CN106939988A - 道路照明用灯光源组件、照明组件及照明用灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种道路照明用灯照明组件，其包括：驱动电源、固定支座、胶圈、水平仪、基座、散热器、堵头、LED光源和透镜；所述散热器设置成半圆形柱体。本发明通过一体化的结构设计，缩小了安装体积，在本发明的灯具上配以传统的钠灯或LED灯通用连接部件，达到与传统路灯内部光源总成的结构紧密连接；本发明的灯具将多颗大功率LED灯珠集成在一块基板上，配以特定配光的一体式透镜，另配合散热器结构的设计并加以导热、储热、散热材料的应用，解决了传统路灯及普通LED路灯的缺点，并达到低光衰、高光效、高节能率、长寿命及快速无损替换等优点。

Description

道路照明用灯光源组件、照明组件及照明用灯

技术领域

本发明属于照明技术领域，具体涉及一种新型的道路照明用灯。

背景技术

近年来，随着我国经济发展势头迅猛，目前总体上已到了以工促农、以城带乡的发展阶段。而生产发展是新农村建设的中心环节，是实现其他目标的物质基础。其中加快农村公共基础建设特别是道路建设这一块又是加速发展的重中之重。在日益发展的今天，我国乡村居民的生活质量和生活坏境逐步改善，乡村文化生活日益丰富起来，随之带来的活动范围扩大，使得乡村地区对道路及道路照明的需求也不断增加。在这样的大背景下，对道路照明用灯领域就提出了更高的要求。

目前大部分农村仍使用的是传统的高压钠灯或节能灯，该类光源的灯具耗电率很高、配光不均匀、光利用率低、光污染大、寿命短等缺陷。

现在部分农村为了响应国家节能减排的政策和要求，对部分传统路灯换成了LED路灯，但是该类普通LED路灯一般光效较低、配光不均匀、光衰较大，且从传统灯具更换成LED灯具，更换时间较长、成本较高、匹配度差、安全系数低、后期维护不方便。

本申请申请人已经研制出石墨烯散热LED灯，通过设置若干光源模组和电源模组，组装成新型的LED道路照明用灯。该LED道路照明用灯通过设置石墨烯相变材料，使整个LED的导热效率提高，光效相比传统钠灯提高200％，相比传统LED灯提高30％。

虽然这种石墨烯散热LED照明用灯具有很高的光效的导热效率，但是其制造安装成本过高。目前农村道路大多仍然使用的是钠灯或者普通LED灯，这些灯的灯罩结构类似，而本发明申请人研制的石墨烯散热LED灯，通过设置不同的模组，将多个光源模组设置在光源衬板上，电源设置在电源衬板上，将光源衬板和电源衬板通过防水插排连接形成LED模组总成。这种结构上的设置与传统的钠灯或者LED灯整体结构差异显著，因此一旦进行大面积道路用灯更换，原来使用的钠灯或LED灯罩体框架将被迫抛弃，造成极大的人工成本的浪费。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明提供一种安装简易、经济且延长了使用寿命的道路照明用灯。通过一体化的结构设计，缩小了安装体积，在本发明的灯具上配以传统的钠灯或LED灯通用连接部件，达到与传统路灯内部光源总成的结构紧密连接；本发明的灯具将多颗大功率LED灯珠集成在一块基板上，配以特定配光的一体式透镜，另配合散热器结构的设计并加以导热、储热、散热材料的应用，解决了传统路灯及普通LED路灯的缺点，并达到低光衰、高光效、高节能率、长寿命及快速无损替换等优点。

本发明提供一种新型道路照明用灯光源组件，其包括：散热器和LED光源；

所述散热器设置成半圆形柱体。

其中，所述光源通过石墨烯导热硅脂贴合在散热器的水平端面上。

其中，所述散热器半圆形表面加工成镂空格栅的形状。

其中，所述散热器采用铝材料、陶瓷材料、铁材料。

其中，所述散热器的半圆形外表面喷涂RLCP石墨烯氟树脂材料。

其中，所述驱动电源与散热器通过固定支座相连接。

本发明还提供一种新型道路照明用灯照明组件，其包括：上述光源组件、驱动电源、固定支座、胶圈、水平仪、基座、堵头和透镜。

其中，所述LED光源采用COB光源。

本发明还提供一种道路照明用灯，其包括灯壳和照明组件，所述灯壳可以采用传统钠灯灯壳。

所述照明用灯还具有支架和反光罩，反光罩通过螺丝固定安装在灯壳内，在反光罩的尾部设有圆形口，供照明组件穿过。

有益的技术效果

本发明提供的道路照明用灯通过一体化的结构设计，缩小了安装体积，在本发明的灯具上配以传统的钠灯或LED灯通用连接部件，达到与传统路灯内部光源总成的结构紧密连接；本发明的灯具将多颗大功率LED灯珠集成在一块基板上，配以特定配光的一体式透镜，另配合散热器结构的设计并加以导热、储热、散热材料的应用，解决了传统路灯及普通LED路灯的缺点，并达到低光衰、高光效、高节能率、长寿命及快速无损替换等优点。

