专利名称：Led照明装置的制作方法
LED照明装置
技术领域：
本发明涉及LED照明技术，更确切地说，涉及一种LED照明装置。背景技术：
路灯、隧道灯作为户外照明装置的主要成员大批量装置在各个需要照明的道路 上，其已经成为户外照明电力消耗的主力军。LED作为照明光源，以其高节能、长寿命 等特性已经进入各个照明领域。因此，以LED作为照明光源的路灯、隧道灯应运而生， 并且很快成为不少道路照明的工具。LED路灯、LED隧道灯以其低能耗、长寿命、环 保等优点正越来越受到各国政府及人们的青睐，尤其是在能源危机、电力日趋紧张的今 天，LED路灯、LED隧道灯在道路照明中应用的优势不言而喻。但就目前的LED路灯、 LED隧道灯而言，还存在光照范围不大，光照强度在路面上的分布不均勻的缺陷，从而 在一定程度上限制了 LED路灯、LED隧道灯的推广应用。因此，需要设计一种新的技术 方案以克服上述问题。
发明内容本发明解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可以达到出光范 围较大、光照强度更为均勻，且具有较高有效光能利用率的LED照明装置。本发明是通过以下技术方案实现的一种LED照明装置，包括主体部和若干 LED发光模组，该发光模组包括若干LED、电路板以及对应所述LED设置的二次光学透 镜，所述LED安装于电路板上，所述二次光学透镜安装在所述LED的正上方，所述二次 光学透镜包括一透镜底座及光学处理模组，所述透镜底座形成有LED光源放置槽，其特 征在于，所述光学处理模组包括光入射面，该光入射面为朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面为一 柱面；光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系 由两条在法向(即光轴)上相互垂直的曲线运动而形成的自由曲面，该二条曲线满足下列 条件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面为以光 轴为对称轴的斜平面，其轨迹满足下列条件Z = C1XiCtl ；以及全反射侧面，该全反射侧面为以光轴为对称轴的斜平面，其轨迹满足下列条 件Z = D1X+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面设置于所述光入射面的正上方位，覆盖整个光 入射面；所述斜面光出射面对称地设置于所述曲面光出射面的两侧，且该斜面光出射面 设置在所述全反射侧面的正上方，覆盖整个全反射侧面；其中，X为光轴坐标，Y、Z为与X轴垂直形成的三维坐标中的Y、Z坐标；上 述方程式中的项次以及各项的系数(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 、C0, D1,D0)根据实际照明需求，通过光线追迹计算、仿真进行优化确定。 所述光入射面需与LED光源的相应外形尺寸精确定位。所述二次光学透镜的光轴中心与所述LED光源芯片的中心重合并且保持符合设 计要求的间距。所述二次光学透镜采用PMMA，PC, ZEONEX光学塑料注塑形成。所述LED发光模组还包括一反光罩，所述反光罩对应二次光学透镜相应设置 有若干通孔，该反光罩外表面形成一层镜面反射层，所述反光罩一端还设置有若干散热 孔。所述LED发光模组还设有一导热性能良好的材料制成的下壳体，所述电路板固 定在下壳体上。所述LED发光模组还设有一上壳体，该上壳体包括一固定边以及由固定边向上 凸伸形成的透明的出光罩，所述LED、二次光学透镜、电路板以及反光罩收容于由该上 壳体与下壳体固定后形成的收容空间内。所述LED发光模组还包括一固定框，所述固定框、上壳体、下壳体固定连接。所述的LED照明装置是LED路灯或者LED隧道灯。一种LED照明装置，包括主体部、若干LED及对应LED设置的若干二次光学 透镜，所述二次光学透镜安装在所述LED的正上方，所述二次光学透镜包括一透镜底座 及光学处理模组，所述透镜底座形成有LED光源放置槽，其特征在于，所述光学处理模 组包括光入射面，该光入射面为朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面为一 柱面；光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系 由两条在法向(即光轴)上相互垂直的曲线运动而形成的自由曲面，该二条曲线满足下列 条件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面为以光 轴为对称轴的斜平面，其轨迹满足下列条件Z = C1XiCtl ；以及全反射侧面，该全反射侧面为以光轴为对称轴的斜平面，其轨迹满足下列条 件Z = DiX+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面设置于所述光入射面的正上方位，覆盖整个光 入射面；所述斜面光出射面对称地设置于所述曲面光出射面的两侧，且该斜面光出射面 设置在所述全反射侧面的正上方，覆盖整个全反射侧面；其中，X为光轴坐标，Y、Z为与X轴垂直形成的三维坐标中的Y、Z坐标；上 述方程式中的项次以及各项的系数(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D1,
