專利名稱：光型飽滿柔和的大功率led光源及使用該光源的大功率led照明燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED照明燈具，特別涉及一種大功率LED光源，還涉及 使用該光源的大功率LED照明燈。
背景技術(shù)：
目前全世界都在尋求解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源短缺的矛盾，隨著發(fā)光二極管即 LED技術(shù)的日趨成熟，成本快速下降，LED在汽車燈具、交通信號(hào)設(shè)備以及 照明領(lǐng)域得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。LED照明燈具的開(kāi)發(fā)應(yīng)用必將給整個(gè)節(jié)能照 明和綠色照明行業(yè)帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)前景與新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)遇，而大功率LED 發(fā)光二極管則是照明燈具的必然選擇。
由于近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在這種大功率LED燈具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)用當(dāng)中，基本上 都是采用單個(gè)全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透鏡1配相應(yīng)大功率LED發(fā)光二極管的 光學(xué)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光能的收集和光線的準(zhǔn)直(參見(jiàn)圖1)。全反射樹(shù)脂聚光(TIR) 透鏡1大都是由一塊實(shí)體的透明樹(shù)脂構(gòu)成。要求整塊透明樹(shù)脂外表面高度光潔， 內(nèi)部密度高度均勻，且透光度高。因此這種全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透鏡1生 產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本很高。更重要的是單個(gè)的全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透鏡1只 能制造小型的產(chǎn)品，無(wú)法生產(chǎn)大型的產(chǎn)品，因此影響了適用范圍、影響了發(fā)光 效果。
除上述問(wèn)題之外，在實(shí)際產(chǎn)品使用當(dāng)中發(fā)現(xiàn)這樣的采用這種光學(xué)模型的燈 具仍然存在著燈具總體出光效率較低，以及燈具的出光面上因區(qū)域性光線相對(duì) 集中而突現(xiàn)明顯亮點(diǎn)等許多不足。在LED發(fā)光二極管排布稀疏的情況下，會(huì) 產(chǎn)生大量的亮點(diǎn)，這種星星點(diǎn)點(diǎn)的亮點(diǎn)在一定程度上影響了大功率LED燈具 整體出射光型的飽滿及柔和。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是提供一種裝有前置匯聚透鏡的大
功率LED光源，以解決現(xiàn)有的大功率LED光源發(fā)光效率低的問(wèn)題，以及出射 光型不飽滿、不柔和等發(fā)光效果問(wèn)題。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種使用上述LED光源的照 明燈具。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題之三是提供上述照明燈具的用途。 作為本實(shí)用新型第一方面的大功率LED光源，包括一 LED發(fā)光二極管和 一對(duì)LED發(fā)光二極管光線進(jìn)行匯聚的聚光器，其特征在于，所述聚光器為凹 面鏡，所述LED發(fā)光二極管的發(fā)光部位，位于所述凹面鏡的焦點(diǎn)處；還包括 一匯聚透鏡，所述匯聚透鏡位于所述LED發(fā)光二極管前方，所述匯聚透鏡的 焦點(diǎn)位于LED發(fā)光二極管的發(fā)光部位。所述LED發(fā)光二極管的發(fā)光部位，位 于所述凹面鏡的焦點(diǎn)處，有利于產(chǎn)生較為準(zhǔn)直的光束，適合需要較為準(zhǔn)直的光 束的場(chǎng)合。
所述匯聚透鏡可以是凸透鏡，也可以是菲涅爾透鏡。
作為本實(shí)用新型第二方面的照明燈具，包括一外殼，其特征在于，在所述
