專利名稱：高功率led單顆多晶芯片模組路燈用散光透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高功率LED單顆多晶芯片模組路燈用散光透鏡，該散光透鏡和高 功率LED單顆多晶芯片模塊直接無空隙緊密貼合作為具有單一透鏡的一次光源使用，可實 現路燈規范所要求的蝙蝠翼矩形光場配光曲線，而且亮度的均勻性高于規范的要求值上 限。
背景技術：
目前，LED路燈在矩形光場和照度的均勻性方面，顆粒式LED路燈比較好，但聚光 性很差，其光效和照度不理想，比較不節能，不適用于高的燈桿使用，維修又困難。對于采用高功率LED單顆多晶芯片模塊的路燈則矩形光場和照度的均勻性不好， 以現有的高功率LED單顆多晶芯片模塊路燈，所使用的透鏡作為矩形光場和照度的均勻性 要好一些，絕大多數都是使用三次光源的方式來解決。采用三次光源的方式其矩形光場和 照度的均勻性雖好，但是光效損失很大。以二次光源來說，光效大約折損15 25%之間，以 中間值來算如果是三次光源則光效就只剩64% 了。所以為何很多傳統燈具廠家都說目前雖然高功率、高亮度LED在路燈上使用，并 沒有真正的節能。其實并不完全是高功率LED的發光效率眼前才能達到25% 28%而已， 也不全然只有因為散熱不好而導致發光效率不好。分析其原因如下，以現有的高功率LED 發光雖已能達到120Lm/W甚至以上，但也不盡然因散熱不好而使效率下降，還有因為使用 搭配出了問題。舉例來說很多廠家都因為散熱不好解決，而采取顆粒式的組裝來解決散熱 問題，但他們不知道，因為這樣的方法解決散熱會使光源被分散，導致發光效率的損失，照 度的下降。另一種是雖然他們在解決散熱問題有一套較好的方法，而敢采用單顆多晶芯片 模塊方式即芯片式的做法，在大約4 10平方公分的面積即可達到100瓦 250瓦的LED 模塊，但他們卻也碰到因為光源的集中，而導致矩形光場和照度均勻性的處理出現困難，仍 然采取二次光源或三次光源的方式來解決，以期達到理想的矩形光場和照度的均勻性，也 因此被犧牲了光效率的問題。基于以上的種種原因致使高功率LED在路燈上的使用被曲扭 成不節能的燈具。目前，以單顆透鏡與高功率LED單顆多晶芯片模組結合構成一次光源，以該一次 光源直接形成路燈要求的蝙蝠翼矩形光場配光曲線的方案，及該方案中采用的單顆透鏡， 未見有關文獻披露。
發明內容
為克服現有技術存在的上述缺陷，本發明提供一種高功率LED單顆多晶芯片模組 路燈用散光透鏡，該散光透鏡為平底面實心體結構，與高功率LED單顆多晶芯片模塊直接 無空隙緊密貼合可作為具有單一透鏡的一次光源使用，以實現路燈規范所要求的蝙蝠翼矩 形光場配光曲線，提高亮度的均勻性和光效，滿足市場需要。本發明高功率LED單顆多晶芯片模組路燈用散光透鏡為一平底面實心透鏡體，以其平底面與高功率LED單顆多晶芯片模組表面的硅膠無空隙緊密貼合，能實現以一次光源 形成路燈要求的蝙蝠翼矩形光場配光曲線，它包括一基部，該基部的下底面為平面，作為光入射面；一凸出部分，該凸出部分位于所述基部上，包含中間部和對稱設置于該中間部兩 頭的兩個部分球體部，該兩個部分球體部的折射球面和該中間部的折射弧面平滑連接；兩個反射平面，該兩個反射平面對稱設置于所述中間部的上中部內，兩者分別向 相鄰的部分球體部傾斜，用于將從所述下底面射入透鏡的部分光反射到相鄰的部分球體部 的折射球面射出；以及，兩個遮光平面，該兩個遮光平面分別位于所述兩個反射平面的根部，近所述兩個 反射平面的交線處。所述散光透鏡可進一步包括兩個側反射平面，該兩個側反射平面對稱設置于所述 中間部的兩側，并鍍鋁膜或銀膜，用于控制光場的深度。一種高功率LED單顆多晶芯片模組路燈用散光透鏡，其特征是該散光透鏡為一平 底面實心透鏡體，以其平面底與高功率LED單顆多晶芯片模組表面的硅膠無空隙緊密貼 合，能實現以一次光源形成路燈要求的蝙蝠翼矩形光場配光曲線，包括一基部，該基部的下底面為平面，作為光入射面；一凸出部分，該凸出部分位于所述基部上，包含中間部和對稱設置于該中間部兩 頭的兩個部分球體部，該兩個部分球體部的折射球面和該中間部的折射弧面平滑連接；兩個反射平面，該兩個反射平面對稱設置于所述中間部的上中部內，兩者分別向 相鄰的部分球體部傾斜，夾角為50-125度，用于將從所述下底面射入透鏡的部分光反射到 相鄰的部分球體部的折射球面射出；兩個遮光平面，該兩個遮光平面分別位于所述兩個反射平面的根部，近所述兩個 反射平面的交線處；兩個輔助折射平面或輔助折射球面，兩者對稱設置于所述中間部分的頂面；以及，兩個側反射平面，該兩個側反射平面對稱設置于所述中間部的兩側，并鍍鋁膜或 銀膜，用于控制光場的深度。