專利名稱：一種側(cè)入式led曲面板燈結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED發(fā)光面板技術(shù)，具體涉及一種側(cè)入式LED曲面板燈的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
LED具有體積小，低壓直流，綠色環(huán)保，壽命長(zhǎng)，顯色性高等優(yōu)點(diǎn)，在照明領(lǐng)域有著廣寬的應(yīng)用前景。近年來(lái)，LED固體燈照明相關(guān)技術(shù)得到了快速發(fā)展，特別是面板燈具，因?yàn)榘l(fā)光面積大，光線柔和，沒(méi)有 刺眼的眩光，正在迅速代替白熾燈在室內(nèi)照明的應(yīng)用。面板燈需要LED模塊作為光源，從LED光源導(dǎo)入方式上分，有直下式和側(cè)入式兩種，直下式面板燈從出光面板的彎曲程度又分有平面板燈和曲面板燈，直下式的平面板燈的俯視圖如圖1所示，外面看到的東西只有2鋁板外殼和平的出光面板I。由于是直下式的，燈具比較厚，側(cè)邊看如圖2所示，4為鋁板外殼，3為出光面板。曲面板燈的出光面板是彎曲的，如圖3彎曲面板燈剖面圖所示，5是燈具鋁基板，所有燈具零件均掛在上面，同時(shí)也可為燈具反光以及散熱用，6為焊在鋁基板上的LED燈珠，7是光束發(fā)散的空間，8半反射半透射的乳白燈罩，LED燈珠光束發(fā)散光斑充滿整個(gè)燈罩，外面看不到里面的燈珠，看到的是燈罩發(fā)光體。直下式面板燈，不管是平板燈還是曲面燈，結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，均勻地把LED燈珠焊接在鋁基板上，鋁基板連接電源，經(jīng)過(guò)一定空間，到燈罩之前，一顆LED燈珠的光束光斑擴(kuò)散到鄰近LED燈珠的光束光斑上，再經(jīng)過(guò)半反半透燈罩面板出射。側(cè)入式平板燈要比直下式平板燈薄得多，只需能裝配各部件的厚度即可。側(cè)入式平板燈的俯視圖跟直下式平板燈是一樣的，如圖1所示，而側(cè)視圖則不一樣，薄了許多，如圖4所示，10是鋁框架，用來(lái)安裝平板燈各部件的，9是光出射面板。其結(jié)構(gòu)分解如圖5所示，其中，11是鋁基板，可用于散熱，12是反射紙，可以緊貼前面的導(dǎo)光板，13是鋁框架，用于安裝各個(gè)部件，14是導(dǎo)光板，平板燈的核心，燈的亮度及均勻性，主要看它的結(jié)構(gòu)，15是散光板，是把從導(dǎo)光板反射上來(lái)的光線進(jìn)一步均勻擴(kuò)散，16是部分反射部分透射的出射燈罩，17是從側(cè)面發(fā)射光束進(jìn)入導(dǎo)光板的LED燈珠。面板燈發(fā)射的光線方向主要是垂直于板面以及偏離垂直角度不大的方向，當(dāng)角度稍大之后，照度將會(huì)迅速降低。上面說(shuō)的平板燈，不管是直下式還是側(cè)入式的，因?yàn)槌龉馐瞧桨?，照明面積不會(huì)很大，如30 X 60cm的20W平板燈，一般只能對(duì)5平米面積空間做到有效照明；而直下式曲面燈，由于光束光斑擴(kuò)散需要一定的空間，使得給與安裝LED的面積很有限，往往是只能滿足平面直下地安裝LED，使得只能滿足小面積內(nèi)達(dá)到照明的要求。因此，目前的面板燈，它的工作方式以及幾何結(jié)構(gòu)決定著，獲得有效照明的面積不大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于克服現(xiàn)有面板燈技術(shù)中存在上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種側(cè)入式LED曲面板燈的結(jié)構(gòu)，通過(guò)此方法設(shè)計(jì)的曲面板燈可以對(duì)大面積空間進(jìn)行有效照明。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為:一種側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，包括底板、LED發(fā)光兀件和導(dǎo)光板，LED發(fā)光兀件具有多個(gè)并設(shè)于底板上,導(dǎo)光板覆于LED發(fā)光兀件上方；導(dǎo)光板為曲形面板的結(jié)構(gòu)；導(dǎo)光板具有覆于LED發(fā)光兀件上方的側(cè)邊，LED發(fā)光兀件發(fā)出的光從導(dǎo)光板的側(cè)邊射入導(dǎo)光板內(nèi)；所述導(dǎo)光板的表面設(shè)有凸點(diǎn)。優(yōu)先的，所述導(dǎo)光板的凸面上設(shè)有凸點(diǎn)，凸面上的凸點(diǎn)朝向?qū)Ч獍逋馔怀?。?yōu)先的，所述導(dǎo)光板的凹面上設(shè)有凸點(diǎn)，凹面上的凸點(diǎn)朝向?qū)Ч獍鍍?nèi)突入。