CN101858492A - 一种led照明装置及其在灯具中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED照明装置及其在灯具中的应用。LED照明装置由散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩构成，在光源与灯罩之间或灯罩之上设置一层光转换发光膜，厚度为30～200μm。所述的光转换发光膜可以被紫外或蓝光光源所发出的200～480nm范围的光激发，发出发射光谱峰值波长在440～640nm范围的光，并且与剩余紫外或蓝光复合成白光或红、橙、黄、黄绿、兰绿、绿、兰、紫、紫红色光。用于各种灯具上，例如大功率路灯、隧道灯、洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等，使得照明灯具的光色均一性，色彩范围、显色性和纯度得到大幅提高，也从根本上改善了传统灯具的眩光问题。

Description

一种LED照明装置及其在灯具中的应用
技术领域
本发明涉及一种LED照明装置及其在灯具中的应用，属于半导体照明领域。
技术背景
地球和人类的文明是伴随着光源产生和发展不断向前的。光源发展到今天，已经由最初的太阳光、火等单一的自然光，演变到人类发明的白炽灯、荧光灯、场致光源、节能灯、激光、新型LED等丰富的二次光源。
现在的二次光源，如各型灯具以及显示器中的背光源，基本上包含材料支撑结构，驱动和控制电路，光学辅助组件和发光体等组成。以新型的大功率LED灯具为例，它就主要由以下几部分组成：散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩；有的灯具中还含有LED透镜，用于实现特殊的光学特性。由于LED本身的发热量大，所以现在的LED灯具的材料支撑结构，一般多采用散热效果好，成本可控，加工相对简便的压铸铝扇翅结构，印刷线路板采用金属芯的印制线路，如铝基板或铜基板。LED作为直流低压电流控制型元器件，它的驱动电路，一般采用恒流源电路，控制采用嵌入式处理器，进行脉宽调制的控制方式。由于现在人类照明需求的个性化和特殊性，LED的光学特性往往不能满足实际的应用需求，所以现在的LED灯具，一般采用光学组件(如各类透镜)，对LED光源本身进行二次光学改进。这类LED灯具包括，LED路灯、隧道灯、洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等。这类LED灯具普遍存在的问题是：单颗LED发热量大，造成其寿命下降，由于封装工艺，白色LED之间存在亮度不一致和均匀性差的缺点，整体灯具容易产生眩光，彩色灯具颜色主要依赖LED本身颜色，更换颜色必须更换LED，各种颜色的LED本身亮度也不均匀、色衰期不一致等。
围绕上述问题，LED设计工程技术人员使用了很多新方法进行改进。如实用新型专利CN200720121404.1，CN200720128205.3，CN200720172029.3，CN200720200729.9等，但是相关改进的方法，没能从光源本身进行深入的改进，基本是在材料支撑结构或光学组件上，进行改进。这类改进方法虽然对解决发热量大，眩光等问题有一定作用。但是，它没能解决单颗LED颜色单一，整体亮度不均匀的问题，同时为了解决热量和眩光的问题，带来了加工工艺复杂，成本大幅增加的缺点，给LED灯具的市场推广带来一定的消极影响。
另外，传统白光LED灯具存在亮度不一致、均匀性差、色温易偏离和显色性差的缺点。如实用新型专利CN200620154614[1].6，其利用玻璃、塑料、胶片等载体，与荧光粉结合形成特种材料，并使用蓝色LED光源进行激发，改善了上述光学问题。但是，因为LED数量少，所以该型灯具亮度偏低；荧光粉与玻璃和塑料的结合，使得荧光粉含量增加，提高了此灯具的成本；在实用新型中，光源和三种材料的结合方式，限制了LED灯具的尺寸，也难于达到良好的照明和光学效果。
再如发明专利CN200710072829.2CN，提出几种解决现有白光LED缺陷的方法，其中的膜类应用方式，虽然改善了白光LED的缺陷，但是相应的发明结构没有很好的和光学设计结合应用，而且结构形式单一，使用不够灵活，不能在现有灯具上方便使用，存在应用范围的局限，并不能满足现有各型LED灯具的广泛应用。
在白光LED产生及LED在各型灯具中应用开始，各国的相关技术人员，就始终把解决白光LED亮度一致性，LED彩色实现的方便性，LED灯具的散热性、LED的高寿命性(抗老化性)和LED整体光色的均一性、显色性、眩光等问题，作为科研攻关的重点方向。
