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CN102003636A - 发光二极管模组 - Google Patents

发光二极管模组 Download PDF

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CN102003636A CN2009103065492A CN200910306549A CN102003636A CN 102003636 A CN102003636 A CN 102003636A CN 2009103065492 A CN2009103065492 A CN 2009103065492A CN 200910306549 A CN200910306549 A CN 200910306549A CN 102003636 A CN102003636 A CN 102003636A
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light emitting
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Hong Jun Precision Industry Co ltd
Fuzhun Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种发光二极管模组，包括一发光二极管及与发光二极管搭配的一透镜，透镜具有供发光二极管的光线入射的一入光面和供其出射的一出光面，入光面内凹，出光面外凸，发光二极管具有一第一光轴，透镜分别沿相交于第一光轴的互相垂直的第一平面与第二平面对称，在第一平面内，从透镜射出的光线的光强峰值出现在相对于第一光轴偏离33-41度范围内，且在第一光轴处光线的光强值大于半峰值，而在相对于第一光轴偏离0-33度范围内，偏离第一光轴角度越大，光线光强值越大；在第二平面内，从透镜射出的光线的峰值光强出现在第一光轴处，光线相对于第一光轴偏离角度越大，光线光强值越小。本发明发光二极管模组产生的光形适合道路、广场等场合照明。

