一种模块化led路灯的制作方法

专利名称：一种模块化led路灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明灯具，尤其是一种模块化设计、采用大功率LED作为光源，具 有良好散热和光学性能的路灯。
背景技术：
发光二极管(LED)作为国际公认的第四代绿色照明光源，具有节能、环保、使用寿 命长等独特优点，广泛应用于交通显示、显示屏、建筑照明、特种照明等领域。目前，传统的 小功率LED由于技术普及、散热和光学处理简单、工艺成熟，已开始大范围的推广应用。大 功率LED相对于小功率LED，在封装工艺和材料上有着很大的区别。由于输入功率达到W级 以上，绝大部分的电能转换成了热能，如果热量得不到有效散发，那么就会引起芯片内部的 节温升高，LED发光效率下降，造成光衰减，甚至使整个LED失效。因此，在大功率LED的应 用过程中，散热的问题就显得至关重要。同时，大功率LED光源定向发光，具有方向性，区别 于传统光源的360度发光，因此对光源的配光曲线、照度设计也有不同的要求。在现有技术中，以申请号“200710073278. 1”的LED路灯及其透镜专利的为例。在

图1、2中，发现该专利主要包括有框架4、至少一个安装于框架上的照明模块5，其中，照明 模块5包括散热器6、设有LED阵列的基板7、设有通孔阵列的PCB板8及设有透镜阵列的 透镜罩9。所述基板7借助于导热绝缘垫71贴设于散热器6下面，PCB板8装设于基板7 外表面并与基板7上的各LED电极连接，透镜罩9设于PCB板8外侧，基板7的各LED穿过 PCB板8上对应的通孔80而容置于对应的透镜凹槽内。在该专利中，可以发现其采用多颗大功率LED光源电气连接，形成一个模块。此种 方法虽然工艺简单、技术成熟，但是多颗LED的串并联容易造成模块性能的不稳定，其中一 颗LED的损坏会影响到其他LED光源的使用。在散热上，我可以发现散热器6是中间镂空 的结构，热量无法及时传导给散热鳍片60。同时，散热鳍片60的散热面积不够，使LED光源 的热量无法及时高效的散发出去，从而造成LED光源的衰减。在结构设计上，这种散热模块 的分布也没有充分考虑到路灯整体的使用环境，长时间使用极容易造成路灯外壳积灰、渗 水等问题，影响整个灯具的散热性能和稳定性。

发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种LED模块化路灯。为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是—种模块化LED路灯，其特征在于，由散热模块、LED光源模块、驱动电源模块、防 护模块组成，其中，散热模块，为散热器和热管相结合的散热结构，包括有散热器、热管、散热鳍片、把 手，所述热管固定在散热器的凹槽内，热管裸露处的表面为一个平面，和散热器的表面处于 同一平面；LED光源模块包括有LED光源和反光板，其中，LED光源紧固在热管裸露处和散热器的表面；驱动电源模块，为全密封结构，包括有驱动电源和自动保护装置；防护模块，包括有上盖、下盖、灯罩、防护罩，其中，上盖、下盖通过连接轴或倒扣连 接，上盖上中央设置有散热出气孔，防护罩固定于上盖上方；所述的LED光源模块固定在散热模块和灯罩组成的密闭空间内，散热模块、LED光 源模块、驱动电源模块安装在防护模块的内部；
