专利名称：一种大功率led路灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大功率LED路灯配件，具体说是一种大功率LED路灯。
背景技术：
随着科技的进步，半导体发光二极管已从各种设备的显示应用发展到大功率通用 白光照明领域，其突出的优点是发光效率高、寿命长、可靠性高、光色好、无污染，是当今节 能减排、绿色环保的新型光源。我国正在实施“十城万盏LED路灯照明计划”，逐步替代各类 大功率照明光源。我市从2009年12月到2010年6月正在实施的百路十楼亮化工程，也积 极推广采用LED灯。现有大功率LED灯主要由LED芯片(LED灯片)，散热器和恒流电源构成。影响LED 灯光性能和寿命的主要因素是它的散热器。因为LED芯片在工作时只有少量电能转换成光 能，大部分电能则转换成热能，大功率LED芯片工作时产生的大量热能需要有良好的散热 装置将热能迅速散发出去，使大功率LED芯片处于一个较低温度的工作状态，否则，过高的 温度会影响大功率LED芯片发光亮度，加速其衰减，使可靠度降低，寿命缩短。散热器热阻值Rth是衡量散热器性能的一个基本参数，Rth值直接反应散热器的导 热和散热性能。Rth与散热器的大小、形状、散热面积和安装方式有关，并与空气的流动方式 即自然对流或强制风冷有关，在强制风冷下又与风速有关。LED芯片的结温R^ (Junction-case)通常是2. 4°C /V，要求散热器的热阻Rth至少 应小于R^l/lO，即0. 240C /V，才能将LED芯片的热量迅速导出。
实用新型内容针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种大功率LED路灯， 利用插片技术将散热底板做成最小间隔开沟，插入规定尺寸的散热片，散热面积大，体积 小，重量轻，可确保LED芯片在较低工作温度中安全、可靠的工作。为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是一种大功率LED路灯，其特征在于包括散热器底板10，在其上表面沿其长轴方向 按最小间隔3mm设有若干沟槽，所述沟槽内采用插片技术各插有一散热片11。在上述技术方案的基础上，散热器底板10面积为400mmX 170mm,厚度为8mm，在其 上表面共设有深4mm的沟槽41条，散热片11厚度为1mm。在上述技术方案的基础上，散热片11为厚1mm，高92mm，长400mm的翅片，形成总 散热面积31700cm2。在上述技术方案的基础上，散热器底板10下表面固定有若干平板型LED芯片19。在上述技术方案的基础上，框架15 —端与散热器底板10固定连接，另一端设有一 套管16，且在框架15和散热片11间设有至少两个小型直流轴流风机12，框架15内设有风 机电源13和LED芯片恒流电源14。在上述技术方案的基础上，框架15两端分别设有一起保护作用的第一、第二不锈钢网17、20。在上述技术方案的基础上，散热器底板10下表面设有对平板型LED芯片19起保 护作用的亚克力无色透明罩18。本实用新型所述的大功率LED路灯，利用插片技术将散热底板做成最小间隔开 沟，插入规定尺寸的散热片，散热面积大，体积小，重量轻，可确保LED芯片在较低工作温度 中安全、可靠的工作。
本实用新型有如下附图图1散热器底板和散热片的的结构示意图，图2散热器底板和框架的结构示意图，图3本实用新型俯视示意图，图4本实用新型仰视示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。平板型LED芯片是一种半导体器件，其最高工作温度是80°C，但实际使用时器件 的工作温度应不超过65°C，器件的可靠性及其寿命才能比较高。当一组LED芯片的发热功率为100w，散热器的热阻Rth = 0. 24°C /w时。其温升为At = P*Rth = IOOwX 0. 24°C /w = 24V。环境温度在40°C时，散热器的温度已到64°C ；当环境温度在45°C时，散热器的温 度已到70°C，此时已超过65°C的安全区，若要降低散热器温升，只有降低散热器的的热阻 Rth,否则散热器的温度就会增高。对一组IOOw的LED灯，在自然风冷下，只有散热器的长度在400mm以上时其热阻 值才能降到0. 240C /V，如果功率增至150w，散热器的长度应彡600mm。