TW200909730A - LED lighting method and device - Google Patents

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200909730 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種LED(Light Emitting Diode ’發光二極體)燈筒 分區照射之照明方法及其裝置,尤指一種具有LED和透鏡裝 置的金屬筒、可彈性配置的模組化結構設計和高效能組合之照 明方法及其裝置。 【先前技術】 傳統路燈如高壓水銀燈,需要依賴外加的反射裝置,如反 光杯、燈罩等,其光源的浪費可以高達40〜60°/。;而LED光 源卻可將80〜90%的光度直接照射在目標物上,故在相同的流 明數值下’ LED光源和其它的傳統光源比較,具有良好的優越 性。目前,LED照明已成爲綠色照明與節能的時代主流,主 要應用在街燈、裝飾照明、夜景工程等産品上。 有鑒於LED的諸多優點,業者紛紛開發LED路燈。由於 受到LED光功率較低的限制,現有業者的LED路燈,燈架上 普遍將多個LED垂直固定在一平板上,使多個LED發出集中 的光’在受照明區上的多個光斑(受照明單元)互相重疊以提 高亮度。由於LED的照射角度較小,使得該LED路燈的照射 面半控較小。當路燈高度爲5.5 m (公尺)時,該照射面半徑 只有12 m’其中心亮度在40 LUX (流明)以上,而邊緣的亮 度僅有3 LUX,存在受照明中心位置亮度最亮,邊緣較暗的情 况。如果路燈高度較高(如高速公路爲12 ,間隔較大(高 速公路兩個路燈間隔爲30 m)時,兩路燈中間的部分則完全沒 有燈光。由於LED全部安裝在燈架的平板上’受到led照射 角度較小的限制,該LED路燈的照射範圍較小,必須使用高 功率多個LED路燈或減小路燈間的距離,來解决亮度和照射 範圍小的問題,因此會增加成本。另外,該高功率的LED路 燈還存在有散熱的問題,影響LED的亮度和壽命,功率越大 8 200909730 需求的散熱就越大。同時,目前LED路燈普遍存在體積大且 笨重的問題,使得安裝和施工的成本始終居高不下。 美國CREE公司的一種LED路燈如圖25所示,該路燈由 六組LED左右對稱分佈在燈架的“V”形板上,内側LED爲垂 直照射路面裸燈設置的LED ;其餘LED分別呈不同角度設置 於燈架的“V”形板上,且在燈頭外設有透鏡罩,僅能在“V”形板 的單一方向增大照射範圍。由於該路燈的LED僅有一個方向 改變照射角度,發光的大部分還是會重疊;如不想使其重疊, 則需增加LED之間的距離,因而加大了體積和需要設置較大 的散熱罩,並無法對路燈照射到路面的高度、亮度和面積之需 求變化,做彈性的調整。 綜合以上之描述,習知技術有下述之缺點: 1. LED照明裝置是單一或V-形的平面設計,受限於多個LED 發出的光在受照明區上互相重疊和集中,會造成受照明中心 和周圍部分的強度不均勻現象; 2. LED照明裝置為了避免影響LED的亮度和壽命,需要十分 複雜的散熱結構,其體積、重量和製造成本都會相對的增加。 【發明内容】 本發明的目的是提供一種具有照明範圍較大、亮度較均 勻、模組化的燈具結構和簡化的散熱處理,並以LED爲光源 的照明方法及其裝置。 本發明的另一個目的是提供一種可以對路燈照射到路面 的高度、亮度和面積之需求變化,可進行調整的以LED爲光 源的照明方法及其裝置。 爲達成上述目的,本發明之一種以LED爲光源的照明方 法,包括以下幾個步驟: (1) LED置入筒狀的金屬結構中,前端設有透鏡裝置,組 合成LED燈筒; 9 200909730 (2) 多個LED燈筒,安裝在固定板上呈陣列分佈; (3) LED燈筒照射到受照明區上的照明區塊為其光斑,受 照明區劃分為多數個受照明單元; (4) 對不同的照射距離和受照明單元的亮度,設定各LED 燈筒的對應受照明單元和照射角度; (5) 經適當調整的各LED燈筒,產生的光斑能剛好完全覆 蓋其對應的受照明單元; (6) 使得陣列分佈的LED燈筒模組之各列或行的LED燈筒 組,可呈現出扇形或沙漏形的光束; 在步驟(3)中,可在一個受照明單元上有一個光斑或多個光 斑,重疊的光斑可以增強受照明單元上的亮度。 