发明内容
本发明的主要目的是，提供一种可以改善各种白光灯具光色的均一性和防眩光性的LED照明装置，该装置具有较高显色指数，便于实现灯具彩色变换和应用。
本发明的技术方案如下：
一种LED照明装置，其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩，或者在光源之上还设置LED透镜，所述LED照明装置中设有具有光转换功能的发光膜，所述发光膜位于光源与灯罩之间或灯罩之上；如果在蓝光LED点光源上设置有LED透镜，所述发光膜除了位于光源与灯罩之间或灯罩之上，也可以直接贴覆于LED透镜的上表面。
所述的光源为1个或多个蓝光LED点光源；根据LED照明装置的设计和使用需求，可将具有光转换功能的发光膜置于特定位置，以改善LED照明装置整体光色的均一性、显色性和眩光等问题。
所述具有光转换功能的发光膜是含有荧光材料的薄膜，厚度为30～200μm；
具体方案：所述具有光转换功能的发光膜贴覆于蓝光LED的表面；
或者将具有光转换功能的发光膜贴覆于灯罩的内表面；
或者将具有光转换功能的发光膜贴覆于灯罩的外表面；
LED照明装置有透镜结构时，除了将具有光转换功能的发光膜贴覆于蓝光LED的表面、灯罩的内表面和灯罩的外表面，还可以将具有光转换功能的发光膜直接贴覆于LED透镜的上表面。
所述具有光转换功能的发光膜被蓝光LED点光源所发的蓝光激发发出白色、红色、橙色、黄色、黄绿色、蓝绿、绿色、紫色或紫红色光；
应用所述具有光转换功能的发光膜采用一种或者多种的组合使用；
所述具有光转换功能的发光膜上印刷有圆形、环形、扇形、三角形、五角星、动物、植物、卡通图案或不规则几何图案；
所述具有光转换功能的发光膜完全贴覆于灯罩或光源上；
所述具有光转换功能的发光膜切成圆形、环形、扇形、三角形、五角星、动物、植物、卡通图案或不规则几何图案贴覆于灯罩或光源上；
所述的LED照明装置具有多个蓝光LED点光源时，可将具有光转换功能的发光膜分别贴覆于蓝光LED点光源的表面；或者根据照明装置的设计图案，将一部分点光源贴覆发光膜，另一部分点光源不贴覆发光膜，使点亮后的LED照明装置照射出不同的颜色和图案。
所述的LED照明装置具有多个蓝光LED点光源时，若照明装置中含有透镜，可以将具有光转换功能的发光膜贴覆于LED透镜的表面；或者根据照明装置的设计图案，将一部分LED透镜上贴覆发光膜，另一部分LED透镜不贴覆发光膜，使点亮后的LED照明装置照射出不同的颜色和图案。
本发明的LED照明装置能使蓝色LED光源发出的光线经过具有光转换功能的发光膜，并激发其发光。各种颜色的具有光转换功能的发光膜被蓝光光源所发出的440～475nm范围的光激发，发出发射光谱峰值波长在440～640nm范围的光，如红、橙、黄、黄绿、兰绿、绿、紫或紫红色光；当采用具有光转换功能的黄光发光膜时，发光膜被激发发出黄光与透过光转换膜的剩余蓝光复合成白光。
本发明所涉及的照明装置可以应用于照明、亮化产品。如：路灯、隧道灯、洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等各型灯具，并能取得良好的效果。
本发明的积极进步效果在于：
1.在本发明所述的照明装置中，使用具有光转换功能的发光膜替换或改造传统的光学组件或灯罩结构，使得照明灯具的光色均一性，色彩范围、显色性和纯度得到大幅提高，也从根本上改善了传统灯具的眩光问题。
2.本发明所述的照明装置可以直接在现有的照明装置的基础上进行改进，并且可以采用相对白光光源价格更低的蓝光区的光源，就可以实现全彩和白色，便于色温的调节。从而简化了光源的选择和彩色实现的工艺，实施工艺简单，简单更换具有光转换功能的发光膜即可实现多种颜色的转换，从而起到降低成本和便于推广的作用。
3.本发明所述的照明装置中，光源的配置相同，避免了不同色彩的光源，由于色衰期不同对灯具光效的影响，改善了传统白光灯具散热性差的问题，提高了灯具的使用寿命。简化了由于不同色彩的光源电气参数不同，带来的电路设计的复杂性，从而提高了电路的可靠性，降低了灯具电路和控制的软硬件投入成本和技术复杂性。
附图说明
图1～图6为照明装置结构示意图
其中：
B1：具有光转换功能的发光膜；B2：灯罩；B3：LED透镜；
B4：发光二极管；B5：印刷线路板；B6：散热支撑结构。
具体实施方式
实施例1
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩；所述光源为1个蓝光LED，将具有光转换功能的黄光发光膜表贴在蓝光LED的上表面上。蓝光LED所发出的蓝光激发具有光转换功能的黄光发光膜产生黄色光，与透过黄光发光膜的剩余蓝光复合产生白光。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。
