專利名稱：內(nèi)表面配光的led燈具模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)表面配光的LED燈具模組。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速增長，全球能源短缺越來越嚴(yán)重。節(jié)能減排、尋求低碳發(fā)展 模式呼聲越來越響。就照明而言，其用電占了全世界總用電量的20%。在這個(gè)大背景下節(jié) 能高效的固態(tài)照明光源——發(fā)光二極管LED的技術(shù)不斷進(jìn)步，其光效不斷攀升，已開始在照 明、顯示領(lǐng)域逐漸應(yīng)用，LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展得如火如涂，尤其是LED在道路照明方面的應(yīng)用備受 關(guān)注?？萍疾繂?dòng)“十城萬盞”半導(dǎo)體照明示范工程更是將LED路燈推向廣闊市場。另一方面，從路燈維護(hù)的市政人員反饋的意見，LED路燈應(yīng)用還有一些常見的問 題，如燈具散熱、配光、驅(qū)動(dòng)器壽命、光源的壽命。有問題自然就要維護(hù)與檢修，但是由于LED 路燈的燈殼與LED光源粘接為一體并封在玻璃內(nèi)的常見的思路，使得維護(hù)極其困難。如果 路燈燈具里諸多的LED光源有部分損壞，就無法如高壓鈉燈那樣方便地更換光源，而只能 燈具整體取下更換。這也意味著LED路燈到了 3-5年左右的壽命期，就得一條路上的路燈 全部拋棄，重新裝一批。而傳統(tǒng)的鈉燈如果光源損壞，5分鐘就可以解決問題，光源壞了，燈 具仍然可繼續(xù)使用。而且，不同廠家外形尺寸功率均不一致，那就意味著LED路燈的通用性 差，如果采購了實(shí)力弱的廠家，將來維護(hù)的零部件也找不到。所以，在諸多LED路燈研討會(huì)現(xiàn)場，從深圳、上海、南京等路燈管理處的同行們都 不約而同的指出，希望LED路燈燈具要提高可維護(hù)性及方便檢修。而使燈具模塊化是提高 LED道路照明燈具可維護(hù)性的一種有效手段，見復(fù)旦大學(xué)申請的專利《一種模塊化的LED照 明燈具》，申請?zhí)?00910197212. 2。LED燈具模塊化是指燈具的外殼基座、電源驅(qū)動(dòng)器、LED 光源模組各自獨(dú)立，通過特定的接口相連接。而這三個(gè)部件中，最主要的就是LED光源模 組。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種新穎的LED燈具模組，即內(nèi)表面配光的LED燈具模組。本發(fā)明提出的一種內(nèi)表面配光的LED燈具模組，由內(nèi)曲面配光透鏡1、鋁合金殼體 2、LED光源3、鋁基板(PVB板)4、防水接頭5和防水膠圈6組成，其中LED光源3固定于鋁 基板4上，鋁基板4和防水接頭5分別固定于鋁合金殼體2上，內(nèi)曲面配光透鏡1固定于鋁 合金殼體2底部，內(nèi)曲面配光透鏡1和鋁合金殼體2之間設(shè)有防水防圈6 ；內(nèi)曲面配光透鏡 1由位于內(nèi)側(cè)的配光單元陣列和外表面1-3組成，外表面1-3底部為平面或曲率較大的近 似平面，內(nèi)側(cè)的配光單元陣列由若干個(gè)配光單元組成，每個(gè)配光單元由一個(gè)內(nèi)自由曲面1-2 組成，該內(nèi)自由曲面1-2對準(zhǔn)LED光源3。在該內(nèi)自由曲面1-2表面的四周也可以包含全反 射斜側(cè)面1-1，且全反射斜側(cè)面1-1的傾角為60° -80°。由于內(nèi)曲面配光透鏡1的外側(cè)為 平面或近似平面，因此，在用該模組制作需要防水防塵等的燈具時(shí)，該透鏡可以同時(shí)作為防 護(hù)之用，而無需外加防護(hù)玻璃，因而可以實(shí)現(xiàn)更高的燈具光學(xué)效率。
本發(fā)明中，所述鋁合金殼體2為水槽形狀，其外表面分布有散熱鰭片，鋁合金殼體 2也可以是其它高導(dǎo)熱材料制作而成。在鋁合金殼體表面放置防水膠圈6，并在防水膠圈6 上通過機(jī)械固定內(nèi)曲面配光透鏡1，在鋁合金殼體上固定防水接頭，實(shí)現(xiàn)其內(nèi)LED與外部驅(qū) 動(dòng)器的電氣連接。這樣，該LED模組本身實(shí)現(xiàn)了完全的防水、防塵。本發(fā)明中，鋁合金殼體2的內(nèi)部可以沿殼體四周及底部放置高反射率材料制作的 薄型反射器，該反射器與鋁合金殼體底部連接部分挖有多個(gè)小孔使LED光源3露出。該反 射器不會(huì)擋住LED發(fā)出的光但會(huì)將從內(nèi)曲面配光透鏡1等反射回殼體內(nèi)部的光再次反射后 經(jīng)過內(nèi)曲面配光透鏡1射出。