CN105351892A - Led灯具的配光结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED灯具的配光结构，包括：焊接有灯珠组的PCB铝基板，以及用于罩住灯珠组的塑料透镜；所述灯珠组由四颗中功率3030双晶灯珠而组成，且该四颗灯珠呈正方形分布；所述塑料透镜设有用于罩住灯珠组的凸曲面罩；所述塑料透镜采用防UV的PC材料。本发明LED灯具的配光结构，结构紧凑合理，可以相对于现有技术优化尺寸、光效、性价比，且散热效果好。
Description
技术领域
本发明涉及LED灯具的配光结构。
背景技术
现有技术中的LED路灯采用的配光组合，使用无数小的单颗粒式光学透镜、使用高功率LED灯珠的反射透镜、以及COB集成式单体式大透镜。无数小的单颗粒式光学透镜导致PCB铝板面积比较大成本高，高功率LED灯珠的采用导致成本也比较高光效没有优势，单体式大透镜无论塑料还是玻璃制作工艺很困难良品率不高。
在现阶段为了提高光效与节约成本，越来越多的公司想使用中功率LED灯珠。单体大透镜的材料多为玻璃，少数为有机玻璃或塑料。玻璃具有透光率高，易于清洁和良好的耐候性的特点，但总体成本高工艺稳定性差，有机玻璃透光率低，容易黄化；大塑料透镜注塑过程复杂成本太高，尺寸稳定性不好。小的单颗粒分离式塑料透镜或单颗粒连体式透镜易于加工，成本较低，但所占面积太大，导致PCB铝板面积以及灯壳体面积比较大成本高，防水区域加大风险更高，而且灯体造型设计灵活性不够。
总的来说，现有技术中使用单颗粒塑料透镜所占面积太大、总体灯具成本偏高，而单体大透镜工艺复杂稳定性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED灯具的配光结构，其结构紧凑合理，可以相对于现有技术优化尺寸、光效、性价比，且散热效果好。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种LED灯具的配光结构，包括：焊接有灯珠组的PCB铝基板，以及用于罩住灯珠组的塑料透镜；
所述灯珠组由四颗中功率3030双晶灯珠而组成，且该四颗灯珠呈正方形分布；
所述塑料透镜设有用于罩住灯珠组的凸曲面罩；
所述塑料透镜采用防UV的PC材料。
优选的，所述凸曲面罩的内腔直径大于上述方正方形的对角线长度。
优选的，相邻灯珠的间距为0.3～1mm。
优选的，所述PCB铝基板的导热系数为1～10W/mK。
优选的，所述塑料透镜通过胶粘、卡扣或螺丝固定于PCB铝基板上或固定于距离PCB铝基板一定距离的位置。
优选的，PCB铝基板焊接有多个灯珠组，各灯珠组单独配置塑料透镜，或各灯珠组共用一个整体式塑料透镜，该整体式塑料透镜设有与灯珠组一一对应配合的多个凸曲面罩。
优选的，所述凸曲面罩的形状为中空半球面形。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种LED灯具的配光结构，其可以相对于现有技术优化尺寸、光效、性价比，且散热效果好。
本发明塑料透镜设有凸曲面罩，凸曲面罩、内腔与四颗特定位置组合的中功率3030双晶灯珠所发出的光源一起组合整体光线通道，可得到路灯常见要求的特定蝙蝠翼形状配光曲线。
本发明特定封装的四颗中功率3030双晶灯珠是现在市场非常通用的LED灯珠，有多家公司如日亚的757系列、飞利浦Lumileds的LUXEON30302D系列、OsramDurisS5以及诸多国内LED封装厂采用的双晶LED尺寸，光效高发光面积小，根据现成自动化贴片机最小精度设计成最紧凑的位置组合，相距为0.3mm～1mm不等，成完全正方形放置，这样可以使整体透镜设计到尽可能小同时加工性能较好。
本发明塑料透镜与四颗中功率3030双晶灯珠组合可以由分离式塑料透镜或连体式透镜与PCB铝基板不同区域的许多簇四颗中功率来达到同样配光下不同光通量，也就是不同功率大小要求的灯具产品组合设计方案。
本发明可以尽可能减少了相关LED模组以至最终灯具产品发光面积，避免如市场常见的单颗粒配单透镜式的工艺复杂产品尺寸大成本高等等缺点，使透镜、PCB铝基板以至外部灯壳灯体尺寸更小，最终灯具产品更加紧凑，性价比更高，而且外部灯壳灯体有更大艺术造型发挥的空间；同时与单体大透镜相比，散热面积分散，塑料PC(聚碳酸酯)内腔壁薄，更容易成型，传统COB集成面光源或多颗中功率灯珠配玻璃或塑料大透镜，不仅散热集中加大散热成本，而且大透镜本身，玻璃成本高加工难度高良品率低，塑料大透镜工艺要求高，模具保压时间长出料效率极低，零件尺寸一致性不高，也造成总体成本偏高，另外小功率集成路灯中常用的有机玻璃大透镜与COB方案，透过率太低光效低。本发明正好平衡当前两种市面设计方案，可以提高利用中功率3030双晶LED灯珠高光效高性价比同时发光面小特点，使整个路灯模组或灯具兼顾紧凑尺寸小，而且使透镜制造工艺更简单，光效高等等特点，更重要的是，取得比前两者更加具有价格优势，这种组合还可以根据实际要求设计不同的透镜形状来实现不同要求的配光，应用场景非常广泛。
