具有自清潔防散射功能透光罩的led路燈模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有自清潔、防散射功能透光罩的LED路燈模塊，由散熱器（1）、驅(qū)動電源（2）、放置LED和PCB的金屬腔體（3）、大功率白光LED（4）、紫外LED（5）、自由曲面透鏡（6）、玻璃透光罩（7）構(gòu)成。LED與PCB安裝在腔體中，腔體端面與透光罩用密封膠組成密封腔體，內(nèi)中充氦或氖惰性氣體、或其混合氣體，具有高導(dǎo)熱，防止水汽或霧霾等對腔內(nèi)LED、透鏡的污染。透光罩表面涂有親水性或疏水性、或親水/疏水組合薄膜，在紫外光照射下親水鋪展，清除透光罩表面灰塵和散射水滴，無紫外光時起疏水作用帶走透光罩表面灰塵，保持LED路燈模塊的高透光性。
【專利說明】具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及LED路燈模塊，尤其是一種具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展，LED具有光效高、壽命長、顏色豐富、節(jié)能環(huán)保、可靠性高、容易調(diào)控等優(yōu)點，已出現(xiàn)替代各種傳統(tǒng)照明光源產(chǎn)品的趨勢。相對于傳統(tǒng)的高壓鈉燈路燈而言，由于LED體積較小，可以通過透鏡來滿足路面較均勻的光斑分布，提高光能的利用，因此可以達(dá)到比高壓鈉燈更高的光能利用率和均勻性；由于LED的高光效，使得它比高壓鈉燈具有更好的節(jié)能效果。
[0003]長久使用的路燈透光罩容易積灰或遭大氣中有機物污染，引起LED、透鏡、面罩等霉變，這些都將影響路燈照明性能和壽命。由于路燈安裝較高，且分布在各個道路位置，清洗費時費力。同時，空氣中的水蒸氣、雨天及梅雨季節(jié)又易于在玻璃透光罩上凝結(jié)，會導(dǎo)致透光罩表面起霧、結(jié)露，路燈發(fā)出的光被其散射，降低路燈的透光效率。對傳統(tǒng)高壓鈉燈而言，因高壓鈉燈輻射能中含有紅外光，透光罩上的水滴可以較快地被蒸發(fā)；而對于LED路燈而言，因為它能量轉(zhuǎn)化效率較高，輻射能中不含紅外光，透光罩起霧、結(jié)露現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是為了解決目前LED路燈的透光罩表面長期使用容易積灰，在潮濕環(huán)境下容易起霧、結(jié)露，導(dǎo)致光線散射，透光效率下降，而清洗不便且耗費人力物力的問題。本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]一種具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊，包括散熱器、驅(qū)動電源、放置LED和PCB的金屬腔體、大功率白光LED、紫外LED、自由曲面透鏡、玻璃透光罩，所述玻璃透光罩表面設(shè)置親水或疏水薄膜、或親水/疏水組合薄膜，所述的金屬腔體為密封腔體，內(nèi)中充氦或氖惰性氣體、或其混合氣體。
[0006]進一步的，所述玻璃透光罩由高硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成。
[0007]進一步的，所述親水薄膜為納米二氧化鈦薄膜，疏水薄膜為納米二氧化硅/硅樹脂薄膜；所述親水/疏水組合薄膜為二氧化硅/硅樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合薄膜；膜層數(shù)量為多層結(jié)構(gòu)。
[0008]進一步的，所述散熱器和驅(qū)動電源位于金屬腔體的背面。
[0009]進一步的，所述薄膜厚度為10nm-3000nm。
[0010]進一步的，所述大功率白光LED和紫外LED設(shè)置于金屬腔體內(nèi)，紫外LED布置在大功率白光LED之間。
[0011]進一步的，所述大功率白光LED前的自由曲面透鏡設(shè)計成蝙蝠翼光斑型。
[0012]進一步的，所述的納米二氧化硅/硅樹脂薄膜在所述玻璃透光罩表面形成高低尺寸為10nm-3000nm的細(xì)微凸起結(jié)構(gòu)。[0013]本實用新型的新型LED路燈模塊，在路燈LED光源中加入了部分紫外LED，由自動控制驅(qū)動電源使其定時定間隔發(fā)出紫外光。在透光罩的表面涂有納米二氧化鈦親水薄膜，或納米二氧化硅/硅樹脂薄膜疏水薄膜，或二氧化硅/硅樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合薄膜結(jié)構(gòu)，在紫外線照射下則具有超親水性，在沒有紫外光照射下具有超疏水性。通過這兩種性質(zhì)，達(dá)到透光罩自我清潔、防散射的目的。