专利名称：包括温度控制和散热功能的灯具的制作方法
技术领域：
本发明中为了控制温度采用控制电流的方式，并以模拟方式和PWM方式交替运行。为了在保持模拟方式运行中最大限度地延缓温度的升高和电流控制出现故障时防止灯具内部温度的骤升，构造出了高效能散热板。该发明为集温度控制及散热功能为一体的灯
具广品。
背景技术：
为提高LED的发光量必须增加电输入功率。随着输入功率的提高，LED的pn结产生的热量急剧增加，需要高效率地散出其外。否则，如果所产生的热量持续存积于内，则元件的温度将会上升，也会降低发光效率，而且过量热负荷会大幅降低其使用寿命。LED P型区的多数载流子空穴将扩散到η区域，η型区的多数载流子电子将扩散到 P区域。如给LED的电极施加正向电压，则电子与空穴在接合面附近复合而释放出波长对应于能带隙的光。这时释放的光之波长，随所用材料而不同。LED的发光量对电压的特性同电流成比例地变化，因而同电压-电流曲线相类似。 LED的工作电压在一定范围内，其发光量按比例增加。但，电压超出一定范围，再增加电压时，发光量将会降低。施加更高电压时，LED将会损坏或有损于原有特性。同上述发光量成比例变化的正向电流的控制方法，有改变直流电流的模拟控制方式，还有以提供脉冲形式的电流并调整脉冲占空比的PWM控制方式。但是，仅使用上述模拟控制方式时，LED产生的热量会持续增加，元件的温度也会随之上升，因而其热负荷将会减少产品的使用寿命。仅使用上述PWM控制方式时，将会出现发光量减少的问题。综上所述，为了解决以上问题，最大限度防止、延缓LED的产热量持续增加及温度上升，当超过一定温度时，为防止温度的继续上升改变电流控制方式，使温度保持在一定范围之内，减少对元件的热负荷以延长LED产品的使用寿命，需要采用新技术。已有技术文件专利文件韩国专利IO-OM3966 (申请日期2OlO年O2月17日
韩国专利IO-O76I96O (申请日期2OO7年O9月I9日)韩国公开专利10-2009-0050469 (
公开日期2009年05月20日)韩国专利10_07邪460(申请日期2OO7年％月2 日)韩国公开专利10-2008-0100225(
公开日期2008年11月14日)
发明内容
需要解决的课题本发明，为了防止LED产品中元件的温度持续上升导致产品使用寿命的减少，采用模拟方式和PWM方式交替控制电流，使温度保持在一定范围之内。为了最大限度减缓温度的上升速度，本产品中使用了散热效果最佳的散热板以最大限度控制升温的同时，保持温度在一定范围之内，减少元件受热负荷的影响以延长LED产品的寿命。本发明的目的在于提供如上温度控制和散热功能组为一体的灯具。课题的解决途径为了达到上述目的，本发明包括，由LED光源及安装LED光源的盒子，如上所述提供电流给LED光源的电流源控制模块，为散发安装在光源盒里的光源所产生的热量而紧密安装在光源盒背面的散热器，将光源、光源盒、电流源控制模块以及散热器等器件密封于其中的壳体所组成的灯具。上述灯具的电流源控制模块，由可改变电流设定值以调节LED电流的模拟控制模式，按照模拟方式持续提供电流的同时通过温度传感器检测温度的第1测温模式，在第1测温模式中测出的温度超过设定温度时转换为提供LED以可变占空比矩形波电流的PWM方式的第1电流控制模式，根据上述PWM方式提供电流的同时通过温度传感器对LED进行温度检测的第2测温模式，第2测温模式中测出的温度未达到设定温度时转回模拟方式的第2 电流控制模式所组成，在模拟模式中反复使用第2电流控制模式使LED的温度保持在一定范围之内。而上述散热器所使用的散热板，要经过如下模式来完成在460°C -480°C温度中用8-9小时经过均质化处理的铝坯料以420°C _430°C温度加热使其变软并将挤压模加热至 410°C _425°C的预热模式，将上述坯料放进挤压模里的散热主体部模具并用430°C -450°C 的挤压模和445°C _455°C坯料以冲头速度5. Omm/s-5. 5mm/s挤压的挤压模式，之后再经过 480°C温度中用5个小时再结晶处理的热处理模式。使用上述过程制作的高效能散热板，即使在电流源控制模块的电流控制出现误动作，也能防止灯具温度的急剧上升以延长LED产品的寿命。该发明的主要技术构成就是包括上述温度控制功能和散热功能的灯具。不仅如此，上述散热器的散热板为纯度99. 