CN2570601Y

CN2570601Y - 一种高亮度平行光二极管照明装置

Info

Publication number: CN2570601Y
Application number: CN02246403U
Authority: CN
Inventors: 李桂琴; 马坤红; 郭金源
Original assignee: BEIJING LIANFA ZHONGTUO SCIENC
Current assignee: Beijing Chn-Top Machinery Co., Ltd.
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2003-09-03
Anticipated expiration: 2012-08-23

Abstract

本实用新型涉及半导体发光二极管(LED)照明装置，特别是一种能获得高亮度平行光的LED照明装置。包括封装体、LED发光芯、反射体，LED发光芯(4)位于前端球头的焦点上，反射体为至少包含一种抛物线构成的碗状(2)。本实用新型的优点是，由于选用特制高亮度LED发光芯，采用浅插式封装，其发光点位置位于前端球头的焦点上，使LED头部发出的光为平行光或近似于平行光，将这种具有能够发射平行光的发光二极管的光源配合以科学的抛物线形碗状反射体，使得本实用新型装置能够获得高亮度平行光或近似于平行光，本实用新型可广泛应用于诸如矿灯、手电筒、铁路交通信号灯、飞机指示灯、舞台灯、建筑照明灯这些非常需要远距离传输的照明装置。

Description

一种高亮度平行光二极管照明装置

技术领域

本实用新型涉及半导体发光二极管(LED)照明装置，特别是一种能获得高亮度平行光的LED照明装置。

背景技术

LED具有功耗底、寿命长、抗震动、热效低、体积小、重量轻等优点，广泛应用于信息、电子、交通、金融等各个领域，随着光电技术的快速发展，高亮度的LED的应用由传统的室内发展到室外，甚至进入照明领域。

LED进入照明领域才刚刚起步，毫无疑问，二十一世纪将是以固体发光材料为核心的，即以LED为代表的新型照明、新光源的世纪。

高亮度LED的发展迅速，2000年用于照明领域的LED销售额比1999年翻了一翻达2千4百万美元，占高亮度LED销售额的2％。随着新材料的发明和光效的提高，单个LED的功率和光通量也在迅速增加，现阶段普遍使用的LED驱动电流20mA，而实验室已经达到300mA至安培量级的单管。LED的售价也在不断下降，据有关资料预测2002年LED用于照明的花费为100美元/千流明，2005年时为50美元/千流明，2010年时为16美元/千流明，2005年时其成本将低于白炽灯。

LED是环保光源，采用LED代替白炽灯可以大量节约能源，减少环境污染，减少室温效应。LED本身不含汞、铅等有害物质，自身也是一种绿色照明产品。

现有的照明装置如矿灯、手电筒、台灯、交通信号灯、飞机指示灯等一般采用白炽灯泡，其能耗大、冲击电流大、抗震能力差、寿命短、可靠性差、使用费用高，工作中经常出现灯丝烧断现象，另，所需的电池体积和重量大，不能很好地满足工作要求。

但是，由于单个LED的光强是有限的。另外，传统封装方法封装的LED其发出的光呈锥体状。对于要求聚光照明的装置如：矿灯、汽车前灯、射灯、铁路信号灯等，如何在有限的空间内合理地布置LED及充分地聚集每个LED发出的光，成为高亮度LED照明装置成败的关键。

现有的LED照明装置有的采用多个传统封装方法封装的LED作为发光源，采用平面或单一大曲率曲面作为反射面，直接将LED固定在反射面上。由于传统封装方法封装的LED发出的光为散射光，所采用的反射面不能将LED发出的光聚为平行光。

有的采用多只管芯封装在一起的LED作为发光源，采用反射镜反光，多只管芯封装在一起，光源为面光源，反射镜反射后也不能形成平行光。

因此，现有的LED照明装置无法满足高亮度聚光、远距离定向传输的要求。

发明内容

本实用新型根据以上所述现有技术的不足，提出一种全新的LED照明装置，即一种能获得高亮度平行光的LED照明装置，可满足高亮度聚光、远距离定向传输的要求，该装置根据产品用途即可以独立使用也可以组合使用。

