Led平面光源構成的軌道交通客車燈具的制作方法

專利名稱：Led平面光源構成的軌道交通客車燈具的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種光源和由其構成的軌道交通客車燈具，該燈具的額定電壓為 DC100V，在輸入端分別輸入DC70V-DC137. 5V電壓時，燈具能正常工作。
技術背景LED(是發光二極管的英文縮寫)光源是低壓微電子產品，LED采用了先進的半導 體光源，獨特的光學設計和工藝材料，形成高效導光照明系統。受益于其長壽命、高光效的 推廣變得更有意義。目前已商品化的白光產品基本為藍光單晶電加上YAG黃色熒光粉，相 對價格比較便宜，同時結構也比較簡單。LED光源的主要特性有1、長壽命LED理論使用壽命超過50000小時，而鹵鎢燈僅2000 3000小時，T8熒光燈的理 論壽命也不過8000 12000小時，可以大大降低燈具的維護費。2、高光效及方向發光特性目前LED產品光效可以達到1101m/W，在未來的發展中，光效越高，而相對的熒光 燈的光效已經很難再有大的突破了。LED發光具有方向性，而傳統光源例特別是熒光燈是全 方向發光的，只有50% 70%的光通輸出被利用起來，LED通常其發光角度為120度無需 增加其他附件即可滿足室內照明要求，就整體燈具而言，使用LED作光源將帶來更大的光 效優勢。3、環保LED主要材料為硅與銅以及封裝的樹脂，而傳統的鹵鎢燈中充有鹵化物，熒光燈管 中更是使用了劇毒的汞。當燈管破裂后，汞會迅速揮發，熒光燈在工作中還會發出一定量的 紫外線，相對的LED不存在環境污染問題，在使用中也不會危害人體健康。4、良好的抗震性能LED結構固體材料封裝后，不像傳統光源具有鎢燈絲，因此抗震性能極佳。5、結構簡單具體固體光源的最大優點，不充氣，無玻璃外殼，無氣體密封問題，耐沖擊，而所有 的傳統光源均使用玻璃外殼，存在安全隱患6、電流驅動型器件恒流驅動，單科白光LED壓降在2. 9 3. 6V之間，可以直接低壓供電，安全可靠。 而熒光燈管需要以高頻交流供電，電壓在46V(15W/T8)到100V(40W/T8)之間。7、可控性好響應時間快(可達微妙級)，可反復頻繁亮滅，可以很方便地設計成PWM調光燈具， 適應軌道客車照明要求，節約更多能源。LED燈具可在緊急情況或者有需要時進入微亮狀 態，車廂內照度會整體下降，但仍然比較均一，而不是傳統的門區或部門位置燈具工作，形 成車廂內照度差別較大。8、照明效果好[0018]LED可以做成面光源，發光面積極大，整個發光面光強一致，不會出現亮區暗區，光 燈因其結構關系，其燈具必然會存在暗區，并且極難消除。9、色彩豐富、純正LED的色彩極為豐富、純正，色彩還原能力極佳。可以很好地跟各種環境配合，以營 造出良好的照明氛圍。近幾年來，LED在各種照明系統中作為光源日益受到青睞，我國也有將LED應用于 軌道客車照明，但在技術上存在一個難題，那就是LED的發熱問題。LED工作時，產生的熱量集中在尺寸很小的芯片內，芯片溫度升高，引起熱應力的 非均勻分布、芯片發光效率和螢光粉激射效率下降；當溫度超過一定值時，器件失效率呈指 數規律增加。統計資料表明，當多個LED密集排列組成白光照明系統時，熱量的耗散問題更 嚴重。
發明內容針對LED密集排列的發熱問題，本實用新型提供一種LED平面光源構成的軌道交 通客車燈具。為了實現上述目的，本實用新型所采取的技術方案是LED平面光源構成的軌道交通客車燈具，包括燈體和燈罩，燈體的金屬板通過散熱 兼絕緣輔助材料與LED發光模塊組成粘接；燈罩下設置有防護罩，LED發光模塊組成的同一 平面設置有驅動器，且端子與電源連接；所述的燈體的金屬板為鋁板；所述的防護罩為透明材料；所述的散熱兼絕緣輔助材料為矽膠布；所述的驅動器的電路為電源輸出直接連接EMI濾波電路，且EMI濾波電路上并聯 有線路浪涌保護電路，EMI濾波電路上依次連接有輸入整流電路、功率因數校正電路、DC/AC 變換電路、輸出整流電路、輸出濾波電路、最后連接負載LED;過壓、欠壓異常保護電路與驅 動控制電路相連，驅動控制電路再與DC/AC變換電路相連，驅動控制電路同時與信號反饋 電路相連，信號反饋電路與電壓取樣電路相連后再與輸出濾波電路相連，信號反饋電路與 負載LED相連，同時信號反饋電路與空載、過載、短路保護的輸出保護電路相連。