专利名称：风冷式散热的led灯具的制作方法
技术领域：
本发明涉及LED灯具，具体涉及一种风冷式散热的LED灯具。
背景技术：
LED灯具正以迅猛的姿态进入市场，但是目前现有的大功率LED灯具却遇到以下的问题，严重阻碍了大功率LED灯具的市场推广。(1)大功率LED灯具散热器过于笨重。现有模式下的大功率LED灯具散热器均采用铝质散热器，完全依靠自然方式散热。自然散热的铝质散热器外形大，重量较重，例如功率100瓦LED灯具的散热器自重就大于15公斤，整个灯具的重量和外形尺寸都难以降低和减小。在户外使用灯具时，自重过重和外观体积过大，使得灯具的抗风能力难以提高，增加了固定灯具的安装结构的设计难度和成本，对于运输，安装，维护都相应增加了不少难度。(2)现有大功率LED灯具缺乏保护措施，散热不正常时，LED灯管作为灯具中的较为贵重的器件，得不到有效保护，长时间非正常工作以至于烧毁报废，增加了使用成本。(3)现有大功率LED灯具散热器的散热效果出现问题后，不能及时发现，直到灯管烧毁才会发现灯具处于病态，这时处理付出代价太大。由此可见，现有的大功率LED灯具在设计和生产存在缺陷和不便，如何让LED灯管在实际使用时达到理论使用寿命，提高灯具的质量水平，是本领域当前的重要研发课题之一，也是业界亟须改进的目标。
发明内容
本发明的目的是提供一种风冷式散热的LED灯具，其功率较大、重量较轻、外形尺寸较小，具有对LED灯管异常温度的保护功能，能避免在使用过程中因散热故障对LED灯管的毁坏。本发明所述的风冷式散热的LED灯具，包括LED灯管、电源，其特征是还包括保护控制器和风冷式散热器；所述保护控制器由单片机电路、分别与单片机电路连接的温度传感器和电子开关电路、电压转换电路组成，所述电压转换电路与所述电源连接并分别与单片机电路、温度传感器和电子开关电路连接；所述风冷式散热器由风扇和散热器组成，所述风扇与所述电源连接；所述LED灯管固定连接在所述散热器上，并与所述保护控制器的电子开关电路和电源连接。温度传感器的位置尽量靠近LED灯管。灯具通电以后，温度传感器采集LED灯管的实时工作温度，输送到单片机电路，经过单片机电路分析比对，如果工作温度正常，则开通电子开关电路，LED灯管发光工作。如果单片机电路分析比对发现工作温度值异常，则关断电子开关电路，LED灯管关闭停止工作。这样就杜绝了非正常温度工作对LED灯管的损坏。如果温度恢复正常，电子开关电路会在单片机电路控制下重新打开，LED灯管又可以恢复照明。进一步，所述单片机电路的单片机Ul采用美国ATMEAL公司的89C52，单片机Ul控制输出引脚有三个，分别是2、3、4脚的P1.0，Pl. 1，P1. 2 口，这三个引脚和电子开关电路的三个光耦U300，U301, U302的输入口 DB1，DB2, DB3 口相连接。单片机电路定时访问温度传感器的实时温度值，要是在正常范围内就开通电子开关电路，使LED灯具发光。要是检测到风冷式散热器温度高于LED灯管的警戒工作温度，就关断电子开关电路，LED灯具停止照明，提醒使用者检查维修。进一步，所述温度传感器TO采用美国达拉斯公司的数字式温度传感器DS18B20， 固定连接在所述散热器上，温度传感器的信号输出端I/O端接单片机电路的沈脚P2. 2 口。进一步，所述的风冷式散热的LED灯具，其特征是所述电子开关电路中的Q300， Q301，Q302采用美国国际整流器公司的场效应管IRF3205，电子开关电路的输出端口 K1， K2，K3接LED灯管的负极。为了防止意外损坏单片机电路，在单片机电路和电子开关电路的接口采用光电隔离，保证在恶劣环境下，保护控制器的稳定使用。电子开关电路采用大功率场效应管RF3205作为电子开关，该元件控制电流可以达到40A。电子开关电路设计了 3组，以满足不同功率LED灯管的使用要求。进一步，所述电压转换电路中的U 6采用美国国家半导体公司的开关集成稳压芯片LM2596。由于灯具的电源根据灯的功率不同，提供的是12V到32V电压的电源，不能直接满足保护控制器要求的5V电压的使用要求，这个电压转换的功能是由电压转换电路来完成的。进一步，所述风扇固定连接在散热器上，风扇的电源端口 VCC和GND直接接电源的电源输出口 VOUT端和GND端。风冷式散热器散热器采用铝质散热器，在散热器上加装风扇，风扇直接接电源，开始就自动运转。风扇的运转，大大加强了空气对流导热，在相同热量散发的条件下，风冷散热需要散热片尺寸小，重量轻。以100瓦灯具为例，自然散热的铝质散热器重量一般都在10到15公斤。而散热器加上风扇，也才0. 5公斤。进一步，所述LED灯管通过螺丝固定在散热器上，LED灯管的正极接在电源的VOUT 端。本发明在使用过程中，能够自动监测散热器的温度，对LED灯管具备自动过热保护功能，解决了灯具采用自然散热方式散热器体积大，成本高，灯具自重超重引起的抗风抗震能力差等问题。本发明和现有技术相比具有以下优点
