專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光二極管照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)光二極管在印刷電路板上鋪設(shè)的照明裝置，具體涉及一種在室內(nèi)用于植物等的栽培的發(fā)光二極管照明裝置。
背景技術(shù)：
目前，在幾年隨著半導(dǎo)體技術(shù)的急速發(fā)展，發(fā)光二極管的特性和其效率格外進(jìn)步，伴隨著制造技術(shù)顯著的進(jìn)步和生產(chǎn)規(guī)模的增大，發(fā)光二極管的低價(jià)格化也急速地發(fā)展，使發(fā)光二極管的照明裝置替代了以前的白熱燈和熒光燈逐漸地在社會(huì)上廣泛地普及。更進(jìn)一步，使用發(fā)光二極管的照明裝置，除在通常的家庭和事務(wù)所等的照明以外 還在各種各樣的領(lǐng)域里得到了廣泛地應(yīng)用。特別是將發(fā)光二極管用于所謂被稱(chēng)為“植物工廠(chǎng)”的人工照明，在室內(nèi)大量種植植物和蔬菜的栽培設(shè)施的利用引起廣泛注視。這是，發(fā)光二極管特有的發(fā)光波長(zhǎng)特性，及其低消費(fèi)電力性，就室內(nèi)植物等栽培設(shè)施的利用可以說(shuō)是最合適的也是最理想的。一般來(lái)說(shuō)，在室內(nèi)的栽培設(shè)施中使用的發(fā)光二極管照明裝置屋，在日本專(zhuān)利文獻(xiàn)
I(特開(kāi)2002-141555號(hào)公報(bào))里有展示的形狀。就是說(shuō)、發(fā)光二極管在垂直的印刷電路板上制作多數(shù)鋪設(shè)的發(fā)光二極管、把此基板裝入通明的樹(shù)脂和玻璃制的圓筒型盒內(nèi)、由發(fā)光二極管照明裝置形成本實(shí)用新型產(chǎn)品。可是，在發(fā)光二極管里從電力到光亮的能源變換效率，比從前的白熱燈也只不過(guò)提高了大約4 10%程度而已。因此，在使用發(fā)光二極管照明裝置上，如果增大其照明度的話(huà)、由此帶來(lái)照明裝置自身的發(fā)熱量也會(huì)增加。然而，一般發(fā)光二極管用的砷化鎵和氮化鎵等的半導(dǎo)體材料遇到熱能會(huì)變得脆弱，在攝氏80度以上時(shí)電器元件會(huì)開(kāi)始老化，元件上持續(xù)增加高溫?zé)崃控?fù)擔(dān)的話(huà)，作為發(fā)光二極管的壽命會(huì)極端地縮短。所以，應(yīng)該有效地解決使用發(fā)光二極管照明裝置有關(guān)的問(wèn)題，比如，在照明裝置上設(shè)計(jì)金屬制的散熱器促進(jìn)由裝置上散熱效果，或者，在發(fā)光二極管的電流驅(qū)動(dòng)電路上，由專(zhuān)利文獻(xiàn)2 (特開(kāi)2004-214519號(hào)公報(bào))和專(zhuān)利文獻(xiàn)3 (特開(kāi)2010-103217號(hào)公報(bào))上顯示一樣設(shè)計(jì)電流限制電路，根據(jù)控制發(fā)光二極管流動(dòng)的電流解釋計(jì)劃發(fā)熱量減低的措施。但是，在照明裝置上添加散熱器的方法，會(huì)導(dǎo)致裝置重量的大幅度增加和裝置成本的上升。還有像上述的現(xiàn)有專(zhuān)利文獻(xiàn)上所顯示的電流限制電路的追加，照明裝置的控制電路變得復(fù)雜，伴隨其裝置成本的上升，以及根據(jù)使用電子部件的增加會(huì)招致故障因素的增大而引起的缺陷。特別是，上述的用于室內(nèi)栽培設(shè)施的照明裝置里，關(guān)于I臺(tái)的照明裝置由于使用極其多數(shù)的發(fā)光二極管、像類(lèi)似缺陷在照明裝置的普及上被看作致命的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種發(fā)光二極管照明裝置，解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的課題和缺陷作為目的，更加具體的說(shuō)，提供了一種使用在蔬菜和植物等的室內(nèi)栽培設(shè)施上、提供發(fā)熱量少、并且裝置壽命長(zhǎng)的發(fā)光二極管照明裝置。