附图说明

图1为本发明道路照明用灯照明组件总体结构分解图；

图2为本发明道路照明用灯散热器主视图；

图3为本发明道路照明用灯散热器侧视图；

图4为本发明道路照明用灯散热器仰视图；

图5为本发明道路照明用灯总体结构分解图；

图6为本发明道路照明用灯组装成型图。

具体实施方式

本发明提供的新型道路照明用灯照明组件，其包括：驱动电源、固定支座、胶圈、水平仪、基座、散热器、堵头、LED光源和透镜。

所述驱动电源与散热器通过固定支座相连接，散热器与LED光源相连接，这三者构成了光源组件的主体结构。

所述LED光源和所述散热器构成光源组件。

所述驱动电源与所述基座通过螺丝连接固定，所述基座与所述固定支座相连接，在所述固定支座和所述基座的连接位置处设置胶圈，用于两处密封连接，所述固定支座进一步与散热器相连接，所述堵头通过螺丝安装在散热器的前端，作为前盖使用。

将水平仪设置在基座上部，基座与驱动电源接触连接的位置处。

所述光源通过石墨烯导热硅脂贴合在散热器的水平端面上，进一步通过螺丝固定，所述透镜通过螺丝固定安装在散热器的水平端面上，将光源设置在散热器和透镜之间。在光源和散热器之间设置石墨烯导热硅脂用于实现传热，降低热阻。所采用的石墨烯导热硅脂材料在申请人之前的专利CN201210119361.9已经公开，在此不再详述。

所述散热器优选采用铝材料或者市售的任何铝合金材料制作，此外也可选择陶瓷材料、铁材料。这是散热器起到热传导的主要媒介。

所述散热器是半圆形柱体，半圆形表面加工成镂空格栅的形状，增加了其与空气的接触面积，进一步优化了热量的传导。因为LED灯具在散热过程，最主要还是靠散热器和空气的对流换热。在排除外界风力的影响下主要还是靠自然对流。自然对流是靠和散热器接触的冷空气被散热器加热后自然上升，周围的冷空气继续补充进来，不断循环把热量带走。通过设置镂空格栅的形状，增加与空气的接触面积，可以最大限度的带走散热器上的热量。

但是散热器的尺寸也会影响到散热效果。如果散热器尺寸过大的话，其中间部分的热空气上升后，周围并没有足够的冷空气可以补充进来。这种情况下，就会导致中间部分散热效率低下，温度升高，形成“热岛效应”光源寿命会降低。考虑到这一点，对于散热器的尺寸的设计，在最大化保证散热效率的同时，又不能产生热岛效应。经我们研究发现，散热器形状不变的情况下，将散热器水平长方形纵截面尺寸控制在长(180mm-250mm)*宽(40mm-60mm)，散热效果是相对较好的，通过大量的尝试，采用这个尺寸也便于后期安装操作，更方便的放入到钠灯壳中。

在形状和尺寸优化的前提下，为了进一步增加热传导和热辐射率，我们将含有RLCP石墨烯氟树脂复合材料与散热器结合起来。通过采用RLCP石墨烯氟树脂散热材料喷涂在散热器的半圆形外表面，我们将散热器的散热效率提升了20％。所采用的RLCP石墨烯氟树脂复合材料在申请人之前的专利CN201310089504.0已经公开，在此不再详述。

所述电源部件，采用的是高效率，高功率因数的恒流隔离驱动电源，由多个电子元器件组成的一个整体。该电源部件采用圆柱型一体化的设计，美观的同时，可以将驱动电源整体固定在半圆形的电源散热器的柱体内，该柱体是一个高度5-6cm的中空圆柱体，保证驱动电源良好散热的同时，不让电子元器件暴露在外面，提高了安全系数。驱动电源工作时产生的热量以热传导的方式传递给固定的散热器半圆柱型容器，再以辐射及对流的形式进行散热，防止电源核心电气元件的受损，提高了驱动电源的使用寿命。

所述LED光源部件，可以采用各种类型的灯光源，优选COB光源，是一种集成灯珠。相比普通LED灯珠，COB集成光源光效更高，色容差小。并且COB光源的芯片采用倒装技术，取消了蓝宝石衬底，减少了热阻，进一步提升了LED灯的散热功能。

本发明提供的所述COB光源的灯珠以一字型分布在基板上，经过大量筛选，考虑热量问题，基板选用的材质为超导铝，在热传导效率方面达到最佳的效果。进一步降低光衰，延长使用寿命。

