大功率组合矩阵形led智能化特种照明器具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，它主要包括支撑体1、轴承组合6、“U”形支架10，电源控制箱8，其特征在于，它还包括：一个光源安装板15，225个LED光源17组成组合矩阵形LED光源；一个光源安装板15及散热板16、一组散热片组成大功率LED整体散热模块，并与冷却循环系统连接；一个驱动电源9，与LED光源17及直流电机3和13连接；一个传动系统2，用于水平385°旋转；一个传动系统14，用于±20°的俯仰运动；一个计算机控制系统，用于对LED光源17进行灯语通信和眩光频闪控制。本发明使用安全、可靠，比白炽灯、HID灯更节能、环保、具有更长的使用寿命。
【专利说明】大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，它采用225个单点IOff大功率LED白光光源组成纵15排，横15个，尺寸700X700的矩阵形光源，配以PWM控制的大功率驱动电源，用计算机进行控制，实现数字化操作，安装于舰船上，用于海面上超远程聚光搜索照明，海上灯语信号通信，灯光频闪眩目警示等。
【背景技术】
[0002]目前我国舰船用超远程特种照明器具，主要由欧美国家进口，一般采用HID光源。LED光源自投放市场以来，技术不断提升，应用领域逐步扩大，并以其自身的高效节能、环保、长寿等特殊优势，不断取代白炽灯、荧光灯和HID照明。但由于单点大功率LED的功率问题，大功率LED的散热问题，不能得到有效解决，制约了在大功率超远程聚光照明领域的应用。随着大功率LED技术研发的不断推进，LED在本领域应用的条件逐步成熟。
【发明内容】
[0003]本发明一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，旨在用于舰船上实施海上超远程聚光搜索照明、海上灯语信号通信、灯光频闪眩目警示，并逐步取代HID照明，为实现上述目标，本发明的技术方案是:
[0004]本发明包括由底座和筒体焊接而成的支撑体1、轴承组合6组成的一个支撑组件，用于支撑本发明其它部位，并向客户提供安装基准；
[0005]包括直流电机3，减速机构4，联轴节5，轴7组成的一个能385°旋转的传动系统2，安装于支撑体I内；
[0006]还包括电源控制箱8，安装驱动电源9及控制器30等，其底部与轴承组合6连接，传递旋转动力，同时能在轴承上转动；
[0007]还包括安装于电源控制箱8上的“U”形支架10，安装固定于支架10两侧上端的两个支撑件11，并通过两支撑件11上的轴套，用于安装光源安装板15 ；
[0008]还包括由直流电机13，传动系统14组成的传动系统，通过其法兰与支架10上左侧支撑件11安装固定，传动系统14的输出轴与光源安装板15上左侧的支撑件11的孔固定连接，用于传递运动动力；
[0009]还包括一个光源安装板15和LED光源17，按横15排，纵15个，共225个LED光源，组成矩阵形光源，光源安装板15的一侧安装灯筒18，玻璃板19，压圈20组成封闭式光源；光源安装板的另一侧安装散热板16及一组散热片22，光源安装板15，散热板16，散热片22组成整体散热模块，光源安装板15，散热板16皆为750 X 720的铝合金板，散热片22为鳍形铝合金片，散热性能好，但由于耐海上盐雾浸蚀能力差，因此靠光源安装板15的一侧以及其他部位表面均进行表面涂覆处理，而在散热板一侧，设计了一个用不锈钢ICrlSNiOTi材质的冷却箱21,与散热板16之间用娃胶进行防漏密封,将散热板16靠散热片一侧的平面和全部散热片22包在中间，里面充满冷却介质水或油，冷却箱21上、下各安装一个循环冷却介质的上接头23，下接头24，与配制的循环冷却系统相连，实现强制冷却。
[0010]还包括驱动电源9，安装于电源控制箱8内，功率2500W，交流220V输入，50/60HZ，采用PWM芯片控制、多路恒流输出设计，每路输出分别驱动控制8?16个LED光源17。
[0011]还包括计算机控制系统，由计算机29，控制器30及其驱动控制板31和显示屏32组成，用于对灯语信号通信，灯光眩目频闪进行控制。