在步驟(4)中對不同的照射距離,為使LED燈筒能照射形 成相同大小的光斑,並剛好覆蓋其對應的受照明單元。若使用 變焦方式,當LED位於凸透鏡從零到兩倍焦距之間,通過調 整LED與凸透鏡裝置的間距,間距愈小所形成的光斑愈大, 反之間距愈大所形成的光斑愈小;並可藉由套筒結構,實現 LED與透鏡裝置的間距可調。若使用不同光束聚焦角度的全反 射透鏡,為使不同的照射距離能產生相同大小的光斑,距離愈 遠需使用愈小的光束聚焦角度;反之距離愈近,則需使用愈大 的光束聚焦角度。 在步驟(4)中所述合適的LED燈筒照射角度,目的在使 LED燈筒能將其光斑覆蓋其對應的受照明單元。將多個LED 燈筒呈陣列均勻分佈,安裝在固定板上,組合成為LED燈筒 模組,LED燈筒模組中的某一列或某一行為一個LED燈筒組。 對LED燈筒模組或某一 LED燈筒組,照明中心為全部LED燈 筒的照明幾何中心位置,受照明中心為照明中心對應到受照明 區的位置。為了簡化LED燈筒照射角度的計算,將陣列分佈 在二維平面空間的LED燈筒模組,簡化為兩個一維空間的LED 燈筒組來作說明。當某一 LED燈筒組有奇數個LED燈筒時, 200909730 其中間的LED燈筒,將朝下呈垂直照射。以照明中心為考量, 在其兩側之各LED燈筒依次對稱設置,呈向外放射狀或呈向 内匯聚狀,可使LED燈筒模組發出呈扇形或沙漏形的光束。 各LED燈筒與照明中心在固定板之法線(垂直)方向形成的 夾角為照射角度α,從内到外逐級增大。 若各LED燈筒依次向外呈放射狀,則每個LED燈筒照射 距離X與夾角α的關係爲:照射距離X=(N-M)/sina,其中N 爲某一 LED燈筒對應光斑的中心點與受照明中心的距離,Μ 爲該LED燈筒與照明中心的間距,通過該算式計算出夾角α, 從而决定了該LED燈筒的照射角度。 若各LED燈筒依次向内呈匯聚狀,則每個LED燈筒照射 距離L與夾角α的關係爲:照射距離L=(y+yl)/sina,其中y 爲某一 LED燈筒對應光斑的中心點與受照明中心的距離,yl 爲該LED燈筒與照明中心的間距,通過該算式計算出夾角a, 從而决定了該LED燈筒的照射角度α。 使用上述的方法,本發明設計了 一種以LED爲光源的照明 裝置,包括上蓋、燈架和透光燈罩,可通過燈架連接到燈柱, 固定在地面上。LED燈筒安裝在固定板上,組合成為LED燈 筒模組,並置於燈架上。 為使LED燈筒對不同的照射距離,能產生相同大小的光 斑,剛好覆蓋其對應的受照明單元,LED燈筒前端的透鏡裝置 可採用變焦或改變光束角度的方式來實現。 若使用變焦方式改變光斑的大小,LED燈筒可包括兩管 體,該LED設在一管體内,而透鏡裝置位於LED之前,設在 另一管體内,兩管體套接在一起。透鏡裝置可為單凸或者雙凸 透鏡,並可相對滑動管體來調節LED與凸透鏡的間距,使得 LED位於凸透鏡零焦距到兩倍焦距之間。 若使用改變光束角度方式改變光斑的大小,透鏡裝置為全 反射透鏡,置入LED燈筒的照射前端。若照射距離愈遠可選 11 200909730 擇愈小的光击見 束聚焦角声果聚焦角度;反之,照射距離愈近可選擇愈大的光 將多"(固Ϊ t? 燈筒以適去D燈筒呈陣列均勻分佈,依上述之方法,將ίΕΕ> LED燈筒7的照射角度α,安裝在固定板上。其特徵在於:當 下呈垂^ at有奇數個LEI)燈筒時,其中間的LED燈筒,將朝 在兩側之照射之外;其餘的LED燈筒將以照明中心為考量, 匯聚狀。各LED燈筒依次對稱設置,呈向外放射狀或呈向内 所^的固定板可以是平板狀,也可以為弧形板。 成,每^的固定板可採用拼塊結構的設計,由多個拼塊拼裝而 % 拼塊上設有可與其它拼塊隼接的凸塊和卡槽,拼塊可 产^^可爲平面,且該拼塊上設置有至少一個可固定led •且s、的安骏孔。故固定板由複數個拼塊和2條拼塊固定架組裝 而成該拼塊爲一條狀體,其兩端設有用於卡固於拼塊固定架 上的凸塊。 所述燈架的前端裝設透光燈罩。