用于光源模组的透镜的制作方法

本实用新型涉及led照明技术领域，具体涉及一种用于光源模组的透镜。

背景技术：

led照明是21世纪重要的节能战略之一，在城市道路照明中，用led光源代替传统光源已经成为一种趋势。目前应用于城市道路照明中的单芯片led的光通量已经无法满足人们对高光通量的照明需求。很多厂家采用单芯片led加透镜组合并阵列的模式来实现高光通量，这种模式却增大了照明器件结构，且容易出现照明光色不匀等问题。为保证led灯具的小型化，简化照明器件结构，常以高功率的板上芯片(cob(chipsonboard))型led为光源，只使用单一自由曲面透镜就可实现高光通量的照明需求。

cob型led平面光源可称为新第4代光源或第4代光源的进化产品，因其采用一种特殊的封装技术，将发光二极管(led)封装在1个面积微小的平面内，故称为面光源。与点光源相比，在同等瓦数情况下，面光源发光面面积比点光源发光面面积缩小90％以上，产生的热量也相应减少50％～90％，大大减少了能耗和因散热问题产生的光源衰竭，且使装配的灯具外壳更轻便简洁。面光源的发光角度和效果在透镜的折射与聚光下能得到更好地发挥和应用，使得发光角度可任意调配，从而可形成二次配光。而点光源应用于灯具，由于发光面积过大，透镜使用较为困难，发光角度变成了“死角”。

技术实现要素：

由于发光二极管都封装在cob的发光面内，因此cob光源的光效是与发光面积息息相关的，总发光面越大，封住的发光二极管越多，总发光亮度越大，光效越高。然而由于cob-led光源面积较大，要实现光色均匀，又不增大照明器件，减小透镜体积是设计紧凑型led照明设备的关键。本实用新型的发明人早期采用的石墨烯散热led灯采用单颗粒cob光源，针对不同的功率需求选择光源的直径为22mm或27mm。基于近年来小型化散热模组设计，在保证高光效和光色均匀的前提下，已经将透镜的面积尺寸设计到了最大，如果需要进一步提高光效，就需要继续加大透镜的面积，则背离了目前对于led灯小型化的设计要求。

针对上述技术问题，本实用新型对现有石墨烯散热led光源模组及路灯模组进行改进，将单透镜替换为多透镜，将单个cob光源的尺寸缩小，通过多个cob光源实现进一步提高光效，同时，通过多透镜的设计，使光纤更为柔和。

基于此，本实用新型提供一种石墨烯散热led光源模组，其包括一体化成型的数个透镜、与透镜数量匹配的cob光源以及太阳花散热器，以及包括该石墨烯散热led光源模组的路灯模组。

基于此，本实用新型进一步提供一种石墨烯散热led光源模组，其中，光源模组中使用的透镜其投影形状为椭圆形，该椭圆形的长轴长度范围为25mm～40mm，优选长轴长度范围为28mm～38mm，优选长轴长度范围为30mm～36mm，优选长轴长度范围为31mm～35mm，优选长轴长度范围为32mm～34mm。

该椭圆形的短轴长度为15～25mm，优选短轴长度范围为16～24mm，进一步优选短轴长度范围为17～23mm，优选短轴长度范围为18～22mm，优选短轴长度范围为19～21mm。

该透镜的高度范围为15mm～35mm，优选高度范围为16mm～33mm，优选高度范围为17mm～31mm，优选高度范围为17mm～30mm，优选高度范围为17mm～28mm，优选高度范围为17mm～25mm。

本实用新型进一步提供一种石墨烯散热led光源模组，其中，在该椭圆形的短轴的切面上，透镜内表面底面到最高点的高度为5mm～10mm，优选高度范围为6mm～9mm，进一步优选高度范围为7mm～8mm，以及在该椭圆形的长轴的切面上，透镜内表面底面到最高点的高度为5mm～10mm，优选高度范围为6mm～9mm，进一步优选高度范围为7mm～8mm。

