專利名稱：Led路燈光源模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種LED路燈光源模組。
背景技術(shù)：
隨著LED的發(fā)光效率和可靠性的持續(xù)提高及其生產(chǎn)成本的不斷降低，將LED用于 道路照明已成為照明領(lǐng)域的一種技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。盡管目前白光LED的明視覺光效還低于高 壓鈉燈，但由于白光LED的光譜較寬，通過合理地調(diào)整其光譜能量分布，預(yù)期可以在中間視 覺狀態(tài)下獲得比高壓鈉燈更高的發(fā)光效率，而且由于LED光源的定向性好，光能的利用率 高，因此采用較低功率的LED路燈就可替代較高功率的高壓鈉燈，從而在節(jié)能減排方面具 有十分突出的優(yōu)勢(shì)。此外，采用LED路燈還具有如下主要優(yōu)點(diǎn)①LED路燈具有較高的顯色 性，有助于提高駕駛員和行人的視覺靈敏度；②LED的可靠性好，使用壽命長(zhǎng)，可以大大降 低道路照明的維護(hù)成本；③LED不使用汞等有害物質(zhì)，采用LED路燈替代高壓鈉燈有助于改 善人居環(huán)境；④LED的工作溫度范圍寬，在嚴(yán)寒地區(qū)采用LED路燈替代高壓鈉燈，不僅可以 避免高壓鈉燈難啟動(dòng)的問題，而且在同樣的熱阻條件下，環(huán)境溫度越低，LED的結(jié)溫越低，其 發(fā)光效率越高； LED采用直流驅(qū)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流易于實(shí)現(xiàn)LED路燈的調(diào)光，從而可 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能。 不過，由于LED屬于朗伯光源，其發(fā)光強(qiáng)度呈余弦分布，其空間立體角為180° ，要 將LED用于道路照明，必須借助特殊的光學(xué)系統(tǒng)，使LED的光束射向特定的方向，以滿足特 定的光強(qiáng)分布要求，并提高LED器件的光能利用效率。目前，在道路照明用LED光源配光設(shè) 計(jì)方面主要有如下兩種方式圖1A、圖IB給出了一種習(xí)用的LED路燈燈頭結(jié)構(gòu)，這種燈頭 結(jié)構(gòu)將LED器件1'的安裝板2'設(shè)計(jì)成具有一定角度，可通過改變LED器件1'的安裝角度 a來增大照射角度13并改善其光分布。盡管這樣做基本上可以滿足道路照明的光分布要 求，但是由于這種LED路燈中LED器件1'的安裝角度并不是連續(xù)改變的，因此路燈整體的 光分布(包括照射范圍和光強(qiáng)分布等)仍然不夠理想；此外，根據(jù)道路照明要求在對(duì)路燈光 源進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，其模具需要進(jìn)行較大的改變，甚至需要重新設(shè)計(jì)和制作，使得燈具的設(shè)計(jì)成 本和制造成本相對(duì)較高。另一種經(jīng)過改進(jìn)的LED路燈(如圖1C所示)則采用平面安裝方式 配合二次光學(xué)透鏡設(shè)計(jì)，通過在一次封裝成型的LED器件l"上加裝特殊設(shè)計(jì)的二次光學(xué)透 鏡3"來實(shí)現(xiàn)道路照明所需要的矩形光分布。這種LED路燈結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)帶有二次 光學(xué)透鏡3"的LED器件l"本身都能形成近似矩形的光斑和較大的照射角度(如120° )。 這樣，在平面安裝LED器件1"的情況下就能夠形成道路照明所需要的照射角度和光強(qiáng)分 布，只要根據(jù)LED器件1"的光通量水平、道路寬度、燈桿高度、燈桿間距等設(shè)計(jì)參數(shù)及散熱 需要來確定LED器件1"的數(shù)量及排布方式，就可方便地實(shí)現(xiàn)LED路燈的配光設(shè)計(jì)(尤其是 照射范圍、光強(qiáng)分布和照度分布)，從而可以降低LED路燈的設(shè)計(jì)成本和制造成本。這種習(xí) 用的LED路燈結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于必須借助二次光學(xué)透鏡來滿足配光要求，由于二次光學(xué)透鏡 3"與LED器件l"之間有間隙存在，存在不同的介質(zhì)界面，增加了光從LED芯片到目標(biāo)照射 區(qū)域的傳播過程中的損耗，導(dǎo)致這種LED路燈光源的整體光效有所降低。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種光能損耗小、光強(qiáng)分布均勻的LED路燈光源模組。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是 本實(shí)用新型是一種LED路燈光源模組，包括多個(gè)LED器件和LED光源支撐體，所述 的多個(gè)LED器件貼裝在光源支撐體上；所述的LED器件主要由帶反射杯的PCB板、涂有熒光 粉的LED芯片和透明封裝體構(gòu)成，所述的涂有熒光粉的LED芯片安裝在PCB板的反射杯中 央；所述的透明封裝體覆蓋在LED芯片上，透明封裝體的下部充滿反射杯并與LED芯片接 觸，透明封裝體的上部露在反射杯外。 所述的覆蓋在LED芯片上的透明封裝體露在反射杯外部分的四個(gè)側(cè)面呈半圓弧
