專利名稱：一種具有穩定的光輸出特性的led燈具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具。
技術背景LED發展歷史已經幾十年，但在照明領域的應用還是新技術。LED照明產品，是新一代的照明趨向，具有綠色環保、節能等特性。隨著LED技術的迅猛發展，其發光效率的逐步提高，LED的應用市場將更加廣泛，特別在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，LED在照明市場的前景更備受全球矚目，被業界認為在未來10年成為最被看 好的市場以及最大的市場將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品。由于在照明領域的應用的巨大需求，大功率LED (特別是白光LED)更是得到快速的增長。但是目前在大功率LED燈具的光度測量方面，目前還是存在一些問題。特別是大功率LED燈具的空間光強分布曲線以及燈具總光通量等性能參數的測量結果來看，在許多光度實驗室之間往往存在一定的差異，給許多LED燈具測量領域的技術工作者帶來較大的困擾，同時，由于測量結果之間的差異，在節能評價、產品推廣、政策制定、質量糾紛等等許多場合出現了各種問題。而這些問題嚴重阻礙了新型節能照明產品LED燈具的大量推廣。從根本上看，解決該問題最好的方法就是提供一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具作為實驗室參考用的標準燈或比對用燈。由LED的發光特性可知，LED燈具想得到穩定的光輸出，需要非常穩定地控制LED的PN結溫度。傳統的小功率LED發光二極管由于在散熱方面并沒有特別苛刻的要求,一般小功率LED光源散熱方式只需要采用供電管腳散熱或者周圍環境散熱，所以小功率的LED可以較為容易的控制其PN結溫度，小功率LED校準光源也是較為容易實現的，但是大功率LED瞬間發熱量大大高于小功率LED，單靠管腳或者環境溫度散熱無法達到控制溫度的要求，需要保持大功率LED燈具的穩定光輸出，必須采用新的散熱結構和溫度控制來實現其PN結溫度的穩定。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其可通過控制半導體制冷片的制冷量，快速控制大功率的LED芯片或LED模組的結溫，使LED燈具具有穩定的光輸出特性。一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，包括LED光源、鋁基板、半導體制冷片、可為LED光源供電及檢測LED光源兩端電壓值大小的源表、以及與半導體制冷片連接以控制半導體制冷片制冷量的PID控制器，所述LED光源設于鋁基板正面，所述半導體制冷片具有一冷端和熱端，其冷端與鋁基板背面連接，其特征在于所述LED光源包括大功率的LED芯片或LED模組，且所述半導體制冷片的冷端至少覆蓋鋁基板的整個背面。因本實用新型之半導體制冷片的冷端至少覆蓋鋁基板的整個背面，所以可通過PID控制器控制半導體制冷片制冷量，進而快速控制招基板的溫度，從而間接快速控制大功率的LED芯片或LED模組的結溫，使該燈具具有穩定的光輸出特性，如穩定的光通量、空間光強分布曲線、空間色度分布、中心光強、和光束角等，結構穩定可靠，控制方式快速有效，可以用于實驗室作為參考標準或比對用燈。作為上述方案的一種改進，其還包括一處理單元，所述該處理單元與所述源表及PID控制器連接，并根據所述LED光源在恒溫恒流工作狀態下標定的正向電壓值與源表反饋的檢測值之間的差值，控制PID控制器控制半導體制冷片制冷量。作為上述方案的進一步改進，其還包括與半導體制冷片的熱端連接的散熱型材，進一步加快對鋁基板溫度的控制，從而間接快速控制大功率的LED芯片或LED模組的結溫。作為上述方案的再一步改進，其還包括設于所述散熱型材上方的散熱風扇，進一步加快對鋁基板溫度的控制，從而間接快速控制大功率的LED芯片或LED模組的 結溫。作為上述方案的再一步改進，其還包括設有第一容置腔的外殼，所述第一容置腔的上側壁開設有進風口，下側壁開設有與進風口對應的出風口，所述散熱風扇安裝于進風口處，所述散熱型材安裝于第一容置腔內且其散熱翅片位于進風口處的散熱風扇與出風口之間，結構簡單，利于快速控制鋁基板溫度，從而間接快速控制大功率的LED芯片或LED模組的結溫。作為上述方案的進一步改進，所述外殼上還設有第二容置腔，該第二容置腔位于第一容置腔的一側，其為一端開口，另一端與第一容置腔貫穿的腔室，所述半導體制冷片設于第一容置腔與第二容置腔之間，所述鋁基板及LED光源位于第二容置腔并靠近開口處，結構簡單。