本实用新型进一步提供一种石墨烯散热led光源模组，其中，cob光源的直径为9～25mm，优选cob光源的直径为10～20cm，优选cob光源的直径为12～15cm。

本实用新型进一步提供一种石墨烯散热led光源模组，其中，太阳花散热器的高度为30～100mm，优选太阳花散热器的高度为35～90mm，优选太阳花散热器的高度为40～80mm，优选太阳花散热器的高度为45mm～70mm，优选太阳花散热器的高度为50～60mm。

其中，太阳花散热器的内直径为50～80mm，优选太阳花散热器的内直径为55～75mm，优选太阳花散热器的内直径为60～70mm，优选太阳花散热器的内直径为63～78mm。

其中，太阳花散热器的外直径为120～200mm，优选太阳花散热器的外直径为130～190mm，优选太阳花散热器的外直径为140～180mm，优选太阳花散热器的外直径为150～170mm，优选太阳花散热器的外直径为155～165mm。

本实用新型进一步提供一种石墨烯散热led光源模组，其中，一体成型的数个透镜为一体成型的四个透镜，cob光源的数量为四个。

本实用新型进一步提供一种石墨烯散热led光源模组，其中，所述光源模组包括：压圈、透镜、胶圈、光源、导热胶、散热器平台、石墨烯相变材料、太阳花散热器以及后盖。

本实用新型进一步提供一种石墨烯散热led光源模组，其中，光源模组是通过压圈压在透镜的边缘从而挤压胶圈实现透镜和散热器平台的密封，石墨烯相变材料位于太阳花散热器的中空部分，导热胶和光源贴在散热器平台上，后盖用于封住石墨烯相变材料，以及在太阳花散热器的外表面上涂敷有石墨烯散热涂层。

进一步，本实用新型的导热胶的厚度范围为0.01～0.2mm，优选厚度范围为0.02～0.18mm，进一步优选厚度范围为0.03～0.15mm，进一步优选厚度范围为0.04～0.12mm，进一步优选厚度范围为0.05～0.10mm，进一步优选为0.06～0.09mm，进一步优选为0.07～0.08mm。

本实用新型还提供一种路灯模组，其包括：本实用新型的光源模组，以及电源。

实用新型效果

相对于现有技术中的石墨烯散热led光源模组的cob光源直径22mm或27mm，本实用新型所提供的cob光源直径缩小到9～25mm，优选10～20cm，进一步优选12～15cm。原先的单颗粒光源，功率密度高，热量高，与散热器之间的温差高，散热器不容易很好的进行散热，这容易导致芯片结温，结温越高，光通量越低，光衰越大，时间久了会导致光照效果变暗，而采用多个cob光源，单颗光源的直径较原来明显缩小，功率密度降低，热量降低，与散热器之间的温差变低，散热器用来散发的热量变少，因此，缩小了散热器的体积，在保持散热器面积相同的前提下，散热器高度为30～100mm，与现有技术相比，散热器本身的体积降低了1/3。

此外，本实用新型的透镜的结构是具有特定形状的结构，通过使用本实用新型的透镜，其结构紧凑，有效地减少了透镜面积，但采用本实用新型的透镜的结构，在保证高光效和光色均匀的前提下，进一步大幅地减小了透镜的体积。

附图说明

图1是本实用新型的led光源模组的整体示意图。

图2是本实用新型的led光源模组的分解示意图。

图3(a)-图3(g)是本实用新型的一个具体实施方式中的led光源模组中透镜的示意图。

图4(a)-图4(g)是本实用新型的对比例中采用的led光源模组的示意图。

图5(a)-图5(b)是本实用新型的一个具体实施方式中的太阳花散热器的结构图。

具体实施方式

图1示出了本实用新型涉及的led光源模组的整体示意图。图2示出了本实用新型的涉及的led光源模组的分解示意图。

根据图2的分解示意图可以看出，本实用新型涉及的led光源模组包括：压圈1、透镜2、胶圈3、光源4、导热胶5、散热器平台6、石墨烯相变材料7、太阳花散热器8以及后盖9。图1显示了光源模组安装好的整体示意图。