優(yōu)先的，所述凸點(diǎn)為半個(gè)亞克力球的結(jié)構(gòu)，其直徑為d ;所述LED發(fā)光元件射入導(dǎo)光板側(cè)邊的光束角度為β，該光束的上邊緣光線和下邊緣光線打在導(dǎo)光板之間的弧線長(zhǎng)度為L(zhǎng) ;對(duì)應(yīng)入射角度間隔相等的η條光線,每條光線對(duì)應(yīng)設(shè)一個(gè)凸點(diǎn),其中n=L/d ;入射角度相對(duì)較小的光線對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)設(shè)在遠(yuǎn)處，入射角度相對(duì)較大的光線所對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)設(shè)在近處。其中，遠(yuǎn)、近為相對(duì)而言。 優(yōu)先的，所述LED發(fā)光元件傾斜安裝于基板上；所述導(dǎo)光板的側(cè)邊與LED發(fā)光元件垂直光f禹合。優(yōu)先的，所述導(dǎo)光板的凹、凸面上單位面積內(nèi)的凸點(diǎn)數(shù)量之和相等。即指:導(dǎo)光板凹面上單位面積內(nèi)的凸點(diǎn)數(shù)量相等，且，凸面上單位面積內(nèi)凸點(diǎn)數(shù)量相等。是在導(dǎo)光板各處單位面積內(nèi)，凹面上凸點(diǎn)數(shù)量加上凸面上凸點(diǎn)數(shù)量之和，相等。(凹面上單位面積內(nèi)的凸點(diǎn)數(shù)量不一定相等，只要滿足凹面凸點(diǎn)數(shù)加上凸面凸點(diǎn)數(shù)，在各處單位面積內(nèi)相等即可)優(yōu)先的，所述導(dǎo)光板具有均勻的厚度，以及一致的曲率半徑；導(dǎo)光板的曲率半徑r ^ 2.35H，其中H是導(dǎo)光板的厚度。優(yōu)先的，所述導(dǎo)光板的厚度為1.62mm至3mm。優(yōu)先的，所述外導(dǎo)光板朝向基板的一面設(shè)有反射紙，另一面設(shè)有散光板和/或燈罩。優(yōu)先的，所述基板上設(shè)有壓縮光束的夾件，LED發(fā)光元件嵌套于夾件內(nèi)。所述基板優(yōu)選鋁基板，夾件為鋁夾件，LED發(fā)光元件優(yōu)選LED燈珠。優(yōu)先的，所述夾件壓縮光束的角度為20度至40度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:(1)本發(fā)明通過(guò)帶有壓縮光束大小的鋁夾件使得LED光束在垂直于導(dǎo)光板面方向上壓縮到原來(lái)的三分之一，提高耦合進(jìn)導(dǎo)光板的效率。(2)本發(fā)明提供的方法設(shè)計(jì)的導(dǎo)光板曲率，耦合進(jìn)入的LED光線完全滿足全反射條件，光線在導(dǎo)光板內(nèi)可無(wú)損失地傳播，也就是說(shuō)導(dǎo)光板內(nèi)的光強(qiáng)可以做到均勻分布。(3)本發(fā)明提供的方法設(shè)計(jì)的導(dǎo)光板的凸點(diǎn)，是根據(jù)光線追跡確定下來(lái)的，光能量得到最大程度的利用，密度基本相等的凸點(diǎn)也保證了燈具的均勻出光。(4)本發(fā)明是側(cè)入式彎曲面板發(fā)光，燈具結(jié)構(gòu)緊湊，空間尺寸小。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LED平面燈的俯視圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中直下式LED平板燈的立體視圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中直下式LED曲面板燈的剖面示圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中側(cè)入式LED平面板燈的立體視圖5為現(xiàn)有技術(shù)中側(cè)入式LED平面板燈的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例一種側(cè)入式LED半球形曲面燈的剖面示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例一種小曲率面板燈的剖面示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例中鋁夾件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光板的光線全反射路線示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光板凸點(diǎn)設(shè)計(jì)的示意圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光板凸點(diǎn)設(shè)計(jì)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例本發(fā)明為一種側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，曲面可以是柱面，也可以是球面等，甚至可以是圓柱面加球面，面型可以根據(jù)照明面積、形狀而特定設(shè)計(jì)。