體狀，頂面為平面，且兩個(gè)側(cè)面之間的距離不同，其形狀近似于長(zhǎng)條形面包。 所述的透明封裝體露在反射杯外部分與PCB板接觸面之間設(shè)有一個(gè)過渡段，該過
渡段呈一個(gè)兩端圓形、中間矩形狀。 所述的光源支撐體采用高熱導(dǎo)率金屬制成，該光源支撐體的光源承載面為一平 面。 采用上述方案后，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、由于本實(shí)用新型的透明封裝體覆蓋在LED芯片上，透明封裝體的下部充滿反射 杯并與LED芯片接觸，避免了采用二次光學(xué)透鏡進(jìn)行配光時(shí)，由于在二次光學(xué)透鏡與LED器 件之間存在不同的介質(zhì)界面而引起的光從LED芯片到目標(biāo)照射區(qū)域的傳播過程中的損耗， 提高了LED路燈的整體光效。 2、由于本實(shí)用新型透明封裝體露在反射杯外部分、與PCB板接觸面呈一個(gè)兩端圓 形、中間矩形狀，其形狀近似于長(zhǎng)條形面包，LED芯片能夠形成道路照明光源所需要的特殊 光分布，尤其是具有近似矩形的光斑和較大的照射角度(如120° )，符合光強(qiáng)分布要求，這 不僅可以在平面安裝LED器件的情況下就能夠滿足道路照明對(duì)于照射角度和光強(qiáng)分布的 要求，更有助于優(yōu)化LED路燈的配光和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并降低其設(shè)計(jì)和制造成本，進(jìn)一步增強(qiáng)LED 照明在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢(shì)。 3、由于本實(shí)用新型的光源支撐體的光源承載面為一平面，所述光源模組由數(shù)個(gè)經(jīng) 過一次封裝成型的LED器件構(gòu)成，該器件能夠形成道路照明光源所需要的特殊光分布，尤 其是具有近似矩形的光斑和較大的照射角度(如120° )，符合光強(qiáng)分布要求。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

圖1A、圖1B是習(xí)用的通過改變器件安裝角度來進(jìn)行配光的LED路燈的典型燈頭結(jié) 構(gòu)； 圖1C給出了采用二次光學(xué)透鏡來進(jìn)行配光的平面安裝型LED路燈的典型燈頭結(jié) 構(gòu)； 圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型LED器件的軸測(cè)圖；[0019] 圖4A是圖3沿A-A線的剖視圖； 圖4B是圖3沿B-B線的剖視圖； 圖5是多個(gè)本實(shí)用新型的組合圖； 圖6A、圖6B是本實(shí)用新型的縱向剖視面和橫向剖視面的光路圖； 圖7A是本實(shí)用新型所述LED路燈光源模組的極坐標(biāo)光強(qiáng)分布圖； 圖8A給出了采用8個(gè)本實(shí)用新型所述LED光源模組制作的LED路燈的極坐標(biāo)光
強(qiáng)分布圖。
具體實(shí)施方式如圖2所示，本實(shí)用新型是一種LED路燈光源模組，包括多個(gè)LED器件1和LED光 源支撐體2。 所述的多個(gè)LED器件1采用平面貼裝的方式固定在LED光源支撐體2上，其貼裝 工藝采用導(dǎo)熱膠粘貼或回流焊。 如圖5所示，多塊LED路燈光源模組拼接起來，可構(gòu)成一個(gè)不同規(guī)格的路燈光源。 如圖3所示，所述的LED器件1主要由帶反射杯的PCB板11、涂有熒光粉的LED芯 片12和特殊形狀的透明封裝體13構(gòu)成。所述的涂有熒光粉的LED芯片12安裝在PCB板 11的反射杯111中央；所述的透明封裝體13覆蓋在LED芯片12上，透明封裝體13的下部 131充滿反射杯111并與LED芯片12接觸，使得透明封裝體13與LED芯片12沒有間隙，透 明封裝體13的上部132露在反射杯111外。 