00%以上、比重(20°C )2. 6986、熔点 (°C )660. 2、比热(IOO0C ) (cal/g°C )0. 226、潜热(cal/g) 96. 4、电导) 69. 94、电阻温度系数0. 00429的铝材料，多个板片以一定间隔垂直排列，为与外部空气接触易于散热使多个板片互相分开形成上部结构，而其下部则形成U型结构将这些板片连成一体形成了散热主体部。在该散热主体部的下部有接合部，而围绕该接合部有许多结合孔构成了缔结部基座。这基座和主体部之间由导电胶粘接而构成一体，形成了模块结构。这种，模块结构的散热板是由多个部分互相缔结而成的，这就是该散热板的特征。发明的特征综上面所述，根据该发明制造的灯具，为了限制由LED光源产生的热量导致灯具内部温度的急剧上升，采用了模拟方式和PWM方式交替运行的电流控制方式，以保持一定的灯具内部温度。而且，为了在模拟方式的运行中最大程度限制温度的上升，防止在电流控制方式发生错误的时候灯具内部温度急剧上升导致故障频繁出现，使用了拥有良好散热功能的散热板以最大限度的延长LED灯具的寿命。
图Ia和图Ib为表现模拟电流控制基本原理的方块图和模拟电流控制时流过LED的电流波形图。图加和图2b为表现PWM电流控制基本原理的方块图和PWM电流控制时流过LED 的电流波形图。图3为本发明的系统框图(System Block Diagram)。图4为本发明的布线图(Wiring Diagram)。图5为本发明的大概展示灯具构造的剖面图。图6为本发明中包括温度控制和散热功能的40W灯具的外观示意图。图7为本发明中包括温度控制和散热功能的60W灯具的外观示意图。图8为本发明中包括温度控制和散热功能的80W灯具的外观示意图。图9为本发明中包括温度控制和散热功能的100W灯具的外观示意图。图10为本发明中包括温度控制和散热功能的120W灯具的外观示意图。图11为本发明中用于构成散热板的散热板模块的外观示意图。
具体实施例方式下面结合附图介绍上述技术构成的具体内容。图Ia和图Ib为表现模拟电流控制基本原理的方块图和模拟电流控制时流过LED 的电流波形图。这里，模拟电流控制是指，可以改变流过LED的电流设定值而进行调节的方法。图Ia中是模拟亮度控制的基本方块图。其工作原理是，检测到流过LED的电流值后，经过放大器提供控制器以反馈电压，这里，人为调节增益控制器，即可改变反馈电压，再根据反馈电压调整开关的0N/0FF占空比，进而调节输出电流。调节直流反馈电压以改变输出电流，流过LED的电流如图Ib中所示。图加和图2b为表现PWM电流控制基本原理的方块图和PWM电流控制时流过LED 的电流波形图，这里的图加表现了 PWM亮度控制基本原理，在驱动LED的恒定电流控制电路中添加了开关和PWM控制器。检测到流过LED上的电流之后，经过放大器提供控制器以反馈电压，由上述PWM控制器产生PWM波形。再按PWM波形驱动同LED串联的开关通和断， 以控制流过功率LED的电流。由PWM波形驱动的流过LED的电流，如图2b所示。由微控制器产生的PWM波形所驱动，流过LED的电流波形与之相同，随着PWM波形占空比的改变，LED 的电流有效值也会改变。图3为本发明的系统框图(System Block Diagram)，图4为本发明的布线图 (Wiring Diagram)，而适用于图3和图4的系统框图(System BlockDiagram)和布线图 (Wiring Diagram)的灯具，如图5到图9所示。上述图5为40W天花板灯光；图6为60W警卫/走廊照明灯；图7为80W停车场灯；图9为100W路灯；图10为120W路灯。该发明的特征不在于图5到图9中灯具的外观上，而在于上述图5到图9中所示灯具的电流控制方式。将模拟方式和PWM方式交替使用，以保持一定温度的同时，安装高效能散热板以防止温度的急剧上升，即便电流控制方式发生误动作，也能防止灯具温度急剧上升导致元件由于热负荷发生故障。这就是本发明的特征所在。该发明中灯具的技术构成如图5所示。灯具的构成如下LED光源10、安装上述LED光源10的光源盒20、提供上述LED光源10以电流的电流源控制模块30、为了散发安装在上述光源盒20的LED光源产生的热而紧密安装在上述光源盒20背面的散热器40、把上述光源10光源盒20电流源控制模块30散热器40装进其中的密封外壳50。