其結(jié)構(gòu)如圖6所示，18是鋁基板，可安裝面板燈其它的零部件在其上面，19是LED燈珠，嵌套在壓縮光束鋁夾子里面，20是高反射紙，21是透光率很好的亞克力導(dǎo)光板，22是散光板和燈罩，23是全反射的光線。導(dǎo)光板的凹凸面上設(shè)計(jì)有向內(nèi)的凸點(diǎn)，光線打到凸點(diǎn)上，光線的全反射條件受到破壞，部分光線透射出去，部分光線進(jìn)入面板底部，底部的高反射紙或者是高反射膜把光 線反射回去，減少光損耗。光線透過(guò)導(dǎo)光板，經(jīng)過(guò)外面的散光板和部分反射部分透射的乳白燈罩后，實(shí)現(xiàn)均勻出射。圖7是另一種曲率較小的面板燈結(jié)構(gòu)，其與圖6的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于發(fā)光LED燈珠25為了保證垂直于導(dǎo)光板的光耦合端面，傾斜地安裝在鋁基板24上。下面說(shuō)明本實(shí)施例的一種側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)的幾個(gè)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)思路。首先是壓縮LED光束角度的鋁夾件如圖8所示，26為鋁夾件的夾片，27為反射斜邊，28為安裝在夾件上面的LED燈珠，29為導(dǎo)光板。由于LED芯片一般都采用了 ITO掩膜，表面顆?；燃夹g(shù)處理，出射光束的角度大小約為120度。選用型號(hào)為3014的SMD LED燈珠，也就是說(shuō)寬度是1.4毫米，那么鋁夾件的底部開(kāi)口就是1.4毫米，長(zhǎng)度視安裝幾個(gè)LED燈珠和LED燈珠之間的間隔而定。夾件的兩夾片的夾角為40度，夾片開(kāi)口上端到開(kāi)口下端的距離為0.3mm。這樣，LED在導(dǎo)光板厚度方向的發(fā)光夾角從120度壓縮到了 40度。再有就是說(shuō)明一下導(dǎo)光板的厚度以及曲率的設(shè)計(jì)，導(dǎo)光板厚度只要大于1.62_，就可以滿足LED光耦合的要求，但是考慮到裝配的精度，凸點(diǎn)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，厚度選擇為3_。導(dǎo)光板的曲率設(shè)計(jì)如圖9所示，30為彎曲的導(dǎo)光板剖面圖，31為只經(jīng)過(guò)導(dǎo)光板的凸面實(shí)現(xiàn)全反射的光線，32是經(jīng)過(guò)導(dǎo)光板面凹凸面實(shí)現(xiàn)全反射的光線。如果曲率過(guò)大，全反射條件將不滿足，光線將很快就泄漏出射，這將使得光強(qiáng)分布不均勻。這兩種類型的光線的全反射條件是在設(shè)計(jì)導(dǎo)光板的厚度與曲率的時(shí)候必須考慮進(jìn)去的因素。LED燈珠的120度發(fā)散光束是不滿足導(dǎo)光板全反射條件的，解決辦法是最大程度地壓縮LED燈珠光束夾角，本實(shí)施例中把LED燈珠的120度光束壓縮到40度。為了滿足全反射條件，導(dǎo)光板的厚度、曲率還必須控制在一定參數(shù)之內(nèi)，如導(dǎo)光板厚度為3mm的情況下，控制導(dǎo)光板的曲率半徑大于7.1mm ;如果導(dǎo)光板為4mm,曲率半徑必須大于9.4mm ;導(dǎo)光板的曲率半徑要求r ^ 2.35H,其中H是導(dǎo)光板的厚度。最后需要說(shuō)明的是，導(dǎo)光板的凸點(diǎn)設(shè)計(jì):所有的光線都在導(dǎo)光板內(nèi)無(wú)損耗全反射傳輸，而它們的光錐是各不一樣的，不同的光錐經(jīng)過(guò)導(dǎo)光板面位置也不一樣。角度為O arccos (r/r+H)(其中H是導(dǎo)光板的厚度，r是導(dǎo)光板的曲率半徑)的入射光錐，均有不經(jīng)過(guò)凹面反射即完成全反射的光線。如圖9的 光線31，對(duì)于這部分光線，需要在導(dǎo)光板的凸面上設(shè)凸點(diǎn)，凸點(diǎn)就是一個(gè)直徑為1.4mm向外凸出的半個(gè)亞克力球。如果打算在凸面的剖面上設(shè)η個(gè)點(diǎn)，那么每間隔arccos (r/r+H)/n的角度追跡一條光線，每條光線只設(shè)一個(gè)凸點(diǎn)，光線打到凸面處均可設(shè)點(diǎn)。小角度的光線的選擇在遠(yuǎn)處設(shè)點(diǎn)，大角度的選擇在近處設(shè)點(diǎn)。如果是LED對(duì)稱側(cè)入光的導(dǎo)光板,導(dǎo)光板中心距離附近就是最遠(yuǎn)點(diǎn)了。如圖10所示，33是導(dǎo)光板，34是凸點(diǎn)。O度角的光線，在光線打在導(dǎo)光板的最遠(yuǎn)端的位置設(shè)點(diǎn)，然后再追跡下一條光線，光線將落在O度角光線前面，即次遠(yuǎn)端的位置，在上面設(shè)點(diǎn)。依次類推，直到把最大角度的光線在LED出光附近設(shè)點(diǎn)。對(duì)于角度為O 20度的光線，均在導(dǎo)光板兩個(gè)面上來(lái)回全反射傳輸?shù)?