Description

发光二极管模组
技术领域
本发明涉及一种发光组件，特别是指一种发光二极管模组。
背景技术
作为一种新兴的光源，发光二极管凭借其发光效率高、体积小、重量轻、环保等优点，已被广泛地应用到当前的各个领域当中，大有取代传统光源的趋势。
传统的发光二极管路灯包括一灯壳、若干安装于灯壳内的多个发光二极管及一固定于灯壳上并盖住这些发光二极管的灯罩。由于路灯一般被安装于道路的一侧，发光二极管所发出的光线必须经过相应的调整以照射道路上指定区域，满足行驶的车辆照度的需要。目前通常是使用反光板来对光源的光线进行反射，使之能够朝向预定的方向出射。然而，由于位于发光二极管光轴附近的光强较大，而反光板仅能对发光二极管偏离其光轴较大角度光线的光线进行反射，难以对光轴附近的光线调节。不能对整个发光二极管发出的光线进行调整分配达致所需光形，难以满足实际照明需求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种发光二极管模组，其可将发光二极管发出的光线进行有效调节以达至所需光形。
一种发光二极管模组，包括一发光二极管及与该发光二极管搭配的一透镜，所述透镜具有供发光二极管的光线入射的一入光面和供其出射的一出光面，该入光面内凹，该出光面外凸，所述发光二极管具有一第一光轴，该透镜分别沿相交于第一光轴的互相垂直的第一平面与第二平面对称，在第一平面内，从透镜射出的光线的光强峰值出现在相对于第一光轴偏离33-41度的范围内，且在第一光轴处光线的光强值大于半峰值，而在相对于第一光轴偏离0-33度的范围内，偏离第一光轴的角度越大，光线的光强值越大；在第二平面内，从透镜射出的光线的峰值光强出现在第一光轴处，光线相对于第一光轴偏离的角度越大，光线的光强值越小。
与现有技术相比，本发明采用透镜对发光二极管的光线进行调节，可将其各光强分布的光线重新分配，从而沿一个方向可照射较宽的范围，沿另一方向提供集中的照射，从而适合对道路、隧道、走廊等场合的照明需求。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明一实施例的发光二极管模组的立体组合图。
图2是图1中的发光二极管模组倒置的立体组合图，其中发光二极管模组的发光二极管被移去以便于观察。
图3是图1中的发光二极管模组沿III-III线的截面图。
图4是图1中的发光二极管模组沿IV-IV线的截面图。
图5示出了图1中的发光二极管模组在工作时的配光曲线。
具体实施方式
如图1至4所示，本发明一实施例的发光二极管模组包括一发光二极管10及罩设该发光二极管10的一透镜20。
上述发光二极管10包括包括一开设一凹槽120的柱状基座12、一固定于凹槽120内的发光二极管芯片14、一填充于凹槽120并向上凸出的透明封罩16及一固定于基座12底部的矩形底板18。该凹槽120的内壁面用于将发光二极管芯片14所发出的光线朝上集中反射，以提升发光二极管10的出光效率。该封罩16的上部呈半球形，其外周面形成发光二极管10的出光面100。该封罩16用于将发光二极管10内部的光线汇聚，使输出光束更为集中。该发光二极管10具有一光轴I(本发明所称“光轴”是指经过面的几何中心且与面垂直的假想直线，下同)，自封罩16出射的光线在该光轴I附近具有最大的强度。该发光二极管10可视不同照明的需求而设置不同功率、数量的发光二极管芯片14。
上述透镜20由光学性能优越的透明材料一体成型，如PMMA或PC塑料，其关于所述光轴I具有对称结构，具体地讲，该透镜20沿其长度方向通过光轴I的第一平面关于光轴I呈左右对称，该第一平面即为图3所示的截面所在的平面；该透镜20沿其宽度方向通过光轴I的第二平面关于光轴I部分结构呈左右对称，该第二平面即为图4所示的截面所在的平面。所述第一平面与第二平面垂直相交于光轴I。
所述透镜20包括一支撑部22、一导光部26及支撑部22与导光部26之间的连接部24。在本发明中，该支撑部22大致呈矩形，可以理解地，该支撑部22还可根据实际需求变化为其他形状。所述连接部24亦大致呈矩形，其面积小于支撑部22的面积。该连接部24形成于支撑部22的顶面。所述导光部26形成于连接部24上表面的偏左的位置，其包括一隆起的自由曲面260及二椭球面262。该自由曲面260位于导光部26的中部，其宽度从前后两侧向中部递减。二椭球面262分别位于该自由曲面260左右两侧相对连接部24倾斜，每一椭球面262的宽度从前后两侧向中部递增。自由曲面260与二椭球面262共同形成透镜20的出光面200。该出光面200具有一光轴II，其与光轴I彼此隔开且靠近发光二极管模组的左侧(如图4)。所述自由曲面260的顶部中央处对应所述光轴II形成一向下凹陷的球面。
所述透镜20在其支撑部22的底面的中部区域设一开槽222。该开槽222四角处分别形成四内伸的尖角，从而使开槽呈交叉十字形，四尖角用于分别抵靠发光二极管10底板18的四角，以将发光二极管10定位于透镜20内。该透镜20在该开槽222的顶面的中部区域开设一上凹的自由曲面224，并在该自由曲面224的顶面的中部进一步形成一上凹的球面226。所述自由曲面224位于发光二极管10的基座12之上的部分形成透镜20的入光面228，发光二极管10出射的光线经该入光面228射入透镜20的内部。在本实施例中，该自由曲面224包括由一圆柱壁面及位于圆柱壁面顶部的一向上拱起的穹状顶面(参见图3及图4)。在本实施例中，所述穹状顶面的形状为两相对侧向位于顶面顶部的一中心线分别沿同一弧形拱起。所述光轴I穿过球面226及自由曲面260的中心，而光轴II在第二平面内与光轴I平行且位于光轴I的左侧(如图4)。由于透镜20的出光面200的光轴II与发光二极管10出光面100的光轴I相偏离，自发光二极管10出射的大部分光线均被透镜20的出光面200向一定方向偏折。由此，本发明的发光二极管模组的透镜20可将发光二极管10发出的光线进行调节以达到合理的光形。
图5示出了所述发光二极管模组在图3及图4中所示的截面内的配光曲线，其中实线标示的曲线对应图3所示截面，也即第一平面内该发光二极管模组的配光曲线；虚线标示的曲线对应图4所示截面，也即第二平面内该发光二极管模组的配光曲线。图5的横坐标表示光线偏离光轴I的角度，纵坐标表示光线的光强。需要说明的是，图5中纵坐标的数值代表的绝对光强并不具有很大意义，因为当发光二极管10的数量/功率变化时，其具体数值亦会有所变化。经过透镜20的偏转，偏离光轴I不同角度的光线具有的相对光强的分布才是图5所要表示的重点内容所在。
在第一平面内，发光二极管10发出的光线经透镜20偏转后，其峰值光强出现在偏离光轴I的33-41度内，优选的，在35-40度之间的范围。偏离光轴I的0-25度范围内的光线的光强没有显著的变化，且均稍高于半峰值光强。偏离光轴I的25-31度范围内，偏离光轴I的角度越大，光线的光强越大。光线偏离光轴I的角度大于42度时，其偏离角度越大，光强就越小。光线的偏离角度在大约60度时光强趋于0。
在第二平面内，发光二极管10发出的光线经透镜20偏转后，其峰值光强出现在偏离光轴I的0-5度的范围内，优选地，于光轴I处出现光强峰值。同时，在第二平面内，发光二极管10发出的光线相对于光轴I偏离时，角度越大，光强越小。由于透镜20的出光面200的光轴II与发光二极管10出光面100的光轴I相偏离，光线相对于光轴1分别左右偏离时，光强减弱的幅度不同，具体地，当光线的偏离角度在大约向左偏离至14度、向右偏离至8度时，光线的光强由峰值减小到半峰值；当光线的偏离角度在大约向左偏离至30度、向右偏离至20度时，光强趋于0。
综上，该发光二极管模组具有如下特点：a)在第一平面内，发光二极管10发出的光线的光强比较均匀，且变化平缓；事实上光强变化并不均均，只是由于结合道路距离远近的变化，使道路照度相对均匀；b)在第二平面内，发光二极管10发出的光线的光强比较集中，且变化较快。由此可知，所述发光二极管模组可得到在透镜20的长度方向上较大范围照明、宽度方向上较小范围照明的矩形光形，适合道路、隧道、走廊等特殊场合的应用。
透镜20的入光面228及发光二极管10的出光面100与透镜20的出光面200错开(即面的中心不正对)，可以理解地，在不对输出光造成太大影响的情况下，透镜20的入光面228及出光面200以及发光二极管10的出光面100中也可选择性地两个彼此错开。例如，将透镜20的入光面228与其出光面200正对而仅将发光二极管10的出光面100错开，或者将透镜20的出光面200与发光二极管10的出光面100正对而仅将透镜20的入光面228错开等等。当然，三者均错开亦可有效地实现偏光作用。
同时，由于透镜20的左右两侧不等的厚度亦是促成左右两侧出射光强相异的因素之一，因此，通过调节透镜20左右两侧厚度间的差值，可调整发光二极管模组的整体偏光效果。
另外，在本发明中，经过光轴的平面是假想的平面，实体面则存在于发光二极管10及透镜20构造上。本发明所称的“入光面”及“出光面”是指有光线经过的面，没有光经过的面不能称为本发明的“入光面”及“出光面”。而且，本发明发光二极管模组中的透镜20的入光面和出光面并非限于上述实施例中的椭球面和自由曲面，在此基础上作一定变化和修整也是可行的，只要经透镜20偏转的光线具有上述实施例中的光效即可。
可以理解地，虽然本发明的透镜20是用于替代传统技术中的反光板来对发光二极管10的光线进行调整，但并不排除将传统技术中的反光板与本发明的透镜20一同使用的情形。实际上，透镜20与反光板组合使用能更精准地对发光二极管10的光线调整，使输出光形更能满足道路照明的需求。另外，虽然上述实施例中的发光二极管模组是以应用于道路照明来举例，但是在需要与该发光二极管模组配光曲线相同或相近的其它场合也适用，如走廊、庭院、机场跑道等，而不应当将本发明的主旨理解为局限于道路照明。