[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種發(fā)光二極管照明裝置，其特點(diǎn)是，該照明裝置包含透明盒子、設(shè)置在透明盒子內(nèi)的印刷電路板，以及鋪設(shè)在印刷電路板上的若干發(fā)光二極管，各發(fā)光二極管相互之間電路連接；上述的發(fā)光二極管所采用的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定在該發(fā)光二極管額定電流的55%至85%之間；上述的發(fā)光二極管鋪設(shè)在印刷電路板上的安裝密度設(shè)定在I平方厘米內(nèi)I. O個(gè)至I. 5 個(gè)。該照明裝置中發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流降低率α與發(fā)光二極管的安裝密度增加率β之間關(guān)系為β = (l/α ) Xk 其中，k為照明度系數(shù)，其取值范圍在O. 8至I. O之間；l/α的數(shù)值乘以O(shè). 8至I. O的照明度系數(shù)k所得的數(shù)值能確定所述印刷電路板上鋪設(shè)發(fā)光二極管的安裝密度增加率β ;根據(jù)該安裝密度增加率β增加在印刷電路板上的發(fā)光二極管的鋪設(shè)數(shù)量，整體上可保持本照明裝置中發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流降低前后發(fā)光二極管的照明度一致。該照明裝置用于室內(nèi)栽培中，該照明裝置與栽培植物之間設(shè)有10厘米的距離。上述的透明盒子采用透明樹(shù)脂制成，其表面設(shè)為能使放射光散射的結(jié)構(gòu)。上述的印刷電路板采用印刷電路板PCB，其表面或里面設(shè)置有銅箔線(xiàn)路。上述的發(fā)光二極管采用子彈型的樹(shù)脂密封型的發(fā)光二極管。本實(shí)用新型發(fā)光二極管照明裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型能逐漸減低發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流，并根據(jù)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流降低率α與發(fā)光二極管的安裝密度增加率β之間關(guān)系增加組裝在照明裝置上的發(fā)光二極管的數(shù)量，能保持照明裝置整體的照明度，實(shí)現(xiàn)降低由照明裝置上產(chǎn)生的發(fā)熱量，能夠延長(zhǎng)在照明裝置上使用的發(fā)光二極管的壽命，也能提高在室內(nèi)栽培設(shè)施里使用的發(fā)光二極管照明裝置的經(jīng)濟(jì)性。

圖Ia為本實(shí)用新型發(fā)光二極管照明裝置的結(jié)構(gòu)平面圖；圖Ib為本實(shí)用新型發(fā)光二極管照明裝置的結(jié)構(gòu)正面圖；圖Ic為圖Ia和圖Ib中Α-Α’線(xiàn)的截面圖；圖2為本實(shí)用新型發(fā)光二極管照明裝置的電路連接示意圖；圖3為發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流與發(fā)熱量的關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型最好的具體實(shí)施方式
。如圖Ia并結(jié)合圖Ib和圖Ic所示，圖Ia為本實(shí)用新型發(fā)光二極管照明裝置10的結(jié)構(gòu)平面圖。圖Ib為本實(shí)用新型發(fā)光二極管照明裝置10的結(jié)構(gòu)正面圖。圖Ic為圖Ia和圖Ib中Α-Α’線(xiàn)的簡(jiǎn)略式斷面圖線(xiàn)(截面圖)。再者，發(fā)光二極管照明裝置10上的各種配線(xiàn)材料和電子部件，或是各種電路等，與本實(shí)用新型的主要內(nèi)容沒(méi)有直接關(guān)系，所以圖中l(wèi)a、圖Ib和圖Ic中省略了其標(biāo)示，同樣在說(shuō)明書(shū)中也省略了其相關(guān)記載。