本发明提供的透镜的材料可以为玻璃、PC或PMMA，优选为玻璃。

目前，大部分LED灯发出的光是呈郎伯型分布，中心光强比较强，而且为对称的圆形光斑分布，不能用于直接的道路照明。本发明优化了透镜，直接在二次光学透镜上做配光，配光呈蝠翼型分布，光照均匀，防止出现眩光现象、并且出光效率达到95％以上，并且用于固定LED的载体PCB基板可以采用任何符合设计需求的形状，外观可以多样化。

所述固定支架可以为任意的导热性良好的材料，优选铜、铁、陶瓷、铝以及相应的合金材料，进一步优选铝及其合金材料、陶瓷，最优选铝合金材料。本发明中固定支架采用铝合金材质，强化了热传导和热辐射的效果，本发明将支架整体设计成与散热器截面高度贴合并且契合面形状一样的半圆型。安装操作时，只要稍加用力就能将照明组件结构牢牢固定在固定支座上，再将支座与基座连接(只需***即可)极大限度的提供了安装操作的方便性和稳定性。散热器与空气传递热量的同时，一部分热量以热传导的形式传递给固定支架，固定支架弧形的表面，与散热器高度贴合，最薄贴合处距离达到0.3cm。一方面起到固定作用的同时，固定支架还分担传递了来自光源工作产生的热量，降低了光衰发生速率。延长了使用寿命。

连接固定支架与驱动电源的基座部件材质可为尼龙、金属、PTFE任意其中一种。本发明中优选PTFE，考虑到灯具是暴露的形式安装在周围环境当中，要与空气中的物质发生化学反应，从而产生腐蚀老化等现象，选用PTEE材料可以最大限度的降低腐蚀老化情况的发生。此外，因为PTEE的热阻非常大，可以更好的避免前端散热器与驱动电源之间相互热影响、热干扰。

基座整体结构设计成中间沉降的柱体，考虑到灯具安装角度的特殊性，又有来自水平力矩的影响。经我们实验发现，基座柱体中间结构下沉距离5cm至6cm时是稳定性最好的。这种结构在起到稳定连接固定支架不影响安装操作。

所述堵头的材质可为尼龙、金属、PTFE任意一种。本发明中也优选了铝合金，使得灯具整体显得更加的协调与美观，也进一步加速了对于散热器热量的传递，起到辅助散热的作用。考虑到灯具是封闭的形式安装在周围环境当中，使用周期一长，难免要与空气中的物质发生化学反应，也会从内部产生腐蚀老化等现象。由于散热器采用一体化的加工，散热器的顶部处会存在毛刺，给安装操作的人员带来一定的安全隐患的同时，美观的程度也会下降，为了解决这个问题，我们将堵头设计成紧贴散热器顶部半圆形状，且堵头重量控制在250克至300克的范围，避免产生一定的力矩，影响灯具安装的稳定性。

所述水平仪为任何市售水准泡，形状可为圆柱型、方形等任意形状。材质选为塑料。本发明优化了安装操作过程，考虑到灯具整体特殊的安装角度，将水平仪与基座结合起来，将水平仪设置在基座上部，位于基座与驱动电源接触连接的位置处，离驱动电源最低端距离6cm-7cm处。让水平仪达到最佳使用效果。也在安装操作的过程中，给予安装操作人员一个水平的参考值，衡量是否安装到位。从侧面加强了灯具的整体稳定性，提高了安全系数。

本发明还提供一种道路照明用灯，其包括灯壳和照明组件，所述灯壳可以采用传统钠灯灯壳。

所述照明用灯还具有支架和反光罩，反光罩通过螺丝固定安装在灯壳内，在反光罩的尾部设有圆形口，供照明组件穿过。

照明组件外接在支架上，支架通过螺丝固定在灯壳上。

以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1所示，本发明提供的新型道路照明用灯照明组件，其包括：驱动电源1、固定支座4、胶圈3、水平仪、基座2、散热器5、堵头9、LED光源7和透镜8。所述驱动电源1与所述基座2通过螺丝连接固定，所述基座2与所述固定支座4相连接，在所述固定支座4和所述基座2的连接位置处设置胶圈3，用于两处密封连接，所述固定支座4进一步与散热器5相连接，所述堵头9通过螺丝安装在散热器的前端，作为前盖使用。将水平仪设置在基座2上部，基座2与驱动电源1接触连接的位置处。所述透镜8通过螺丝固定安装在散热器的水平端面上，将光源7设置在散热器5和透镜8之间，通过石墨烯导热硅脂贴合在散热器5的水平端面上，进一步通过螺丝固定。在所述散热器5的半圆形外表面喷涂RLCP石墨烯氟树脂复合材料。

