專利名稱：Led照明模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及LED (light emitting diode，發(fā)光二極管)照明模塊，尤其涉及一種在LED照明元件上采用透光單件式輔助光學系統(tǒng)(透鏡)的LED照明模塊。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)光源相比，LED具有較高的發(fā)光效率，還具有體積小、低輻射、低耗電、壽命長、啟動快等優(yōu)點。LED在照明領(lǐng)域的運用已經(jīng)日漸成熟。一般的LED是采用普通C0B(Chip On Board，板上芯片)封裝方式，LED的發(fā)光芯片發(fā)出的光沒有進行光學校正，會形成圓形的光斑，照明范圍很小且照度很不均勻，不能滿足道路照明甚至家庭照明的要求?，F(xiàn)在也有在 LED前增加菲涅爾透鏡的方式來改善LED燈光斑和出光口徑的問題，但效果不太理想，在需要達到較好光斑效果的情況下，就不能做大出光口徑，從而導致此類LED出光面太小，光照外觀不協(xié)調(diào)等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種出光口徑大且照度均勻的LED照明模塊。一種LED照明模塊，包括LED以及罩在該LED上的光學輔助系統(tǒng)。所述光學輔助系統(tǒng)為一個呈旋轉(zhuǎn)對稱型的單件式透光元件，該透光元件朝向所述LED的一面向內(nèi)凹陷，形成一內(nèi)反射腔，罩在LED上，并允許所述LED在內(nèi)反射腔內(nèi)沿著透光元件的光學軸線移動。 所述透光元件大體呈球臺狀的，所述內(nèi)反射腔位于球臺的上底。該透光元件的下底亦向內(nèi)凹陷，形成一個外反射腔。所述外反射腔由一個位于中部的外折射壁和一個環(huán)繞所述外折射壁的外折反射壁限定，所述外折反射壁向外凸起。所述內(nèi)反射腔由一個位于中部的內(nèi)折射壁和一個環(huán)繞所述內(nèi)折射壁的內(nèi)折反射壁限定。所述內(nèi)折射壁和外折射壁之間的部分構(gòu)成凸透鏡。所述內(nèi)折反射壁、外折反射壁和球臺的側(cè)壁之間的部分構(gòu)成環(huán)繞所述凸透鏡的折反射鏡。所述凸透鏡使所述LED發(fā)出的中部光線從所述外折射壁向前射出。所述折反射鏡使所述LED發(fā)出的外圍光線的一部分從內(nèi)折反射壁進入，在側(cè)壁反射后從外折反射壁向前射出，同時使所述LED發(fā)出的外圍光線的另一部分從內(nèi)折反射壁進入，在外折反射壁反射后從側(cè)壁射向所述透光元件的側(cè)后方。在優(yōu)選的實施例中，所述LED照明模塊還包括位于所述透光元件外圍的反射罩。 所述在外折反射壁反射后從側(cè)壁射出至所述透光元件的側(cè)后方的光線在所述反射罩反射后向LED照明模塊的前方射出，與從所述透光元件射出的光線一起構(gòu)成均勻的光斑。在優(yōu)選的實施例中，所述外折射壁為以下中的一種凸形曲面和平面。在優(yōu)選的實施例中，所述內(nèi)折射壁為以下中的一種凸形曲面和平面。在優(yōu)選的實施例中，所述折反射鏡的高度自所述凸透鏡的邊緣向外逐漸增加。在優(yōu)選的實施例中，所述內(nèi)折反射壁呈向內(nèi)凹陷狀或為平面。在優(yōu)選的實施例中，所述透光元件的上底的靠近邊緣的環(huán)形部分固定在所述反射罩上。[0011]在優(yōu)選的實施例中，所述反射罩大體呈球冠形。本實用新型的LED照明模塊利用透光元件的內(nèi)反射腔對LED的光線進行折射、反射并進一步折射，對LED的光線進行初步控制，再通過外反射腔及透光元件的側(cè)壁對光線進行進一步折射和反射，實現(xiàn)對LED光線的二次控制，結(jié)合反射罩可實現(xiàn)LED發(fā)出光線的全方位控制，使LED照明模塊的照明范圍顯著擴大，照度更加均勻。另外，通過調(diào)整透光元件各個面的曲率，可實現(xiàn)各種光控效果。另外還具有結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝和維護，能夠針對現(xiàn)有LED進行改進、適配。