本實(shí)用新型發(fā)光二極管照明裝置10主要由印刷電路板11、發(fā)光二極管12、以及透明盒子13構(gòu)成。印刷電路板11是一般的電路上廣泛使用的印刷電路板PCB，該印刷電路板11的材料可以采用例如紙環(huán)氧樹(shù)脂、玻璃環(huán)氧樹(shù)脂、或者是貝克萊特酚醛樹(shù)脂等的印刷電路板常用的材料。為了在同一印刷電路板11上 安裝和電路連接更多的發(fā)光二極管12，本實(shí)用新型中利用光蝕刻等的技術(shù)在印刷電路板11的表面或是里面(圖上未顯示)設(shè)置有銅箔的印刷圖形(銅箔線(xiàn)路)。安裝在印刷電路板11上的各發(fā)光二極管12之間的連接可構(gòu)成各種各樣的連接電路，這里舉其中一個(gè)例子，例如現(xiàn)有技術(shù)中，如圖2所示的連接電路被廣泛使用。如圖2所示，形成一塊印刷電路板11的連接電路中包含有30 40個(gè)并聯(lián)連接的串聯(lián)支路。每個(gè)串聯(lián)支路中包含有數(shù)量約12 15個(gè)的發(fā)光二極管12，該若干個(gè)發(fā)光二極管12串聯(lián)連接，同時(shí)每個(gè)串聯(lián)支路中還串聯(lián)連接有一個(gè)電流限制電阻14。根據(jù)選擇適當(dāng)?shù)碾娫措娐?5的特性和電路方式等，電路中可省略電流限制阻抗14。如圖2所示，連接電路中的一個(gè)串聯(lián)支路中，發(fā)光二極管12由于全部串聯(lián)連接，各發(fā)光二極管12中流動(dòng)的電流值全部必須是同一電流值。還有，連接電路中的各串聯(lián)支路為了能全部實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接，每個(gè)串聯(lián)支路上應(yīng)用的電壓值必須全部是同一的電壓值。再者，如圖2所示的連接電路，只是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)用新型的連接電路不僅僅限定于該實(shí)施例中所涉及到的連接方式。本實(shí)施例中發(fā)光二極管12的形式和種類(lèi)采用的是由子彈型成形的樹(shù)脂密封型的發(fā)光二極管。同時(shí)，關(guān)于發(fā)光二極管12的發(fā)光色，根據(jù)放置在室內(nèi)栽培設(shè)施中的栽培對(duì)象植物和蔬菜的屬性，或者相對(duì)應(yīng)栽培方法等條件，可從各種半導(dǎo)體材料中選擇相應(yīng)的發(fā)光色。例如，如果強(qiáng)調(diào)紅色系的發(fā)光色的話(huà)，使用鋁 砷化鎵和磷化鎵砷化物系統(tǒng)的半導(dǎo)體材料中形成的發(fā)光二極管12更好。如果要強(qiáng)調(diào)青、綠色系的發(fā)光色的話(huà)，使用硒化鋅和碳化硅系統(tǒng)的半導(dǎo)體材料中形成的發(fā)光二極管12是最理想的。還有，結(jié)合對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管12用途和目的等，復(fù)合采用多種不同的發(fā)光色的發(fā)光二極管12是最佳的。再者，本實(shí)用新型為了減輕發(fā)光二極管12的熱負(fù)擔(dān)并延長(zhǎng)其使用壽命，相比于采用熱容量小的高亮度型、貼片型的發(fā)光二極管，采用熱容量大的子彈型的樹(shù)脂密封型的發(fā)光二極管是最理想的。就目前的市場(chǎng)而言，因?yàn)榘l(fā)光二極管12的發(fā)展是傾向以高亮度型的貼片型的發(fā)光二極管為主流的發(fā)展方向，子彈型的樹(shù)脂密封型就市場(chǎng)而言已經(jīng)變成老式，其價(jià)格也在逐步降低。因此，使用子彈型的樹(shù)脂密封型的發(fā)光二極管，也能期待得到控制降低照明裝置整體產(chǎn)品成本的最佳效果。透明盒子13是發(fā)光二極管照明裝置10的外殼部分，其用于放置安裝有大量的發(fā)光二極管12的印刷電路板11。透明盒子13的材料，比如，可采用丙烯、聚碳酸酯、或者塑料等高分子樹(shù)脂和玻璃等各種透明樹(shù)脂材料。還有，也就其形狀而言，不限定于圖I中所示的圓筒型事例，對(duì)應(yīng)不同的實(shí)際使用情況，透明盒子13能做成各種各樣的形狀。