透光燈罩上嵌入透鏡,透 鏡位於每個LED前且與LED的光束垂直。為避免二次光學導 致的光衰減,安裝在LED燈筒前端的透鏡裝置,將可被燈罩 上的透鏡所取代’以提高光效能。 所述燈架一側的下端設置進氣口,在另一側的上端設置出 氣口,並在該進氣口和出氣口上分別裝設過濾網。 將LED置入金屬燈筒内,具有單獨的散熱功能,並使用脈 衝電源和照明裝置的自然對流,可以簡化繁複的散熱處理。 該LED串聯電路採用旁通(Bypass )電路,即使發生有 LED斷路時’經由積納二極體(Zenner)的短路,可確保LED 串聯電路中的其他LED仍可正常工作。 採用上述的技術方案後’由於本發明的LED燈筒在固定板 上呈陣列分佈’將受照明區劃分爲多個受照明單元,在每個 LED燈筒前使用變焦或改變光束聚焦角度的透鏡裝置,並調整 12 200909730 其照射角度α,使得該led燈筒在受照明區上形成相同大小 的光斑,剛好覆蓋其對應的受照明單元。由於該光斑是 的匯聚光,而不是發散光,亮度較均勻,且光斑間可以1邊緣 相連或重叠,因此不存在有暗區,故沒有照射死角。疋' 【實施方式】 結合附圖,對本發明作進一步的說明如下: 如圖1所示,本發明中一種以LED爲光源的照明方法, 包括以下幾個步驟: / (1) LED置入筒狀的金屬結構中,前端設有透鏡裝置(圖未 顯示)’組合成LED燈筒1 ; (2) 多個LED燈筒1,安裝在固定板2上呈陣列分佈; (3) LED燈筒1照射到受照明區4上的照明區塊為其光斑, 受照明區4劃分為多數個受照明單元3 ; (4) 對不同的照射距離和受照明單元3的亮度,設定各led 燈筒1的對應受照明單元3和照射角度α ; (5) 經適當調整的各LED燈筒1,產生的光斑能剛好完全覆 蓋其對應的受照明單元; (6) 使得陣列分佈的LED燈筒模組之各列或行的LED燈筒 組,可呈現出扇形或沙漏形的光束; 為了簡化LED燈筒照射角度α的計算,將陣列分佈在二維 平面空間的LED燈筒模組,簡化為兩個一維空間之某列或某 行的LED燈筒組來作說明。 當步驟(5)使用變焦的方式改變光斑的大小,所述的透 鏡裝置爲單凸或雙凸透鏡,通過調節凸透鏡與LED燈筒t的 間距,使得該LED位於凸透鏡零焦距到兩倍焦距之間,該LED 光束經凸透鏡聚焦後,形成相同大小的%斑,覆蓋其對應的受 照明單元3。LED與透鏡裝置的間距,可藉由套筒的結構實現 可調。 13 200909730 一如圖2、3所示的筒狀LED燈筒包括管體11、led (圖未 顯示)、凸透鏡(圖未顯示)和管體12,該LED設在管體u 内,而凸透鏡設在管體12内,凸透鏡位於LED之前(圖未顯 二)管體11和官體12套接在一起,並可相對滑動來調節lEd 與凸透鏡_距,使得LED位於凸透鏡零該到兩倍焦距之 間。如圖4所示,LED燈筒1可安裝在固定板2上,各ίΕΕ) 燈筒1的方向與固定板2的法線(垂直)方向所形成的角度為 照射角度oc。當管體U與管體12距離拉長時,LED在受照射 面上形成的光斑變小;當管體11與管體12距離減小時,LED 在觉照明區形成的光斑變大。 ^當步驟(5)如圖5所示,所述透鏡裝置的是選用具不同 光束聚焦角度的全反射透鏡。當受照明單元3與受照明中心6 愈遠照射的距離愈遠,則光束聚焦角度需要愈小、;反之, 梵照明單元3與受照明中心6愈靠近,因照射的距離愈近,故 ,束聚焦角需度要愈大。圖示因受照明區為左右對稱,故僅以 文照明區之左側做為說明。從受照明單元3與 距離由遠而近,其所需使用的光束聚焦角度由::中二; 4.57、5·15、5.80。、6.52。、7.29。、8.08。、8.86。、9.53。、10.05。 和10.32,使得各LED燈筒經該透鏡聚焦的照射光束,能形成 相同大小的光斑,覆蓋其對應的受照明單元3。 所述各個LED燈筒1的照射角度α,可依固定板2上某一 個LED燈筒組,分別滿足以下條件: ” ⑴當有奇數個LED燈筒,所述的固定板2上照明中心5的 LED燈筒1向下呈垂直照射。 (2) 以照明中心5爲令心,各LED燈筒】呈對稱設置,依次 向外呈放射狀或向内呈匯聚狀。各LED燈筒丨與與照明中 心5在固定板2之法線(垂直)方向形成的夾角。