[0012]本发明的有益效果是:能实现海面上360°全方位，IOKm远的远距离照明以及照明频闪、灯语通信等，比白炽灯、HID灯更加节能和环保，具有更长的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明结构的主视图
[0014]图2是本发明结构的侧视图
[0015]图3是本发明LED光源17的结构示意图
[0016]图4是本发明控制原理示意框图
【具体实施方式】
[0017]如图1和图2所示，一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，包括一个支撑组件，由支撑体1，轴承组合6组成；还包括一个电源控制箱8，底部与轴承组合6连接传递旋转动力，上部与支架10连接，支撑组合矩阵光源的光源安装板15，内部安装驱动电源9及控制器30 ;还包括直接支撑LED组合矩阵光源的光源安装板15的一个“U”形支架10，安装于电源控制箱8上，两个带轴套的“L”形支撑件11，固定在支架10的上端两侧，安装后两支撑件11的轴套在同一轴心线上，用以支撑和安装光源安装板15 ;其特征在于，它还包括:
[0018]一个光源安装板15，225个LED光源17，LED光源17安装于光源安装板15上，组成组合矩阵形LED光源，提供照明、眩目频闪、灯语通信的光源；
[0019]一个光源安装板15，一个散热板16，一组鳍状散热片22，组成一个大功率LED矩阵光源的整体散热模块，外接冷却循环系统，用于LED光源的强制散热；
[0020]一个驱动电源9，安装于电源控制箱8内，与LED光源、直流电机3和13电气连接，提供驱动控制电源；
[0021]一个传动系统2，安装于支撑体I内，用于实现照明光源水平385°方位角旋转；
[0022]一个传动系统14，通过自身法兰安装于支架10左上端的支撑件11上，其输出轴安装于连接件12孔内，并固定为一整体，用于传递动力，实现±20°的俯仰角调整；
[0023]一个计算机控制系统，主要由计算机29，显示屏32，控制器30，控制板31组成，用于对LED矩阵光源灯语通信、眩光频闪进行控制。
[0024]光源安装板15，由750X720的铝合金板制成，225个LED光源按横15，纵15组成正方形矩阵光源，功率2250W，外形与灯筒18，玻璃板19，压圈20组成一个可透光的封闭整体；
[0025]光源安装板15，与LED光源组成矩阵光源后，电气引线从光源安装板背面的槽中引出，然后再与镶嵌好鳍形散热片22的散热板16连接成一个外形750 X 720的整体散热模块，225个大功率LED光源发出的热量传导到整体散热模块上，为强制散热，也为抵御海面上的盐雾浸蚀，在散热板16的平面上，设计了一个不锈钢板制成的冷却箱21，将散热板16平面及所有散热片22包在其中，冷却箱21内充满冷却介质水或油，与散热板16安装处用硅胶进行防漏密封，冷却箱上部设一个接头23，下部设一个接头24，分别与附设的冷却循环系统相连，用循环介质水或油循环带走热量，实施强制冷却，使LED光源温升得到可靠控制。
[0026]驱动电源9，功率2500W，交流220V，50/60Hz输入，采用PWM芯片控制、多路直流恒流输出，每路分别驱动控制8-16个LED光源17，同时为直流电机3和13提供动力，电路采用过压保护设计，确保工作安全。
[0027]传动系统2，由直流电机3，减速机构4，联轴节5，轴承组合6，轴7组成，直流电机3驱动减速机构4，联轴节5，轴7及轴承组合转动，实现照明光源水平385°旋转。减速机构4传动比是常数，直流电机3有调速机构，照明光源水平旋转角速度I?20° /S通过调整直流电机3的转速实现。
[0028]传动系统14，由直流电机13和传动系统14组成，直流电机13驱动传动系统14，传动系统14的输出轴带动光源安装板15转动，实现光源安装板完成±20°的俯仰运动。传动系统的传动比是一定的，直流电机13有调速机构，±20°俯仰运动的角速度I?10° /S由调整直流电机13的转速实现。