本實用新型的有益效果1、采用優質中小功率LED光源以及印制板基材，并對LED 間進行科學排布，使得線路板整體(即LED發光模塊)發熱均勻，消除局部熱點。2.、采用 散熱(兼絕緣)輔助材料(矽膠布)與燈體金屬外殼雙重散熱方式，達到良好散熱效果的 要求，有效降低了 LED工作時結溫，保證了 LED的工作壽命。3、開發LED專用驅動器。針 對LED屬于電流驅動型器件的特點以及軌道交通照明環境的復雜情況，采用特殊的恒流控 制方式，保證了單位LED電流均處于受控狀態，并可以隨時檢測驅動器輸入電壓及限制其 最高輸出電壓，確保任何情況下，LED均不會因驅動器輸出電壓過高而導致過流，從而保證 LED的工作壽命。通過上述做法，實現了 “超低功耗、良好散熱、直流驅動”實用與理想的效
果 ο軌道交通客車設計使用壽命通常為30年，其工作環境的溫度、適度、震動及電氣 環境均較為復雜，并且基于工作壽命及日常維護需要，對照明系統中的核心部件——光源就提出了極高的要求，在能夠妥善解決散熱問題之后，LED由于其長壽命、環保、優導的光衰 性能及良好的抗震特性，特別適合應用于軌道交通客車車廂內照明。在軌道交通客車車廂 照明中推廣LED的意義深遠，前景十分樂觀。社會效益就LED燈具的社會效益而言，主要是指它的環保以及良好的照明效果。1、與軌道交通客車車內照明普通使用的傳統熒光燈燈具相比，LED發光源無污染， 無頻閃，具有環保、節能燈特點；2、LED平面光源的亮度均勻，特點應用于車廂內燈條時，燈具燈罩無暗區，也不會 出現眩光，減少了光污染，提高了光的柔和性，給人一種舒適的感覺。同時相對于熒光燈燈 具的笨重，LED燈具可以做到比較輕薄，我公司現在生產的LED燈具，整體厚度可以最薄至 50mm，同時在相同的光輸出情況下，燈具重量遠遠低于熒光燈燈具。3、LED因其豐富、純正的色彩表現力以及良好的可控性、靈活性，軌道交通客車車 廂內部裝飾設計可以與照明設計相互配合，進行豐富多變的搭配，很容易地營造出各種各 樣的氛圍，從根本上顛覆傳統照明燈具給人那種單一、呆板的印象。經濟效益LED燈具產品相對于熒光燈燈具節電大約在30%左右，同時考慮到LED (實際產品 可達4 5萬小時)遠超熒光燈管(理論壽命8000 12000小時，實際約6000 8000小 時)的長壽命因素，每年可節約大量的維護成本，其壽命將隨光效的提高而加長，可以預見 其節能及長壽命優點將隨技術進步而更加明顯。LED的各種突出優點，其應用于軌道交通客車室內照明是一種趨勢，并且隨著LED 技術的發展，取代傳統熒光燈的速度也將加快。

圖1、本實用新型的400X120平面光源的結構分解圖；圖2、圖1的立體圖；圖3、本實用新型的600X180平面光源的結構分解圖；圖4、圖3的立體圖；圖5、本實用新型的驅動器的電路方框圖。
具體實施方式
LED平面光源構成的燈具適用于額定電壓為DC100V (輸入端DC70V-DC137. 5V之 間)，軌道交通客車內各類場所的照明。LED平面光源構成的軌道交通客車燈具，包括燈體1和燈罩5，燈體1的金屬板通 過散熱兼絕緣輔助材料與LED發光模塊組成3粘接；燈罩5下設置有防護罩4，LED發光模 塊組成3的同一平面設置有驅動器7，且端子6與電源連接。所述的燈體1的金屬板為鋁 板。所述的防護罩4為透明材料。所述的散熱兼絕緣輔助材料為矽膠布2。