專利名稱：Led照明裝置的制作方法
LED照明裝置
技術領域：
本發(fā)明涉及LED照明技術，更確切地說，涉及一種LED照明裝置。背景技術：
路燈、隧道燈作為戶外照明裝置的主要成員大批量裝置在各個需要照明的道路 上，其已經(jīng)成為戶外照明電力消耗的主力軍。LED作為照明光源，以其高節(jié)能、長壽命 等特性已經(jīng)進入各個照明領域。因此，以LED作為照明光源的路燈、隧道燈應運而生， 并且很快成為不少道路照明的工具。LED路燈、LED隧道燈以其低能耗、長壽命、環(huán) 保等優(yōu)點正越來越受到各國政府及人們的青睞，尤其是在能源危機、電力日趨緊張的今 天，LED路燈、LED隧道燈在道路照明中應用的優(yōu)勢不言而喻。但就目前的LED路燈、 LED隧道燈而言，還存在光照范圍不大，光照強度在路面上的分布不均勻的缺陷，從而 在一定程度上限制了 LED路燈、LED隧道燈的推廣應用。因此，需要設計一種新的技術 方案以克服上述問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種可以達到出光范 圍較大、光照強度更為均勻，且具有較高有效光能利用率的LED照明裝置。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種LED照明裝置，包括主體部和若干 LED發(fā)光模組，該發(fā)光模組包括若干LED、電路板以及對應所述LED設置的二次光學透 鏡，所述LED安裝于電路板上，所述二次光學透鏡安裝在所述LED的正上方，所述二次 光學透鏡包括一透鏡底座及光學處理模組，所述透鏡底座形成有LED光源放置槽，其特 征在于，所述光學處理模組包括光入射面，該光入射面為朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面為一 柱面；光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系 由兩條在法向(即光軸)上相互垂直的曲線運動而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列 條件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面為以光 軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z = C1XiCtl ；以及全反射側(cè)面，該全反射側(cè)面為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條 件Z = D1X+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面設置于所述光入射面的正上方位，覆蓋整個光 入射面；所述斜面光出射面對稱地設置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面 設置在所述全反射側(cè)面的正上方，覆蓋整個全反射側(cè)面；其中，X為光軸坐標，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標中的Y、Z坐標；上 述方程式中的項次以及各項的系數(shù)(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 、C0, D1,D0)根據(jù)實際照明需求，通過光線追跡計算、仿真進行優(yōu)化確定。 所述光入射面需與LED光源的相應外形尺寸精確定位。所述二次光學透鏡的光軸中心與所述LED光源芯片的中心重合并且保持符合設 計要求的間距。所述二次光學透鏡采用PMMA，PC, ZEONEX光學塑料注塑形成。所述LED發(fā)光模組還包括一反光罩，所述反光罩對應二次光學透鏡相應設置 有若干通孔，該反光罩外表面形成一層鏡面反射層，所述反光罩一端還設置有若干散熱 孔。所述LED發(fā)光模組還設有一導熱性能良好的材料制成的下殼體，所述電路板固 定在下殼體上。所述LED發(fā)光模組還設有一上殼體，該上殼體包括一固定邊以及由固定邊向上 凸伸形成的透明的出光罩，所述LED、二次光學透鏡、電路板以及反光罩收容于由該上 殼體與下殼體固定后形成的收容空間內(nèi)。所述LED發(fā)光模組還包括一固定框，所述固定框、上殼體、下殼體固定連接。所述的LED照明裝置是LED路燈或者LED隧道燈。一種LED照明裝置，包括主體部、若干LED及對應LED設置的若干二次光學 透鏡，所述二次光學透鏡安裝在所述LED的正上方，所述二次光學透鏡包括一透鏡底座 及光學處理模組，所述透鏡底座形成有LED光源放置槽，其特征在于，所述光學處理模 組包括光入射面，該光入射面為朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面為一 柱面；光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系 由兩條在法向(即光軸)上相互垂直的曲線運動而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列 條件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面為以光 軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z = C1XiCtl ；以及全反射側(cè)面，該全反射側(cè)面為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條 件Z = DiX+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面設置于所述光入射面的正上方位，覆蓋整個光 入射面；所述斜面光出射面對稱地設置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面 設置在所述全反射側(cè)面的正上方，覆蓋整個全反射側(cè)面；其中，X為光軸坐標，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標中的Y、Z坐標；上 述方程式中的項次以及各項的系數(shù)(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D1,
