CN204114616U - Led灯器件及其相应的泛光灯 - Google Patents
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Abstract
本公开的各实施例公开了一种LED灯器件及其相应的泛光灯，该LED灯器件包括：多组LED单元，其中每组LED单元包括多个LED；以及光学透镜板，被配置成包括多个光学透镜单元，其中每个光学透镜单元对应于每组LED单元，以用于引导从每组LED单元发射的光。该灯器件具有结构紧凑和出光均匀的优点，并且特别地适合于以中功率LED、甚至低功率LED作为光源来实现大功率LED所期望实现的照明效果，从而降低了生产成本。
Description
技术领域
本公开的各实施方式涉及照明领域，更具体地涉及一种LED灯器件及其相应的泛光灯。
背景技术
近年来，由于发光二极管(LED)的各种优点，诸如更长的寿命、节能、启动迅速、安全、用户友好等，LED获得了极其广泛的应用，成为传统白炽灯的理想可行替代。然而，LED特别是大功率LED的昂贵价格限制了高强度照明应用的LED市场发展。
因此，如何降低LED照明应用特别是LED的高强度照明应用的成本成为各个灯具产商关心的问题。
现在，许多产商已经在室内照明应用中将大功率LED替换为中功率LED，这是因为中功率LED相对于大功率LED更加的节能和低成本。
传统的LED泛光灯通常使用大功率LED来生成泛光灯所需的光强分布。如果仅仅只是简单地将LED泛光灯中的大功率LED直接替换成中功率LED，将至少存在两个问题。第一即透镜的尺寸和数量，它由此需要更大的透镜尺寸以及更多的透镜以满足所需的光强分布，因为所对应的光源区域将更大；第二即光输出的均匀性，由于中功率LED的颜色随角度的变化相对于大功率LED而言将更为严重，如果仅仅简单地用中功率LED替换大功率LED，将导致泛光灯的输出光颜色的均匀性变差。
因此，如果进行上述大功率LED的替换的话，需要重新设计LED的出光结构以解决上述所存在的技术问题。
实用新型内容
鉴于以上现状，本公开的一个目的至少在于提供一种改进的LED灯器件和相应的泛光灯设计，其具有结构紧凑和出光均匀的优点，以及特别地适合于以中功率LED、甚至低功率LED作为光源来实现大功率LED所期望实现的照明效果，从而降低了生产成本。
根据本公开的第一方面，提供了一种LED灯器件，包括：多组LED单元，其中每组LED单元包括多个LED；以及光学透镜板，被配置成包括多个光学透镜单元，其中每个光学透镜单元对应于每组LED单元，以用于引导从每组LED单元发射的光。
根据本公开进一步的实施例，每组LED单元中的多个LED形成长条形的阵列。
根据本公开进一步的实施例，每个光学透镜单元的下表面具有容纳所述每组LED单元的凹部，凹部的表面作为用于对应LED单元的光入射面。
根据本公开进一步的实施例，每个光学透镜单元的下表面还包括反射面，以用于至少反射从所述凹部的侧面入射的光。
根据本公开进一步的实施例，凹部的底面为曲面并且朝向所述每组LED单元凸出，以用于将入射到所述底面的光直接折射到每个光学透镜单元的上表面。
根据本公开进一步的实施例，每个光学透镜单元的上表面位于同一平面，并且构成光学透镜板的上表面。
根据本公开进一步的实施例，多个光学透镜单元被依次线性排列，以构成长条形的光学透镜板。
根据本公开进一步的实施例，多组LED单元被布置成位于相同的印刷电路板上。
根据本公开进一步的实施例，多个LED中的每个LED为中功率或低功率的LED。
根据本公开的第二方面，提供了一种泛光灯，其特征在于，包括：根据第一方面中任一项所述的LED灯器件。
附图说明
在附图中，相似/相同的附图标记通常贯穿不同视图而指代相似/相同的部分。附图并不必按比例绘制，而是通常强调对本公开的原理的图示。在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的LED灯器件中的光学透镜板的立体示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的LED灯器件中的光学透镜板的沿x-y平面的横截面示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的如图2所示的光学透镜板中的一个光学透镜单元的沿x-y平面的横截面放大示意图；