射角 度α,從内到外逐漸增大; (3) 如圖6 7 8、9所示,LED燈筒組的光路,形成發散的 200909730 扇形光束。各LED燈筒1之照射距離χ與照射角度α的 關係爲.照射距離(N-M)/sincx,其中Ν爲某一 LED燈 筒1對應的光斑3的中心點與受照明中心6的距離,M爲 該LED燈筒1與照明中心5的距離,通過該算式計算出夾 角α,從而决定了該LED燈筒1的照射角度α。圖6之 • LED燈筒1依照射角度α安裝在固定板2上,而圖9之 LED燈筒1是使用轉向接頭的一側垂直安裝在固定板2 上’轉向接頭另一側的角度為照射角度α。 (4)如圖10、11、12和13所示,各LED燈筒i與照明中心5 f 呈對稱設置,並依次向内呈匯聚狀。LED燈筒組的光路, 先匯聚後再發散開,形成沙漏狀的光束。各LED燈筒i 照射距離L與夾角α的關係爲:照射距離L=(y+y丨)/sina, '、中y爲某一 LED燈琦1對應的光斑3的中心點與受照明 中心6的距離’ yi爲該LED燈筒j與照明中心5的距離, 通過該算式計算出夾角a,從而决定了該LED燈筒i的照 射角度a。 ,因此,本發明為一種以LED爲光源的照明方法’其設計 特徵在於··若本發明中將受照明區4劃分爲多數個受照明單元 3和與LED燈筒1等數量的光斑;在每個LED燈筒丨前設置 透鏡裝置,通過變焦或選用不同光束角度的全反射透鏡,並調 整合適的LED燈筒1照射角度a ,使得該LED燈筒i的照射 光束’在受照明區4上形成相同大小的光斑,覆蓋其對應的光 ^ 3 °二個$照明單70 3上可有—個光M或多個光斑,當一個 又照明單元上有多個光斑時,重疊之光斑可以增強亮度,並可 視需要彈性配置光斑在某個受照明單元3的重疊數。 —本發明中固疋板2可以是平板狀,也可以呈弧形;但在固 j 2的二維度空間上裝設咖燈筒!的照㈣^,需分 ^足如上所述(3)和(4)的條件,使腳燈筒丨照射產生的 光斑能剛好覆蓋其所對應的照射單元。 15 200909730 由於所述的光斑是led的匯聚光而不是發散光,亮度較均 二通過變焦或選用不同光束角度的全反射透鏡,來控制該光 斑的大士,光斑之間既可以是邊緣相連或形成重叠。經調整 ^ΕΕ)燈筒1的照射角度α,使得受照明區4上的每個受照明單 元3都此被相對應的LED燈筒丨形成的光斑所覆蓋,使得受 照明區4無暗區,不存在有照射死角。 =高速公路照明爲例,在高速公路上兩路燈間隔爲3〇m, ,燈南度爲12 m’要求路燈照亮左右長15 m寬約6m的長方 形區域。將100個1瓦80流明的LED分四行排列,其長面方 向與道路縱财向—致,通過透鏡裝置使LED在路面上形成 不小於I.2 m的光斑,所有的光斑排列在一起時,可將30 m長 的,離,道路完全照亮;而最遠端的光斑亮度不小於1〇 LUX’巾心光斑的亮度不小於2〇 LUX,符合邊緣和中心亮度 t不小於1 : 2或1 : 3的標準要求。 壯結合附圖,詳細說明上述照明方法中,所使用的LED昭明 裝置的幾個實施例如下: ’… 實施例.各LED燈筒1以照明中心5爲中心,呈對稱設 置在固疋板2上,並依次向外呈發射狀。 圖6或9所示’固定板2爲平板狀,設有多組個不 二又的LED燈筒1 ’ ® 9是使用轉向接頭將LED燈筒1連 接到固定板2。各LED燈筒i以照明中心5爲中心,呈U 依次向外呈放射狀,且各㈣燈筒1與照明中心5的昭 射角度α從㈣外逐級增大,並如上所述的計算式X=(N W sma去依其照射,離χ,可計算出咖燈筒丨的照射角度… §照明裝置高度爲12 m,地面照射距離爲30 m時,以每 25個LED爲例’位於照明中心5㈤LED燈筒i爲序號卜 ,、他則燈筒1依次向外爲序號2、3、...、13,其昭明中心5 離的數據列舉如下:(因是對稱設置, 200909730 序號 照射夾角(單位··度) 照射距離(單位:公尺) 1 0.00 12.183 2 5.77 12.244 3 11.44 12.425 4 16.89 12.720 5 22.05 13.122 6 26.87 13.621 7 31.32 14.207 8 35.40 14.809 9 39.12 15.597 10 42.50 16.380 11 45.55 17.215 12 48.32 18.090 13 50.83 19.000 實施例一.