CN218004854U - 一种可得到均匀光斑的cob - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED照明领域，且公开了一种可得到均匀光斑的COB，包括基板以及LED芯片，所述基板为氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、铜基板或铝基板其中任意一种，LED芯片发光颜色为红黄蓝绿紫外红外等单色光之外，也可以是涂敷荧光粉的白光、暖白复合光，该可得到均匀光斑的COB，针对目前COB为得到均匀光斑需要专门设计制造昂贵的自由曲面透镜这个问题，根据光学原理设计COB上芯片的位置和排列方式而不是设计专门透镜，用普通透镜来得到均匀光斑。相比之下，改变COB上芯片排布远比专门设计制作自由曲面透镜要简单容易的多，而且不增加成本，这对于众多需要均匀光斑的应用具有非常重大的意义和价值。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明领域，具体为一种可得到均匀光斑的COB。
背景技术
随着LED在照明、显示及光固化领域的普及，越来越多的大功率COB替代传统白炽灯和汞灯，所谓COB就是将多颗LED芯片密集排列在一个基板上，在很小的面积上得到大功率的光输出，芯片数量可以从几个到几百甚至上千颗，如过经一次光学或多次光学聚光，就可以在一定距离上得到很高亮度的光斑。但是就像所有的光源一样，COB的发光强度在空间上是不均匀的，其中心法线方向(即中心垂直于COB方向)的光强最强，与法线夹角越大的方向则强度越弱，用简单的凸透镜聚光的方法得到的光斑依旧是强度由中心向四周递减的。在很多应用场合需要尽可能均匀的光斑或者光斑的中心区域尽可能均匀，比如3D打印机对光源的要求极高，其中心矩形区域的光强均匀性要达到90％甚至95％以上。类似这种应用目前采用的方法就是设计制作专门的透镜，即所谓的自由曲面透镜，根据COB尺寸、光斑大小及距离，用专门的光学软件个案处理，由此做出的自由曲面透镜虽然满足了要求，但成本远远高于常规透镜，甚至远高于COB的成本，大大限制了其应用，为此我们提出了一种可得到均匀光斑的COB。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可得到均匀光斑的COB，解决了上述的问题。
(二)技术方案
为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种可得到均匀光斑的COB，包括基板以及LED芯片，所述基板为氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、铜基板或铝基板其中任意一种，LED芯片发光颜色为红黄蓝绿紫外红外等单色光之外，也可以是涂敷荧光粉的白光、暖白复合光，所述LED芯片的波长为两百五十四纳米到两千纳米之间，涵盖了紫外到红外的波段，LED芯片的大小为零点二毫米到两毫米之间，LED芯片的数量为四颗到两千颗之间。
优选的，所述基板上设置二十五颗LED芯片，二十五颗LED芯片呈5X5串并联方式排列，基板的最中间区域设置有一颗LED芯片，其余四个拐角设置有四个呈田字形摆放的四颗LED芯片，四个拐角处的四可LED芯片之间各设置有两颗，这样就使得COB经凸透镜聚光后中心强度降低，四角强度提高，从而得到一个均匀的方形光斑。
优选的，所述基板上设置有三十六颗LED芯片，三十六颗LED芯片呈6X6的方式串并联方式排列，基板的中心区域不设置有LED芯片，其余四个拐角设置有四个呈田字形摆放的四颗LED芯片，剩下的LED芯片与四个挂角处的LED芯片之间的间隙为区域，按照中心疏边缘密的方式排列，这样就使得COB经凸透镜聚光后中心强度降低，四角强度提高，从而得到均匀的方形光斑。
优选的，所述基板上设置有二十颗LED芯片，三十六颗LED芯片呈4X5的方式串并联方式排列，每一颗LED芯片之间采用导线连接，基板的中心区域不设置LED芯片，围绕基板的中心区域呈圆形设置有六颗LED芯片，围绕六颗LED芯片外侧设置十四颗LED芯片，这样就使得COB经凸透镜聚光后中心强度降低，边缘强度提高，从而得到一个均匀的圆形光斑。
