CN108591851A - 一种防炫目紫外led照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED照明技术领域，公开了一种防炫目紫外LED照明装置，包括：灯罩，固定于灯罩开口端的基体单元，基体单元的上方设置有LED发光模块，LED发光模块包括固定于基体单元上方的基板与固定于基板上方的LED晶片，LED晶片的出光方向上设置有透明配光单元，透明配光单元包括实心的第一透光部与空心的第二透光部，第一透光部固定于LED晶片上方，第二透光部固定于第一透光部上，沿着从底端到顶端的方向第二透光部的外侧面在其水平方向上的直径依次减小，且第二透光部的内侧面在其水平方向上的直径依次增大。上述照明装置对出射光线进行多次折射与散射以达到光扩散的效果，以形成柔和的类似于自然光的光线，从而有效保护人体眼部健康。

Description

一种防炫目紫外LED照明装置
技术领域
本发明涉及LED照明装置技术领域，尤其涉及一种防炫目紫外LED照明装置。
背景技术
在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势。21世纪的居室灯具设计将会是以LED灯具设计为主流，同时充分体现节能化、健康化、艺术化和人性化的照明发展趋势，成为居室灯光文化的主导。研究资料表明，由于LED是冷光源，半导体照明自身对环境没有任何污染，与白炽灯、荧光灯相比，节电效率可以达到90％以上。在同样亮度下，耗电量仅为普通白炽灯的1/10，荧光灯管的1/2。如果用LED取代我们目前传统照明的50，每年我国节省的电量就相当于一个三峡电站发电量的总和，其节能效益十分可观。LED灯直流驱动，没有频闪，没有红外和紫外的成分，没有辐射污染，显色性高并且具有很强的发光方向性，调光性能好，色温变化时不会产生视觉误差，冷光源发热量低，可以安全触摸，这些都是白炽灯和日光灯达不到的。
然而，目前广泛应用的LED照明灯普遍存在有眩光问题，对人体的眼部健康产生极大地危害，如果没有得到很好的解决，将会极大的影响LED灯具的照明质量。目前改善炫目的方法是在LED灯上设置LED灯罩以对出射光线进行散射形成柔和的光线。为提高光线散射效果常用的方法是对灯罩增加磨砂效果、添加色粉或者增加棱镜。其中，对LED灯罩增加磨沙效果会严重降低灯罩的光线透过率；在原有灯罩基础上添加色粉，如硫酸钡，硫酸钠等，加入这些颗粒可使光进行多次光折射达到光扩散的作用，但光扩散效果不明显，且严重影响透光率；LED灯罩增加棱镜，其光扩散效果有限，仍能看到刺眼的LED灯罩灯珠，且严重降低光线透过率。
因此，如何有效解决LED照明过程中的眩光并提高光线透过率是亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种防炫目紫外LED照明装置，通过在LED发光单元的出光位置设置透明配光单元，对出射光线进行反复多次的光折射与散射以提高光扩散的效果，同时不会降低光线透过率，从而将刺眼炫目的出射光线变为柔和的类似于自然光的光线，有效保护人体的眼部健康，提高用户体验感。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种防炫目紫外LED照明装置，其特征在于，该照明装置包括：灯罩，固定于灯罩开口端的基体单元，基体单元的上方设置有LED发光模块，LED发光模块位于灯罩形成的内部空腔中，LED发光模块包括固定于基体单元上方的基板与固定于基板上方的LED晶片，LED晶片的出光方向上且覆盖LED晶片出光层的位置设置有透明配光单元，透明配光单元包括实心的第一透光部与空心的第二透光部，第一透光部固定于LED晶片上方，第二透光部固定于第一透光部上，沿着从底端到顶端的方向第二透光部的外侧面在其水平方向上的直径依次减小，且第二透光部的内侧面在其水平方向上的直径依次增大。