[0029]图3是本发明的LED光源17的结构示意图。LED光源17由反射镜25，已封装的发光二极管26，光源电路板27和接头28组成，安装于光源安装板15上，反射镜25由铝合金制成，外形加工散热槽，其反射面按12 = 7.48x抛物面方程设计，焦点P/2 = 1.87，抛物面为深锥形，口部尺寸039,底部尺寸08.5，长50，表面加工至镜面并经真空镀膜处理；已封装发光二极管26，与光源电路板27封装后是一个整体，其电气引线从接头28的小孔中引出，与驱动电源9电气连接，它是一个单点IOW的大功率LED白光光源，光束角15°，光效大于120?150Lm/w，显色指数大于60，安装于抛物面焦点上，光源电路板27，安装于铝质接头28的台阶孔中，底部用硅胶粘接，并通过反射镜25，接头28的螺纹旋紧压在反射镜25尾部的小平面上，接头28通过尾端螺纹安装在光源安装板15上。
[0030]图4是本发明控制原理框图，本发明主要功能的控制方式是:
[0031](I)驱动电源9恒流输出多路直流电流分别对225个LED光源进行满功率点灯或减光点灯；
[0032](2)驱动电源9直流输出分别驱动直流电机3和直流电机13，通过各传动系统分别实现385°水平方位角旋转和±20°俯仰角调整，并通过直流电机3和13调速，实现水平方位角旋转和俯仰角调整的I?20° /S和I?10° /S的角速度调整；
[0033](3)计算机29通过控制器30及驱动控制板31对225个LED光源以I?30Hz的频率进行眩目频闪，对设定的字母、符号、勤务的灯光模式进行灯语通信实施控制，并通过显示屏32进行实时显示。
[0034]控制器30，主要包括电源板、CPU板、驱动控制板31，电源板确保控制器和220V电源隔离，同时为CPU板、驱动控制板31提供低压直流电源;CPU板做控制系统计算，并与计算机通信；驱动控制板31执行按LED光源17设定的频率眩目频闪，按灯语通信设定的灯光模式进行灯语通信。
[0035]工作时，接通220V交流电源，驱动电源9工作，提供多路低压直流电流，供LED光源17工作，225个LED光源立即点亮，通过反射镜25聚光反射，经过玻璃板19射出光束大小约700mm的白色光柱，照射距离达10Km，若有需要也可减光照射。
[0036]若需要在水平方向自动旋转385°照明搜索，由驱动电源9向直流电机3供电，直流电机3按设定转速带动固定传动比的传动系统2工作，即直流电机3带动减速机构4、联轴节5，轴7及轴承组合6水平旋转，从而带动电源控制箱8，支架10及其安装在上的光源安装板15以一定的角速度从0° —— 385°往返旋转，往返用限位开关控制。本发明设计水平方位旋转角速度为I?20° /S，通过直流电机3调速实现。
[0037]若需要在空间进行±20°的俯仰照明，由驱动电源9向直流电机13供电，直流电机13驱动传动系统14,传动系统14的输出轴转动，并通过与之固定连接的光源安装板15上左侧连接件12带动光源安装板15转动，以一定的角速度按“0° —+20° -0° —-20° -0° ”的运动模式进行俯仰照明。本发明设计俯仰角调整速度为I?10° /S，传动系统的传动比是恒定的，实现俯仰角速度调整用直流电机13的调速实现。
[0038]灯语通信和眩光频闪用计算机控制。计算机29通过控制器30，驱动控制板31执行。计算机29的软件设计中设计频闪频率范围为I?30Hz，灯语通信设计按字母、数目、勤务的各种不同长短闪光的特殊规定，并按设定功能通过控制器30、驱动控制板31执行控制，执行过程在显示屏32上实时显示。
【权利要求】
1.一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，包括支撑体(1)，轴承组合(6)，“U”形支架(10)，电源控制箱(8)，其特征在于它还包括: 一个组合矩阵形LED光源，由一个光源安装板(15)，225个LED光源(17)组成； 一个大功率LED矩阵形光源的整体散热模块，由光源安装板(15),散热板(16)以及一组鳍状散热片(22)，外接冷却循环系统，用于LED光源的强制散热； 一个驱动电源(9)，安装于电源控制箱⑶内，与LED光源(17)，直流电机(3)和(13)电气连接，提供驱动控制电源； 一个传动系统(2)，安装于支撑体(1)内，用于实现照明光源水平385°方位角旋转； 