DE102011118231B3

DE102011118231B3 - Lichtquellenmodul

Info

Publication number: DE102011118231B3
Application number: DE102011118231A
Authority: DE
Inventors: Shih-Ting Chiu; Chien-Wen Chiu
Original assignee: BEAUTIFUL LIGHT Tech CORP
Current assignee: BEAUTIFUL LIGHT Tech CORP
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: US8641238B2; TW201305494A; CN102900970A; US20130027926A1; JP2013030728A; TWI412706B

Abstract

Ein Lichtquellenmodul umfasst eine Leiterplatte, eine Licht emittierende Diode, eine Linse und einen Lampenschirm. Eine obere Fläche der Linse hat einen ersten abgesenkten Abschnitt, umfassend eine flache Fläche und eine gekrümmte seitliche Fläche. Die flache Fläche befindet sich im Zentrum der oberen Fläche. Die gekrümmte seitliche Fläche umgibt die flache Fläche und erstreckt sich zu der flachen Fläche von einer seitlichen Fläche der Linse, um einen ersten abgesenkten Abschnitt zu bilden. Eine untere Fläche der Linse hat einen zweiten abgesenkten Abschnitt, der einen abgesenkten Raum definiert, der eine gekrümmte Fläche und einen Seitenwandabschnitt umfasst. Die gekrümmte Fläche ist eine konvexe Fläche und gegenüber der flachen Fläche. Der Seitenwandabschnitt umgibt den abgesenkten Raum. Eine innere Fläche des Seitenwandabschnitts ist konkav. Die Licht emittierende Diode ist in dem abgesenkten Raum angeordnet. Der Lampenschirm wird verwendet, um das Licht, das durch die Linse hindurchgeht, zu zerstreuen.