D0)根據(jù)實際照明需求，通過光線追跡計算、仿真進行優(yōu)化確定。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明LED照明裝置通過對其使用的二次光學透鏡的光入射 面以及光出射面的形狀及結(jié)構的改進，同時合理的設置一反光罩，在保證二次光學透鏡 形成的光斑的長寬比例以及照度均勻性的同時，又大幅度地提高了有效光能利用率，這 種照明特性的優(yōu)化對LED路燈、LED隧道燈的照明效果的改善作用尤其明顯。
圖1為本發(fā)明LED照明裝置的主視圖。圖2為本發(fā)明LED照明裝置的側(cè)視圖。圖3為本發(fā)明LED照明裝置中LED發(fā)光模組的主視圖。圖4為為本發(fā)明LED照明裝置中LED發(fā)光模組的立體分解示意圖。圖5為本發(fā)明LED照明裝置中二次光學透鏡的立體圖。圖6為本發(fā)明LED照明裝置中二次光學透鏡的主視圖。圖7為本發(fā)明LED照明裝置中二次光學透鏡的后視圖。圖8為圖6在安裝LED后沿A-A的剖視圖旋轉(zhuǎn)90°后的視圖。圖9為圖6在安裝LED后沿B-B的剖視圖旋轉(zhuǎn)90°后的視圖。
具體實施方式
請參閱圖1至圖2所示，本發(fā)明LED照明裝置7 (尤其指LED隧道燈、LED路 燈，本實施例圖示中顯示的是LED隧道燈)包括一主體部6及若干LED發(fā)光模組9，所 述LED發(fā)光模組9配置在所述主體部6的光源安裝空間(未標號)內(nèi)。請一并參閱圖3、圖4所示，所述LED發(fā)光模組9包括下殼體90、電路板91、 密封圈92、反光罩93、上殼體94、固定框95、固定螺釘96、光源LED3以及二次光學透 鏡8。其中，所述LED3安裝在電路板91上，所述二次光學透鏡8安裝在所述LED的正 上方，所述反光罩93上對應所述二次光學透鏡8設置有相應的通孔930，另外該反光罩 93的外表面形成有一層鏡面反射層(未示出)，且在該反光罩93的一端設置有若干散熱 孔931，所述電路板91固定在下殼體90(由導熱性能良好的材料制成，本實施例中采用的 是鋁)上，所述上殼體94包括一固定邊940以及由該固定邊940向上凸伸形成的透明的 出光罩941，該上殼體94固定連接于下殼體90上，所述LED3、電路板91、二次光學透 鏡8、反光罩93安裝后收容于上殼體94與下殼體90形成的收容空間(未標號)內(nèi)，所述 密封圈92用于密封上下、殼體90、94之間的連接，所述固定框95 (本實施例中采用不銹 鋼制成)形狀與上殼體94的固定邊940相一致，對應出光罩941的部分為中空的，所述 固定框95、上殼體94、下殼體90對應分別設置有若干固定孔(未標號)，并通過螺釘96 相固定，該等技術已為業(yè)界常規(guī)技術，在此不再贅述。請參一并閱圖5至圖9所示，所述二次光學透鏡8包括一透鏡底座1及光學處理 模組2，所述光學處理模組2位于所述透鏡底座1的正上方位，二者固定連接(本實施例 中二者為一體成型)，所述透鏡底座1形成有LED光源放置槽10，所述光學處理模組2 包括一光入射面21、光出射面21以及全反射側(cè)面23，其中所述光入射面21為朝出光方 向形成的凹坑表面形成，且所述光入射面21為一柱面；及一光出射面22，該光出射面22 包括曲面光出射面221和斜面光出射面222，其中，所述的曲面光出射面221系由兩條在 法向(即光軸)上相互垂直的曲線運動而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列條件X =A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+Btl ；所述的斜面光出射面222的軌跡滿足 下列條件Z = C1XiCtl;所述全反射側(cè)面23為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下 列條件Z = D1XiDtl;所述光入射面21位于整個二次光學透鏡8的中部，所述光出射面 22中的曲面光出射面221設置于所述光入射面21的正上方位，覆蓋整個光入射面21;所述斜面光出射面222對稱地設置于所述曲面光出射面221的兩側(cè)，且該斜面光出射面222 設置在所述全反射側(cè)面23的正上方，覆蓋整個全反射側(cè)面23;其中，X為光軸坐標， Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標中的Y、Z坐標；上述方程式中的項次以及各項的系 數(shù)(即 A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D1, Dtl)根據(jù)實際照明需求，通過光
線追跡計算、軟件仿真進行反復優(yōu)化確定，這樣就可做到既保證二次光學透鏡8形成的 光斑的長寬比例以及照度均勻性，又提高有效光能利用率。所述二次光學透鏡8的光入 射面21需與LED光源3的相應外形尺寸精確定位，確保LED芯片的中心與所述二次光 學透鏡8的光軸中心重合且兩者保持符合設計要求的間距。為便于加工，降低成本和減 輕重量，所述二次光學透鏡8采用光學塑料注塑成型，所用的光學塑料可以是PMMA， PC, ZEONEX等，根據(jù)所述透鏡所需的精度，性價比，耐熱性進行選用。
以上描述僅為本發(fā)明的實施例，諒能理解，在不偏離本發(fā)明構思的前提下，對 本發(fā)明的簡單修改和替換皆應包含在本發(fā)明的技術構思之內(nèi)。
權利要求
