CN103162103A - 一种高亮度led光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高亮度LED光源装置，包括外壳和置于外壳中的高亮度LED光源组件，所述高亮度LED光源组件包括高亮度LED发光模组、光耦合器和散热器组件，所述散热组件包括散热器、设有空气流通风道的导流罩和风扇，所述散热器和风扇分别安装于所述导流罩的两端，所述高亮度LED发光模组安装于所述散热器上，所述光耦合器安装于所述高亮度LED发光模组的发光面上，所述高亮度LED光源装置还包括为高亮度LED光源组件提供电源的电源组件，所述外壳上设有用于进气和排气的通风口。采用本技术方案的有益效果是：采用高亮度LED发光模组和光耦合器的组合，光耦合器加强了了光源和后续设备如光纤的联系，并且将光源发射的光线进行汇聚，减少了光线的漏射，提高了能量耦合效率和光均匀度。

Description

一种高亮度LED光源装置

技术领域

本发明涉及LED照明装置，特别是涉及一种高亮度LED光源装置。

背景技术

目前，在照明领域，普遍采用卤钨灯、氙灯等光源，这类光源的主要缺点是：能耗高，寿命短，通常含有害物质，光谱成分中含红外或紫外等有害波段，而且有些还需要高电压启动。

为了降低能耗、提高安全性，并适应仪器小型化的趋势，目前，LED光源，尤其是面发光的高亮度LED光源，正在逐步取代传统卤钨灯、氙灯等光源，获得了广泛的应用。高亮度LED光源具有启动时间短、亮度高、能耗低、体积小、寿命长、安全性高等优点，可以克服目前照明仪器发展中面临的许多瓶颈，但是作为面发光光源，与传统光源的灯丝发光，气体放电发光相比具有许多不同的特点，集中表现在能量耦合效率不高、光均匀度差等方面。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是解决现有LED照明系统的结构缺陷、能量耦合效率不高、光均匀度差等不足。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种高亮度LED光源装置，包括外壳和置于外壳中的高亮度LED光源组件，所述高亮度LED光源组件包括高亮度LED发光模组、光耦合器和散热器组件，所述散热组件包括散热器、设有空气流通风道的导流罩和风扇，所述散热器和风扇分别安装于所述导流罩的两端，所述高亮度LED发光模组安装于所述散热器上，所述光耦合器安装于所述高亮度LED发光模组的发光面上，所述高亮度LED光源装置还包括为高亮度LED光源组件提供电源的电源组件，所述外壳上设有用于进气和排气的通风口。

优选的，所述光耦合器为积分棒、反光碗和透镜组中任意一种或数种组合，所述光耦合器光源入射端的面积小于出射端的面积，并与所述高亮度LED发光模组的发光面同轴居中对正。

优选的，所述外壳上固定或可拆卸的装设有接驳光纤的光纤连接器，并位于所述光耦合器上方。

优选的，所述高亮度LED发光模组与散热器之间还设有导热片，所述导热片的面积大于其与高亮度LED发光模组接触的面积。

优选的，所述高亮度LED光源装置还设有调节高亮度LED发光模组发光亮度的调光装置。

优选的，所述高亮度LED发光模组为白光、紫外、红外、红光、蓝光、绿光LED芯片中的一种或数种组合。

优选的，所述高亮度LED光源装置还设有切换不同高亮度LED光源组件的光源转换组件，所述光源转换组件包括转轴、固定或活动连接于转轴上的转盘，所述转盘上设置有至少两组高亮度LED光源组件。

优选的，所述高亮度LED光源组件还设有定位夹具，所述定位夹具设有与所述光耦合器、高亮度LED发光模组和散热器外形匹配的阶梯型通孔，所述光耦合器、高亮度LED发光模组和散热器依次嵌设在所述定位夹具中精确居中对正定位。

优选的，所述电源组件包括开关电源、恒流驱动器和电源滤波器，所述开关电源的输入接口与电源滤波器的输出接口相连接，所述开关电源的输出口与所述恒流驱动器的输入口电连接，所述恒流驱动器的输出口与所述高亮度LED光源组件电连接，所述高亮度LED光源装置还包括面板组件，所述面板组件包括对于过流、过压、温度过高以及光源寿命达到上限等信息进行报警报警蜂鸣器、显示各种报警及色温、显色指数、光谱分布、节温、开机时间、光源寿命运行数据信息的显示面板、以及通过电位器来实现所述高亮度LED发光模组不同大小的出射光通量的调光旋钮。