本發明散光透鏡為平底面實心體結構，其由中間部和對稱設置于中間部兩頭的兩 個部分球體部構成的凸出部分，通過設置于中間部的上中部的兩個反射平面可將射入透鏡 的部分光反射到兩部分球體部的折射球面射出，形成蝙蝠翼矩形光場配光曲線。它和高功率LED單顆多晶芯片模塊直接無空隙緊密貼合作為具有單一透鏡的一 次光源使用，可達到路燈規范所要求的蝙蝠翼矩形光場配光曲線，而且亮度的均勻性高于 規范的要求值上限40%，光效提高，避免了傳統采取二次光源或三次光源的設計方式導致 的光效損失問題。
圖1為其實施例1立體圖；圖2a、b、c為圖1的俯視圖、橫向剖視圖和縱向剖視圖；圖3為實施例1的光路示意圖；圖4為其實施例2立體圖5a、b、c為圖4的俯視圖、橫向剖視圖和縱向剖視圖；圖6為實施例2的光路示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例附圖對本發明做進一步說明。參照圖1-3，實施例1的高功率LED單顆多晶芯片模組路燈用散光透鏡為一平底面 實心透鏡體，以其平底面與高功率LED單顆多晶芯片模組表面的硅膠無空隙緊密貼合，能 實現以一次光源形成路燈要求的蝙蝠翼矩形光場配光曲線。它包括基部1和連接在基部1上的凸出部分2等部分。該基部1的下底面11為 平面，作為光入射面；該凸出部分2包含中間部22和對稱設置于該中間部22兩頭的兩個部 分球體部21、27，該兩個部分球體部21、27的折射球面和該中間部22的折射弧面平滑連接。并，在所述中間部22的上中部內對稱設置有兩個反射平面24、25，兩者分別向相 鄰的部分球體部傾斜，兩個反射平面24、25以反射為主并有一定折射(圖3)，主要用于將從 所述下底面11射入透鏡的部分光反射到相鄰的部分球體部的折射球面射出。在所述兩個反射平面24、25的根部、近所述兩個反射平面的交線處分別設置有兩 個遮光平面241、251，兩個遮光平面241、251為全反射平面，將射到兩者上的光全反射到相 鄰的部分球體部的折射球面射出(圖3)。兩個遮光平面可以在相應的反射平面的根部通過 磨砂工藝形成磨砂面，也可以在相應的反射平面的根部涂覆遮光層或貼遮光膜等。在所述中間部22的兩側還對稱設置有兩個側反射平面28、29，并鍍鋁膜或銀膜 等，形成全反射平面，用于控制光場的深度。所述凸出部分2的中間部22的頂面對稱設置兩個輔助折射球面23、26，該輔助折 射球面的曲率半徑稍大于中間部22的弧面的曲率半徑，兩個輔助折射球面23、26設置為改 善中間部的照度。輔助折射球面23、26可以用輔助折射平面代替。根據實際設計需要，上述兩個反射平面24、25之間的夾角可在50-125度之間選擇。上述凸出部分2的俯視圖的外形呈長圓形。所述凸出部分2和基部1的銜接部環設一安裝環面12，用于該散光透鏡和光場光 罩底口部的緊密結合，并可使散光透鏡、光場光罩和高功率LED單顆多晶模組表面的硅膠 達到以無空隙緊密結合一起。參照圖4-6，實施例2散光透鏡同樣為一平底面實心透鏡體。它包括基部1和連 接在基部1上的凸出部分2等部分。該基部1的下底面11為平面，作為光入射面。該凸出 部分2包含中間部22和對稱設置于該中間部22兩頭的兩個部分球體部21、27，中間部22 呈一圓柱體的縱向切開的一部分，中間部22的折射柱面(或弧面)和所述兩個部分球體部 21、27的折射球面平滑連接。并，在所述中間部22的上中部內對稱設置有兩個反射平面24、25，兩者分別向相 鄰的部分球體部傾斜，夾角為50-125度，兩個反射平面24、25以反射為主并有一定折射 (圖6)，主要用于將從所述下底面11射入透鏡的部分光反射到相鄰的部分球體部的折射球 面射出。在所述兩個反射平面24、25的根部分別設置有兩個遮光平面241、251，兩個遮光平面241、251為磨砂平面(全反射平面)，將射到兩者上的光全反射到相鄰的部分球體部的 折射球面射出(圖6)。在所述中間部22的兩側還對稱設置有兩個側反射平面28、29，并鍍鋁膜或銀膜 等，形成全反射平面，用于控制光場的深度。所述凸出部分2和基部1的銜接部環設一安裝環面12，用于該散光透鏡和光場光 罩底口部的緊密結合。本發明散光透鏡優選采用透光性能好的玻璃、聚碳酸酯(PC)及有機玻璃(PMMA) 等透明材料制成。