D0)根据实际照明需求，通过光线追迹计算、仿真进行优化确定。与现有技术相比，本发明LED照明装置通过对其使用的二次光学透镜的光入射 面以及光出射面的形状及结构的改进，同时合理的设置一反光罩，在保证二次光学透镜 形成的光斑的长宽比例以及照度均勻性的同时，又大幅度地提高了有效光能利用率，这 种照明特性的优化对LED路灯、LED隧道灯的照明效果的改善作用尤其明显。
图1为本发明LED照明装置的主视图。图2为本发明LED照明装置的侧视图。图3为本发明LED照明装置中LED发光模组的主视图。图4为为本发明LED照明装置中LED发光模组的立体分解示意图。图5为本发明LED照明装置中二次光学透镜的立体图。图6为本发明LED照明装置中二次光学透镜的主视图。图7为本发明LED照明装置中二次光学透镜的后视图。图8为图6在安装LED后沿A-A的剖视图旋转90°后的视图。图9为图6在安装LED后沿B-B的剖视图旋转90°后的视图。
具体实施方式
请参阅图1至图2所示，本发明LED照明装置7 (尤其指LED隧道灯、LED路 灯，本实施例图示中显示的是LED隧道灯)包括一主体部6及若干LED发光模组9，所 述LED发光模组9配置在所述主体部6的光源安装空间(未标号)内。请一并参阅图3、图4所示，所述LED发光模组9包括下壳体90、电路板91、 密封圈92、反光罩93、上壳体94、固定框95、固定螺钉96、光源LED3以及二次光学透 镜8。其中，所述LED3安装在电路板91上，所述二次光学透镜8安装在所述LED的正 上方，所述反光罩93上对应所述二次光学透镜8设置有相应的通孔930，另外该反光罩 93的外表面形成有一层镜面反射层(未示出)，且在该反光罩93的一端设置有若干散热 孔931，所述电路板91固定在下壳体90(由导热性能良好的材料制成，本实施例中采用的 是铝)上，所述上壳体94包括一固定边940以及由该固定边940向上凸伸形成的透明的 出光罩941，该上壳体94固定连接于下壳体90上，所述LED3、电路板91、二次光学透 镜8、反光罩93安装后收容于上壳体94与下壳体90形成的收容空间(未标号)内，所述 密封圈92用于密封上下、壳体90、94之间的连接，所述固定框95 (本实施例中采用不锈 钢制成)形状与上壳体94的固定边940相一致，对应出光罩941的部分为中空的，所述 固定框95、上壳体94、下壳体90对应分别设置有若干固定孔(未标号)，并通过螺钉96 相固定，该等技术已为业界常规技术，在此不再赘述。请参一并阅图5至图9所示，所述二次光学透镜8包括一透镜底座1及光学处理 模组2，所述光学处理模组2位于所述透镜底座1的正上方位，二者固定连接(本实施例 中二者为一体成型)，所述透镜底座1形成有LED光源放置槽10，所述光学处理模组2 包括一光入射面21、光出射面21以及全反射侧面23，其中所述光入射面21为朝出光方 向形成的凹坑表面形成，且所述光入射面21为一柱面；及一光出射面22，该光出射面22 包括曲面光出射面221和斜面光出射面222，其中，所述的曲面光出射面221系由两条在 法向(即光轴)上相互垂直的曲线运动而形成的自由曲面，该二条曲线满足下列条件X =A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+Btl ；所述的斜面光出射面222的轨迹满足 下列条件Z = C1XiCtl;所述全反射侧面23为以光轴为对称轴的斜平面，其轨迹满足下 列条件Z = D1XiDtl;所述光入射面21位于整个二次光学透镜8的中部，所述光出射面 22中的曲面光出射面221设置于所述光入射面21的正上方位，覆盖整个光入射面21;所述斜面光出射面222对称地设置于所述曲面光出射面221的两侧，且该斜面光出射面222 设置在所述全反射侧面23的正上方，覆盖整个全反射侧面23;其中，X为光轴坐标， Y、Z为与X轴垂直形成的三维坐标中的Y、Z坐标；上述方程式中的项次以及各项的系 数(即 A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D1, Dtl)根据实际照明需求，通过光
线追迹计算、软件仿真进行反复优化确定，这样就可做到既保证二次光学透镜8形成的 光斑的长宽比例以及照度均勻性，又提高有效光能利用率。所述二次光学透镜8的光入 射面21需与LED光源3的相应外形尺寸精确定位，确保LED芯片的中心与所述二次光 学透镜8的光轴中心重合且两者保持符合设计要求的间距。为便于加工，降低成本和减 轻重量，所述二次光学透镜8采用光学塑料注塑成型，所用的光学塑料可以是PMMA， PC, ZEONEX等，根据所述透镜所需的精度，性价比，耐热性进行选用。
以上描述仅为本发明的实施例，谅能理解，在不偏离本发明构思的前提下，对 本发明的简单修改和替换皆应包含在本发明的技术构思之内。
权利要求
