专利名称：用作信号灯的led灯的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种用作交通信号灯的LED灯，特别涉及一种能够简化安装在交通信号灯柱上的LED灯的组成部分、大大降低LED灯的耗电量并能极大地提高LED灯亮度的LED灯。
交通信号灯一般利用从电灯发出并经过彩色灯罩的光而显示出红、黄和绿光。
然而，对于具有电灯的普通交通信号灯来说，其每个电灯消耗100瓦的电功率。随着交通信号灯数量的增加，其耗电量也成几何级数增加。电灯自身发热会造成电灯的寿命不长，而且由于过往车辆所引起的振动会使灯丝断裂，所以必须频繁地更换电灯。作为结果，电灯的维护需要花费巨大的人力和资金而且会造成交通的中断。在一些情况下，维护还会引发交通事故。
另外，当强烈的太阳光受到镜头表面反射后，会产生一种所谓的太阳幻影(sun phantom)现象，这种现象使司机很难识别出交通信号灯是否被打开或关闭。
因此，对于这种使司机在识别交通信号灯是亮或灭时出现问题的现象来说，普通灯是有弱点的。由于灯的亮度不稳定且不让人满意，而且能见度低，从而可能对司机或行人识别信号造成困难。另外，灯会因为其上通过的不稳定的电流和电压而造成过载，或者因为电压过低而不能点亮，等等。这些都是信号灯管理中存在的缺点。
为了克服上述电灯型交通信号灯的问题，LED灯型交通信号灯在欧洲、北美等地得到开发和使用。与现有电灯型交通信号灯相比，在LED灯型交通信号灯中，其耗电量至少降低80％并且亮度至少提高了两倍，这样就为防止交通事故的发生提供了很大帮助。另外，电灯的维护费用被减到最低、能见度被提高并且太阳幻影现象也被避免。尽管如此，这种LED灯型交通信号灯的相关性能仍需要更进一步得到提高，而且在替代现有电灯型交通信号灯时还存在各种问题。
在No.163349的国家实用新型中公开了一种LED灯型交通信号灯，这种LED灯型交通信号灯已经在欧洲和北美得到使用并且在韩国处于发展阶段。在这种交通信号灯中，电源和降低亮度控制器被安装在一个外壳里，并与一外部电源相连。其中插入有LED的PCB被连接到电源和降低亮度控制器上，并且有一个光学透镜被用螺丝拧入外壳。这样一个结构被安装在交通信号灯的头部。
但是，要用上述这种LED灯型交通信号灯代替现有的电灯型交通信号灯，就必须更换除了支柱以外的所有组件。因此，从LED的费用方面讲，用LED灯型交通信号灯代替电灯型交通信号灯比安装一个新的信号灯还要贵得多，而且由于至少有400个LED被安装在交通信号灯上，所以其基本费用也相应增加。另外，即使有至少400个LED被嵌入，这种交通信号灯也只能在灯的中部满足作为交通信号所需的全部特性，而且越靠近灯的径向外表其亮度越低，因此这种现象降低了交通信号灯的功能。这种LED灯消耗5至20瓦的电功率，因此需要更多的技术开发来减少耗电量。另外，当交通信号灯需要维修时，必须首先拆开其头部，这是个麻烦的事情。而且，交通信号灯需被停用较长的时间，并且维护交通信号灯的费用也较高。
另一方面，在韩国专利No.210713中公开了一种可拆卸的环氧树脂LED灯及其制造方法。然而，这种灯被用于普通照明，所以它没有足够的发光强度，不能用作交通信号灯。这种灯被如此的设计以至于它的电路板插座和球形罩被环氧树脂封装成一体，所以在LED和灯损坏的情况下，这种灯不得不被丢弃。此外，这种灯不实用，因为其内部极热而致使其寿命缩短，而且过往车辆引起的振动对暴露在外的交通信号灯的使用来说也有一些问题。
此外，在韩国专利公开No.1999-78991中揭示了一种球形LED交通信号灯，其中一个用作散热板的外壳的整个外表面为粗糙的形状，而且除外壳以外的所有组件都具有复杂的结构以至于很难制造，因此增加了制造成本。另外，该LED发光度或亮度低且重量大，而且其中一个组件(即，电源)的功率因数为0.6-0.7，该数值仍低于标准值0.9。因此，这种交通信号灯不能满足功率因数或耗电量的要求，并且它具有很多的高频成分，因而可能对周围的元件造成负面影响并由此不能满足实际运行测试。
另外，在日本专利公开No.2000-276693中揭示了一种用作信号灯的LED灯。这种灯含有一块平板型电路板而不是球形电路板，这样，当LED被点亮时会出现一个死区，因此降低了照明度或亮度。该灯还被设计成没有功率因数。如果电路板被损坏，则不可能替换。
还有，在美国专利No.5,561,346中所公开的一种LED灯需要将AC电压转换成DC电压，所以它需要单独配备电源。结果，这种LED灯不适于在韩国使用。这种灯的电路板是半圆形的，所以制造这种灯以及实际安装电路都很困难。在电路板上安装LED是手工进行的，这样非常不方便将电源线连到LED上。