光源模组的具体连接是通过压圈1压在透镜2的边缘，从而挤压胶圈3，实现透镜2和散热器平台6密封，防止漏水漏气，导热胶5是含有石墨烯材料的导热胶5(在下文中将对其进行具体描述)，通过将导热胶5和光源4贴在散热器平台6上，实现通过导热胶5来传递光源4的热量。

如上所述本实用新型的导热胶5的厚度范围为0.01～0.2mm，优选厚度范围为0.02～0.18mm，进一步优选厚度范围为0.03～0.15mm，进一步优选厚度范围为0.04～0.12mm，进一步优选厚度范围为0.05～0.10mm，进一步优选为0.06～0.09mm，进一步优选为0.07～0.08mm。具体来说本实用新型的导热胶的厚度可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.10mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm以及0.20mm。

太阳花散热器8中间有中空部分，石墨烯相变材料7放在太阳花散热器8的中空部分中，后盖9用于封住石墨烯相变材料7，散热器平台6放在太阳花散热器8上，通过太阳花散热器8进行散热，太阳花散热器8的外表面涂敷下述石墨烯散热涂层(图3未示出)。

在数个透镜2和散热器平台6之间设置有胶圈3，在数个透镜2边缘外侧设有压圈1，压圈1通过螺丝固定在散热器平台6的边缘，实现数个透镜与光源基板通过胶圈紧密密封。

本实用新型的光源4采用cob集中光源，其中每一个cob光源的直径为9～25mm，优选cob光源的直径为10～20cm，优选cob光源的直径为12～15cm。具体来说本实用新型的cob光源的直径可以为9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm以及25mm。

具体来说，本实用新型涉及的光源模组中的透镜结果如图3所示。通常单一的cob光源，光强非常强，容易刺眼，而本实用新型的光源模组采用多个cob光源，光线更加柔和，可以直视。

在本实用新型中，优选透镜的数量为四个，相应地，光源的数量为四个。

本实用新型的透镜进行了一体化设计，通过例如模压成型的方式一体成型，图3(a)-图3(g)示出了四个透镜多个方向上的视图。在本实用新型中对于成型方式没有进一步的限定，只要可以将数个透镜一体成型即可。

其中，该透镜的投影形状为椭圆形，如图3c所示，该投影的椭圆形的短轴长度范围为15～25mm，优选短轴长度范围为16～24mm，进一步优选短轴长度范围为17～23mm，优选短轴长度范围为18～22mm，优选短轴长度范围为19～21mm。具体来说本实用新型的椭圆形的短轴长度可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm以及25mm。

在一个具体的实施方式中，短轴长度范围为19.05mm-19.15mm，优选短轴长度为19.09mm，如图3(c)中标注的数字所示。

从短轴的切面看(例如图3(a)中的b-b切面)，透镜的内表面底面到最高点的高度范围为5mm～10mm，优选高度范围为6mm～9mm，进一步优选高度范围为7mm～8mm。在一个具体的实施方式中，从短轴的切面看(例如图3a中的b-b切面)，透镜的内表面底面到最高点的高度范围为7.50mm-7.60mm，优选为7.55mm，如图3(a)所示。

该投影的椭圆形的长轴长度范围为25mm～40mm，优选长轴长度范围为28mm～38mm，优选长轴长度范围为30mm～36mm，优选长轴长度范围为31mm～35mm，优选长轴长度范围为32mm～34mm。具体来说本实用新型的椭圆形的长轴长度可以为25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、31mm、32mm、33mm、34mm、35mm、36mm、37mm、38mm、39mm以及40mm。