外殼內(nèi)密排有若干大功率LED光源，每一大功率LED光源包括一 LED發(fā)光
二極管和一對(duì)LED發(fā)光二極管光線進(jìn)行匯聚的聚光器，所述聚光器為凹面鏡，
所述LED發(fā)光二極管的發(fā)光部位，位于所述凹面鏡的焦點(diǎn)處；還包括一匯聚
透鏡，所述匯聚透鏡位于所述LED發(fā)光二極管前方，所述匯聚透鏡的焦點(diǎn)位
于LED發(fā)光二極管的發(fā)光部位。所述LED發(fā)光二極管的發(fā)光部位，位于所述
凹面鏡的焦點(diǎn)處，有利于產(chǎn)生較為準(zhǔn)直的光束，適合需要較為準(zhǔn)直的光束的場(chǎng) 合。
所述匯聚透鏡可以是凸透鏡，也可以是菲涅爾透鏡。 在本實(shí)用新型的照明燈具中，每一大功率LED光源的凹面鏡和匯聚透鏡對(duì) 光線的匯聚方向一致，即產(chǎn)生的光束的發(fā)射方向一致。采用多個(gè)LED發(fā)光二 極管的方式可以有效提高光強(qiáng)，釆用上述技術(shù)方案，可以有效提高發(fā)光的方向 性。
在本實(shí)用新型的照明燈具中，每一大功率LED光源的凹面鏡位于同一平面，且緊密排布。這樣可以使各個(gè)LED發(fā)光二極管產(chǎn)生的光束排列緊密，有 利于使整體出射光型的飽滿、柔和。
在本實(shí)用新型的照明燈具中，所述若干個(gè)大功率LED光源可以成蜂窩狀 排列，也可以成矩形陣列排列。
在本實(shí)用新型的照明燈具中，每一大功率LED光源的凹面鏡相互連接。 每一大功率LED光源的匯聚透鏡相互連接形成一整片。
在本實(shí)用新型的照明燈具中，還包括一印刷線路板，每一大功率LED光 源的LED發(fā)光二極管設(shè)置于所述印刷線路板上。在所述印刷線路板上設(shè)置有 一金屬基散熱板。
在本實(shí)用新型的照明燈具中，大功率LED光源的LED發(fā)光二極管可以是 不同顏色的單芯片大功率LED發(fā)光二極管，也可以是多芯片大功率LED發(fā)光 二極管，或者是多芯片可變色大功率LED發(fā)光二極管。
在本實(shí)用新型的照明燈具中，在若干個(gè)大功率LED光源的匯聚透鏡前方 設(shè)有一透明外罩，或者是對(duì)光線進(jìn)行擴(kuò)散的擴(kuò)散透鏡。所述擴(kuò)散透鏡的鏡面部 分密布有擴(kuò)散顆粒。所述擴(kuò)散顆粒為凸透鏡。通過(guò)擴(kuò)散透鏡，對(duì)各個(gè)LED發(fā) 光二極管產(chǎn)生的光束進(jìn)行一定的發(fā)散，使多條光束整合為一條光束，進(jìn)一步使 整體出射光型的飽滿、柔和。
本實(shí)用新型的匯聚透鏡采用凸透鏡時(shí)，由于凸透鏡光學(xué)參數(shù)易于掌握，且 模具成本低，所以易于生產(chǎn)，另外凸透鏡表面平滑，易于保持清潔。
本實(shí)用新型的匯聚透鏡采用菲涅爾透鏡時(shí)，由于菲涅爾透鏡耗材少，有利 于降低產(chǎn)品成本，有利于減小產(chǎn)品的整體重量。
所述外殼后方設(shè)有一對(duì)所述LED發(fā)光二極管起散熱作用的散熱后蓋，所 述金屬基散熱板與所述散熱后蓋壓緊。
本實(shí)用新型的照明燈具可以應(yīng)用于房間照明燈具或者應(yīng)用于汽車照明燈 具或者道路照明燈具或者廣告照明燈具或者探照燈具。
基于上述設(shè)計(jì)本實(shí)用新型尤其適用于單個(gè)LED發(fā)光二極管功率大于0.5W 的大功率LED燈具中。
原有的大功率LED燈具，僅采用全反射透鏡作為聚光器，特別經(jīng)常采用 單個(gè)全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透鏡作為聚光器。全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透鏡大都是由一塊實(shí)體的透明樹(shù)脂構(gòu)成。要求整塊透明樹(shù)脂外表面高度光潔，內(nèi)部密
度高度均勻，且透光度高。因此這種全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透鏡生產(chǎn)工藝復(fù) 雜，成本很高。更重要的是單個(gè)全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透鏡只能制造小型的 產(chǎn)品，無(wú)法生產(chǎn)大型的產(chǎn)品。因此只能產(chǎn)生光線集中的較細(xì)的光束。在一定的 功率范圍內(nèi)，LED發(fā)光二極管的數(shù)量是有限的，為了得到整體較粗的光束， LED發(fā)光二極管排布的比較稀疏，因此會(huì)產(chǎn)生大量的亮點(diǎn)，這種星星點(diǎn)點(diǎn)的亮 點(diǎn)在一定程度上影響了大功率LED燈具整體出射光型的飽滿及柔和，影響了 燈具的發(fā)光效果和適用范圍。