各LED燈筒1以照明中心5爲中心,呈對稱設 置在固定板2上,並依次向内呈匯聚狀。 如圖10或12所示,在固定板2上設有多組25個不同角 度的LED燈筒1。其中圖10的固定板2爲弧形狀,而圖12的 固定板2爲平板狀。 各LED燈筒1以照明中心5爲中心,呈對稱設置並依次向 内:匯聚狀,且各LED燈筒i與照明中心5的照射角度以從内 二卜逐級增大,並如上所述的計算式L=(y+yi)/sina,依其照射 距離L,可計算出LED燈筒1的照射角度a。 ? “二月ί置高度爲12爪,地面照射距離爲3 0 m時,以每組 他,位於照射心5的LED燈筒1爲序號1,其 ^ 燈4 1依次向外爲序號2、3、...、13,A昭明中心5 置照”和的照射距離的數據列 置,故只取—半做說明) 、口疋耵聃《又 17 200909730 序號 照射夾角(單位··度)照射距離(單位:公尺 1 (中心) 0.00 12.000 2 5.57 12.049 3 11.03 12.218 4 16.30 12,494 5 21.29 12.870 6 25.96 13.338 7 30.28 13.887 8 34.25 14.509 9 37.88 15.194 10 41.18 15.934 11 44.17 16.721 12 46.89 17.549 13 49.35 18.416 另如圖14、15所示, 固定板2爲弧形板,裝設於燈架25 内 ’並在燈架25刚裝設防水膠條26和透光燈罩27,並設有複 數個安裝孔24,LED燈筒 1的尾部13固定在該固定板2上的 安裝孔24内。 實施例二:本發明的固定板2由多個拼塊21拼裝而成。 如圖16、17所示,每個拼塊21上設有可與其它拼塊隼接的凸 塊22和卡槽23 ’且該拼塊21上設置有至少一個安裝孔24, 該”塊21的表面可爲弧面或平面。該拼塊可以如圖w中 所示僅帶有單個安裝孔24,也可如圖17所 將該哪燈筒1固設在安裝孔24内,再將若干 拼塊21套接在一起。 2施例四.LED燈筒1模組化的固定設置於固定板2上。 18、19和2〇所示,本發明的一種LED照明裝置包括 = 和20組有5個不同照射角度α的燈筒i,其中 固疋板2由20個拼塊21和2條拼塊固定架28組裝而成,該 18 200909730 拼塊21爲一條狀體,其兩端設有用於卡固於拼塊固定架28上 的凸塊22,其上設有5個供LED燈筒1固定的安裝孔24,該 中心安裝孔24可使LED燈筒1向下呈垂直照射,而其兩側安 裝孔29的内側面帶有不同角度的傾斜,與照明中心5呈對稱 設置,使得各LED燈筒1依次向外呈放射狀或向内呈匯聚狀; 該拼塊固定架28上設有與拼塊21的凸塊22相隼接的20個卡 孔29,該卡孔29呈不同角度設置,使得各拼塊21得以照明中 心5爲中心,兩側各有10個拼塊21呈對稱設置,並依次向外 呈放射狀或匯聚狀。本實施例中的LED燈筒1是固定裝設在 拼塊21上的,照射角度α不可調,全依賴各安裝孔24的内側 面的傾斜度掌握和卡孔29呈不同照射角度α設置,從而實現 兩側各LED燈筒1呈對稱設置,並依次向外呈放射狀或匯聚 狀。 實施例五:本發明若採用筒狀LED,則每個LED燈筒1 相當於一隻LED手電筒。 由於該外殼通常採用散熱效果好的金屬材料,每個LED燈 筒1皆距離適當間隔地裝設在固定板2上,且每個LED燈筒1 外殼完全裸露在空氣中,因此,本發明的一種LED照明裝置, 可以省去散熱裝置,不僅可以降低成本,且可以使得LED路 燈體積變小,重量變輕,安裝和維修更容易。 實施例六:本發明選用帶有透鏡的燈罩27。 使用普通的平板玻璃作爲燈罩27時,LED燈筒1帶有角 度對著照設時,不但會産生反射,還會産生折射,透光率較差, LED燈筒1的角度越大,折射越大,透光率越差。 如圖21、22所示,本發明包括燈架25、固定板2、LED 燈筒1和透光燈罩27,其中該透光燈罩27上設有與每個LED 燈筒1光束垂直的透鏡271。