一个传动系统(14)，通过自身法兰安装于支架(10)左上端的支撑件(11)上，其输出轴安装于连接件(12)孔内，并固定为一整体，用于传递动力，实现±20°的俯仰角调整； 一个计算机控制系统，主要由计算机(29)，显示屏(32)，控制器(30)及其驱动控制板(31)组成，用于对LED矩阵光源灯语通信、眩光频闪进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，其特征在于:所述组合矩阵形LED光源，其光源安装板(15)，由750X720的铝合金板制成，225个LED光源按横15，纵15组成正方形矩阵光源，功率2250W，外形与灯筒(18)，玻璃板(19)，压圈(20)组成一个可透光的封闭整体。
3.根据权利要求1所述的一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，其特征在于:所述大功率LED矩阵光源的整`体散热模块，由光源安装板(15)，与LED光源组成组合矩阵光源后，电气引线从光源安装板背面的槽中引出，然后再与镶嵌好鳍形散热片(22)的散热板(16)连接成一个外形750X720的整体，在散热板(16)的平面上，设计了一个不锈钢制成的冷却箱(21)，将散热板(16)平面及所有散热片(22)包在其中，冷却箱(21)内充满冷却介质水或油，与散热板(16)安装处用硅胶进行防漏密封，冷却箱上部设一个接头(23)，下部设一个接头(24)，分别与附设的冷却循环系统相连。
4.根据权利要求1所述的一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，其特征在于:所述驱动电源(9)，功率2500W，交流220V，50/60Hz输入，采用PWM芯片控制、多路直流恒流输出设计，每路分别驱动控制8-16个LED光源(17)，同时为直流电机(3)和(13)提供电源，电路采用过压保护设计。
5.根据权利要求1所述的一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，其特征在于:所述传动系统⑵，由直流电机(3)，减速机构(4)，联轴节(5)，轴承组合(6)，轴(7)组成，减速机构(4)传动比设计为常数，直流电机(3)有调速机构。
6.根据权利要求1所述的一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，其特征在于:所述传动系统(14)，由直流电机(13)和传动系统(14)组成，传动系统的传动比设计为常数，直流电机(13)有调速机构。
7.根据权利要求1所述的一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，其特征在于:LED光源(17)，由反射镜(25)，已封装的发光二极管(26)，光源电路板(27)和接头(28)组成，安装于光源安装板(15)上，反射镜(25)其反射面按y2 = 7.48x抛物面方程设计，焦点P/2 = 1.87，抛物面为深锥形，口部尺寸039，底部尺寸08.5，长50，表面加工至镜面并经真空镀膜处理，已封装发光二极管(26)，与光源电路板(27)封装后是一个整体，其电气引线从接头(28)的小孔中引出，与驱动电源(9)电气连接，它是一个单点IOW的大功率LED白光光源，光束角15°，安装于抛物面焦点上，光源电路板(27)，安装于铝质接头(28)的台阶孔中，底部用硅胶粘接，并通过反射镜(25)，接头(28)的螺纹旋紧压在反射镜(25)尾部的小平面上，接头(28)通过尾端螺纹安装在光源安装板(15)上。
8.根据权利要求1所述的一种大功率组合矩阵形LED智能化特种照明器具，其特征在于:所述计算机控制系统，由计算机(29)，显示屏(32)，控制器(30)及其驱动控制板(31)组成，控制器(30)，主`要包括电源板、CPU板、驱动控制板(31)。
【文档编号】F21S10/06GK103486531SQ201210196401
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】李能, 刘松岳 申请人:湖北宝努斯照明电器有限公司, 孝感市捷能特种光源照明器具有限公司