本實(shí)用新型上述技術(shù)方案中，選用一凹面鏡和一匯聚透鏡，代替原有的全 反射透鏡。具有如下技術(shù)效果
首先凹面鏡、匯聚透鏡的生產(chǎn)工藝非常成熟。凹面鏡是車燈、手電筒等常 用的聚光器，成本低，且易于生產(chǎn)大口徑的凹面鏡。作為匯聚透鏡的凸透鏡或 菲涅爾透鏡，同樣具有成本低的特點(diǎn)，而且易于生產(chǎn)大面積的凸透鏡或菲涅爾 透鏡。通過(guò)采用大口徑的凹面鏡和大面積的凸透鏡或菲涅爾透鏡，可以有效增 加光束的橫截面積。在LED發(fā)光二極管排布比較稀疏的情況下，不會(huì)產(chǎn)生大 量的亮點(diǎn)，使大功率LED燈具整體出射光型的飽滿、柔和，提高了燈具的發(fā) 光效果和適用范圍。
圖1為原有大功率LED燈具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型照明燈具及所使用的大功率LED光源的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型照明燈具及所使用的大功率LED光源的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型的一種具體應(yīng)用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本實(shí)用新型的另一種具體應(yīng)用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為本實(shí)用新型的再一種具體應(yīng)用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
參看圖2和圖3，該照明燈具，包括一外殼2，在外殼2內(nèi)密排有若干大 功率LED光源，這些大功率LED光源可以成蜂窩狀排列，也可以成矩形陣列 排列(如圖2所示)。
每一大功率LED光源包括一 LED發(fā)光二極管21 ， LED發(fā)光二極管21 上罩有對(duì)光線進(jìn)行匯聚的凹面鏡22。 LED發(fā)光二極管21的發(fā)光部位，位于凹 面鏡22的焦點(diǎn)處。LED發(fā)光二極管21前方設(shè)有匯聚透鏡23，匯聚透鏡23的 焦點(diǎn)位于LED發(fā)光二極管21的發(fā)光部位。有利于產(chǎn)生較為準(zhǔn)直的光束，適合 需要較為準(zhǔn)直的光束的場(chǎng)合。匯聚透鏡23可以是凸透鏡，也可以是菲涅爾透 鏡。
參照?qǐng)Dl，原有的大功率LED燈具，大都僅采用全反射透鏡作為聚光器， 特別經(jīng)常采用單個(gè)全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透鏡1作為聚光器。全反射樹(shù)脂聚 光(TIR)透鏡1大都是由一塊實(shí)體的透明樹(shù)脂構(gòu)成。要求整塊透明樹(shù)脂外表 面高度光潔，內(nèi)部密度高度均勻，且透光度高。因此這種全反射樹(shù)脂聚光(TIR) 透鏡1生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本很高。更重要的是這種全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透 鏡l只能制造小型的產(chǎn)品，無(wú)法生產(chǎn)大型的產(chǎn)品。因此只能產(chǎn)生光線集中的較 細(xì)的光束。在一定的功率范圍內(nèi)，LED發(fā)光二極管的數(shù)量是有限的，為了得到 整體較粗的光束，LED發(fā)光二極管排布的比較稀疏，因此會(huì)產(chǎn)生大量的亮點(diǎn)， 這種星星點(diǎn)點(diǎn)的亮點(diǎn)在一定程度上影響了大功率LED燈具整體出射光型的飽 滿及柔和，影響了燈具的發(fā)光效果和適用范圍。
參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型上述技術(shù)方案中，選用一凹面鏡22和一匯聚透鏡 23，代替原有的全反射樹(shù)脂聚光(TIR)透鏡l。具有如下技術(shù)效果
首先凹面鏡22、匯聚透鏡23的生產(chǎn)工藝非常成熟。凹面鏡是車燈、手電 筒等常用的聚光器，成本低，且易于生產(chǎn)大口徑的凹面鏡22。作為匯聚透鏡 23的凸透鏡或菲涅爾透鏡，同樣具有成本低的特點(diǎn)，而且易于生產(chǎn)大面積的凸 透鏡或菲涅爾透鏡。通過(guò)采用大口徑的凹面鏡22和大面積的凸透鏡或菲涅爾 透鏡，可以有效增加光束的橫截面積。在LED發(fā)光二極管21排布稀疏的情況下，不會(huì)產(chǎn)生大量的亮點(diǎn)，使大功率LED燈具整體出射光型的飽滿、柔和， 提高了燈具的發(fā)光效果和適用范圍。
