CN101520145A - 角度可调的模块化led路灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角度可调的模块化LED路灯，包括灯体、LED模块、反光碗、密封圈、透光罩、恒流驱动器和电源，所述透光罩内设有多个角度各异的模块安装面，并于其上配置成套的反光碗和LED模块，所述密封圈嵌设在透光罩四周内侧，其特征在于：所述灯体通过拉伸和压铸相结合的方式形成有旋转主轴组件，用于调节灯具的仰角；而所述灯体的两组散热翅翼，也通过旋转主轴组件转动连接固定，并通过由主轴杆拉伸的半开口圆槽和由翅翼拉伸的圆形杆活动铰接。通过调整内置光源角度和斜面合理组合的方式产生不同出光角的光线，可以使光源发出的光得到更有效的利用，在兼顾良好的散热效果同时，使LED路灯符合道路照明度、均匀度的要求。

Description

角度可调的模块化LED路灯

技术领域

本发明涉及一种用于照明的路灯，尤其涉及以大功率高亮度发光二极管作为照明光源的LED路灯，属于半导体应用照明技术领域。

背景技术

现有众多的LED城市照明路灯，是以小功率LED阵列作为发光体，解决了散热问题。但小功率LED光衰强，所用的LED数量要很多，故而安装成本相对较高。城市照明LED路灯必然朝向采用大功率LED发展的趋势，而少数用大功率LED作发光体的路灯产品由于没有很好地解决功率达到一定量时，LED的散热问题；LED的散光和聚光控制问题；路灯在路面照射面的照度范围、型态和照度的均衡问题；光电转换效率太低，每瓦只有几个流明等问题。因此产品性能还不尽如人意；高性能的产品价位又居高不下，难以推广普及。

要有效的散热、减小灯的体积和生产成本，灯体必须有合理的散热结构及对灯具进行合理的配光。LED光源之所以适合用于局部照明，是由于LED模块在生产时就可以制作成各种发光角度和各种功率的产品，利用特定发光角的光源做局部照明可以使光源发出的光得到更有效的利用，和传统的不便控制发光角度的光源相比，可以用比较小的功率达到同等要求的照明效果，因而实现节能的目的。现在的交通道路照明传统光源采用常规光源的配光曲线呈广角度圆周正态分布，而现在道路照明设计大都采用单侧照明，这样就会造成局部光源浪费在周边照明的地方；另外依照现行的交通照明设计标准，道路方向路灯间距一般三倍于灯高，由于常规光源配光曲线的缺陷造成有些光源无法照明的黑暗地带。这不仅造成能源的浪费，也给夜间行驶带来很大的安全隐患。因此，如何使光线到达地面分布，符合道路照度、均匀度要求，是本领域研发人员攻关的一主要课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种角度可调的模块化LED路灯，利用特定机械旋转组合安装面，内置导光面安放相应功率的LED模块，通过调整内置光源角度和斜面合理组合的方式产生不同出光角的光源，提高光的利用效率，较之于传统不便控制发光角度的路灯，可以用比较小的功率达到同等要求的照明效果，实现节能的目的。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

光的导向是做好LED路灯的重要环节。为了有效的利用光线，增强LED路灯的优势，使发光管发出的光形成一条光带铺在路面上，而不在无效的方向上散射，使LED输出的光均匀的覆盖两盏灯之间的半距离路面，覆盖宽度基本上和路面宽度吻合，这样就可以用比较小的功率有效的照亮道路。要做到这一点，通过机械旋转组合结构上的调整，调整灯光的角度，为满足上述要求，故设计出可上下左右可调的模块化LED路灯，解决光的导向。

