CN101625074A

CN101625074A - 发光二极管灯光照明装置

Info

Publication number: CN101625074A
Application number: CN200810127670A
Authority: CN
Inventors: 罗智玮; 徐运强; 朱翊麟
Original assignee: CREATE OPTO ELECTRONICS Co Ltd
Current assignee: CREATE OPTO ELECTRONICS Co Ltd
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-13

Abstract

本发明是一种发光二极管(LED)灯光照明装置，包含一发光二极管(LED)阵列(array)及一外罩(holder)，其中，所述LED阵列是利用复数个发光二极管(LED)并依需要以某一形态(pattern)排列形成；所述外罩是密封罩设在LED阵列的前方外围，防水并保护LED阵列，且所述外罩在面对LED阵列的对应板面上设有一孔槽阵列，并利用复数个配合LED使用的第二透镜(2nd lens)分别对应嵌设在孔槽阵列的各孔槽中并结合成一体以形成一第二透镜阵列，使LED阵列所产生的LED灯光可经过所述第二透镜阵列而向外投射；此种结构使过程损耗降低、有效照明度提高、组装容易、光学效率提升及使用效率增进等多重功效。

Description

发光二极管灯光照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种发光二极管(LED)灯光照明装置。

背景技术

利用发光二极管(light-emitting diode，简称LED)作为灯光照明装置的光源已是现有技术，且应用领域已相当广泛如手电筒、台灯、车灯、车前灯及车尾灯组、路灯、或其他电子产品的辅助照明装置如照相机闪光灯、扫描照明光源装置等，其大都是使用复数个发光二极管(LED)以形成阵列而作为光源，而上述LED阵列是指将复数个LED依灯光照明装置的需要而排列成某一形态(pattern)，如线条性排列、矩阵排列、同心圆形排列等，但不限制上述排列；而一发光二极管(LED)基本上包含：一基座用以承载LED晶粒并使LED晶粒外接电源、在导电后发光的一或数个LED晶粒、及一层或多层由透光性树脂材料成型的罩盖式透镜体(cover lens)，一般通称为LED的第一透镜，用以包覆在上述基座与LED晶粒的外部而封装成一LED组件(LED assembly，在本发明中简称LED)，使用时，LED芯片发出的光线经过第一透镜再投射向外。

在LED的应用上，不同用途的灯光照明装置各有不同的使用需求及条件，如手电筒一般要求平行光束且投射较远，台灯及车尾灯组一般要求在一定的距离及面积内照明度足够且均匀(但不刺眼)，车前灯一般要求投射一定的距离及面积且照明度足够，路灯要求在一段距离内照明度足够且灯光投射范围最好能涵盖一长宽比约3∶1的矩形区域(路灯约间隔30公尺设立且高度约6～20公尺)，而为使LED灯光或数个LED所形成的LED阵列的灯光能符合上述不同用途的灯光照明装置的需求，在使用LED为光源时，各LED除了在封装结构上已具有基本的第一透镜外，在LED的前方处(即LED灯光投射方向的前方)一般都再配置一第二透镜，以提升LED灯光的使用效率，即增加有效照明度(照明单位：1ux＝1m/m²)及降低过程损耗，或调整LED灯光的照射面积及其照明度均匀性；而因光线穿过任何介质时均会产生过程损耗，如被介质吸收或被界面(两介质之间)反射，相对会降低有效照明度，进而影响其使用效率，因此，上述第二透镜一般是利用光学玻璃或光学塑胶材料制成以降低过程损耗，并可由精密模造成型工艺或塑胶射出成型工艺，但不限制于此，以在第二透镜上作出所想要的光学面以提升第二透镜的光学效率；但光学玻璃或光学塑胶材料材料成本相对提高，不适合制作具有大体积的光学元件，且当光学元件的体积越大或光学面越多时，制作其精密模具成型工艺或塑胶射出成型工艺所须使用的模具及其工装就相对困难，不利于产量化。

又在目前利用发光二极管(LED)作为光源的应用技术中，如应用于手电筒、台灯、车灯、车前灯及车尾灯组、路灯等灯光照明装置，因发光二极管(LED)及相关的电路配件(如用以承置LED的电路板)必须具有防水功能以避免损坏，因此大部分在LED及其第二透镜的外围会另再设置一灯罩(外罩)以达成防水保护效果；然而，由于所述灯罩(外罩)的体积一般较大，如常见的户外路灯的灯罩(外罩)，因此若直接利用光学玻璃或光学塑胶材料制成所述灯罩(外罩)，则不但不符合经济原则及节能减碳需求，且加工有相当的困难度而难以有效控管；而若以一般玻璃或塑胶材料制成所述灯罩(外罩)，则LED灯光至少须经过第二透镜及灯罩(外罩)的后才再向外投射，此时其过程损耗相对增加(一般玻璃或塑胶材料的光耗损约8～15％)，有效照明度即相对降低，严重影响所述灯光照明装置的使用效率。

