CN201007456Y - 一种以led作光源的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种以LED为光源的照明装置，LED密集安装在LED固定板上形成阵列，所述每个LED与LED固定板形成一定的安装角度以使LED发出的光照射到其对应的照明单元，在LED前方设有凸透镜，LED位于凸透镜的一倍焦距到两倍焦距之间且两者间距可调；采用该方案后，由于每一个LED均按不同角度设置并与照射面的照明单元形成对应，每个LED发出的光在照射面上形成的是汇聚的光斑而不是完全发散的光，因此照射距离较远；通过调节LED的安装间距和凸透镜的位置，使所有LED在照射面上的成像紧靠排布后布满整个分区，略去LED边缘余光，因而使LED照明装置照射面边缘亮度也较高，因此整个LED照明装置的光照较均匀，照射面的范围增大。

Description

一种以LED作光源的照明装置
技术领域
本实用新型涉及一种照明方装置，尤指用LED作为光源的照明装置。
背景技术
传统路灯如高压水银灯发光是依赖热力的照明产品，需要依赖外加的反射装置，如反光杯、灯罩等...，这种光源的浪费可以高达40-60％。而LED光源的表现，却可将80-90％的光度直接照射在目标物上，故在相同的流明数值下，LED光源和其它的传统光源比较具有良好的优越性。LED照明已成为绿色照明与节能的时代主流，相关应用在街灯、装饰照明、夜景工程等最新技术与产品。有鉴于此，业者纷纷开发LED路灯。由于受LED的光功率的限制(一般为30-40流明)，现有业者的LED照明装置，普遍使用平板状安装板，LED发光光路为尖锥形，从而使不同LED发出的光相叠加以提高亮度，同时在地面上的照射面呈圆形。但是会出现一个很严重的问题是，由于LED的照射角较小，此类LED照明装置照射面半径较小，当高度为5.5m时照射面半径只有12m，中心亮度在40LUX以上而边缘的亮度仅有3LUX，存在照射中心位置亮度最亮，边缘较暗的情况。如果路灯高度较高(如高速公路为12m)，间隔较大(高速公路两个路灯间隔为30m)时，两路灯中间的部分则完全没有灯光，不符合国家标准。而LED都安装在平面的固定板上，受LED照射角度限制，路灯的照射角度小，其照射范围较小，必须通过使用高功率多个LED或减小路灯间距来解决亮度和照射范围，增加了成本。美国CREE公司实用新型一种路灯，该路灯由六组或八组LED分布在双“V”字形板上，其中，中间两组为直接设置，其余几组LED上分别设有不同角度的透镜罩，从而使照射范围增大。但是该路灯的缺点是每一组LED还是设在同一平板上，其发光大部分还是会交汇，如不想使其交汇，则需增加LED间的距离；同时LED后部设有较大的散热罩，因而使该照明装置体积较大；同时，由于要在LED上加设不同角度的透镜罩，使照明装置结构变得相对复杂，成本增加；而且，由于加在LED上的透镜罩为固定设置，其无法适应对路灯高度、亮度变化的要求。
实用新型内容
本实用新型的内容是提供一种照射范围较大且照明亮度较均匀的以LED为光源的照明方法和装置。
为达成上述目的，本实用新型一种以LED为光源的照明装置，包括LED和LED固定板，LED密集安装在LED固定板上形成阵列，其中，所述每个LED与LED固定板形成一定的安装角度以使LED发出的光照射到其对应的对应的照明单元内，在LED前方设有凸透镜，LED位于凸透镜的一倍焦距到两倍焦距之间且两者间距可调。
所述的LED和凸透镜分设于两个距离可相互调节管体内，该两管体夹置于固定板的安装孔内。
所述的LED和凸透镜分设于两个距离可相互调节管体内，该管体夹置于固定板的安装孔内。
所述的管体为向外分散设置，LED发出的光路呈扇形。
所述的管体呈现汇聚状设置，所述LED光路呈沙漏状。
所述LED发出的光先交汇后发散形成沙漏形时，其照射距离与角度的关系为：照射长度L＝(y+y1)/sinα，其中y为某一LED对应的照明单元中心与中心LED对应的照明单元中心的距离，y1为该LED与中心LED的间距。
所述每组LED光路呈扇形时，其照射距离与角度的关系为：照射长度X＝(N-M)/sinα，其中N为某一LED对应的照明单元中心与中心LED对应的照明单元中心的距离，M为该LED与中心LED的间距。
所述的LED固定板为圆弧面。
所述的LED固定板为平板，所述的LED固定板上设有不同角度的安装孔。
所述的LED固定板为平板，所述的安装孔设置在LED固定板上，不同组设有LED的管体与安装孔间设有不同角度的联接器。
所述的固定板由若干模块拼接而成，所述的模块上设有可与其他模块隼接的凸块和卡槽。