圖1為一實施例的LED照明模塊的剖面圖。圖2為圖1中LED照明模塊的立體圖。圖3為圖1中透光元件的剖面圖。圖4為圖1中LED照明模塊的發(fā)光示意圖。圖5為圖1中LED照明模塊的配光曲線圖。圖6和圖7為圖1中LED照明模塊的光斑圖。圖8為另一實施例中LED照明模塊的發(fā)光示意圖。圖9為又一實施例中LED照明模塊的發(fā)光示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合具體實施例及附圖對本實用新型LED照明模塊作進一步詳細描述。如圖1和圖2所示，一實施例中，本實用新型的LED照明模塊包括LED模塊10、固定在LED模塊10外圍的反射罩20、以及罩在LED模塊10上的透光元件30。LED模塊10發(fā)出的所有光線經(jīng)過作為光學輔助系統(tǒng)的透光元件30的折反射調(diào)整，部分直接射出LED照明模塊，另外部分經(jīng)過反射罩20反射后射出LED照明模塊。該LED模塊10包括LED (半導體光源元件)11和用于固定LED 11的基板13。反射罩20大體呈球冠狀(也可稱為碗狀)，內(nèi)表面設(shè)有鏡面反射層，底部開有允許LED 11伸出的通孔。反射罩20底部靠近該通孔的部位固定在基板13上。透光元件30大體呈球臺狀，且為旋轉(zhuǎn)對稱型，其半徑較小的上底的靠近邊緣的環(huán)形部分固定在反射罩20上。上底靠近中心的部分向內(nèi)凹陷，形成一個內(nèi)反射腔31，罩在LED 11上，并允許LED 11在內(nèi)反射腔31內(nèi)沿著透光元件的光學軸線移動。透光元件30的下底自邊緣起向內(nèi)凹陷，形成一個外反射腔32。且內(nèi)、外反射腔31、32互不相通。同時參考圖1和圖3，內(nèi)反射腔31由位于中部的、呈圓弧狀略向外突起的內(nèi)折射面 33，以及環(huán)繞內(nèi)折射面33的內(nèi)折反射壁34限定。本實施例中，內(nèi)折反射壁34呈向內(nèi)凹陷狀。外反射腔32由位于中部的、呈圓弧狀略向外突起的外折射面35，以及環(huán)繞外折射面35 的外折反射壁36圍成。本實施例中，外折反射壁36呈圓弧狀向外凸起狀，但突起的高度不超過下底的邊緣。整體上看來，透光元件30的中部(見圖3中虛線A框住的部分，)，即內(nèi)折射壁33和外折射壁35之間的部分構(gòu)成一個凸透鏡，在此標記為A，用于控制所述LED中部光線的發(fā)散性。而環(huán)繞中部的外圍部分(見圖3中虛線B框住的部分)，即內(nèi)折反射壁34、外折反射壁36和球臺的側(cè)壁37之間的部分構(gòu)成一個折反射鏡，在此標記為B，用于控制LED11外側(cè)光線的發(fā)散性。折反射鏡B的高度(該高度是指上底至下底的高低)自中部向外逐漸增加。透光元件30的側(cè)壁37也為向外凸起的圓滑曲面，其與反射罩20配合，在透光元件30與反射罩20之間形成一個反射光控區(qū)?？梢岳斫獾?，透光元件30的各個面的曲率及反射罩20的曲率應相互配合，使其在工作狀態(tài)下，LED 11所射出的光線都將經(jīng)過凸透鏡Α、折反射鏡B兩個光控功能區(qū)域內(nèi)進行調(diào)整。具體的，凸透鏡A使得LED 11發(fā)出的中部光線(也即位于和靠近透光元件30的光學軸線的光線)照度范圍擴大且均勻地向前射出；折反射鏡B使得LED 11發(fā)出的外圍光線的一部分從內(nèi)折反射壁34進入，在側(cè)壁37反射后從外折反射壁36向前射出，同時使LED 11 發(fā)出的外圍光線的另一部分從內(nèi)折反射壁34進入，在外折反射壁36反射后從側(cè)壁37射向反射罩20。反射罩20應使從其表面反射的光線向前射出，并與從透光元件30射出的光線一起構(gòu)成均勻的光斑。本實施例的LED照明模塊經(jīng)模擬測試證明，可以得到較大的、非常均勻的光斑，如圖5至圖7所示。