CN112178510A - 一种led三维导光路灯的光源系统 - Google Patents

一种led三维导光路灯的光源系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种LED三维导光路灯的光源系统，包括铝合金散热托盘和天顶冷却密封盖，两者之间依次设置软光片、导光片和乳白真光柔光片，软光片与铝合金散热托盘边缘处设有一圈硅胶密封圈，导光片的凸面上附着有一层匀光膜，乳白真光柔光片的一侧镀有反光膜。使用时，本发明的三维导光新机理，从而扩大了光场的弧度设计，使路灯面广量大，并缩减了体积，使光源系统的外观轻薄美观。同时隔离电路合理分组，使灯带减少电流负载，路灯整体的灯温下降到60度左右，亮度增加一倍。改进工艺，缩减零件，铝合金件采用高挤压精细工艺一次成型，无废料，光洁度为10级，塑料件采用高压高精度注塑机注塑成型，使得产品质量高，外形美观，成本低，便于推广普及。

Description

一种LED三维导光路灯的光源系统
技术领域
本发明主要涉及路灯的技术领域，特别涉及一种LED三维导光路灯的光源系统，尤其涉及一种LED圆弧三维导光路灯的光源系统。
背景技术
2015年6月12日，世界50多国家签订的国际公约，指定了今后光源发展方向是发光极管，从而引发了LED近期发展生机。众所周知，LED发光二极管市场上早已面市,它比各种灯具光源更节能，且其优点多多，唯它目前还存在二大缺陷; (一)有眩光，会刺眼且损害人体，近期已有更多人患上白内障，眩光是元凶,各国相关专家提出了呼吁,要求相关部门尽快解决LED眩光问题。(二)这种光源是一群小光源组合的，其每颗光珠都是电阻会发热，如不设置散热装置，将在运行中不断增温，会产生恶性循环而影响电路稳定，缩短光源寿命，严重的就要烧珠子。自日本名古屋大学教授获得了兰光二极管发明国际奖后，一致认为二极管的发光潜力实在太大，在二公里外发光，犹如在近距离一个房间发光一样!从而增强了科学家们，对发展发光二极管的信心，一致认为，这二大缺陷是可以通过科学手段予以续步解决的!
通过市场观察，对改造LED光源的手段很多，归纳分析认为，仅有二种对LED光质改造手段效果最佳:第一种是在二十多年前，日本人发明的LED泡灯。其外形与过去白炽灯泡相仿，但它是将一组或一群L_ED小灯珠，排列组合成圆形或方形阵列，将其粘贴.在散热铝基板.上串并组合后，用交变直稳压恒流适配电路，应用了10 晶片和微电阻电客片，简化了电路板适配电路且缩小了体积，加上各生产发光二极管企业的努力，实现了智能机械化生产工艺的进步改革，大幅度降低了光源成本，提高了发光功能，现在已能生产出50W到250W的大泡灯，正在大型企业装配场地普遍应用，简称为“工程泡灯”，最近每年的生产量正在翻番增产，是目前生产发展较狂盛的新光源。
第二种是飞利浦发明的,他应用了平面导光技术处理,将一群超亮度LED发光小珠,辅焊串接在一条金属基带.上，将那群小光珠光源围绕一片方型或圆型平面透明平板边緣，将群光注入导光片内融为一体，然后用一片乳白软反光片，衬托在导光片背面，让导光片中那群光子，全部平行垂直反射前方，射出前，让光子通过匀光膜、柔光片的过滤，纯化为细腻的平行光泽，这种灯光即使面对人眼照射，也不会感到刺眼难忍。因为它已彻底消除了眩光，用飞利浦的广告语言称为“护眼灯”。