一种以LED为光源的照明装置，包括LED和LED固定板，LED密集安装在LED固定板上形成阵列，其特征在于：所述每个LED与LED固定板形成一定的安装角度以使LED发出的光照射到其对应的照明单元内，每个LED上按安装角度设有不同散射角度透镜。
采用上述方案后，由于每一个LED均按不同角度设置并与照射面的照明单元形成对应，由于LED在制造时已经一次聚焦，在LED位于凸透镜的一倍焦距到两倍焦距处，每个LED发出的光在照射面上形成的是汇聚的光斑而不是完全发散的光，因此照射距离较远；通过调节LED的安装间距和凸透镜的位置，使所有LED在照射面上的成像紧靠排布后布满整个分区，略去LED边缘余光，而每个LED的成像的光是均匀的，另外由于照在照射面上的是LED的汇聚的光斑，其亮度分布均匀，因而使LED照明装置照射面边缘亮度也较高，因此整个LED照明装置的光照较均匀，照射面的范围增大。
附图说明
图1是本实用新型管体调节示意图；
图2是本实用新型LED分布示意图；
图3是本实用新型光路示意图；
图4是本实用新型结构示意图；
图5是本实用新型照射角与照射距离关系示意图；
图6是本实用新型另一实施例结构示意图；
图7是本实用新型另一实施例光路示意图；
图8是本实用新型又一实施例结构示意图；
图9是本实用新型又一实施例光路示意图；
图10是本实用新型又一实施例照射角与照射距离关系示意图；
图11是本实用新型安装板结构示意图；
图12是本实用新型安装板组装示意图。
具体实施方式
本实用新型的思路是将欲先照亮的区域按LED的数目划分为照明单元，LED前加设了凸透镜，调节LED的聚焦位置，使其形成的光斑落在其对应的分区内。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，LED和凸透镜分别被安置在管体1和管体2内，管体1和管体2套接在一起并可相对滑动来实现调节LED与凸透镜的间距。当管体1与管体2距离拉长时，LED在照射面上形成的光斑变小；当管体1与管体2距离减小时，LED在照射面上形成的光斑变大。
如图2所示，所述的LED呈现长方形列阵排布，使照射面呈与道路平行的长方形，根据LED的数量将照射面进行区分为若干照明单元。LED设在凸透镜的一倍焦距到两倍焦距间，使LED在照射面上照射形成一光斑并覆盖其对应的照明单元。由于该光斑是LED的汇聚光而不是发散光，亮度较均匀。通过调节使多个LED在道路上形成光斑的排布，该光斑可以是在边缘相连或边缘形成重叠，由于LED呈列阵排布，所以形成一亮度均匀而完整的照射面。以高速公路照明为例，在高速公路上两路灯间隔为30m，路灯高度为12m，要求路灯照亮左右各15m宽约6m的长方形区域，将100个1瓦80流明的LED分四行排列，其长面方向与道路纵深方向一致，通过欲先调节LED与凸透镜的距离，使LED在路面上形成不小于1.2m的光斑，所有的光斑排列在一起时，可将30m长的距离的道路完全照亮(如图3所示)；而最远端的光斑亮度不小于10LUX，中心光斑的亮度不小于20LUX，符合边缘和中心亮度比不小于1∶2或1∶3的标准要求。
如图4所示，用于设置LED的管体1设在安装板3上，在安装板3上设有4组25个不同角度的安装孔，管体1设置在安装孔内，其一组管体中，中间管体1a与安装板3呈垂直设置，其余管体1与管体1a间形成一夹角而非平行设置，该夹角从内到外逐级增大。同样，该4组LED间也呈分散设置。当照明装置高度为12m，地面照射长度为30m，每组LED发光总夹角为98.7°，下面为每组LED夹角与照射距离数据(由于是对称设置，只取一半)：
  序号   角度     长度
  1(中心)2345678910111213   05.5711.0316.3021.2925.9630.2834.2537.8841.1844.1746.8949.35     12000120491221812494128701333813887145091519415934167211754918416
如图5所示，其照射距离与角度的关系为：照射长度X＝(N-M)/sinα，其中N为某一LED对应的照明单元中心点与中心LED对应的照明单元中心的距离，M为该LED与中心LED的间距。
如图6所示，安装孔31′设置在安装板3′上，联接器4′安装在安装孔31′上，每个联接器4′形成不同的安装角度，管体1通过不同联接器4′的以不同角度安装在安装板3′上，使每组LED发出的光路呈扇形。前述的联接器4′可以是固定角度的，其角度也可调节。
本实用新型安装板可以是平板，也可为弧面板，当管体1垂直安装在弧面板的凸面时，LED的光路呈扇形。
如图7所示，该管体1呈会聚状设置，LED的光路为沙漏状，即经凸透镜后先汇聚后发散开并在地面上形成光斑。