因而，模組具有較高的效率。本發(fā)明中，所述內(nèi)自由曲面1-2的數(shù)目與LED光源3的數(shù)目一致。本發(fā)明中，所述內(nèi)曲面配光透鏡1的內(nèi)側(cè)配光單元的自由曲面1-2的形狀根據(jù)配 光要求而不同(詳見《一種針對點(diǎn)光源配光透鏡的設(shè)計(jì)方法》，公開號2009100461 . 5)，如 希望產(chǎn)生矩形光斑則為鞍形結(jié)構(gòu)，其長軸剖面為中間厚、兩邊薄，短軸剖面為中間薄、兩邊 厚。本發(fā)明中，所述內(nèi)曲面配光透鏡1的全反射斜側(cè)面1-1的傾角為60° -80°。本發(fā)明中，內(nèi)自由曲面1-2起光線折射作用，其功能是將LED光源3發(fā)出的光分布 改變所需要的光分布。如道路照明等應(yīng)用情況，則為在較遠(yuǎn)距離的平面上產(chǎn)生較均勻照度 的矩形光斑的光分布。本發(fā)明中，每個(gè)內(nèi)側(cè)的配光單元對應(yīng)一顆LED光源3，形成一個(gè)配光單元。每個(gè)配 光單元實(shí)現(xiàn)燈具照明應(yīng)用要求的光斑。當(dāng)需要的照度大于一個(gè)配光單元所需的照度時(shí)，可 采用多個(gè)配光單元，所形成的光斑形狀不變，照度是單個(gè)配光單元照度的簡單相加。本發(fā)明的主要特點(diǎn)有
㈠該LED光源模組集配光、散熱、IP防護(hù)等級于一體。其中通過防水接頭與電源驅(qū) 動(dòng)相連接，便于維護(hù)，如果LED光源模組內(nèi)LED損壞，可方便地從燈具內(nèi)取下，與驅(qū)動(dòng)器相分
1 O
㈡該LED光源模組的外表面1-3為平面或近似平面，內(nèi)表面1-2配光，這樣就省卻了 平板玻璃的使用。而平板玻璃會(huì)帶來10%以上的反射損失及吸收損失。這種透鏡單元一體 化的結(jié)構(gòu)意味著可以把燈具效率提高10%以上。而且外表面1-3為平面，便于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及 燈具的清洗等維護(hù)。㈢該LED光源模組內(nèi)的每顆LED光源3對應(yīng)一個(gè)二次光學(xué)配光單元。該配光單 元輸出的光線在照射目標(biāo)面形成所需要的光斑。在實(shí)際的燈具中，可以采用多個(gè)這樣的配 光單元以增加燈具的輸出總光通量。多個(gè)這樣的配光單元不改變在照射面的照度分布，而 照度是簡單相加。


圖1為內(nèi)表面配光LED燈具模組的整體圖。圖2為內(nèi)表面配光LED燈具模組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖3為內(nèi)表面配光LED燈具模組工作時(shí)的配光曲線圖。圖4為內(nèi)表面配光LED燈具模組的內(nèi)曲面配光透鏡1的主視圖。圖5為內(nèi)表面配光LED燈具模組的內(nèi)曲面配光透鏡1的俯視圖。
圖6為內(nèi)表面配光LED燈具模組的內(nèi)曲面配光透鏡1的側(cè)視圖。圖7為內(nèi)表面配光LED燈具模組的內(nèi)曲面配光透鏡1的橫向剖視圖。圖8為內(nèi)表面配光LED燈具模組的內(nèi)曲面配光透鏡1的透鏡單元的剖視圖。圖9為內(nèi)表面配光LED燈具模組的內(nèi)曲面配光透鏡1的透鏡單元的縱向剖視圖。圖中標(biāo)號1為內(nèi)曲面配光透鏡，2為燈具模組的鋁合金殼體，3為LED光源，4為鋁 基板(PCB板)，5為防水接頭，6為防水膠圈，1-1為內(nèi)曲面配光透鏡的全反射斜側(cè)面，1-2為 內(nèi)曲面配光透鏡的內(nèi)自由曲面，1-3為內(nèi)曲面配光透鏡的外表面。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1
如圖1和如圖2所示，一種內(nèi)表面配光的LED燈具模組，由內(nèi)曲面配光透鏡1、鋁合金殼 體2、LED光源3、PCB板4、防水接頭5、防水膠圈6組成。LED光源3焊在PCB板4上，PCB 板4、防水接頭5固定在鋁合金殼體2上，內(nèi)曲面配光透鏡1把防水膠圈6壓于鋁合金殼體 2，鋁合金殼體2外表面分布有散熱鰭片。內(nèi)曲面配光透鏡1的配光單元，套在LED光源3 上，兩者一起為一個(gè)照明功能單元。如圖4-圖7所示，內(nèi)曲面配光透鏡1由位于內(nèi)側(cè)的配光 單元陣列和外表面1-3組成，配光單元陣列由若干個(gè)配光單元組成，每個(gè)配光單元至少包 括一個(gè)內(nèi)自由曲面1-2，在內(nèi)自由曲面四周也可以包括全反射斜側(cè)面1-1。