优选的，所述的定位夹具与所述光耦合器接触的面上均设有减少光漏射和损耗的高反射膜。

采用本技术方案的有益效果是：采用高亮度LED发光模组和光耦合器的组合，光耦合器加强了了光源和后续设备如光纤的联系，并且将光源发射的光线进行汇聚，减少了光线的漏射，提高了能量耦合效率和光均匀度。

 附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种高亮度LED光源装置结构示意图。

图2为本发明电源组件结构示意图。

图3为本发明光耦合器结构示意图。

图4为本发明高亮度LED光源组件结构示意图。

图5为本发明散热组件结构示意图。

图6为本发明后端风扇通风口一结构示意图。

图7为本发明侧面散热器通风口二结构示意图。

图8为本发明面板组件结构示意图。

图9为本发明光源转换组件的结构示意图。

图中标号说明：1、壳体， 21、电源开关，22、调光旋钮，23、光纤连接器，24、显示面板， 31、高亮度LED光源模组，32、光耦合器，321、锥形结构，322，矩形结构33、定位夹具，34、定位板，341、高反射膜， 41、导热片，42、散热器，43、风扇，44、导流罩，5、基板组件，51、开关电源，52、恒流驱动器，53、电源插座，54、电源滤波器，55，通风口一，57、通风口二   3、高亮度LED光源组件   6、转盘    61、定位凹槽  7、转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1，

一种高亮度LED光源装置，如图1到图8所示，包括外壳1和置于外壳1中的高亮度LED光源组件，所述高亮度LED光源组件包括高亮度LED发光模组31、光耦合器32和散热器组件，所述散热组件包括散热器42、设有空气流通风道的导流罩44和风扇43，所述散热器42和风扇43分别安装于所述导流罩44的两端，所述高亮度LED发光模组31安装于所述散热器42上，所述光耦合器32安装于所述高亮度LED发光模组31的发光面上，所述高亮度LED光源装置还包括为高亮度LED光源组件提供电源的电源组件，所述电源组件包括开关电源51、恒流驱动器52和电源滤波器54，以及电源插座53，所述开关电源51的输入接口与电源滤波器54的输出接口相连接，所述开关电源51的输出口与所述恒流驱动器52的输入口电连接，所述恒流驱动器52的输出口与所述高亮度LED光源组件电连接。所述外壳1上设有用于进气和排气的通风口一55和通风口二57。

所述光耦合器32光源入射端的面积小于出射端的面积，并与所述高亮度LED发光模组31的发光面同轴居中对正。

所述外壳1上固定或可拆卸的装设有接驳光纤的光纤连接器23，并位于所述光耦合器32上方。

所述高亮度LED发光模组31与散热器42之间还设有导热片41，所述导热片41的面积大于其与高亮度LED发光模组31接触的面积。

所述高亮度LED光源组件还设有定位夹具33，所述定位夹具设有与所述光耦合器32、高亮度LED发光模组31和散热器42外形匹配的阶梯型通孔，所述光耦合器32、高亮度LED发光模组31和散热器42依次嵌设在所述定位夹具33中精确居中对正定位。

所述高亮度LED光源装置还包括面板组件2，所述面板组件2包括对于过流、过压、温度过高以及光源寿命达到上限等信息进行报警报警蜂鸣器、显示各种报警及色温、显色指数、光谱分布、节温、开机时间、光源寿命运行数据信息的显示面板24、以及通过电位器来实现所述高亮度LED发光模组31不同大小的出射光通量的调光旋钮22，该调光旋钮22调节调光装置中的电位器，以控制整个系统的电流或电压，达到调整亮度的目的。

