专利名称：高亮度led路灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以LED为光源的照明装置，尤其是关于高亮度，照射范围大，均匀度好，能满足路灯使用要求的高亮度LED路灯。
背景技术：
道路照明用路灯，功率瓦数较大，根据光源不同，通常在250-450W之间，且点亮时间长，一般在8-12小时，为照明中高电耗照明灯；其次，现有路灯用灯光源实际使用寿命较短，通常只有3000-5000小时，日常更换支出较大。LED则能克服上述缺点，为此人们争相开发LED路灯，以替代传统照明路灯。
然而LED发光特性，通常照射角较小，并且主要以直线方式投射光源，其光源特性为发光时角度愈小，光源就会愈亮；反之角度愈大，则发光亮度愈暗。虽然用多个LED组合可以获得亮度较高的照明灯用光源，但由于受LED直线投射限制，所组合的整灯照射范围较小，用于路灯，灯杆中心区照射亮度较高，而远离中心的边缘区较暗，难以满足道路路灯≥3H的大照射范围、平均照度≥15lx、照度均匀度≥0.35的要求，所以只能用于一般照明，或作为红绿信号灯、汽车灯、庭院灯等使用。为解决上述缺陷，满足路灯上述照明要求，现有技术基本采用二大类技术方案，一种为将LED设置在弧形反射面上，一种为加设反射罩。例如中国专利CN2524072Y公开的高架路灯，将多个LED装于方锥形聚光罩内，并在其侧面设置有镜面反射板，构成聚光反射罩，使各LED弯曲朝向邻近镜面，以此来提高反射聚光能力。
中国专利CN2679487Y公开的LED路灯，在灯头内设置众多LED光管、串联或并联组成平面或弧面或格栅状LED光源，设置于反光板上；中国专利CN2743676Y公开的LED投光器，将安装LED座设计为曲面形；中国专利CN2842182Y公开的LED路灯，LED安放板中部为平面板，周边向LED的安装面反方向翘起形成夹角，使LED的安装面呈凸起状；中国专利CN2874223公开用于车灯的非平面LED照明灯，采用锥形、球形、半球形及抛物面的非平面印刷电路，在其上密布LED或LED芯片，抛物面背面设置有散热片；中国专利CN2819032Y公开的LED照明灯，采用反光面为凹凸不平的反光碗，将LED灯光通过反光碗反光后将光线分散，使得光线散光性好；此外，也有采用LED单灯设置反光碗，以扩大光照射范围。例如中国专利CN2821381Y公开的LED照明装置，采用反光碗加凸透镜，使发光体发出的部分光线直接经凸透镜折射后发出，发光体发出的另一部分光线则射到反光碗上，然后经反光碗反射后再经凸透镜折射后发出，形成平行光；中国专利CN2819044Y公开的LED灯罩，有反光罩和前侧的透光罩组成，反光罩有多个反光碗，透光罩有多个凸透镜，LED灯发出的光线经反光碗反射后又经凸透镜折射成为多组平行光；申请人申请的中国专利CN1807971高亮度照明灯，采用LED芯片外带反光碗及反光板结构。等等上述种种技术方案，无一例外采用反光方式和/或将LED设置在弧面，以此达到扩大照射范围。虽然上述方式，在一定程度上扩大了LED组灯的照射范围，但由于并未充分考虑LED光源直线投射，方向性强之特点，使得这种简单采用反光和/或将LED设置在凸起弧面上，仍难以同时满足我国道路用路灯，尤其是照射范围、平均照度、照度均匀度三项指标要求。
其次，LED组灯另一弱点是LED工作时会产生大量热，而温升对LED影响远较其他光源大，如果产生的热量得不到及时散发，温升会导致LED光衰严重，发光效率大幅下跌，严重甚至失效。有研究报道，70％的固态照明故障来自于LED温度过高，且在负载为额定功率一半的情况下，温度每升高20℃，故障率就上升一倍。降低供电电流，虽然会减小发热量，但又会造成LED的发光亮度远远达不到应有值。因此LED组灯的散热，已成为影响LED高效工作及器件寿命的另一重要关键因素，由此也限止了其作为高亮度照明路灯的实际应用。人们虽然也采取种种措施，将LED发光产生的热散出，将其限制在允许温度范围内，使其较小影响LED正常工作，例如中国专利CN2750186Y公开的具散热功效的路灯，将多个高功率LED设置在带散热鳍片上座，使高功率LED产生的热能通过上座散热鳍片向外快速散热；
