专利名称：一种黄光大功率发光二极管灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及大功率发光二极管灯，特别是一种黄光大功率LED透雾灯。
背景技术：
随着半导体照明技术的发展，目前已出现替代各种传统照明光源产品的 趋势。LED作为一种新型的照明光源，具有定向、节能环保、调控方便、可 靠性高、寿命长等显著优点，其应用前景举世瞩目，尤其是高亮度白光LED 更被誉为21世纪最有价值的光源，必将引起照明领域一场新的革命。所以 利用特定发光角的LED光源做局部照明可以使光源发出的光得到更有效的 利用，可以用比较小的功率达到满足要求的局部照明效果而实现节能。
灯起先用高压钠灯做光源，但其是全方向发光，向上的发光必须由反光 罩反射回地面，因此能量利用率只有60%左右；且由于高压钠灯灯体大，无 法利用透镜来满足路面的较均匀光斑分布，大量的光能集中在光斑中间而浪 费，同时光斑边缘的能量较少而达不到道路照明要求，整体灯效率有限。所 以采用灯体积小、半空间发光的LED作为灯光源。目前情况下，LED灯采用 白光大功率LED,但其是宽光语发光，由于雾气(主要成分是水)对黄光的 透光率大，对其他波长光的透光率相对黄光低，因此其对雾的穿透性差，不 适合于城市外的道路照明，尤其不适合高速公路的道路照明，先期由于黄光 的光效较低，其取代高压钠灯和白光大功率LED的进展受到限制。由于半导 体照明的快速发展，结合本发明技术，黄光大功率LED的光效接近801m/W， 将超过IOO lm/W,提升照明效果，达到均匀灯照明要求(9米高照明条件下， 光斑均匀度达50%以上，范围达50x18m2)。因此作为一种创新的黄光大功 率LED灯将得到应用。而且由于大功率LED的发热，常规的LED灯采用散热 翅片构成灯背面外壳，由于室外恶劣的环境，风沙、灰尘会很快充实翅片缝 隙，使散热效果大为下降；同时由于外壳材料的抗腐蚀性有限而影响灯的使 用寿命，因此在散热技术和材料应用方面有创新的突破。
发明内容
3本发明的目的解决现有技术中大功率白光LED灯对雾的穿透性差、散 热低、衰减大、光效低、寿命有限等问题，提高大功率LED的发光效率。
为了实现本发明的目的，拟采用以下技术方案采用黄光大功率发光二 极管作光源，配以新技术内容，即在LED前配置自由曲面透镜；釆用热管、 翅片、金属基热沉、外壳、可控恒流恒功率驱动电源。
其特征在于在灯壳内有LED灯板，灯板上焊有黄光大功率LED,黄光 LED的波长为575-600nm。 LED的前面装有自由曲面透lfe, 4吏LED发出的光 成为沿路面方向铺展的蝙蝠翼光斑分布。LED灯线路板为铝基板、陶瓷基板、 硅基板或金属线路板，板的后面装有金属基热沉，热沉的后面装有含有散热 翅的热管装置，整个灯体装在灯壳之内，灯壳的形状为流线型曲面；LED的 驱动由恒流恒功率电源，适用电压范围广，驱动电源前加保护电路，防止雷 击和电压突然沖击而失效；电路的接头利用专业固定方式连接，方便维护更 换。这样制作的大功率黄光LED灯可取代高压钠灯灯的照明效果，节能效果显著。
本发明与现有技术相比有以下特点采用铟镓氮大功率黄光LED,取代 磷镓、砷镓材料的黄光LED、高压钠灯和铟镓氮大功率白光LED，大功率黄 光发光二极管灯的出光效率高，散热效果好，寿命长。
图la、图lb和图lc是本发明的一个实施例的结构示意图； 图2是本发明的灯驱动模块电路图； 图3是EMI (输入电磁干扰滤波器)电路； 图4是PFC (功率因数调整)电路； 图5是恒功率控制电路； 图6脉宽调制驱动电路图；以及 图7是本发明的灯的光斑及照度形状。
具体实施例方式
以下将参照附图具体描述本发明。
图la、图lb和图lc是本发明的一个实施例的结构示意图。图中所示 的黄光大功率发光二极管灯包括光斑校正自由曲面透镜1、大功率LED 2、 线路板3、铝热沉4、散热翅片5、热管6、外壳7、底板8,底板上有小孔9。黄光大功率LED配上光斑校正透镜满足蝙蝠翼光斑分布；线路板、铝热 沉、散热翅片、热管构成散热系统，热量由散热结构排到灯体内腔空间，再 由灯底板上的多个小孔排出，小孔同时起排水作用，小孔个数为10 - 200个； 灯壳上表面为流线型曲面防止积灰、沙而影响散热，满足大功率LED的散热 要求；灯壳材料为塑钢或不锈钢，不涂油漆，以防止日久的腐蚀，保证寿命； LED的驱动电源为恒流恒功率输出，适用电压范围为90-300V,驱动电源前 加保护电路，防止雷击和电压突然沖击而失效；电路的接头利用专业固定方 式连接，方便维护更换。整个黄光大功率LED灯满足灯照明要求。
由于供电电网在设计上的不足，导致灯工作时(深夜)驱动器上的输入 电压通常远高于市电标称电压，加上众多国家供电电压的不一致，要求灯驱 动模块为高电源效率、高可靠性开关电源，适应电压范围100-290V。为此 本发明的发明人设计了如图2所示的电源。该电源模块的输出电压24. 3V, 输出电流2.11A。为了进一步提高电源效率和可靠性，在输出端加了P丽脉 宽调制电路。
如图2的灯驱动模块电路图所示，电路主要包括以下几个部分输入电 磁干扰滤波器(EMI) 、 PFC (功率因数调整)电路，输出电压电流控制电路 (恒功率控制电路)及保护电路。各部分功能简介如下
1) EMI (输入电磁干扰滤波器)，如图3所示。
2) PFC (功率因数调整)电路，如图4所示。
PFC电路由集成PFC控制器L6562实现，提高系统功率因数，同时提供 更为稳定的输出电压。L6562的1管脚通过^r测输出电压，管脚3检测输入 电流，L6562使二者相位尽量相近，获得较好的功率因数。
3) 恒功率控制电路，如图5所示。
由电流电压控制器TSM101实现，TSM101可以同时实现对输出电压和电 流的检测，保持输出恒功率。调整R57，R38，VR1来调整Vrin输入，从而调 整输出电压；通过调整R10用来设置输出电流。具体的恒功率控制流程为
当电源输入升高时，输出电压升高，管脚output输出低电平，光耦IC2 导通，Q1Q2组成的PWM振荡电路频率输出降低从而降低输出电压。当电源 输入降低时过程相反。从而实现电源输出的恒功率控制。
本发明的黄光大功率LED串并联布置，由恒功率控制电路驱动，适用电
54) 保护电路，由LM2904， SCR1等构成。
5) 脉宽调制驱动电路图，如图6所示，ZXLD1360是LED专用脉宽调制 驱动芯片。
