專利名稱：風冷式散熱的led燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及LED燈具，具體涉及一種風冷式散熱的LED燈具。
背景技術(shù)：
LED燈具正以迅猛的姿態(tài)進入市場，但是目前現(xiàn)有的大功率LED燈具卻遇到以下的問題，嚴重阻礙了大功率LED燈具的市場推廣。(I)大功率LED燈具散熱器過于笨重?，F(xiàn)有模式下的大功率LED燈具散熱器均采用鋁質(zhì)散熱器，完全依靠自然方式散熱。自然散熱的鋁質(zhì)散熱器外形大，重量較重，例如功率100瓦LED燈具的散熱器自重就大于15公斤，整個燈具的重量和外形尺寸都難以降低和減小。在戶外使用燈具時，自重過重和外觀體積過大，使得燈具的抗風能力難以提高，增加了固定燈具的安裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度和成本，對于運輸，安裝，維護都相應(yīng)增加了不少難度。 (2)現(xiàn)有大功率LED燈具缺乏保護措施，散熱不正常時，LED燈管作為燈具中的較為貴重的器件，得不到有效保護，長時間非正常工作以至于燒毀報廢，增加了使用成本。(3)現(xiàn)有大功率LED燈具散熱器的散熱效果出現(xiàn)問題后，不能及時發(fā)現(xiàn)，直到燈管燒毀才會發(fā)現(xiàn)燈具處于病態(tài)，這時處理付出代價太大。由此可見，現(xiàn)有的大功率LED燈具在設(shè)計和生產(chǎn)存在缺陷和不便，如何讓LED燈管在實際使用時達到理論使用壽命，提高燈具的質(zhì)量水平，是本領(lǐng)域當前的重要研發(fā)課題之一，也是業(yè)界亟須改進的目標。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種風冷式散熱的LED燈具，其功率較大、重量較輕、夕卜形尺寸較小，具有對LED燈管異常溫度的保護功能，能避免在使用過程中因散熱故障對LED燈管的毀壞。本實用新型所述的風冷式散熱的LED燈具，包括LED燈管、電源，其特征是還包括保護控制器和風冷式散熱器；所述保護控制器由單片機電路、分別與單片機電路連接的溫度傳感器和電子開關(guān)電路、電壓轉(zhuǎn)換電路組成，所述電壓轉(zhuǎn)換電路與所述電源連接并分別與單片機電路、溫度傳感器和電子開關(guān)電路連接；所述風冷式散熱器由風扇和散熱器組成，所述風扇與所述電源連接；所述LED燈管固定連接在所述散熱器上，并與所述保護控制器的電子開關(guān)電路和電源連接。溫度傳感器的位置盡量靠近LED燈管。燈具通電以后，溫度傳感器采集LED燈管的實時工作溫度，輸送到單片機電路，經(jīng)過單片機電路分析比對，如果工作溫度正常，則開通電子開關(guān)電路，LED燈管發(fā)光工作。如果單片機電路分析比對發(fā)現(xiàn)工作溫度值異常，則關(guān)斷電子開關(guān)電路，LED燈管關(guān)閉停止工作。這樣就杜絕了非正常溫度工作對LED燈管的損壞。如果溫度恢復(fù)正常，電子開關(guān)電路會在單片機電路控制下重新打開，LED燈管又可以恢復(fù)照明。進一步，所述單片機電路的單片機Ul采用美國ATMEAL公司的89C52，單片機Ul控制輸出引腳有三個，分別是2、3、4腳的PL O，PL 1，P1. 2 口，這三個引腳和電子開關(guān)電路的三個光耦U300，U301, U302的輸入口 DB1，DB2, DB3 口相連接。單片機電路定時訪問溫度傳感器的實時溫度值，要是在正常范圍內(nèi)就開通電子開關(guān)電路，使LED燈具發(fā)光。要是檢測到風冷式散熱器溫度高于LED燈管的警戒工作溫度，就關(guān)斷電子開關(guān)電路，LED燈具停止照明，提醒使用者檢查維修。進一步，所述溫度傳感器U5采用美國達拉斯公司的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，固定連接在所述散熱器上，溫度傳感器的信號輸出端I/O端接單片機電路的26腳P2. 