專利名稱：一種led防眩照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED防眩照明系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及一種大功率LED防眩照明系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前所用的照明燈光源為白熾燈和鹵鎢燈，其光效為12 24流明/瓦；熒光燈 和HID (High Intensity Discharge,高壓氣體放電燈)燈的光效為50 120流明/瓦。在 2009年的Photonics West展會(huì)上，日本LED (Light EmittingDiode，發(fā)光二極管)巨頭日 亞(Nichia)展示了最新的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果已將LED發(fā)光效率提升至249流明/瓦，并可以通過(guò) 引入一種新的熒光技術(shù)將這個(gè)極限值提高到300流明/瓦以上。 普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價(jià)格便宜，但光效低(燈的熱效應(yīng)白白耗電)， 壽命短，維護(hù)工作量大，但若用白光LED作照明，不僅光效高，而且壽命長(zhǎng)(連續(xù)工作時(shí)間 100000小時(shí)以上)，幾乎無(wú)需維護(hù)。 LED光源具有使用體積小、低壓電源、耗能少、適用性強(qiáng)、高亮度低熱量、使用壽命 長(zhǎng)、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時(shí)間短、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、多色發(fā)光等的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為將不可避免地替代現(xiàn) 有照明器件。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，大功率LED的應(yīng)用愈加廣泛，LED光源將作為未來(lái)照 明光源的代表，白光LED定會(huì)進(jìn)入家庭取代現(xiàn)有的照明燈。LED作為照明光源，眩光是其最 大的問(wèn)題。在照明領(lǐng)域市場(chǎng)上應(yīng)用較多的LED防眩均由磨砂的反光鏡或霧化的-壓克力來(lái) 實(shí)現(xiàn)，但其效率非常低。 由于LED是一種點(diǎn)光源，并且LED的發(fā)光是具有方向性的，不利于照明應(yīng)用?，F(xiàn)有 的一種LED的應(yīng)用是用于液晶顯示屏的背光源，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，光源2在導(dǎo)光板6的一 側(cè)，光源2除靠近導(dǎo)光板6的一側(cè)裝有反射器1，導(dǎo)光板6的底部裝有反射膜3，導(dǎo)光板6的 上面依次裝有擴(kuò)散膜5、增亮膜4和反射膜3。 如圖2所示，光源7發(fā)出的光經(jīng)過(guò)反射器8的反射進(jìn)入導(dǎo)光板12，導(dǎo)光板外壁上覆 蓋有反射膜13，光線在導(dǎo)光板內(nèi)部發(fā)生反射從出光面射出，依次經(jīng)過(guò)擴(kuò)散片9、下采集片10 和上采集片11。 在這個(gè)過(guò)程中，光源能量的傳遞效率如圖3所示，光源發(fā)出的光為100%，其中
75 %能進(jìn)入導(dǎo)光板，能到達(dá)導(dǎo)光板底部進(jìn)行反射的為68 % ，反射后剩下60 % ， 53 %的光能
射出出光面，從擴(kuò)散片射出的為48%，下采集片透過(guò)的只有42%，最終從上采集片射出的
只有原始光源的37%。由此可見(jiàn)，其光的利用率很低，不能應(yīng)用到照明系統(tǒng)中。 另外，在照明領(lǐng)域市場(chǎng)上應(yīng)用較多的LED防眩均由磨砂的反光鏡或霧化的壓克力
來(lái)實(shí)現(xiàn)，但其效率非常低。要想使LED早日取代傳統(tǒng)燈具，我們?cè)诮鉀Q防眩問(wèn)題的同時(shí)還需
要提高光的利用率并滿足配光效果達(dá)到照度均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可同時(shí)滿足防眩、光照效率高和照度均勻度高的LED照明系統(tǒng)。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為包括導(dǎo)光板、以及在所述導(dǎo)光板一側(cè)設(shè)置的LED ;
所述導(dǎo)光板的外表面包括相互不共面的出光面、入射面和反射面；
所述LED設(shè)置在所述導(dǎo)光板入射面的外側(cè)；所述導(dǎo)光板的反射面上設(shè)有導(dǎo)光點(diǎn)，并且所述反射面外側(cè)設(shè)有散射片。 本發(fā)明所述LED防眩照明系統(tǒng)中，所述導(dǎo)光板為長(zhǎng)方體狀，所述出光面和入射面為導(dǎo)光板的外表面中相鄰的兩個(gè)面； 除出光面和入射面外，導(dǎo)光板的外表面中至少有一個(gè)面為反射面。 本發(fā)明所述LED防眩照明系統(tǒng)中，所述LED和導(dǎo)光板間裝有起到聚光作用的光學(xué)