作為上述方案的進一步改進，所述外殼還設有位于第一容置腔另一側的第三、四、五容置腔，所述PID控制器設于第三容置腔內，所述處理單元設于第四容置腔內，所述第五容置腔內設有為PID控制器、處理單元、以及所述散熱風扇供電的電源模塊。作為上述方案的進一步改進，所述殼體于第二容置腔的開口處還設有一反光罩，使之成為一個即具有穩定光源又具有固定空間配光曲線的LED燈具。作為上述方案的進一步改進，所述殼體于第一容置腔的進風口上方設有一與散熱風扇對應的防護罩，防止手指觸碰散熱風扇。作為上述方案的進一步改進，所述LED光源還包括散熱基座，所述大功率的LED芯片或LED模組設于該散熱基座上，該散熱基座與所述鋁基板的正面連接。作為上述方案的進一步改進，所述散熱基座與所述鋁基板之間還設有溫度探測器，該溫度探測器通過PID控制器與所述處理單元連接。
圖I為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
如圖I所不,一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具,包括由散熱基座2以及設于散熱基座2上的大功率的LED芯片或LED模組I構成的LED光源、鋁基板6、半導體制冷片9、可為LED芯片或LED模組I供電及檢測LED芯片或LED模組I兩端電壓值大小的高精度源表(圖中未示出)、與半導體制冷片9連接以控制半導體制冷片制冷量的直流PID控制器11、以及與所述高精度源表及直流PID控制器11連接的處理單元，本實施例中的處理單元為單片機15。所述散熱基座2與所述鋁基板6的正面連接，所述半導體制冷片具有一冷端和熱端，其冷端與鋁基板6背面連接，且冷端覆蓋鋁基板6的整個背面，所述處理單元根據所述LED芯片或LED模組I在恒溫、恒流(此恒流指額定電流)工作狀態下標定的正向電壓值與高精度源表反饋的檢測值之間的差值，控制直流PID控制器11控制半導體制冷片9的制冷量。還包括設有第一容置腔、第二容置腔、第三容置腔、第四容置腔、第五容置腔的方形金屬外殼8、與半導體制冷片9的熱端連接的散熱型材5、設于所述散熱型材5上方的散熱風扇7。所述第一容置腔的上側壁開設有進風口，下側壁開設有與進風口對應的出風口10，所述散熱風扇7安裝于進風口處，所述散熱型材5安裝于第一容置腔內且其散熱翅片位于進風口處的散熱風扇7與出風口 10之間。所述第二容置腔位于第一容置腔的一側，其為一端開口，另一端與第一容置腔貫穿的腔室，所述半導體制冷片9設于第一容置腔與第二容置腔之間，所述鋁基板6及LED光源位于第二容置腔并靠近開口處。所述第三、四 、五容置腔位于第一容置腔的另一側，所述PID控制器11設于第三容置腔內，所述單片機15設于第四容置腔內，所述第五容置腔內設有為所述PID控制器11、單片機15、以及散熱風扇7供電的電源模塊13。所述第五容置腔的外側壁上還設有一可與外接電源實現連接的電源接口 16，所述第一容置腔上于靠近第二容置腔一側的外側壁上還設有便于所述的外接高精度源表與所述LED光源實現電連接的接口 14。所述殼體11于第二容置腔的開口處還設有一反光罩4。所述殼體11于第一容置腔的進風口上方設有一與散熱風扇7對應的防護罩12。所述散熱基座2與所述鋁基板6之間還設有溫度探測器3，該溫度探測器3通過直流PID控制器11與所述單片機15連接。由于LED的光度特性與LED的結溫是一個直接的關系，保持恒定的結溫就是保持LED穩定的光輸出，而由LED的溫度電壓特性又可以在恒定的額定工作電流下，結溫值與正向電壓值是一個反比例的關系，所以當改變該LED燈具的環境溫度、燈頭朝向、周圍風速等等因素的時候，由于影響了 LED燈具的散熱條件，將改變結溫，從而影響了燈具的光輸出。所以將該燈具在恒溫、恒流(此恒流指額定電流)工作狀態下標定的正向電壓值輸入單片機控制軟件中，當改變該燈具的散熱條件時，隨著LED的結溫的改變，高精度表源所測量得到的正向電壓值將發生一定的變化，由測量得到的電壓值與標定時的電壓值的差值轉換成直流PID控制器11的溫度控制量，從而縮小測量電壓與標定時的正向電壓值差值。如果將該過程采用足夠的快速采樣速率，以及快速控制的技術，只要該燈具的散熱條件穩定之后，該燈具將獲得一個與標定時一致的正向電壓。從而保證了該燈具不管外部散熱條件的任何變化，該燈具的結溫不會改變，所以該燈具具有穩定發光的特性。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型實施的范圍，凡依本實用新型專利范圍所做的同等變化與修飾，皆落入本實用新型專利涵蓋的范圍。