，如圖9中的32光線，這部分的光線，可以在導(dǎo)光板的凹面設(shè)點(diǎn)來(lái)破壞其全反射條件的。凹面設(shè)點(diǎn)的方法跟在凸面設(shè)點(diǎn)的方法相同，但所設(shè)的點(diǎn)是向內(nèi)凸的直徑為1.4mm的半個(gè)空氣球。如果打算在凹面的剖面上設(shè)m個(gè)點(diǎn)，那么每隔20/m的角度追跡一條光線，每條光線只設(shè)定一個(gè)凸點(diǎn)，小角度的光線選擇在遠(yuǎn)處設(shè)點(diǎn)，大角度的選擇在近處設(shè)點(diǎn)。單位面積上的凹凸面上凸點(diǎn)數(shù)之和要求基本相等。導(dǎo)光板剖面的形狀如圖11所示。上述為本實(shí)施例一種LED彎曲面板燈結(jié)構(gòu)、，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施的限制，如彎曲面板的面型可以是柱面也可以是球面或者他們的組合；其作用是用于打散全反射光線，基于該考慮，導(dǎo)光板設(shè)置的凸點(diǎn)形狀可以是半球也可以是長(zhǎng)方體甚至是其他任意形狀。其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu),包括底板、LED發(fā)光兀件和導(dǎo)光板，LED發(fā)光兀件具有多個(gè)并設(shè)于底板上，導(dǎo)光板覆于LED發(fā)光元件上方；其特征在于，導(dǎo)光板為曲形面板的結(jié)構(gòu)；導(dǎo)光板具有覆于LED發(fā)光兀件上方的側(cè)邊,LED發(fā)光兀件發(fā)出的光從導(dǎo)光板的側(cè)邊射入導(dǎo)光板內(nèi)；所述導(dǎo)光板的表面設(shè)有凸點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)光板的凸面上設(shè)有凸點(diǎn)，凸面上的凸點(diǎn)朝向?qū)Ч獍逋馔怀觥?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)光板的凹面上設(shè)有凸點(diǎn)，凹面上的凸點(diǎn)朝向?qū)Ч獍鍍?nèi)突入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸點(diǎn)為半個(gè)亞克力球的結(jié)構(gòu)，其直徑為d ;所述LED發(fā)光兀件射入導(dǎo)光板側(cè)邊的光束角度為β，該光束的上邊緣光線和下邊緣光線打在導(dǎo)光板之間的弧線長(zhǎng)度為L(zhǎng) ;對(duì)應(yīng)入射角度間隔相等的η條光線，每條光線對(duì)應(yīng)設(shè)一個(gè)凸點(diǎn)，其中:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述LED發(fā)光元件傾斜安裝于基板上；所述導(dǎo)光板的側(cè)邊與LED發(fā)光元件垂直光耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)光板的凹、凸面上單位面積內(nèi)的凸點(diǎn)數(shù)量之和相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)光板具有均勻的厚度，以及一致的曲率半徑；導(dǎo)光板的曲率半徑r > 2.35H，其中H是導(dǎo)光板的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)光板的厚度為1.62mm 至 3mmη
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)光板朝向基板的一面設(shè)有反射紙，另一面設(shè)有散光板和/或燈罩。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板上設(shè)有壓縮光束的夾件，LED發(fā)光元件嵌套于夾件內(nèi)；所述夾件壓縮光束的角度為20度至40度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種側(cè)入式LED曲面板燈結(jié)構(gòu)，包括帶鋁夾件的側(cè)入式的LED、具有彎曲的凹凸面以及凸點(diǎn)的導(dǎo)光板，鋁夾件可以把LED光束從120度壓縮到40度；還公開(kāi)了導(dǎo)光板曲率半徑與厚度的關(guān)系式，在導(dǎo)光板設(shè)定凸點(diǎn)是根據(jù)光線追跡的結(jié)果，并且使用小角度的光線的在遠(yuǎn)處設(shè)點(diǎn)，大角度的光線在近處設(shè)點(diǎn)的方法而設(shè)定，確保光強(qiáng)分布的均勻以及光能量的最大程度的利用。
文檔編號(hào)F21V7/00GK103234125SQ20131011828
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者鄧云龍, 文尚勝, 吳玉香 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)