此外，在韩国专利公开No.2000-30723中所述的灯具有一个圆盘形状，它造成了在放置单个光处理盘时的困难，而且其生产成本高。
最后，在日本专利公开Hei 9-65807中公开了一种灯，由于这种灯仅配有一个LED，所以它需要精确制造一个反射板并且需预备所有的电部件(如带控制器的电源)，因此在正常情况下更换这种灯是不可能的。这种灯是六角形的，因此从外部看见的角状轮廓呈现出不良的形状。另外，六边形的PCB与LED连接很困难，而且它的设计相当复杂，这会导致较低的装配生产率和较高的制造成本。
本发明的另一个目的是提供一种用作交通信号灯的LED灯，与常规的电灯类型相比，这种灯能够显著降低LED灯的耗电量并能使LED灯的亮度提高两倍，从而防止由于强烈的阳光而产生的太阳幻影现象，并且因其具有极好的能见度，所以提高了司机的识别能力，进而防止了交通事故的发生。
本发明还有一个目的是提供一种用作信号灯的LED灯，它能够和用于常规交通信号灯的设备一起使用，由此减少了交通信号灯的更换费用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用作交通信号灯的LED灯，这种灯包括一个带螺纹的电极部分，用于将灯体以插入的方式安装到交通信号灯的头部插座上；一个安装在所述带螺纹的电极部分上的电路板支架；以及层叠在所述电路板支架上的多个PCB，在所述PCB的整体四周配有多个LED，固定在装于所述灯体上部的PCB之上的LED被竖直地安装以面向交通信号灯的头部，而固定在其他PCB上的另一些LED则被倾斜且不相互重叠地排列以面向一反射器。
各个所述PCB优选地具有环形的圆盘结构。
所述PCB优选地具有这样的直径，它从邻近所述电路板支架的PCB到远离所述电路板支架的PCB连续减小。
各个所述PCB优选地沿着其外缘以规则的间隔配有多个安装槽，用以防止在安装PCB时造成LED的相互干扰。
所述LED灯优选地进一步包括电连接器，它们安装在PCB的上部和下部，用于通过调节两个PCB之间的间距来固定PCB并提供电能，每个所述电连接器都具有带螺纹的凸起和带螺纹的凹槽。
所述LED灯优选地进一步包括一个散热板，它用于牢固地的支撑固定安装于灯体上部的PCB之上的LED，并且有效地发散灯的热量。
图4是本发明所述PCB的正视图；以及图5是图4的侧视图。
最佳实施方式以下将参考附图对根据本发明所述的LED灯进行详细说明。
图1的立体图示出了根据本发明所述的LED灯的整体结构，图2是图1的分解图，图3是图1的剖视图，图4是本发明所述PCB的正视图，图5是图4的侧视图。
安装在交通信号灯(未示出)上的LED灯包括一个灯体100，其底部中央部分上具有一个带螺纹的电极部分110，该部分用于将灯体以插入和旋拧的方式装入交通信号灯的头部插座。在带螺纹的电极部分110上安装有一个圆柱形或半球形的电路板支架120。
电路板支架120上装有一个驱动电路板160和多个PCB 140，多个LED 130被沿PCB 140的整体四周固定安装。固定安装在PCB 140上的多个LED 130是竖直安装的，以使它们面向交通信号灯的顶部，而固定安装在PCB 140下面的其它多个LED 130则被倾斜和不相互重叠地安放以面向一反射器(未示出)。
还有，为了便于图示，在图中没有示出安装在驱动电路板160上的电子设备。
PCB 140被单独形成为圆环状，并且其直径从邻近电路板支架120的PCB 140到远离电路板支架120的PCB 140连续减小。在PCB的外缘上以规则的间隔形成有多个安装凹槽142，以防止装在PCB上的LED相互干扰。
在PCB 140的上部和下部安装有凸出的电连接器150，用于通过调节两个相邻PCB之间的间距来固定PCB以及提供电力。每个电连接器150都有螺纹凸起和供另一个电连接器150的凸起在其中连接的螺纹槽。
另外，散热板170被螺丝连接在最上层的PCB 140上，这样就防止了被固定安装在最上层PCB 140上的LED 130与最上层PCB 140脱离，而且从LED 130上产生的热量可以容易地从LED 130向外部散发。
如图1至5所示，安装在交通信号灯上的LED灯的装配方式如下。
首先，在具有最大直径的PCB 140被固定安装在灯体100的电路板支架120上之后，通过将安装于各个PCB 140的上部和下部的电连接器150逐个连接以简单地将多个PCB 140逐个堆叠在一起。