由上可知，在以发光二极管(LED)为光源的应用技术中，发展一种过程损耗小、有效照明度高、制造及组装容易且成本低的灯光照明装置，确实有其必要性及迫切性。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，发明一种发光二极管灯光照明装置。

为了上述目的及其它目的，本发明提供一种发光二极管(LED)灯光照明装置，其包含一发光二极管(LED)阵列(array)及一外罩(holder)，其中，所述LED阵列是利用复数个发光二极管(LED)并依需要而以某一形态(pattern)排列形成；所述外罩是密封罩设在LED阵列的前方外围以防水并保护LED阵列，其中，所述外罩在面对LED阵列的对应板面上设有一孔槽阵列，并利用复数个配合LED使用的第二透镜(2nd lens)分别对应嵌设在孔槽阵列的各孔槽中并结合成一体以形成一第二透镜阵列，使LED阵列所产生的LED灯光可经过所述第二透镜阵列而向外投射，以降低LED灯光的过程损耗，提高LED灯光的有效照明度，而增进LED灯光照明装置的光学效率及使用效率。

其中，所述外罩上所设的孔槽阵列的形态(pattern)并不限制，其可依据LED阵列的形态而对应配合设计，使LED阵列中各LED所发出的灯光可对应经过所述孔槽阵列中所对应嵌设的第二透镜而向外投射，以提高LED灯光的有效照明度，并增进LED灯光照明装置的光学效率及使用效率。

其中，所述外罩上所设孔槽阵列的孔槽的形状并不限制，其是依据对应嵌设在孔槽中的第二透镜的外型而配合设计，使所述第二透镜的成型模具设计、光学面设计及生产加工可相对简单，有利于提升第二透镜的光学效率及简化LED灯光照明装置的组装作业。

附图说明

图1是本发明LED灯光照明装置一实施例的侧面剖视示意图；

图2是图1所示实施例的一俯视示意图(外罩上的孔槽阵列尚未嵌设第二透镜)；

图3是图1所示实施例的一俯视示意图(其第二透镜阵列与LED阵列为一对一对应配合)；

图4是图1所示实施例的一俯视示意图(其第二透镜阵列与LED阵列为非一对一对应配合)；

图5是本发明LED灯光照明装置另一实施例的侧面剖视示意图。

附图标记说明：1、2-发光二极管(LED)灯光照明装置；10-LED阵列；11-发光二极管(LED)；12-第一透镜；13-镜筒(barrel)；20-外罩；21-对应板面；22-孔槽阵列；23-孔槽；30-第二透镜(2ndlens)；31-第二透镜阵列；32-凸缘。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

参考图1至图3，其分别是本发明LED灯光照明装置一实施例的侧面剖视及其外罩上尚未嵌设或已嵌设第二透镜的俯视示意图。本发明是一种发光二极管(light-emitting diode，简称LED)灯光照明装置1，主要包含一LED阵列(array)10及一外罩(holder)20；其中，所述LED灯光照明装置1的形状、组装型态及尺寸大小并不限制，可依应用领域的不同需要而配合设计，如针对手电筒、台灯、车灯、车前灯及车尾灯组、路灯、或其他电子产品的辅助照明装置如照相机闪光灯、扫描照明光源装置等不同的应用而提供不同的设计，而本实施例是以路灯或同类物品为例说明，但非用以限制本发明。

所述LED阵列10是利用复数个发光二极管(LED)11以某一形态(pattern)排列形成，其中，所述LED阵列10的排列形态(pattern)并不限制，如线条性排列、矩阵排列、同心圆形排列等，其可依应用领域的不同需要而配合设计，如针对手电筒、台灯、车灯、车前灯及车尾灯组、路灯、或其他电子产品的辅助照明装置如照相机闪光灯、扫描照明光源装置等不同的应用而提供不同形态的LED阵列10，而本实施例如图1至图3所示是以路灯或同类物品为例说明，所述LED阵列10为一矩阵排列形态，但非用以限制本发明。各发光二极管11是由LED芯片(图中未示)及第一透镜(1st lens或cover lens)12组成，使LED芯片发出的光线经过第一透镜12而向外投射如图1所示，至于发光二极管11的封装结构、组装结构、发光型态、加工及相配合的电路设计等并不限制，可随使用或结构需要而设计，而由于所述的设计是利用现有技术可达成，故在此不再赘述。

