CN103032745A - 一种led光源模组及其led光源 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种LED光源模组及其LED光源，包括：LED封装单灯，所述LED封装单灯包括：封装支架以及固定于所述封装支架上的发光芯片、荧光胶与配光透镜；侧壁环设于所述LED封装单灯的四周，底部与所述LED封装单灯固定在一起的反光器，所述反光器的C0-180截面、C90-270截面分别和所述配光透镜的C0-180截面、C90-270截面重合；其中，所述反光器的C0-180截面轮廓与C90-270截面轮廓均为对称型，且所述反光器的C0-180截面轮廓的顶点高度等于其C90-270截面轮廓的顶点高度，应用于隧道照明时，在相同光通量的情况下，可有效降低光线在隧道墙壁与顶部的浪费，提高光通量的利用率。

Description

一种LED光源模组及其LED光源

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种LED光源模组及其LED光源。

背景技术

LED易于实现各种形式的配光，通过一次配光工艺和二次配光工艺都可与组成相应的LED光源。其中，一次配光工艺是在封装单颗LED的过程中，将透镜封装到封装支架上，使其与LED发光芯片、荧光胶和封装支架组成一体，从而构成LED光学系统。其中，LED发光芯片表面涂覆有荧光胶，为光源；透镜一般为硅胶透镜。这种工艺相当于在制作LED的过程中一次性的实现了目标配光形式，因此，我们通常称这种工艺为一次配光工艺，所采用的透镜为一次透镜。

但是，现有技术中采用一次配光工艺的灯具用于隧道照明时，光通量的利用率较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种LED光源模组及其LED光源，以提高光通量的利用率。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种LED光源，包括：LED封装单灯，所述LED封装单灯包括：封装支架以及固定于所述封装支架上的发光芯片、荧光胶与配光透镜；侧壁环设于所述LED封装单灯的四周，底部与所述LED封装单灯固定在一起的反光器，所述反光器的C0-180截面、C90-270截面分别和所述配光透镜的C0-180截面、C90-270截面重合；其中，所述反光器的C0-180截面轮廓与C90-270截面轮廓均为对称型，且所述反光器的C0-180截面轮廓的顶点高度等于其C90-270截面轮廓的顶点高度。

优选的，所述反光器的侧壁包括内表面和外表面两个侧面；其中，所述外表面的俯视图为圆形，其各水平横截面的半径均相等；所述内表面的俯视图为圆环形，其各水平横截面的半径由上至下逐渐减小。

优选的，在包括所述反光器C0-180截面和C90-270截面公共线的各竖直截面内，所述内表面的轮廓为弧形，且沿所述反光器C0-180截面旋转到C90-270截面的方向，所述内表面轮廓的曲率半径逐渐增大。

优选的，所述反光器内表面为镜面反射型或漫反射型。

优选的，当所述反光器的内表面为镜面反射型时，所述反光器内表面镀有铝、铬或银。

优选的，所述配光透镜为双峰透镜，所述配光透镜的C0-180截面包括：所述封装支架中心与所述发光芯片中心定义的轴线，以及所述双峰透镜的两个极高点；所述配光透镜的C90-270截面垂直于所述配光透镜的C0-180截面，且包括所述封装支架中心与所述发光芯片中心定义的轴线。

优选的，所述反光器底部具有开口，所述开口与所述封装支架相配合，且所述开口的中心与所述封装支架的底面中心重合。

优选的，所述封装支架包括位于其底部中心的铜柱，且所述铜柱为平头型或具有阶梯型凹槽。

一种LED光源模组，包括多个上述的LED光源。

优选的，所述多个LED光源中的反光器为一体化结构。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的技术方案，包括封装单灯和侧壁环设于所述LED封装单灯的四周，底部与所述LED封装单灯固定在一起的反光器，其中，所述反光器的C0-180截面轮廓与C90-270截面轮廓均为对称型，且所述反光器的C0-180截面轮廓的顶点高度等于其C90-270截面轮廓的顶点高度，应用于隧道照明时，对所述LED单灯发出的光线具有一定的聚光作用，从而在相同光通量的情况下，可有效降低光线在隧道墙壁与顶部的浪费，提高光通量的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一所提供的LED光源的结构示意图；