图4示出了根据本发明的一个实施例的如图2所示的光学透镜板中的一个光学透镜单元的沿x-z平面的横截面示意图；
图5示出了根据本发明的一个实施例的LED灯器件中的其上布置有多组LED单元的印刷电路板的俯视示意图；
图6示出了根据本发明的一个实施例的光学透镜板和布置有多组LED单元的印刷电路板两者组装的沿x-y平面的横截面示意图；以及
图7示出了根据本发明的一个实施例的如图6所示的一个光学透镜单元和相应的一组LED单元组装的沿x-z平面的横截面示意图。
具体实施方式
以下将参考附图对本公开的各个实施例进行详细描述。实施例的一个或多个示例由附图所示出。实施例通过本公开的阐述所提供，并且不旨在作为对本公开的限制。例如，作为一个实施例的一部分所示出或描述的特征可能在另一个实施例中被使用以生成又一进一步的实施例。本公开旨在包括属于本公开范围和精神的这些和其他修改和变化。
图1示出了根据本发明的一个实施例的LED灯器件中的光学透镜板的立体示意图。
如图1所示，光学透镜板100呈长条形布置，其包括多个光学透镜单元110的阵列，该多个光学透镜单元110的阵列沿着光学透镜板100的延伸方向呈一字形排列从而构成上述长条形的光学透镜板100。
多个光学透镜单元110中的每个光学透镜单元110分别具有上表面101和与上表面相对的下表面102，其中上表面110基本上为平面并且构成每个光学透镜单元110的出光面，下表面102在x-y平面的横截面上呈大致抛物线形状地向外凸起，并且在大致抛物线的顶部中央位置形成有用于容纳LED单元210(以下将更为详细讨论)的大致矩形状的凹部105。另外，下表面102的凸起和相应的凹部105沿着与x-y平面垂直的z方向延伸。
根据本公开的该实施例，上述凸起和相应的凹部105的沿z方向的尺寸大于上述凸起和相应的凹部105沿着x或y方向延伸的尺寸。然而，在其他实施例中，这不是必需的。
进一步地，如图1可见，每个光学透镜单元110的上表面101共同构成光学透镜板100的上表面，每个光学透镜单元110的下表面共同构成光学透镜板100的下表面。
特别有利地，本申请的光学透镜板100可以由透光材料一体成型从而便于光学透镜板的制造、安装及使用，该透光材料可以为适于透射从LED发射的光的任何材料，例如该透光材料可以为聚合物材料，比如PMMA。
图2示出了根据本发明的一个实施例的LED灯器件中的光学透镜板的沿x-y平面的横截面示意图。
如图所示，每个光学透镜单元110的上表面101基本上为平面并且在同一水平面上，从而光学透镜板100的上表面也基本上为平面。
然而，本领域技术人员将理解，这不是必需的。例如，在一个可变形的实施例中，每个光学透镜单元110的上表面101也可以为曲面或不平坦表面，从而光学透镜板100的上表面也为曲面或不平坦表面；以及在另一个可变形的实施例中，各个光学透镜单元110的上表面101可以不在同一水平面上，从而光学透镜板100的上表面为不平坦表面。
继续参见图2，各个光学透镜单元110朝向远离基本上为水平面的光学透镜板100的上表面101的方向延伸相同的预定距离。然而，这也不是必需的，在其他可能实施例中，本领域技术人员可以根据需要调整各个光学透镜单元110延伸的上述预定距离。换句话说，各个光学透镜单元110延伸的上述预定距离可以是相同或不同的。
此外，如图2可见，光学透镜板100上的各个光学透镜单元110相隔相同的预定距离均匀布置。类似地，在其他可能实施例中，本领域技术人员也可以根据需要调整各个光学透镜单元110相隔的上述预定距离。即上述各个光学透镜单元110在光学透镜板100上的分布可以是均匀或不均匀的。
图3和图4分别示出了根据本发明的一个实施例的如图2所示的光学透镜板中的一个光学透镜单元沿x-y平面和x-z平面的横截面放大示意图；
结合图3和图4可以看出，该光学透镜单元110的下表面102包括向外凸起的外表面121，122。其中，外表面121为曲面，从图3的光学透镜单元的沿x-y平面的横截面上看，外表面121呈大致抛物线形状，而外表面122为平面，从图4的光学透镜单元的沿x-z平面的横截面上看，外表面呈大致梯形状。