上述紫外LED照明装置，相比于现有的LED照明装置，在LED晶片的出光方向上且覆盖LED晶片出光层的位置设置透明配光单元，该透明配光单元的第二透光部形成碗状的透明中空结构并发挥类似“透镜”的聚光功能，对出射光线进行反复多次的折射与散射以达到有效光扩散的效果，同时透明配光单元整体呈透明状不会降低光线透过率，从而将刺眼炫目的出射光线变为柔和的类似于自然光的光线，有效保护人体的眼部健康，提高用户体验感。
进一步的，第一透光部与第二透光部为对称结构。
进一步的，第二透光部的内侧面涂覆有光散射层，光散射层包括分散于透明树脂中的光散射微粒，光散射微粒包括二氧化钛。
进一步的，光散射层的厚度为50～100μm。
进一步的，第一透光部的直径为2.0-4.0mm，第一透光部的高度为0.5-1.0mm。
进一步的，沿着从LED晶片的顶端到LED晶片的底端的方向，第二透光部的内侧面的最底部形成有内底面，第二透光部的外侧面的最底部形成有外底面，第二透光部的内底面与第二透光部的外底面平行。
进一步的，第一透光部的直径大于LED出光面的直径。
进一步的，第二透光部的高度为0.3-1.0mm，第二透光部的内底面的直径为1.5-3.0mm，第二透光部的的内侧面与基板的夹角为30°-120°。
进一步的，透明配光单元的材质包括玻璃、透明陶瓷、丙烯酸树脂、硅树脂、环氧树脂、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙酯树脂或聚甲基丙烯酸酯中的任意一种。
进一步的，LED晶片的上方覆盖有荧光体层，所述荧光体层的厚度为400到2000μm。
相比于现有技术，本发明具有如下的技术效果：
本发明提供的防炫目紫外LED照明装置，包括：灯罩，固定于灯罩开口端的基体单元，基体单元的上方设置有LED发光模块，LED发光模块位于灯罩形成的内部空腔中，LED发光模块包括固定于基体单元上方的基板与固定于基板上方的LED晶片，LED晶片的出光方向上且覆盖LED晶片出光层的位置设置有透明配光单元，透明配光单元包括实心的第一透光部与空心的第二透光部，第一透光部固定于LED晶片上方，第二透光部固定于第一透光部上，沿着从底端到顶端的方向第二透光部的外侧面在其水平方向上的直径依次减小，且第二透光部的内侧面在其水平方向上的直径依次增大。上述照明装置通过在LED晶片的出光方向上且覆盖LED晶片出光层的位置设置透明配光单元，该透明配光单元的第二透光部形成碗状的透明中空结构并发挥类似“透镜”的聚光功能，对出射光线进行反复多次的折射与散射以达到有效光扩散的效果，同时透明配光单元整体呈透明状不会降低光线透过率，从而将刺眼炫目的出射光线变为柔和的类似于自然光的光线，有效保护人体的眼部健康，提高用户体验感。
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为本发明实施例提供的一种防炫目紫外LED照明装置的主视图；
图2为本发明实施例提供的透明配光单元的局部放大图；
图3为本发明实施例提供的另一种防炫目紫外LED照明装置的主视图；
图4为本发明实施例提供的另一透明配光单元的局部放大图；
图5为本发明实施例提供的又一种防炫目紫外LED照明装置的主视图；
其中：1、LED照明装置；2、灯罩；3、基体单元；4、LED发光模块；41、基板；42、LED晶片；43、出光层；5、透明配光单元；51、第一透光部；52、第二透光部；6、光散射层；7、荧光层；8、散热层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