如圖3所示，所述的透明封裝體13露在反射杯外的上部132的四個(gè)側(cè)面1321、 1322、 1323、 1324呈半圓弧體狀，頂面為平面1325，且側(cè)面1321、 1323與側(cè)面1322、 1324之 間的距離不同，其形狀近似于長(zhǎng)條形面包。在透明封裝體13露在反射杯111外部分與PCB 板11接觸面之間設(shè)有一個(gè)過渡段1326，該過渡段1326呈一個(gè)兩端圓形、中間矩形狀。 在實(shí)際應(yīng)用中，透明封裝體13的長(zhǎng)軸方向應(yīng)沿著道路方向，在此方向LED光源具 有較大的照射角度(90 150° );而其短軸方向則垂直于道路方向，LED光源在此方向的 照射角度較小(45 90° )。 本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方法 首先根據(jù)道路照明的設(shè)計(jì)參數(shù)，如道路寬度、燈桿高度和燈桿間距等確定LED路 燈所需要的照射角度和照射范圍，再根據(jù)所用LED芯片的幾何尺寸與所選封裝材料的折射 率等參數(shù)來優(yōu)化反射杯和透明封裝體的尺寸，使LED光源模組滿足所述道路照明要求的光 分布。然后根據(jù)所述道路的照度要求和本實(shí)用新型LED光源模組的光通量水平確定所需 LED光源模組的數(shù)量和排布方式。最后將所述LED光源模組安裝在適當(dāng)?shù)慕饘倨桨迳?，再?合驅(qū)動(dòng)、散熱及美學(xué)設(shè)計(jì)就構(gòu)成LED路燈。 在實(shí)際應(yīng)用中可參照不同的道路寬度、燈桿高度和燈桿間距等照明設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì) LED路燈的照射范圍和照度分布的要求，并根據(jù)所用LED芯片12的尺寸及封裝方式(單芯 片或多芯片集成)對(duì)所述反射杯111、PCB板11及封裝體的尺寸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，然后結(jié) 合實(shí)際測(cè)量對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修正并確定最佳取值。 本實(shí)用新型所用PCB板11采用導(dǎo)熱通路與導(dǎo)電通路相分離的方式。為了提高LED 光源的光能利用效率，PCB板11所帶反射杯的內(nèi)表面可以加鍍銀反射層。[0035] 本實(shí)用新型所用透明封裝體13采用PMMA、 PC等高透光率樹脂材料或耐紫外輻射 及溫度穩(wěn)定性更好的硅膠材料來制造，透明封裝體13所用材料及其尺寸參數(shù)的確定應(yīng)與 反射杯111和LED芯片12的尺寸參數(shù)相匹配。為了增強(qiáng)LED光源承受熱應(yīng)力的能力，所述 透明封裝體13與LED芯片12及PCB板11之間的粘結(jié)體可采用柔性透光材料。所述封裝 體13與PCB板11之間的固定方式可以根據(jù)需要選擇管腳固定或卡槽固定等方式。 本實(shí)用新型所述LED路燈光源模組既可采用小功率單芯片LED和大功率單芯片 LED，也可采用小功率或大功率多芯片集成LED，但要根據(jù)光源發(fā)光面的幾何尺寸來修正所 述反射杯和透明封裝體的幾何參數(shù)。 本實(shí)用新型可以形成近似矩形的照射光斑及所需要的光強(qiáng)分布，照射光斑的長(zhǎng)寬
比可以達(dá)到i : i 5 : 1，典型值為2 : i 3 : i ;在沿道路方向，照射角度范圍可以達(dá)
到90 150° ，典型照射角度是120。。 本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)實(shí)施例 實(shí)施例1 : 采用0. 98X0. 98mm2的大功率LED芯片作為所述路燈光源模組的發(fā)光體，采用單 芯片封裝方式，并選用折射率為1. 41的硅膠作為封裝材料。所述LED路燈將用于4車道道 路照明，道路寬度約15m，加上隔離帶和緊急?？繋У膶挾瘸醪蕉?0m，燈桿高度為10m， 燈桿間距為30-35m，而且相鄰兩盞路燈的光束之間要有少量迭加，以避免形成過暗的照射 區(qū)域，這要求LED路燈在沿道路方向的照射角度達(dá)到115-125° 。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí) 用新型采用的一次封裝成型LED光源模組(如圖2和圖3所示)由帶反射杯的PCB板11、 涂敷有熒光粉的LED芯片12和透明封裝體13構(gòu)成。PCB板11的尺寸為40X40mm，PCB板 11上帶有16個(gè)反射杯lll，所述反射杯的排列方式為4X4陣列，反射杯111的中心間距為 lOrnm。在照射距離為31. 6cm的條件下得到所述LED光源模組的極坐標(biāo)光強(qiáng)分布及照度分布 分別如圖7A所示。