一种可得到均匀光斑的COB的实现方法，包括以下步骤：
第一步：选择合适的凸透镜以及大小合适的COB，根据光斑均匀区域的大小、光强和距离选择合适的焦距以及COB，透镜的焦距及大小根据需要COB大小、光斑大小及距离而定，透镜一般为凸透镜，透镜组一般为两个或两个以上的凸透镜组成，其中可以包含凹透镜；
整个光源由COB和透镜或透镜组所组成，透镜或透镜组位于COB前面，作用是将COB发出的光线在一定距离上汇聚成光斑；
第二步：根据凸透镜的焦距，通过光学计算得到COB上不同位置发光点经过凸透镜聚光后的小光斑大小和位置；
第三步：用若干小光斑在指定均匀光斑区域叠加组合成均匀的大光斑，得到想要的光斑形状；
第四步：根据第二步中的小光斑的位置反推出在COB上的芯片排布位置。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种可得到均匀光斑的COB，具备以下有益效果：
1、该可得到均匀光斑的COB，针对目前COB为得到均匀光斑需要专门设计制造昂贵的自由曲面透镜这个问题，根据光学原理设计COB上芯片的位置和排列方式而不是设计专门透镜，用普通透镜来得到均匀光斑。相比之下，改变COB上芯片排布远比专门设计制作自由曲面透镜要简单容易的多，而且不增加成本，这对于众多需要均匀光斑的应用具有非常重大的意义和价值。
附图说明
图1为本发明实施例一示意图；
图2为本发明实施例二示意图；
图3为本发明实施例三示意图；
图4为COB上芯片位置的设计原理示意图。
图中：1、基板；2、LED芯片；3、导线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，实施例一：一种可得到均匀光斑的COB，包括基板1以及LED芯片2，基板1为氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、铜基板或铝基板其中任意一种，LED芯片2发光颜色为红黄蓝绿紫外红外等单色光之外，也可以是涂敷荧光粉的白光、暖白复合光，LED芯片2的波长为两百五十四纳米到两千纳米之间，涵盖了紫外到红外的波段，LED芯片2的大小为零点二毫米到两毫米之间，LED芯片2的数量为四颗到两千颗之间。
根据需求要得到一个方形的均匀光斑，基板1上设置二十五颗LED芯片2，二十五颗LED芯片2呈5X5串并联方式排列，基板1的最中间区域设置有一颗LED芯片2，其余四个拐角设置有四个呈田字形摆放的四颗LED芯片2，四个拐角处的四可LED芯片2之间各设置有两颗，这样就使得COB经凸透镜聚光后中心强度降低，四角强度提高，从而得到一个均匀的方形光斑。
实施例二：根据需求要得到一个较大的方形均匀光斑，基板1上设置有三十六颗LED芯片2，三十六颗LED芯片2呈6X6的方式串并联方式排列，基板1的中心区域不设置有LED芯片2，其余四个拐角设置有四个呈田字形摆放的四颗LED芯片2，剩下的LED芯片2与四个挂角处的LED芯片2之间的间隙为区域，按照中心疏边缘密的方式排列，这样就使得COB经凸透镜聚光后中心强度降低，四角强度提高，从而得到均匀的方形光斑。
实施例三：根据需求要得到一个圆形均匀光斑，基板1上设置有二十颗LED芯片2，三十六颗LED芯片2呈4X5的方式串并联方式排列，每一颗LED芯片2之间采用导线3连接，基板1的中心区域不设置LED芯片2，围绕基板1的中心区域呈圆形设置有六颗LED芯片2，围绕六颗LED芯片2外侧设置十四颗LED芯片2，这样就使得COB经凸透镜聚光后中心强度降低，边缘强度提高，从而得到一个均匀的圆形光斑。
一种可得到均匀光斑的COB的实现方法，包括以下步骤：
第一步：选择合适的凸透镜以及大小合适的COB，根据光斑均匀区域的大小、光强和距离选择合适的焦距以及COB，透镜的焦距及大小根据需要COB大小、光斑大小及距离而定，透镜一般为凸透镜，透镜组一般为两个或两个以上的凸透镜组成，其中可以包含凹透镜；
整个光源由COB和透镜或透镜组组成，透镜或透镜组位于COB前面，作用是将COB发出的光线在一定距离上汇聚成光斑；
第二步：根据凸透镜的焦距，通过光学计算得到COB上不同位置发光点经过凸透镜聚光后的小光斑大小和位置；
