CN102174997A

CN102174997A - 一种led灯

Info

Publication number: CN102174997A
Application number: CN2011100077527A
Authority: CN
Inventors: 马晋昆
Original assignee: Yunnan Bangqiao Energy-Saving Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Yunnan Bangqiao Energy-Saving Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明提供了一种LED灯，该LED灯包括LED灯头和光输出部分，其特征在于该LED灯头包括：LED光源；以及处于LED光源之前的透镜组，对所述LED光源所发出的光进行聚焦和发射等处理，以便获得均匀分布的输出光，该透镜组包括至少两个透镜，先后分布在LED光源所发出光的光路上，用于逐步对所述LED光源发出的光进行扩散和聚焦；其中所述光输出部分包括至少一个透镜，对来自所述LED灯头的光进行进一步的扩散和聚焦。根据本发明的LED灯利用一组位于LED灯源之前的透镜来对LED灯源发出的光进行处理，从而获得了均匀分布的光斑(光斑均匀度为90％以上，其光斑明暗分界线十分明显等特点)。

Description

一种LED灯

技术领域

本发明涉及LED灯领域，尤其涉及一种LED灯。

背景技术

发光二极管(LED)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。在LED出现的早期，LED经常用于各种设备的指示灯，但是随着LED技术的发展，LED开始逐步用于照明领域，因此出现了基于LED的灯，即LED灯。由于LED具有诸如体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、低热量和环保等优点，因此将LED用于照明领域存在广泛的应用需求。

但是由于LED发光具有指向性强的特点，因此，LED发出的光具有光分布不均匀以及光斑比较发散等问题，而在照明领域中，通常希望获得一种能够均匀分布且光斑比较集中的灯。

在现有的LED灯中，对LED发出的光的处理较为简单，例如一种方式是在光源处不对光进行处理，而是直接通过反射镜将光折射到出光口，随后在出光口处采用透镜来聚光，这种方式的光照明效果不佳，容易出现光影，均匀度不高。另一种方式采用两个透镜来对LED光源发出的光进行处理，一个透镜设置在光源处发散光源发出的光，另外一个透镜设置在出光口处聚焦所发散的光，这种方式获得的输出光具有较小光斑和一定的光分布均匀度，但是仍然达不到医学上使用的要求。

因此所期望的是一种可以提供具有高光分布均匀度，以便可以在诸如医学应用之类的对光均匀性要求较高的领域中使用的LED灯。

发明内容

本发明旨在提供一种可以解决或者部分地解决上述问题的新的LED灯。

根据本发明的一个方面，提供了一种LED灯，该LED灯包括LED灯头和光输出部分，其特征在于该LED灯头包括：LED光源；以及处于LED光源之前的透镜组，对所述LED光源所发出的光进行聚焦和发射等处理，以便获得均匀分布的输出光，该透镜组包括至少两个透镜，先后分布在LED光源所发出光的光路上，用于逐步对所述LED光源发出的光进行扩散和聚焦；其中所述光输出部分包括至少一个透镜，对来自所述LED灯头的光进行进一步的扩散和聚焦。

可选地，LED灯头还包括位于所述透镜组之后的光斑调节部分，通过调节布置在光路上的光栏片来调节出光面的尺寸。

可选地，所述光斑调节部分包括：调节光栏，具有可以调节出光面尺寸的光栏片；以及光斑调节环，通过旋转所述光斑调节环来转动所述调节光栏，进而转动所述调节光栏中的光栏片以调节出光面的尺寸。

可选地，所述LED灯头还包括：灯筒；以及所述LED光源安装在其上的LED座。

可选地，所述的LED灯，还包括：布置在各个透镜之间的止环；以及布置在各个透镜和灯筒之间的透镜压圈。

可选地，所述透镜均为玻璃透镜。

可选地，所述透镜均为多层衍射光学镜片。

可选地，在LED灯头中，透镜组包括三个逐个分布在LED光源的光路上的透镜；所述光输出部分包括两个逐个分布在光路上的透镜。

可选地，对所述灯筒内壁进行了消光表面处理；对所述透镜进行了耐高温镀膜，以消除杂光。

可选地，所述光输出部分包括折射镜，将所述LED灯头的光发射方向改变为所述光输出部分的光输出方向。

根据本发明的LED灯利用一组位于LED光源之前的透镜来对LED光源发出的光进行处理，从而获得了均匀分布的光(光斑均匀度为90％以上，其光斑明暗分界线十分明显等特点)。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明一个实施方式的LED灯100的示意图；

