CN101373048B - 一种led光源结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED光源结构，包括支架、安装在支架的上平面上的透镜、LED芯片封装在支架和透镜组成的腔体内，透镜上表面为两个相连的半椭球面或半球面结构，这两个半椭球面或半球面以LED芯片的中心轴线对称分布，两半椭球面或半球面相连的交汇面为狭长平面，位于两半椭球面或半球面的短轴延长线两边对称设置两个反射弧形凸起，反射弧形凸起固定在支架的上平面上。本发明可使LED芯片侧面发出的光，通过透镜的折射与反射改变出光形状，按照矩形的照射面进行汇聚与分配，减少了光线的二次折射与反射，提高了LED芯片的出光率和光照均匀度，使照射路面无光斑、无暗区、无眩光。

Description

一种LED光源结构
技术领域
本发明涉及一种用于LED路灯的LED光源结构。
背景技术
LED(发光二极管)作为一种半导体发光材料，具有节能、环保、显色性好、发光稳定等特点，与其他发光材料相比较，以其绿色、高效、可靠、耐用的优势将逐步替代传统灯具。LED路灯是用多个大功率LED光源组合，并采用平面点阵形式分布，通过外置透镜或反射杯进行二次光学配光，控制光线的分布范围，发出的光成为一个长条形光带沿路面方向铺展，满足道路照明需要。
目前LED作为路灯光源存在的主要缺陷是：LED在路灯中均需要通过外置导光或反光进行二次光学设计，才能使LED的光照范围、光度曲线符合长矩形道路照明的需求，这不仅增加了LED路灯的成本，同时导致LED的二次光损失。实际使用时，由于LED光源发出的光具有指向特性，是具有一定方向性投射的光源，所以受LED的方向性出光所限，所组合的路灯灯体照射范围仍然有限，路灯的灯杆中心区域照射亮度较高，而远离中心的边缘区域较暗，在其有效光照范围内的亮度均匀性较差。
发明内容：
本发明的目的是为克服LED路灯照明的不足，提供了一种光照均匀的LED光源结构。
本发明采用的技术方案是：包括支架、安装在支架的上平面上的透镜、LED芯片封装在支架和透镜组成的腔体内，透镜上表面为两个相连的半椭球面或半球面结构，这两个半椭球面或半球面以LED芯片的中心轴线对称分布，两半椭球面或半球面相连的交汇面为狭长平面，在两半椭球面或半球面的短轴延长线上设置以LED芯片的中心轴线对称分布的两个反射弧形凸起，反射弧形凸起固定在支架的上平面上。
本发明的有益效果是：
1、透镜外表面是对称拟合的双椭球面或半球面，与LED芯片封装在一起，可使LED芯片侧面发出的光，通过透镜的折射与反射改变出光形状，对LED芯片发出的光按照矩形的照射面进行汇聚与分配，在出光正面引导成长矩型。
2、不通过其他二次配光即可满足大功率LED路灯配光要求，减少了光线的二次折射与反射，提高了LED芯片的出光率。
3、提高光照均匀度，使照射路面无光斑、无暗区、无眩光。
4、工艺简单，降低了LED路灯的制作成本。
5、提高道路照明安全性，广泛用于快速路、主干路、次干路等道路照明。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的结构图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1使用时的光线跟踪示意图；
图4是图3的光强极坐标分部图。
具体实施方式
如图1、2所示，由硅树脂材料制作的透镜4安装在导热支架7的光滑上平面11上，支架7是由高温尼龙材料注塑成型，透镜4底部与支架7的上平面11相平，透镜4通过4个凸台8与支架7紧密粘合。LED芯片10封装在支架7和透镜4组成的腔体内。支架7的腔体内固定着反射杯6，反射杯6中填充了折射率为1.53的硅胶与荧光粉的混合物，混合物先期固化成型。LED芯片10位于反射杯6底部中心且固定在支架7底部的导热座9上，导热座9是由铜材压注而成的导热热沉，LED芯片10的电极引线焊接于支架7上。
透镜4上表面为两个相连的半椭球面或半球面结构，右边的半椭球面或半球面结构1和左边的半椭球面或半球面结构2是对称拟合的，这两个半椭球面或半球面以LED芯片10垂直方向的中心轴线对称分布，这两个半椭球面或半球面形成的长轴4-2在如图2所示的水平方向上。这两半椭球面或半球面的相连处的交汇面5形成狭长的平面。这两球心与透镜4底平面相平。在两半椭球面或半球面的短轴4-1延长线上设置以LED芯片10的中心轴线对称分布的两个反射弧形凸起3，短轴4-1与长轴4-2互相垂直，所述两个反射弧形凸起3固定在支架7的上平面11上。反射杯6的斜面与水平方向成60°角，反射杯6外口直径大小介于所述两个半椭球面或半球面的球心中心距离的1/3与1/2之间的任一数值。
反射杯6中所填充的硅胶与荧光粉的混合物和LED芯片10以及支架7是通过模压封装成单元模块的。如图1所示，从LED芯片10发出的光，穿透硅胶与荧光粉的混合物后形成白光，通过反射杯6汇聚后直接穿透透镜4，并通过交汇面5的狭长平面发射出去，而在水平两侧方向通过折射与反射将光线拉长，反射光在上平面11处与支架7反射交汇，在水平方向45～55°角度范围内形成强的光场；相反在垂直方向通过半椭球面或半球面结构折射的收缩，以及弧形凸起3处的全反射使光在垂直方向发射距离缩短，从而控制整个光的发射方向为长条的矩形，如图3、4所示。
本发明可通过调整半椭球面或半球面结构的长轴4-2和短轴4-1的尺寸，改变长条矩形光斑的形状。当本发明用于制作路灯时，可将本发明按照一定的等间距平面排列在路灯的散热基板上，通过LED本身的配光即可使光线覆盖整个道路的横截路面，即使灯具在单侧布灯的情况下，也能达到合适的照度和均匀度，使光源的利用率大大提升。

Claims (5)

1.一种LED光源结构，包括支架(7)、安装在支架(7)的上平面(11)上的透镜(4)、LED芯片(10)封装在支架(7)和透镜(4)组成的腔体内，其特征是：透镜(4)上表面为两个相连的半椭球面或半球面结构(1、2)，这两个半椭球面或半球面以LED芯片(10)的中心轴线对称分布，两半椭球面或半球面相连的交汇面(5)为狭长平面，在两半椭球面或半球面的短轴(4-1)延长线上设置以LED芯片(10)的中心轴线对称分布的两个反射弧形凸起(3)，反射弧形凸起(3)固定在支架(7)的上平面(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种LED光源结构，其特征是：支架(7)的腔体内固定着反射杯(6)，LED芯片(10)位于反射杯(6)底部中心且固定在支架(7)底部的导热座(9)上。
3.根据权利要求2所述的一种LED光源结构，其特征是：反射杯(6)的斜面与水平方向成60°角；反射杯(6)外口直径大小介于所述两个半椭球面或半球面的球心中心距离的1/3与1/2间。
4.根据权利要求2所述的一种LED光源结构，其特征是：反射杯(6)中填充了折射率为1.53的硅胶与荧光粉的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种LED光源结构，其特征是：透镜(4)底部与支架(7)的上平面(11)相平且通过4个凸台(8)与支架(7)粘合。
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