尽管上面示出的外表面122为平面，但在另一个实施例中，外表面122可以为曲面；在又一个实施例中，外表面122也可以被设计成沿x-z平面的横截面上的大致抛物线形状。
在上述向外凸起的外表面121，122的中央部分形成有用于容纳以下将要详细讨论的LED单元210的凹部105，该凹部105的表面作为对应的LED单元210的光入射面，该凹部205的表面包括底面131和侧面132。
如图3所示，凹部105的底面131为曲面，并且朝向容纳于凹部之中的对应LED单元210凸出。该底面131被配置成将入射到底面131的光至少部分地直接折射到光学透镜单元110的上表面101。
凹部105的侧面132为平面，该侧面132被配置成将入射到侧面132的光至少部分地折射到光学透镜单元110的外表面121和122。
外表面121和122形成反射面，其被配置成将入射到外表面121和122的光反射到光学透镜单元110的上表面101。
作为反射面的示例，外表面121和122可以为全反射面，然而，在其他实施例中，外表面121和122也可以被形成为具有高反射膜的表面，例如可以以贴膜或镀膜的方式形成上述高反射膜。
尽管上面对凹部的底面131、侧面132以及外表面121、122如何引导光作了说明，但是本领域技术人员将明白具体的LED所发射光线的出光路径将取决于凹部的宽度、深度、凹部底面的曲率半径、外表面的曲率半径等结构参数。因此，本领域可以根据实际应用调整该光学透镜单元的结构参数，实现出光路径的调整。例如，可以将大部分光的出光路径设计成经由外表面121、122的一次或多次反射，而后再出射到上表面101，从而提高LED单元所发射的光在该光学透镜单元中的混光效果。
根据本公开的各实施例，由于上述结构设计，每个光学透镜单元将适于混合并均匀化来自凹部中的LED单元发射的光。进一步地，为了实现更加均匀化的出光，每个光学透镜单元110的上表面101还可以提供有均匀扩散光的微结构或磨砂结构。
图5示出了根据本发明的一个实施例的LED灯器件中的其上布置有多组LED单元的印刷电路板的俯视示意图；
如图所示，多组LED单元210平行地布置于长条形的印刷电路板200上。其中，每组LED单元210包括多个LED 215形成的阵列。
作为示例，图中示出了4个LED 215，且这多个LED形成长条形的阵列。本领域技术人员应理解，上述LED 215的数量和排布仅仅是示例，在其他实施例中，可以选择其他任意合适数量的LED和排布，以适于容纳于上述光学透镜单元的凹部中。
进一步地，应理解，上述多组LED单元210中的每组LED单元210的尺寸以及相对位置将被设计成分别与前述相应的光学透镜单元110中的凹部105的尺寸和相对位置相对应，从而使得多组LED单元210中的每组LED单元210可以容纳于前述多个光学透镜单元110的相应光学透镜单元110中的凹部105中。
此外，如图所示，多组LED单元210被布置于相同的印刷电路板200上。然而，在其他实施例中，这不是必需的，例如本领域技术人员可以针对每组LED单元210设计单独的印刷电路板。
图6示出了根据本发明的一个实施例的光学透镜板和布置有多组LED单元的印刷电路板两者组装的沿x-y平面的横截面示意图。
如图所示，印刷电路板200被布置于光学透镜板100的下表面，其中印刷电路板上200的每组LED单元210与相应光学透镜单元110中的凹部105相对应，从而每组LED单元210容纳于相应的光学透镜单元110中的凹部105中。
根据本公开的该实施例，光学透镜板100被形成为长条形，然而，在其他的实施例中，其他形状的光学透镜板100也是可能的。例如，在一个实施例中，光学透镜板100可以被形成为环形，其由多个光学透镜单元110相互依次连接延伸而成。在一个实施例中，光学透镜板100可以被形成为方形或圆形，其由多个光学透镜单元110相互左右或前后连接延伸而成。类似地，印刷电路板200可以具有与光学透镜板100相匹配的结构和形状。
可以看出，这样的设计促进了光学透镜板和印刷电路板两者的组装，有利地提高了组装效率，并且整体非常紧凑。而且，通过相应的光学透镜单元110，从LED单元210发射的光可以以非常均匀且高效地方式在整个光学透镜板100上进行分布并且从整个光学透镜板100射出。
