專利名稱：適用于路燈的大功率led的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
適用于路燈的大功率LED
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)照明領(lǐng)域，具體是一種適用于路燈的大功率LED封裝 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的大功率LED產(chǎn)品封裝工藝技術(shù)中，為了外量子效率，通常采用以下 兩種方式(l)在LED芯片的光路上設(shè)置兩個硅膠層，分別選用折射率較高的硅 膠與折射率較低的硅膠，使LED光線依次經(jīng)過折射率較低的硅膠層和折射率較 高的硅膠層，通過介質(zhì)折射率的漸變減少全反射，提高出光率；(2)將最外層介 質(zhì)設(shè)計(jì)成凸透鏡，減小全反射的幾率，提高出光效率。通過上述兩種方式或者兩 種方式的結(jié)合，都可以達(dá)到提高外量子效率的目的。但是這樣封裝結(jié)構(gòu)的LED 并不能直接用于道路照明，其照射范圍和照度分布均不滿足道路照明要求，在制 造路燈時需要進(jìn)行二次光學(xué)處理，二次光學(xué)處理另加的光學(xué)元件都會造成一定的 光損失，導(dǎo)致燈具效率降低。
實(shí)用新型內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種適用于路燈的大 功率LED，通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)使其不用二次光學(xué)處理便可直接用于道路照明，在提 高外量子效率的前提下減少光損失，提高燈具效率。
為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案適用于路燈的大功率LED，其特征 在于它包括導(dǎo)熱支架、設(shè)于導(dǎo)熱支架上的LED芯片和設(shè)于LED芯片發(fā)光光路 上的透光介質(zhì)層，所述的透光介質(zhì)層至少包括一透鏡，該透鏡的頂面包括平滑連 接的非球面和曲面，所述的曲面上設(shè)有凹陷部。LED所發(fā)出的光線經(jīng)過頂面的 折射之后，會形成一窄長照射區(qū)域，根據(jù)路燈的使用要求，適當(dāng)調(diào)整非球面和曲 面的參數(shù)，可達(dá)到照射范圍要求，區(qū)域內(nèi)照射均勻。安裝本實(shí)用新型LED的路 燈不需要進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)便可投入使用，對路燈制造廠家十分方便，也減少了 光損失，提高了燈具效率。透鏡頂面的非平面設(shè)計(jì)同樣可以減少全反射，達(dá)到提 高外量子效率的目的。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明采取如下技術(shù)措施或是如 下技術(shù)措施的任意組合所述透鏡的底平面由一半圓面和一半繭形面組成，所述
3的非球面為自半圓面圓弧出發(fā)向上延伸形成的半環(huán)弧形側(cè)壁面，而所述的曲面則 為由底平面的繭形邊出發(fā)坡狀延伸至頂面頂部并與非球面平滑連接的曲形面。非 球面的作用與原有的透鏡類似，使LED發(fā)出的光線照射到更大的范圍，但如只 使用全環(huán)非球面組成的透鏡，則其照射范圍將會是一圓形區(qū)域，而對于路燈來說， 所要求照射的縱向范圍比橫向范圍大，圓形區(qū)域并不合適。本發(fā)明用曲面代替全 環(huán)中一半的非球面，改變經(jīng)該部分的LED光線的照射角度，使其部分疊加到非 球面的照射區(qū)域側(cè)，并增加照射區(qū)域的縱向長度，并能改善照明區(qū)域的照度分布， 使之更符合滿足截光型分布要求。
所述的凹陷部包括位于頂面頂部、圓心與底平面半圓部圓心在同一豎直線上 的內(nèi)凹半圓和從內(nèi)凹半圓的直線端出發(fā)，沿曲面向下逐漸延伸的內(nèi)凹段，凹陷部 以同心半圓的圓心部分最深，向外向下逐漸變淺。凹陷部調(diào)節(jié)了部分光線的照射 角度，進(jìn)一步改善照度，提高光線利用率。
所述的透光介質(zhì)層還包括設(shè)于透鏡和LED芯片之間的導(dǎo)光層和光轉(zhuǎn)換材料 層，光轉(zhuǎn)換材料層位于導(dǎo)光層和透鏡之間。導(dǎo)光層和光轉(zhuǎn)換材料層都用折射率較 高的材料制成，LED芯片發(fā)出的光依次經(jīng)過導(dǎo)光層、光轉(zhuǎn)換材料層和透鏡的折 射，折射率逐漸增大，能進(jìn)一步減少全反射，提高外量子效率。導(dǎo)光層將光轉(zhuǎn)換 材料層與LED芯片相隔離，減小芯片工作發(fā)熱對光轉(zhuǎn)換材料的影響。