所述的LED光源凸出于反光板平面，反光板四周边缘处的截面为类似抛物线状的 结构，中心处为一方形的平面；所述的防护罩为类似管状或圆弧状的空心结构，其上表面外的四周可设置散热格 栅或开槽；所述的散热出气孔为镂空、横向格栅、纵向格栅的一种或多种的混合体；所述的散热出气孔连接有类似“7”字型的空心导气管，在导气管中央的外侧设置 有导向片；所述的散热出气孔处设置有动力风扇或无动力风扇；所述的散热出气孔为“W”字型结构，其垂直方向的侧面设置有散热格栅或开槽；所述的下盖表面设置至少一个散热开槽；所述的热管贯穿于散热器，在热管表面固定有散热鳍片；所述的散热鳍片环环相扣在热管表面；所述散热器表面的散热片顶端设置有类似圆球形的凸起，把手对应于凸起形状设 置有凹槽，凹槽和散热片凸起紧配连接；所述的圆球形凸起为至少两个，在凸起的中间设置至少一个散热片；所述LED光源模块的透镜表面为类似于双球形的曲面，底部为一平整面，在平整 面中央设置有半椭球体的出光面。本发明的有益效果在本发明中，散热模块采用热管和散热器相结合的散热方式， 进行双重快速散热，区别于单一热管和散热器的散热。通过将大功率LED固定在散热器和 热管的表面，使大功率LED和散热器、热管直接接触。散热器除用于固定热管外，还能够起 到防尘、防水的作用，使防护等级可以达到IP65以上；针对于大功率LED热源集中的特点， 热管能够高效快速的将热量导出，通过散热鳍片进行散热。灯壳上下面设置有开孔，能够保 持散热模块有良好的通风效果，提高散热效果。同时，独特的把手结构设计，不仅安装简单 方便，而且使用稳定高，性能可靠。在防护模块上，特殊的上下盖外壳结构，使路灯能够有效的抵御沙尘暴、酸雨等恶 劣天气的影响。同时又能够减少和防止鸟粪、灰尘等进入灯具内部，影响散热模块的散热， 使整个路灯具有良好防护等级的同时，保持灯具外壳内外部的良好通风对流。本发明采用模块化方式进行组装，各模块相互独立，又紧密结合在一起。在路灯的 安装过程中，模块化结构不仅极大的提高了生产效率，而且使灯具的异地组装和生产更加 便利；在维护过程中，部件的损坏和更换不需要再将整个LED路灯的灯头拆下，只需要更换 模块即可。本路灯具有结构简单、成本低廉、适合于批量的加工和生产等优点，能够很好解决 LED的散热问题，减少LED光衰，提高使用寿命。
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说明书附1为对比技术中的一种优选实施例的立体示意图。图2为对比技术中的一种优选实施例的模块分解示意图。图3为本发明的一种优选实施例的立体示意图。图4为本发明的一种优选实施例的侧面示意图。图5为本发明的一种优选实施例的剖面示意图。图6为本发明的一种优选实施例另一方向的剖面示意图。图7为本发明的另一种优选实施例的立体示意图。图8为本发明的另一种优选实施例的剖面示意图。图9为本发明的另一种优选实施例另一方向的剖面示意图。图10为本发明的另一种优选实施例的立体示意图。图11为本发明的另一种优选实施例的剖面示意图。图12为本发明的另一种优选实施例另一方向的剖面示意图。图13为本发明的另一种优选实施例的立体示意图。图14为本发明的另一种优选实施例的剖面示意图。图15为本发明的另一种优选实施例另一方向的剖面示意图。图16为本发明的另一种优选实施例的立体示意图。图17为本发明的另一种优选实施例的剖面示意图。图18为本发明的另一种优选实施例另一方向的剖面示意图。标号说明
防护模块a下盖a0上盖al
散热开槽a2防护罩a3散热出气孔a4
导气管a5灯罩a6凸起:a7
支撑柱:a8螺丝a9散热格栅al0
散热孔all导向片al2侧向散热孔al3
连接轴:al4倒扣结构al5 密封架al6
LED光源模块:bLED光源b0反光板bl
散热模块c散热器c0散热片cl
凹槽c2凸起c3把手c4
侧向散热片c5热管c6散热鳍片c7
风扇c8无动力风扇c9 子风扇cl0
驱动电源d
具体实施例方式