對(duì)于涂敷好熒光粉的LED發(fā)光單元，測(cè)得其光通量約為1051m，所述LED 光源模塊的總光通量約為l，6801m。圖7A表明，采用本實(shí)用新型所述一次封裝成型LED光 源模塊，達(dá)到照射目標(biāo)面上的光通量約為1589. 41m，其光通利用效率約為94.6%。與此同 時(shí)，所述LED光源模組的照射光斑近似為矩形，其長(zhǎng)寬比介于2 : 1 3 : 2。在設(shè)想的沿 道路方向，LED器件的最大發(fā)光強(qiáng)度位于60。附近，其光束角約為140° ;而在垂直于道路 方向，LED光源模組的最大光強(qiáng)位于34。附近，其光束角約為100° ，基本滿足目標(biāo)道路照 明的光強(qiáng)分布要求。 實(shí)施例2: 采用8個(gè)實(shí)施例1所述一次封裝成型LED光源模組組裝成LED路燈，所述LED光 源模組的排布方式為4X2，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。該LED路燈總計(jì)有128個(gè)發(fā)光單元，其耗電 功率約為140W，總光通量約為13，3401m。在照射距離為10m的情況下得到該LED路燈的極 坐標(biāo)光強(qiáng)分布和照度分布分別如圖8A所示。不難看出，所述LED路燈在沿道路方向和垂直 于道路方向的照射角度和光強(qiáng)分布與所述LED光源模組一致；但是其照射面積和照度值有 較大的變化，這是由于LED發(fā)光單元的數(shù)量和照度測(cè)試距離不同所致。 實(shí)施例1和實(shí)施例2表明，采用本實(shí)用新型所述LED路燈光源模組，在所述LED光 源模組能夠滿足道路照明的光強(qiáng)分布和照度分布要求的情況下，只需對(duì)所述LED光源模組 進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合即可實(shí)現(xiàn)LED路燈的配光設(shè)計(jì)，這無疑為L(zhǎng)ED路燈的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了極大的便利。 本實(shí)用新型的重點(diǎn)就在于透明封裝體覆蓋在LED芯片上，透明封裝體的下部充 滿反射杯并與LED芯片接觸。
權(quán)利要求一種LED路燈光源模組，包括多個(gè)LED器件和LED光源支撐體，所述的多個(gè)LED器件貼裝在光源支撐體上；其特征在于所述的LED器件主要由帶反射杯的PCB板、涂有熒光粉的LED芯片和透明封裝體構(gòu)成，所述的涂有熒光粉的LED芯片安裝在PCB板的反射杯中央；所述的透明封裝體覆蓋在LED芯片上，透明封裝體的下部充滿反射杯并與LED芯片接觸，透明封裝體的上部露在反射杯外。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈光源模組，其特征在于所述的覆蓋在LED芯片上的透明封裝體露在反射杯外部分的四個(gè)側(cè)面呈半圓弧體狀，頂面為平面，且兩個(gè)側(cè)面之間的距離不同，其形狀近似于長(zhǎng)條形面包。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈光源模組，其特征在于所述的透明封裝體露在反射杯外部分與PCB板接觸面之間設(shè)有一個(gè)過渡段，該過渡段呈一個(gè)兩端圓形、中間矩形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈光源模組，其特征在于所述的光源支撐體采用高熱導(dǎo)率金屬制成，該光源支撐體的光源承載面為一平面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種LED路燈光源模組，包括多個(gè)LED器件和LED光源支撐體，多個(gè)LED器件貼裝在光源支撐體上；所述的LED器件主要由PCB板、涂有熒光粉的LED芯片和透明封裝體構(gòu)成，LED芯片安裝在PCB板的反射杯中央；透明封裝體覆蓋在LED芯片上，透明封裝體的下部充滿反射杯并與LED芯片接觸，透明封裝體的上部露在反射杯外。由于本實(shí)用新型的透明封裝體覆蓋在LED芯片上，透明封裝體的下部充滿反射杯并與LED芯片接觸，避免了采用二次光學(xué)透鏡進(jìn)行配光時(shí)，由于在二次光學(xué)透鏡與LED器件之間存在不同的介質(zhì)界面而引起的光從LED芯片到目標(biāo)照射區(qū)域的傳播過程中的損耗，提高了LED路燈的整體光效。
文檔編號(hào)F21W131/103GK201487711SQ200920138229
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者孫會(huì)忠, 鄭代順, 黃智煒 申請(qǐng)人:廈門市信達(dá)光電科技有限公司