CN1936415A - 发光二极管阵列及采用所述发光二极管阵列的灯源 - Google Patents

发光二极管阵列及采用所述发光二极管阵列的灯源 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发光二极管阵列及一种采用所述发光二极管阵列的灯源。所述发光二极管阵列包括一支撑板及多个发光二极管。所述发光二极管位于所述支撑板上。所述发光二极管围绕一共同圆心排成n层圆周，其中n为自然数，且所述发光二极管沿第n层圆周均匀分布(2n－1)×m个发光二极管，其中m为自然数。

Description

发光二极管阵列及采用所述发光二极管阵列的灯源
【技术领域】
本发明涉及一种发光二极管阵列及一种采用所述发光二极管阵列的灯源。
【背景技术】
传统灯源一般采用钨丝灯或放电灯源。随着技术的发展，这些灯源的缺点越来越多。其一，这些灯源发光时伴随释放出大量热能，能源损耗较大；其二，这些灯源的使用寿命较短，一般白炽灯的寿命仅为1000小时；其三，这些灯源的制作成本较高。消除传统灯源的这些缺点成为待解决的问题。
为解决所述问题，业内人士开始寻找新的发光体。传统技术中，提出了以发光二极管制作灯源的方案。发光二极管的优点在于：其一，发光二极管为一种冷光源，其发光时放热量很低；其二，发光二极管的使用寿命较长，一般为75000小时；其三，发光二极管的成本十分低廉。然而，发光二极管的体积较小，导致其发光亮度较低，故发光二极管的应用范围受到限制。因此，如何提高发光二极管灯源的亮度成为待解决的问题。
为解决所述问题，现有技术提出将多个发光二极管排列在一起以构成一发光二极管阵列，从而得到较高的发光亮度。请参看图1，所示为一种传统的发光二极管阵列100。发光二极管阵列100包括一主体阵列110及四补偿发光二极管122。主体阵列110用于发出主导光束，而补偿发光二极管122用于对主体阵列110所发光束的光强分布进行补偿。其中，主体阵列110由多个基础发光二极管112以等腰梯形的方式排列而成。然而，所述技术方案以等腰梯形的方式对发光二极管阵列100进行排列，会导致发光二极管100在各方向上的光强分布不均衡；而且，在主体阵列110中，各发光二极管112之间空隙过于狭小，使各发光二极管112的发光区域的重叠部分较大，每个发光二极管112的发光区域没有得到充分利用。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一光强均匀分布的发光二极管阵列。
此外，还有必要提供一采用一光强均匀分布的发光二极管阵列的灯源。
一种发光二极管阵列，包括一支撑板及多个发光二极管。所述发光二极管位于所述支撑板上。所述发光二极管围绕一共同圆心排成n层圆周，其中n为自然数，且所述发光二极管沿第n层圆周均匀分布(2n-1)×m个发光二极管，其中m为自然数。
一种灯源，包括一灯座及一发光二极管阵列。所述发光二极管阵列位于所述灯座中。所述发光二极管阵列包括一支撑板及多个发光二极管。所述发光二极管位于所述支撑板上。所述发光二极管围绕一共同圆心排成n层圆周，其中n为自然数，且所述发光二极管沿第n层圆周均匀分布(2n-1)×m个发光二极管，其中m为自然数。
与现有技术相比，上述发光二极管阵列沿圆周设置m×n2个发光二极管，使所述发光二极管阵列在各方向上分布均匀，而采用所述发光二极管阵列的灯源发出的光束的光强于各方向上亦分布均匀。
【附图说明】
图1为现有发光二极管阵列的结构示意图。
图2为本发明第一较佳实施方式的发光二极管阵列的结构示意图。
图3为本发明第二较佳实施方式的发光二极管阵列的结构示意图。
图4为采用图2中所示的发光二极管阵列的灯源的结构示意图。
【具体实施方式】
请参看图2，其为本发明第一较佳实施方式的发光二极管阵列220。发光二极管阵列220包括一支撑板227及四发光二极管229。四发光二极管229设置于支撑板227上。
支撑板227上具有一第一虚拟圆周222、一第二虚拟圆周224。其中，第一虚拟圆周222与第二虚拟圆周224均以中心点221为共同圆心，且第二虚拟圆周224的长度比第一虚拟圆周222的长度长。根据上述内容，第一虚拟圆周222的半径为r，由第一虚拟圆周222所围的圆形区域的面积为π×r2；第二虚拟圆周224的半径为2r，由第一虚拟圆周222与第二虚拟圆周224所围的圆环形区域的面积为3π×r2。一发光二极管229设置于第一虚拟圆周222所围的圆形区域的中心点221处；三发光二极管229设置于第一虚拟圆周222与第二虚拟圆周224所围的圆环形区域内，且均匀分布于以中心点221为共同圆心，以1.5r为半径的圆周上。故所述发光二极管阵列220的结构分布均匀，使发光二极管阵列220发射光束的光强在各方向上分布较为均衡。
请参看图3，其为本发明第二较佳实施方式的发光二极管阵列330。发光二极管阵列330包括一支撑板337及十八发光二极管339。十八发光二极管339设置于支撑板337上。
支撑板337具有一第一虚拟圆周332、一第二虚拟圆周334、一第三虚拟圆周336。其中，第一虚拟圆周332、第一虚拟圆周334及第三虚拟圆周336均以中心点331为共同圆心。根据上述内容，第一虚拟圆周332的半径为r，由第一虚拟圆周332所围的圆形区域的面积为π×r2；第一虚拟圆周332的半径为2r，由第一虚拟圆周332与第二虚拟圆周334所围的圆环形区域的面积为3π×r2；第三虚拟圆周336的半径为3r，由第二虚拟圆周334与第三虚拟圆周336所围的圆环形区域的面积为5π×r2。二发光二极管339设置于第一虚拟圆周332所围的圆形区域内，且均匀分布于以中心点331为共同圆心，以0.5r为半径的圆周上；六发光二极管339设置于第一虚拟圆周332与第二虚拟圆周334所围的圆环形区域内，且均匀分布于以中心点331为圆心，以1.5r为半径的圆周上；十发光二极管339设置于第二虚拟圆周334与第三虚拟圆周336所围的圆环形区域内，且均匀分布于以中心点331为共同圆心，以2.5r为半径的圆周上。故所述发光二极管阵列330的结构分布均匀，使发光二极管阵列330发射光束的光强在各方向上分布较为均衡。