以上二种不同机理工艺改造的LED灯具,行业中认为第二种由飞利浦发明的平面导光灯具最佳，因为他的正套机理最全面科学，能彻底消除LED眩光，有显著效果，市场性价比较强。
自从飞利浦发明了平面导光初期申请人一直注意到它的发展情势，同时几家灯具企业曾试制了平面导光子母吊灯，将吊灯设计的琳琅满目，那灯具射出的光质细腻柔和，让人感到心情格外舒畅，可惜其固化而不能施展扩大他的光场。现有技术中，也有大形拉长的平面弧带状路灯，虽然那光辉随月形照射方向施展了一条长形光场，但其平面上的光仍然不能很好的辐射。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种LED三维导光路灯的光源系统，通过在设置铝合金散热托盘和天顶冷却密封盖之间设有三维导光光源系统，消除LED的眩光，照射距离远，光场大，同时体积重量减轻，牢固、轻便。
本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种LED三维导光路灯的光源系统，其特征在于，光源系统包括铝合金散热托盘和天顶冷却密封盖，两者之间依次设置的软光片、导光片和乳白真光柔光片，软光片与铝合金散热托盘边缘处设有一圈硅胶密封圈，导光片的凸面上附着有一层匀光膜，乳白真光柔光片的一侧（即反面）镀有反光膜；铝合金散热托盘内侧设有路灯灯带壁，路灯灯带贴设在路灯灯带壁上。
优选的，铝合金散热托盘的路灯灯带壁外圈设有一条密封槽，硅胶密封圈嵌设在密封槽内，铝合金散热托盘的外侧边设有一圈散热孔，散热孔呈椭圆形。
进一步，天顶冷却密封盖呈内凹的椭圆盘状或者圆盘状，沿着盘体的四周呈散射状分布若干冷却片，使得盘体中部预留出内凹圆弧空腔，内凹圆弧空腔中央设置适配电源，天顶冷却密封盖与铝合金散热托盘密封后，再将天顶冷却密封盖的上部罩入路灯灯罩内合成一体，路灯灯罩呈球拍状或者圆盘状。
路灯灯带包括若干方形贴片发光珠串联而成，每个方形贴片发光珠设置在一铜基片上。
更进一步，适配电源为圆形结构，适配电源通过硅胶密封设置在天顶冷却密封盖的中部内凹圆弧空腔内，天顶冷却密封盖的进气口前设置一个净化器。
相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：
1、本发明所述的改进方案，本发明光源系统包括铝合金散热托盘和天顶冷却密封盖，三维导光光源系统中，首先将一群低耗超亮度的LED小方灯珠，组合辅焊在厚0. 3mm的红铜电路基带上，让这群小方灯珠发光面，围绕圆弧导光片的透明边缘(透明率92-94%)注入导光片内融为一体，在导光片背面垫衬一片乳白色真光片(显色系数90%)让所有的光染成人眼睛最适配的视度光，在乳白色背面用真空电镀成一层反光膜(此膜可阻止15%左右的光，变成红外线或紫外线渗透溜走，阻止光能损耗,)然后将导光片内的光全部辐射反向前方，首先经过导光片前的匀光膜，匀光膜的职责是，重新均匀分配光子过滤射出，经过软光细化过滤，然后让光子按圆弧各部位曲率切线垂直方向均匀射出，将那LED刺眼的眩光，全部转化成均匀柔软细腻亮丽的新光源；
2、本发明的三维导光系统，光功能越大，照射距离越远，其光场越大，光可以用聚光镜聚合它的功能后进行远射；
3、本发明的技术方案中，铝合金散热托盘设置灯壁，控制灯带上小方珠发光面与透明导光边的正确辐射距离；路灯灯带壁外圈设有一条密封槽，硅胶密封圈嵌设在密封槽内，严格密封光源发光系统，不受雨水灰尘侵融,确保光源纯净；铝合金散热托盘的外侧边设有一圈散热孔，散热孔呈椭圆形，让散热空气畅通无阻帮助冷却；