所述RLCP石墨烯氟树脂复合材料具体为：

质量百分比50％的氟硅树脂(上海荟研新材料有限公司提供)、40％的丙烯酸稀释剂、4％的电子转移型有机化合物聚丙烯、1％的石墨烯、1％的碳纳米管、1％的钛白粉、3％的固化剂环氧树脂按步骤混合后在常温800-1000 转/分钟条件下搅拌均匀形成目标涂料。给需要喷涂散热器表面做去油、去污清洁处理，将目标涂料充分搅拌后倒入喷枪，喷枪压力设置为0.4MPa，对准目标表面，两者距离为10-20cm，来回喷涂2-3遍，使涂料均匀覆盖物体表面。涂层均匀、亮泽，其厚度可以根据需要优化选择，涂层可以自然风干固化12小时或者置于烘箱内烘烤10分钟快速固化。

所述石墨烯导热硅脂具体制备为：

采用的添加物成分及其质量比如下：碳纳米管、石墨烯、颗粒物的质量比为1∶6∶3，添加物整体与硅油的体积比为6∶4。

所述碳纳米管的纯度≥95wt％，灰分≤0.2wt％。

所述颗粒物为包裹石蜡的相变胶囊，包括石蜡的材料为氧化铝，相变温度为29℃，平均粒径为60um。

所述的硅油选择粘度在25℃时为500000cSt的二甲基硅油和含氢硅油的混合物。

制备方法

将质量比为6∶3的石墨烯与颗粒物倒入少量硅油中进行预混，在机械搅拌的条件下，缓慢加入所需质量的碳纳米管，同时随时补充硅油直至所需硅油含量。继续机械搅拌半小时后，用对辊研磨机对混合物继续研磨一小时，即得最终硅脂。

如图2至图4所示，所述散热器是半圆形柱体，半圆形表面加工成镂空格栅的形状，增加了其与空气的接触面积，进一步优化了热量的传导。散热器水平长方形纵截面尺寸控制在长(180mm-250mm)*宽(40mm-60mm)。

如图5和图6所示，道路照明用灯包括灯壳10、照明组件、支架11和反光罩12。反光罩12通过螺丝固定安装在灯壳10内，在反光罩的尾部设有圆形口，供照明组件穿过。照明组件外接在支架11上，支架11通过螺丝固定在灯壳上。

采用本发明提供的RLCP氟树脂复合材料涂层+石墨烯导热硅脂材料共同使用效果测试：

实验装置：60W光源；直流电源；φ160mm*80cm本发明提供的散热器，没有采用RLCP氟树脂复合材料涂层和石墨烯导热硅脂材料；φ160mm*80cm本发明提供的散热器，在其半圆形外表面喷涂RLCP氟树脂复合材料涂层，在散热器底部平面与LED光源之间涂覆石墨烯导热硅脂材料。

实验过程中测试的温度在光源负极点、光源基板、光源平台、上翅片内沿、上翅片外沿

表1温度测试结果

实验数据总结：

从表1可以看出，采用相同光源，在一样的环境温度下，普通工艺的散热器和涂覆散热材料的的散热器比较，后者光源芯片温度降低了12.1℃，可见本发明通过添加RLCP氟树脂复合材料涂层和石墨烯导热硅脂材料进一步提升了光源光效，降低了光衰，提高了散热器的散热效率。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种道路照明用灯光源组件，其特征在于，包括：散热器和LED光源；

所述散热器设置成半圆形柱体。

2.如权利要求1所述道路照明用灯光源组件，其特征在于：所述光源通过石墨烯导热硅脂贴合在散热器的水平端面上。

3.如权利要求1或2所述道路照明用灯光源组件，其特征在于：所述散热器半圆形表面加工成镂空格栅的形状。

4.如权利要求1至3所述道路照明用灯光源组件，其特征在于：所述散热器采用铝材料、陶瓷材料、铁材料。

5.如权利要求1至4所述道路照明用灯光源组件，其特征在于：所述散热器的半圆形外表面喷涂RLCP石墨烯氟树脂材料。

6.如权利要求1至5所述道路照明用灯光源组件，其特征在于：所述驱动电源与散热器通过固定支座相连接。

7.一种道路照明用灯照明组件，其特征在于，包括：权利要求1至6所述光源组件、驱动电源、固定支座、胶圈、水平仪、基座、堵头和透镜。

8.如权利要求7所述道路照明用灯照明组件，其特征在于：所述LED光源采用COB光源。

9.一种道路照明用灯，其特征在于，包括：灯壳和权利要求8所述照明组件，所述灯壳可以采用传统钠灯灯壳。

10.如权利要求9所述的道路照明用灯，其特征在于：所述照明用灯还具有支架和反光罩，反光罩通过螺丝固定安装在灯壳内，在反光罩的尾部设有圆形口，供照明组件穿过。