如图3所示，本发明实施例1的整体外观为一个类似于长方体的形状，LED光源模 块b位于防护模块a的内部。LED光源模块b包括有LED光源b0、反光板bl等部件，其中 LED光源b0可以为lw以上的大功率LED，或单芯片封装结构，或多芯片封装结构，或多颗 LED组成的模组等组成的半导体发光光源。反光板bl采用铝、塑料等材料制作，表面镀膜形 成光滑明亮的反光层。大功率LED光源b0凸出于反光板bl平面，反光板bl四周边缘处的截面为类似抛物线状的结构，中心处为一方形的平面。通过反光板bl的设计，能够有效提 高光线的反光效果，增加光线的利用率。在灯壳下盖aO的LED光源模块b周围面上设置有散热开槽a2，所述的散热开槽 a2可以为圆形、方形等各种规则或不规则形状。路灯在固定在灯杆上后，各散热开槽a2能 够很好实现空气对流，降低灯具内部的温度。下盖aO和上盖al通过连接轴al4和倒扣结 构al5进行连接，使灯具外壳形成一个结构完整的密封整体，其中倒扣结构al5为现有传统 路灯的连接方式。防护模块a在提供良好通风散热的同时，能够对LED光源模块b进行有 效的防护。图4中为实施例1中的侧面结构，在上盖al的上方设置有一个防护罩a3。防护罩 a3为一个类似于椭圆体的空心结构，根据不同需要，可以采用其他类似于管状、圆弧状等结 构。防护罩a3固定于上盖al中央，与上盖al连接成整体。在防护罩a3的上表面外，两端 设置有散热格栅alO，两侧设置有散热孔all。在实际应用中，散热孔all也可以设置成开 槽、通孔等其他通风结构，以增加空气对流和流通。如图5、6所示，为本实施例中两个不同方向的剖面示意图。本实施例主要有防护 模块a、LED光源模块b、散热模块c、驱动电源d等组成。其中，LED光源模块b固定在散热 模块c和灯罩a6组成的封闭空间内。散热模块c为散热器cO和热管c6相结合的双重散热 结构，将热管c6固定在散热器cO的凹槽c2内。通过机械加工后，见图5的热管c6所示， 使热管c6裸露在散热器cO外的圆形表面形成一个平面，该平面和散热器cO的表面处于同 一平面，大功率LED光源b0同时固定在热管c6裸露处和散热器cO的表面。在固定LED光 源b0时，可以先在其底部安装处涂覆一层薄薄的导热介质，然后将LED光源b0紧配在散热 器cO和热管c6的安装表面；或者是直接通过焊料将大功率LED光源b0焊接在散热器cO 和热管c6的表面。以上方法都能够有效减少接触面的热阻，提高导热效率。散热模块c包括有散热器cO、散热片cl、凹槽c2、凸起c3、把手c4、侧向散热片c5、 热管c6、散热鳍片c7等结构。其中，散热器cO表面制作有散热片cl，两侧设置有侧向散热 片c5，以增加散热模块c的散热面积，提高散热效果。凹槽c2位于散热器cO内，用于紧配 固定热管c6，凹槽c2的大小、形状和数量不限，可以进行调节。在将热管c6固定凹槽c2的 过程中，可以先将热管c6放入凹槽c2内，然后再将通过挤压，将热管c6紧固在凹槽c2内， 然后将热管c6进行打磨或铣床加工，使热管c6裸露于散热器cO表面的部分形成一平面， 使其和安装大功率LED光源b0的散热器cO表面保持在同一平面。针对于大功率LED光源b0发热量大、热源集中的特点，热管c6能够快速高效的将 热量导出。在热管c6表面固定有散热鳍片c7，散热鳍片c7之间为环环相扣的结构，热管 c6的热量散热鳍片c7进行散热，能够有效的减少热阻，提高散热效率。散热器cO和热管c6相结合的散热结构，通过和传统单一散热器散热的结构对比 发现在相同散热面积的情况下，72W的大功率LED光源b0，单独使用散热器cO进行散热 时，大功率LED光源b0基板温度维持在50°C ；当采用热管c6和散热器cO相结合进行散热 时，大功率LED光源b0基板的温度明显降低，温度维持在是43度。因此，散热器cO和热管 c6的双重散热结构，能够明显的降低LED光源b0温度，提高稳定性。在散热器cO表面的散热片cl顶端设置有凸起c3，其形状为类似圆球型、长方形、 椭圆型等结构。把手c4截面为一个倒“T”字形的结构，设置有对应于凸起c3形状的凹槽c2,凹槽c2和散热片cl凸起c3进行紧配。