(1)使用成本低廉，现有灯具的散热器采用自然散热，就要求采用大型的铝质散热器， 成本昂贵，其成本占用灯具成本的30%到50%左右，本发明后，散热器成本只占用总成本的 10%以内。对LED灯具的市场推广极为有利。(2)使用本发明后，降低了灯具的重量，对安装led灯具的支撑架的支撑能力抗风能力的要求大大降低，进一步降低了支撑架的设计制作难度和成本。降低灯具自重，整个灯具的支架的支撑稳定度和抗冲击，抗风能力将显著提高。灯具的自重的降低，对于提高整个灯具系统日常的安全性意义重大。(3)灯具自重的降低，可以降低运输成本，降低安装时起重工具的要求，也便于维修时的拆卸。(4)本发明保护控制器的过热保护功能，可以起到保护LED灯管作用，防止环境温度过高对LED灯管的损坏。LED灯管的损坏一个最为主要的原因就是高温工作造成灯管光衰，产生的LED灯管报废。
图1是本发明的示意框图； 图2是保护控制器的电路图； 图3是本发明的结构示意图； 图4是图3的后视图5是图3的左视图； 图6是保护控制器的端口图； 图7是电源的端口图； 图8是保护控制器的软件控制流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。参见图1、图2、图3、图4和图5所示的风冷式散热的LED灯具，包括LED灯管1、 电源4，还包括保护控制器3和风冷式散热器2 ；所述保护控制器3由单片机电路3 - 2、分别与单片机电路连接的温度传感器3 - 1和电子开关电路3 - 3、电压转换电路3 — 4组成，所述电压转换电路3 — 4与所述电源4连接并分别与单片机电路、温度传感器和电子开关电路连接；所述风冷式散热器2由风扇2 - 1和散热器2 - 2组成，所述风扇2 — 1与所述电源4连接；所述LED灯管1固定连接在所述散热器2 — 2上，并与所述保护控制器3的电子开关电路3 — 3和电源4连接。所述单片机电路3-2的单片机Ul采用美国ATMEAL公司的89C52，单片机Ul控制输出引脚有三个，分别是2、3、4脚的P1.0，PI. LPl. 2 口，这三个引脚和电子开关电路3_3 的三个光耦U300，U301, U302的输入口 DB1，DB2, DB3 口相连接。所述温度传感器3 —川5采用美国达拉斯公司的数字式温度传感器DS18B20，固定连接在所述散热器2 - 2上，温度传感器的信号输出端I/O端接单片机电路3-2的沈脚 P2. 2 □。所述电子开关电路3-3中的Q300，Q301, Q302采用美国国际整流器公司的场效应管IRF3205，电子开关电路的输出端口 Kl，K2，K3接LED灯管1的负极7。为了防止意外损坏单片机电路，在单片机电路和电子开关电路的接口采用光电隔离，保证在恶劣环境下，保护控制器的稳定使用。电子开关电路采用大功率场效应管RF3205作为电子开关，该元件控制电流可以达到40A。电子开关电路设计了 3组，以满足不同功率LED灯管的使用要求。所述电压转换电路3-4中的U 6采用美国国家半导体公司的开关集成稳压芯片 LM2596。所述风扇2-1固定连接在散热器2_2上，风扇的电源端口 VCC和GND直接接电源 4的电源输出口 VOUT端和GND端。所述LED灯管1通过螺丝5固定在散热器2_2上，LED灯管1的正极6接在电源4 的VOUT端。参见图6是保护控制器的端口图
参见图7所示的电源4的端口图L端接外线220V交流火线，N端接外线220V交流零线，VOUT是电源的输出直流正极，GND是电源的输出直流地线。参见图8所示的保护控制器的软件控制流程图。本发明的控制单片机是通过软件设计来完成的第一步“开始”，灯具通电，单片机电路3-2上电复位开始，接着第二步“系统初始化”，软件完成单片机的初始化设置和温度传感器3-1的始化设置。结束后，进入第三步“读取温度传感器数值”，这时单片机电路3-2 通过P2. 2 口读入温度传感器3-1当前温度值，转化后把这个值存放到相应的寄存器。然后第四步判断“温度值是否大于设定极限温度值”，这时软件完成读入温度值和预先设定的比较温度值相比较。