本實(shí)用新型的匯聚透鏡23采用凸透鏡時(shí)，由于凸透鏡光學(xué)參數(shù)易于掌握， 且模具成本低，所以易于生產(chǎn)，另外凸透鏡表面平滑，易于保持清潔。本實(shí)用 新型的匯聚透鏡23采用菲涅爾透鏡時(shí)，由于菲涅爾透鏡耗材少，有利于降低 產(chǎn)品成本，有利于減小產(chǎn)品的整體重量。
在該照明燈具中，每一大功率LED光源的凹面鏡22和匯聚透鏡23對(duì)光 線的匯聚方向一致，即產(chǎn)生的光束的發(fā)射方向一致。采用多個(gè)LED發(fā)光二極 管的方式可以有效提高光強(qiáng)，采用上述技術(shù)方案，可以有效提高發(fā)光的方向性。
每一大功率LED光源的凹面鏡22位于同一平面，且緊密排布相互連接。 這樣可以使各個(gè)LED發(fā)光二極管產(chǎn)生的光束排列緊密，有利于使整體出射光 型的飽滿、柔和。每一大功率LED光源的匯聚透鏡23相互連接形成一整片。
每一大功率LED光源的LED發(fā)光二極管21設(shè)置在一印刷線路板26，在 印刷線路板26上設(shè)置有一金屬基散熱板，在外殼2后方設(shè)有一對(duì)LED發(fā)光二 極管21起散熱作用的散熱后蓋25，金屬基散熱板與散熱后蓋25壓緊，以便于 LED發(fā)光二極管21散熱。
大功率LED光源的LED發(fā)光二極管可以是不同顏色的單芯片大功率LED 發(fā)光二極管，也可以是多芯片大功率LED發(fā)光二極管，或者是多芯片可變色 大功率LED發(fā)光二極管。
參照?qǐng)D2和圖3，在若干個(gè)大功率LED光源的匯聚透鏡22前方設(shè)有對(duì)光 線進(jìn)行擴(kuò)散的擴(kuò)散透鏡24。擴(kuò)散透鏡24的鏡面部分密布有擴(kuò)散顆粒。擴(kuò)散顆 粒為凸透鏡。擴(kuò)散透鏡24對(duì)各個(gè)LED發(fā)光二極管產(chǎn)生的光束進(jìn)行一定的發(fā)散， 使多條光束整合為一條光束，進(jìn)一步使整體出射光型的飽滿、柔和。
該照明燈具可以應(yīng)用于探照燈具，如圖4所示的工作燈31。或者應(yīng)用于汽 車照明燈具，如圖5所示的汽車內(nèi)飾燈32?；蛘叻块g照明燈具，如圖6所示的 臺(tái)燈。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu) 點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí) 施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神
9和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要 求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及 其等同物界定。
權(quán)利要求1.大功率LED光源，包括一LED發(fā)光二極管和一對(duì)LED發(fā)光二極管光線進(jìn)行匯聚的聚光器，其特征在于，所述聚光器為凹面鏡；還包括一匯聚透鏡，所述匯聚透鏡位于所述LED發(fā)光二極管前方，所述匯聚透鏡的焦點(diǎn)位于LED發(fā)光二極管的發(fā)光部位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED光源，其特征在于，所述匯聚透鏡 是凸透鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED光源，其特征在于，所述LED發(fā)光 二極管的發(fā)光部位，位于所述凹面鏡的焦點(diǎn)處，所述匯聚透鏡是菲涅爾透鏡。
4. 一種照明燈具，包括一外殼，其特征在于，在所述外殼內(nèi)密排有若干大 功率LED光源，每一大功率LED光源包括一 LED發(fā)光二極管和一對(duì)LED發(fā) 光二極管光線進(jìn)行匯聚的聚光器，所述聚光器為凹面鏡；還包括一匯聚透鏡， 所述匯聚透鏡位于所述LED發(fā)光二極管前方，所述匯聚透鏡的焦點(diǎn)位于LED 發(fā)光二極管的發(fā)光部位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，所述LED發(fā)光二極管 的發(fā)光部位，位于所述凹面鏡的焦點(diǎn)處，所述匯聚透鏡是凸透鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，所述匯聚透鏡是菲涅爾 透鏡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，每一大功率LED光源 的凹面鏡和匯聚透鏡對(duì)光線的匯聚方向一致，即產(chǎn)生的光束的發(fā)射方向一致。