CN201935063U - 内表面配光的led灯具模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内表面配光的LED灯具模组。它由内曲面配光透镜、铝合金壳体、LED光源、PCB板、防水接头和防水胶圈组成。LED光源焊在PCB板上，PCB板、防水接头固定在铝合金壳体上，内曲面配光透镜把防水胶圈压于铝合金壳体。内曲面配光透镜的外表面为平面或曲率较大的近似平面，内侧为多个配光单元组成的自由曲面阵列。由于配光单元集成为一体且外表面为平面或近似平面，减少了灯具常用的防水、防尘的平板玻璃的使用，减少了反射损失，所以光线出射效率高，能提高能量利用率。此LED灯具模组适用于道路照明、隧道照明、投光照明、及停车场、工厂车间等室内照明。

Description

内表面配光的LED灯具模组

技术领域

本实用新型涉及一种内表面配光的LED灯具模组。

背景技术

随着世界经济的高速增长，全球能源短缺越来越严重。节能减排、寻求低碳发展模式呼声越来越响。就照明而言，其用电占了全世界总用电量的20%。在这个大背景下节能高效的固态照明光源——发光二极管LED的技术不断进步，其光效不断攀升，已开始在照明、显示领域逐渐应用，LED产业发展得如火如涂，尤其是LED在道路照明方面的应用备受关注。 科技部启动“十城万盏”半导体照明示范工程更是将LED路灯推向广阔市场。

另一方面，从路灯维护的市政人员反馈的意见，LED路灯应用还有一些常见的问题，如灯具散热、配光、驱动器寿命、光源的寿命。有问题自然就要维护与检修，但是由于LED路灯的灯壳与LED光源粘接为一体并封在玻璃内的常见的思路，使得维护极其困难。如果路灯灯具里诸多的LED光源有部分损坏，就无法如高压钠灯那样方便地更换光源，而只能灯具整体取下更换。这也意味着LED路灯到了3-5年左右的寿命期，就得一条路上的路灯全部抛弃，重新装一批。而传统的钠灯如果光源损坏，5分钟就可以解决问题，光源坏了，灯具仍然可继续使用。而且，不同厂家外形尺寸功率均不一致，那就意味着LED路灯的通用性差，如果采购了实力弱的厂家，将来维护的零部件也找不到。

所以，在诸多LED路灯研讨会现场，从深圳、上海、南京等路灯管理处的同行们都不约而同的指出，希望LED路灯灯具要提高可维护性及方便检修。而使灯具模块化是提高LED道路照明灯具可维护性的一种有效手段，见复旦大学申请的专利《一种模块化的LED照明灯具》，申请号：200910197212.2。LED灯具模块化是指灯具的外壳基座、电源驱动器、LED光源模组各自独立，通过特定的接口相连接。而这三个部件中，最主要的就是LED光源模组。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种新颖的LED灯具模组，即内表面配光的LED灯具模组。

本实用新型提出的一种内表面配光的LED灯具模组，由内曲面配光透镜1、铝合金壳体2、LED光源3、铝基板(PVB板)4、防水接头5和防水胶圈6组成，其中：LED光源3固定于铝基板4上，铝基板4和防水接头5分别固定于铝合金壳体2上，内曲面配光透镜1固定于铝合金壳体2底部，内曲面配光透镜1和铝合金壳体2之间设有防水防圈6；内曲面配光透镜1由位于内侧的配光单元阵列和外表面1-3组成，外表面1-3底部为平面或曲率较大的近似平面，内侧的配光单元阵列由若干个配光单元组成，每个配光单元由一个内自由曲面1-2组成，该内自由曲面1-2对准LED光源3。在该内自由曲面1-2表面的四周也可以包含全反射斜侧面1-1，且全反射斜侧面1-1的倾角为60°-80°。由于内曲面配光透镜1的外侧为平面或近似平面，因此，在用该模组制作需要防水防尘等的灯具时，该透镜可以同时作为防护之用，而无需外加防护玻璃，因而可以实现更高的灯具光学效率。