透明盒子13的原則條件是其內(nèi)部里放置的發(fā)光二極管12的光必須要能放射到盒子的外部，所以透明盒子13設(shè)為透明的。但是為了能讓發(fā)光二極管12的放射光散射，透明盒子13的最佳方案可以是透明盒子13的表面可以做成半透明，或者也可以在其表面上設(shè)有高低不平面和凹凸等不連接面的構(gòu)造。如圖2所示，電源電路15設(shè)置在透明盒子13的內(nèi)部也是最佳方案，或者電源電路15也可以設(shè)置在透明盒子13的外部。另外，若技術(shù)方案中想減輕安裝在印刷電路板11上的發(fā)光二極管12的熱負(fù)擔(dān)，則其最佳方案可以是將發(fā)熱的電源電路15以及各種各樣的電子控制電路設(shè)置在透明盒子13的外部。以下依照本實(shí)用新型發(fā)光二極管照明裝置10的機(jī)能，說(shuō)明關(guān)于其動(dòng)態(tài)的情況。如表I所示，顯示了發(fā)光二極管照明裝置10在三個(gè)實(shí)驗(yàn)事例(事例I、事例2和事例3)中得到各種的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 該事例I、事例2和事例3中，發(fā)光二極管12的安裝形式為12個(gè)的發(fā)光二極管12串聯(lián)連接形成一個(gè)串聯(lián)支路。在事例I的情況下是由30列串聯(lián)支路并聯(lián)組成連接電路，并被設(shè)置在印刷電路板11上。事例2的情況下是36列串聯(lián)支路并聯(lián)組成連接電路，并被設(shè)置在印刷電路板11上。事例3的情況下是43列串聯(lián)支路并聯(lián)組成連接電路，并被設(shè)置在印刷電路板11上。因此，就各個(gè)事例而目，事例I、事例I和事例3中，各自的印刷電路板11上分別安裝了 360個(gè)、432個(gè)、以及516個(gè)的發(fā)光二極管12。用于在該三個(gè)事例試驗(yàn)中的印刷電路板11,采用做成長(zhǎng)度102. 6cm、寬度4. 4cm的長(zhǎng)尺長(zhǎng)方形，其安裝發(fā)光二極管12的部分做成99. lcmX3.6cm的尺寸。所以該發(fā)光二極管12的安裝部分的實(shí)際面積為357. 6cm2。關(guān)于各個(gè)事例中發(fā)光二極管12的安裝密度如下所示事例I I. 007 個(gè) /cm2事例2 I. 208 個(gè) /cm2事例3 I. 443 個(gè) /cm2本實(shí)用新型中，印刷電路板11上鋪設(shè)的發(fā)光二極管12的安裝密度設(shè)定在I平方厘米內(nèi)I. O個(gè)至I. 5個(gè)，其中更理想的是I平方厘米內(nèi)設(shè)定I. 2個(gè)左右。在該三個(gè)事例試驗(yàn)中，發(fā)光二極管照明裝置10的電源采用直流的恒流電源。供給印刷電路板11的電源都設(shè)定為同樣的500mA。所以就該三個(gè)事例中，每一列串聯(lián)支路中流動(dòng)的平均電流，即一個(gè)發(fā)光二極管流動(dòng)的平均電流，其明確記載值如下所示事例I 500mA +30 列 16. 7mA事例2 500mA +36 列 13. 9mA事例3 500mA +43 列 11. 6mA在該三個(gè)事例的試驗(yàn)中使用的發(fā)光二極管12的額定電流大約在20mA。所以上述的各事例中發(fā)光二極管12內(nèi)流動(dòng)的平均電流對(duì)于其各自發(fā)光二極管12的額定電流的關(guān)系如下事例I中流向其每個(gè)發(fā)光二極管12的驅(qū)動(dòng)電流約為其額定電流的84%;事例2中流向其每個(gè)發(fā)光二極管12的驅(qū)動(dòng)電流約為其額定電流的70% ;事例3中流向其發(fā)光二極管12的驅(qū)動(dòng)電流約為其額定電流58 %。本實(shí)用新型中，每個(gè)發(fā)光二極管12的驅(qū)動(dòng)電流可以設(shè)定為其額定電流的55%至85%之間。其中更理想的是發(fā)光二極管12的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定為其額定電流的70%左右。表I :發(fā)光二極管照明裝置的三種試驗(yàn)事例的試驗(yàn)數(shù)據(jù)