本实用新型目的实现由以下技术方案实现：

本实用新型包括封装体、LED发光芯、反射体，其中LED发光芯(6)位于前端球头的焦点上，反射体为至少包含一种抛物线构成的碗状(2)，即可以采用多抛物面反光碗的形式；反射体最好为二种抛物线构成的碗状(1)(3)，LED发光芯采用高亮度LED发光芯，如GaN(氮化镓)、AlGaInP(铝嫁铟磷)、AsAlGa(镓铝砷)。

本实用新型的优点是，由于选用特制高亮度LED发光芯，采用浅插式封装，其发光点位置位于前端球头的焦点上，使LED头部发出的光为平行光或近似于平行光，将这种具有能够发射平行光的发光二极管的光源配合以科学的抛物线形碗状反射体，使得本实用新型装置能够获得高亮度平行光或近似于平行光，本实用新型可广泛应用于诸如矿灯、手电筒、铁路交通信号灯、飞机指示灯、舞台灯、建筑照明灯这些非常需要远距离传输的照明装置。

附图说明

附图1为本实用新型结构示意图；

附图2附图1俯视图；

附图3为本实用新型一种使用状态主视剖视图；

附图4为附图3俯视图；

附图5为本实用新型发光源--LED结构示意图；

附图6为使用本实用新型串连形式电路示意图；

附图7为使用本实用新型串连形式电路示意图；

具体实施方案

以下结合附图及通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便同行业技术人员所容易理解。

实施例1

如图所示1、2、3、4、5、6、7示，其中标号1-13，分别表示，上反光碗(1)、下反光碗(2)、上反光碗焦点(3)、下碗反光焦点(4)、封装体(5)、LED(8)(11)、LED发光芯(6)、热敏电阻(7)(13)、电源(9)(12)、恒流调整电阻(10)。

本实施例以反射体为二种抛物线构成的碗状(1)(2)加以说明：

本实用新型包括封装体(5)、LED发光芯(6)、反射体由上反光碗(1)和下反光碗(2)构成，上反光碗(1)与下反光碗(2)弧线过度，其中LED发光芯(6)位于前端球头的焦点(6)上，反射体为包含二种抛物线构成的碗状(1)(2)，反光碗(1)和下反光碗(2)高度基本一致，抛物线符合公式y＝kx²，根据反射碗可占体积选择数值，这为同行业技术人员所容易理解；LED发光芯采用高亮度LED发光芯，如GaN(氮化镓)、AlGaInP(铝嫁铟磷)；

本实用新型使用说明，以矿灯为例：

如图3、4示，抛物线数值的选择，根据矿灯直径的大小和亮度要求，选12只LED，单只LED反射碗直径选16mm，根据焦点位置，k₁＝0.15，k₂＝0.33，双腕高度基本一致。LED发光芯采用高亮度LED发光芯即GaN(氮化镓)，将本实用新型排列方式以12只为例，LED电路采用并联联接，即电源(12)与热敏电阻(13)串接，在每个支路连接有恒流调整电阻(10)和3个LED，形成4个回路，光强控制由开关分别点亮各支路上的3只LED。通常矿灯电压3.6-4.8V，热敏电阻(13)为0.5-20Ω，转变电流为LED的工作电流20mA，恒流调整电阻(10)根据LED的导通电压与热敏电阻值组合使之在3.6 V时LED的电流为20mA。

传统矿灯是采用白炽灯其寿命约500小时，而且不可预见，由于安全的要求，在矿井下禁止更换，一般上井更换要几个小时，LED的寿命约10万小时，按每天11小时计算，可以使用近三十年，LED的损坏是渐变过程，亮度逐渐降低，而且是采用多只，不存在更换问题。白炽灯功耗约700mA，是LED的2-3倍，因此采用LED可以减小电池容量，减轻工人的负重，缩短充电时间。因为LED矿灯是多只LED管，可以很容易的通过控制点亮LED的只数来调节亮度，进一步减小功耗。LED是冷光源，无冲击电流，不存在安全隐患。

电路采用恒流调整供电形式。由于LED是电流器件，要求恒流供电，设计的电路采用热敏电阻与恒流调整电阻相结合的方式，当通过热敏电阻的电流值超过额定值后，其阻值快速上升，降低电流，从而起到恒流作用，恒流调整电阻用以调整LED导通电压的不一致性。如图4，LED的排列根据电源电压和LED的导通电压，进行合理的串连和并联。