本发明还具有如下特点：
(1)本发明采用新型设计透镜与四颗中功率3030双晶灯珠组合，不是对单独的LED灯珠采用常见的单颗粒分离式塑料透镜或单颗粒连体式透镜，也不是采用基于COB或集中式灯珠密集贴片对应的单体大透镜方案，而是采用平衡两者各自优劣，开发出一款全新的塑料透镜与四颗紧密布置的中功率3030双晶灯珠组合，进一步节省了成本，在现有的单颗粒塑料透镜对应的灯具中，以50瓦为例，PCB铝基板可以减少至少50％面积，相对厚的单体大透镜，在透镜成本上，估计节省成本略30％，而且由于LED分开布置，使散热效果更好，更不容易眩光。
(2)本发明设计透镜与所组合的灯珠类型，数量以及布置密切相关，若替换为其它类型灯珠或不同结构设计方案，光学透镜需要重新设计，但我们经过反复模拟与验证，当前这种组合可以达到尺寸、光效、性价比还有灯珠通用性相对最优的结果。
(3)本发明新型设计透镜与四颗中功率3030双晶灯珠组合，而不是其它数量的同类型灯珠，也是经过反复模拟与验证，随着LED灯珠颗数增多，得到PCB铝基板尺寸上成本优势越大，透镜壁厚度引起的加工工艺难度加大，透镜透过率降低等等，进行各方面权衡，得出现在的组合方案是相对最佳。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是透镜的光学效果与配光曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
如图1所示，一种LED灯具的配光结构，包括：焊接有灯珠组3的PCB铝基板2，以及用于罩住灯珠组3的塑料透镜1；
所述灯珠组3由四颗中功率3030双晶灯珠而组成，且该四颗灯珠呈正方形分布；
所述塑料透镜1设有用于罩住灯珠组3的凸曲面罩；
所述塑料透镜1采用防UV的PC材料。
所述凸曲面罩的内腔直径大于上述方正方形的对角线长度。
相邻灯珠的间距为0.3～1mm。
所述PCB铝基板2的导热系数为1～10W/mK。
所述塑料透镜1可以通过胶粘、卡扣或螺丝固定于PCB铝基板2上或固定于距离PCB铝基板2一定距离的位置。
PCB铝基板2可以焊接有多个灯珠组3，各灯珠组3单独配置塑料透镜1，或各灯珠组3共用一个整体式塑料透镜1，该整体式塑料透镜1设有与灯珠组3一一对应配合的多个凸曲面罩。
所述凸曲面罩的形状可以为中空半球面形。
图1中塑料透镜使用的塑料材料为常用的防UV的PC材料(聚碳酸酯)，内部使用四颗粒市场通用中功率3030双晶灯珠，这各组合可以达到路灯要求的复杂配光曲线，注塑工艺过程中易于制造，而且可以集成LED灯珠的发光光源面积。它克服了复杂的制造过程中厚塑料透镜或大玻璃透镜，这种方案中透镜更容易生产。实际应用中可利用这个最小单元进行扩展到不同透镜形状，实现不同光能量或功率要求，甚至对灯具灯体艺术造型的要求。
透镜的光学效果与配光曲线图如图2所示，塑料透镜折射率(1.586)，光会被折射两次聚集到所要求的配光方向，满足道路照明的要求。防UV的PC材料(聚碳酸酯)可达到耐温的稳定性和防止紫外线黄化问题，较适合户外使用的PC材料品牌有GESabic2180T，Tinjin1225Z100，BayerMakaraonLed2245等等。
本发明中的透镜不限于路灯中一种配光应用，可以对透镜曲面更新设计应用于其它路灯配光曲线，甚至隧道灯，高棚灯具等等，这种组合对于透镜本身曲面形状没有明确限制，都是本发明技术方案相关领域。本发明应用场景较广，成本较低，适合大规模生产及使用。
本发明所做的150瓦产品在DIALUX软件中的仿真效果参数表1所示：
表1仿真效果参数
其效果数据如表2所示：
表2效果数据
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.LED灯具的配光结构，其特征在于，包括：焊接有灯珠组的PCB铝基板，以及用于罩住灯珠组的塑料透镜；
所述灯珠组由四颗中功率3030双晶灯珠而组成，且该四颗灯珠呈正方形分布；
所述塑料透镜设有用于罩住灯珠组的凸曲面罩；
所述塑料透镜采用防UV的PC材料。
2.根据权利要求1所述的LED灯具的配光结构，其特征在于，所述凸曲面罩的内腔直径大于上述方正方形的对角线长度。
3.根据权利要求2所述的LED灯具的配光结构，其特征在于，相邻灯珠的间距为0.3～1mm。
4.根据权利要求3所述的LED灯具的配光结构，其特征在于，所述PCB铝基板的导热系数为1～10W/mK。
5.根据权利要求4所述的LED灯具的配光结构，其特征在于，所述塑料透镜通过胶粘、卡扣或螺丝固定于PCB铝基板上或固定于距离PCB铝基板一定距离的位置。
6.根据权利要求5所述的LED灯具的配光结构，其特征在于，PCB铝基板焊接有多个灯珠组，各灯珠组单独配置塑料透镜，或各灯珠组共用一个整体式塑料透镜，该整体式塑料透镜设有与灯珠组一一对应配合的多个凸曲面罩。
7.根据权利要求6所述的LED灯具的配光结构，其特征在于，所述凸曲面罩的形状为中空半球面形。
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