实施例2
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩；光源为20个蓝光LED光源，将具有光转换功能的红光发光膜表贴在蓝光LED的上表面上，具有光转换功能的红色发光膜被蓝光LED所发的蓝光激发产生红光。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的隧道灯、洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。
实施例3
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源、LED透镜和灯罩；所述光源为10个蓝光LED，将具有光转换功能的紫光发光膜表贴在整个灯罩的内表面，紧密贴合压紧，形成完整的照明装置。蓝色LED所发出的光线激发具有光转换功能的紫光发光膜，发出紫光。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。
实施例4
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩；所述光源为10个蓝光LED，将具有光转换功能的绿光发光膜表贴在整个灯罩的外表面，紧密贴合压紧，形成完整的照明装置。蓝色LED所发出的光线激发具有光转换功能的绿光发光膜，发出绿光。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。
实施例5
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源、LED透镜和灯罩；所述光源为30个蓝光LED，每个蓝光LED上配置有一个LED透镜，将具有光转换功能的黄绿光发光膜表贴在LED透镜的上表面；光源发出的蓝光先经过LED透镜，再经过具有光转换功能的黄绿光发光膜，产生的黄绿光再经过灯罩散发到外部，达到照明的效果。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、商用民用照明灯等各型灯具。
实施例6
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩；所述光源为10个蓝光LED，先在具有光转换功能的蓝绿光发光膜上印刷上图案(可以印刷各种动物、植物、卡通等图案或者环形、扇形、五角星、三角形等规则或不规则几何图案)，然后将其表贴在整个灯罩的内表面，紧密贴合压紧，形成完整的照明装置。蓝色LED所发出的光线激发具有光转换功能的蓝绿光发光膜，发出蓝绿光。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。
实施例7
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩；所述光源为100个蓝光LED，将具有光转换功能的黄光发光膜表贴在各蓝光LED的上表面上。蓝光LED所发出的蓝光激发具有光转换功能的黄光发光膜产生黄色光，与透过黄光发光膜的剩余蓝光复合产生白光。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的大功率LED路灯、洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。
实施例8
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩；所述光源为16个蓝光LED，首先对具有光转换功能的紫红光发光膜进行几何图案模切，如：圆形、方形、三角形等几何图案，然后将模切后的具有光转换功能的发光膜表贴在整个灯罩的外表面，形成完整的照明装置。蓝色LED所发出的蓝光，通过灯罩经过具有光转换功能的紫红光发光膜，其模切镂空的几何图案表面发出蓝色光线，其余表面发出紫红色光线，形成独特的彩色照明装饰效果。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的隧道灯、洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。
实施例9