4、本发明的天顶冷却密封盖呈内凹的椭圆盘状，沿着盘体的四周呈散射状分布若干冷却片，使得盘体中部预留出内凹圆弧空腔，内凹圆弧空腔内设置适配电源，天顶冷却密封盖的上部罩设有路灯灯罩；
5、本发明的三维导光光源系统的散热托盘和天顶盖散热器，全是铝制品，选用铝合金挤压工艺，一次性成型，废料是零耗，不再有重复繁琐工序，光洁度十级以上，成品纯洁无毒，轻便，牢固美观，相对成本低，生产周期短。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的分散结构示意图。
图3为图2中A部的放大结构示意图。
图4为图2中A部的剖视图。
图5为本发明一实施例中软光片的结构示意图。
图6为图5中A-A向的剖视图。
图7为图5中B-B向的剖视图。
图8为图5中C-C向的剖视图。
图9为图5中D-D向的剖视图。
图10为本发明一实施例中导光片的结构示意图。
图11为图10中A-A向的剖视图。
图12为图10中B-B向的剖视图。
图13为图10中C-C向的剖视图。
图14为图10中D-D向的剖视图。
图15为本发明一实施例中乳白真光柔光片的结构示意图。
图16为图15中A-A向的剖视图。
图17为图15中B-B向的剖视图。
图18为图15中C-C向的剖视图。
图19为图15中D-D向的剖视图。
图20为本发明又一实施例的结构示意图。
图21为图20的分散结构示意图。
图22为本发明又一实施例中软光片的结构示意图。
图23为图22中B-B向的剖视图。
图24为本发明又一实施例中导光片的结构示意图。
图25为图24中A-A向的剖视图。
图26为本发明又一实施例中乳白真光柔光片的结构示意图。
图27为图26中A-A向的剖视图。
图中标注如下：
1 铝合金散热托盘、2软光片、3导光片、4匀光膜、5乳白真光柔光片、6反光膜、7天顶冷却密封盖、8路灯灯罩、9路灯灯带、10路灯灯带壁；
11密封槽、12散热孔、13进气口。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。
如图1所示，一种LED三维导光路灯的光源系统，其与现有技术的区别在于，光源系统包括铝合金散热托盘1和天顶冷却密封盖7，铝合金散热托盘和天顶冷却密封盖之间依次设置软光片2、导光片3和乳白真光柔光片5，软光片与铝合金散热托盘边缘处设有一圈硅胶密封圈，导光片的凸面上附着有一层匀光膜4，乳白真光柔光片的一侧镀有反光膜6；铝合金散热托盘内侧设有路灯灯带壁10，路灯灯带9贴设在路灯灯带壁上。
具体来说，本发明的新机理是，将一群低耗超亮度的LED小方灯珠，组合辅焊在厚0. 3mm的红铜电路基带上，让这群小方灯珠发光面，围绕圆弧导光片的透明边缘(透明率92-94%)注入导光片内融为一体，在导光片背面垫衬一片乳白色真光片(显色系数90-95%)让所有的光染成人眼睛最适配的视度光，在乳白色背面用真空电镀成一层反光膜(此膜可阻止15%左右的光，变成红外线或紫外线渗透溜走，阻止光能损耗,)然后将导光片内的光全部辐射反向前方，首先经过导光片前的匀光膜，匀光膜的职责是，重新均匀分配光子过滤射出，经过软光细化过滤，然后让光子按圆弧各部位曲率切线垂直方向均匀射出，将那LED刺眼的眩光，全部转化成均匀柔软细腻亮丽的新光源。