所述驅動器7 的電路為電源輸出直接連接EMI濾波電路，且EMI濾波電路上并聯有線路浪涌保護電路， EMI濾波電路上依次連接有輸入整流電路、功率因數校正電路、DC/AC變換電路、輸出整流 電路、輸出濾波電路、最后連接負載LED;過壓、欠壓異常保護電路與驅動控制電路相連，驅動控制電路再與DC/AC變換電路相連，驅動控制電路同時與信號反饋電路相連，信號反饋 電路與電壓取樣電路相連后再與輸出濾波電路相連，電壓取樣的信號通過限壓信號取樣反 饋給信號反饋電路，信號反饋電路與負載LED相連，負載LED通過衡流信號取樣給信號反 饋電路，同時信號反饋電路與空載、過載、短路保護的輸出保護電路相連。信號反饋電路通 過次級反饋電路給驅動控制電路。該驅動電路具備完善的防輸入浪涌、過壓、欠壓，輸出空 載、過載、短路等各種保護功能。采用衡流控制方式，使得每一個LED處于受控狀態，以使所 有LED實際工作電路不超過出廠值。另外，隨時檢測驅動器輸出電壓，并限制其輸出電壓， 以保證任何情況下，LED均不會因驅動器輸出電壓過高而導致過流，從而保證LED的使用壽 命。這種驅動器在設計時留有較大的功率裕度，同時在元器選材方面，均使用耐高溫、長壽 命的、高可靠性的優質元器件，嚴格控制加工過程，來保證驅動器的使用壽命和可靠性，其 MTBF時間(平均無故障時間)可達240000小時，以此來充分發揮LED長壽命的特點，減少 LED燈具在實際使用過程中的維護工作量，實實在在節省費用。金屬鋁板與矽膠布均有良好 的散熱效果，能有效降低“LED發光模塊組成”的溫度。透明防護罩加在燈罩下，起到對“LED 發光模塊組成”防塵的保護作用。可以加工不同外形尺寸，按照客戶要求如600X180(客車 車廂走廊頂燈)；400X120規格。不同亮度、色溫，按照客戶要求加工，如冷(白)、暖(淺 黃)色。 其它任何單位與個人不得模仿本實用新型外型尺寸及內部結構的同類產品。
權利要求LED平面光源構成的軌道交通客車燈具，包括燈體(1)和燈罩(5)，其特征在于，燈體(1)的金屬板通過散熱兼絕緣輔助材料與LED發光模塊組成(3)粘接；燈罩(5)下設置有防護罩(4)，LED發光模塊組成(3)的同一平面設置有驅動器(7)，且端子(6)與電源連接。
2.根據權利要求1所述的LED平面光源構成的軌道交通客車燈具，其特征在于，所述的 燈體(1)的金屬板為鋁板。
3.根據權利要求2所述的LED平面光源構成的軌道交通客車燈具，其特征在于，所述的 防護罩⑷為透明材料。
4.根據權利要求1、2或3所述的任意一種LED平面光源構成的軌道交通客車燈具，其 特征在于，所述的散熱兼絕緣輔助材料為矽膠布(2)。
5.根據權利要求4所述的LED平面光源構成的軌道交通客車燈具，其特征在于，所述 驅動器(7)的電路為電源輸出直接連接EMI濾波電路，且EMI濾波電路上并聯有線路浪涌 保護電路，EMI濾波電路上依次連接有輸入整流電路、功率因數校正電路、DC/AC變換電路、 輸出整流電路、輸出濾波電路、最后連接負載LED;過壓、欠壓異常保護電路與驅動控制電 路相連，驅動控制電路再與DC/AC變換電路相連，驅動控制電路同時與信號反饋電路相連， 信號反饋電路與電壓取樣電路相連后再與輸出濾波電路相連，信號反饋電路與負載LED相 連，同時信號反饋電路與空載、過載、短路保護的輸出保護電路相連。
專利摘要本實用新型公開了一種LED平面光源構成的軌道交通客車燈具，包括燈體和燈罩，燈體的金屬板通過散熱兼絕緣輔助材料與LED發光模塊組成粘接；燈罩下設置有防護罩，LED發光模塊組成的同一平面設置有驅動器，且端子與電源連接；本實用新型的有益效果采用優質中小功率LED光源以及印制板基材，并對LED間進行科學排布，使得線路板整體(即LED發光模塊)發熱均勻，消除局部熱點。采用散熱(兼絕緣)輔助材料(矽膠布)與燈體金屬外殼雙重散熱方式，達到良好散熱效果的要求，有效降低了LED工作時結溫，保證了LED的工作壽命。
文檔編號H05B37/02GK201661963SQ20102016233
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者葉益平, 周波, 尤祥志, 朱旭宇, 王錦靜 申請人:蘭普電器有限公司