在这种情况下，电连接器150用于经常性地调节两个PCB之间的间距并提供电能，由此消除对相邻PCB之间的电线连接或焊接的处理，并且允许PCB 140被可拆卸地安装。这样，就可以容易地对所安装的PCB140(其上根据待被安装的LED灯的亮度或发光强度而固定安装有LED130)的数目进行调整。
在电路板支架120上层叠了多个PCB 140，PCB 140上沿着其四周固定安装了多个LED 130。多个被固定安装于上层PCB 140的LED 130被竖直安放以面向交通信号灯的头部，而固定于下层PCB 140的其它LED130则被不相互重叠地倾斜安放以面向反射器。来自面向反射器的LED130的光被聚集而不被反射器散射以提高亮度，因此使光从LED 130被没有死区地均匀散布。
由于PCB 140具有环形的圆盘结构，所以PCB 140的制造和印刷很容易。而且，圆环形在多层PCB 140的中央部分形成了一个空间，其功能是有效地发散由于LED灯工作而产生的热量并且保证引线和类似物的空间。
另外，多个安装槽142经过PCB 140的外缘以固定间隔形成，这样就防止了在安装PCB 140时对LED的干扰，并使LED灯130被没有错误地固定保证于其正确位置上，而且来自LED 130的光的整体辐射角保持不变。
与此同时，常规的LED灯是在功率因数校正电路功能之后再执行SMPS电路功能，而本发明所述的LED灯则能够同时执行功率因数校正电路和SMPS电路两个功能。常规的LED灯有一个小的安装空间却因此不能同时安装功率因数校正电路和SMPS电路，而本发明所述的LED灯则能保证一个大的安装空间以用于同时安装功率因数校正电路和SMPS电路。另外，根据本发明所述的LED灯可配备温度校正电路以用于降低LED灯的温度，防止LED温度的升高。工业实用性如上所述，本发明提供了一种安装在交通信号灯上的LED灯，其组成部分被简化成使生产成本降减至最低并且减少了装配时间，因此，与现有技术的LED灯相比，它提高了装配生产率。本发明所述的LED灯还提高了亮度并且防止了由于强烈的阳光而产生的太阳幻影现象，并且依靠它优良的能见度而防止了交通事故。这种用作交通信号灯的LED灯能够与常规交通信号灯自身的设备一起使用，因此减少了交通信号灯的安装费用。
虽然本发明的优选实施例作为说明性的目的被公开，但是本领域技术人员应该明白，在不脱离由所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换都是可能的。
权利要求
1.一种用作交通信号灯的LED灯，包括带螺纹的电极部分，用于将灯体以插入的方式安装至交通信号灯的头部插座；安装在所述带螺纹的电极部分上的电路板支架；以及层叠在所述电路板支架上的多个PCB，在所述PCB的整体四周配有多个LED，固定在装于所述灯体上部的PCB之上的LED被竖直地安装以面向交通信号灯的头部，而固定在其他PCB上的另一些LED则被倾斜且不相互重叠地排列以面向一反射器。
2.根据权利要求1所述的用作交通信号灯的LED灯，其特征在于，所述每一个PCB都具有环形的圆盘结构。
3.根据权利要求1所述的用作交通信号灯的LED灯，其特征在于，所述PCB的直径从邻近所述电路板支架的PCB到远离所述电路板支架的PCB连续减小。
4.根据权利要求1所述的用作交通信号灯的LED灯，其特征在于，各个所述PCB沿着其外缘以规则的间隔配有多个安装槽，用以防止在安装PCB时造成LED的相互干扰。
5.根据权利要求1所述的用作交通信号灯的LED灯，其特征在于进一步包括电连接器，它们安装在PCB的上部和下部，用于通过调节两个PCB之间的间距来固定PCB并提供电能，每个所述电连接器都具有带螺纹的凸起和带螺纹的凹槽。
6.根据权利要求1所述的用作交通信号灯的LED灯，其特征在于进一步包括一个散热板，它用于牢固地的支撑固定安装于灯体上部的PCB之上的LED，并且有效地发散灯的热量。
全文摘要
本发明公开了一种用作交通信号灯的LED灯。该LED灯通常包括一个带螺纹的电极部分，一个电路板支架以及多个PCB。带螺纹的电极部分的作用是以插入的方式将灯体安装入交通信号灯的头部插座。电路板支架被安装在带螺纹的电极部分上。PCB被层叠在电路板支架上并且整体四周配有多个LED。固定安装在灯体上部的PCB上的LED被竖直安放以面向交通信号灯的头部，而固定在其他PCB上的另一些LED则被倾斜且不相互重叠地排列以面向反射器。
文档编号G08G1/095GK1468422SQ01816645
公开日2004年1月14日 申请日期2001年10月10日 优先权日2000年10月10日
发明者李启漩 申请人:李启漩