如图1所示，本发明实施例提供了一种防炫目紫外LED照明装置1，其中该照明装置包括：灯罩2，固定于灯罩2开口端的基体单元3，基体单元3的上方设置有LED发光模块4，LED发光模块4位于灯罩形成的内部空腔中，LED发光模块4包括固定于基体单元上方的基板41与固定于基板上方的LED晶片42，LED晶片42的出光方向上且覆盖LED晶片出光层43的位置设置有透明配光单元5，透明配光单元5包括实心的第一透光部51与空心的第二透光部52，第一透光部51固定于LED晶片上方，第二透光部52固定于第一透光部上，沿着从底端到顶端的方向第二透光部52的外侧面在其水平方向上的直径依次减小，且第二透光部52的内侧面在其水平方向上的直径依次增大。
上述紫外LED照明装置，相比于现有的LED照明装置，在LED晶片的出光方向上且覆盖LED晶片出光层43的位置设置透明配光单元，透明配光单元的第二透光部形成碗状的透明中空结构并发挥类似“透镜”的作用，对出射光线进行多次折射与散射以达到光扩散的效果，同时不会降低光线透过率，从而将刺眼醒目的光线变为柔和的类似于自然光的光线，有效保护人体的眼部健康，提高用户体验感。
具体的，灯罩2，朝向LED发光模块的方向上设置有开口端，开口端的位置设置有基体单元，开口端与基体单元相接触的部位设置有密封件以对灯罩内部形成的空腔密封。
优选的，灯罩2的形状为球形、方形或梯形中的任意一种，也可以为任意一种异形形状。
基体单元3，固定于灯罩2的开口端，其一方面为LED发光单元进行固定支持，另一方面设置有与LED发光单元相连的电源单元，以为LED发光提供电源。
LED发光模块4，位于灯罩形成的内部空腔中，包括固定于基体单元上方的基板41与固定于基板上方的LED晶片42。LED晶片42为发射波长在190～400nm范围的紫外光。
其中，基板41的材质包括玻璃、蓝宝石、陶瓷、铜基、铝基中的任意一种或多种。其中，陶瓷(HTCC或AlN)、铝基、铜基等高导热基板材质，一般用于大功率的紫外LED照明装置；玻璃、蓝宝石等基板材质，一般用于中、小功率的紫外LED照明装置，此类基板要求紫光段透光率大于90％以上。
优选的，透明绝缘基板41的厚度在0.1～0.3mm之间，外形可以是长方形或者正方形，透明绝缘基板41的长、宽尺寸根据具体紫外LED照明装置的光电参数要求调整。
优选的，在LED晶片42出光方向上LED晶片42的上表面形成LED出光层43。
如图2所示，透明配光单元5，设置于LED晶片42的出光方向上且覆盖LED晶片出光层43，透明配光单元5包括实心的第一透光部51与空心的第二透光部52。其中，第一透光部51固定于LED晶片上方，第二透光部52固定于第一透光部上，沿着从底端到顶端的方向第二透光部52的外侧面在其水平方向上的直径依次减小，且第二透光部52的内侧面在其水平方向上的直径依次增大，从而形成碗状的透明中空结构并发挥类似“透镜”的聚光功能，对来自于LED晶片的出射光线进行反复多次的折射与散射，使整个透明配光单元看起来整体发光，从而以达到有效光扩散的效果，将刺眼炫目的出射光线变为柔和的类似于自然光的光线；同时透明配光单元整体呈透明状不会降低光线透过率。
需要说明的是，透明配光单元5中第一透光部51的顶端上固定有第二透光部52，第二透光部52的外侧面为连接第一透光部的顶端所在平面与第二透光部的顶端所在平面的倾斜面，第二透光部52的内侧面为连接第二透光部的顶端所在平面与第二透光部的内底面所在平面的倾斜面，第二透光部的内底面为内侧面最低部圆形所在的平面。透明配光单元5的高度H0为从第二透光部顶端垂直投影到基板的垂直距离，第一透光部的高度H1为从第一透光部顶端垂直投影到基板的垂直距离，第二透光部的高度H2为从第二透光部顶端到第一透光部顶端垂直投影到基板的垂直距离，三者的高度数值关系是：H0＝H1+H2。