上述灯具的电流源控制模块30，由可改变电流设定值以调节LED电流的模拟控制模式，按照模拟方式持续提供电流的同时通过温度传感器检测温度的第1测温模式，在第1测温模式中测出的温度超过设定温度时转换为提供LED以可变占空比矩形波电流的PWM方式的第1电流控制模式，根据上述PWM方式提供电流的同时通过温度传感器对LED进行温度检测的第2测温模式，第2测温模式中测出的温度未达到设定温度时转回模拟方式的第2电流控制模式所组成，在模拟模式中反复使用第2电流控制模式使LED的温度保持在一定范围之内。而上述散热器40，要经过如下模式来完成在460°C _480°C温度中用8_9小时经过均质化处理的铝坯料以420°C -430°C温度加热使其变软并将挤压模加热至410°C -425°C 的预热模式，将上述坯料放进挤压模里的散热主体部模具并用430°C -450°C的挤压模和 4450C _455°C坯料以冲头速度5. Omm/s-5. 5mm/s挤压的挤压模式，之后再经过480°C温度中用5个小时再结晶处理的热处理模式。使用上述过程制作的高效能散热板，即使在电流源控制模块的电流控制模式中出现误动作，也能防止灯具温度的急剧上升以延长LED产品的寿命。上述电流源控制模块30的运行如同图3的系统框图(System BlockDiagram)和图4的布线图(Wiring Diagram)所示。而图3和图4则由电源(Power Supply)、LED驱动器(LED Driver), LED 板(LED Board)、微控制器(Micro-Controlling Unit)、温度传感器 (Temp Sensor)所构成。其工作模式如下接通电源，由电源向LED驱动器、LED板和微控制器提供电流，则点亮LED灯的同时，与上述微控制器连接在一起的温度传感器开始检测温度。上述被测温度超过设定温度时，会把温度超出信号发送给微控制器，而微控制器则向有开关功能的LED驱动器和LED板发出信号，使其从模拟方式转换为PWM电流控制方式。开始，使用电源提供电流时，先以模拟方式运行。经过一定时间，温度传感器检测到的温度超过设定值时，由微控制器转换为PWM电流控制方式驱动LED。上述单片微控制器内部包括中央处理、一定容量的存储器以及输入/输出控制电路。在本发明中，由微控制器来保持适当的散热。上述铝坯料为圆柱状的棒，而上述均质化处理可消除坯料凝固时坯料内部形成的残留应力，并提高硬度。若均质化温度不足460°C，则难以得到预期效果；而超过480°C 时，会出现材料内部组织的变化降低物质的机械特性。因此，上述均质化处理最好在 4600C _480°C范围内进行。不仅如此，若均质化处理时间不足8小时，则过程进行得不够充分，难以达到所期待的目的；而超过9小时，坯料的均质化处理已经完成，多余的时间则没有意义。因此，上述均质化处理最好掌握在460°C _480°C范围内，用8-9个小时进行。上述的坯料和挤压模的预热会对挤压出来的产品质量产生很大影响。若坯料预热不到420°C，则不能顺利挤压成型，会降低产品的耐久性；若预热超过430°C，则不容易挤压成型。而且，上述挤压模的预热不足410°C时，在挤压过程中产品和挤压模的摩擦大，会使产品表面不合格，若超过425°C，会影响挤压速度，可能难以把需要产品挤压成型。因此，上述铝坯料最好在挤压成型之前预热在420°C -430°C范围之内，而上述挤压模最好在410°C _425°C的范围之内预热。而且，上述挤压模的挤压温度会影响产品的完美程度。若不足430°C会由于产品和模具之间的摩擦过大，有可能在产品表面出现残缺，若超过450°C，则不容易制造所需要的产品。因此上述挤压模的挤压温度最好保持在430°C -450°C范围之内。上述铝坯料挤压成型时的温度也是为了产品的耐久性以及顺利挤压而设定的，因此挤压温度最好保持在445 °C -455 °C。不仅如此，上述散热板为纯度99. 00%以上、比重(20°C)2.6986、熔点(°C )660. 2、 比热(IOO0C) (cal/g°C )0. 226、潜热(cal/g)96. 4、电导(%)69. 94、电阻温度系数0. 00429 的铝材料。如图10所示，多个板片101以一定间隔垂直排列，为与外部空气接触易于散热使多个板片101互相分开形成上部结构，而下部形成U型结构将这些板片101连成一体形成了散热主体部100，在该散热主体部100的下半部有接合部201，而围绕该接合部201有许多结合孔202形成了缔结部203基座。这个基座200和主体部相互粘接成一体。上述散热主体部100和基座200之间，是由导电胶300粘接而成的。产业利用可能性本发明中拥有温度控制和散热功能的灯具，是为了最大限度地延长LED产品的寿命而设计的。使用模拟方式和PWM方式的交替运行以及安装高效能的散热板的方式完成灯具，把产品的寿命延长到相当大的程度，有其实用性和经济性的优势，因而产业应用价值很
