專利名稱：Led照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
LED照明裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及LED照明技術(shù)，更確切地說，涉及一種LED照明裝置。
背景技術(shù)：
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(lǐng)域。因此，以LED作為照明光源的路燈、隧道燈應(yīng)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(yīng)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(yīng)用。因此，需要設(shè)計一種新的技術(shù)方案以克服上述問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)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。本實用新型是通過以下技術(shù)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(yīng)所述LED設(shè)置的二次光學(xué)透鏡，所 述LED安裝于電路板上，所述二次光學(xué)透鏡安裝在所述LED的正上方，所述二次光學(xué)透鏡包 括一透鏡底座及光學(xué)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(xué)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 = C1X-Cci ；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=DX+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面設(shè)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(shè)置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面設(shè) 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(biāo)，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標(biāo)中的Y、Z坐標(biāo)；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。[0011]所述光入射面需與LED光源的相應(yīng)外形尺寸精確定位。所述二次光學(xué)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(shè) 計要求的間距。所述二次光學(xué)透鏡采用PMMA，PC, ZEONEX光學(xué)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(yīng)二次光學(xué)透鏡相應(yīng)設(shè)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(shè)置有若干散熱孔。所述LED發(fā)光模組還設(shè)有一導(dǎo)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(shè)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(xué)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(yīng)LED設(shè)置的若干二次光學(xué)透鏡， 所述二次光學(xué)透鏡安裝在所述LED的正上方，所述二次光學(xué)透鏡包括一透鏡底座及光學(xué)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(xué)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 = C1X-Cci ；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
=D^+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面設(shè)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(shè)置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面設(shè) 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(biāo)，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標(biāo)中的Y、Z坐標(biāo)；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(shù)相比，本實用新型LED照明裝置通過對其使用的二次光學(xué)透鏡的光入 射面以及光出射面的形狀及結(jié)構(gòu)的改進，同時合理的設(shè)置一反光罩，在保證二次光學(xué)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為本實用新型LED照明裝置的主視圖。圖2為本實用新型LED照明裝置的側(cè)視圖。[0029]圖3為本實用新型LED照明裝置中LED發(fā)光模組的主視圖。圖4為為本實用新型LED照明裝置中LED發(fā)光模組的立體分解示意圖。圖5為本實用新型LED照明裝置中二次光學(xué)透鏡的立體圖。圖6為本實用新型LED照明裝置中二次光學(xué)透鏡的主視圖。圖7為本實用新型LED照明裝置中二次光學(xué)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，本實用新型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(biāo)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(xué)透鏡8。其中，所 述LED3安裝在電路板91上，所述二次光學(xué)透鏡8安裝在所述LED的正上方，所述反光罩93 上對應(yīng)所述二次光學(xué)透鏡8設(shè)置有相應(yīng)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(shè)置有若干散熱孔931，所述電路板91固 定在下殼體90(由導(dǎo)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(xué)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(biāo)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(yīng)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(yīng)分別設(shè) 置有若干固定孔(未標(biāo)號)，并通過螺釘96相固定，該等技術(shù)已為業(yè)界常規(guī)技術(shù)，在此不再 贅述。請參一并閱圖5至圖9所示，所述二次光學(xué)透鏡8包括一透鏡底座1及光學(xué)處理模 組2，所述光學(xué)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(xué)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 = C1X+C0 ；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 = D^+Do ；所述光入 射面21位于整個二次光學(xué)透鏡8的中部，所述光出射面22中的曲面光出射面221設(shè)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(shè)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(shè)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(biāo)，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標(biāo)中的Y、Z 坐標(biāo)；上述方程式中的項次以及各項的系數(shù)(即A2、A4.......A0,B2^B4.......BojC1^CojD1,D0)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(fù)優(yōu)化確定，這樣就可做到既保證二次光學(xué)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(xué)透鏡8的光入射面21需與LED光源3的相應(yīng)外形尺寸精確定位，確保LED芯片 的中心與所述二次光學(xué)透鏡8的光軸中心重合且兩者保持符合設(shè)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(xué)透鏡8采用光學(xué)塑料注塑成型，所用的光學(xué)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。 以上描述僅為本實用新型的實施例，諒能理解，在不偏離本實用新型構(gòu)思的前提 下，對本實用新型的簡單修改和替換皆應(yīng)包含在本實用新型的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)。
權(quán)利要求一種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(yīng)所述LED設(shè)置的二次光學(xué)透鏡，所述LED安裝于電路板上，所述二次光學(xué)透鏡安裝在所述LED的正上方，所述二次光學(xué)透鏡包括一透鏡底座及光學(xué)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(xué)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＝C1X+C0；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+D0；所述光出射面中的曲面光出射面設(shè)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(shè)置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面設(shè)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(biāo)，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標(biāo)中的Y、Z坐標(biāo)；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。
2.如權(quán)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(yīng)外形尺寸精確定位。
3.如權(quán)利要求2所述的LED照明裝置，其特征在于所述二次光學(xué)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(shè)計要求的間距。
4.如權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于所述二次光學(xué)透鏡采用PMMA，PC, ZEONEX光學(xué)塑料注塑形成。
5.如權(quán)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(yīng)二次光學(xué)透鏡相應(yīng)設(shè)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(shè)置有若干散熱孔。
6.如權(quán)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(shè)有一導(dǎo)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(quán)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(shè)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(xué)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(quán)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(quán)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。
10.一種LED照明裝置，包括主體部、若干LED及對應(yīng)LED設(shè)置的若干二次光學(xué)透鏡，所 述二次光學(xué)透鏡安裝在所述LED的正上方，所述二次光學(xué)透鏡包括一透鏡底座及光學(xué)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(xué)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+……+Atl, X = B2Y2+B4Y4+……+Btl ；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<formula>formula see original document page 3</formula>；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<formula>formula see original document page 3</formula>所述光出射面中的曲面光出射面設(shè)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(shè)置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面設(shè)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(biāo)，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標(biāo)中的Y、Z坐標(biāo)；上 述方程式中 的項次以及各項的系數(shù)，即A2、A4、……A0, B2^B4,……Btl，CpCtl, DpDtl,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。
專利摘要一種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(xué)透鏡，該二次光學(xué)透鏡包括透鏡底座及光學(xué)處理模組，所述光學(xué)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(shè)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(shè)置于曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面設(shè)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F21W131/103GK201568818SQ200920209168
公開日2010年9月1日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者劉學(xué)勇, 樓洪獻 申請人:寧波安迪光電科技有限公司