图2示出了根据本发明一个实施方式的LED灯头200的剖面示意图；

图3示出了根据本发明另一个实施方式的LED灯300的剖面示意图；

图4示出了根据本发明另一个实施方式的LED灯400的剖面示意图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的实施方式。图1示出了根据本发明各个实施方式的LED灯100的剖面示意图。

如图1所示，LED灯总体来说包括两个部分，第一部分为LED灯头110，其中利用LED光源生成光并利用光学透镜组对所生成的光进行处理使得从LED灯头110发射出的光具有一定的光学均匀度；第二部分为光输出部分120，用于根据实际应用要求对来自LED灯头110的光进行处理以产生适合实际应用的光。

LED灯头110通常具有大致圆柱形的形状，一端封闭，光从另一端均匀射出。可以根据实际情况设计具有不同形状的LED灯头。在下文中以圆柱形形状的实施方式来描述本发明的具体结构，但是本领域技术人员应当理解，本发明不局限于所述实施方式，而是可以扩展到任何其他形状的结构。

LED灯头110包括LED光源101，由于LED的特性，LED光源101所产生的光具有较强的指向性，为了使得LED灯头能够发射出均匀分布的光，需要对LED光源101所产生的光进行进一步的处理。为此，根据本发明的LED灯头还包括位于LED光源之前的透镜组102，用于对LED光源所发出的光进行聚焦和发射等处理，以便获得均匀分布的输出光。

透镜组102包括至少两个透镜，用于对LED光源发出的光进行扩散和聚焦等处理。透镜组102中的透镜通常为凸透镜，由于凸透镜的特点，从LED光源发出的光处于光路中间的部分被扩散，而经过透镜两边部分的光又被聚焦，从而实现高的光照均匀度，并大大减少光斑。

可选地，透镜组102可以包括超过两个透镜。图2示出了根据本发明一个实施方式的LED灯头200的剖面示意图，如图2所示，透镜组102包括超过三个透镜。可以根据要实现的光均匀度和实际应用要求增加进一步的透镜数量。返回参见图1，可选地，LED灯头110还包括在光路上位于透镜组102之后的光斑调节部分103。光斑调节部分通常包括调节光栏，调节光栏具有处于光路上的光栏片，通过改变光栏片的大小可以调节出光面的尺寸，从而调节LED灯头110发出的光的光斑大小。在如图2和图3所示的实施方式中，LED灯头110也具有光斑调节部分103。如图2和图3所示，光斑调节部分包括光斑调节环103_1和调节光栏103_2，其中可以通过旋转光斑调节环103_1来转动调节光栏103_2，进而转动调节光栏103_2中的光栏片103_3以调节出光面的尺寸，从而调节LED灯头110发出的光斑的直径大小。根据一种实施方式，光斑调节环顺时针旋转时光斑变大，逆时针旋转光斑变小。通过利用光斑调节部分103可以进一步加强对LED灯头输出光的调节。

光输出部分120位于LED灯头110之后，根据实际应用对LED灯头110的输出光进行进一步的处理。如图1所示，根据本发明的一个实施方式，光输出部分120包括至少一个透镜121，对来自LED灯头110的光进行进一步的扩散和聚焦；如图2所示，光输出部分120包括两个透镜121_1和121_2。光输出部分120中的透镜一般也为凸透镜。

可选地，光输出部分包括至少两个透镜，逐步对来自LED灯头110的光进行进一步的扩散和聚焦。

可以根据实际应用中所需要的光均匀度来选择光输出部分中的透镜数量，透镜数量越多，输出光的均匀度就越高。

在图1、图2和图4所示的实施方式中，光输出部分120包括两个透镜。

可选地，光输出部分120和LED灯头为两个相对独立的部分，因此，LED灯头的光输出方向和光输出部分120的光输出部分的方向可以不一致，此时，可以在光输出部分120中布置用于改变LED灯头的光输出方向的折射镜。图3所示的实施方式中示出了这样的折射镜122。

LED灯还包括作为外壳的灯筒，灯筒通常由金属例如铝构成，以便将LED灯操作中产生的热量快速散发到外部。根据实际应用，光输出部分120和LED灯头110可以共用同一个灯筒，也可以分别使用单独的灯筒。

LED灯头110还包括LED光源101安装在其上的LED座104。LED座104通常为利于散热的材料如金属(例如铝)构成，便于快速散发LED光源101操作中产生的热量。