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩；所述光源为50个蓝光LED，将具有光转换功能的红、橙、黄、黄绿、蓝绿、绿、紫和紫红色光发光膜，分别表贴在其中40个不同蓝光LED的上表面，剩余的10个蓝光LED上不贴任何发光膜。蓝光LED所发出的蓝光激发上述具有光转换功能的发光膜，分别产生红、橙、黄、黄绿、蓝绿、绿、紫和紫红色光，与不贴任何发光膜的蓝光LED发出的蓝光，形成彩色照明效果。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的隧道灯、洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。
实施例10
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源、LED透镜和灯罩；所述光源为80个蓝光LED，每个蓝光LED上配置有一个LED透镜，将具有光转换功能的红、橙、黄、黄绿、蓝绿、绿、紫和紫红色光发光膜，分别表贴在其中60个不同LED透镜的上表面，剩余的20个LED透镜上不贴任何发光膜。贴有发光膜的LED透镜被蓝光LED所发出的蓝光激发，分别产生红、橙、黄、黄绿、蓝绿、绿、紫和紫红色光，与不贴任何发光膜的蓝光LED发出的蓝光，形成彩色照明效果。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的隧道灯、洗墙灯、泛光灯、地埋灯、景观灯、射灯、车灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。
实施例11
本实施例中的照明装置其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩；所述光源为150个蓝光LED，将具有光转换功能的黄光发光膜表贴在各蓝光LED的上表面上。蓝光LED所发出的蓝光激发具有光转换功能的黄光发光膜产生黄色光，与透过黄光发光膜的剩余蓝光复合产生白光。
这一实施例所述的照明装置可以广泛应用于现有的大功率LED路灯、射灯、商用民用照明灯等各型LED灯具。

Claims (13)

1.一种LED照明装置，其结构从下至上依次包含散热支撑结构、印刷线路板、光源和灯罩，其特征在于所述LED照明装置中设有具有光转换功能的发光膜，所述发光膜位于光源与灯罩之间或灯罩之上；
所述的光源为至少1个蓝光LED点光源；
所述具有光转换功能的发光膜是含有荧光材料的薄膜，厚度为30～200μm。
2.根据权利要求1所述的一种LED照明装置，其特征在于所述蓝光LED点光源上设置有LED透镜。
3.根据权利要求1或2所述的一种LED照明装置，其特征在于所述具有光转换功能的发光膜贴覆于蓝光LED的表面。
4.根据权利要求1或2所述的一种LED照明装置，其特征在于所述具有光转换功能的发光膜贴覆于灯罩的内表面。
5.根据权利要求1或2所述的一种LED照明装置，其特征在于所述具有光转换功能的发光膜贴覆于灯罩的外表面。
6.根据权利要求2所述的一种LED照明装置，其特征在于所述具有光转换功能的发光膜贴覆于LED透镜的上表面。
7.根据权利要求1或2所述的一种LED照明装置，其特征在于所述具有光转换功能的发光膜被蓝光LED点光源所发的蓝光激发发出白色、红色、橙色、黄色、黄绿色、蓝绿、绿色、紫色或紫红色光。
8.根据权利要求7所述的一种LED照明装置，其特征在于所述LED照明装置中的具有光转换功能的发光膜为被蓝光LED点光源激发发出白色、红色、橙色、黄色、黄绿色、蓝绿、绿色、紫色或紫红色光的一种或者多种的组合。
9.根据权利要求1或2所述的一种LED照明装置，其特征在于所述具有光转换功能的发光膜上印刷有圆形、环形、扇形、三角形、五角星、动物、植物、卡通图案或不规则几何图案。
10.根据权利要求1或2所述的一种LED照明装置，其特征在于所述具有光转换功能的发光膜完全贴覆于灯罩、LED透镜或光源上。
11.根据权利要求1或2所述的一种LED照明装置，其特征在于所述具有光转换功能的发光膜模切出圆形、环形、扇形、三角形、五角星、动物、植物、卡通图案或不规则几何图案，贴覆于灯罩、LED透镜或光源上。
12.根据权利要求1所述的一种LED照明装置，其特征在于所述的蓝光LED点光源数量大于1个时，具有光转换功能的发光膜贴覆于蓝光LED的表面，且部分点光源贴覆或不贴覆发光膜。
13.根据权利要求2所述的一种LED照明装置，其特征在于所述的蓝光LED点光源数量大于1个时，具有光转换功能的发光膜贴覆于LED透镜的表面，且部分LED透镜贴覆或不贴覆发光膜。
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