图2为本发明实施例一所提供的LED光源的结构分解示意图；

图3为本发明实施例一所提供的反光器的结构透视图；

图4为本发明实施例一所提供的反光器的C0-180截面的剖视图；

图5为本发明实施例一所提供的反光器的C90-270截面的剖视图；

图6为本发明实施例一所提供的反光器的俯视图；

图7为本发明实施例一所提供的一种LED封装单灯的结构分解示意图；

图8为本发明实施例一所提供的LED封装单灯的配光曲线图；

图9为本发明实施例一所提供的LED光源的配光曲线图；

图10为本发明实施例一所提供的LED光源的照明等照度灰阶图；

图11为本发明实施例一所提供的另一种LED封装单灯的结构分解示意图；

图12为本发明实施例一所提供的LED光源模组的结构示意图；

图13为本发明实施例一所提供的LED光源模组的结构分解示意图。

具体实施方式

C-平面系统是一种常用的测量并描述光源或灯具光强分布的坐标系统，该系统可用于LED光源或灯具的光度测试中。在C-平面系统下，测量并描述LED光源或灯具的空间光强分布，一般通过配光曲线来描述，而所述配光曲线是指在极坐标系或直角坐标系下，标出的某个配光平面上各个角度所对应的光强值，并描述出该光强值随角度变化的曲线示意图。其中，人们重点关注和分析的是C0-C180和C90-C270这两个配光平面上的配光曲线。

从配光曲线图上看，这两个平面上的配光曲线可以是重合的，也可以是完全不同的。一般定义配光曲线图中0°角度线左侧的角度为正角度，用“+”表示，0°角度线右侧的角度为负角度，用“-”表示，则每个平面上的配光曲线可以使对称式的，即相对于0°角度线左右对称，也可以是非对称式的，即相对于0°角度线左右非对称。而且，从配光曲线上可以读出光束角的值，所述光束角是指该配光曲线上最大光强角度线逆时针旋转至50%最大光强角度线时所转过的角度与该最大光强角度线顺时针旋转至50%最大光强角度线时所转过的角度之和。

另外，为了表述方便，我们将LED光源的结构中与C0-180配光平面重合的面成为C0-180截面，与C90-270配光平面重合的面成为C90-270截面，且C0-C180截面和C90-270截面作为LED光源结构的剖视图平面。

正如背景技术部分所述，现有技术中采用一次配光工艺的灯具用于隧道照明时，光通量的利用率较低。

发明人研究发现，隧道内车道排列一般为2车道，少数为3车道。较长的隧道一般分为入口段、过渡段1、过渡段2、过渡段3、基本段、出口段，依据其照明需求不同，各个隧道段的灯具布局也不同，尤其是灯具的安装间隔。一般基本段的灯具安装间距与灯具安装高度的比值为2:1-2.5:1，而对于其他隧道段，其灯具安装间距与灯具安装高度的比值为0.1:1-1.5:1不等。隧道内的灯具一般安装于两侧墙壁上距离地面5米到6米的区域，灯具的安装仰角为15°到30°；部分安装于隧道顶部。

需要说明的是，隧道照明不仅对隧道内车道内的照明有要求，而且对隧道内的衬彻也有所要求，其中，所述衬彻是指隧道两侧墙壁上从地面向上至距离地面2米高的墙面区域。

在计算隧道内的照度和亮度时，由于隧道内衬彻表面一般为反射率较高的材质，其反射率一般取0.6，；隧道车道内路面的材质与衬彻的材质不同，相应的反射率也不同，一般取0.1-0.3；隧道顶部发射率很低，一般取0。因此，在隧道内设置照明灯具时，可以根据各隧道段的具体照明需求和照明布局来分别设计适合各隧道段的LED灯具配光形式，也可以仅根据该隧道内基本段，设计符合所述基本段照明要求的LED灯具配光形式，并通过调整其他各隧道段的光通量，将此LED灯具配光形式在用于其他隧道段照明时，这种配光形式一般也可以满足其他各隧道段各项照明均匀度的要求。

