[实用新型]一种延长电流驱动的LED电光源使用寿命的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光源技术领域,特别涉及一种利用发光源处于轻载工作状态来减小发热量进而降低结温并延长电流驱动的LED电光源使用寿命的装置。

背景技术

随着节能减排国策的实施，占电力消耗15%的照明负载越来越多的采用发光二极管（固体LED，简称LED）灯作为电光源，这是因为LED灯本身作为发光二极管具有发光效率高，寿命长等明显性能优势。但是截止目前由于散热不良引起PN结结温升高从而导致使用寿命大幅度下降已经成为其推广应用的主要技术瓶颈。特别是对于应用在公路隧道、道路照明领域的LED光源来说，因为工作环境恶劣多变，安装位置偏僻且处于高空等不利因素，使得维修保养和更换都十分困难。如何在自然散热方式基础上进一步有效降低管芯温度，从而实现光源寿命的延长以及发光效率的提高，减少使用期间维修并延长更换周期，具有很大的实用价值和社会意义。

根据阿雷纽斯法则，LED结温（近似为管芯温度）每降低10℃其寿命将会延长2倍以上，而且试验证明：结温越高，电光转换效率越低，即每降低10℃其电光转换效率提高8%以上；更可怕的是高结温还将带来不可恢复的光衰。如当结温控制在65℃时光衰70%的寿命可达到100000小时的理想工作状态。尽管LED不像白炽灯光源那样发热厉害，但是电流通过PN结及其连接电路的同时也同样产生一定的焦耳热，另外所发出的光由于在封装材料界面产生折射导致不能够全部发射出去等，也都以热量形式被消耗掉。总之根据能量守恒定律，目前工程应用中的LED电光源若电光转换效率为35%，则其余的65%全部都变换成为热量而导致结芯温度升高。例如正向电压为3V、电流为1000mA（即3W功率）的发光二极管发出300Lx的光通量外，那么还有2W转换成热量引起结温度的升高。在LED光源正常工作状态下这些热量通常利用自然散热方法降低结温，尽管目前LED光源已经采用了多种自然散热措施及相应机械结构提高散热效果，但是其结果并不如人意；特别是当夏天环境温度上升后，恶劣的室外工作环境下散热片缝隙之间落入的灰尘等不可避免的将使其自然散热效果则会更差，从而引起管芯温度进一步升高，进而严重影响了照明路灯的使用寿命。试验证明，当发光二极管结温（管芯温度）处于135℃临界温度以上时，将会严重影响其使用寿命，再考虑透明封装材料高温状态下老化等因素，一般工程上要求把管芯温度控制在85℃以下尽量减少对寿命的影响。所以如何有效降低其管芯温度来有效延长其使用寿命就成为路灯照明类大功率LED光源的关键技术。

因为采用自然散热方式是实际应用中LED光源唯一有效的选择，而热源来自于管芯正常工作状态下产生的热量，包括流过电流产生的焦耳热以及被封装材料界面因为介电常数差别反射回来的光转换成的热量等。那么在目前采取的各种散热措施来降低结温:包括通过减小发光二极管与散热片固定材料的热阻；尽量增大散热面积；采用介电常数尽量接近发光体的封装材料以减少界面反射等现有科学技术基础上近乎完善的手段和措施，但是仍然不能够达到比较理想散热效果情况。

发明内容

为克服上述现有技术所存在的不足，本实用新型的目的是提供一种延长电流驱动的LED电光源使用寿命的装置，具有结构简单，有效降低LED结温，延长光源使用寿命的特点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种延长电流驱动的LED电光源使用寿命的装置，包括依次连接的电源、驱动模块以及LED灯组，在LED灯组上还连接有保护模块；所述负载LED灯组包括LED芯片以及附加LED芯片。

所述电源能够将市电提供的220伏交流电整流成装置所需的直流电流源。

所述电源与太阳能电池板相连，电源与负载LED灯组相连。

所述驱动模块2由DC-DC电路和LED恒流驱动电路构成。

所述保护模块包括有过温度保护装置和过电压保护装置。

所述的电源采用恒流源Is，直接在原LED芯片的基础上并联附加LED芯片。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型在不影响路灯主要性能的前提下，通过从源头减少产生热量的方法，实现有效降低LED正常工作状态下结温的目标，使其在夏天极端恶劣工作环境及温度条件下，LED光源结温仍然能够处于理想的管芯温度。