综上所述，本发明所提供的发光二极管阵列具有一支撑板及多个发光二极管，所述多个发光二极管位于所述支撑板上。所述多个发光二极管可以在所述支撑板上围绕同一圆心排成多层圆周。在上述本发明提供的第一较佳实施方式中，该多层圆周为2层；在上述本发明提供的第二较佳实施方式中，该多层圆周为3个。实际中，该多层圆周可以为n层，其中n为自然数。所述多个发光二极管在每一层圆周上均设有多个发光二极管。在上述本发明提供的第一较佳实施方式中，第一层圆周及圆心位置设有1个发光二极管，第二层圆周上设有3个发光二极管；在上述本发明提供的第二较佳实施方式中，第一层圆周上设有2个发光二极管，第二层圆周上设有6个发光二极管，第三层圆周上设有9个发光二极管。实际中，第一层圆周上可设置m个发光二极管，第二层圆周上可设置2m个发光二极管，第n层圆周上可设置(2n-1)×m个发光二极管，其中m为自然数。
为使所述发光二极管阵列的发光二极管的均匀分布易于理解，以下将从另一角度对所述发光二极管阵列的结构加以说明。
假定所述支撑板上具有沿共同圆心设置的n层虚拟圆周。其中，所述n层虚拟圆周与所述n层圆周依次交替设置，且每层虚拟圆周与其相邻的两层圆周的间距相等。第1层虚拟圆周的半径大于第1层圆周的半径。第1层虚拟圆周所围的圆形区域沿其径向划分为m面积相等的扇形区域。
所述n层虚拟圆周的半径的长度由第1层虚拟圆周向外依次为r、2r(半径r的2倍)、3r、......(n-1)r、nr。
则第1层虚拟圆周所围的圆形区域的面积S1为：
S1＝π× r2                                              (1)
第2层虚拟圆周所围的圆形区域的面积S2为：
S2＝π×(2r)2                                            (2)
第3层虚拟圆周所围的圆形区域的面积S3为：
S3＝π×(3r)2                                            (3)
……
第(n-1)层虚拟圆周所围的圆形区域的面积S(n-1)为：
S(n-1)＝π×[(n-1)r]2                                    (4)
第n层虚拟圆周所围的圆形区域的面积Sn为：
Sn＝π×(nr)2                                            (5)
则根据公式(1)及(2)可知，第1层虚拟圆周与第2层虚拟圆周所围的第1圆环的面积S12为：
S12＝S2-S1＝3×π×r2                                    (6)
根据公式(2)及(3)可知，第2层虚拟圆周与第3层虚拟圆周所围的第2圆环的面积S23为：
S23＝S3-S2＝5×π×r2                                    (7)
……
根据公式(4)及(5)可知，第(n-1)层虚拟圆周与第n层虚拟圆周所围的第(n-1)圆环的面积S(n-1)n为：
S(n-1)n＝Sn-S(n-1)＝(2n-1)×π×r2                       (8)
又，所述第1层虚拟圆周所围的圆形区域沿其径向划分为m面积相等的扇形区域。则根据公式(1)，所述扇形区域的面积Si为：
Si＝S1/m＝π×r2/m                                     (9)
则根据公式(6)及(9)，第1圆环沿圆周方向可具有m1面积大小为Si的区域，其中m1为：
m1＝S12/Si＝3×m                                       (10)
则根据公式(7)及(9)，第2圆环沿圆周方向可具有m2面积大小为Si的区域，其中m2为：
m2＝S23/Si＝5×m                                       (11)
……
则根据公式(8)及(9)，第(n-1)圆环沿圆周方向可具有m(n-1)面积大小为Si的区域，其中m(n-1)为：
m(n-1)＝S(n-1)n/Si＝(2n-1)×m                          (12)
故根据公式(9)、(10)、(11)及(12)，所述发光二极管阵列共具有mj面积大小为Si的区域，其中mj为：
mj＝m+m1+m2+......+m(n-1)＝m×n2                         (13)
在每个面积大小为Si的区域中均设有一发光二极管，且各圆环区域设置的发光二极管均位于同一圆周上。通过上述排列，所述m×n2发光二极管围绕上述共同圆心排成n层圆周，且每一圆周上的发光二极管沿所述圆周均匀分布。其中，任一圆周的半径等于所述圆周所处圆环区域的内径与外径之和的一半，且相邻二圆周上排布的发光二极管相差的数量均为2m。
请参看图4，其为采用本发明n等于2，m等于1时的发光二极管阵列的灯源200。灯源200包括：一灯座210、一所述发光二极管阵列220、一会聚透镜230及一透明保护层240。灯座210呈圆台形，其半径较大之底面开口，其半径较小之底面的内侧211的中间位置设有一卡槽212。发光二极管阵列220之支撑板227可卡入卡槽212内。会聚透镜230可设置于灯座210半径较大之底面处，以会聚由发光二极管阵列220发出的光束。透明保护层240设置于会聚透镜230的上方，以保护会聚透镜230不受外界损伤。由于灯源200采用的发光二极管阵列220排列均匀，故灯源200所发光束在各方向上的光强分布均匀。此处，灯源200亦可采用其它m、n组合的发光二极管阵列。