2 口。進一步，所述的風冷式散熱的LED燈具，其特征是所述電子開關(guān)電路中的Q300，Q301，Q302采用美國國際整流器公司的場效應(yīng)管IRF3205，電子開關(guān)電路的輸出端口 K1，K2，K3接LED燈管的負極。為了防止意外損壞單片機電路，在單片機電路和電子開關(guān)電路的接口采用光電隔離，保證在惡劣環(huán)境下，保護控制器的穩(wěn)定使用。電子開關(guān)電路采用大功率場效應(yīng)管RF3205作為電子開關(guān)，該元件控制電流可以達到40A。電子開關(guān)電路設(shè)計了 3組，以滿足不同功率LED燈管的使用要求。進一步，所述電壓轉(zhuǎn)換電路中的U 6采用美國國家半導(dǎo)體公司的開關(guān)集成穩(wěn)壓芯片LM2596。由于燈具的電源根據(jù)燈的功率不同，提供的是12V到32V電壓的電源，不能直接滿足保護控制器要求的5V電壓的使用要求，這個電壓轉(zhuǎn)換的功能是由電壓轉(zhuǎn)換電路來完成的。進一步，所述風扇固定連接在散熱器上，風扇的電源端口 VCC和GND直接接電源的電源輸出口 VOUT端和GND端。風冷式散熱器散熱器采用鋁質(zhì)散熱器，在散熱器上加裝風扇，風扇直接接電源，開始就自動運轉(zhuǎn)。風扇的運轉(zhuǎn)，大大加強了空氣對流導(dǎo)熱，在相同熱量散發(fā)的條件下，風冷散熱需要散熱片尺寸小，重量輕。以100瓦燈具為例，自然散熱的鋁質(zhì)散熱器重量一般都在10到15公斤。而散熱器加上風扇，也才0. 5公斤。進一步，所述LED燈管通過螺絲固定在散熱器上，LED燈管的正極接在電源的VOUT端。本實用新型在使用過程中，能夠自動監(jiān)測散熱器的溫度，對LED燈管具備自動過熱保護功能，解決了燈具采用自然散熱方式散熱器體積大，成本高，燈具自重超重引起的抗風抗震能力差等問題。本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(I)使用成本低廉，現(xiàn)有燈具的散熱器采用自然散熱，就要求采用大型的鋁質(zhì)散熱器，成本昂貴，其成本占用燈具成本的30%到50%左右，本實用新型后，散熱器成本只占用總成本的10%以內(nèi)。對LED燈具的市場推廣極為有利。(2)使用本實用新型后，降低了燈具的重量，對安裝led燈具的支撐架的支撐能力抗風能力的要求大大降低，進一步降低了支撐架的設(shè)計制作難度和成本。降低燈具自重，整個燈具的支架的支撐穩(wěn)定度和抗沖擊，抗風能力將顯著提高。燈具的自重的降低，對于提高整個燈具系統(tǒng)日常的安全性意義重大。(3)燈具自重的降低，可以降低運輸成本，降低安裝時起重工具的要求，也便于維修時的拆卸。(4)本實用新型保護控制器的過熱保護功能，可以起到保護LED燈管作用，防止環(huán)境溫度過高對LED燈管的損壞。LED燈管的損壞一個最為主要的原因就是高溫工作造成燈管光衰，產(chǎn)生的LED燈管報廢。

圖I是本實用新型的示意框圖；圖2是保護控制器的電路圖；圖3是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的后視圖；圖5是圖3的左視圖； 圖6是保護控制器的端口圖；圖7是電源的端口圖；圖8是保護控制器的軟件控制流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。參見圖I、圖2、圖3、圖4和圖5所示的風冷式散熱的LED燈具，包括LED燈管I、電源4，還包括保護控制器3和風冷式散熱器2 ;所述保護控制器3由單片機電路3 - 2、分別與單片機電路連接的溫度傳感器3 - I和電子開關(guān)電路3 - 3、電壓轉(zhuǎn)換電路3 — 4組成，所述電壓轉(zhuǎn)換電路3 - 4與所述電源4連接并分別與單片機電路、溫度傳感器和電子開關(guān)電路連接；所述風冷式散熱器2由風扇2 - I和散熱器2 - 2組成，所述風扇2 — I與所述電源4連接；所述LED燈管I固定連接在所述散熱器2 — 2上，并與所述保護控制器3的電子開關(guān)電路3 — 3和電源4連接。