可选地，在根据本发明的LED灯中，在各个透镜之间布置止环，以及在透镜和灯筒之间布置透镜压圈。止环可以限制各个透镜的进光面和出光面的尺寸，保证两个透镜之间的间距并且消除在两个透镜之间的异光。例如在图2所示的实施方式中，LED灯头110包括位于第一透镜102_1和第二透镜102_2之间的第一止环104_1，用于限定第一透镜102_1的出光面尺寸、第二透镜102_2的进光面尺寸、保证第一透镜102_1与第二透镜102_2之间的间距以及消除异光。LED灯头还包括位于第二透镜102_2和第三透镜102_3之间的第二止环104_2，用于限定第二透镜102_2的出光面尺寸、第三透镜102_3的进光面尺寸、保证第二透镜102_2与第三透镜102_3的间距以及消除异光。LED灯头110还包括用于将第三透镜102_3按压在灯筒上的第一透镜压圈105_1，第一透镜压圈105_1还可以限定第三透镜102_3的出光面尺寸并且将所有透镜和止环压接在一起。在图3所示的实施例中，示出了第一止环104_1和第一透镜压圈105_1，在图4所示的实施方式中，示出了第一止环104_1、第二止环104_2、第三止环104_3以及第一透镜压圈105_1。在图2所示的实施方式中示出了第一止环104_1、第二止环104_2、第三止环104_3、第一透镜压圈105_1和第二透镜压圈105_2。

可选地，在根据本发明的LED灯中的透镜为玻璃透镜，从而可以解决现有的塑料透镜容易在高温下加快老化、使用寿命相对较短以及透镜折射率低等缺点。

可选地，本发明采用了以下消光技术来消除杂光：对所述灯筒内壁进行了消光表面处理；对所述透镜进行了耐高温镀膜。

进一步可选地，在根据本发明的LED灯中的透镜均为DO镜片，即多层衍射光学镜片。DO镜片通过在玻璃镜片表面精密制成的衍射光栅以微米的精度互相贴近形成的层叠结构，从而利用衍射光学元件与折射光学元件在色差上具有完全相反的性质，在理论上实现了色差为“零”的镜头。通过采用DO镜片作为透镜，可以进一步提高输出光的均匀度并实现均匀的光斑。

根据本发明的LED灯具有输出光分布均匀、光斑可调等优点，尤其适用于医疗照明领域，例如可应用于耳鼻喉科等检查照明和手术辅助照明。当然，根据本实用新型的LED灯也适用于通用照明，例如可用于铁路、电力、公安、消防、钢铁、油田等行业夜间野外作业，适用于各种夜间工作场所。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

Claims

1.一种LED灯，该LED灯包括LED灯头(110)和光输出部分(120)，其特征在于，该LED灯头(110)包括：

LED光源(101)；以及

处于LED光源之前的透镜组(102)，对所述LED光源(101)所发出的光进行聚焦和发射等处理，以便获得均匀分布的输出光，该透镜组包括至少两个透镜，先后分布在LED光源(101)所发出光的光路上，用于逐步对所述LED光源发出的光进行扩散和聚焦；

其中所述光输出部分(120)包括至少一个透镜，对来自所述LED灯头(110)的光进行进一步的扩散和聚焦。

2.如权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述LED灯头(110)还包括：

位于所述透镜组之后的光斑调节部分(103)，通过调节布置在光路上的光栏片来调节出光面的尺寸。

3.如权利要求2所述的LED灯，其特征在于，所述光斑调节部分(103)包括：

调节光栏，具有可以调节出光面尺寸的光栏片；以及

光斑调节环，通过旋转所述光斑调节环来转动所述调节光栏，进而转动所述调节光栏中的光栏片以调节出光面的尺寸。

4.如权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述LED灯头(110)还包括：

灯筒；以及

所述LED光源(101)安装在其上的LED座(104)。

5.如权利要求1-4中任一个所述的LED灯，其特征在于，还包括：

布置在各个透镜之间的止环；以及

布置在各个透镜和灯筒之间的透镜压圈。

6.如权利要求1-4中任一个所述的LED灯，其特征在于，所述透镜均为玻璃透镜。

7.如权利要求1-4中任一个所述的LED灯，其特征在于，所述透镜均为多层衍射光学镜片。

8.如权利要求1-4中任一个所述的LED灯，其特征在于，所述透镜组(102)包括三个逐个分布在LED光源(101)的光路上的透镜；所述光输出部分(120)包括两个逐个分布在光路上的透镜。

9.如权利要求1-4中任一个所述的LED灯，其特征在于，对所述灯筒内壁进行了消光表面处理；对所述透镜进行了耐高温镀膜，以消除杂光。

10.如权利要求1-4中的任一个所述的LED灯，其特征在于，所述光输出部分(120)包括折射镜，将所述LED灯头(110)的光发射方向改变为所述光输出部分的光输出方向。