这里就需要来说一下眩光产生的原因，要消除LED的眩光，首先要分析产生眩光的原因，我们应用的光源，不是单个光源，而是一群松散的超亮度小光源，严格的分析，他们并非射向一致，于是人眼元法应对，这就严重损害了人们宝贵的眼睛，这就是人们患白内障的元凶，世界相关专家慎重提出，必须从速彻底消除眩光措施!如像日本人应用的那种简单乳白或磨砂灯罩一次简单过滤，只能解决眩光缓冲，没有彻底消除眩光。
目前的散光片，不能全面代替导光和三过滤纯化光源的科学手段。目前市场上出现的散光片，竟是为了要达到扩散光场的目的，但要知道，它不能达到全面扩散光场，(大茄菲馆的罩灯，是比较合适的,)但它会变成红外线或紫外线损耗光能25%左右，有的甚至40%以.上，国家对这散光片还没有标准，它的作用仅与日本的泡灯相似，仅对眩光起缓冲作用，这简单技术手段，绝对不可能彻底消除眩光或代替导光融合后的三过滤作用，但目前已有一些企业干脆将散光片插入导光三过滤中代替匀光片作用，这是科技中的错误之举，应该立即改正。
下面，来叙述一下本发明的三维导光机理的特性，三维导光与平面导光仅一维之差，根本的差距是平面导光它没有自控的光场，而三维导光有以下三大特征:①圆弧曲率能掌控光场的大小，比如路灯，它被安置在城市道路和人行道之间，它的光源可以设计成椭圆鸭蛋形的，道路二端需要有广扩的光场，因此应用了两边有一样的大曲率弧面，路对面要近一些的，可以小一点的光场，于是它的弧度可小一二倍，靠路边人行道需要的光场最小，所以在人行道的灯具球面弧度可以更小一些。因为过去的光源是单体的，因此过去人们用的路灯，大部分应用了鸭蛋椭圆形的，这是非常科学的措举，现在虽然从单体光源变成了群体光源，但三维导光如今用球面导光片，将一群小灯注入导光片后已融成了一个光体，所以现在我们不但可以自主设计成鸭蛋椭圆形路灯或者圆形路灯，并且还可以根据设置环境的需要，设计出千姿百态曲率的灯具来应配实际环境的需要。②三维导光还有第二个特征就是光功能越大，照射距离越远，其光场越大。③它还有一种被动特征，光可以用聚光镜聚合它的功能后，远射。当然这一功能平面导光也可以应用。
三维导光有了以上特征，它将能全面扩展它的实用价值，甚至可以达到全面发展的地步，就以目前条件观之，它就可以实用到所有灯具中去，比如个各种球类:有乒乓球、篮球、排球、网球、足球、橄榄球、高尔夫球、溜冰场、游泳池，年轻人要保护眼睛，又如工程场所的200-500w工程护眼照灯。飞机、航母、兵舰、坦克、汽车、导弹、火车、地铁等装配，还有大型会场、餐厅、剧院、医疗手术无影灯, 测试的仪器光源等等，都能适配应用，根本的好处是“护眼灯”，改观了世界环保。
实施例1
如图1、2所示，本发明的路灯光源系统方案包括铝合金散热托盘1和天顶冷却密封盖7，两者之间依次设置软光片、导光片和乳白真光柔光片，软光片与铝合金散热托盘边缘处设有一圈硅胶密封圈，导光片的凸面上附着有一层匀光膜，乳白真光柔光片的一侧镀有反光膜；铝合金散热托盘内侧设有路灯灯带壁，路灯灯带贴设在路灯灯带壁上，路灯灯带贴设在灯带壁上以便控制面对导光片透明边缘的适当距离。
进一步，铝合金散热托盘的路灯灯带壁外圈设有一条密封槽11，硅胶密封圈嵌设在密封槽内，使得光源的发光系统不受外界染污，保持光源的纯净，铝合金散热托盘的外侧边设有一圈散热孔12，散热孔呈椭圆形，可以有效降低整个路灯的工作温度，即便在夏季高温情况下，也能不过热。