權利要求
一種高功率LED單顆多晶芯片模組路燈用散光透鏡，其特征是該透鏡為一平底面實心透鏡體，以其平底面與高功率LED單顆多晶芯片模組表面的硅膠無空隙緊密貼合，能實現以一次光源形成路燈要求的蝙蝠翼矩形光場配光曲線，包括一基部，該基部的下底面為平面，作為光入射面；一凸出部分，該凸出部分位于所述基部上，包含中間部和對稱設置于該中間部兩頭的兩個部分球體部，該兩個部分球體部的折射球面和該中間部的折射弧面平滑連接；兩個反射平面，該兩個反射平面對稱設置于所述中間部的上中部內，分別向相鄰的部分球體部傾斜，用于將從所述下底面射入透鏡的部分光反射到相鄰的部分球體部的折射球面射出；以及，兩個遮光平面，該兩個遮光平面分別位于所述兩個反射平面的根部，近所述兩個反射平面的交線處。
2.如權利要求1所述的散光透鏡，其特征在于進一步包括兩個側反射平面，該兩個側 反射平面對稱設置于所述中間部的兩側，并鍍鋁膜或銀膜，用于控制光場的深度。
3.如權利要求1或2所述的散光透鏡，其特征在于所述凸出部分的中間部的頂面具 有兩個輔助折射平面或輔助折射球面，該輔助折射球面的曲率半徑稍大于中間部的弧面的 曲率半徑。
4.如權利要求1或2所述的散光透鏡，其特征在于所述兩個反射平面之間的夾角為 50-125 度。
5.如權利要求1或2所述的散光透鏡，其特征在于所述凸出部分的中間部呈一圓柱 體的縱向切開的一部分，所述中間部的折射柱面和所述兩個部分球體部的折射球面平滑連接。
6.如權利要求5所述的散光透鏡，其特征在于所述兩個反射平面之間的夾角為 50-125 度。
7.如權利要求5所述的散光透鏡，其特征在于所述凸出部分的俯視圖的外形呈長圓形。
8.如權利要求1或2所述的散光透鏡，其特征在于所述凸出部分和基部的銜接部環 設一安裝環面，用于該散光透鏡和光場光罩底口部的緊密結合。
9.高功率LED單顆多晶芯片模組路燈用散光透鏡，其特征是該散光透鏡為一平底面實 心透鏡體，以其平面底與高功率LED單顆多晶芯片模組表面的硅膠無空隙緊密貼合，能實 現以一次光源形成路燈要求的蝙蝠翼矩形光場配光曲線，包括一基部，該基部的下底面為平面，作為光入射面；一凸出部分，該凸出部分位于所述基部上，包含中間部和對稱設置于該中間部兩頭的 兩個部分球體部，兩者的折射球面和該中間部的折射弧面平滑連接；兩個反射平面，兩者對稱設置于所述中間部的上中部內，分別向相鄰的部分球體部傾 斜，夾角為50-125度，用于將從所述下底面射入透鏡的部分光反射到相鄰的部分球體部的 折射球面射出；兩個遮光平面，兩者分別位于所述兩個反射平面的根部； 兩個輔助折射平面或球面，兩者對稱設置于所述中間部分的頂面；以及， 兩個側反射平面，兩者對稱設置于所述中間部的兩側，用于控制光場的深度。
10.如權利要求9所述的散光透鏡，其特征在于所述凸出部分和基部的銜接部環設一 安裝環面，用于該散光透鏡和光場光罩底口部的緊密結合。
全文摘要
一種高功率LED單顆多晶芯片模組路燈用散光透鏡，為一平底面實心透鏡體，包括一基部，該基部的下底面為平面，作為光入射面；一凸出部分，該凸出部分位于所述基部上，包含中間部和對稱設置于該中間部兩頭的兩個部分球體部；兩個反射平面，對稱設置于所述中間部的上中部內，分別向相鄰的部分球體部傾斜，用于將從所述下底面射入透鏡的部分光反射到相鄰的部分球體部的折射球面射出；以及，兩個遮光平面，分別位于所述兩個反射平面的根部。其為一平底面實心透鏡，以其平底面與高功率LED單顆多晶芯片模組表面的硅膠無空隙緊密貼合，能實現以一次光源形成路燈要求的蝙蝠翼矩形光場配光曲線，亮度均勻性達到規范的最高值以上，光照效果好。
文檔編號F21Y101/02GK101988677SQ20091010906
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月3日 優先權日2009年8月3日
發明者楊然森 申請人:楊然森;常州市建國電器有限公司