所述的透鏡271可以通過熱熔、 超聲波熔合或者壓環點膠的方式裝設於透光燈罩27上,也可 以同時射出一體成型帶有透鏡271的透光燈罩27。 19 200909730 由於每個LED燈筒1發出的光束垂直照射於透鏡271,減 去了光源產生折射的光損失,從而使本發明的照明裝置保持了 對透光燈罩27最好的透光效果。 其中透光燈罩27可以拆分成若干段。圖22中透光燈罩27 以中心綫左右對稱拆分成3段,解决了透鏡271角度過多,透 光燈罩27尺寸過大,造成的模具脫模困難及成本較高的問題; 並且讓産品模組化,讓不同型號的產品能够共用。 實施例七:在本發明照明裝置中的燈架25上設置進氣口 252和出氣口 253,並在其上裝設過濾罩251。 如圖24所示,在燈架25的一側的下端設置進氣口 252, 在另一側的上端設置出氣口 253,並在該進、出氣口上裝設過 濾罩251。根據熱氣上升原理,自然對流會在燈架25内産生空 氣循環,空氣通過進氣口 252進入燈架25内,並通過出氣口 253排出其中的熱空氣,從而降低LED照明裝置的溫度。其中 過濾罩251可有防蟲和防塵的作用。若在雨水的衝擊下,還可 帶走過濾罩251上的雜物,起到自動清潔的作用。 實施例八:通過驅動電路控制加在LED燈筒1上的電壓、 電流和亮燈數,可達到節能的目的。由於LED燈筒1在受照 明面上形成亮度均勻的匯聚光斑,採用人眼察覺不到頻閃的工 作週期在50Hz以上直流脈衝電壓,在LED燈筒1上的電能損 耗將大爲降低,使LED照明裝置更加節能。 實施例九:串聯的LED 81採用旁通(Bypass)電路,並 聯一個齊納二級體82 ( Zener Diode )。在定電流電路中,如圖 24所示,即使串聯其中的一個LED 81損壞,也不影響其他LED 發光,減少維修次數。 【圖式簡單說明】 圖1為本發明的路燈照明示意圖。 圖2為本發明LED燈筒結構示意圖。 20 200909730 圖3為本發明調整LED與透鏡之間距的LED燈筒動作示意圖。 圖4為本發明LED燈筒安裝在固定板上向外呈放射狀設置的結構 示意圖。 圖5為本發明LED燈筒使用不同光束角度全反射透鏡的結構示意 圖。 圖6為本發明LED燈筒向外呈放射狀設置的結構示意圖。 圖7為本發明LED燈筒向外呈放射狀的光路設置示意圖。 圖8為本發明LED燈筒向外呈放射狀設置的LED照射角與照射 距離關係示意圖。 圖9為本發明LED燈筒向外呈放射狀設置的另一實施例結構示意 圖。 圖10為本發明LED燈筒向内呈匯聚狀設置的結構示意圖。 圖11為本發明LED燈筒向内呈匯聚狀設置的光路示意圖。 圖12為本發明LED燈筒向内呈匯聚狀的光路設置另一實施例結 構示意圖示意圖。 圖13為本發明LED燈筒向内呈匯聚狀設置的LED照射角度與照 射距離關係示意圖。 圖14為本發明LED照明裝置的結構分解圖; 圖15為本發明LED照明裝置的組裝示意圖。 圖16為本發明固定板的拼塊結構示意圖; 圖17為本發明實施例三的固定板的結構示意圖; 圖18為本發明實施例四的固定板之拼塊結構示意圖; 圖19為本發明實施例四的拼塊固定架的結構示意圖; 圖20為本發明實施例四的拼塊與LED燈筒組裝示意圖; 圖21為本發明實施例六的燈架的立體圖 圖22為本發明實施例六的透光燈罩的立體圖; 圖23為本發明實施例七的燈架空氣自然對流結構示意圖; 圖24為本發明所使用的Bypass電路連接圖; 圖25為美國CREE公司“V”形LED路燈和照明示意圖。 21 200909730 【主要元件符號說明】 1 LED燈筒 11 LED燈筒管體1 12 LED燈筒管體2 13 LED燈筒尾部 2 固定板 21 拼塊 22 凸塊 23 卡槽 24 安裝孔 25 燈架 251 過滤罩 252 進氣口 253 出氣口 26 防水膠條 27 透光燈罩 271 透鏡 28 拼塊固定架 29 卡孔 3 受照明單元 4 受照區域 5 照明中心 6 受照明中心 81 LED (發光二極體) 82 Zener Diode (齊納二級體)

Claims (1)