图7示出了根据本发明的一个实施例的如图6所示的光学透镜单元和相应的LED单元组装的沿x-z平面的横截面放大示意图。
其中，一组LED单元210中多个LED 215的阵列布置于光学透镜单元110中的凹部105中，凹部105的底面131和侧面132将接收并折射从多个LED 215发射的光，从而最终从光学透镜单元110的上表面101射出。
本领域技术人员将理解，由于多个LED 215可以被布置于同一个光学透镜单元的同一个凹部105中，这提高了光学透镜单元的出光强度，而同时每个光学透镜单元110以及整个光学透镜板100可以实现很好的混光和均匀出光功能，这使得利用中功率LED(范围从0.2w到1W)、甚至是低功率的LED(范围从0.06w到0.2w)有效地代替常规的大功率LED，以实现一定高光强度的均匀照明成为可能。
故根据本公开的各实施例的LED灯器件，可以适用于泛光灯的设计中，即这样的泛光灯可以使用中功率LED、甚至低功率LED以实现期望光强度的照明。根据本公开的泛光灯可以应用于室外的广场照明、电子公告牌的照明等等。
虽然已经在附图和前述描述中详细说明和描述了本公开，但这些说明和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本公开不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所请求保护的发明中，通过研究附图、公开和所附权利要求可以理解并且实践所公开的实施例的其它变形。
在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足在权利要求中阐述的多个项目的功能。仅在互不相同的实施例或从属权利要求中记载某些特征的仅有事实，并不意味着不能有利地使用这些特征的组合。在不脱离本申请的精神和范围的情况下，本申请的保护范围涵盖在各个实施例或从属权利要求中记载的各个特征任何可能组合。
在权利要求中的任何参考标记不应被理解为限制本公开的范围。
Claims (10)
1.一种LED灯器件，其特征在于，包括：
多组LED单元(210)，其中每组LED单元包括多个LED(215)；以及
光学透镜板(100)，被配置成包括多个光学透镜单元(110)，其中每个光学透镜单元(110)对应于每组LED单元(210)，以用于引导从所述每组LED单元发射的光。
2.根据权利要求1所述的LED灯器件，其特征在于：
所述每组LED单元(210)中的所述多个LED(215)形成长条形的阵列。
3.根据权利要求1或2所述的LED灯器件，其特征在于：
所述每个光学透镜单元的下表面(102)具有容纳所述每组LED单元的凹部(105)，所述凹部的表面作为用于对应LED单元(210)的光入射面。
4.根据权利要求3所述的LED灯器件，其特征在于：
所述每个光学透镜单元的下表面(102)还包括反射面(121，122)，以用于至少反射从所述凹部的侧面(132)入射的光。
5.根据权利要求3所述的LED灯器件，其特征在于：
所述凹部的底面(131)为曲面并且朝向所述每组LED单元凸出，以用于将入射到所述底面的光直接折射到所述每个光学透镜单元的上表面(101)。
6.根据权利要求1或2所述的LED灯器件，其特征在于：
所述每个光学透镜单元的上表面(101)位于同一平面，并且构成所述光学透镜板的上表面(101)。
7.根据权利要求1或2所述的LED灯器件，其特征在于：
所述多个光学透镜单元被依次线性排列，以构成长条形的所述光学透镜板(100)。
8.根据权利要求1或2所述的LED灯器件，其特征在于：
所述多组LED单元(210)被布置成位于相同的印刷电路板(200)上。
9.根据权利要求1或2所述的LED灯器件，其特征在于：
所述多个LED(215)中的每个LED为中功率或低功率的LED。
10.一种泛光灯，其特征在于，包括：根据权利要求1-9中任一项所述的LED灯器件。
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Cited By (4)
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