相比于现有的对灯罩增加磨砂效果、添加色粉或者增加棱镜方法，本发明提出的透明配光单元5能够将LED晶片的出射光引入实心的第一透光部中，对光线进行多次折射，并对进入到第二透光部中的光线进行多次的反射与漫反射，发挥类似“透镜”的聚光功能，从而达到有效光扩散的效果，将刺眼炫目的出射光线变为柔和的类似于自然光的光线。同时透明配光单元整体呈透明状，不会降低光线透过率。
优选的，透明配光单元5的材质包括玻璃、透明陶瓷、丙烯酸树脂、硅树脂、环氧树脂、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙酯树脂或聚甲基丙烯酸酯中的任意一种。
优选的，第一透光部51呈圆柱形且为实心结构，其内部填充的材质可以与外侧的材质相同，也可以不同，具体材质的选择根据实际情况而定。
优选的，第一透光部51的折射率为1.5-2。
优选的，第一透光部51与第二透光部52为对称结构。进一步的，第一透光部51与第二透光部52为轴对称结构。
优选的，第一透光部51的直径为2.0-4.0mm，第一透光部51的高度为0.5-1.0mm。
优选的，沿着从LED晶片的顶端到LED晶片的底端的方向，第二透光部52的内侧面的最底部形成有内底面，第二透光部的外侧面的最底部形成有外底面，第二透光部的内底面与第二透光部的外底面平行。
优选的，第一透光部51的直径大于LED晶片出光层43的直径，第二透光部52在水平方向上的最大直径大于LED晶片出光层43的直径，使得LED晶片的出射光能够全部引入第一透光部内部以防止从第一透光部的底端漏光。其中第二透光部52在水平方向上的最大直径为第二透光部垂直投影到基板的直径。
优选的，第二透光部的高度为0.3-1.0mm，第二透光部的内底面的直径为1.5-3.0mm，第二透光部的的内侧面与基板的夹角为30°-120°。
如图3-4所示，在上述实施例的基础上，本发明的又一个实施例中第二透光部52的内侧面涂覆有光散射层6，光散射层6包括分散于透明树脂中的光散射微粒，光散射微粒呈球形且均匀分散在透明树脂中以形成海岛结构，由于透明树脂和光散射微粒的折光指数不同，光线在光散射微粒表面发生类似镜面的反射，经过多次反射达到光扩散效果，从而进一步提高光扩散效果，避免炫目问题。
需要说明的是，光散射微粒的添加量、粒径大小和分布、折光指数决定了材料的光学性能，其具体参数需要结合实际情况而具体设定。
优选的，光散射微粒包括二氧化钛。
优选的，光散射层6为轴对称结构，其形状与第二透光部内侧面的形状相吻合。
优选的，光散射层6的厚度为50～100μm，一方面能够保证光线能够全部透光并出射到外部，另一方面能够保证光扩散的效果达到需求。
如图5所示，在上述实施例的基础上，本发明的又一个实施例中LED晶片的上方覆盖有荧光体层7，荧光体层7对从LED芯片本身发射的光(一次光)进行波长转换，并且作为二次光发射出来。该二次光发射出来的是波长范围在380到780nm的连续光谱的可见光。
荧光体层7通过将荧光体颗粒分散在有机透明介质中形成，其中有机透明介质为硅树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂或聚氨醋树脂。考虑到LED晶片为紫外线发光的LED晶片，优选耐紫外线的硅树脂材料。
荧光体颗粒分散在树脂等中的最佳浓度受到如下因素的影响：例如树脂的所用母体的类型、原料的粘度、颗粒形状、荧光体颗粒的颗粒尺寸和颗粒尺寸分布等等。本领域的技术人员可以根据使用条件或其他因素选择荧光体颗粒的浓度，例如通常为3～20wt％。为了控制具有高可分散性的荧光体颗粒的分布，荧光体颗粒优选具有0.1至5μm的平均颗粒尺寸。
优选的，荧光体层的厚度为400到2000μm。
进一步的，为了改善和增强所述包含荧光体颗粒的材料的反射、漫反射效果以及为了提高散热效果，在所述的含有光粉的材料中还含有非荧光材料，例如金属颗粒、玻璃颗粒或者陶瓷颗粒等。