1. 一種LED照明裝置，包括主體部和若干LED發(fā)光模組，該發(fā)光模組包括若干 LED、電路板以及對應所述LED設置的二次光學透鏡，所述LED安裝于電路板上，所述 二次光學透鏡安裝在所述LED的正上方，所述二次光學透鏡包括一透鏡底座及光學處理 模組，所述透鏡底座形成有LED光源放置槽，其特征在于，所述光學處理模組包括 光入射面，該光入射面為朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面為一柱光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系由兩 條在法向(即光軸)上相互垂直的曲線運動而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列條 件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面為以光軸 為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z = C1XiCtl;以及全反射側(cè)面，該全反射側(cè)面為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z=DiX+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面設置于所述光入射面的正上方位，覆蓋整個光入射所述斜面光出射面對稱地設置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面設置 在所述全反射側(cè)面的正上方，覆蓋整個全反射側(cè)面；其中，X為光軸坐標，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標中的Y、Z坐標；上述方 程式中的項次以及各項的系數(shù)(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D” D0)根據(jù)實際照明需求，通過光線追跡計算、仿真進行優(yōu)化確定。
2.如權利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于所述光入射面需與LED光源的 相應外形尺寸精確定位。
3.如權利要求2所述的LED照明裝置，其特征在于所述二次光學透鏡的光軸中心 與所述LED光源芯片的中心重合并且保持符合設計要求的間距。
4.如權利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于所述二次光學透鏡采用 PMMA, PC, ZEONEX光學塑料注塑形成。
5.如權利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于所述LED發(fā)光模組還包括一反 光罩，所述反光罩對應二次光學透鏡相應設置有若干通孔，該反光罩外表面形成一層鏡 面反射層，所述反光罩一端還設置有若干散熱孔。
6.如權利要求5所述的LED照明裝置，其特征在于所述LED發(fā)光模組還設有一導 熱性能良好的材料制成的下殼體，所述電路板固定在下殼體上。
7.如權利要求6所述的LED照明裝置，其特征在于所述LED發(fā)光模組還設有一上 殼體，該上殼體包括一固定邊以及由固定邊向上凸伸形成的透明的出光罩，所述LED、 二次光學透鏡、電路板以及反光罩收容于由該上殼體與下殼體固定后形成的收容空間 內(nèi)。
8.如權利要求7所述的LED照明裝置，其特征在于所述LED發(fā)光模組還包括一固 定框，所述固定框、上殼體、下殼體固定連接。
9.如權利要求1-8中任一項所述的LED照明裝置，其特征在于所述的LED照明裝 置是LED路燈或者LED隧道燈。
10.—種LED照明裝置，包括主體部、若干LED及對應LED設置的若干二次光學透鏡，所述二次光學透鏡安裝在所述LED的正上方，所述二次光學透鏡包括一透鏡底座及 光學處理模組，所述透鏡底座形成有LED光源放置槽，其特征在于，所述光學處理模組 包括光入射面，該光入射面為朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面為一柱光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系由兩 條在法向(即光軸)上相互垂直的曲線運動而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列條 件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面為以光軸 為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z = C1XiCtl;以及全反射側(cè)面，該全反射側(cè)面為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z=DiX+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面設置于所述光入射面的正上方位，覆蓋整個光入射所述斜面光出射面對稱地設置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面設置 在所述全反射側(cè)面的正上方，覆蓋整個全反射側(cè)面；其中，X為光軸坐標，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標中的Y、Z坐標；上述方 程式中的項次以及各項的系數(shù)(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D” D0)根據(jù)實際照明需求，通過光線追跡計算、仿真進行優(yōu)化確定。
全文摘要
一種LED照明裝置，包括主體部及LED發(fā)光模組，該LED發(fā)光模組包括若干LED及二次光學透鏡，該二次光學透鏡包括透鏡底座及光學處理模組，所述光學處理模組包括光入射面，該光入射面為一柱面；光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，所述曲面光出射面系由兩條在光軸方向上相互垂直的曲線運動而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列條件X＝A2Z2+A4Z4+……+A0，X＝B2Y2+B4Y4+……+B0；斜面光出射面軌跡滿足下列條件Z＝C1X+C0；以及全反射側(cè)面，其軌跡滿足下列條件Z＝D1X+D0；光出射面中的曲面光出射面設置于光入射面的正上方，覆蓋整個光入射面；斜面光出射面對稱地設置于曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面設置在全反射側(cè)面的正上方，覆蓋整個全反射側(cè)面。
文檔編號F21V7/20GK102011947SQ200910195118
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權日2009年9月4日
發(fā)明者劉學勇, 樓洪獻 申請人:寧波安迪光電科技有限公司