本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種組合了曲面反射結(jié)構(gòu)、微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)和自由曲面透射結(jié)構(gòu)的led照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

與傳統(tǒng)光源相較，led在光效、亮度、散熱及使用壽命方面等方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在照明領(lǐng)域中，是公認(rèn)的綠色環(huán)保光源。隨著led的不斷發(fā)展，led倒裝封裝新技術(shù)正日趨成熟，與傳統(tǒng)正裝封裝技術(shù)相比，倒裝式封裝具有更簡(jiǎn)化的工藝流程、更大的發(fā)光面積和更高效的散熱效果等顯著的優(yōu)勢(shì)。將倒裝形式的led芯片和可彎曲的高導(dǎo)熱柔性基板結(jié)合使用，以滿足多樣化的led照明設(shè)計(jì)，如自由曲面照明設(shè)計(jì)。自由曲面照明設(shè)計(jì)可以最大化地控制照明系統(tǒng)中光束分布，以有效的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的照明。目前，led照明設(shè)計(jì)中仍存在的一些不可忽視問(wèn)題，如無(wú)法滿足特定的照明效果、眩光值高、結(jié)構(gòu)不夠緊湊、散熱效果差等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種可實(shí)現(xiàn)特定照明效果、防眩光、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱效果好的led照明系統(tǒng)。

可實(shí)現(xiàn)特定照明效果的微型防眩光led照明系統(tǒng)，包括柔性基板上倒裝形式的led光源組、鍍鋁層曲面反射結(jié)構(gòu)、微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)和可拆卸自由曲面透射結(jié)構(gòu)。光源發(fā)出的光經(jīng)鍍鋁層曲面反射形成斜入射平行光，光線再經(jīng)微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)形成準(zhǔn)直的出射光，最后經(jīng)可拆卸自由曲面透射，在照明面上形成預(yù)設(shè)的照明光斑。無(wú)需直視光源，起到了一定的防眩光的效果。

采用倒裝形式的led光源芯片組關(guān)于y軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，并呈環(huán)形均勻分布在柔性基板上，選擇45×45mil大小、發(fā)散角為120度的大功率芯片。柔性基板呈圓臺(tái)狀，其母線長(zhǎng)約1.6mm，與y軸正向呈60度角，散熱效果好。

鍍鋁層曲面反射結(jié)構(gòu)關(guān)于y軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，光源發(fā)出的光經(jīng)曲面反射結(jié)構(gòu)反射，出射光為平行光，且與y軸正方向成60度角。該曲面是由xy平面內(nèi)一段曲線繞y軸旋轉(zhuǎn)所得，其直徑約為28mm。

微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)關(guān)于y軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，與y軸成60度的斜入射光經(jīng)微棱鏡陣列，出射光為與y軸平行的準(zhǔn)直光束。該微棱鏡陣列由一組頂角為60度的等腰三角形繞y軸旋轉(zhuǎn)所得，制作簡(jiǎn)單，其直徑約為29mm。

可拆卸自由曲面透射結(jié)構(gòu)，控制準(zhǔn)直入射的光束，在照明區(qū)域形成特定的照明效果。需根據(jù)不同的照明要求單獨(dú)設(shè)計(jì)，及需要實(shí)現(xiàn)不同的照明效果，只需轉(zhuǎn)換不同的自由曲面透射結(jié)構(gòu)，其直徑約為3cm。

可實(shí)現(xiàn)特定照明效果的微型防眩光led照明系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)直徑約為3cm，厚度約為1cm，結(jié)構(gòu)緊湊。

本發(fā)明的有益效果：可通過(guò)更換可拆卸自由曲面透射結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同的照明需求、結(jié)構(gòu)緊湊、防眩光、散熱效果好。

附圖說(shuō)明

圖1可實(shí)現(xiàn)特定照明效果的微型防眩光led照明系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2可實(shí)現(xiàn)特定照明效果的微型防眩光led照明系統(tǒng)的剖示圖；

圖3柔性基板、led光源組和鍍鋁層曲而反射結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖；

圖4微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖；

圖5可拆卸自由曲面透射結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖；

圖6呈“cjlu”字母光斑的照明效果。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，可實(shí)現(xiàn)特定照明效果的微型防眩光led照明系統(tǒng)，包括：柔性基板上倒裝形式的led光源組1、鍍鋁層曲面反射結(jié)構(gòu)2、微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)3、可拆卸自由曲面透射結(jié)構(gòu)4。