其中，凸起c3为两个或两个以上，在凸起c3的 中间设置有一个以上散热片cl，散热片cl直接和接触到把手c4的中心平面，作为一个支撑 柱。此结构利用散热器cO铝挤压形成的散热片凸起c3，直接通过把手c4的简单安装后即 可完成，大大提高了工作效率和稳定性。在本实施例中，防护模块a为上盖al、下盖aO、散热开槽a2、防护罩a3、散热出气 孔a4、导气管a5、灯罩a6、螺丝a9、散热格栅alO、散热孔all、导向片al2等组成。在散热 模块c和灯罩a6之间形成一个密封的内部空腔，大功率LED光源b0和反光板bl固定在其 中。上盖al的上表面中央设置有散热出气孔a4，形状可以为镂空、横向格栅、纵向格 栅的一种或混合体，数量为一个或一个以上。在散热出气孔a4的上方固定有防护罩a3，两 者通过卡扣、胶水等方式来进行密封连接，使之具有良好防水、防尘的密封性能。在防护罩 a3的两侧设置有散热孔all，两头设置有散热格栅alO，保持防护罩a3内部良好的通风效 果。在防护罩a3的内部，上盖al的表面设置有一个或多个导气管a5，其中，导气管a5和上 盖al的连接部位设置有活动结构，使导气管a5能够在风力的作用下进行转动。导气管a5 为类似“7”字型的结构，在导气管a5内部制作有导向片al2。一旦防护罩a3外有风通过散 热孔all和散热格栅alO吹进来，导向片al2就能够顺着风向，将导气管a5的通风口背对 风向，防止风沙、雨水等进入路灯内部，保持灯具内部的整洁，同时具有良好的散热性能。驱动电源模块d，为LED光源b0提供恒流供电，驱动光源工作。在结构上，驱动电 源模块d为全密封的防水防尘结构，外壳为铝或铝合金金属，使驱动电源的热量能够快速 的散发到空气中。在驱动电源模块的设计上，电路设置有过流、过压、短路、防雷等自动保护 装置，防止LED路灯在工作过程中出现的意外情况，保证其稳定正常运行。图7为本发明的另一种优选实施例俯视图，其中正面为类似于图3的结构。在图 中，可以发现，上盖al和下盖a0也是通过连接轴al4和倒扣结构al5进行连接，形成一个 整体。固定在上盖al的防护罩a3，上表面为一个平整的结构，没有设置任何的孔、槽等机 构，防止灰尘、雨水等异物直接进入灯具内部。在图8、9中，通过剖面图可以发现本实施例也是有防护模块a、LED光源模块b、散 热模块c、驱动电源模块d等四部分组成。其中，LED光源模块b密封固定在散热模块c和 灯罩a6组成的封闭空间内部。防护罩a3为一个圆弧形的结构，通过防护罩a3上的支撑柱 a8固定在散热出气孔a4的上方，其中散热出气孔a4为一独立的开孔，支撑柱a8数量为一 个以上，用于固定支撑整个防护罩a3。在散热出气孔a4边缘上设置有一圆周的凸起a7，防 护罩a3的边缘为向下倾斜，与凸起a7 —起形成防护屏障，在保持灯具内外空气良好流通的 同时，能够防止灰尘、雨水等侵入灯具内部。散热器c0为铝、铜等合金或金属材料，通过挤压或模具压铸成形，具有导热系数 高、性能稳定、加工简单等众多优点。在散热器c0的LED光源b0安装面处，设置有一个整 体的反光板bl，LED光源b0凸出于整个反光板bl。反光板bl四周边缘处的截面为类似抛 物线状的结构，中心处为一方形的平面，能够提高光线的利用率，减少光损。反光板bl采 用铝合金、亚克力等材料制作，表面经过抛光或是镀膜处理，不仅使灯具的内部结构更加美 观，而且能够增加灯具内部光源的出光效率。图10为本发明的另一种优选实施例正视图，其中灯具的正面类似于图3的结构。在图中，我们可以发现，上盖al上的防护罩a3为椭圆形的空心管状结构，其安装在上盖al 的中央，在防护罩a3的前后设置有散热格栅alO，能够保持灯具良好通风性能，同时防止鸟 粪、小鸟等进入灯具内部，影响到灯具的空气流通和散热。