Description

Verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Taiwanesischen Anmeldung mit der Seriennummer 100126634 , eingereicht am 27.06.2011, die hierin unter Bezugnahme inkorporiert ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lichtquellenmodul. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Lichtquellenmodul zur Erhöhung eines Lichtemissionswinkels einer Licht emittierenden Diode.
Beschreibung des Standes der Technik
Da die Lichtausbeute bzw. die Lichteffizienz einer herkömmlichen weißglühenden Glühbirne schlecht ist, werden weißglühende Glühbirnen unter der Tendenz zum Umweltschutz und zur Energieeinsparung sehr wahrscheinlich in verschiedenen Ländern der Erde verboten. Eine Licht emittierende Diode (LED) hat großes Potential die weißglühenden Glühbirnen zu ersetzen.
Die DE 10 2006 053 535 A1 offenbart eine Nahfeldlinse, die eine verringerte Dicke aufweist, für eine Fahrzeugbeleuchtungsbaugruppe. Die Nahfeldlinse umfasst allgemein einen Hauptkörper aus Licht leitendem Material. In den Hauptkörper ist eine Tasche zum Empfangen von Licht einer Lichtquelle eingeformt. Die Tasche ist durch eine innere Radialwirkfläche und eine innere Axialwirkfläche definiert. Die innere Radialwirkfläche ist derart konfiguriert, dass die Dicke der Nahfeldlinse verringert wird.
Jedoch kann ein Lichtemissionswinkel einer weißglühenden Glühbirne bis zu 300 Grad erreichen (der Lichtemissionswinkel wird unter Verwendung eines Winkelbereichs bestimmt, der durch das Licht bei der Hälfte der maximalen Intensität entwickelt wird). Eine herkömmliche LED hat eine lambertsche Lichtfeldverteilung und daher hat eine LED-Lampe, die aus mehreren LEDs erstellt ist, einen kleinen Lichtausgabewinkel aufgrund der lambertschen Lichtfeldverteilung und wenn die Lampe in einem größeren Raum verwendet wird, ist es sehr schwer eine einheitliche bzw. gleichmäßige (rundstrahlende) Beleuchtungsverteilung für die LED-Lampe zu erreichen. Daher kann die LED-Lampe nicht nur Probleme eines direkt blendenden Lichts verursachen sondern auch die Erzeugung von Lichtflecken verursachen und somit die Geschwindigkeit, mit der die weißglühende Glühbirne durch die LED-Lampe ersetzt wird, begrenzen.
Zusammenfassung der Erfindung
Daher ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lichtquellenmodul bereitzustellen, um es dem Lichtausgabewinkel des Lichts, das von der LED emittiert wird, zu ermöglichen einen hohen Richtfaktor zu haben, um den des Lichts, das von einer weißglühenden Glühbirne emittiert wurde, zu erreichen und der Lichtfeldverteilung des Lichts, das von einer LED emittiert wurde, zu ermöglichen einheitlich zu sein wodurch eine uneinheitliche Beleuchtung und die Erzeugung von Lichtflecken verhindert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Lichtquellenmodul eine Leiterplatte, eine Linse, wenigstens einen Licht emittierenden Chip und einen Lampenschirm bzw. eine Lampenabschirmung. Die Linse ist an einer Fläche der Schalterplatte angeordnet, wobei die Linse die Form eines Zylinders hat, und umfasst eine seitliche Fläche, eine obere Fläche und eine untere Fläche. Die obere Fläche hat einen ersten abgesenkten Abschnitt, wobei der erste abgesenkte Abschnitt einen flache Fläche und eine gekrümmte bzw. geschwungene Fläche umfasst. Die flache Fläche befindet sich an der oberen Fläche, wobei die flache Fläche einen Befestigungsbereich an der Fläche der Leiterplatte definiert und der Befestigungsbereich ist eine orthogonale Projektion der flachen Fläche auf die Fläche der Leiterplatte. Die gekrümmte seitliche Fläche umgibt die flache Fläche und erstreckt sich zu der flache Fläche von der Seitenfläche zu der flachen Fläche, um den ersten abgesenkten Abschnitt zu bilden, um den ersten abgesenkten Abschnitt zu bilden. Die untere Fläche steht mit der Leiterplatte in Verbindung, wobei die die untere Fläche einen zweiten abgesenkten Abschnitt hat und der zweite abgesenkte Abschnitt einen abgesenkten Raum definiert und eine gekrümmte Fläche und einen Seitenwandabschnitt umfasst. Die gekrümmte Fläche befindet sich gegenüber der flachen Fläche, wobei die gekrümmte Fläche eine konvexe Fläche ist. Der Seitenwandabschnitt umgibt den abgesenkten Raum, wobei der Seitenwandabschnitt eine innere Fläche hat und die innere Fläche konkav ist. Der wenigstens eine Licht emittierende Chip ist an dem Befestigungsbereich der Leiterplatte angeordnet, um dem Licht, das von dem wenigstens einen Licht emittierenden Chip emittiert wird, zu ermöglichen durch die Linse und aus der Linse heraus gleichmäßig gebrochen zu werden. Der Lampenschirm bedeckt die Linse, um die Linse zu schützen, und zerstreut das Licht, das durch die Linse hindurchgeht, wodurch dem Lichtmodul ermöglicht wird einen Lichtemissionswinkel von über 300 Grad zu haben.