同时，天顶冷却密封盖呈内凹的椭圆盘状，沿着盘体的四周呈散射状分布若干冷却片，使得盘体中部预留出内凹圆弧空腔，内凹圆弧空腔中央设置适配电源，天顶冷却密封盖的上部罩设有路灯灯罩8，路灯灯罩呈球拍状或者圆盘状。进一步，适配电源为圆形结构，直径110毫米，与天顶冷却密封盖中部的内凹圆弧空腔结构配合，适配电源通过厚度为2cm的硅胶密封设置在天顶冷却密封盖的中部内凹圆弧空腔内，天顶冷却密封盖的进气口13前设置一个500目净化器，既能保证自然通风，又使得其内装置不受到灰尘的侵蚀。进一步，路灯灯带包括若干方形贴片发光珠串联而成，每个方形贴片发光珠设置在一铜基片上，可以保证耐温散热，延长使用寿命。同时，导光片的边缘为透明导光片边缘，灯带上方形贴片发光珠的发光面与透明导光片边缘之间的距离为1.8-2.3mm，使得灯带的小方珠发光面面向透明导光片边缘，将光注入导管片，这里的路灯灯带采用3030型灯带。
实施例2
本发明包括铝合金散热托盘和天顶冷却密封盖，两者之间依次设置软光片、导光片和乳白真光柔光片，软光片与铝合金散热托盘边缘处设有一圈硅胶密封圈，导光片的凸面上附着有一层匀光膜，乳白真光柔光片的一侧镀有反光膜，下面对各部件的主要功能进行叙述：
(一)铝合金散热托盘，它有四项职能：
1、承托三维导光光源系统。
2、设置灯壁，控制灯带.上小方珠发光面与透明导光边的正确辐射距离。
3、在灯壁外围设置一条硅胶密封槽，槽中刷上硅胶液，将直径5毫米的硅带嵌入槽内，加上硅胶液，复盖上天顶冷却密封盖，周围用36个螺丝压紧密封，严格密封光源发光系统，不受雨水灰尘侵融,确保光源纯净。
4、在外围设置一圈椭圆珠形孔，让散热空气畅通无阻助冷却。
(二)天顶冷却密封盖的功能
1、在凹形天顶盖中密布放射形冷却片，把适配电源设计成圆盘形，将它置于冷却盘中央。
2、在进气口前设置一个净化器，让它能自然通风，且不受灰尘侵蚀。
(三)三维导光光源系统:软光片与散热托盘边口用硅胶圈密封阻止光源损耗，在导光片凸面附着一层匀光膜，后面是乳白真光柔光片。纠正光色，片后镀有反光膜。
(四)应用LED3030方形贴片发光珠，用铜基片特制灯带，可耐温散热保长寿。
(五)圆型适配电源，用硅胶密封，可防浸水、不氧化,有防雷自动断电报警装置。
应当指出，这里的散热托盘和天顶盖散热器，全是铝制品，原来一般加工是应用压铸铝生产，这种工艺加工的成品工序繁锁，质量低、成本高，且有锌铅等杂料含量，有毒，在三维导光灯具生产时铝制品占有比例60%成本;因此，本发明决定选用铝合金挤压工艺，这是一项现代化精细工艺，其特点是一次性成型加工工艺，没有繁锁工序,废料是零耗，光洁度十级以上，成品纯洁无毒，轻便，工艺精细简簾，牢固美观，相对成本低，生产周期短等优点。本发明的塑料制件，是将30%的塑料片采用进口高分子亚克力和PC透明率92%颗粒料，用大型3200克以上高压高精度注塑机注塑成型，其废品率为1%，光洁度12至14级。具备市场竞争能力，且性价比高可防仿制新产品。
而且本发明的三维导光光源，它的光源发光源却不在灯具中心，而是围绕仅5毫米厚的导光透明体边缘引入球面，向前凸出，弧面也就是它的背面凹入的一大片空穴，将天顶冷却密封盖，从而获得了硕大一片空穴,轻松的安置了一群冷却片，同时还将灯的适配电源做成圆形，安置在冷却片中央将其用硅胶浸封后，同时应用了净化装置，不让灰尘侵入。将路灯设计成椭圆球形网球拍状或者圆盘状，轻薄型的路灯光源，三维导光灯具的发光面是向前孤形突出的，其背面留出大片凹入“空地”，设计者利用这一大片空穴，将天顶盖顺势跟着下陷成第二层空穴，然后将向四面发射的散热片窝入了空穴，将圆形适配电源安置在中央，它的体积减少了40%以上，重量减轻了一倍到四倍(与各种路灯相比)轻便、牢固、美观、简廉，连灯杆负载也降低了，成本也下降了，形成了结构上的良性反应。