本实用新型中，所述铝合金壳体2为水槽形状，其外表面分布有散热鳍片，铝合金壳体2也可以是其它高导热材料制作而成。在铝合金壳体表面放置防水胶圈6，并在防水胶圈6上通过机械固定内曲面配光透镜1，在铝合金壳体上固定防水接头，实现其内LED与外部驱动器的电气连接。这样， 该LED模组本身实现了完全的防水、防尘。

本实用新型中，铝合金壳体2的内部可以沿壳体四周及底部放置高反射率材料制作的薄型反射器，该反射器与铝合金壳体底部连接部分挖有多个小孔使LED光源3露出。该反射器不会挡住LED发出的光但会将从内曲面配光透镜1等反射回壳体内部的光再次反射后经过内曲面配光透镜1射出。因而，模组具有较高的效率。

本实用新型中，所述内自由曲面1-2的数目与LED光源3的数目一致。

本实用新型中，所述内曲面配光透镜1的内侧配光单元的自由曲面1-2的形状根据配光要求而不同（详见《一种针对点光源配光透镜的设计方法》，公开号200910046129.5），如希望产生矩形光斑则为鞍形结构，其长轴剖面为中间厚、两边薄，短轴剖面为中间薄、两边厚。

本实用新型中，所述内曲面配光透镜1的全反射斜侧面1-1的倾角为60°-80°。

本实用新型中，内自由曲面1-2起光线折射作用，其功能是将LED光源3发出的光分布改变所需要的光分布。如道路照明等应用情况，则为在较远距离的平面上产生较均匀照度的矩形光斑的光分布。

本实用新型中，每个内侧的配光单元对应一颗LED光源3，形成一个配光单元。每个配光单元实现灯具照明应用要求的光斑。当需要的照度大于一个配光单元所需的照度时，可采用多个配光单元，所形成的光斑形状不变，照度是单个配光单元照度的简单相加。

本实用新型的主要特点有：

㈠  该LED光源模组集配光、散热、IP防护等级于一体。其中通过防水接头与电源驱动相连接，便于维护，如果LED光源模组内LED损坏，可方便地从灯具内取下，与驱动器相分离。

㈡  该LED光源模组的外表面1-3为平面或近似平面，内表面1-2配光，这样就省却了平板玻璃的使用。而平板玻璃会带来10%以上的反射损失及吸收损失。这种透镜单元一体化的结构意味着可以把灯具效率提高10%以上。而且外表面1-3为平面，便于结构设计及灯具的清洗等维护。

㈢  该LED光源模组内的每颗LED光源3对应一个二次光学配光单元。该配光单元输出的光线在照射目标面形成所需要的光斑。在实际的灯具中，可以采用多个这样的配光单元以增加灯具的输出总光通量。多个这样的配光单元不改变在照射面的照度分布，而照度是简单相加。

附图说明

图1为内表面配光LED灯具模组的整体图。

图2为内表面配光LED灯具模组的内部结构图。

图3为内表面配光LED灯具模组工作时的配光曲线图。

图4为内表面配光LED灯具模组的内曲面配光透镜1的主视图。

图5为内表面配光LED灯具模组的内曲面配光透镜1的俯视图。

图6为内表面配光LED灯具模组的内曲面配光透镜1的侧视图。

图7为内表面配光LED灯具模组的内曲面配光透镜1的横向剖视图。

图8为内表面配光LED灯具模组的内曲面配光透镜1的透镜单元的剖视图。

图9为内表面配光LED灯具模组的内曲面配光透镜1的透镜单元的纵向剖视图。

图中标号：1为内曲面配光透镜，2为灯具模组的铝合金壳体，3为LED光源，4为铝基板（PCB板），5为防水接头，6为防水胶圈，1-1为内曲面配光透镜的全反射斜侧面，1-2为内曲面配光透镜的内自由曲面，1-3为内曲面配光透镜的外表面。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。