Wie oben beschrieben, kann das Lichtquellenmodul der vorliegenden Erfindung das gerichtete Licht, das durch den LED-Chip, der darin angeordnet ist, emittiert wird, in gleichmäßigeres Licht umwandeln, das einen größeren Ausgabewinkel hat, so dass das Lichtquellenmodul der vorliegenden Erfindung eine gleichmäßige Lichtfeldverteilung, die Vermeidung der Erzeugung von Lichtflecken und den Lichtausgabewinkel einer weißglühenden Glühbirne erreichen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen und andere Zeile, Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen folgendermaßen vollständiger verstanden werden:
1A ist ein schematisches Diagram, das eine Würfelstruktur einer Lichtquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
1B ist ein schematisches Querschnittsdiagram, das eine Struktur einer Linse entlang einer Schnittlinie A-A' zeigt;
2A ist ein schematisches Querschnittsdiagram, das eine Struktur eines Lichtquellenmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2B ist ein schematisches Diagram, das Wege des Lichts, das durch einen LED-Chip emittiert wurde, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3A bis 3D sind schematische Diagrame, die eine Lichtfeldverteilung eines Lichtquellenmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug auf 1A und 1B ist 1A ein schematisches Diagram, das eine Würfelstruktur einer Lichtquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 1B ein schematisches Querschnittsdiagram, das eine Struktur einer Linse 100 entlang einer Schnittlinie A-A' zeigt. Die Linse 100 hat die Form eines Zylinders und eine obere Fläche davon hat einen abgesenkten Abschnitt 112. Der abgesenkte Abschnitt 112 umfasst eine flache Fläche 112a und eine gekrümmte Seitenfläche 112b. Die flache Fläche 112a befindet sich im Zentrum der oberen Fläche 110. Die gekrümmte Seitenfläche 112b ist eine konvexe Fläche und umgibt die flache Fläche 112a. Die gekrümmte Seitenfläche 112b erstreckt sich von der Seitenfläche 120 zu der flachen Fläche 112a, um einen abgesenkten Abschnitt 112 zu bilden, wobei sich ein Abschnitt zwischen der gekrümmten Seitenfläche und der Seitenfläche der Linse an der höchsten Position der oberen Fläche der Linse befindet und eine Höhe einer oberen Fläche 110 der Linse 100 von der Seitenfläche 120 zu der flachen Fläche 112a hin langsam abnimmt.
Die untere Fläche 130 hat einen abgesenkten Abschnitt, wobei der abgesenkte Abschnitt einen abgesenkten Raum 134 definiert und eine gekrümmte Fläche 136 und einen Seitenwandabschnitt 138 umfasst. Die gekrümmte Fläche 136 ist eine konvexe Fläche und gegenüber der flachen Fläche 112a der oberen Fläche 112. Der Seitenwandabschnitt 138 umgibt den abgesenkten Raum 134 und hat eine gekrümmte innere Fläche 138a. Die innere Fläche 138a ist konkav. Von 2B aus kann verstanden werden, dass der Seitenwandabschnitt 138 ähnlich einer plankonkaven Linse ist und die plankonkave kann Licht von einer Lichtquelle, die sich innerhalb des Seitenwandteils 138 befindet, zerstreuen.
In dieser Ausführungsform kann die Linse 100 aus Polycarbonat (PC), Glas, Epoxid oder Silizium etc. gefertigt sein aber die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind dadurch nicht begrenzt.
Mit Bezug auf 2A und 2B ist 2A ein schematisches Querschnittsdiagram, das eine Struktur eines Lichtquellenmoduls 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 2B ein Diagram, das Wege des Lichts, das durch einen LED-Chip emittiert wurde, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 2A gezeigt, umfasst das Lichtquellenmodul 200 eine Linse 100, eine Leiterplatte 210, wenigstens einen LED-Chip 220 und einen Lampenschirm 230. Der LED-Chip 220 und die Linse 100 sind auf der Leiterplatte 210 angeordnet, wobei der LED-Chip 220 in dem abgesenkten Raum 134 und genau unter der flachen Fläche 112a angeordnet ist. Anders gesagt, ist die die flache Fläche 112a auf die Leiterplatte 210 projiziert, um einen Diodenbefestigungsbereich 212 auf der Leiterplatte zu definieren und der LED-Chip 220 ist an dem Diodenbefestigungsbereich 212 angeordnet und die Hauptemissionsrichtung (mit größerer Helligkeit) ist zu der flachen Fläche 112a hin.
Wie in 2B gezeigt, wird das Licht, wenn der LED-Chip Licht emittiert, direkt nach oben (mit L1 bezeichnet) emittiert und hindurchgeht zuerst durch die gekrümmte Fläche 136 und die flache Seitenfläche 112b der Linse 100 und erreicht dann den Lampenschirm 230. Daher wird die lambertsche Lichtfeldverteilung des LED-Chips 220 durch ein erstes optisches Design der Linse 100 in eine gleichmäßigere Lichtfeldverteilung umgewandelt.