所述單片機電路3-2的單片機Ul采用美國ATMEAL公司的89C52，單片機Ul控制輸出引腳有三個，分別是2、3、4腳的P1.0，PI. 1,P1. 2 口，這三個引腳和電子開關(guān)電路3_3的三個光耦U300，U301, U302的輸入口 DB1，DB2, DB3 口相連接。所述溫度傳感器3 — 1U5采用美國達拉斯公司的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，固定連接在所述散熱器2 - 2上，溫度傳感器的信號輸出端I/O端接單片機電路3-2的26腳P2. 2 口。所述電子開關(guān)電路3-3中的Q300，Q301, Q302采用美國國際整流器公司的場效應(yīng)管IRF3205，電子開關(guān)電路的輸出端口 Kl，K2，K3接LED燈管I的負極7。為了防止意外損壞單片機電路，在單片機電路和電子開關(guān)電路的接口采用光電隔離，保證在惡劣環(huán)境下，保護控制器的穩(wěn)定使用。電子開關(guān)電路采用大功率場效應(yīng)管RF3205作為電子開關(guān)，該元件控制電流可以達到40A。電子開關(guān)電路設(shè)計了 3組，以滿足不同功率LED燈管的使用要求。所述電壓轉(zhuǎn)換電路3-4中的U 6采用美國國家半導(dǎo)體公司的開關(guān)集成穩(wěn)壓芯片LM2596。所述風扇2-1固定連接在散熱器2_2上，風扇的電源端口 VCC和GND直接接電源4的電源輸出口 VOUT端和GND端。所述LED燈管I通過螺絲5固定在散熱器2_2上，LED燈管I的正極6接在電源4的VOUT端。參見圖6是保護控制器的端口圖參見圖7所示的電源4的端口圖L端接外線220V交流火線，N端接外線220V交流零線，VOUT是電源的輸出直流正極，GND是電源的輸出直流地線。參見圖8所示的保護控制器的軟件控制流程圖。本實用新型的控制單片機是通過軟件設(shè)計來完成的第一步“開始”，燈具通電，單片機電路3-2上電復(fù)位開始，接著第二步“系統(tǒng)初始化”，軟件完成單片機的初始化設(shè)置和溫度傳感器3-1的始化設(shè)置。結(jié)束后，進入第三步“讀取溫度傳感器數(shù)值”，這時單片機電路3-2通過P2. 2 口讀入溫度傳感器3-1當前溫度值，轉(zhuǎn)化后把這個值存放到相應(yīng)的寄存器。然后第四步判斷“溫度值是否大于設(shè)定極限溫度值”，這時軟件完成讀入溫度值和預(yù)先設(shè)定的比較溫度值相比較。預(yù)先設(shè)定溫度值，是廠家設(shè)計者根據(jù)燈具的功率，散熱器的效率值和LED燈管的耐熱極限統(tǒng)一考慮后的設(shè)計極限值。燈具不同會有差異。比較后，如果讀入溫度大于設(shè)定極限溫度值，就說明燈具工作在不正常環(huán)境，這時，單片機電路3-2的P1.0，P1. 1，Pl. 2 口全部置為高電平，使電子開關(guān)的K1，K2，K3 口關(guān)斷，LED燈管熄滅。要是比較時溫度值小設(shè)定極限溫度值，這說明環(huán)境溫度正常，單片機電路3-2的Pl. 0，Pl. 1，Pl. 2 口全部置為低電平，使電子開關(guān)的K1，K2，K3 口打開，LED燈管工作。這時進入下一步“30秒”，這時，電路保持燈具照明的狀態(tài)30秒，等待下一次溫度比對。30秒結(jié)束后，重新回到“讀取溫度傳感器數(shù)值”這個步驟，重新開始新的循環(huán)。本實用新型的散熱器采用銅質(zhì)和鋁質(zhì)的散熱片均可，尺寸大小根據(jù)燈具的實際功率要求進行選擇，在同一散熱器上加裝多個風扇或者多個LED燈管，燈管選擇是采用本示例圖示的大功率集成LED燈管還是選用小功率燈管多組串并聯(lián)方式，這些簡單修改、等同變化與修飾都屬于本實例所揭示的技術(shù)。權(quán)利要求1.