角度可调的模块化LED路灯包括带散热器的灯体、旋转主轴组件、LED模块、反光碗、密封圈、透光罩、恒流驱动器、电源组成。LED模块可以调节发光角度，灯体采用拉伸和压铸相结合的方式，压铸的旋转主轴可实现调节灯具仰角的功能。所述灯体包括两组散热翅翼，翅翼通过中间旋转主轴组件转动连接固定，通过主轴杆拉伸的半开口圆槽和翅翼拉伸的圆形杆，形成活动的铰链，可任意在0-90°之间调节，也可以更大；当调节到适当角度后，可利用其上所设的角度固定件来锁定。在其透光罩的凹口周边配装有密封圈，在透光罩内设有多个不同角度的模块安装面，在透光罩的导光安装面上按不同的配置需要安装1～10个不同的LED模块单元。在LED模块单元的出光口配置有反光碗，所述反光碗为非对称性反射面斗形结构，内部镀有高纯度铝反射面为梯形台阶或平面形，由底部向碗口处逐渐扩大；每个LED光源利用二次光学(通过透镜或反光碗或是其它光学配件设计)将LED的角度和光强分布进行调整，达到宽蝙蝠翼效果后，通过整个光源腔体的调整，可以将整个灯具在截光型灯具和半截光型灯具中间任意变化。光源采用内置导光多角度平面合理组合的方法解决，可适用于不同LED管。利用其光的导向性可以有效的控制光线的分布范围，使LED模块出射光是一个规则的长方形照射面，其照射面更宽，而且亮度增大，路面照射均匀。外壳主体外侧设有散热器，可为鳍状或翅状，并为铝材质或铜合金材质，散热器的散热效果主要取决于散热器与发热物体接触部分的吸热和散热器的设计，性能优秀的散热器，具有吸热快，热阻小，散热顺畅，防护等级高，机械强度好的优点，故而在LED模块与带散热翅翼的灯体之间设有超导热管。

实施本发明的有益效果体现在：

①具有散热器与灯壳一体化设计。以整个灯头壳体为散热器，使LED模块所产生的热直接传导到灯具壳体的外部，由自然对流的空气将热量直接带走，无需其他手段的辅助散热。能将LED模块结温控制在摄氏60度以下，使LED模块和恒流驱动器工作在良好的温度中，保证了灯具的性能和寿命。充分保障了大功率LED路灯散热要求及使用寿命，从根本上满足了大功率LED路灯灯具结构及造型的设计，极具大功率LED路灯的鲜明特色；

②LED路灯特有的光学配光***。独特创新的角度调整一体设计，可任意组合成不同功率及亮度需求的产品，每个模块是一个独立的光源且可互换，局部故障不影响整个灯具的正常工作，方便拆卸及维护，节约维护成本，使维护工作变得非常轻松；能合理控制光的分布使光斑呈矩形，保证理想的路面亮度及均匀度的同时，消除了普通大功率LED路灯的眩光并使大功率LED路灯光能利用率发挥到极致，没有光污染；

③外观轻薄、耐冲击，抗震力强，机械强度好的优点。大功率LED路灯有效降低风阻与重量，减轻灯杆的负荷，增强安全系数，没有传统灯管碎裂的问题，对人体无伤害、无辐射；

④启动无延时，无频闪。通电即达正常亮度，无须等待，纯直流工作，消除了传统路灯频闪引起的视觉疲劳；

⑤超长寿命30,000小时以上。LED采用高可靠性的先进封装工艺--共晶焊、模块回流焊，充分保障了大功率LED路灯的超长寿命，是传统钠灯、金卤灯的5～10倍；

⑥无高压、精准恒流，安全绿色环保。每个大功率LED路灯模块实行智能监控，无论电网如何波动均能精准恒流，确保LED在安全电流下工作；可以直接使用日常交流市电，交流市电经过整流变换形成低压直流电源，LED组件由安全范围内的低压直流电源恒流供电，耗电量少，节能效果显著。