所述的導(dǎo)熱支架上設(shè)有反光杯，反光杯具有LED安裝面和光反射斜面，LED 芯片設(shè)于LED安裝面上，反光杯起反光、聚光作用，提高光線利用率。LED安 裝面和光反射斜面之間的角度為10° —90° 。
所述的透鏡下側(cè)設(shè)有連接柱，反光杯周緣設(shè)有與透鏡底面配合的凸圈，連接 柱插設(shè)于導(dǎo)熱支架內(nèi)使凸圈與透鏡底面緊密貼合，透鏡與反光杯之間形成一密閉 腔體，該密閉腔體內(nèi)填充導(dǎo)光層和光轉(zhuǎn)換材料層，連接可靠，裝卸方便。
所述的凸圈上設(shè)有電連接件，電連接件與LED芯片的電極電連接，電連接 件用以將LED芯片與外電路電連接。
所述的反光杯內(nèi)設(shè)有復(fù)數(shù)個LED芯片，這些LED芯片通過串聯(lián)、并聯(lián)或串 并聯(lián)與電連接件相連。根據(jù)使用需要，LED芯片可釆用同色或者不同色的芯片， 配合發(fā)出不周顏色的光。有益效果本實(shí)用新型免去了現(xiàn)有技術(shù)中需要在路燈上加設(shè)的二次光學(xué)處理 元件，在保證外量子效率的前提下減少了光損失，提高了燈具效率，結(jié)構(gòu)可靠， 裝卸使用方便。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1的另一視圖。 圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)分解示意圖。 圖4為本實(shí)用新型光學(xué)處理部分的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本實(shí)用新型透鏡的示意圖。 圖6為本實(shí)用新型透鏡的另一示意圖。 圖7為本實(shí)用新型透鏡的另一示意圖。 圖8為本實(shí)用新型透鏡的另一示意圖。 圖9為本實(shí)用新型的光路示意圖。 圖IO為本實(shí)用新型的照度示意圖。 圖11為本實(shí)用新型的朗伯分布圖。 圖12為本實(shí)用新型C平面0。 -180°光強(qiáng)分布曲線圖。 圖13為本實(shí)用新型C平面90° -270°光強(qiáng)分布曲線圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-圖4所示的適用于路燈的大功率LED,包括導(dǎo)熱支架1和透光介質(zhì) 層。導(dǎo)熱支架1上設(shè)有凸圈2，凸圈2內(nèi)部分挖空形成反光杯8，反光杯8具有 LED安裝面和光反射斜面，復(fù)數(shù)個LED芯片9設(shè)于LED安裝面上，LED安裝 面和光反射斜面之間的角度為10° —90° 。凸圈2上裝有若干片電連接件7， LED芯片9串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)后與電連接件相連。
透鏡5用硅膠或透光塑料制成，下端連有連接柱4，連接柱4插于導(dǎo)熱支架 1內(nèi)，透鏡5下側(cè)與凸圈2貼合在LED芯片和透鏡之間形成一密閉腔體。腔體 內(nèi)填充導(dǎo)光層6和光轉(zhuǎn)換材料層3，可分別采用折射率較高的硅膠和折射率較高 硅膠與熒光粉的混合膠體。
透鏡5 (圖5-圖8)具有底平面51、非球面52和曲面53，非球面52和曲面 53形成頂面。底平面51由一半圓面和一半繭形面組成。
5凹陷部包括位于曲面53頂部、圓心與底平面半圓部圓心在同一豎直線上的 內(nèi)凹半圓54和從內(nèi)凹半圓54的直線端出發(fā)，沿弧坡向下逐漸延伸的內(nèi)凹段55， 凹陷部以同心半圓的圓心部分最深，向外向下逐漸變淺。
圖IO為本發(fā)明在試驗(yàn)得到的一種照度示意圖，圖中，由內(nèi)到外的各條曲線 分別表示光照為35、 32.5、 30、 27.5、 25、 22.5、 20、 17.5、 15、 12.5、 10、 7,5、 5、 2.5Lux的曲線。
本實(shí)用新型的光路如圖9所示，圖12為通過非球面，C平面0。 -180°光強(qiáng) 分布曲線由圖11的朗伯分布轉(zhuǎn)化為的光強(qiáng)分布曲線圖，圖13為通過曲面，C平 面90° -270°光強(qiáng)分布曲線由圖11的朗伯分布轉(zhuǎn)化為的光強(qiáng)分布曲線圖。從圖 上可以看出，經(jīng)過非球面折射的光線，每一條光線通過透鏡后的出射角度都大于 由發(fā)光面的出射角度。經(jīng)過曲面折射的光線，大部分都往非球面?zhèn)瓤繑n，從而與 通過非球面折射的光線產(chǎn)生區(qū)域疊加，形成所需的照射區(qū)域，達(dá)到改善照度和提 高的光線利用率的目的。