从发热功率与散热器的散热面积来看，根据我们的实测数据表明，在环境温度 40°C以下，采用自然风冷，散热器的面积需要100 150cm2/V，才能使散热器的表面温度控 制在60°C以下。因此，一只IOOw的LED灯需要散热器面积彡10000cm2。若采用挤压或压铸成型的 型材散热器，此时的重量已到5kg，当LED功率达到150w，散热器面积15000cm2，200w时散 热器面积为30000cm2，此时的重量已超过IOkg 了。一套完整的lOOwLED照明灯具还包括恒流电源及安装恒流源散热器的框架、护罩 等，这一整套的重量就达到8kg左右了。调研表明，国内生产规模比较大的LED生产厂商，其LED灯功率与重量的关系是 75w/8kg，100w/10kg, 125w/12kg，有的厂商160w已达到20kg。此时重量和成本都已相当高 了。综上所述，由于当前我国的LED灯的散热器都是采用挤压或压铸成型，并采用自 然风冷，受成型工艺的限制，结构复杂，体积、重量都做得又大又重，照明功率都在160w以 下，200w的功率已甚为少见，使需求更高的功率受到限制。[0032]为了将平板型LED芯片应用于大功率LED路灯。如图1所示，本实用新型所述的 大功率LED路灯，包括散热器底板10，在其上表面沿其长轴方向按最小间隔3mm设有若干 沟槽，所述沟槽内采用插片技术各插有一散热片11。插片技术一种较新的生产工艺，具有散 热面积大，长、宽、高不受限制，可根据需要来设计的特点，它是在散热底板上开槽，插入散 热片，再经挤压等工艺处理而成的。在上述技术方案的基础上，散热器底板10面积为400mmX 170mm,厚度为8mm，在其 上表面共设有深4mm的沟槽41条，散热片11厚度为1mm。散热器底板承载功率多样化长X 宽400X170 = 68000mm2，可在此散热器的底面上组合安装多种LED芯片，最高到200w，这 样就可满足社会的不同功率需求。在上述技术方案的基础上，散热片11为厚1mm，高92mm，长400mm的翅片，形成总 散热面积31700cm2。本实用新型采用插片工艺技术使散热器底板其尺寸为=400X170X8， 在170mm侧按插片工艺许可的最小开沟间隔3mm，插入41片400X92X 1散热片，实现了散 热面积为彡31700cm2,按承载功率200w计算，做到了彡150cm2/w。在上述技术方案的基础上，如图4所示，散热器底板10下表面固定有若干平板型 LED芯片19。在上述技术方案的基础上，如图2、3所示，框架15 —端与散热器底板10固定连 接，另一端设有一套管16，且在框架15和散热片11间设有至少两个小型直流轴流风机12， 框架15内设有风机电源13和LED芯片恒流电源14。散热器需要一个框架加以支撑，并能 用此框架安装到路灯灯杆上。风机的风口宽度完全覆盖所有的散热片。在外护罩的包封 下，风从散热片缝间吹动，形成一个良好的风道，将散热器上的热量迅速散掉。所述小型直 流轴流风机可以选择80X80直流轴流风机。本实用新型采用强制风冷技术比自然风冷要 好10倍左右，此结构是在散热器的一端安装2只直流80X80X25轴流风机，产生> 80CFH 的风量、1. 5m/s风速将散热器的热量迅速散出，恒定的风速风量使LED芯片处于稳定且较 低的工作温度状态，有利于减缓LED通量的衰减，延长其工作寿命。在上述技术方案的基础上，如图4所示，框架15两端分别设有一起保护作用的第 一、第二不锈钢网17、20。散热器和框架组装一体后，需要安装一个外护罩(不锈钢网)，其 作用是护罩与散热器紧密配合，形成一个直线式风道，两只风机并行吹风，把散热器的热 量带走，在前后风口上安装不锈钢网，防止飞虫进入散热器内。在上述技术方案的基础上，如图4所示，散热器底板10下表面设有对平板型LED 芯片19起保护作用的亚克力无色透明罩18。选用优质亚克力板做灯罩，紧固且密封在散热 器底板上，保护LED不受沙尘、烟雾的侵害。灯罩的框架结构不影响灯光的辐射角度。亚克 力板的透光性小于2%，比钢化玻璃要小，减少LED光的损失。一、本实用新型的散热器，可以承载200w的照明功率，产生更高的光通量。以下为几个具体实施例1、长方型，3w(13v，0. 24A)，尺寸120X 10mm，沿散热器竖向排列，每3只串接成一 组再将其并接，最多11组。电压13· 0vX3 = 39v电流0. 24AX11 = 2. 64A功率37·8X2. 64 = 102. 9w