本发明的椭圆弧面曲率导光(四面不同辐射光场形)最适用于护眼路灯和广场伞灯护眼照灯。由于在不定形的透明体内曲折辐射，不会因其光程长短，耗费的光能几乎为零，由此可见，三维导光在立体艺术形态透明体内辐射出清秀的五彩缤纷光芒，既保护人眼又有亮丽舒畅的享受，可以预计，三维导光的立体工艺吊灯，将会有广泛发展。
本发明也对灯带进行了改进，灯带过长，会阻流负载过大，因此将它分组组合独立供电，可以减小灯的电流负载，就此得到了二份好处，让灯温更低，亮度倍增。为了让灯带牢固长命不衰，应用红铜基带厚度为0.3mm。
本发明还对适配电源进行改进，适配电源就要分组电路独立供电，每组以50W独立供电为基础,(以保损耗,定为每组54w)这还有利于系列化每50W为一系列,让适配电源也系列化。要求确保功率条件下，略微提高一些电压，可将灯带电流降到0.28A，让灯温下降，确保工作状态稳定，灯寿更长。可以确保灯具光源温度达50C度左右(一般路灯灯温均在70-78度)，同时亮度增加了一倍。
综上所述，本发明以彻底消除LED眩光为重点。应用摄影CCD系统八大功能中不可或缺的导光和三过滤先进科学手段；移植到纯化灯具光质改造科技中来，同时又创造了三维导光新机理，从而扩大了光场的弧度设计的掌控技术和在各种灯具中全方位普遍应用。特别是可以应用在路灯项目上，面广量大。
应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种LED三维导光路灯的光源系统，其特征在于，光源系统包括铝合金散热托盘和天顶冷却密封盖，两者之间依次设置软光片、导光片和乳白真光柔光片，软光片与铝合金散热托盘边缘处设有一圈硅胶密封圈，导光片的凸面上附着有一层匀光膜，乳白真光柔光片的一侧镀有反光膜；铝合金散热托盘内侧设有路灯灯带壁，路灯灯带贴设在路灯灯带壁上。
2.根据权利要求1所述的一种LED三维导光路灯的光源系统，其特征在于，铝合金散热托盘的路灯灯带壁外圈设有一条密封槽，硅胶密封圈嵌设在密封槽内，铝合金散热托盘的外侧边设有一圈散热孔，散热孔呈椭圆形。
3.根据权利要求1所述的一种LED三维导光路灯的光源系统，其特征在于，天顶冷却密封盖呈内凹的椭圆盘状，使得盘体中部预留出内凹圆弧空腔，沿着盘体的四周呈散射状分布若干冷却片，内凹圆弧空腔中央设置适配电源，天顶冷却密封盖的上部罩设有路灯灯罩，路灯灯罩呈球拍状或者圆盘状。
4.根据权利要求1所述的一种LED三维导光路灯的光源系统，其特征在于，路灯灯带包括若干方形贴片发光珠串联而成，每个方形贴片发光珠设置在一铜基片上。
5.根据权利要求3所述的一种LED三维导光路灯的光源系统，其特征在于，适配电源为圆形结构，适配电源通过硅胶密封设置在天顶冷却密封盖的中部内凹圆弧空腔内，天顶冷却密封盖设有进气口，进气口前设置一个净化器。
6.根据权利要求2所述的一种LED三维导光路灯的光源系统，其特征在于，导光片的边缘为透明导光片边缘，灯带上方形贴片发光珠的发光面与透明导光片边缘之间的距离为1.8-2.3mm。
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