所述外罩20是密封罩设在LED阵列10的前方外围以对所述LED阵列10提供防水保护效果，至于外罩20的形状、组装型态及尺寸大小等并不限制，可依应用领域的不同需要而配合设计，如所述外罩20可利用塑胶射出成型工艺制成一体成型结构体如图1所示，也可为由多件物组成的组合式结构体(图未示)；又所述外罩20至少包含一对应板面21以面对LED阵列10，而在所述对应板面21上设有一孔槽阵列22，如图2所示，所述孔槽阵列22是利用复数个孔槽23以某一形态(pattern)排列形成，如图2所示，其中，所述孔槽阵列22的排列形态(pattern)并不限制，如线条性排列、矩阵排列、同心圆形排列等，其可依应用领域的不同需要而配合设计，如针对手电筒、台灯、车灯、车前灯及车尾灯组、路灯、或其他电子产品的辅助照明装置如照相机闪光灯、扫描照明光源装置等不同的应用而提供不同排列形态的孔槽阵列22，而本实施例如图1至图3所示，其是以路灯或同类物品为例说明，所述孔槽阵列22为一矩阵排列形态，且与LED阵列10形成对称状态，但非用以限制本发明。

再利用复数个配合发光二极管(LED)11使用的第二透镜(2nd lens)30分别对应嵌设在孔槽阵列22的各孔槽23中，并与外罩20，尤其是所述对应板面21，结合成一体，使复数个第二透镜30在对应板面21上形成一第二透镜阵列31；其中，所述第二透镜(2nd lens)30的外型及尺寸大小是配合孔槽23设计以使其可对应嵌设在孔槽23中并结合成一体，而其结合方式不限制，可通过粘胶粘结固定并达成防水效果；至于第二透镜30的光学面设计并不限制，其可依应用领域的不同需要而配合设计，如针对手电筒、台灯、车灯、车前灯及车尾灯组、路灯、或其他电子产品的辅助照明装置如照相机闪光灯、扫描照明光源装置等不同的应用而提供不同光学面设计，而本实施例如图1、图3所示是以路灯或同类物品为例说明，但非用以限制本发明。

又，所述外罩20或对应板面21上所设的孔槽阵列22的排列形态(pattern)并不限制，其以依据LED阵列10的排列形态而对应配合设计为最佳，以使所形成的第二透镜阵列31也与LED阵列10对应配合如图3、图4所示，以达成第二透镜阵列31中各第二透镜30的使用功能。

本发明上述的LED阵列(array)10、孔槽阵列22及第二透镜阵列31之间的配合关系，可依实际使用需要而作其他变更设计，例如：LED阵列(array)10中各发光二极管(LED)11的设立位置并不限制只设立一个发光二极管(LED)11，如可利用两个发光二极管(LED)11并排设立在LED阵列(array)10中的一设立位置上，且LED阵列(array)10中所使用的发光二极管(LED)11也不限制为同一规格；又所述孔槽阵列22中各孔槽23并不限制为同一形状或大小，以图2、图3为例说明，如可将相邻的两个孔槽23连通成一较大孔槽(即约原来孔槽23的两倍大)，再利用一相等大小的第二透镜30(即约原来第二透镜30的两倍大)嵌设在所述较大孔槽中，当然若孔槽阵列22中各孔槽23设计为同一形状或大小(即同一规格)如图2、图3所示，则第二透镜30也可设计为同一规格，有利于第二透镜30的产量化制造，相对可降低生产成本；又如图3所示，第二透镜阵列31中各第二透镜30与LED阵列10中各发光二极管(LED)11之间为一对一对应配合关系，也就是针对第二透镜阵列31中的每一第二透镜30，在LED阵列10中均设有一发光二极管(LED)与的一对一对应配合如图3所示，但上述的一对一对应配合关系并不限制，如图4所示在LED阵列10中各发光二极管(LED)11只一对一对应于第二透镜阵列31中的部分第二透镜30，此时未与发光二极管(LED)11对应的第二透镜30可利用一般玻璃或塑胶制成的第二透镜代用体(可与第二透镜30相同形状)嵌设在扎槽23中以取代正规的第二透镜30，以减少第二透镜30的使用数量以降低材料成本。则使用时，LED阵列10各发光二极管(LED)11所发出的灯光都可对应经过第二透镜阵列31中的第二透镜30而再向外投射，可提高LED灯光的有效照明度，并增进LED灯光照明装置1的光学效率及使用效率。