如图8、9所示，安装板为弧面板，当管体1安装在弧面板凹面时，LED发出的光经凸透镜后先汇聚后发散开(沙漏状)并在地面上形成光斑。
当照明装置高度为12m，地面照射长度为30m时，以每组25个LED为例，按中心向外序号排布，每个LED灯的角度及照射距离数据如下：
  序号     角度     长度
    1234567     05.7711.4416.8922.0526.8731.32     12183122441242512720131221362114207
  8910111213     35.4039.1242.5045.5548.3250.83     148091559716380172151809019000
如图10所示，其照射距离与角度的关系为：照射长度L＝(y+y1)/sinα，其中y为某一LED对应的照明单元中心与中心LED对应的照明单元中心的距离，y1为该LED与中心LED的间距。
由于LED在照射面上形成汇聚的光斑，其亮度均匀，可通过驱动电路控制加在LED上电压和电流及控制LED亮灯数，来达到节能的目的。另外，直接采用直流脉冲电压，使LED照明装置更节能，如加在LED上的直流电压为人眼察觉不到频闪的工作周期为50Hz以上的脉冲波时，其电能损耗将大为降低；同时，采用上述两种方案后，LED照明装置放出的热量将大为降低，只需用金属管体1、2散热即可，而不需结构复杂体积较大的散热装置。
另采用bypass电路，即使其中一个LED损坏，也不影响其他LED发光，减少维修次数。
如图11、12所示，本实用新型的固定板3″为多个模块拼装而成，模块上设有可与其它模块接隼的凸块和卡槽，该模块可为弧面也可为平面。使用时，欲先调节LED与凸透镜的距离，并固设在模块的安装孔内，根椐对LED数目需要将若干模块套接在一起。
本实用新型凸透镜可采用13组(针对一排25个LED)不同散射角度透镜，只要根据不同照射角度在LED前加装不同散射角度的透镜即可。

Claims (10)

1.一种以LED为光源的照明装置，包括LED和LED固定板，LED密集安装在LED固定板上形成阵列，其特征在于：所述每个LED与LED固定板形成一定的安装角度以使LED发出的光照射到其对应的照明单元，在LED前方设有凸透镜，LED位于凸透镜的一倍焦距到两倍焦距之间且两者间距可调。
2.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述的LED和凸透镜分设于两个距离可相互调节管体内，该管体夹置于固定板的安装孔内。
3.如权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于：所述的管体为向外分散设置，LED发出的光路呈扇形。
4.如权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于：所述的管体呈现汇聚状设置，所述LED光路呈沙漏状。
5.如权利要求4所述的LED照明装置，其特征在于：所述LED发出的光先交汇后发散形成沙漏形时，其照射距离与角度的关系为：照射长度L＝(y+y1)/sinα，其中y为某一LED对应的照明单元中心与中心LED对应的照明单元中心的距离，y1为该LED与中心LED的间距。
6.如权利要求3所述的LED照明装置，其特征在于：所述每组LED光路呈扇形时，其照射距离与角度的关系为：照射长度X＝(N-M)/sinα，其中N为某一LED对应的照明单元中心与中心LED对应的照明单元中心的距离，M为该LED与中心LED的间距。
7.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述的LED固定板为平板，在平板上设有不同角度的安装孔。
8.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述的LED固定板为平板，所述的安装孔设置在LED固定板上，不同组设有LED的管体与安装孔间设有不同角度的联接器。
9.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述的固定板由若干模块拼接而成，所述的模块上设有可与其他模块隼接的凸块和卡槽。
10.一种以LED为光源的照明装置，包括LED和LED固定板，LED密集安装在LED固定板上形成阵列，其特征在于：所述每个LED与LED固定板形成一定的安装角度以使LED发出的光照射到其对应的照明单元内，每个LED上按安装角度设有不同散射角度透镜。
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