一种新型高光效低能耗LED路灯及其控制方法

技术领域

本发明涉及照明设备技术领域，更具体地说，它涉及一种新型高光效低能耗LED路灯及其控制方法。

背景技术

LED作为一种可以将电转化光的固态半导体器件，其核心部分是由p型半导体及n型半导体所组成的p-n结。LED作为半导体器件，以其不同与白炽灯和荧光灯的发光原理，使得其在作为照明光源的优越性上得以凸显,具有发光效率高、使用寿命长、绿色环保、体积小的特点。尽管近年来由于光电转换效率和发光亮度的提升，LED逐渐渗透进通用照明、汽车照明等行业。然而就全球路灯照明市场来看，传统高能耗的照明产品还是占市场的大一部分，这对能源日益紧张的全球局势发展是不利的，若用节能的LED产品替代传统固态光源，可以节省大量能源、减少CO2导致的温室效应、SO2导致的酸雨、汞污染等。因此加快推广“高效、节能、环保、长寿命”的LED产品是非常紧急和必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种可以节省能耗的新型高光效低能耗LED路灯。

本发明的目的二是提供一种可以节省能耗的新型高光效低能耗LED路灯的控制方法。

为了实现上述目的一，本发明提供一种新型高光效低能耗LED路灯，包括分体式设计的LED灯本体、LED驱动电源，所述LED灯本体包括采用高导热材料制成的外壳，所述外壳的平面部分贴合设有LED灯珠贴片PCB板，所述外壳的顶部设有散热翅片、散热风扇，所述外壳的一端设有便捷安装构件，所述LED 灯珠贴片PCB板、散热风扇通过导线连接所述LED驱动电源。

作为进一步地改进，所述LED灯珠贴片PCB板包括PCB基板，所述PCB板的平面部分设有m串n并(其中m,n≥1)结构布置的灯珠，所述PCB基板贴合于所述外壳的平面部分。

进一步地，所述灯珠包括SMD支架，所述SMD支架内布置有N(N≥1)个 LED芯片，其中N个LED芯片采用串联与/或并联的电路排布(即A串B并，其中 A*B＝N)。

进一步地，所述散热翅片沿所述外壳的长度方向延伸。

进一步地，所述散热翅片的一端设有用于安装所述散热风扇的通槽。

进一步地，所述便捷安装构件为圆筒结构，所述便捷安装构件的外围套设有连接底板，所述便捷安装构件与连接底板之间通过螺栓锁紧。

进一步地，所述外壳采用高导热铝合金材料制成。

进一步地，还包括灯杆，所述灯杆的顶部设有用于安装所述LED灯本体的灯罩，所述LED驱动电源安装于所述灯杆的底部，LED灯本体与LED驱动电源通过灯杆内的电线相互连接。

为了实现上述目的二，本发明提供一种新型高光效低能耗LED路灯的控制方法，通过LED驱动电源或PCB基板的限流元件控制n并灯珠的工作电流低于 LED芯片的额定电流。

作为进一步地改进，所述n并灯珠的工作电流降低至所述LED芯片额定工作电流的65％以下，使得LED灯的光效提高了30％以上。

特别地，当LED芯片工作电流为额定电流的20％以下时，光源光效可提高 55％以上，当前技术下，光效可达230LM/W以上。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有的优点为：

1.提高LED光源的发光效率，提高电光转换效率。

2.PCB电路板结合LED驱动电源，采用高压小电流方式驱动LED芯片，避免芯片在大电流情况下工作，提高LED的抗光衰能力和热稳定性。

3.光源光效高，灯珠发光强度高，功率密度高，能够有效提高能量利用率，达到节能减排的效果，与传统高能耗路灯相比节能率提高80％以上。

4.通过新颖的外壳设计和主动散热装置，解决芯片结到灯珠、灯珠到基板、基板到外壳装置这3个核心环节的散热问题，可以有效延长LED光源的寿命。

5.LED灯泡和LED驱动分离技术，大大降低了LED路灯后期维护成本，有利于LED路灯的推广和普及。

6.只需采用本LED灯替换原有的灯泡，无需更换原有路灯灯壳，极大的减少无谓资源的浪费。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中LED灯本体的立体结构示意图

图3为本发明中LED灯本体的主视结构示意图；

图4为本发明中LED灯本体的俯视结构示意图；

图5为本发明中LED灯本体的左视结构示意图；

图6为本发明中LED灯本体的右视结构示意图；

图7为本发明中LED灯本体的仰视结构示意图；

图8为本发明中LED灯珠贴片PCB板的结构示意图；

图9为本发明中灯珠的俯视结构示意图；

图10为本发明中灯珠的主视结构示意图；

图11为本发明中连接底板的构示意图。

其中：1-LED灯本体、2-LED驱动电源、3-外壳、4-LED灯珠贴片PCB板、 5-散热翅片、6-散热风扇、7-便捷安装构件、8-PCB基板、9-灯珠、10-SMD支架、11-LED芯片、12-通槽、13-连接底板、16-灯杆、17-灯罩。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图1-10，一种新型高光效低能耗LED路灯，包括分体式设计的LED灯本体1、LED驱动电源2。LED灯本体1包括采用高导热材料制成的外壳3，外壳 3的平面部分贴合设有LED灯珠贴片PCB板4，外壳3的顶部设有散热翅片5、散热风扇6。外壳3的一端设有便捷安装构件7，LED灯珠贴片PCB板4、散热风扇6通过导线连接LED驱动电源2。

