CN103133985A - 照明装置及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明装置，包括透镜(1)、具有包封层(5)的发光模块(2)和电路板(3)，发光模块(2)安装在电路板(3)上并且透镜(1)固定在电路板(3)上以限定出用于容纳具有包封层(5)的发光模块(2)的容纳腔(4)，其中在容纳腔(4)中灌注有透明的填充物(6)，填充物(6)的折射率(n1)大于等于透镜(1)的折射率(n2)并小于等于包封层(5)的折射率(n3)或填充物(6)的折射率(n1)大于等于包封层(5)的折射率(n3)并小于等于透镜(1)的折射率(n2)。本发明还涉及一种用于装配该照明装置的方法。根据本发明的照明装置安装简单结构紧凑，并且具有较高的光效率和光输出量，以获得理想的光分布图案。

Description

照明装置及其装配方法

技术领域

本发明涉及一种照明装置和一种装配该照明装置的方法。 

背景技术

当今在照明领域，在LED功效方面获得了持续性的进步。由此可以将LED照明装置应用在越来越多的领域，例如室内照明、户外照明等等，并且也可以用在LCD背光源领域。由于不同的应用场合需要不同的光分布图案，LED组件通常带有特殊形状的透镜，用于获得所期望的光分布图案并且与应用场合相匹配。 

在现有技术中，透镜中用于容纳LED的腔体通常具有比LED略大的体积，以便均衡装配时产生的公差并且避免损坏LED，由此在透镜和LED之间形成有一定的气隙。众所周知的是，空气的折射率为1，而通常用于封装LED的材料的折射率以及透镜材料的折射率较大，例如典型地位于1.4-1.6的范围中，因此得出在LED包封材料和空气之间、以及空气和透镜材料之间的折射率差值较大。在此情况下，由于折射率差值较大而在LED/空气介面和空气/透镜介面处产生了光的耦合损耗，这种耦合损耗可以通过菲涅耳方程计算得出。大部分光线并未通过透镜聚集并且直接朝向预定方向射出，而是被反射到介面中。这样反射的光线的出射方向难于控制，因此导致最终无法获得均匀的光分布图案。 

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种照明装置，这种该照明装置安装简单结构紧凑，并且可以减小透镜和发光模块的包封层之间的耦合损耗并具有较高的光效率和光输出量，有利于抑制反射以实现理想的光分布图案。 

根据本发明提出的照明装置包括透镜、具有包封层的发光模块和电路板，发光模块安装在电路板上并且透镜固定在电路板上以限定出用于容纳具有包封层的发光模块的容纳腔，其中在容纳腔中灌注有透明的填充物，填充物的折射率大于等于透镜的折射率并小于等于包封层的折射率或填充物的折射率大于等于包封层的折射率并小于等于透镜的折射率。 

本发明的构思在于，使高透视性的填充物充满透镜的用于容纳具有包封层的发光模块的容纳腔中，以便消除包封层和透镜之间的气隙。这种填充物的折射率处于包封层折射率和透镜折射率之间；或者在包封层折射率和透镜折射率相等时，这种填充物也具有和两者相等的折射率。由此可以使包封层和透镜的介面处的折射损耗最小化。 

在根据本发明的一个优选的设计中，透镜的折射率和包封层的折射率为1.35至1.65，填充物的折射率在1.35至1.65的范围中。由此可以根据常用的透镜以及包封层的折射率范围来选择具有适合的折射率的填充物。透镜例如可以由PC或类似物制成，包封层可以由环氧树脂或有机硅胶制成。 

在根据本发明的一个优选的设计中，填充物密封地完全充满容纳腔。由此可以消除容纳腔中的气隙，避免由此产生的反射。 

在根据本发明的一个优选的设计中，填充物为以硅树脂为基础的合成液体。优选地，填充物是液态的环氧树脂。这种高透视性的填充物可以良好地降低透镜和包封层之间的耦合损耗。 

在一种优选的情况下，当填充物为液体时，这种液体可以具有热固化的特性，即经过高温可以转换为凝胶、弹性体、橡胶体或者是比较硬的固体。 

在根据本发明的一个优选的设计中，在发光模块和透镜之间安装有密封件。由此可以在透镜和发光模块、特别是包封层的接触区域进行密封，防止液态的填充物从容纳腔中流出。 

在根据本发明的一个优选的设计中，填充物为凝胶。凝胶形式的填充物具有便于填充并且无需密封件的优点。 

在根据本发明的一个优选的设计中，透镜通过机械连接件固定在电路板上。由此可以将透镜例如利用固定螺栓或类似物安装在电路板上，从而和电路板以及固定在其上的发光模块共同形成紧凑牢固的照明装置。 

此外本发明还提出一种装配上述照明装置的方法，包括以下步骤： 

(a)提供具有包封层的发光模块和电路板，其中发光模块安装在电路板上； 

(b)提供形成有相对于电路板限定出用于发光模块的容纳腔的透镜； 

(c)利用透明的填充物填充容纳腔，填充物的折射率大于等于透镜的折射率并小于等于包封层的折射率或填充物的折射率大于等于包封层的折射率并小于等于透镜的折射率； 

(d)将透镜安装在电路板上。 

在根据本发明的另一个优选的设计中，填充物为凝胶。 

在根据本发明的另一个优选的设计中，填充物为液体，其中在步骤(c)中还包括提供在容纳腔和发光模块之间布置的密封件。通过附加地布置密封件可以防止填充在容纳腔中的液体填充物流出。 