風冷式散熱的LED燈具，包括LED燈管(I)、電源(4)，其特征是還包括保護控制器(3)和風冷式散熱器(2);所述保護控制器(3)由單片機電路(3 - 2)、分別與單片機電路連接的溫度傳感器(3 - I)和電子開關(guān)電路(3 - 3)、電壓轉(zhuǎn)換電路(3 - 4)組成，所述電壓轉(zhuǎn)換電路(3 - 4)與所述電源(4)連接并分別與單片機電路、溫度傳感器和電子開關(guān)電路連接；所述風冷式散熱器(2)由風扇(2 - I)和散熱器(2 - 2)組成，所述風扇(2 — I)與所述電源(4)連接；所述LED燈管(I)固定連接在所述散熱器(2 - 2)上，并與所述保護控制器(3)的電子開關(guān)電路(3 - 3)和電源(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風冷式散熱的LED燈具，其特征是所述單片機電路(3-2)的單片機Ul采用美國ATMEAL公司的89C52，單片機Ul控制輸出引腳有三個，分別是2、3、4腳的Pl. O，PL 1,P1. 2 口，這三個引腳和電子開關(guān)電路(3-3)的三個光耦U300，U301，U302的輸入口 DBl, DB2, DB3 口相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風冷式散熱的LED燈具，其特征是所述溫度傳感器(3 — I) U5采用美國達拉斯公司的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，固定連接在所述散熱器(2 - 2)上，溫度傳感器的信號輸出端I/O端接單片機電路(3-2)的26腳P2. 2 口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風冷式散熱的LED燈具，其特征是所述電子開關(guān)電路(3-3)中的Q300，Q301, Q302采用美國國際整流器公司的場效應(yīng)管IRF3205，電子開關(guān)電路的輸出端口 K1，K2，K3接LED燈管(I)的負極(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風冷式散熱的LED燈具，其特征是所述電壓轉(zhuǎn)換電路(3-4)中的U 6采用美國國家半導(dǎo)體公司的開關(guān)集成穩(wěn)壓芯片LM2596。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風冷式散熱的LED燈具，其特征是所述風扇(2-1)固定連接在散熱器(2-2)上，風扇的電源端口 VCC和GND直接接電源(4)的電源輸出口 VOUT端和GND端。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風冷式散熱的LED燈具，其特征是所述LED燈管(I)通過螺絲(5)固定在散熱器(2-2)上，LED燈管(I)的正極(6)接在電源(4)的VOUT端。
專利摘要本實用新型公開一種風冷式散熱的LED燈具，包括LED燈管、電源，其特征是還包括保護控制器和風冷式散熱器；所述保護控制器由單片機電路、分別與單片機電路連接的溫度傳感器和電子開關(guān)電路、電壓轉(zhuǎn)換電路組成，所述電壓轉(zhuǎn)換電路與所述電源連接并分別與單片機電路、溫度傳感器和電子開關(guān)電路連接；所述風冷式散熱器由風扇和散熱器組成，所述風扇與所述電源連接；所述LED燈管固定連接在所述散熱器上，并與所述保護控制器的電子開關(guān)電路和電源連接。本實用新型在使用過程中，能夠自動監(jiān)測散熱器的溫度，對LED燈管具備自動過熱保護功能，解決了燈具采用自然散熱方式散熱器體積大，成本高，燈具自重超重引起的抗風抗震能力差等問題。
文檔編號F21Y101/02GK202425136SQ20112056912
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者萬東, 彭衛(wèi) 申請人:重慶東靈網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)有限責任公司