所述的定位夹具33与所述光耦合器32接触的面上均设有减少光漏射和损耗的高反射膜341。

工作原理是，所述的电源插座53外接90-260V市电，电源滤波器54接电源插座53，对电路有效频点以外的频率进行滤波，排除电路不稳定对光源装置的影响。电源滤波器54输出接口连接开关电源51，开关电源将交流电变为恒压直流电，并对驱动电路52进行供电，驱动电路实现对高亮度LED光源的恒流供电，在驱动电流下高亮度LED光源31的发光芯片辐射出光能量。LED芯片发出的光，耦合到光耦合器32中，光线从其入射端入射，沿光轴传播，最后从出射端出射，在这一过程中，光线发光角度被压缩，同时通过多次反射，光线出射均匀度得到提高。光耦合器32出射的光，通过光纤接口23实现与导光光纤入射端的定位，实现高效率的光纤耦合。

光耦合器32结构如图3所示，其整体呈锥形结构，入射端面为矩形或其它形状，其尺寸以接近光源尺寸为优，出射端面为矩形或圆形，其尺寸以与光传输介质入射端面匹配为优。其入射端尺寸小于出射端尺寸，光线在锥形结构中经过多次全反射，使从多个芯片发出来的光进行了均匀混合，并且光线角度被大大压缩。从高亮度LED发光模组31中发出的光线，首先耦合到光耦合器32的锥形结构部分321，经过压缩后的光线进入光耦合器32的矩形部分322，光耦合器32的锥形结构和矩形结构采用相同的材料，矩形结构的主要作用是位光耦合器32提供一个方便的固定面。定位板34与矩形结构322接触部分镀可见光波段高反射膜341，防止漏光。

图3为高亮度LED光源组件示意图，定位夹具33将光耦合器32和定位板34，通过定位棒固定于高亮度LED发光模组31上，定位原则是保证光耦合器32入射端与高亮度LED发光模组31发光面靠近并对正。

如图5所示为散热组件结构示意图。所述的高亮度LED发光模组31工作中，通过其散热基板产生的热量通过导热片41传导到散热器42中，散热器42与散热风扇43通过导流罩44连接。如图6所示，散热风扇43后端开有通风口一55，以及在外壳1的侧面前方开设有通风口二57（见图7），其工作所需要的冷空气通过一个通风口进入，通过导流罩44传输到散热器42的散热片上，对散热器42进行散热，散热器42散发的热空气，通过另一个通风口排出光源装置，两个通风口既可以作为入风口，也可以作为出风口，如图7所示。

如图8所示，所述的面板组件上的调光旋钮22与电位器相连，通过旋钮调节电位器可以实现光源装置不同大小的光通量输出，光纤接口23与导光光纤相连，实现导光光纤与光耦合器32的定位。显示面板24与光色电参数测量系统相连接，可以显示高亮度LED光源的色温、显色指数、光谱形状、开机时间、光源寿命等信息。

实施例2，

其余与实施例1相同，不同之处在于，所述高亮度LED发光模组31为白光、紫外、红外、红光、蓝光、绿光LED芯片中的一种或数种组合。当为数种组合时，所述高亮度LED光源装置还设有切换白光、紫外、红外、红光、蓝光、绿光LED芯片的光源转换组件。可以根据需要切换到不同的光源。该切换装置类似由一个转轴和带定位机构的切换盘组成，所述数种高亮度LED发光模组31安装于所述切换盘上，转动切换盘，即可将不同的高亮度LED发光模组31对正光耦合器，获得不同的光源输出。

另外，所述光耦合器可以为积分棒、反光碗和透镜组中任意一种或数种组合。

上述实施例中，光源转换组件的另一种实施方式，包括转轴7，转盘6，设于转盘6边沿的定位凹槽61和设于转盘6上的三个高亮度LED光源组件3，这三个高亮度LED光源组件3的颜色是单一颜色不同亮度或色温的光源（也可以是不同颜色的光源），在使用中，转动转轴7带动转盘6转动，利用定位凹槽61定位，将需要某个的高亮度LED光源组件3对正光纤连接器23，以获得需要的光源输出。