尚。
符号说明
10 =LED光源
20 光源盒
30:电流源控制模块
40 散热器
50 外壳
权利要求
1.一种包括温度控制和散热功能的灯具，其特征在于，所述灯具包括LED 光源(10)、安装所述LED光源(10)的光源盒00)、提供电流给LED光源(10)的电流源控制模块(30)、为散发安装在所述光源盒00)上的LED光源所产生的热量紧密安装在所述光源盒 (20)背面的散热器(40)、将所述光源(10)、光源盒(20)、电流源控制模块(30)、散热器00)装进去密封的外壳 (50)，所述灯具的电流源控制模块(30)，由可改变电流设定值以调节LED电流的模拟控制模式、按照模拟方式持续提供电流的同时通过温度传感器检测温度的第1测温模式、在第1测温模式中测出的温度超过设定温度时转换为提供LED以可变占空比矩形波电流的PWM方式的第1电流控制模式、根据所述PWM方式提供电流的同时通过温度传感器对LED进行温度检测的第2测温模式、第2测温模式中测出的温度未达到设定温度时转回模拟方式的第2 电流控制模式所组成，在所述模拟控制模式中反复使用第2电流控制模式使LED的温度保持在一定范围之内。
2.根据权利要求1所述的包括温度控制和散热功能的灯具，其特征在于，所述散热器GO)包括经过下述过程制作的高效能散热板把在460°C -480°C温度中用8-9小时经过均质化处理的铝坯料以420°C _430°C温度加热使其变软并将挤压模加热至 410°C _425°C的预热模式，将所述坯料放进挤压模里的散热主体部模具并用430°C -450°C 的挤压模和445°C _455°C坯料以冲头速度5. Omm/s-5. 5mm/s挤压的挤压模式，之后再经过 480°C温度中用5个小时再结晶处理的热处理模式，经过上述过程制作的高效能散热板，即使在电流源控制模块的电流控制模式中出现误动作，也能防止灯具温度的急剧上升以延长 LED产品的寿命。
3.根据权利要求1所述的包括温度控制和散热功能的灯具，其特征在于，散热器GO)的散热板为纯度99. 00%以上、20°C时的比重为2. 6986、熔点为660. 2°C、 100 °C时的比热为0. 226cal/g V、潜热96. 4为cal/g、电导为69. 94 %、电阻温度系数 0.00429的铝材料，多个板片(101)以一定间隔垂直排列，为与外部空气接触易于散热使多个板片(101)互相分开形成上部结构，而其下部则形成U型结构将这些板片(101)连成一体形成了散热主体部(100)，在该散热主体部(100)的下部有接合部001)，而围绕该接合部(201)有许多结合孔(202)构成了缔结部(203)基座Q00)，这之间由导电胶(300)粘接而构成一体的模块结构的散热板是由多个部分互相缔结而成。
全文摘要
一种包括温度控制和散热功能的灯具，即LED光源、光源盒、电流源控制模块、散热器以及外壳构成的灯具。电流源控制模块由可改变电流设定值以调节LED电流的模拟控制模式，按照模拟方式持续提供电流的同时通过温度传感器检测温度的测温模式，在测温模式中测出的温度超过设定温度时转换为提供LED以可变占空比矩形波电流的PWM方式的电流控制模式，根据PWM方式提供电流的同时通过温度传感器对LED进行温度检测的测温模式，测温模式中测出的温度未达到设定温度时转回模拟方式的电流控制模式，反复交替进行的控制模式所组成。散热器采用高效能散热板，即便电流源控制模块的电流控制方式中发生误动作，也能防止灯具温度急剧上升。
文档编号F21V23/00GK102444819SQ201110021088
公开日2012年5月9日 申请日期2011年1月18日 优先权日2010年10月8日
发明者赵善雄 申请人:瑞普韩国有限公司