由于本发明发光二极管(LED)灯光照明装置1是先在外罩20或对应板面21上设置一孔槽阵列22，再利用复数个第二透镜30分别对应嵌设在孔槽阵列22的各孔槽23中，因此外罩20或对应板面21与第二透镜30为分开制作，且孔槽阵列22的孔槽23的形状基本上是依据对应嵌设在孔槽23中的第二透镜30的外型而配合设计，因此，本发明所使用的第二透镜30的成型模具的设计、制作及生产加工可相对简易，且第二透镜30的光学面也可简易达成最佳化设计，有利于提升第二透镜30的光学效率，并相对简化本发明LED灯光照明装置1的组装作业。

再参考图5所示，其是本发明LED灯光照明装置另一实施例的侧面剖视示意图。本实施例的LED灯光照明装置2与前一实施例的LED灯光照明装置1的主要差别是在于：本实施例的发光二极管(LED)11与第二透镜30之间可通过一镜筒13连接成一体，其中，所述第二透镜30的环周缘上可预设一凸缘32供与镜筒13的上口缘部对应卡合，以使第二透镜30可简易组合在镜筒13的上端处而形成一发光二极管(LED)模块，而在组合完成后，由所述镜筒13的连接作用，可使发光二极管(LED)11与第二透镜30同时自动对准对位，使LED芯片发出的光线经过第一透镜12并由镜筒13内部而投射至第二透镜30再向外投射，有利于简化后续的组装作业；而在组装时，所述模块的第二透镜30仍可嵌设在对应的孔槽23中；又以本发明的技术领域而言，本实施例中由发光二极管(LED)11、镜筒13及第二透镜30所组成的发光二极管(LED)模块属现有技术，故于此不再详述所述镜筒13的细部结构及其与发光二极管(LED)11、第二透镜30之间的结合方式。

由上所述，LED阵列10中各发光二极管(LED)11所发出的LED灯光可经过所述第二透镜阵列31的第二透镜30而向外投射，由于所述外罩20至少兼具第二透镜30及防水保护的双重功能，因此可有效克服现有LED灯光装置在第二镜片的外部再设一保护用透明灯罩造成光度相对损耗的缺点；又由于所述第二透镜30与外罩20之间是分开制造再组装结合，因此可避免以第二透镜的光学玻璃或塑胶材料直接制作包含第二透镜与外罩的一体式外罩，造成材料成本增加、制造不易且第二透镜精确度不易控制的问题，故可达成过程损耗降低、有效照明度提高、组装容易、光学效率提升及使用效率增进等多重功效。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1、一种发光二极管灯光照明装置，包含一发光二极管阵列及一外罩，其特征在于：

所述的发光二极管阵列是由复数个发光二极管排列形成；

所述的外罩罩设在所述发光二极管阵列的前方外围，所述外罩包含一对应板面，所述的对应板面面对所述的发光二极管阵列，而所述的对应板面上设有一孔槽阵列，所述孔槽阵列由复数个孔槽排列形成，复数个第二透镜分别对应所述的发光二极管嵌设在所述孔槽阵列的孔槽中且与所述对应板面结合成一体；所述的复数个第二透镜在所述的对应板面上形成一第二透镜阵列。

2、根据权利要求1所述发光二极管灯光照明装置，其特征在于，所述发光二极管阵列的排列形态是依照发光二极管灯光照明装置的应用领域的需要而配合设计。

3、根据权利要求1所述发光二极管灯光照明装置，其特征在于，所述发光二极管阵列的排列形态是线条性排列、矩阵排列或同心圆形排列中一种。

4、根据权利要求1所述发光二极管灯光照明装置，其特征在于，所述孔槽阵列与所述发光二极管阵列形成对称状态。

5、根据权利要求1所述发光二极管灯光照明装置，其特征在于，所述发光二极管阵列是利用复数个相同或不相同规格的所述的发光二极管排列形成。

6、根据权利要求1所述发光二极管灯光照明装置，其特征在于，所述孔槽阵列中的孔槽具有相同或不相同的形状及大小。

7、根据权利要求1所述发光二极管灯光照明装置，其特征在于，所述嵌设在孔槽阵列的孔槽中的复数个第二透镜为相同规格或不相同规格。

8、根据权利要求1所述发光二极管灯光照明装置，其特征在于，所述第二透镜与所述孔槽之间由粘胶粘结固定。

9、根据权利要求1所述发光二极管灯光照明装置，其特征在于，所述发光二极管与对应的所述第二透镜之间设置一镜筒，所述的发光二极管与所述的第二透镜通过所述镜筒连接成一体。

10、根据权利要求9所述发光二极管灯光照明装置，其特征在于，所述第二透镜的环周缘上设有一凸缘，所述凸缘与所述镜筒的上口缘部对应卡合，使所述第二透镜组合在所述镜筒的上端处。