附图说明

图1是本发明角度可调的模块化LED路灯的灯头俯视图；

图2是本发明角度可调的模块化LED路灯的灯头主视图；

图3是本发明角度可调的模块化LED路灯的灯头左视图；

图4是本发明角度可调的模块化LED路灯反光碗的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，角度可调的模块化LED路灯包括带散热器的灯体1、旋转主轴组件2、LED模块3、反光碗4、密封圈5、透光罩6、恒流驱动器7、电源8组成。LED模块3可以调节发光角度，灯体采用拉伸和压铸相结合的方式，压铸的旋转主轴可实现调节灯具仰角的功能。所述的灯体包括两组散热翅翼，翅翼通过中间旋转主轴组件转动连接固定，通过主轴杆拉伸的半开口圆槽和翅翼拉伸的圆形杆，形成活动的铰链，可任意在0-90°之间调节，也可以更大；当调节到适当角度后，可以利用其上所设的角度固定件来锁定。在该LED路灯的透光罩6的凹口周边配装有密封圈5，在透光罩6内设有多个不同角度的模块安装面，在透光罩6内的导光安装面上按不同的配置需要安装1～10个不同的LED模块3单元；LED模块3单元的出光口配置有反光碗4，该反光碗4为非对称性反射面斗形结构，内部镀有高纯度铝反射面为梯形台阶或平面形，由底部向碗口处逐渐扩大；每个LED光源利用二次光学(通过透镜或反光碗或是其它光学配件设计)将LED的角度和光强分布进行调整，达到宽蝙蝠翼效果后，通过整个光源腔体的调整，可以将整个灯具在截光型灯具和半截光型灯具中间任意变化。利用其光的导向性可以有效的控制光线的分布范围，使LED模块3出光是一规则的长方形照射面，其照射面更宽，而且亮度增大，路面照射均匀。灯体1外侧设有散热器(翅翼)，散热器的散热效果主要取决于散热器与发热物体接触部分的吸热和散热器的设计，性能优秀的散热器，具有吸热快，热阻小，散热顺畅，防护等级高，机械强度好的优点。

进一步地，可调角度的模块化LED路灯旋转主轴组件2包括主轴杆、左右翅翼旋转轴，主要材料是金属材料，主轴杆连接灯体和灯杆，主轴杆内部可放置电源及恒流驱动器；而左右翅翼，做单独的光源部件，可通过调节进行不同方式的配光；主轴和翅翼在垂直于路面的方向可利用拉伸工艺的优势不改变模具的情况下任意加长，加长后可以增加LED的整体功率，使其可以为多种不同类型的道路使用，还可以起到适应不同高度的灯杆，解决了灯具大小可调的美观作用。

外壳主体1散热器外表面制作为鳍状或翅状，并为铝材质或铜合金材质，散热器的散热效果主要取决于散热器与发热物体接触部分的吸热和散热器的设计，为了将吸收的热量有效地传导到尽量多的鳍片上，因此还需要吸热底有较好的横向热传导能力，我们在设计灯具时首先满足吸热底有足够的厚度，同时考虑LED模块的安装孔位进行加筋，也加强了灯具的整体性和机械强度。

为了提升吸热能力，希望带散热器的灯体1与LED模块3紧密结合，不留任何空隙，LED模块3与散热器之间还可设有超导热管，超导热管能将LED模块产生的热量及时快速地传递给散热器，更好地改善路灯的散热效果，使路灯中的大功率型LED光源在允许的环境温度范围内工作，由于我们将LED模块的吸热底和散热鳍片压接成一体，即能够将从LED组吸收的热量迅速的传导到鳍片部分，整个灯体和散热鳍片上部是裸露于空中的，而且我们的鳍片的方向是平行于道路，需要散发的热气与气流方向一致，不会因气流而形成涡流而造成热气的滞留，进而由流动的气流顺利带走而散发，以最快是速度将热量散发。故整体灯具具有吸热快，热阻小，散热顺畅，防护等级高，机械强度好的优点，保证了LED的散热性能，工作稳定，减小光衰，提高了大功率LED路灯的可靠性。

进一步地，反光碗4采用PC材质表面真空镀铝反射碗，非对称性反射面斗形结构使其出光角度在0°～80°之间，反光碗4紧贴透光罩6，所述的透光罩6采用拉伸高分子塑料，透光罩6四周内侧嵌有密封圈5，具有良好的透光性和防尘防水性，灯具在透光材料的处理以及反射面出光角度设置合理，不易产生眩光现象、视觉疲劳与视线干扰，避免造成交通事故。由于我们在灯体的设计上对整个灯体的上部无任何开口，整体的加工为铝合金一次性压铸成型，在整体的上部不存在渗水和防尘的烦恼，仅对灯体向下方向的光源室和电器室进行防护即可，这样防护问题就简单了。