第三步：用若干小光斑在指定均匀光斑区域叠加组合成均匀的大光斑，得到想要的光斑形状；
第四步：根据第二步中的小光斑的位置反推出在COB上的芯片排布位置。
工作原理：COB的芯片排列有一定的面积，通过常规透镜(通常是凸透镜)聚光后，每颗芯片的小光斑并不完全重叠，而是分布在一定的范围内一起组合成一个大光斑，越靠近大光斑中心，重叠的小光斑越多，反之就少，这就造成了大光斑的光强由中心向边缘递减的原因。根据这个小光斑组合成大光斑的原理，我们将COB上的芯片不再按通常的等间距排列，而是调整了间隔的疏密，将中心的芯片密度降低甚至没有芯片，将边缘的芯片密度加大，这样使得大光斑的均匀性得到了极大的改善，至少在中心一定区域内光斑强度的均匀性满足应用要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种可得到均匀光斑的COB，其特征在于：包括基板(1)以及LED芯片(2)，所述基板(1)为氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、铜基板或铝基板其中任意一种；
LED芯片(2)发光颜色为红黄蓝绿紫外红外等单色光之外，也可以是涂敷荧光粉的白光、暖白复合光；
所述LED芯片(2)的波长为两百五十四纳米到两千纳米之间；
LED芯片(2)的大小为零点二毫米到两毫米之间，LED芯片(2)的数量为四颗到两千颗之间。
2.根据权利要求1所述的一种可得到均匀光斑的COB，其特征在于：所述基板(1)上设置二十五颗LED芯片(2)，二十五颗LED芯片(2)呈5X5串并联方式排列，基板(1)的最中间区域设置有一颗LED芯片(2)，其余四个拐角设置有四个呈田字形摆放的四颗LED芯片(2)，四个拐角处的四可LED芯片(2)之间各设置有两颗。
3.根据权利要求1所述的一种可得到均匀光斑的COB，其特征在于：所述基板(1)上设置有三十六颗LED芯片(2)，三十六颗LED芯片(2)呈6X6的方式串并联方式排列，基板(1)的中心区域不设置有LED芯片(2)，其余四个拐角设置有四个呈田字形摆放的四颗LED芯片(2)，剩下的LED芯片(2)与四个挂角处的LED芯片(2)之间的间隙为区域，按照中心疏边缘密的方式排列。
4.根据权利要求1所述的一种可得到均匀光斑的COB，其特征在于：所述基板(1)上设置有二十颗LED芯片(2)，三十六颗LED芯片(2)呈4X5的方式串并联方式排列，每一颗LED芯片(2)之间采用导线(3)连接，基板(1)的中心区域不设置LED芯片(2)，围绕基板(1)的中心区域呈圆形设置有六颗LED芯片(2)，围绕六颗LED芯片(2)外侧设置十四颗LED芯片(2)。
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| CN202221247654.0U CN218004854U (zh) | 2022-05-24 | 2022-05-24 | 一种可得到均匀光斑的cob |
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Publications (1)
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| CN218004854U true CN218004854U (zh) | 2022-12-09 |
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Family Applications (1)
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| CN202221247654.0U Active CN218004854U (zh) | 2022-05-24 | 2022-05-24 | 一种可得到均匀光斑的cob |
Country Status (1)
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2022
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