Wenn das Licht den Lampenschirm erreicht, zerstreut der Lampenschirm das Licht, das den Lampenschirm erreicht, so dass die Verteilung des Lichts durch ein zweites optisches Design des Lampenschirms weiter in eine gleichmäßigere Verteilung umgewandelt wird. In dieser Ausführungsform ist das Material des Lampenschirms 230 ein Licht zerstreuendes Material mit hoher Transmissionsrate.
Mit Bezug auf 3A bis 3D sind 3A bis 3D Diagrame, die die Lichtfeldverteilung des Lichtquellenmoduls 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Es kann von der Lichtfeldverteilung, die in 3A bis 3D gezeigt ist, verstanden werden, dass das Quellenmodul 200 das erste Optische Design der Linse und das zweite optische Design des Lampenschirms verwendet, um der Verteilung des Lichts, das von dem LED-Chip 220 emittiert wird, zu ermöglichen gleichmäßiger zu sein und ein Lichtausgabewinkel davon wird auf über 300 Grad erhöht (die Daten des Experiments zeigen, dass der Lichtausgabewinkel 328,5 Grad ist).
Wie oben erwähnt, stellen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Linse und ein Lichtquellenmodul, das jene verwendet, bereit. Die Linse ermöglicht es der gerichteten LED-Lichtquelle (mit Strahlwinkel zwischen 0–180 Grad) in eine rundstrahlende Lichtquelle (mit Strahlwinkel über 181 Grad) umgewandelt zu werden und das Lichtquellenmodul, das die Linse verwendet, verwendet das sekundäre optische Design des Lampenschirms, um den Lichtausgabewinkel und die Lichtfeldverteilung des LED-Chips zu verbessern, so dass das Lichtquellenmodul eine gleichmäßige Lichtfeldverteilung, eine geringere einheitliche Blendrate (UGR) und den Lichtausgabewinkel der weißglühenden Glühbirne erreichen kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung umfangreich und detailliert mit Bezug auf gewisse Ausführungsformen davon beschrieben wurde, sind andere Ausführungsformen möglich. Verschiedene Abweichungen und Modifikationen können für diese Ausführungsformen durch Fachmänner durchgeführt werden ohne von dem Wesen und dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Solche Abweichungen und Modifikationen sollen in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Lichtquellenmodul, umfassend: eine Leiterplatte; eine Linse, die an einer Fläche der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Linse die Form eines Zylinders hat und umfasst: eine seitliche Fläche; eine obere Fläche mit einem ersten abgesenkten Abschnitt, wobei der erste abgesenkte Abschnitt umfasst: eine flache Fläche, die sich an der oberen Fläche befindet, wobei die flache Fläche einen Befestigungsbereich an der Fläche der Leiterplatte definiert und der Befestigungsbereich eine orthogonale Projektion der flachen Fläche auf die Fläche der Leiterplatte ist; und eine gekrümmte seitliche Fläche, die die flache Fläche umgibt und sich zu der flachen Fläche von der Seitenfläche zu der flachen Fläche erstreckt, um den ersten abgesenkten Abschnitt zu bilden, um den ersten abgesenkten Abschnitt zu bilden; eine untere Fläche in Verbindung mit der Leiterplatte, wobei die untere Fläche einen zweiten abgesenkten Abschnitt hat und der zweite abgesenkte Abschnitt einen abgesenkten Raum definiert und umfasst: eine gekrümmte Fläche gegenüber der flachen Fläche, wobei die gekrümmte Fläche eine konvexe Fläche ist; und einen Seitenwandabschnitt, der den abgesenkten Raum umgibt, wobei der Seitenwandabschnitt eine innere Fläche hat und die innere Fläche konkav ist; wenigstens ein Licht emittierender Dioden-Chip (LED-Chip), der an dem Befestigungsbereich der Leiterplatte angeordnet ist, um Licht, das von dem wenigstens einen LED-Chip emittiert wurde, zu ermöglichen gleichmäßig durch die Linse und aus der Linse heraus verteilt zu werden; und eine Lampenabschirmung, die die Linse bedeckt, um die Linse zu schützen und das Licht, das durch die Linse hindurchgeht, zu zerstreuen, wodurch dem Licht ermöglicht wird einen Lichtemissionswinkel von mehr als 300 Grad zu haben.
Lichtquellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei sich ein Abschnitt zwischen der gekrümmten seitlichen Fläche und der seitlichen Fläche der Linse an der höchsten Position der oberen Fläche der Linse befindet.
Lichtquellenmodul gemäß Anspruch 2, wobei die gekrümmte seitliche Fläche eine konvexe Fläche ist.
Lichtquellenmodul gemäß Anspruch 3, wobei eine Richtung, in die sich die seitliche Fläche der Linse erstreckt, orthogonal zu der der flachen Fläche der Linse ist.
Lichtquellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei die Linse aus Polycarbonat gefertigt ist.
Lichtquellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei der wenigstens eine LED-Chip eine gerichtete Lichtfeldverteilung und eine Hauptlichtemissionsrichtung zu der flachen Fläche der Linse hin hat.