实施例1：

如图1和如图2所示，一种内表面配光的LED灯具模组，由内曲面配光透镜1、铝合金壳体2、LED光源3、PCB板4、防水接头5、防水胶圈6组成。LED光源3焊在PCB板4上，PCB板4、防水接头5固定在铝合金壳体2上，内曲面配光透镜1把防水胶圈6压于铝合金壳体2，铝合金壳体2外表面分布有散热鳍片。内曲面配光透镜1的配光单元，套在LED光源3上，两者一起为一个照明功能单元。如图4-图7所示，内曲面配光透镜1由位于内侧的配光单元阵列和外表面1-3组成，配光单元阵列由若干个配光单元组成，每个配光单元至少包括一个内自由曲面1-2，在内自由曲面四周也可以包括全反射斜侧面1-1。内自由曲面1-2位于外表面1-3上方，外表面1-3底部为平面，全反射斜侧面1-1位于内自由曲面1-2两侧，内自由曲面1-2对准LED光源3。内自由曲面1-2的数目与LED光源3的数目一致。全反射斜侧面1-1的倾角为60°-80°。对于道路照明等场合，要求产生矩形光斑，则配光单元的内曲面1-2为鞍形面，一个方向为两边厚、中间薄，这样可以拉大出射光的光束角，如图9所示；另一个方向为中间厚、两边薄，这样可以减小出射光的光束角，如图8所示。这个LED灯具模组可以应用在模块化的道路照明灯具中。

本实用新型的工作过程如下：

可以将此内表面配光LED灯具模组置于模块化灯具的灯壳中，通过防水接头与电子驱动器相连接，驱动器提供电源后，即此模组可点亮使用。也可以将此LED灯具模组直接加以电子驱动器点亮。如图3所示是采用该模组制作的道路照明灯具，产生要求的蝙蝠翼配光。

Claims (6)

1.一种内表面配光的LED灯具模组，由内曲面配光透镜(1)、铝合金壳体(2)、LED光源(3)、铝基板(4)、防水接头(5)和防水胶圈(6)组成，其特征在于LED光源(3)固定于铝基板(4)上，铝基板(4)和防水接头(5)分别固定于铝合金壳体(2)上，内曲面配光透镜(1)固定于铝合金壳体(2)底部，内曲面配光透镜(1)和铝合金壳体(2)之间设有防水胶圈(6)；内曲面配光透镜(1)由位于内侧的配光单元阵列和内曲面配光透镜的外表面(1-3)组成，内曲面配光透镜的外表面(1-3)底部为平面或曲率较大的近似平面，内侧的每个配光单元阵列至少包含一个内自由曲面（1-2），每个内自由曲面 (1-2)对准LED光源(3)。

2.根据权利要求1所述的内表面配光的LED灯具模组，其特征在于所述铝合金壳体(2)为水槽形状，其外表面分布有散热鳍片。

3.根据权利要求1所述的内表面配光的LED灯具模组，其特征在于所述内曲面配光透镜内侧的内自由曲面(1-2)的数目与LED光源(3)的数目一致。

4.根据权利要求1所述的内表面配光的LED灯具模组，其特征在于所述内曲面配光透镜(1)的内侧配光单元的自由曲面(1-2)的形状根据配光要求而不同，矩形光斑则为鞍形结构，其长轴剖面为中间厚、两边薄，短轴剖面为中间薄、两边厚。

5.根据权利要求1所述的内表面配光的LED灯具模组，其特征在于所述内自由曲面（1-2）四周分布有全反射斜侧面(1-1)，且全反射斜侧面(1-1)的倾角为60°-80°。

6.根据权利要求1所述的内表面配光的LED灯具模组，其特征在于铝合金壳体(2)的内部沿壳体内部四周及底部放置高反射率材料制作的薄型反射器，该反射器与铝合金壳体(2)底部连接部分开有多个小孔，使LED光源(3)露出。

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