Claims (10)

1.一种发光二极管阵列，包括一支撑板及多个发光二极管，所述发光二极管位于所述支撑板上，其特征在于：所述发光二极管围绕一共同圆心排成n层圆周，其中n为自然数，且所述发光二极管沿第n层圆周均匀分布(2n-1)×m个发光二极管，其中m为自然数。
2.如权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于：m为1，第1圆周的发光二极管位于所述共同圆心处，第2圆周至第n层圆周之间具有相同的间距。
3.如权利要求2所述的发光二极管阵列，其特征在于：由第2圆周至第n层圆周，相邻二圆周的间距为第2圆周半径的一半。
4.如权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于：m大于1，圆周之间具有相同的间距。
5.如权利要求4所述的发光二极管阵列，其特征在于：所述n层圆周中相邻二圆周的间距为第1圆周半径的二倍。
6.一种灯源，包括一灯座及一发光二极管阵列，所述发光二极管阵列位于所述灯座中，所述发光二极管阵列包括一支撑板及多个发光二极管，所述发光二极管位于所述支撑板上，其特征在于：所述发光二极管围绕一共同圆心排成n层圆周，其中n为自然数，且所述发光二极管沿第n层圆周均匀分布(2n-1)×m个发光二极管，其中m为自然数。
7.如权利要求6所述的灯源，其特征在于：所述灯座呈圆台形，其半径较大之底面开口，其半径较小之底面的内侧的中间位置设有一卡槽。
8.如权利要求7所述的灯源，其特征在于：所述灯源进一步包括一会聚透镜及一透明保护层，所述会聚透镜设置于所述灯座的半径较大之底面开口处，所述透明保护层设置于会聚透镜的上方。
9.如权利要求6所述的灯源，其特征在于：m为1，第1圆周的发光二极管位于所述共同圆心处，由第2圆周至第n层圆周，相邻二圆周的间距为第2圆周半径的一半。
10.如权利要求6所述的灯源，其特征在于：m大于1，所述n层圆周中相邻二圆周的间距为第1圆周半径的二倍。
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