元件，所述光學(xué)元件為透光率大于92%的透鏡或透鏡組 本發(fā)明所述LED防眩照明系統(tǒng)中，所述光學(xué)元件鑲嵌在導(dǎo)光板的入射面、或者安裝在LED與導(dǎo)光板之間的入射面外側(cè)。 本發(fā)明所述LED防眩照明系統(tǒng)中，所述導(dǎo)光板為透光率大于92%的光學(xué)級(jí)導(dǎo)光板。
本發(fā)明所述LED防眩照明系統(tǒng)中，所述導(dǎo)光點(diǎn)為圓錐形內(nèi)凹孔或圓臺(tái)形內(nèi)凹孔。
本發(fā)明所述LED防眩照明系統(tǒng)中，所述導(dǎo)光點(diǎn)有A、B兩個(gè)底面，高度為h， A面小于B面，h為B面半徑的0. 7 1. 3倍。 本發(fā)明所述LED防眩照明系統(tǒng)中，所述導(dǎo)光點(diǎn)為棱錐形內(nèi)凹孔或棱臺(tái)形內(nèi)凹孔。 本發(fā)明所述LED防眩照明系統(tǒng)中，所述散射片為反射型散射片。 本發(fā)明所述LED防眩照明系統(tǒng)中，所述散射片位于導(dǎo)光板上沒(méi)有設(shè)置導(dǎo)光點(diǎn)的表
面外側(cè)。 實(shí)施本發(fā)明的LED防眩照明系統(tǒng)，具有以下有益效果由于本發(fā)明在導(dǎo)光板的反射面設(shè)有導(dǎo)光點(diǎn)，LED所發(fā)出的光在散射片和導(dǎo)光點(diǎn)作用下直接發(fā)生反射從出光面射出。根據(jù)光源的光通不變，燈具的亮度與面積成反比的原理，在導(dǎo)光板上設(shè)導(dǎo)光點(diǎn)增大反射面擴(kuò)散光源降低表面亮度達(dá)到防眩目的。光的利用率也由之前的37%提高到74%，在有效范圍內(nèi)照度均勻，達(dá)到60X以上，根據(jù)搜索所得專利文獻(xiàn)顯示現(xiàn)有大功率LED照明系統(tǒng)照度均勻度為36X，由此可見(jiàn)本發(fā)明所提供的LED照明系統(tǒng)不僅達(dá)到了防眩的目的，且照度均勻度和光的利用率有了很大的提高。


圖1為目前導(dǎo)光板在液晶顯示背光源中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為目前CCFL液晶顯示背光源應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2中所示CCFL液晶顯示背光源的光源效率示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例導(dǎo)光原理和結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為圖4中所示實(shí)施例的光源效率示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例導(dǎo)光點(diǎn)形狀示意圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例導(dǎo)光點(diǎn)擴(kuò)散光的原理示意圖； 圖8為本發(fā)明實(shí)施例導(dǎo)光板特征單元結(jié)構(gòu)示意 圖9為本發(fā)明實(shí)施例透鏡結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10為本發(fā)明散射片反射原理示意圖； 圖11為本發(fā)明實(shí)施例最終效果光路示意圖； 圖12A和圖12B為本發(fā)明實(shí)施例最終效果照度示意圖； 圖13A為本發(fā)明實(shí)施例最終效果X軸照度示意圖； 圖13B為本發(fā)明實(shí)施例最終效果Y軸照度示意圖； 圖14為本發(fā)明最終效果表面亮度示意具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中的具體內(nèi)容在于導(dǎo)光板、導(dǎo)光點(diǎn)作了全新的設(shè)計(jì)，采用光學(xué)級(jí)導(dǎo)光板 (透光率大于92%的導(dǎo)光板)，導(dǎo)光板底部及四周有反射型散射片，光源發(fā)出的光經(jīng)起聚光 作用的光學(xué)元件進(jìn)入導(dǎo)光板，導(dǎo)光板四周一面或多面可布導(dǎo)光點(diǎn)。因光源的光通不變，燈具 的亮度與面積成反比，本發(fā)明通過(guò)提高發(fā)光面的面積降低了 LED燈具的表面亮度，從而達(dá) 到防眩的目的，同時(shí)提高效率。下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明所提供的LED照明系統(tǒng)導(dǎo)光原理如圖4，主要包括LED 14、光學(xué)元件15、設(shè) 有導(dǎo)光點(diǎn)20的導(dǎo)光板17、散射片16。此實(shí)施例中光學(xué)元件15為柱面透鏡，導(dǎo)光板17為長(zhǎng) 方體狀的光學(xué)級(jí)導(dǎo)光板，導(dǎo)光板17的外表面包括互補(bǔ)共面的出光面18、入射面23和反射面 24。 本實(shí)施例中的出光面18和入射面23為相鄰的面，反射面24和出光面18互為正 對(duì)面。 導(dǎo)光板17的入射面23外側(cè)設(shè)有LED 14，導(dǎo)光板17的反射面24外側(cè)設(shè)有散射片 16 ;導(dǎo)光板17的反射面24上設(shè)有導(dǎo)光點(diǎn)20 ;散射片16設(shè)置在所述反射面24的外側(cè)。
