專利名稱：Led發(fā)光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
LED發(fā)光模組
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED照明技術(shù)，更確切地說(shuō)，涉及一種LED發(fā)光模組。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(gè)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(zhǎng)壽命等特性 已經(jīng)進(jìn)入各個(gè)照明領(lǐng)域。因此，以LED作為照明光源的路燈、隧道燈應(yīng)運(yùn)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(zhǎng)壽命、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)正越來(lái)越受 到各國(guó)政府及人們的青睞，尤其是在能源危機(jī)、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(shì)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(qiáng)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(jì)一種新的LED發(fā)光模組以克服上述問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種新型的LED發(fā) 光模組，使用該LED發(fā)光模組的LED照明裝置具備出光范圍較大、光照強(qiáng)度更為均勻，且具 有較高有效光能利用率的特性。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種LED發(fā)光模組，包括若干LED、電路 板以及對(duì)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(yùn)動(dòng)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(duì)稱軸的 斜平面，其軌跡滿足下列條件Z = QX+Q ；以及全反射側(cè)面，該全反射側(cè)面為以光軸為對(duì)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(gè)光入 射面；所述斜面光出射面對(duì)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(gè)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(xiàng)次以及各項(xiàng)的系數(shù)(即A2、A4.......Aq，B2、B4.......B0, Q.Co^^Do)根據(jù)實(shí)際
照明需求，通過(guò)光線追跡計(jì)算、仿真進(jìn)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(jì)要求的間距。所述二次光學(xué)透鏡采用PMMA，PC, ZE0NEX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(duì)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。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型LED發(fā)光模組通過(guò)對(duì)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(jìn)，同時(shí)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(zhǎng)寬比例以及照度均勻性的同時(shí)，又大幅度地提高了有效光能利用率。

圖1為本實(shí)用新型LED發(fā)光模組的主視圖。圖2為為本實(shí)用新型LED發(fā)光模組的立體分解示意圖。圖3為本實(shí)用新型LED發(fā)光模組中二次光學(xué)透鏡的立體圖。圖4為本實(shí)用新型LED發(fā)光模組中二次光學(xué)透鏡的主視圖。圖5為本實(shí)用新型LED發(fā)光模組中二次光學(xué)透鏡的后視圖。圖6為圖4在安裝LED后沿A-A的剖視圖旋轉(zhuǎn)90°后的視圖。圖7為圖4在安裝LED后沿B_B的剖視圖旋轉(zhuǎn)90°后的視圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1至圖2所示，本實(shí)用新型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(duì)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(shí)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(hào))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(shí)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(duì)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(duì) 應(yīng)分別設(shè)置有若干固定孔(未標(biāo)號(hào))，并通過(guò)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。[0027]請(qǐng)參一并閱圖3至圖7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(shí)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(yùn)動(dòng)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+……+B。；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(duì)稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z = D1X+Do ；所述光入 射面21位于整個(gè)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(gè)光入射面21 ；所述斜面光出射面222對(duì)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(gè)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(xiàng)次以及各項(xiàng)的系數(shù)(即A2、A4.......A0，B2、B4.......B0，C1、C0，D1、
D0)根據(jù)實(shí)際照明需求，通過(guò)光線追跡計(jì)算、軟件仿真進(jìn)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(zhǎng)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(jì)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, ZE0NEX等，根據(jù)所述透鏡所需的精度，性價(jià)比，耐熱性進(jìn)行選用。以上描述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，諒能理解，在不偏離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提 下，對(duì)本實(shí)用新型的簡(jiǎn)單修改和替換皆應(yīng)包含在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)。
權(quán)利要求一種LED發(fā)光模組，包括若干LED、電路板以及對(duì)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(yùn)動(dòng)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(duì)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(duì)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(gè)光入射面；所述斜面光出射面對(duì)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(gè)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(xiàng)次以及各項(xiàng)的系數(shù)，即A2、A4、……A0，B2、B4、……B0，C1、C0，D1、D0，根據(jù)實(shí)際照明需求，通過(guò)光線追跡計(jì)算、仿真進(jìn)行優(yōu)化確定。
2.如權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光模組，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發(fā)光模組，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(jì)要求的間距。
4.如權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光模組，其特征在于所述二次光學(xué)透鏡采用PMMA，PC, ZE0NEX光學(xué)塑料注塑形成。
5.如權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光模組，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(duì)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發(fā)光模組，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發(fā)光模組，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發(fā)光模組，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。
專利摘要一種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(yùn)動(dòng)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(gè)光入射面；斜面光出射面對(duì)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(gè)全反射側(cè)面。
文檔編號(hào)F21V23/00GK201582652SQ200920209169
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)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(xiàn) 申請(qǐng)人:寧波安迪光電科技有限公司