更具體地，如圖4所示，LED 11中部射出的光線經(jīng)過內(nèi)反射腔31，在內(nèi)折射壁34 進行第一次折射，并進入透光元件30內(nèi)，通過一段預設(shè)距離之后，經(jīng)外折射壁35進行第二次折射后向前進入照明目標區(qū)域。其中該預設(shè)距離為外折射壁35與內(nèi)折射壁33之間的距離，通過該距離的調(diào)整可以控制LED 11中部射出光線的發(fā)散性，而該距離可根據(jù)實際需要進行調(diào)整，但該距離的調(diào)整必須與內(nèi)折射壁33與外折射壁35的曲面形狀相配合，來形成不同聚焦、不同散射角度的出光效果。例如，外折射壁35與內(nèi)折射壁33可以為凹、凸、平三種形狀不同排列組合方式進行調(diào)整以適應需求，而不僅僅限于本實施例中的向外凸起形狀。 如圖8和圖9所示，透光元件的下底的中部為平面，上底的中部為凸面。再配合兩者之間的距離的調(diào)整(即作為焦距的調(diào)整)可以達到需求的大出光面且光斑均勻的效果。LED 11除中部光線以外的主要光線都將進入折反射鏡B。具體來說，LED 11除中部以外的外圍光線，都將通過內(nèi)反射腔31，在內(nèi)折反射壁34進行折射和反射，并為射向該壁面上的光線進行預設(shè)的折反射方向引導。其中LED 11射向內(nèi)折反射壁34的外圍光線，由于入射角度的不同，主要分為兩個路徑，其中一部分的光線將通過內(nèi)折反射壁34發(fā)生折射，射向側(cè)壁38，在側(cè)壁38上進行全反射，使該射入光線反射至外折反射壁36上，在外折反射壁36上折射后射出LED照明模塊。而另一部分射向內(nèi)折反射壁34的光線將通過內(nèi)折反射壁34發(fā)生折射，直接射向外折反射壁36，產(chǎn)生全反射效果，而此時通過該全反射效果，可以使該射入光線的射出方向進行調(diào)整，并使該光線反射至側(cè)壁37上，并進行折射后射出透光元件30，并射向反射器20。 藉由反射器20，該部分光線經(jīng)過再次反射后投向預設(shè)的照射區(qū)域。綜上所述，折反射鏡B的光線折反射角度與方向可通過改變內(nèi)折反射壁34、側(cè)壁 37、外折反射壁36的曲率進行相應的調(diào)整，以控制從LED 11的除中部光線以外的射出光線的折反射方向，使該部分的光線可通過兩種渠道進行控制第一，通過折反射鏡B直接射出，以照向光線照射區(qū)域，藉此直接控制該部分的射出光線的照射角度及方向；第二，通過折反射鏡B折射光線至反射器20上進行鏡面反射，藉此擴大出光面，擴大照射范圍，實現(xiàn)照度均勻和做大出光面。[0034]例如，透光元件的上底的環(huán)形部分與上底的中部之間的面(即內(nèi)折反射壁)可呈平直狀(如圖8所示)，或向內(nèi)彎折的折面狀(如圖9所示)，側(cè)壁可呈平直狀，均可做到大出光面和光斑均勻的效果。由上所述，藉此對LED的所有射出光線進行全光控調(diào)整，可以增大LED照明模塊的出光面，同時均勻LED的光斑。不但可以實現(xiàn)大角度，大出光面的光學效果，尤其還能實現(xiàn)小角度，大出光面的效果，彌補了現(xiàn)有COB封裝LED結(jié)構(gòu)的先天缺陷。本實用新型的LED照明模塊結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝和維護，能夠針對現(xiàn)有LED進行改進、適配。由于透光元件制作簡單，加工成本較低，有利于量產(chǎn)。雖然對本實用新型的描述是結(jié)合具體實施例進行的，但是，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員能夠根據(jù)上述的內(nèi)容進行許多替換、修改和變化、是顯而易見的。