1. 一种LED照明装置，包括主体部和若干LED发光模组，该发光模组包括若干 LED、电路板以及对应所述LED设置的二次光学透镜，所述LED安装于电路板上，所述 二次光学透镜安装在所述LED的正上方，所述二次光学透镜包括一透镜底座及光学处理 模组，所述透镜底座形成有LED光源放置槽，其特征在于，所述光学处理模组包括 光入射面，该光入射面为朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面为一柱光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系由两 条在法向(即光轴)上相互垂直的曲线运动而形成的自由曲面，该二条曲线满足下列条 件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面为以光轴 为对称轴的斜平面，其轨迹满足下列条件Z = C1XiCtl;以及全反射侧面，该全反射侧面为以光轴为对称轴的斜平面，其轨迹满足下列条件Z=DiX+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面设置于所述光入射面的正上方位，覆盖整个光入射所述斜面光出射面对称地设置于所述曲面光出射面的两侧，且该斜面光出射面设置 在所述全反射侧面的正上方，覆盖整个全反射侧面；其中，X为光轴坐标，Y、Z为与X轴垂直形成的三维坐标中的Y、Z坐标；上述方 程式中的项次以及各项的系数(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D” D0)根据实际照明需求，通过光线追迹计算、仿真进行优化确定。
2.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于所述光入射面需与LED光源的 相应外形尺寸精确定位。
3.如权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于所述二次光学透镜的光轴中心 与所述LED光源芯片的中心重合并且保持符合设计要求的间距。
4.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于所述二次光学透镜采用 PMMA, PC, ZEONEX光学塑料注塑形成。
5.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于所述LED发光模组还包括一反 光罩，所述反光罩对应二次光学透镜相应设置有若干通孔，该反光罩外表面形成一层镜 面反射层，所述反光罩一端还设置有若干散热孔。
6.如权利要求5所述的LED照明装置，其特征在于所述LED发光模组还设有一导 热性能良好的材料制成的下壳体，所述电路板固定在下壳体上。
7.如权利要求6所述的LED照明装置，其特征在于所述LED发光模组还设有一上 壳体，该上壳体包括一固定边以及由固定边向上凸伸形成的透明的出光罩，所述LED、 二次光学透镜、电路板以及反光罩收容于由该上壳体与下壳体固定后形成的收容空间 内。
8.如权利要求7所述的LED照明装置，其特征在于所述LED发光模组还包括一固 定框，所述固定框、上壳体、下壳体固定连接。
9.如权利要求1-8中任一项所述的LED照明装置，其特征在于所述的LED照明装 置是LED路灯或者LED隧道灯。
10.—种LED照明装置，包括主体部、若干LED及对应LED设置的若干二次光学透镜，所述二次光学透镜安装在所述LED的正上方，所述二次光学透镜包括一透镜底座及 光学处理模组，所述透镜底座形成有LED光源放置槽，其特征在于，所述光学处理模组 包括光入射面，该光入射面为朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面为一柱光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系由两 条在法向(即光轴)上相互垂直的曲线运动而形成的自由曲面，该二条曲线满足下列条 件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面为以光轴 为对称轴的斜平面，其轨迹满足下列条件Z = C1XiCtl;以及全反射侧面，该全反射侧面为以光轴为对称轴的斜平面，其轨迹满足下列条件Z=DiX+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面设置于所述光入射面的正上方位，覆盖整个光入射所述斜面光出射面对称地设置于所述曲面光出射面的两侧，且该斜面光出射面设置 在所述全反射侧面的正上方，覆盖整个全反射侧面；其中，X为光轴坐标，Y、Z为与X轴垂直形成的三维坐标中的Y、Z坐标；上述方 程式中的项次以及各项的系数(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D” D0)根据实际照明需求，通过光线追迹计算、仿真进行优化确定。
全文摘要
一种LED照明装置，包括主体部及LED发光模组，该LED发光模组包括若干LED及二次光学透镜，该二次光学透镜包括透镜底座及光学处理模组，所述光学处理模组包括光入射面，该光入射面为一柱面；光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，所述曲面光出射面系由两条在光轴方向上相互垂直的曲线运动而形成的自由曲面，该二条曲线满足下列条件X＝A2Z2+A4Z4+……+A0，X＝B2Y2+B4Y4+……+B0；斜面光出射面轨迹满足下列条件Z＝C1X+C0；以及全反射侧面，其轨迹满足下列条件Z＝D1X+D0；光出射面中的曲面光出射面设置于光入射面的正上方，覆盖整个光入射面；斜面光出射面对称地设置于曲面光出射面的两侧，且该斜面光出射面设置在全反射侧面的正上方，覆盖整个全反射侧面。
文档编号F21V7/20GK102011947SQ200910195118
公开日2011年4月13日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者刘学勇, 楼洪献 申请人:宁波安迪光电科技有限公司