除出光面18、入射面23和反射面24以外的導(dǎo)光板17的外表面也可以設(shè)置散射片 16。本實(shí)施例中的散射片16為反射型散射片。 LED 14和導(dǎo)光板17間裝有起到聚光作用的光學(xué)元件15 ;所述光學(xué)元件15為透光 率大于92%的透鏡或透鏡組；光學(xué)元件15鑲嵌在導(dǎo)光板17的入射面23或者安裝在LED 14與導(dǎo)光板17之間的入射面23外側(cè)。 該照明系統(tǒng)工作時(shí)，LED 14發(fā)出的光通過(guò)光學(xué)元件15進(jìn)入導(dǎo)光板17，在散射片16 和導(dǎo)光點(diǎn)20的作用下發(fā)生反射從出光面18射出。本實(shí)施例效率如圖5所示，LED 14發(fā)出 的光為100% ，經(jīng)過(guò)光學(xué)元件15的聚光作用后90%能進(jìn)入導(dǎo)光板17， 84%能發(fā)生反射，74% 能射出出光面18。 本發(fā)明所提供的LED照明系統(tǒng)實(shí)施例的導(dǎo)光板17上的導(dǎo)光點(diǎn)20形狀如圖6所示 為圓臺(tái)形。其中圓臺(tái)的A面的半徑與B面的半徑比值小于0.0005趨近于0，圓臺(tái)的高度h 為B面半徑的1. 3倍。具體設(shè)計(jì)時(shí)h與B面半徑之比約為0. 7 1. 3。
導(dǎo)光點(diǎn)20擴(kuò)散光的原理如圖7所示，入射光19為點(diǎn)光源，導(dǎo)光點(diǎn)20破壞打到導(dǎo) 光點(diǎn)20上的光線的全反射條件，入射光19到達(dá)導(dǎo)光點(diǎn)20表面發(fā)生反射直接從出光面18 射出，由圖中可以看出導(dǎo)光點(diǎn)20和散射片16使入射光19的發(fā)光面變大，降低了照明系統(tǒng) 的表面亮度，達(dá)到防眩的目的同時(shí)提高了光的利用效率。 本發(fā)明所提供的LED照明系統(tǒng)實(shí)施例的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)如圖8所示，導(dǎo)光板17的反射面24上布有圓臺(tái)形導(dǎo)光點(diǎn)20，中間位置導(dǎo)光點(diǎn)20大小相同，但疏密不同，左右兩邊導(dǎo)光點(diǎn) 20大小、型狀及疏密均不等，此示意圖為三個(gè)特征單元，按照實(shí)際需要可增加特征單元來(lái)延 長(zhǎng)。 本發(fā)明所提供的LED照明系統(tǒng)實(shí)施例的光學(xué)元件15為柱面透鏡，如圖9所示，光 學(xué)元件15鑲嵌在導(dǎo)光板17的入射面23上。 本發(fā)明所提供的LED照明系統(tǒng)實(shí)施例的散射片16為lambertain反射模型(在某 一方向上的發(fā)光強(qiáng)度等于這個(gè)面垂直方向上的發(fā)光強(qiáng)度乘以方向角的余弦，這樣的模型稱 為lambertain反射模型)。 lambertain反射模型的反射原理如圖10所示，能量為I。的入射光21到達(dá)散射 片16表面發(fā)生反射得到反射光22，反射角為e ，則反射后的反射光22的能量i(e)=
i0*cos (e)。 作為本發(fā)明的具體實(shí)施例，最終光照效果如圖11所示，在有效范圍內(nèi)照度均勻， 達(dá)到60%以上，根據(jù)搜索所得專利文獻(xiàn)顯示現(xiàn)有大功率LED照明系統(tǒng)照度均勻度為36%， 由此可見(jiàn)本發(fā)明所提供的LED照明系統(tǒng)照度均勻度有了很大的提高。且通過(guò)適用本發(fā)明 所提供的LED防眩照明系統(tǒng)，光的利用率也由之前的37%提高到74%，具體照度圖如圖 12A和圖12B所示，X軸照度如圖13A所示，Y軸照度如圖13B所示，照明系統(tǒng)表面亮度降至 4000nit左右，如圖14所示。 上述實(shí)施例中，導(dǎo)光點(diǎn)只要滿足A面的面積遠(yuǎn)小于B面的面積即可，導(dǎo)光點(diǎn)具體的 形狀可為圓臺(tái)、棱臺(tái)、圓錐、棱錐形內(nèi)凹孔，導(dǎo)光點(diǎn)的具體尺寸、數(shù)量、疏密程度以及排布方 式，可根據(jù)具體光源的情況以及光照強(qiáng)度和均勻度要求來(lái)具體設(shè)計(jì)。 上述實(shí)施例中，光學(xué)元件的作用是聚光，可為透鏡或者透鏡組，形狀不限，透光率 需高于92X。光學(xué)元件位于LED和導(dǎo)光板之間，既可以鑲嵌在導(dǎo)光板的入射面上，也可以安 裝在導(dǎo)光板的入射面上LED所在位置的外側(cè)。 上述實(shí)施例中，反射面不一定非得正對(duì)著發(fā)光面，只要是導(dǎo)光板的外表面上除發(fā) 光面和入射面之外的表面都可以是反射面。