关于电路的选择，需视不同产品，根据电源电压选择合适的连接方式，当电源电压高于2只以上LED的导通电压时，可选择串连方式，如图6示，电源(9)与热敏电阻(7)及多个LED串接与电源负极连接形成回路。

实施例2

本实施例与实施例1的差别是反射体为一种抛物线构成的碗状(2)，其中抛物线符合y＝k₁x²，根据反射碗可占体积和焦点位置选择数值，该结构从产品效果及成本均较合理。该实用新型产品可应用于台灯、路灯、公路信号灯等领域。

显然，同行业技术人员可以理解，本实用新型的反射体可以采用多种抛物线构成的碗状，因为不同应用领域对灯的亮度、大小、形状及电源的限制，一般选择单、双及多重反射碗结构，抛物线参数亦可不同，理论上讲，平行光的效果随着反射碗数量的增加会效果更好，但从经济价值即效果综合考虑，发明人认为选用双重反射碗结构比较经济合理，便于工业化生产。

另外，本实用新型还可以在以下领域应用：

铁路信号灯：传统的铁路信号灯采用12V/25W白炽灯，经过菲涅尔滤光片获得不同颜色，为了防止假显示，不能采用反光碗提高亮度，以免产生假显示。铁路信号白炽灯每年需要更换3-4次左右，维修费用高，而且在使用中一旦损坏，即影响行车，存在安全隐患。若采用LED信号灯，因不采用滤光片，LED本身无色，可以利用反光碗，充分利用发光效率，LED的开关不影响其寿命，使用寿命5年以上，一次投入高于白炽灯，但免维护，可以降低使用成本，LED信号灯是采用多管形式，单只的损坏基本不影响使用，完全消除了因信号灯损坏而存在的安全隐患。

LED铁路信号灯根据亮度与颜色要球及现有高亮度LED的亮度选用10-100只，排列安装形式如图3、4所示，根据LED的导通电压选取适当的只数串联，考虑环境温度的影响，串联后的导通电压应比电源电压低0.5-5V，热敏电阻选0.5-20Ω，转变电流为LED的工作电流20mA，恒流调整电阻根据LED的导通电压与热敏电阻值组合而定。

飞机指示灯：钨丝因热变脆，降落时很容易震断，因此战斗机的指示灯每次起降后都要更换，LED的管芯是由环氧树脂灌满密封的，不怕震动，可以免除换灯的问题。

LED飞机指示灯根据亮度与颜色要球及现有高亮度LED的亮度选用10-100只，排列安装形式如图3、4所示，根据LED的导通电压选取适当的只数串联，考虑环境温度的影响，串联后的导通电压应根据单管的导通电压比电源电压低0.5-5V，热敏电阻选0.5-20Ω，转变电流为LED的工作电流20mA，恒流调整电阻根据LED的导通电压与热敏电阻值组合而定。

根据以上所述，本实用新型虽然提供了一种单体的照明装置，在更多的场合需根据具体产品聚光度的要求，可以将本实用新型的单体进行组合使用，组合的方式可以使产品的发光面形成平面、球面或其它曲面，而组合后的产品显然也应当属于本实用新型的保护范围。

另，本实用新型说明书中所述的平行光并非绝对的平行，而是近似于平行光，这为同行业技术人员容易理解，或者说，采用本实用新型结构的产品达到近似于平行光即实现了本发明目的。

虽然以上已经参照附图对按照本实用新型目的的构思和实施例作了详尽说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，而这种改进和变换仍然应当属于本实用新型的保护范围。

Claims

1、一种高亮度平行光二极管照明装置，包括封装体、LED发光芯、反射体，其特征是，LED发光芯(4)位于前端球头的焦点上，反射体为至少包含一种抛物线构成的碗状(2)。

2、根据权利要求1所述的一种高亮度平行光二极管照明装置，其特征是，反射体最好为二种抛物线构成的碗状(1)(2)。

3、根据权利要求1所述的一种高亮度平行光二极管照明装置，其特征是，LED发光芯采用高亮度LED发光芯是指GaN(氮化镓)、AlGaInP(铝嫁铟磷)。