发明人进一步研究发现，对常见的隧道照明场合进行综合考虑，采用后一种配光形式在隧道内设置照明灯具时，所述LED灯具配光形式中较为合理的是：在C0-C180配光平面上（对应道路行车方向上），其配光曲线为对称的近似锥形或近似扇形，光束角在120度至130度的范围内，最大光强值所对应的角度为±40度至±55度；在C90-C270配光平面上（对应道路宽度方向上），其配光曲线为对称的近似锥形或近似椭圆形，光束角在70度至90度的范围内。

而现有技术中采用一次配光工艺的灯具，在制作LED单灯的过程中，是将双峰透镜封装在封装支架上，使其与发光芯片、荧光胶和封装支架组成一体，成为LED封装单灯，并实现目标配光。其中，双峰透镜一般为硅胶透镜，其C0-180截面的剖视图轮廓有两个高度一致的极高点，类似与双峰形状；其C90-270截面的剖视图轮廓为对称型。这种配光工艺得到的LED灯具的配光形式为：C0-180配光曲线为对称的蝙蝠翼型，C90-270配光曲线为对称的近似锥形或近似椭圆形，应用于隧道照明时，往往会因为光束角过大，而使得许多光线浪费在隧道的墙壁和顶部，或使得隧道墙壁与顶部有明显的亮斑，降低可LED灯具光通量的利用率，也造成了不良的视觉效果。

基于上述研究的基础上，本发明实施例提供了一种LED光源，包括：

LED封装单灯，所述LED封装单灯包括：封装支架以及固定与所述封装支架上的发光芯片、荧光胶与配光透镜；

侧壁环设于所述LED封装单灯的四周，底部与所述LED封装单灯固定在一起的反光器，所述反光器的C0-180截面、C90-270截面分别和所述配光透镜的C0-180截面、C90-270截面重合；

其中，所述反光器的C0-180截面轮廓与C90-270截面轮廓均为对称型，且所述反光器的C0-180截面轮廓的顶点高度等于其C90-270截面轮廓的顶点高度。

本发明实施例还提供了一种包括多个上述LED光源的LED光源模组。

本发明实施例所提供的LED光源模组及其LED光源，应用于隧道照明时，对所述LED单灯发出的光线具有一定的聚光作用，从而在相同光通量的情况下，可有效降低光线在隧道墙壁与顶部的浪费，提高光通量的利用率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例所提供的LED光源包括：LED封装单灯1，所述LED封装单灯1采用一次配光工艺制作，包括：封装支架以及固定于所述封装支架上的发光芯片、荧光胶与配光透镜；侧壁环设于所述LED封装单灯1的四周，底部与所述LED封装单灯1固定在一起的反光器2，所述反光器2的C0-180截面3、C90-270截面4分别和所述配光透镜的C0-180截面、C90-270截面重合；其中，所述反光器2的C0-180截面3轮廓与C90-270截面4轮廓均为对称型，且所述反光器2的C0-180截面3轮廓的顶点高度等于其C90-270截面4轮廓的顶点高度。

需要说明的是，本发明实施例图1中仅是以所述的配光透镜为双峰透镜为例进行介绍，但所述配光透镜也可以为其他配光透镜，本发明对此并不做限定。

如图2和图3所示，所述反光器2的侧壁包括内表面22和外表面23两个侧面。在本发明的一个实施例中，如图4、图5和图6所示，所述外表面23的俯视图为圆形，其各水平横截面的半径均相等；所述内表面22的俯视图为圆环形，其各水平横截面的半径由上至下逐渐减小，即在竖直方向上，所述内表面22的曲率半径从上至下逐渐减小，曲率逐渐增大，从而将所述LED封装单灯1发出的光线导向更有价值的方向。而且，所述反光器2的底部具有开口21，所述开口21与所述封装支架相配合，且所述开口的中心与所述封装支架的底面中心重合，从而将所述反光器2与所述LED封装单灯1固定在一起。

在本发明的另一个实施例中，在包括所述反光器2C0-180截面3和C90-270截面4公共线的各竖直截面内，所述内表面22的轮廓24为弧形，且沿所述反光器2C0-180截面3旋转到C90-270截面4的方向，所述内表面轮廓的曲率半径逐渐增大，即包括所述反光器2C0-180截面3和C90-270截面4公共线的各竖直截面内，沿所述反光器2C0-180截面3旋转到C90-270截面4的方向，所述内表面22的轮廓24的曲率逐渐减小，从而进一步将所述LED封装单灯1发出的光线导向更有价值的方向。