內(nèi)自由曲面1-2 位于外表面1-3上方，外表面1-3底部為平面，全反射斜側(cè)面1-1位于內(nèi)自由曲面1-2兩側(cè)， 內(nèi)自由曲面1-2對準(zhǔn)LED光源3。內(nèi)自由曲面1-2的數(shù)目與LED光源3的數(shù)目一致。全反 射斜側(cè)面1-1的傾角為60° -80°。對于道路照明等場合，要求產(chǎn)生矩形光斑，則配光單元 的內(nèi)曲面1-2為鞍形面，一個(gè)方向?yàn)閮蛇吅?、中間薄，這樣可以拉大出射光的光束角，如圖9 所示；另一個(gè)方向?yàn)橹虚g厚、兩邊薄，這樣可以減小出射光的光束角，如圖8所示。這個(gè)LED 燈具模組可以應(yīng)用在模塊化的道路照明燈具中。本發(fā)明的工作過程如下
可以將此內(nèi)表面配光LED燈具模組置于模塊化燈具的燈殼中，通過防水接頭與電子驅(qū) 動(dòng)器相連接，驅(qū)動(dòng)器提供電源后，即此模組可點(diǎn)亮使用。也可以將此LED燈具模組直接加以 電子驅(qū)動(dòng)器點(diǎn)亮。如圖3所示是采用該模組制作的道路照明燈具，產(chǎn)生要求的蝙蝠翼配光。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)表面配光的LED燈具模組，由內(nèi)曲面配光透鏡(1)、鋁合金殼體Q)、LED光源 (3)、鋁基板、防水接頭( 和防水膠圈(6)組成，其特征在于LED光源C3)固定于鋁基板 ⑷上，鋁基板⑷和防水接頭(5)分別固定于鋁合金殼體(2)上，內(nèi)曲面配光透鏡⑴固 定于鋁合金殼體( 底部，內(nèi)曲面配光透鏡(1)和鋁合金殼體( 之間設(shè)有防水膠圈(6)； 內(nèi)曲面配光透鏡(1)由位于內(nèi)側(cè)的配光單元陣列和內(nèi)曲面配光透鏡的外表面(1- 組成， 內(nèi)曲面配光透鏡的外表面(1-3)底部為平面或曲率較大的近似平面，內(nèi)側(cè)的每個(gè)配光單元 陣列至少包含一個(gè)內(nèi)自由曲面(1-2)，每個(gè)內(nèi)自由曲面(1-2)對準(zhǔn)LED光源(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)表面配光的LED燈具模組，其特征在于所述鋁合金殼體 (2)為水槽形狀，其外表面分布有散熱鰭片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)表面配光的LED燈具模組，其特征在于所述內(nèi)曲面配光透 鏡內(nèi)側(cè)的內(nèi)自由曲面(1-2)的數(shù)目與LED光源(3)的數(shù)目一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)表面配光的LED燈具模組，其特征在于所述內(nèi)曲面配光透 鏡(1)的內(nèi)側(cè)配光單元的自由曲面(1-2)的形狀根據(jù)配光要求而不同，矩形光斑則為鞍形 結(jié)構(gòu)，其長軸剖面為中間厚、兩邊薄，短軸剖面為中間薄、兩邊厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)表面配光的LED燈具模組，其特征在于所述內(nèi)自由曲面 (1-2)四周分布有全反射斜側(cè)面(1-1)，且全反射斜側(cè)面(1-1)的傾角為60° -80°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)表面配光的LED燈具模組，其特征在于鋁合金殼體O)的 內(nèi)部沿殼體內(nèi)部四周及底部放置高反射率材料制作的薄型反射器，該反射器與鋁合金殼體 (2)底部連接部分開有多個(gè)小孔，使LED光源C3)露出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)表面配光的LED燈具模組。它由內(nèi)曲面配光透鏡、鋁合金殼體、LED光源、PCB板、防水接頭和防水膠圈組成。LED光源焊在PCB板上，PCB板、防水接頭固定在鋁合金殼體上，內(nèi)曲面配光透鏡把防水膠圈壓于鋁合金殼體。內(nèi)曲面配光透鏡的外表面為平面或曲率較大的近似平面，內(nèi)側(cè)為多個(gè)配光單元組成的自由曲面陣列。由于配光單元集成為一體且外表面為平面或近似平面，減少了燈具常用的防水、防塵的平板玻璃的使用，減少了反射損失，所以光線出射效率高，能提高能量利用率。此LED燈具模組適用于道路照明、隧道照明、投光照明、及停車場、工廠車間等室內(nèi)照明。
文檔編號F21V31/00GK102072429SQ201010607990
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者劉木清, 江程 申請人:劉木清