如圖2所示，柔性基板上倒裝形式的led光源1發(fā)出的光，經(jīng)鍍鋁層自由曲面反射器2反射形成斜入射平行光，光線再經(jīng)微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)3，形成準(zhǔn)直的出射光，最后經(jīng)可拆卸自由曲面4透射，在照明面5上形成預(yù)設(shè)的照明光斑。

如圖3所示，可實(shí)現(xiàn)特定照明效果的微型防眩光led照明系統(tǒng)中，光源1的大小為45×45mil，發(fā)散角為120度，光源1的中心位于點(diǎn)a處。柔性基板呈圓臺(tái)狀，其母線長(zhǎng)約1.6mm。oa長(zhǎng)為0.8mm，與x軸正方向成30度角，將曲線上任意一點(diǎn)設(shè)為m(i)，將光源1視作點(diǎn)光源處理，其發(fā)出的邊緣光線分別為om(1)和om(n)，其中om(n)與x軸平行。經(jīng)曲面反射，反射光線與y軸正方向成60度角。鍍鋁層曲面反射結(jié)構(gòu)2是由曲線關(guān)于y軸旋轉(zhuǎn)所形成的，用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示該曲線，表達(dá)式為：

式中θ為x軸正方向，經(jīng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，與原點(diǎn)o與曲線上任意一點(diǎn)m(i)的連線的夾角，即x軸正方向，經(jīng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，與om(i)的夾角；ρ(θ)為om(i)的長(zhǎng)度。計(jì)算(1)式可知，鍍鋁層曲面反射結(jié)構(gòu)關(guān)于y軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，其直徑約為28mm。

如圖4所示，微棱鏡陣列的截面為頂角是60度的等腰三角形，經(jīng)鍍鋁層曲面反射的光線在微棱鏡的第一個(gè)面為垂直入射，在微棱鏡的第二個(gè)面發(fā)生全反射，出射光平行于y軸，實(shí)現(xiàn)了光束的準(zhǔn)直。微棱鏡陣列關(guān)于y軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，制作簡(jiǎn)單，其直徑約為29mm。

如圖5所示，可拆卸自由曲面透射結(jié)構(gòu)控制準(zhǔn)直入射的光束6，產(chǎn)生出射光束7，在照明區(qū)域形成特定的照明效果。需根據(jù)不同的照明要求單獨(dú)設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下：

根據(jù)矢量形式的折射定律，有

noao＝niai+pn(2)

式中，ai、ao和n分別為沿入射光線、折射光線和法線的單位矢量；兩介質(zhì)的折射率分別為ni和no；p為待定常數(shù)，當(dāng)光線的入射角為i時(shí)，p為

已知ai＝(0，1，0)平行于y軸，自由曲面上任意一點(diǎn)q的坐標(biāo)為(x，y，z)，q點(diǎn)處的單位法矢p可化為

ao可表示為

目標(biāo)照明面上的一點(diǎn)p的坐標(biāo)為(px，py，pz)，py為常數(shù)，ao也可表示為

由目標(biāo)照明面上的照明要求確定px和pz。最后根據(jù)能量守恒定律

等式左邊表示照明面上總的光通量，等式右邊表示光源發(fā)出的總的光通量，忽略能量的損耗。將(2)-(6)式代入到(7)式即可求出自由曲面上任意一點(diǎn)q的坐標(biāo)為(x，y，z)，確定自由曲面的面型。

計(jì)算表明可實(shí)現(xiàn)特定照明效果的微型防眩光led照明系統(tǒng)，其整體結(jié)構(gòu)直徑約為3cm，厚度約為1cm，結(jié)構(gòu)緊湊。

如圖6所示，實(shí)現(xiàn)了“cjlu”字母式樣的照明效果。

可實(shí)現(xiàn)特定照明效果的微型防眩光led照明系統(tǒng)，設(shè)計(jì)靈活，可通過(guò)設(shè)計(jì)并更換可拆卸自由曲面透射結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同的照明效果，如均勻的矩形光斑、花瓣形圖案、字母式樣等；且結(jié)構(gòu)小巧緊湊；無(wú)需直視光源，在一定程度上起到了防眩光的作用；采用了倒裝形式的led光源，提高了散熱效果；可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外照明。