Claims (14)

1.一种发光二极管模组，包括一发光二极管及与该发光二极管搭配的一透镜，其特征在于：所述透镜具有供发光二极管的光线入射的一入光面和供其出射的一出光面，该入光面内凹，该出光面外凸，所述发光二极管具有一第一光轴，该透镜分别沿相交于第一光轴的互相垂直的第一平面与第二平面对称，在第一平面内，从透镜射出的光线的光强峰值出现在相对于第一光轴偏离33-41度的范围内，且在第一光轴处光线的光强值大于半峰值，而在相对于第一光轴偏离0-33度的范围内，偏离第一光轴的角度越大，光线的光强值越大；在第二平面内，从透镜射出的光线的峰值光强出现在第一光轴处，光线相对于第一光轴偏离的角度越大，光线的光强值越小。
2.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：在第一平面内，从透镜射出的光线相对于第一光轴偏离41-60度的范围内，其光强值逐渐减小至零。
3.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：在第一平面内，从透镜射出的相对于第一光轴偏离0-25度范围的光线，光强值的增大幅度小于相对于第一光轴偏离25-33度的范围内光线。
4.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：在第一平面内，从透镜射出的光线相对于第一光轴左右偏离角度相同的光线光强值相等。
5.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：在第二平面内，从透镜射出的相对于第一光轴偏离0-30度的范围内的光线，其光强值逐渐减小至零。
6.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：在第二平面内，从透镜射出的光线相对于第一光轴左右偏离角度相同时，一侧光强值总小于另一侧光强值。
7.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述透镜的出光面包括沿第一平面方向延伸的二椭球面及连接该二椭球面的一第一自由曲面，其具有一第二光轴，该透镜的入光面具有一第三光轴，其包括一内凹的第二自由曲面。
8.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于：所述第一光轴与第二光轴重合，与第三光轴不重合。
9.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于：所述第一光轴与第三光轴重合，与第二光轴不重合。
10.如权利要求9所述的发光二极管模组，其特征在于：所述第一光轴与第二光轴均处于所述第二平面内。
11.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于：所述第二光轴与第三光轴重合，与第一光轴不重合。
12.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于：所述第一自由曲面的宽度自两端向中间逐渐减小，每一椭球面的宽度自两端向中间逐渐增大。
13.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于：所述透镜的入光面还包括位于第二自由曲面中部进一步内凹的一球面。
14.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于：所述第二自由曲面包括由一圆柱壁面及位于圆柱壁面顶部的一向上拱起的穹状顶面。
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