优选的，所述反光器2的内表面22为镜面反射型，也可以为漫反射型，从而将所述LED封装单灯发出的光线导向更有价值的方向，提高所述LED封装单灯1的光线利用率。当所述反光器2的内表面22为镜面反射型时，所述内表面22可以镀有铝、铬或银，但本发明对此并不限定。

在本发明的一个实施例中，如图2和图7所示，所述配光透镜为双峰透镜时，所述LED封装单灯1包括：封装支架11以及固定于所述封装支架11上的发光芯片13、荧光胶14与配光透镜12。其中，所述配光透镜12的C0-180截面3包括所述封装支架11中心与所述发光芯片13中心定义的轴线，以及所述双峰透镜12的两个极高点；所述配光透镜12的C90-270截面4垂直于所述配光透镜12的C0-180截面2，且包括所述封装支架11中心与所述发光芯片13中心定义的轴线。

需要说明的是，所述封装支架11包括位于其底部中心的铜柱15，在本实施例中，所述铜柱15可以为平头型，如图7所示，其上表面处处平齐，则所述LED封装单灯1的结构为：所述发光芯片13位于所述铜柱15的上表面中心；荧光胶14涂覆于所述铜柱15上表面，并包裹所述发光芯片13；所述配光透镜12固定于所述封装支架11的上方。

如图8所示，图8为本发明实施例所提供的LED封装单灯1的配光曲线示意图。从图8中可以看出，本发明实施例所提供的LED光源中，所述LED封装单灯1的配光形式为：C0-C180平面上的配光曲线为蝙蝠翼型，光束角约为150至155度，最大光强值所对应的角度为±60度至±65度，最大光强值与0°角度线光强值的比为1.6：1至1.7:1；C90-C270平面上配光曲线为对称的近似椭圆形，光束角为120度。

如图9所示，图9为本发明实施例所提供的LED光源的配光曲线示意图。从图9中可以看出，所述LED光源的配光形式为：C0-C180平面上的配光曲线为蝙蝠翼型，光束角约为130度，最大光强值所对应的角度为±50度至±55度，最大光强值与0°角度线光强值的比为1.3：1至1.4:1；C90-C270平面上的配光曲线为对称的近似椭圆形，光束角为90度。

如图10所示，图10为本发明实施例所提供的LED光源位于长30米、宽30米的方形区域中心，且LED光源安装高度为5.5米时，地面的照度值（单位为lx）分布情况，在该图中，所述地面的照度值分布情况用等照度灰阶图表示，且灰阶的明暗过渡表示照度值的高低过渡。

本发明实施例所提供的LED光源用于常见的2至3车道，且照明灯具间距与其安装高度比为0.1至2.0的隧道照明时，可实现隧道内车道路面照度均匀度大于0.4，路面亮度纵向均匀度大于0.8；衬砌平均亮度大于车道路面平均亮度，从而提高了光通量的利用率，且使得隧道墙壁和顶部无明显亮斑，视觉效果良好。

在本发明的另一个实施例中，为了进一步提高所述LED光源的光通量利用率，所述铜柱15优选为具有阶梯型凹槽，如图11（a）所示，优选的，所述铜柱中心包括相贯通的两个锥形凹槽，且所述第一凹槽16与第二凹槽17的中心在同一条直线上，即位于上方的第一凹槽16和位于所述第一凹槽16下方的第二凹槽17，且所述第一凹槽16底部的横截面积大于所述第二凹槽顶部的横截面积。在本实施例中，如图11(b)所示，所述LED封装单灯1的结构为：所述发光芯片13位于所述第二凹槽17底部中心；荧光胶14完全填充所述第二凹槽17，且包裹所述发光芯片13；所述配光透镜12固定与所述封装支架11上方。