实施例3，

简化版的实施方案为，包括外壳1和置于外壳1中的高亮度LED光源组件，所述高亮度LED光源组件包括高亮度LED发光模组31、光耦合器32和散热器组件，所述散热组件包括散热器42、设有空气流通风道的导流罩44和风扇43，所述散热器42和风扇43分别安装于所述导流罩44的两端，所述高亮度LED发光模组31安装于所述散热器42上，所述光耦合器32安装于所述高亮度LED发光模组31的发光面上，所述高亮度LED光源装置还包括为高亮度LED光源组件提供电源的电源组件，所述电源组件包括开关电源51、恒流驱动器52和电源滤波器54，以及电源插座53，所述开关电源51的输入接口与电源滤波器54的输出接口相连接，所述开关电源51的输出口与所述恒流驱动器52的输入口电连接，所述恒流驱动器52的输出口与所述高亮度LED光源组件电连接。所述外壳1上设有用于进气和排气的通风口一55和通风口二57。

所述光耦合器32光源入射端的面积小于出射端的面积，并与所述高亮度LED发光模组31的发光面同轴居中对正。

光耦合器32的结构和实施例1相同。

采用上述技术方案的有益效果是：采用高亮度LED发光模组和光耦合器的组合，光耦合器加强了了光源和后续设备如光纤的联系，并且将光源发射的光线进行汇聚，减少了光线的漏射，提高了能量耦合效率和光均匀度。

 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高亮度LED光源装置，包括外壳和置于外壳中的高亮度LED光源组件，其特征在于，所述高亮度LED光源组件包括高亮度LED发光模组、光耦合器和散热器组件，所述散热组件包括散热器、设有空气流通风道的导流罩和风扇，所述散热器和风扇分别安装于所述导流罩的两端，所述高亮度LED发光模组安装于所述散热器上，所述光耦合器安装于所述高亮度LED发光模组的发光面上，所述高亮度LED光源装置还包括为高亮度LED光源组件提供电源的电源组件，所述外壳上设有用于进气和排气的通风口。

2.根据权利要求1所述的高亮度LED光源装置，其特征在于，所述光耦合器为积分棒、反光碗和透镜组中任意一种或数种组合，所述光耦合器光源入射端的面积小于出射端的面积，并与所述高亮度LED发光模组的发光面同轴居中对正。

3.根据权利要求2所述的高亮度LED光源装置，其特征在于，所述外壳上固定或可拆卸的装设有接驳光纤的光纤连接器，并位于所述光耦合器上方。

4.根据权利要求3所述的高亮度LED光源装置，其特征在于，所述高亮度LED发光模组与散热器之间还设有导热片，所述导热片的面积大于其与高亮度LED发光模组接触的面积。

5.根据权利要求4所述的高亮度LED光源装置，其特征在于，所述高亮度LED光源装置还设有调节高亮度LED发光模组发光亮度的调光装置。

6.根据权利要求4所述的紧凑高亮度LED光源装置，其特征在于，所述高亮度LED发光模组为白光、紫外、红外、红光、蓝光、绿光LED芯片中的一种或数种组合。

7.根据权利要求4所述的高亮度LED光源装置，其特征在于，所述高亮度LED光源装置还设有切换不同高亮度LED光源组件的光源转换组件，所述光源转换组件包括转轴、固定或活动连接于转轴上的转盘，所述转盘上设置有至少两组高亮度LED光源组件。

8.根据权利要求4所述的高亮度LED光源装置，其特征在于，所述高亮度LED光源组件还设有定位夹具，所述定位夹具设有与所述光耦合器、高亮度LED发光模组和散热器外形匹配的阶梯型通孔，所述光耦合器、高亮度LED发光模组和散热器依次嵌设在所述定位夹具中精确居中对正定位。

9.根据权利要求5所述的高亮度LED光源装置，其特征在于，所述电源组件包括开关电源、恒流驱动器和电源滤波器，所述开关电源的输入接口与电源滤波器的输出接口相连接，所述开关电源的输出口与所述恒流驱动器的输入口电连接，所述恒流驱动器的输出口与所述高亮度LED光源组件电连接，所述高亮度LED光源装置还包括面板组件，所述面板组件包括对于过流、过压、温度过高以及光源寿命达到上限等信息进行报警报警蜂鸣器、显示各种报警及色温、显色指数、光谱分布、节温、开机时间、光源寿命运行数据信息的显示面板、以及通过电位器来实现所述高亮度LED发光模组不同大小的出射光通量的调光旋钮。

10.根据权利要求9所述的高亮度LED光源装置，其特征在于，所述的定位夹具与所述光耦合器接触的面上均设有减少光漏射和损耗的高反射膜。

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