中国专利CN1821651A公开的大功率LED路灯，在散热底座凹底面内嵌装有至少三个相连接的LED灯，相对应的外部设计有条体散热体；上述通过在增设散热翅片散热，虽然能将LED产生的热部分散去，达到降低温升目的，但由于其采用的散热方式，仅是简单设置散热翅片自然热交换，但如果外界气流流动较小，则会明显散热效果，以及随着使用时间延长，裸露的散热翅片会因灰尘集聚、鸟粪等遮盖，也会降低散热效果，实用性较差，仍然难以满足LED散热要求。
再就是，人们为追求高亮度，往往较多采用大功率LED(例如1瓦以上)组合作光源，大功率LED光强是增加了，但大功率LED点亮发热量大大高于小功率LED(例如0.06-0.5瓦)，芯片功率越大，产生热量越多，更是增加了散热困难。
由于上述技术障碍存在，成为困扰LED作为路灯照明灯的严重障碍，致使LED至今仍未能实际投入路灯照明应用。仍有值得改进的地方。
本
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种直接利用LED直射，达到既扩大照射范围，又显著改善照射均匀度，能够同时满足道路用路灯难以解决的三项指标，以及限制温升，确促使用效能和寿命的高亮度LED路灯。
本发明目的实现，采取的技术方案是由若干LED串并联排列组成发光条，采用热传导性能优良的金属，制成至少内面为由若干平面邻接的半圆或接近半圆的多面弧形、厚度至少≥10mm的LED安装体，并使多面弧形各平面上法线投射光相互邻接达到≥3H(3倍高度)范围，从而达到能够同时满足道路用路灯照射范围、平均照度、照度均匀度三项指标要求，以及低的温升。具体说，本发明高亮度LED路灯，包括灯罩，内置LED组合光源及安装LED弧形板，其特征在于安装LED弧形板为厚度至少≥10mm金属凹面体，至少内凹面为由若干平面邻接组成的多边弧面，所说多边弧面各面法线射出光相互邻接排布至少达灯高度3倍宽度，LED组合光源为与多边弧面平面数相同的LED光条，平贴于内凹弧面各平面。
本发明所说多边弧面安装LED凹面体，由金属加工或铸型而成，主要有二个作用，一是使其有足够的热容量，可以吸贮LED组件发光产生的热，并通过热交换散热限制温升；二是使安装于各邻接平面上的LED发光条，在法线投射照射光线相邻搭接，达到≥3H照射宽度，从而达到既扩大照射范围，又满足均匀度要求，达到路灯照射范围、平均照度、照度均匀度三项指标要求。根据采用法线投射相互邻接理念，其内弧面多平面分割越细，照射均匀度越好，按此理念，将多平面分割成放置单排LED更好，但这样平面分割过细小，则会增加制造难度和成本。经试验确定，其中以每条排列三列LED，宽度约为4cm，弧面有9-13个平面基本能达到路灯要求。安装LED凹面体向外散热方式，可以分为二种基本结构，一种为凹多边弧面背侧做成散热翅片型，通过各翅片与大气形成热交换散热；一种为凹多边弧面背侧做成与灯罩内面吻合相接型，通过热传导将热传递给灯罩，再由灯罩与大气形成热交换散热。本发明尤其优选采用前者，其在灯罩内的相对高温度，有利于在无风状态下形成自然空气流动，而提高散热效果。此外，对于翅片散热型，还可以将翅片表面制成锯齿状，以增大散热面积，提高散热效果。
此外，为降低LED发光组件的发热量，本发明经试验比较，一种较好是采用小功率(例如0.06-0.5瓦)LED，不仅可以降低灯的成本，而且也使得点亮发热量低，可靠性好，并且多组合并不影响亮度要求。
本发明高亮度LED路灯，不简单采用反光、反射结构，而是利用了LED直射特性，将LED安装板制成至少内面为由若干平面邻接的半圆或接近半圆的多面弧形、厚度至少≥10mm的LED安装体，并且使多面弧形各平面上法线投射光相互邻接达到≥3H宽度。厚的金属体安装板构成有较大热容量的吸热体，可以吸收LED发光产生的热，构成一个吸热——散热体，先将LED工作产生的热，吸收在吸热体，起到了较好缓冲，然后再通过热交换散热，实际散热效果好，从而较好解决了LED温升；多面弧形各平面上法线投射光相互邻接照射，既扩大照射面，又解决了投射边缘较暗，照度均匀性差的缺陷，使得照射面内的照度均匀性得到改善，从而满足路灯照射范围、平均照度、照度均匀度三大指标要求，以10米高度为例，中心垂直地面照度28lx，距中心15m边缘照度10lx，均匀度0.36，完全符合我国的道路路灯照明标准要求。再就是，采用小功率LED组合方式，热量产生小，热效应造成的不良效应影响更小，性能更稳定。