權(quán)利要求1.一種發(fā)光二極管照明裝置，其特征在于，該照明裝置包含透明盒子(13)、設(shè)置在所述的透明盒子(13)內(nèi)的印刷電路板(11)，以及鋪設(shè)在所述的印刷電路板(11)上的若干發(fā)光二極管(12)，各發(fā)光二極管(12)相互之間電路連接； 所述的發(fā)光二極管(12)所采用的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定在該發(fā)光二極管(12)額定電流的55%至85%之間； 所述的發(fā)光二極管(12)鋪設(shè)在印刷電路板(11)上的安裝密度設(shè)定在I平方厘米內(nèi)1.O個(gè)至1. 5個(gè)。
2.如權(quán)利要求I所述發(fā)光二極管照明裝置，其特征在于，該照明裝置中發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流降低率α與發(fā)光二極管的安裝密度增加率β之間關(guān)系為β = (1/ a ) Xk 其中，k為照明度系數(shù)，其取值范圍在O. 8至1. O之間；l/α的數(shù)值乘以O(shè). 8至1. O的照明度系數(shù)k所得的數(shù)值能確定所述印刷電路板(11)上鋪設(shè)發(fā)光二極管(12)的安裝密度增加率β ； 根據(jù)該安裝密度增加率β增加在印刷電路板(11)上的發(fā)光二極管(12)的鋪設(shè)數(shù)量，整體上可保持本照明裝置中發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流降低前后發(fā)光二極管的照明度一致。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管照明裝置，其特征在于，所述的透明盒子(13)采用透明樹(shù)脂制成，其表面設(shè)為能使放射光散射的結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管照明裝置，其特征在于，所述的印刷電路板(11)采用印刷電路板PCB，其表面或里面設(shè)置有銅箔線(xiàn)路。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管照明裝置，其特征在于，所述的發(fā)光二極管(12)采用子彈型的樹(shù)脂密封型的發(fā)光二極管。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種發(fā)光二極管照明裝置，該照明裝置包含透明盒子、設(shè)置在透明盒子內(nèi)的印刷電路板，以及鋪設(shè)在印刷電路板上的若干發(fā)光二極管，各發(fā)光二極管相互之間電路連接；發(fā)光二極管所采用的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定在該發(fā)光二極管額定電流的55％至85％之間；發(fā)光二極管鋪設(shè)在印刷電路板上的安裝密度設(shè)定在1平方厘米內(nèi)1.0個(gè)至1.5個(gè)。本實(shí)用新型逐漸減低發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流，通過(guò)增加組裝在照明裝置上的發(fā)光二極管的數(shù)量，保持照明裝置整體的照明度，實(shí)現(xiàn)降低由照明裝置上產(chǎn)生的發(fā)熱量，能夠延長(zhǎng)在照明裝置上使用的發(fā)光二極管的壽命，也能提高在室內(nèi)栽培設(shè)施里使用的發(fā)光二極管照明裝置的經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)H05B37/02GK202652597SQ20112056089
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者東日出市, 藤井學(xué) 申請(qǐng)人:東日出市, 那須野長(zhǎng)三, 藤井學(xué), 沈加敏, 丁楓, 李鋆軍