对这个电源的性能进行实测，结果如表1所示
表l实测电源性能
电源输入功率(AC) 电源输出功率(DC) LED驱动功率(DC) 光通量
电压电流 功率 电压 电流 功率 电压电流功率 (lm)
90V0.59A52.9W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
100V0.53A52.6W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
110V0.49A53.0W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
120V0.44A52.8W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
130V0.41A52.8W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
140V0.38A52.6W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
150V0.35A53.0W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
160V0.33A52.9W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
170V0.31A52.6W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
180V0.29A52.6W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
190V0.28A52.7W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
200V0.26A52.8W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
210V0.25A52.4W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
220V0.24A52.8W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
230V0.23A52.9W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
2術0.22A52.8W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
250V0.21A53.0W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
259V0.21A53.0W24.3V2.11A51.3W19.5V2.52A49.14W
可见，当电源模块的输入电压从90—260V之间变化时，它的输出电流 恒定在2. IIA，电压恒定在24. 5V，功率恒定在51. 3W;经P丽调制电路驱 动LED的电源为19. 5V,电流2. 52A,驱动功率49. 14W,电源效率为93. 1%,整个灯的光效为64. 31m/W。经老化试验，已达3000小时无故障结果。
本发明能达到如下技术指标，确保该技术的应用产品能达到节能环保并
提供安全的照明环境，并大量减少传统灯的维修费用。 本发明达到的技术指标
(1) 黄色LED照明光效大于1101m/W。
(2) 特大照明角度，在9米高照明条件下，光斑均匀度达50%以上， 范围达50xl8m2。
(3) 黄色LED材料采用铟镓氮，有别与磷镓、砷镓材料的黄光LED。
(4) 可在室外温度-40-ll(TC,湿度30 98。/。RH的环境下工作。 (5 )光斑及照度形状如图7所示。
(6) 符合Rohs规定，确保不含有毒物质。
(7) 寿命高于50000小时。
(8 )相对传统高压钠灯，节能 -50°/。。
权利要求
1.一种黄光大功率发光二极管灯，包括光斑校正自由曲面透镜(1)、黄光大功率LED(2)、线路板(3)、散热结构(4，5，6)和外壳(7)，其特征在于所述黄光大功率LED(2)焊在所述线路板(3)上，所述黄光大功率LED(2)的前面装所述自由曲面透镜(1)，所述线路板(3)的后面装散热结构(4，5，6)，整个灯体装在所述外壳之内，所述黄光大功率LED(2)的驱动电源由恒流恒功率电源实现。
2. 根据权利要求1所述的黄光大功率发光二极管灯，其特征在于所述大 功率黄光LED (2)的波长为575-600nm，材料采用铟4家氮。
3. 根据权利要求1所述的黄光大功率发光二极管灯，其特征在于所述大 功率黄光LED (2)发出的光经过所述光斑校正自由曲面透镜(1)，沿路面 方向形成铺展的蝙蝠翼光斑分布。
4. 根据权利要求1所述的黄光大功率发光二极管灯，其特征在于所述线 路板(3)为铝基板、陶瓷基板、硅基板或金属线路板。
5. 根据权利要求1所述的黄光大功率发光二极管灯，其特征在于所述散 热结构(4， 5, 6)由金属基热沉(4)、散热翅片(5)和热管(6)组成。
6. 根据权利要求1所述的黄光大功率发光二极管灯，其特征在于所述黄 光大功率LED(2)串并联布置。
7. 根据权利要求1所述的黄光大功率发光二极管灯，其特征在于所述外 壳(7)的上表面为流线状曲面构成，下表面为底平面(8)，所述底平面(8) 上开有多个小孔，所述外壳材料由塑钢或不锈钢组成。
8. 根据权利要求6所述的黄光大功率发光二极管灯，其特征在于所述驱 动电源前加保护电路，电路的接头利用专业固定方式连接。
全文摘要
本发明涉及大功率发光二极管灯，特别是一种黄光大功率LED透雾灯。本发明采用铟镓氮大功率黄光LED，取代磷镓、砷镓材料的黄光LED、高压钠灯和铟镓氮大功率白光LED，大功率黄光发光二极管灯的出光效率高，散热效果好，寿命长。
文档编号F21S2/00GK101566285SQ20091013137
公开日2009年10月28日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者卢汉雄, 金尚忠 申请人:卢汉雄;金尚忠