以下结合三个具体实施方式
，进一步说明本发明原理及基本结构。
图1为本发明安装LED金属多面弧形体光照投射示意图。
图2为本发明第一实施例结构示意图。
图3为图2A部放大结构示意图。
图4为本发明第三实施例结构示意图。
具体实施例方式
实施例1参见图1、2，按图1示意确定金属凹面体多边弧面2，本例为∮270mm半圆，内弧面均分为11条、每条宽40mm的多边形。用具有优良传热性能且低比重铝，浇铸成总厚度28mm，其中翅片2.1高20mm的铝多边凹面体。以16只组成1瓦，由144只单只0.06瓦LED串并联组成三列一块的9瓦发光模组3，平贴于凹面体各平面组成照射体。放置于截面呈弧形的灯罩1内，灯罩与铝多边凹面体散热翅片间有空间5，底面有透光面板4密封，组成功率为100瓦的路灯。铝多边凹面体轴向两端外无透光板(与大气相通)，留有通风散热空间，构成热交换散热通道。悬挂10米高度测试，中心垂直地面照度28lx，距中心15m边缘照度10lx，均匀度0.36，达到路灯主干路10米高度，平均照度15lx，均匀度0.35。
实施例2参见图3，如实施例1，其中散热翅片2.1表面呈锯齿状2.2，以提高散热效果。
实施例3参见图4，如实施例1，其中多边弧面金属凹面体6为实心体，背面与金属灯罩壳1接触，形成热交换散热。
此外，还可以配置太阳能电池，做成太阳能路灯；在灯罩外壳面设置散热翅片，增加散热；进一步细分割凹面内表面平面；采用不同功率LED组合；等等均可以，同样属于本发明保护范围。
权利要求
1.高亮度LED路灯，包括灯罩，内置LED组合光源及安装LED弧形板，其特征在于安装LED弧形板为厚度至少≥10mm金属凹面体，至少内凹面为由若干平面邻接组成的多边弧面，所说多边弧面各面法线射出光相互邻接排布至少达灯高度3倍宽度，LED组合光源为与多边弧面平面数相同的LED光条，平贴于内凹弧面各平面。
2.根据要得要求1所述高亮度LED路灯，其特征在于金属凹面体凹面为半圆或接近半圆的多边弧形。
3.根据要得要求3所述高亮度LED路灯，其特征在于内弧面有9-13个相邻平面组成。
4.根据要得要求1所述高亮度LED路灯，其特征在于LED为0.06-0.5瓦的小功率LED。
5.根据要得要求4所述高亮度LED路灯，其特征在于LED光条宽4cm，有三列LED组成。
6.根据要得要求1所述高亮度LED路灯，其特征在于安装LED金属凹面体背面有散热翅片。
7.根据要得要求6所述高亮度LED路灯，其特征在于散热翅片表面呈锯齿形。
8.根据要得要求6或7所述高亮度LED路灯，其特征在于金属凹面体轴向两端外无透光板与大气相通。
全文摘要
本发明涉及一种照射范围大，均匀度好，能满足路灯使用要求的高亮度LED路灯，其特征是安装LED弧形板为厚度至少≥10mm金属凹面体，至少内凹面为由若干平面邻接组成的多边弧面，所说多边弧面各面法线射出光相互邻接排布至少达灯高度3倍宽度，LED组合光源为与多边弧面平面数相同的LED光条，平贴于内凹弧面各平面。既扩大照射面，又使得照射面内的照度均匀性得到改善，从而满足路灯照射范围、平均照度、照度均匀度三大指标要求，并同时解决了LED温升问题，以10米高度为例，中心垂直地面照度28 lx，距中心15m边缘照度10 lx，均匀度0.36，完全符合我国的道路路灯照明标准要求。
文档编号F21W131/103GK101059211SQ20071002243
公开日2007年10月24日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者张再平, 罗正良, 房耀平, 陶小君, 潘亮 申请人:江苏江旭电子有限公司