸的矩齿形；LED发光体和电路板、电源和恒流源一体化电路板周围均由铝散热板将其与空气流动仓隔开；灯盖和灯头连接处设有出气孔，罩在端部的外罩为弧形，上面带有进气孔；灯头为通用的螺口和插口灯头；空气流动仓能将内部25％以上的热量带走，消除了在发光时热量会随着工作时间的增加的积累效应，有效的解决了散热难的问题。
文档编号F21V29/02GK201072112SQ20072017333
公开日2008年6月11日 申请日期2007年9月25日 优先权日2007年9月25日
发明者王其林 申请人:王其林