權(quán)利要求1、適用于路燈的大功率LED，其特征在于它包括導(dǎo)熱支架、設(shè)于導(dǎo)熱支架上的LED芯片和設(shè)于LED芯片發(fā)光光路上的透光介質(zhì)層，所述的透光介質(zhì)層至少包括一透鏡，該透鏡的頂面包括平滑連接的非球面和曲面，所述的曲面上設(shè)有凹陷部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于路燈的大功率LED，其特征在于所述透 鏡的底平面由一半圓面和一半繭形面組成，所述的非球面為自半圓面圓弧出發(fā)向 上延伸形成的半環(huán)弧形側(cè)壁面，而所述的曲面則為由底平面的繭形邊出發(fā)坡狀延 伸至頂面頂部并與非球面平滑連接的曲形面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于路燈的大功率LED，其特征在于所述的 凹陷部包括位于頂面頂部、圓心與底平面半圓部圓心在同一豎直線上的內(nèi)凹半圓 和從內(nèi)凹半圓的直線端出發(fā)，沿曲面向下逐漸延伸的內(nèi)凹段，凹陷部以同心半圓 的圓心部分最深，向外向下逐漸變淺。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的適用于路燈的大功率LED，其特征在 于所述的透光介質(zhì)層還包括設(shè)于透鏡和LED芯片之間的導(dǎo)光層和光轉(zhuǎn)換材料 層，光轉(zhuǎn)換材料層位于導(dǎo)光層和透鏡之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4任一項(xiàng)所述的適用于路燈的大功率LED，其特征在于 所述的導(dǎo)熱支架上設(shè)有反光杯，反光杯具有LED安裝面和光反射斜面，LED芯 片設(shè)于LED安裝面上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于路燈的大功率LED，其特征在于所述的 LED安裝面和光反射斜面之間的角度為10° _90° 。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于路燈的大功率LED，其特征在于所述的透鏡下側(cè)設(shè)有連接柱，反光杯周緣設(shè)有與透鏡底面配合的凸圈，連接柱插設(shè)于導(dǎo)熱支架內(nèi)使凸圈與透鏡底面緊密貼合，透鏡與反光杯之間形成一密閉腔體，該密 閉腔體內(nèi)填充導(dǎo)光層和光轉(zhuǎn)換材料層。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的適用于路燈的大功率LED，其特征在于所述的 凸圈上設(shè)有電連接件，電連接件與LED芯片的電極電連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的適用于路燈的大功率LED，其特征在于所述的 反光杯內(nèi)設(shè)有復(fù)數(shù)個LED芯片，這些LED芯片通過串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)與電連 接件相連。
專利摘要適用于路燈的大功率LED，涉及光學(xué)照明領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)存在光損失大、燈具效率低的缺陷，本實(shí)用新型包括導(dǎo)熱支架、設(shè)于導(dǎo)熱支架上的LED芯片和設(shè)于LED芯片發(fā)光光路上的透光介質(zhì)層，所述的透光介質(zhì)層至少包括一透鏡，該透鏡的頂面包括平滑連接的非球面和曲面，所述的曲面上設(shè)有凹陷部。免去了現(xiàn)有技術(shù)中需要在路燈上加設(shè)的二次光學(xué)處理元件，在保證外量子效率的前提下減少了光損失，提高了燈具效率，結(jié)構(gòu)可靠，裝卸使用方便。
文檔編號F21Y101/02GK201237103SQ20082016229
公開日2009年5月13日 申請日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者吳巨芳, 浩 李, 汪正林 申請人:李 浩;吳巨芳;汪正林