在此需要注意的是，当在做透镜设计的时候，需要根据容纳腔中填充空气或折射系数匹配的填充物的不同情况，对透镜的形状做出相应的修改。为了获得相同的光分布图案，当填充物的折射率不同时，透镜需要设计为不同的形状。 

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。 

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出： 

图1是根据本发明的照明装置的截面图； 

图2是根据本发明的照明装置在装配过程中的分解图。 

具体实施方式

图1在截面图中示出了根据本发明的照明装置，该照明装置包括透镜1、发光模块2和电路板3，其中发光模块2固定在电路板3的装配面上，并且被包封层5包封。透镜1也安装在电路板3的装配面上，并且将具有包封层5的发光模块2限定在为其预设的容纳腔4中，其中容纳腔4的内壁是透镜1的光入射面。为了使照明装置结构紧凑地形成牢固的整体，可以利用机械的支撑件和固定件将透镜1的边缘和电路板3连接在一起。 

为了使照明装置具有较高的光输出量和良好的照明效果，根据本发明在容纳腔4中填充有透明的填充物6。根据材料的特性和光学原理，适合地选择填充物6，其折射率n1可以位于透镜1的折射率n2和包封层5的折射率n3之间的范围中。一般照明装置通常使用的透镜1的折射率n2为1.35至1.65，透镜1例如可以由PC或类似物制成；而用于对发光模块2进行包封的包封层5的折射率n3也通常被设定在1.35和1.65之间，例如是环氧树脂或有机硅胶。因此一般可以在折射率n1为1.35至1.65的范围的材料中选择合适的填充物6。这种填充物6可以是凝胶或者是液体，特别是以硅树脂为基础的合成液体，例如液体的有机硅胶。在一种优选的情况下，当填充物6为液体时，这种液体可以(但非必须地)具有热固化的特性，即经过高温可以转换为凝胶、弹性体、橡胶体或者是比较硬的固体。 

图2示出了根据本发明的照明装置在装配过程中的分解图。通过例如螺栓的机械连接件8将安装有发光模块2的电路板3和透镜1装配成一个整体，其中具有包封层5的发光模块2伸入透镜1的为其预设的容纳腔4中，容纳腔4中预填充了适量的填充物6，以便使容纳腔4中不再存在气隙。当填充物6为液体时，附加地在透镜1和发光模块2之间安装密封件7，以便防止填充物6从容纳腔4中流出。 

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

参考标号表 

1    透镜 

2    发光模块 

3    电路板 

4    容纳腔 

5    包封层 

6    填充物 

7    密封件 

8    机械连接件 

n1   填充物的折射率 

n2   透镜的折射率 

n3   包封层的折射率 。

Claims (11)

1.一种照明装置，包括透镜(1)、具有包封层(5)的发光模块(2)和电路板(3)，所述发光模块(2)安装在所述电路板(3)上并且所述透镜(1)固定在所述电路板(3)上以限定出用于容纳所述具有包封层(5)的发光模块(2)的容纳腔(4)，其特征在于，在所述容纳腔(4)中灌注有透明的填充物(6)，所述填充物(6)的折射率(n1)大于等于所述透镜(1)的折射率(n2)并小于等于所述包封层(5)的折射率(n3)或所述填充物(6)的折射率(n1)大于等于所述包封层(5)的折射率(n3)并小于等于所述透镜(1)的折射率(n2)。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述透镜(1)的折射率(n2)和所述包封层(5)的折射率(n3)均为1.35至1.65。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述填充物(6)完全充满所述容纳腔(4)。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于，所述填充物(6)为以硅树脂为基础的合成液体。

5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述填充物(6)为液态的环氧树脂。

6.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，在所述发光模块(2)和所述透镜(1)之间安装有密封件(7)。

7.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于，所述填充物(6)为凝胶。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述透镜(1)通过机械连接件(8)固定在所述电路板(3)上。

9.一种装配根据前述权利要求中任一项所述的照明装置的方法，其特征在于以下步骤：

(a)提供具有包封层(5)的发光模块(2)和电路板(3)，其中所述发光模块(2)安装在所述电路板(3)上；

(b)提供形成有相对于所述电路板(3)限定出用于所述发光模块(2)的容纳腔(4)的透镜(1)；

(c)利用透明的填充物(6)填充所述容纳腔(4)，所述填充物(6)的折射率(n1)大于等于所述透镜(1)的折射率(n2)并小于等于所述包封层(5)的折射率(n3)和/或所述填充物(6)的折射率(n1)大于等于所述包封层(5)的折射率(n3)并小于等于所述透镜(1)的折射率(n2)；

(d)将所述透镜(1)安装在所述电路板(3)上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述填充物(6)为凝胶。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述填充物(6)为液体，其中在所述步骤(c)中还包括提供在所述容纳腔(4)和所述发光模块(2)之间布置的密封件(7)。

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