由于本发明实施例中，所述铜柱的第一凹槽16的横截面面积大于所述第二凹槽17的横截面积直径，且所述发光芯片13位于所述第二凹槽17底部中心；所以所述第一凹槽16对所述发光芯片13发出的光线具有一定的聚光作用，从而使得本发明实施例所提供的LED光源的配光形式为：C0-C180平面上的配光曲线为蝙蝠翼型，光束角约为130度，最大光强值所对应的角度为±50度至±55度，最大光强值与0°角度线光强值的比为1.3：1至1.4:1；C90-C270平面上的配光曲线为对称的近似椭圆形，光束角为80至85度，进而使得本发明实施例所提供的LED光源用于隧道照明时，能进一步提高车道照度和亮度，进一步减少隧道墙壁和顶部的光线浪费，进一步提高光通量的利用率。

本发明实施例还提供了一种包括多个上述LED光源的LED光源模组，如图12和13所示，其中，图12为本发明实施例所提供的LED光源模组的结构示意图，图13为本发明实施例所提供的LED光源模组中多个LED封装单灯的结构示意图。从图13中可以看出，本发明实施例中，多个LED封装单灯优选为按照一定的规律排列，如一定的数量和间隔。而且，所述LED光源模组中的反光器排列规律与LED封装单灯的规律排列相一致，且一一对应。

需要说明的是，图12和13仅是本发明实施例所提供的LED光源模组的结构示意图，虽然图12和13中所述LED光源模组包括9个LED光源，但本发明实施例所提供的LED光源模组并不仅限于此。

在本发明的一个优选实施例中，所述LED光源模组中的多个反光器优选为一体化结构，从而简化所述LED光源模组的制作工艺，提高所述LED光源模组的生产效率，降低所述LED光源模组的制作成本。

综上所述，本发明实施例所提供的LED光源模组及其LED光源，应用于隧道照明时，可有效降低光线在隧道墙壁与顶部的浪费，提高照明光通量利用率，改善照明的视觉效果；在相同光通量的情况下，路面平均照度可提高15%至30%。

而且，本发明实施例所提供的LED光源模组及其LED光源，应用于大范围区域的投光照明时，地面照度分布均匀，从而使得隧道墙壁和顶部无明显亮斑，视觉效果较为良好。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种LED光源，其特征在于，包括：

LED封装单灯，所述LED封装单灯包括：封装支架以及固定于所述封装支架上的发光芯片、荧光胶与配光透镜；

侧壁环设于所述LED封装单灯的四周，底部与所述LED封装单灯固定在一起的反光器，所述反光器的C0-180截面、C90-270截面分别和所述配光透镜的C0-180截面、C90-270截面重合；

其中，所述反光器的C0-180截面轮廓与C90-270截面轮廓均为对称型，且所述反光器的C0-180截面轮廓的顶点高度等于其C90-270截面轮廓的顶点高度。

2.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述反光器的侧壁包括内表面和外表面两个侧面；

其中，所述外表面的俯视图为圆形，其各水平横截面的半径均相等；所述内表面的俯视图为圆环形，其各水平横截面的半径由上至下逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的LED光源，其特征在于，在包括所述反光器C0-180截面和C90-270截面公共线的各竖直截面内，所述内表面的轮廓为弧形，且沿所述反光器C0-180截面旋转到C90-270截面的方向，所述内表面轮廓的曲率半径逐渐增大。

4.根据权利要求3所述的LED光源，其特征在于，所述反光器内表面为镜面反射型或漫反射型。

5.根据权利要求4所述的LED光源，其特征在于，当所述反光器的内表面为镜面反射型时，所述反光器内表面镀有铝、铬或银。

6.根据权利要求4或5所述的LED光源，其特征在于，所述配光透镜为双峰透镜，所述配光透镜的C0-180截面包括：所述封装支架中心与所述发光芯片中心定义的轴线，以及所述双峰透镜的两个极高点；所述配光透镜的C90-270截面垂直于所述配光透镜的C0-180截面，且包括所述封装支架中心与所述发光芯片中心定义的轴线。

7.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述反光器底部具有开口，所述开口与所述封装支架相配合，且所述开口的中心与所述封装支架的底面中心重合。

8.根据权利要求7所述的LED光源，其特征在于，所述封装支架包括位于其底部中心的铜柱，且所述铜柱为平头型或具有阶梯型凹槽。

9.一种LED光源模组，其特征在于，包括多个权利要求1-8任一项所述的LED光源。

10.根据权利要求9所述的光源模组，其特征在于，所述多个LED光源中的反光器为一体化结构。

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