在图11、12中，通过剖面图可以发现本实施例也是有防护模块a、LED光源模块b、 散热模块c、驱动电源模块d等四部分组成。其中，防护罩a3为一个椭圆形的空心管状结 构，在防护罩a3中央的散热出气口为“W”型结构，在“W”型结构垂直方向上设置有侧向散 热孔al3，侧向散热孔al3的设置高度高于“W”型结构的底面，防止进入防护盖a3的灰尘和 雨水进入到灯具的内腔，同时保持良好的通风和散热效果。使路灯能够有效的抵御沙尘暴、 酸雨等恶劣天气的影响。同时又能够减少和防止鸟粪、灰尘等进入外壳内部，影响散热模块 的散热，使整个路灯具有良好防护等级的同时，保持灯具外壳内外部的良好通风对流。图13为本发明的另一种优选实施例正视图，其中灯具的正面类似于图3的结构。 在图中，上盖al和下盖aO通过倒扣结构al5进行连接，使灯具外壳紧密连接。防护罩a3 为扁平的椭圆形空心管状结构，安装在上盖al的中央，在防护罩a3的前端设置有两个圆形 的散热格栅alO，起通风和防护作用。在图14、15中，通过剖面图可以发现本实施例在散热出气孔a4处设置有子风扇 clO,子风扇clO和风扇c8通过一个连接轴al4相连。在散热出气孔a4处固定有密封架 al6，连接散热出气孔a4的一端为一空心开孔，相对开孔的另一端为密闭，并固定有风扇c8 的连接轴al4。通过密封架al6，使风扇c8和子风扇clO相互隔离，但是风扇c8在防护罩 a3内受到风力影响转动时，通过连接轴al4可以同时带动子风扇clO转动，增加灯具内部的 空气流动，提高散热效率。同时，密封架al6将灯具的内外部空间进行隔离，能够防止进入 防护盖a3的灰尘和雨水进入到灯具的内腔，同时保持良好的通风和散热效果。图16为本发明的另一种优选实施例正视图，其结构类似于图13所示实施例的结 构。通过图17、18分析，我们可以发现本实施例在散热出气孔a4处设置有子风扇clO，子风 扇clO和无动力风扇c9通过一个连接轴相连。在本发明中，所述的动力风扇是只直接采用 电力直接驱动叶片转动的风扇；无动力风扇是指不需要电力供应，风扇叶片直接采用风能 进行驱动运行的装置。在散热出气孔a4处固定有密封架al6，连接散热出气孔a4的一端为一空心开孔， 相对开孔的另一端为密闭，并固定有风扇的连接轴。在密封架al6外包围固定无动力风扇 c9，使密封架al6整体包含于无动力风扇c9内，但是无动力风扇c9和子风扇clO相互隔 离。当无动力风扇在防护罩a3内受到风力影响转动时，通过连接轴al4可以同时带动子风 扇clO转动，增加灯具内部的空气流动，提高散热效率。同时，密封架al6将灯具的内外部 空间进行隔离，能够防止进入防护盖a3的灰尘和雨水进入到灯具的内腔，同时保持良好的 通风和散热效果。本发明采用模块化方式进行组装，各模块相互独立，又紧密结合在一起。不仅拥有 良好的散热性能，而且能够有效防止灰尘、雨水、昆虫、鸟粪等异物侵入灯具内部。通过先进 的结构设计，能够很好解决LED的散热问题，减少LED光衰，提高使用寿命。在路灯的生产过程中，模块化结构不仅极大的提高了生产效率，而且使灯具的异 地组装和生产更加便利；在维护过程中，部件的损坏和更换不需要再将整个LED路灯的灯 头拆下，只需要更换该模块即可。
权利要求
一种模块化LED路灯，其特征在于，由散热模块、LED光源模块、驱动电源模块、防护模块组成，其中散热模块，为散热器和热管相结合的散热结构，包括有散热器、热管、散热鳍片、把手，所述热管固定在散热器的凹槽内，热管裸露处的表面为一个平面，和散热器的表面处于同一平面；LED光源模块包括有LED光源和反光板，其中，LED光源紧固在热管裸露处和散热器的表面；驱动电源模块，为全密封结构，包括有驱动电源和自动保护装置；防护模块，包括有上盖、下盖、灯罩、防护罩，其中，上盖、下盖通过连接轴或倒扣连接，上盖上中央设置有散热出气孔，防护罩固定于上盖上方。