进一步的，为提高LED晶片的使用寿命，在LED晶片的底面设置中空的散热结构8，散热结构8包括但不限于具有散热功能的热电模块或者散热片。
综上，本发明提供的防炫目紫外LED照明装置，包括：灯罩，固定于灯罩开口端的基体单元，基体单元的上方设置有LED发光模块，LED发光模块位于灯罩形成的内部空腔中，LED发光模块包括固定于基体单元上方的基板与固定于基板上方的LED晶片，LED晶片的出光方向上且覆盖LED晶片出光层的位置设置有透明配光单元，透明配光单元包括实心的第一透光部与空心的第二透光部，第一透光部固定于LED晶片上方，第二透光部固定于第一透光部上，沿着从底端到顶端的方向第二透光部的外侧面在其水平方向上的直径依次减小，且第二透光部的内侧面在其水平方向上的直径依次增大。该照明装置中透明配光单元的第二透光部形成碗状的透明中空结构并发挥类似“透镜”的作用，对出射光线进行多次折射与散射以达到光扩散的效果，同时不会降低光线透过率，从而将刺眼醒目的光线变为柔和的类似于自然光的光线，有效保护人体的眼部健康，提高用户体验感。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种防炫目紫外LED照明装置，其特征在于，所述照明装置包括：灯罩，固定于所述灯罩开口端的基体单元，所述基体单元的上方设置有LED发光模块，所述LED发光模块位于所述灯罩形成的内部空腔中，所述LED发光模块包括固定于所述基体单元上方的基板与固定于所述基板上方的LED晶片，所述LED晶片的出光方向上且覆盖所述LED晶片出光层的位置设置有透明配光单元，所述透明配光单元包括实心的第一透光部与空心的第二透光部，所述第一透光部固定于所述LED晶片上方，所述第二透光部固定于所述第一透光部上，沿着从底端到顶端的方向所述第二透光部的外侧面在其水平方向上的直径依次减小，且所述第二透光部的内侧面在其水平方向上的直径依次增大。
2.如权利要求1所述的紫外LED照明装置，其特征在于，所述第一透光部与所述第二透光部为对称结构。
3.如权利要求1所述的紫外LED照明装置，其特征在于，所述第二透光部的内侧面涂覆有光散射层，所述光散射层包括分散于透明树脂中的光散射微粒，所述光散射微粒包括二氧化钛。
4.如权利要求1所述的紫外LED照明装置，其特征在于，所述光散射层的厚度为50～100μm。
5.如权利要求1所述的紫外LED照明装置，其特征在于，所述第一透光部的直径为2.0-4.0mm，所述第一透光部的高度为0.5-1.0mm。
6.如权利要求1所述的紫外LED照明装置，其特征在于，沿着从所述LED晶片的顶端到所述LED晶片的底端的方向，所述第二透光部的内侧面的最底部形成有内底面，所述第二透光部的外侧面的最底部形成有外底面，所述第二透光部的内底面与所述第二透光部的外底面平行。
7.如权利要求6所述的紫外LED照明装置，其特征在于，所述第一透光部的直径大于所述LED出光面的直径。
8.如权利要求6所述的紫外LED照明装置，其特征在于，所述第二透光部的高度为0.3-1.0mm，所述第二透光部的内底面的直径为1.5-3.0mm，所述第二透光部的的内侧面与所述基板的夹角为30°-120°。
9.如权利要求1所述的紫外LED照明装置，其特征在于，所述透明配光单元的材质包括玻璃、透明陶瓷、丙烯酸树脂、硅树脂、环氧树脂、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙酯树脂或聚甲基丙烯酸酯中的任意一种。
10.如权利要求1所述的紫外LED照明装置，其特征在于，所述LED晶片的上方覆盖有荧光体层，所述荧光体层的厚度为400到2000μm。
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