5[0045]安装尺寸，紧密排列，周边预留合适尺寸安装灯罩和散热器框架。2、长方型，6w(13v，0.48A)，尺寸120X 15mm，沿散热器竖向排列，每3只串接成一 组再将其并接，最多7组。电压13· 0vX3 = 39v电流0· 48AX7 = 3. 3Α功率39Χ3·3 = 128. 7w3、方块型，6 (13~0. 48A)，尺寸45 X 35mm，竖向4只串接成一组，再将3组并接共 12只，另12只按相同方法处理，而后两大组再并接。电压13· 0vX4 = 52v电流0. 48AX6 = 2. 88A功率6X24 = 144w4、方块型，10w(13v，0. 75A)，尺寸57X40mm，联接方式与3相同，先3只相串，再3 组相并，然后两大组相并接，最多组成18只。电压13· 0vX3 = 39v电流0· 75AX3X2 = 4· 5A功率39Χ4·5 = 175. 5w5、方块型，13w, 18. 6v，0. 72A，尺寸20 X 11mm，3只横向串接再并接，最多并6组。电压18. 6vX3 = 55. 8v电流0· 72AX5 = 3. 6Α功率55.8X3. 6 = 208. 8w6、方块型，16w，12v，1. 44A，尺寸28X 18_，竖向6只相串，再两组相并。电压12vX6 = 72v电流1· 44AX2 = 2· 88A功率72X 2. 88 = 207w通过以上几种规格的LED芯片的联接表明，很容易实现100 200w的功率。如此， 整个灯具的结构只需一套设计图一套模具就可实现，从而节省许多人力、物力，具有很好的 适应性和经济性。二、本实用新型的散热器能使LED芯片有一个较低且稳定的工作温度范围，减缓 LED光通量的衰减率，从而延长LED的工作寿命，提高LED的可靠度。三、本实用新型的散热器能使多种规格的平板型LED芯片能方便的组合，产生不 同的照明功率，并能方便的提供给LED芯片所需恒流源的电压、电流。四、本实用新型的散热器，结构紧凑，体积小，重量轻。用插片技术实现了最小间隔隔片，完成了小体积、低重量的目的。最终的设计在400X170X8的底板上插入41片散热片。最终构成体积400X170X 100 = 6800000mm3。最终构成重量4kg.温度特性测试对200w的LED灯完成组装后进行持续温度测试，实测数据表明环境温度从_5°C 400C，散热器的温度从12°C 51 °C，尤其在高温端仅比环境温度高出11 °C多，使LED工作在较低温是比较有利的，验证了本专利是先进的，正确的。
权利要求一种大功率LED路灯，其特征在于包括散热器底板(10)，在其上表面沿其长轴方向按最小间隔3mm设有若干沟槽，所述沟槽内采用插片技术各插有一散热片(11)。
2.如权利要求1所述的大功率LED路灯，其特征在于散热器底板(10)面积为 400mmX 170mm，厚度为8mm，在其上表面共设有深4mm的沟槽41条，散热片(11)厚度为1mm。
3.如权利要求2所述的大功率LED路灯，其特征在于散热片(11)为厚1mm，高92mm， 长400mm的翅片，形成总散热面积31700cm2。
4.如权利要求1或2或3所述的大功率LED路灯，其特征在于散热器底板(10)下表 面固定有若干平板型LED芯片(19)。
5.如权利要求4所述的大功率LED路灯，其特征在于框架(15)—端与散热器底板 (10)固定连接，另一端设有一套管(16)，且在框架(15)和散热片(11)间设有至少两个小 型直流轴流风机(12)，框架(15)内设有风机电源(13)和LED芯片恒流电源(14)。
6.如权利要求5所述的大功率LED路灯，其特征在于框架(15)两端分别设有一起保 护作用的第一、第二不锈钢网(17、20)。
7.如权利要求4所述的大功率LED路灯，其特征在于散热器底板(10)下表面设有对 平板型LED芯片(19)起保护作用的亚克力无色透明罩(18)。
专利摘要本实用新型是一种大功率LED路灯，包括散热器底板(10)，在其上表面沿其长轴方向按最小间隔3mm设有若干沟槽，所述沟槽内采用插片技术各插有一散热片(11)。本实用新型所述的大功率LED路灯，利用插片技术将散热底板做成最小间隔开沟，插入规定尺寸的散热片，散热面积大，体积小，重量轻，可确保LED芯片在较低工作温度中安全、可靠的工作。
文档编号F21Y101/02GK201661935SQ20102011594
公开日2010年12月1日 申请日期2010年2月22日 优先权日2010年2月22日
发明者赵家启, 赵鲁予 申请人:青岛信控电子技术有限公司