预先设定温度值，是厂家设计者根据灯具的功率，散热器的效率值和LED 灯管的耐热极限统一考虑后的设计极限值。灯具不同会有差异。比较后，如果读入温度大于设定极限温度值，就说明灯具工作在不正常环境，这时，单片机电路3-2的P1.0，P1. 1,P1.2 口全部置为高电平，使电子开关的Kl，K2，K3 口关断，LED灯管熄灭。要是比较时温度值小设定极限温度值，这说明环境温度正常，单片机电路3-2的Pl. 0，Pl. LPL 2 口全部置为低电平，使电子开关的K1，K2，K3 口打开，LED灯管工作。这时进入下一步“30秒”，这时，电路保持灯具照明的状态30秒，等待下一次温度比对。30秒结束后，重新回到“读取温度传感器数值”这个步骤，重新开始新的循环。本发明的散热器采用铜质和铝质的散热片均可，尺寸大小根据灯具的实际功率要求进行选择，在同一散热器上加装多个风扇或者多个LED灯管，灯管选择是采用本示例图示的大功率集成LED灯管还是选用小功率灯管多组串并联方式，这些简单修改、等同变化与修饰都属于本实例所揭示的技术。
权利要求
1.风冷式散热的LED灯具，包括LED灯管(1)、电源(4)，其特征是还包括保护控制器 (3)和风冷式散热器(2);所述保护控制器(3)由单片机电路(3 - 2)、分别与单片机电路连接的温度传感器(3 - 1)和电子开关电路(3 - 3)、电压转换电路(3 - 4)组成，所述电压转换电路(3 - 4)与所述电源(4)连接并分别与单片机电路、温度传感器和电子开关电路连接；所述风冷式散热器(2)由风扇(2 - 1)和散热器(2 - 2)组成，所述风扇(2 — 1)与所述电源(4)连接；所述LED灯管(1)固定连接在所述散热器(2 - 2)上，并与所述保护控制器(3)的电子开关电路(3 - 3)和电源(4)连接。
2.根据权利要求1所述的风冷式散热的LED灯具，其特征是所述单片机电路(3-2)的单片机Ul采用美国ATMEAL公司的89C52，单片机Ul控制输出引脚有三个，分别是2、3、4脚的P1.0，Pl. LPL 2 口，这三个引脚和电子开关电路(3-3)的三个光耦U300，U301，U302的输入口 DBl, DB2，DB3 口相连接。
3.根据权利要求1或2所述的风冷式散热的LED灯具，其特征是所述温度传感器 (3 - 1) TO采用美国达拉斯公司的数字式温度传感器DS18B20，固定连接在所述散热器 (2-2)上，温度传感器的信号输出端I/O端接单片机电路(3-2)的沈脚P2. 2 口。
4.根据权利要求1或2所述的风冷式散热的LED灯具，其特征是所述电子开关电路 (3-3)中的Q300，Q301, Q302采用美国国际整流器公司的场效应管IRF3205，电子开关电路的输出端口 1(1，1(2，1(3接1^0灯管(1)的负极(7)。
5.根据权利要求1或2所述的风冷式散热的LED灯具，其特征是所述电压转换电路 (3-4)中的U 6采用美国国家半导体公司的开关集成稳压芯片LM2596。
6.根据权利要求1或2所述的风冷式散热的LED灯具，其特征是所述风扇(2-1)固定连接在散热器(2-2 )上，风扇的电源端口 VCC和GND直接接电源(4 )的电源输出口 VOUT端禾口 GND端。
7.根据权利要求1或2所述的风冷式散热的LED灯具，其特征是所述LED灯管(1) 通过螺丝(5 )固定在散热器(2-2 )上，LED灯管(1)的正极(6 )接在电源(4 )的VOUT端。
全文摘要
本发明公开一种风冷式散热的LED灯具，包括LED灯管、电源，其特征是还包括保护控制器和风冷式散热器；所述保护控制器由单片机电路、分别与单片机电路连接的温度传感器和电子开关电路、电压转换电路组成，所述电压转换电路与所述电源连接并分别与单片机电路、温度传感器和电子开关电路连接；所述风冷式散热器由风扇和散热器组成，所述风扇与所述电源连接；所述LED灯管固定连接在所述散热器上，并与所述保护控制器的电子开关电路和电源连接。本发明在使用过程中，能够自动监测散热器的温度，对LED灯管具备自动过热保护功能，解决了灯具采用自然散热方式散热器体积大，成本高，灯具自重超重引起的抗风抗震能力差等问题。
文档编号H05B37/02GK102413619SQ20111045642
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者万东, 彭卫 申请人:重庆东灵网络信息技术有限责任公司