因此，所有這樣的替代、 改進和變化都包括在附后的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種LED照明模塊，包括LED以及罩在該LED上的光學輔助系統(tǒng)，所述光學輔助系統(tǒng)為一個呈旋轉(zhuǎn)對稱型的單件式透光元件，該透光元件朝向所述LED的一面向內(nèi)凹陷，形成一內(nèi)反射腔，罩在LED上，并允許所述LED在內(nèi)反射腔內(nèi)沿著透光元件的光學軸線移動；其特征在于所述透光元件大體呈球臺狀的，所述內(nèi)反射腔位于球臺的上底；該透光元件的下底亦向內(nèi)凹陷，形成一個外反射腔；所述外反射腔由一個位于中部的外折射壁和一個環(huán)繞所述外折射壁的外折反射壁限定，所述外折反射壁向外凸起；所述內(nèi)反射腔由一個位于中部的內(nèi)折射壁和一個環(huán)繞所述內(nèi)折射壁的內(nèi)折反射壁限定；所述內(nèi)折射壁和外折射壁之間的部分構(gòu)成凸透鏡；所述內(nèi)折反射壁、外折反射壁和球臺的側(cè)壁之間的部分構(gòu)成環(huán)繞所述凸透鏡的折反射鏡；所述凸透鏡使所述LED發(fā)出的中部光線從所述外折射壁向前射出； 所述折反射鏡使所述LED發(fā)出的外圍光線的一部分從內(nèi)折反射壁進入，在側(cè)壁反射后從外折反射壁向前射出，同時使所述LED發(fā)出的外圍光線的另一部分從內(nèi)折反射壁進入，在外折反射壁反射后從側(cè)壁射向所述透光元件的側(cè)后方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明模塊，其特征在于，還包括位于所述透光元件外圍的反射罩，所述在外折反射壁反射后從側(cè)壁射出至所述透光元件的側(cè)后方的光線在所述反射罩反射后向LED照明模塊的前方射出，與從所述透光元件射出的光線一起構(gòu)成均勻的光斑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED照明模塊，其特征在于，所述外折射壁為以下中的一種 凸形曲面和平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED照明模塊，其特征在于，所述內(nèi)折射壁為以下中的一種 凸形曲面和平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED照明模塊，其特征在于，所述折反射鏡的高度自所述凸透鏡的邊緣向外逐漸增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED照明模塊，其特征在于，所述內(nèi)折反射壁呈向內(nèi)凹陷狀或為平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED照明模塊，其特征在于，所述透光元件的上底的靠近邊緣的環(huán)形部分固定在所述反射罩上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7項中任一項所述的LED照明模塊，其特征在于，所述反射罩大體呈球冠形。
專利摘要本實用新型涉及一種LED照明模塊，包括LED以及罩在該LED上的大體呈球臺狀的、單件式透光元件，該透光元件的上底向內(nèi)凹陷，形成一內(nèi)反射腔，罩在LED上，其下底亦向內(nèi)凹陷，形成一個外反射腔。所述外反射腔由一個位于中部的外折射壁和一個環(huán)繞所述外折射壁的外折反射壁限定，所述外折反射壁向外凸起。本實用新型的LED照明模塊利用透光元件的內(nèi)反射腔對LED的光線進行折射、反射并進一步折射，對LED的光線進行初步控制，再通過外反射腔及透光元件的側(cè)壁對光線進行進一步折射和反射，實現(xiàn)對LED光線的二次控制，結(jié)合反射罩可實現(xiàn)LED發(fā)出光線的全方位控制，使LED照明模塊的照明范圍顯著擴大，照度更加均勻。
文檔編號F21S2/00GK202188357SQ20112029933
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者周詳, 肖一勝, 陳偉 申請人:惠州雷士光電科技有限公司