權利要求1.一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，包括LED光源、鋁基板、半導體制冷片、可為LED光源供電及檢測LED光源兩端電壓值大小的源表、以及與半導體制冷片連接以控制半導體制冷片制冷量的PID控制器，所述LED光源設于鋁基板正面，所述半導體制冷片具有一冷端和熱端，其冷端與鋁基板背面連接，其特征在于所述LED光源包括大功率的LED芯片或LED模組，且所述半導體制冷片的冷端至少覆蓋鋁基板的整個背面。
2.根據權利要求I所述的一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其特征在于還包括一處理單元，所述該處理單元與所述源表及PID控制器連接，并根據所述LED光源在恒溫恒流工作狀態下標定的正向電壓值與源表反饋的檢測值之間的差值，控制PID控制器控制半導體制冷片制冷量。
3.根據權利要求I或2所述的一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其特征在于還包括與半導體制冷片的熱端連接的散熱型材。
4.根據權利要求3所述的一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其特征在于還包括設于所述散熱型材上方的散熱風扇。
5.根據權利要求4所述的一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其特征在于還包括設有第一容置腔的外殼，所述第一容置腔的上側壁開設有進風口，下側壁開設有與進風口對應的出風口，所述散熱風扇安裝于進風口處，所述散熱型材安裝于第一容置腔內且其散熱翅片位于進風口處的散熱風扇與出風口之間。
6.根據權利要求5所述的一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其特征在于所述外殼還設有第二容置腔，該第二容置腔位于第一容置腔的一側，其為一端開口，另一端與第一容置腔貫穿的腔室，所述半導體制冷片設于第一容置腔與第二容置腔之間，所述鋁基板及LED光源位于第二容置腔并靠近開口處。
7.根據權利要求6所述的一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其特征在于所述外殼還設有位于第一容置腔另一側的第三、四、五容置腔，所述PID控制器設于第三容置腔內，所述處理單元設于第四容置腔內，所述第五容置腔內設有為PID控制器、處理單元、以及所述散熱風扇供電的電源模塊。
8.根據權利要求7所述的一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其特征在于所述殼體于第二容置腔的開口處還設有一反光罩。
9.根據權利要求8所述的一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其特征在于所述殼體于第一容置腔的進風口上方設有一與散熱風扇對應的防護罩。
10.根據權利要求9所述的一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，其特征在于所述LED光源還包括散熱基座，所述大功率的LED芯片或LED模組設于該散熱基座上，該散熱基座與所述鋁基板的正面連接，所述散熱基座與所述鋁基板之間還設有溫度探測器，該溫度探測器通過PID控制器與所述處理單元連接。
專利摘要一種具有穩定的光輸出特性的LED燈具，包括LED光源、鋁基板、半導體制冷片、可為LED光源供電及檢測LED光源兩端電壓值大小的源表、以及與半導體制冷片連接以控制半導體制冷片制冷量的PID控制器，所述LED光源設于鋁基板正面，所述半導體制冷片具有一冷端和熱端，其冷端與鋁基板背面連接，其特征在于所述LED光源包括大功率的LED芯片或LED模組，且所述半導體制冷片的冷端至少覆蓋鋁基板的整個背面。其可通過控制半導體制冷片的制冷量，快速控制大功率的LED芯片或LED模組的結溫，使LED燈具具有穩定的光輸出特性。
文檔編號F21S2/00GK202580858SQ20122023231
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者彭振堅, 張永剛, 蔡喆 申請人:廣東省中山市質量計量監督檢測所