  1. 200909730 十、申請專利範圍: 1、一種以LED爲光源的照明方法,其方法包括下列步驟: (a) LED置入筒狀的金屬結構中,前端設有透鏡裝置,組合 成LED燈筒; (b) 多個LED燈筒安裝在燈架之固定板上,呈陣列分佈; (c) LED燈筒照射到受照明區上的照明區塊為其光斑,受照 明區劃分為多數個受照明單元; (d) 對不同的照射距離和受照明單元的亮度,設定各LED 燈筒的對應受照明單元和照射角度; (e) 經適當調整的各LED燈筒,產生的光斑能剛好完全覆 蓋其對應的受照明單元; (f) 使得陣列分佈的LED燈筒之各列或行,可呈現出扇形 或沙漏形的光束; 以獲得均勻的照明結果者。 2、 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該步驟(d)中設 定各LED燈筒的對應受照明單元,係一個受照明單元上可 有一個光斑或多個光斑,而重疊之光斑可以增強亮度。 3、 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該步驟(d)中設 定各LED燈筒的照射角度,係指所述的LED燈筒模組在 固定板上呈陣列分佈,其中的某列或某行為一個LED燈筒 組。對LED燈筒模組或某一 LED燈筒組,照明中心為全 部LED燈筒的照明幾何中心位置,受照明中心為照明中心 23 200909730 對應到受照明區的位置。為了簡化LED燈筒照射角度的計 算,將陣列分佈在二維平面空間的LED燈筒模組,簡化為 一維空間的LED燈筒組來作說明。為了簡化LED燈筒照 射角度的計算,將陣列均勻分佈在二維平面空間的多個 LED燈筒,簡化為兩個一維空間的LED燈筒組來作說明。 當以照明中心為考量時,各LED燈筒在兩側呈對稱設置, 並依次向外呈放射狀或向内呈匯聚狀,各LED燈筒與照明 中心在LED燈筒固定板的法線方向所形成的夾角為照射 角度α,從内到外逐級增大。 4、 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中LED燈筒是依次 向外呈放射狀,則每個LED燈筒照射長度X與照射角度α 的關係爲:照射長度X=(N-M)/sina,其中Ν爲某一 LED 燈筒對應的受照明單元的中心點與受照明中心的距離,Μ 爲該LED燈筒與照明中心的間距,通過該算式的計算,決 定該LED燈筒的照射角度a。 5、 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中各LED燈筒是依 次向内呈匯聚狀,則每個LED燈筒照射長度L與照射角 度a的關係爲:照射長度L=(y+yl) / sina,其中y爲某一 LED對應的受照明單元的中心點與受照明中心的距離,yl 爲該LED燈筒與照明中心的間距,通過該算式的計算,决 定該LED燈筒的照射角度a。 24 200909730 6、 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該步驟(e)中所 述適當調整的各LED燈筒,係其透鏡裝置可使用單凸或雙 凸透鏡,通過調整凸透鏡與LED的間距之變焦,使得LED 位於凸透鏡零焦距到兩倍焦距之間,並可藉由套筒結構實 現間距可調。 7、 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該步驟(e )中所 述適當調整的各LED燈筒,其透鏡裝置可選用焦距不可調 的不同光束聚焦角度之全反射透鏡。 8、 一種以LED爲光源的照明方法中的照明裝置,包含: 一燈架,由上蓋、固定板和透光燈罩組合而成,設有進氣 口和出氣口,並可連接燈柱到地面或嵌入至屋頂; 一固定板,其上可安裝多個LED燈筒呈陣列分佈,並置入 燈架中; 一 LED燈筒模組,係將LED置入筒狀的金屬結構中,前 端設有透鏡裝置,組合成LED燈筒;將多數個LED燈 筒呈陣列分佈在固定板上,形成LED燈筒模組;在LED 燈筒模組中的某列或某行,為一個LED燈筒組; 一透光燈罩,置於燈架的下方。 9、 如申請專利範圍第8項所述之照明裝置,其中該透鏡裝置 可使用單凸或雙凸透鏡,通過調整凸透鏡與LED的間距之 變焦,使得LED位於凸透鏡零焦距到兩倍焦距之間。 