2.根据权利要求1所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的LED光源模块固定 在散热模块和灯罩组成的密闭空间内，散热模块、LED光源模块、驱动电源模块安装在防护 模块的内部。
3.根据权利要求2所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的LED光源凸出于反 光板平面，反光板四周边缘处的截面为类似抛物线状的结构，中心处为一方形的平面。
4.根据权利要求2所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的防护罩为类似管状 或圆弧状的空心结构，其上表面外的四周可设置散热格栅或开槽。
5.根据权利要求2所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的散热出气孔为镂空、 横向格栅、纵向格栅的一种或多种的混合体。
6.根据权利要求1或5所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的散热出气孔连 接有类似“7”字型的空心导气管，在导气管中央的外侧设置有导向片。
7.根据权利要求6所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的散热出气孔处设置 有动力风扇或无动力风扇。
8.根据权利要求7所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的散热出气孔为“W” 字型结构，其垂直方向的侧面设置有散热格栅或开槽。
9.根据权利要求1所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的下盖表面设置至少 一个散热开槽。
10.根据权利要求8所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的热管贯穿于散热 器，在热管表面固定有散热鳍片。
11.根据权利要求10所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的散热鳍片环环相 扣在热管表面。
12.根据权利要求1所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述散热器表面的散热片 顶端设置有类似圆球形的凸起，把手对应于凸起形状设置有凹槽，凹槽和散热片凸起紧配 连接。
13.根据权利要求12所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述的圆球形凸起为至 少两个，在凸起的中间设置至少一个散热片。
14.根据权利要求11或12所述的一种模块化LED路灯，其特征在于所述LED光源模块 的透镜表面为类似于双球形的曲面，底部为一平整面，在平整面中央设置有半椭球体的出 光面。
全文摘要
本发明公开了一种模块化LED路灯，由散热模块、LED光源模块、驱动电源模块、防护模块组成。本发明的有益效果本发明采用模块化方式进行组装，各模块相互独立，又紧密结合在一起。在路灯的安装过程中，模块化结构不仅极大的提高了生产效率，而且使灯具的异地组装和生产更加便利；在维护过程中，部件的损坏和更换不需要再将整个LED路灯的灯头拆下，只需要更换模块即可。
文档编号F21V15/02GK101876410SQ200910115258
公开日2010年11月3日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者吴祖通, 朱伟, 杨俊颖, 汪文良, 诸建平, 邹军 申请人:诸建平