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，每一大功率LED光源 的凹面鏡位于同一平面，且緊密排布。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，所述若干個(gè)大功率LED 光源成蜂窩狀排列。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，所述若干個(gè)大功率LED 光源成矩形陣列排列。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，每一大功率LED光 源的匯聚透鏡相互連接形成一整片。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明燈具，其特征在于，每一大功率LED光源 的凹面鏡相互連接。
13. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，還包括一印刷線路板， 每一大功率LED光源的LED發(fā)光二極管設(shè)置于所述印刷線路板上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明燈具，其特征在于，在所述印刷線路板 上設(shè)置有一金屬基散熱板。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明燈具，其特征在于，所述外殼后方設(shè)有一 對(duì)所述LED發(fā)光二極管起散熱作用的散熱后蓋，所述金屬基散熱板與所述散 熱后蓋壓緊。
16. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，所述大功率LED光源 的LED發(fā)光二極管是不同顏色的單芯片大功率LED發(fā)光二極管。
17. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，所述大功率LED光源 的LED發(fā)光二極管是多芯片大功率LED發(fā)光二極管。
18. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，所述大功率LED光源 的LED發(fā)光二極管是多芯片可變色大功率LED發(fā)光二極管。
19. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，在若干個(gè)大功率LED 光源的匯聚透鏡前方設(shè)有一透明外罩。
20. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明燈具，其特征在于，在若干個(gè)大功率LED 光源的匯聚透鏡前方設(shè)有一對(duì)光線進(jìn)行擴(kuò)散的擴(kuò)散透鏡。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的照明燈具，其特征在于，所述擴(kuò)散透鏡的鏡 面部分密布有擴(kuò)散顆粒。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的照明燈具，其特征在于，所述擴(kuò)散顆粒為凸 透鏡。
專利摘要光型飽滿柔和的大功率LED光源及使用該光源的大功率LED照明燈，涉及LED照明燈具，特別涉及一種大功率LED光源，還涉及使用該光源的大功率LED照明燈和該照明燈的用途。大功率LED光源，包括一LED發(fā)光二極管和一對(duì)LED發(fā)光二極管光線進(jìn)行匯聚的聚光器，其特征在于，所述聚光器為凹面鏡，所述LED發(fā)光二極管的發(fā)光部位，位于所述凹面鏡的焦點(diǎn)處；還包括一匯聚透鏡，所述匯聚透鏡位于所述LED發(fā)光二極管前方，所述匯聚透鏡的焦點(diǎn)位于LED發(fā)光二極管的發(fā)光部位。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有的大功率LED燈具發(fā)光效率低的問(wèn)題，以及出射光型不飽滿、不柔和等發(fā)光效果問(wèn)題。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK201363590SQ20092006729
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者張文虎, 鄭秋華 申請(qǐng)人:上海開(kāi)騰信號(hào)設(shè)備有限公司