LED灯珠贴片PCB板4包括PCB基板8，PCB基板8的平面部分设有m串n 并结构布置的灯珠9，其中m,n≥1，即m个灯珠9串接成一排，n排这样的灯珠 9并联，PCB基板8上的灯珠总数S＝m*n。PCB基板8的贴合于外壳3的平面部分，使灯珠9的热量更容易散发出去。灯珠9包括SMD支架10，SMD支架10内布置有N(N≥1)个LED芯片11，其中N个LED芯片采用串联与/或并联的电路排布(即A串B并，其中A*B＝N)。LED芯片11通过串联或并联的方式集成在SMD 支架10内，LED芯片11可选择不同额定功率的芯片。

散热翅片5沿外壳3的长度方向延伸，散热翅片5的一端设有用于安装散热风扇6的通槽12，散热翅片5与外壳3为一体式结构，有利于LED灯珠的热量快速散热，从而降低灯芯温度。通过散热翅片5与散热风扇6结合进行主动散热，可以保证有效散热的同时降低铝合金的制造成本，对于新型LED灯泡的推广具有非常重要的意义。

在本实施例中，外壳3采用高导热铝合金材料制成，具有较高的抗腐蚀性和氧化性；新型外壳设计有足够的散热面积和PCB电路板贴合，采用新颖的外型设计，能有效快速的将PCB板上光源热量散出。在其他实施例中，外壳3也采用高导热铜材料制成。

便捷安装构件7为圆筒结构，便捷安装构件7的外围套设有连接底板13，连接底板13中部设有与便捷安装构件7对应的安装孔18，安装孔18的外围设有4个用于穿过螺栓的螺栓孔，便捷安装构件7与连接底板13之间通过螺栓锁紧，用于将便捷安装构件7通过底板13安装在灯罩17内。可以确保在后期使用过程中对抗各种干扰(台风和震动等)的时候具有稳定和可靠性，通过便捷安装构件7确保在替换以后安全性和可靠性进一步提升。

本LED路灯还包括灯杆16，灯杆16的顶部设有用于安装LED灯本体1的灯罩17，LED驱动电源2安装于灯杆16的底部，LED灯本体1与LED驱动电源2 通过灯杆16内的电线相互连接。由于目前LED路灯基本采用的都是LED灯和电源一体化的结构，LED的寿命可长达10万小时，但LED驱动电源还没有跟上目前LED的实际寿命。在实际使用过程中，失效的LED灯具很大概率都是LED驱动失效导致的，这也给LED路灯后期的维护过程中带来很大的维护成本(包括升降车、道路管制等等)，进一步阻碍了LED路灯推广和普及。因此本发明实施过程采用LED灯本体1、LED驱动电源2分离的技术，保留原有路灯的LED灯本体1，仅需要替换新的LED驱动电源2，最大程度的节约了资源，也解决了当下用LED灯替换过后原有外壳的去向和存储问题；同时结合LED驱动电源的选取原则(高压小电流方案)，把LED驱动电源2置于路灯灯杆16底部，大大地降低了LED路灯灯泡后期的维护成本。

一种新型高光效低能耗LED路灯的控制方法，通过控制LED驱动电源2输出电流控制n并灯珠9的工作电流低于LED芯片11的额定电流，LED驱动电源2输出给定电流I和电压V，由芯片光电特性可知：

V＝V

I＝I

本发明采用驱动电源输出高电压和小电流，根据LED芯片发光特性，让n 并灯珠9的工作电流(I

本发明可以提高LED光源的发光效率，提高电光转换效率。通过PCB电路板结合LED驱动电源，采用高压小电流方式驱动LED芯片，避免芯片在大电流情况下工作，提高LED的抗光衰能力和热稳定性。本发明光源光效高，灯珠发光强度高，功率密度高，能够有效提高能量利用率，达到节能减排的效果，与传统高能耗路灯相比节能率提高80％以上。本发明通过新颖的外壳设计和主动散热装置，解决芯片结到灯珠、灯珠到基板、基板到外壳装置这3个核心环节的散热问题，可以有效延长LED光源的寿命。本发明采用LED灯泡和LED驱动分离技术，大大降低了LED路灯后期维护成本，有利于LED路灯的推广和普及。只需替换灯泡，无需更换原有路灯灯壳，极大的减少无谓资源的浪费。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。