同時，在路燈模塊腔體密封，內(nèi)部充導(dǎo)熱系數(shù)較高的氦氣或氖氣、或其混合氣體，從而提高LED路燈的散熱性能，進一步提高模塊可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0016]如圖1所示，本實用新型的具有自清潔、防散射功能透光罩的LED路燈模塊，由散熱器1、驅(qū)動電源2、放置LED和PCB的金屬腔體3、大功率白光LED 4、紫外LED 5、自由曲面透鏡6、玻璃透光罩7構(gòu)成。散熱器I和驅(qū)動電源2位于金屬腔體3的背面,大功率白光LED4和紫外LED 5設(shè)置于金屬腔體3內(nèi)，紫外LED 5布置在大功率白光LED 4之間，自由曲面透鏡6設(shè)置在大功率白光LED 4和紫外LED 5外側(cè)，玻璃透光罩7覆蓋金屬腔體3。
[0017]首先在大功率白光LED 4中加入部分紫外LED 5，并由電源自動控制，定時定間隔發(fā)出紫外光。LED路燈模塊中包含功率占總LED功率90-98%的大功率白光LED 4和占總LED功率2-10%的紫外LED 5，大功率白光LED 4發(fā)出道路照明光，色溫為1700-6500K，大功率白光LED前的自由曲面透鏡6設(shè)計成道路照明所需的蝙蝠翼光斑；紫外LED 5發(fā)出對親水材料薄膜產(chǎn)生親水作用的紫外光，波長為350-390nm，帶寬16_25nm，紫外LED前的自由曲面透鏡設(shè)計成的紫外光斑照明整個透光罩；紫外LED由驅(qū)動電源每天定時點亮10-60分鐘間隔時間。
[0018]玻璃透光罩7由高硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成，在整個可見光波段透過率達(dá)91-92%、350-390nm紫外光透過率達(dá)88_91%。所述的350_390nm紫外光能對親水/疏水材料產(chǎn)生作用。在玻璃透光罩7涂上納米二氧化鈦親水薄膜，或納米二氧化硅/硅樹脂疏水薄膜，或二氧化娃/娃樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合薄膜結(jié)構(gòu)。納米二氧化鈦薄膜、偶氮苯親水薄膜，薄膜厚度為10nm-3000nm。在燈罩表面上制作成高低尺寸為10nm-3000nm的細(xì)微凸起的納米二氧化硅/硅樹脂疏水結(jié)構(gòu)，薄膜材料中二氧化硅質(zhì)量含量為3-4%、硅樹脂質(zhì)量含量為7-8%。在使用過程中具有自我清潔的功能。
[0019]在路燈模塊金屬密封腔內(nèi)部充入惰性氣體氦氣或氖氣、或其混合氣體,1-2大氣壓。LED與PCB整體焊接在金屬腔體中，最后將整體封裝成為LED路燈模塊。
[0020]本實用新型的具有自清潔防散射功能的透光罩的LED路燈模塊，玻璃透光罩7上的納米二氧化硅/硅樹脂薄膜，形成一個細(xì)微凸起型的超疏水結(jié)構(gòu)。或二氧化硅/硅樹脂/偶氮苯組合薄膜的親水偶氮苯基團被擋住，形成一個細(xì)微凸起的超疏水結(jié)構(gòu)，故此時透光罩或自由曲面透鏡表面具有超疏水性；而在紫外LED光照射的條件下，透光罩上的納米二氧化鈦薄膜，具有浸潤效應(yīng)，對水等液體的接觸角為零度；或偶氮苯收緊貼近結(jié)構(gòu)表面，疏水基團內(nèi)縮，而親水基團則露在透光罩表面，且整個表面結(jié)構(gòu)是平滑的親水結(jié)構(gòu)；因此水趨向于在整個表面鋪展開來，即透光罩具有超親水性。在水鋪展形成水膜的過程中將灰塵帶走，同時由于鋪展作用，凝聚在表面的水露鋪展，消除水露對光的散射，提高透光效率。
[0021]本實用新型具有自清潔防散射功能的透光罩的LED路燈模塊中，在光源里加入了部分紫外LED，由電源控制定時定間隔發(fā)出紫外光。在一般情況下，紫外LED不發(fā)光，即透光罩表面接受到的光為可見光。此時，它們的表面具有超疏水性。水蒸氣在表面凝結(jié)時，因為表面的超疏水性，水滴與表面的作用力較小，而與灰塵之間的作用力較大。因此，水滴很容易和表面的灰塵一起脫落。超疏水性使得透光罩的表面不易起霧，且積灰也較為不易。
[0022]當(dāng)紫外LED發(fā)光時，透光罩的表面除了受可見光照射外，還受到紫外光的照射。此時，它們的表面呈超親水性。當(dāng)水分凝結(jié)在它們表面時，會鋪展分布在透光罩表面，形成較均勻的水膜而沿親水膜邊緣流出，而水分能將表面灰塵帶出。此時，表面同樣沒有起霧，提高透光率。
[0023]通過這個表面超親水性-超疏水性的作用，本實用新型的LED路燈模塊的透光罩達(dá)到透光罩自我清潔、防散射的目的。從而達(dá)到提高LED路燈透光率的目的。