此外，光的导向是做好LED路灯的重要环节。为了有效的利用光线，应该发挥发光管照射方向便于调控的优势，使发光管发出的光形成一条光带铺在路面上，而不要在无效方向上散射。要做到这一点，结构上的办法是用多种LED模块组合调节发光角度，每个LED光源利用二次光学(通过透镜或反光碗或是其它光学配件设计)将LED的角度和光强分布进行调整，灯体采用拉伸和压铸相结合的方式，压铸的旋转主轴实现调节灯具垂直仰角和水平夹角的功能；通过主轴杆拉伸的半开口圆槽和翅翼拉伸的圆形杆，做为活动的铰链，可任意在0-90°之间调节，也可以更大，当调节到适当角度后，可以利用上面的角度固定件来锁定。

根据实际功率大小需要，每只LED路灯所使用的LED模块3组件的数量可以不同，通常为1～10组。而且，每组发光二极管组件上排布的LED的数量也可以不等，它们沿纵向或环形或呈阵列状，通过分点、逐线组合均匀分布于透光罩壳内，通常为6～30只，LED的功率为1W～5W，配置时可根据应用对象的总光通量要求调整LED总数量。光源配套的反光碗4角度可以不同，出光角度为30°～35°，来调整光线分布面域。

LED是一种半导体产品，需用低压直流来驱动.因此，本方案选择恒流的驱动方式。供电电源11是低压恒流电源，直接使用220V、50Hz的日常交流市电作为外接电源，交流市电经过整流变换成为低压直流电源，形成低压恒流，进而馈送到发光二极管组件。对于恒流电源，供1W发光二极管的工作电流约350mA，供3W发光二极管的工作电流约700mA，而供5W发光二极管的工作电流约1000mA。每个发光二极管组件均由安全范围内的低压直流恒流供电，通常每一个恒流电源最多可以给10只发光二极管供电，这样，根据灯具配置的LED的总数即可算出需要配备的低压恒流电源的数量。

本技术方案设计的路灯安全可靠，工作电压低、耗电量少、使用寿命长，节能环保，结构设计合理、装配方便，，可适用于道路、广场、住宅小区、户外景观照明等公共场所，应用前景十分广阔。

以上通过具体实施例对本发明技术方案作了进一步说明，给出的例子仅是应用范例，不能理解为对本发明权利要求保护范围的一种限制。本发明未进行任何形式上的限制，因此，凡在相同的发明条件下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆应包括在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.角度可调的模块化LED路灯，包括灯体、LED模块、反光碗、密封圈、透光罩、恒流驱动器和电源，所述透光罩内设有多个角度各异的模块安装面，并于其上配置成套的反光碗和LED模块，所述密封圈嵌设在透光罩四周内侧，其特征在于：所述灯体通过拉伸和压铸相结合的方式形成有旋转主轴组件，用于调节灯具的仰角；而所述灯体的两组散热翅翼，也通过旋转主轴组件转动连接固定，并通过由主轴杆拉仲的半开口圆槽和由翅翼拉伸的圆形杆活动铰接。

2.根据权利要求1所述的角度可调的模块化LED路灯，其特征在于：所述主轴杆与翅翼的活动铰接处设有角度固定件。

3.根据权利要求1所述的角度可调的模块化LED路灯，其特征在于：所述金属材质的主轴杆与路灯杆相连接，且内部配置有电源和恒流驱动器。

4.根据权利要求1所述的角度可调的模块化LED路灯，其特征在于：所述LED模块与带散热翅翼的灯体之间设有超导热管。

5.根据权利要求1所述的角度可调的模块化LED路灯，其特征在于：所述反光碗配置在LED模块的出光口，为非对称性反射面斗形结构，由底部向碗口逐渐扩大。

6.根据权利要求5所述的角度可调的模块化LED路灯，其特征在于：所述PC材质的反光碗内部为真空镀铝的梯形台阶或平面。

7.根据权利要求1所述的角度可调的模块化LED路灯，其特征在于：所述铝或铜合金材质的灯体翅翼结构为鳍状或翅状。

8.根据权利要求1所述的角度可调的模块化LED路灯，其特征在于：所述作为发光源的LED模块数量为1～10组，每组LED模块上布置的大功率发光二极管数量为6～30只。

9.根据权利要求8所述的角度可调的模块化LED路灯，其特征在于：所述发光二极管的发光功率为1～5W，复数分光二极管沿纵向或环形或呈阵列状，通过分点、逐线组合均匀分布在透光罩内。

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