25 200909730 1〇、如申請專利範圍第9項所述之照明裝置,其中該透鏡裝置 的變焦功能,在於LED燈筒之筒狀的金屬結構包括兩管 體’該LED設在一管體内,而凸透鏡設在另一管體内,且 該凸透鏡位於LED之前,兩管體套接在一起並可相對滑動 來調節LED與凸透鏡的間距,使得LED位於凸透鏡零焦 距到兩倍焦距之間,藉由套筒結構實現了間距可調,使 led燈筒的光斑能剛好完全覆蓋其對應的受照明單元。 11、 如申請專利範圍第8項所述之照明裝置,其中該透鏡裝置 為不可調焦距時,可選用具有不同光束聚焦角度的全反射 透鏡,使LED燈筒的光斑能剛好完全覆蓋其對應的受照 明單元。 12、 如中請專利範圍第8項所述之照明裝置,以-個LED燈 筒·,且的照明中心為考量時,各LED燈筒在兩側呈對稱設 置,並依次向外呈放射狀或向内呈匯聚狀,各LED燈筒 …、、、明中心在led燈筒固定板的法線方向所形成的夹角 為照射角度α,從内到外逐級增大。 13、 如申請專利範圍第12項所述之照明裝置,其中各哪燈 筒疋依-人向外呈放射狀’則每個LED燈筒照射長度X與 照射角度《的關係爲:照射長度X=(N_M)/ S-,其中: 爲某- LED燈筒對應的受照明單元的中心點與受照明中 心的距離,M爲該LED燈筒與照明中心的間距,通過該 26 200909730 算式的計算,決定該LED燈筒的照射角度α。 14、 如申請專利範圍第12項所述之照明裝置,其中各LED燈 筒是依次向内呈匯聚狀,則每個LED燈筒照射長度L與 照射角度α的關係爲:照射長度L=(y+y 1) / sina,其中y 爲某一 LED對應的受照明單元的中心點與受照明中心的 距離,yl爲該LED燈筒與照明中心的間距,通過該算式 的計算,决定該LED燈筒的照射角度a。 15、 如申請專利範圍第13項或第14項所述之照明裝置,其中 決定該LED燈筒的照射角度a,使得LED燈筒照射到受 照明區上的光斑,能對應到其指定的受照明單元。 16、 如申請專利範圍第8項所述之照明裝置,其中的固定板可 以是平面,也可以是弧面。 17、 如申請專利範圍第8項所述之照明裝置,其中的固定板由 多個拼塊拼裝而成,每個拼塊上設有可與其他拼塊隼接的 凸塊和卡槽,且該模上設置有至少一個可固定LED燈筒 的安裝孔,該拼塊的表面可為弧面,也可為平面。 18、 如申請專利範圍第8項所述之照明裝置,其中的固定板由 複數個副樑和2條主樑組裝而成,該副樑爲一條狀體,其 兩端設有用於卡固在主樑上的凸塊,其主體上設有供LED 燈筒固定的安裝孔,各LED燈筒將以LED燈筒組的照明 中心為考量,呈對稱設置,當安裝孔剛好位於照明中心 27 200909730 19 20 21 22、 23 24、 上,LED燈琦將向下呈垂直照射,而其兩侧安裝孔的内側 面帶會有不同角度的傾斜,使得各LED燈筒依次向外呈 放射狀或向内呈匯聚狀;該主樑上設有與副樑的凸塊相適 配的卡孔,該卡孔呈不同角度設置,使得各副樑得以中心 w1】樑爲中心,兩側各副樑依次向外呈放射狀或匯聚狀,與 中心副樑呈對稱設置;該LED燈筒固定裝設在副樑上的。 如申·»青專利範圍第8項所述之照明裝置,其中的led燈 筒可以固定或角度可調之活動裝設在固定板上。 、如申請專利範圍第8項所述之照明裝置,其中該LED串 聯電路採用旁通(bypass)電路。 、如申請專利範圍第8項所述之照明裝置,其中該㈣的 電源為人眼察覺不到頻閃,工作周期在5〇Hz以上的直流 脈衝電壓。 如申°月專利範圍第8項所述之照明裝置,其中該置於燈架 下方的燈罩為透光燈罩。 如申凊專·圍第22項所述之透光燈罩±設有多個透 鏡各透鏡位於各LED燈筒前,且與LED的光束垂直。 如申請專利範圍第8項所述之照明裝置,其中在燈架的一 彳的下端设置進氣口’在另一側的上端設置出氣口。 如申請專利範圍第24 _述之照明裝置,其中在該進氣 口和出氣口上裝設過濾罩。 28 25、
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