[0024]LED路燈模塊安裝在金屬密封腔體內(nèi)，其引線通過密封膠膠密封。金屬密封腔的材料為鋁或不銹鋼，背面裝有散熱片，提高散熱性能。金屬密封腔內(nèi)部充有具有高導(dǎo)熱特性的惰性氣體氦氣或氖氣、或其混合氣體，充氣氣壓為1-2大氣壓。由于氦氣、氖氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.1426ff/mK和0.0455ff/mK左右，分別為導(dǎo)熱系數(shù)為0.0233ff/mK空氣的6倍和近2倍。既提高LED發(fā)熱熱量的導(dǎo)出，又可防止水氣和霧霾等對腔體內(nèi)LED、透鏡和內(nèi)表面的污染。
[0025]本實用新型的LED路燈模塊使用的白光LED由藍(lán)光銦鎵氮LED芯片，峰值波長為454nm,帶寬22nm，激發(fā)黃色Y3Al5O12: Ce熒光粉，峰值波長為560nm，帶寬114nm構(gòu)成，光源色溫為3600K，暖白色；LED路燈模塊使用了 18個IW大功率白光LED，組成20W的LED路燈模塊。并且在路燈模塊內(nèi)部加入了 4個0.2W紫外LED，紫外LED 5的峰值波長為390nm，帶寬21nm。白光、紫外LED的亮暗由控制系統(tǒng)控制。玻璃透光罩3由高硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成，在透光罩上使用了二氧化硅/硅樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合三層薄膜結(jié)構(gòu)，總厚度900nm ;其中二氧化娃為底層，厚度400nm ;娃樹脂為中間層，厚度350nm ;偶氮苯在頂層，厚度150nm ；中間層娃樹脂模壓制作成高低尺寸為50nm的細(xì)微凸起,形成納米二氧化娃/娃樹脂疏水結(jié)構(gòu)。
[0026]先將LED與PCB焊接，再整體焊接在金屬腔體中，再安裝透光罩，然后金屬密封腔內(nèi)充入1.5個大氣壓的氦氣，純度為99%。最后將整體密封封裝成為LED路燈模塊。
[0027]紫外LED控制系統(tǒng)控制紫外LED在路燈開啟480分鐘后，開啟20分鐘，然后關(guān)閉。本實用新型制作的路燈達(dá)到了較好的自清潔、防散射效果，同時模塊透光罩的溫度比沒充氦氣、自然空氣的對照組低2度，提高了散熱性能。由于路燈裝在高處，紫外光功率不大，并且因紫外燈開啟時段較晚，對行人的影響可略。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊，包括散熱器(I)、驅(qū)動電源(2)、放置LED和PCB的金屬腔體(3)、大功率白光LED (4)、紫外LED (5)、自由曲面透鏡(6)、玻璃透光罩(7)，其特征在于:所述玻璃透光罩(7)表面設(shè)置親水或疏水薄膜、或親水/疏水組合薄膜，所述的金屬腔體(3)為密封腔體，內(nèi)中充氦或氖惰性氣體、或其混合氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊，其特征在于:所述玻璃透光罩(7)由高硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊，其特征在于:所述親水薄膜為納米二氧化鈦薄膜，疏水薄膜為納米二氧化硅/硅樹脂薄膜；所述親水/疏水組合薄膜為二氧化硅/硅樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合薄膜；膜層數(shù)量為多層結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊，其特征在于:所述散熱器(I)和驅(qū)動電源(2 )位于金屬腔體(3 )的背面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊，其特征在于:所述薄膜厚度為10nm-3000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊，其特征在于:所述大功率白光LED (4)和紫外LED (5)設(shè)置于金屬腔體(3)內(nèi)，紫外LED (5)布置在大功率白光LED (4)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊，其特征在于:所述大功率白光LED (4)前的自由曲面透鏡(6)設(shè)計成蝙蝠翼光斑型。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊，其特征在于:所述的納米二氧化硅/硅樹脂薄膜在所述玻璃透光罩(7)表面形成高低尺寸為10nm-3000nm的細(xì)微凸起結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F21S8/08GK203784782SQ201420189954
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】金懷洲, 金尚忠, 趙春柳, 張淑琴, 陳亮, 朱伯明, 陳海軍 申請人:中國計量學(xué)院, 寧波燎原工業(yè)集團有限公司