反射面的數(shù)量也不局限為一個(gè)，可以根據(jù)具體 情況設(shè)置多個(gè)反射面。 上時(shí)實(shí)施例中，散射片除了可以設(shè)置在反射面的外側(cè)，還可以設(shè)置在導(dǎo)光板的外 表面上除發(fā)光面、入射面和反射面之外的導(dǎo)光板外表面。這樣會(huì)增加成本，但是也會(huì)提高光 的利用率。 上述實(shí)施例為點(diǎn)光源LED照明系統(tǒng)。具體使用時(shí)也可以使用多個(gè)LED封裝成的光 源。 任何根據(jù)本發(fā)明的原理或者結(jié)構(gòu)進(jìn)行改裝或等同替換所得的產(chǎn)品皆在本發(fā)明的 保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，包括導(dǎo)光板(17)、以及在所述導(dǎo)光板(17)一側(cè)設(shè)置的LED(14)；所述導(dǎo)光板(17)的外表面包括相互不共面的出光面(18)、入射面(23)和反射面(24)；所述LED(14)設(shè)置在所述導(dǎo)光板(17)入射面(23)的外側(cè)；所述導(dǎo)光板(17)的反射面(24)上設(shè)有導(dǎo)光點(diǎn)(20)，并且所述反射面(24)外側(cè)設(shè)有散射片(16)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光板(17)為長(zhǎng)方體 狀，所述出光面(18)和入射面(23)為導(dǎo)光板(17)的外表面中相鄰的兩個(gè)面；除出光面(18)和入射面(23)夕卜，導(dǎo)光板(17)的外表面中至少有一個(gè)面為反射面 (24)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，所述LED(14)和導(dǎo)光板(17) 之間裝有起到聚光作用的光學(xué)元件(15)，所述光學(xué)元件(15)為透光率大于92%的透鏡或 透鏡組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)元件(15)鑲嵌在 導(dǎo)光板(17)的入射面(23)、或者安裝在LED(14)與導(dǎo)光板(17)之間的入射面(23)夕卜側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光板(17)為透光率 大于92%的光學(xué)級(jí)導(dǎo)光板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光點(diǎn)(20)為圓錐形 內(nèi)凹孔或圓臺(tái)形內(nèi)凹孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光點(diǎn)(20)有A、B兩 個(gè)底面，高度為h， A面小于B面，h為B面半徑的0. 7 1. 3倍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光點(diǎn)(20)為棱錐形 內(nèi)凹孔或棱臺(tái)形內(nèi)凹孔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，所述散射片(16)為反射型散射片。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED防眩照明系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光板(17)上沒(méi)有設(shè) 置導(dǎo)光點(diǎn)(20)的表面外側(cè)設(shè)有散射片(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED防眩照明結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)光板(17)、以及在所述導(dǎo)光板(17)一側(cè)設(shè)置的LED(14)；所述導(dǎo)光板(17)的外表面包括相互不共面的出光面(18)、入射面(23)和反射面(24)；所述LED(14)設(shè)置在所述導(dǎo)光板(17)入射面(23)的外側(cè)；所述導(dǎo)光板(17)的反射面(24)上設(shè)有導(dǎo)光點(diǎn)(20)，并且所述反射面(24)外側(cè)設(shè)有散射片(16)。所述LED(14)與導(dǎo)光板(17)之間裝有起到聚光作用的光學(xué)元件(15)。該照明系統(tǒng)工作時(shí)，LED(14)發(fā)出的光被光學(xué)元件(15)聚集進(jìn)入導(dǎo)光板(17)，在散射片(16)和導(dǎo)光點(diǎn)(20)的作用下發(fā)生反射從出光面(18)射出。該結(jié)構(gòu)不僅起到很好的防眩作用，且光的利用率高，照度均勻度也高。
文檔編號(hào)F21V5/04GK101769454SQ200910190798
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者周明杰, 李愛(ài)愛(ài) 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司