在一个具体的实施方式中，长轴长度范围为32.28mm-32.38mm，优选32.33mm，如图3(c)中标注的数字所示。

从长轴的切面看(例如图3(a)中的a-a面)，透镜的内表面底面到最高点的高度范围为5mm～10mm，优选高度范围为6mm～9mm，进一步优选高度范围为7mm～8mm。在一个具体的实施方式中，从长轴的切面看(例如图3(a)中的a-a面)，透镜的内表面底面到最高点的高度为7.80mm-7.90mm，优选为7.82mm，如图3(b)所示。

进一步，该透镜的高度范围为15mm～35mm，优选高度范围为16mm～33mm，优选高度范围为17mm～31mm，优选高度范围为17mm～30mm，优选高度范围为17mm～28mm，优选高度范围为17mm～25mm。具体来说本实用新型的透镜的高度可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、31mm、32mm、33mm、34mm以及35mm。

在一个具体的实施方式中，透镜的高度范围为17.25mm-17.35mm，优选为17.31mm，如图3(b)中标注的数字所示。

本实用新型的太阳花散热器8的高度为30～100mm，优选太阳花散热器的高度为35～90mm，优选太阳花散热器的高度为40～80mm，优选太阳花散热器的高度为45mm～70mm，优选太阳花散热器的高度为50～60mm。太阳花散热器8的高度是指图1或图2所示的太阳花散热器外边缘的长度，具体来说，太阳花散热器的高度可以为30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm以及100mm。

其中，太阳花散热器的内直径为50～80mm，优选太阳花散热器的内直径为55～75mm，优选太阳花散热器的内直径为60～70mm，优选太阳花散热器的内直径为63～78mm。太阳花的内直径是指如图2所示的太阳花散热器中空的圆柱体的直径，具体来说，太阳花散热器的内直径可以为50mm、52mm、54mm、55mm、56mm、58mm、60mm、62mm、64mm、65mm、66mm、68mm、70mm、72mm、74mm，75mm、76mm、78mm以及80mm。

其中，太阳花散热器的外直径为120～200mm，优选太阳花散热器的外直径为130～190mm，优选太阳花散热器的外直径为140～180mm，优选太阳花散热器的外直径为150～170mm，优选太阳花散热器的外直径为155～165mm。太阳花的外直径是指如图2所示的太阳花散热器整个圆柱体的直径，具体来说，太阳花散热器的外直径可以为120mm、125mm、130mm、135mm、140mm、145mm、150mm、155mm、160mm、175mm、180mm、185mm、190mm、195mm以及200mm。

图5(a)-图5(b)是本实用新型的一个具体实施方式中的太阳花散热器的结构图，在如5所示的具体的实施方式中，该太阳花散热器的高度为50mm，内直径为72mm，外直径为160mm。

在上文中提到，在本实用新型涉及的光源模组中使用了导热胶5，该导热胶5是含有石墨烯材料的导热胶5。其由包含石墨烯的导热硅脂组合物形成，该导热硅脂组合物在贴合后会凝固为固体，性质稳定不易受外界环境影响，可使光源4中的芯片与太阳花散热器8紧密连接。而另一方面，如果使用普通的导热硅脂的状态易受温度影响而产生游离从而导致芯片与散热平台产生缝隙降低散热效率。通常，包含石墨烯的导热硅脂散热系数为3.0w/m·k以上，而传统的导热硅脂散热系数仅为1.0w/m·k左右，这样采用包含石墨烯的导热硅脂可以将传热性能提升1.5倍以上。包含石墨烯的导热硅脂的使用寿命为10年左右，这也大大优于传统导热硅脂的2年左右，因此，采用包含石墨烯的导热胶可以更好的实现太阳花散热器对光源的散热。所采用的包含石墨烯的导热胶材料在申请人之前的专利cn201210119361.9已经公开，在此不再详述，并在此将cn201210119361.9所公开的内容援引到此。在本实用新型中，光源4通过石墨烯导热硅脂5粘贴在散热器平台6上，实现cob光源的产生的热量迅速通过石墨烯导热硅脂传递到太阳花散热器上，极大提高cob光源芯片的热传导效率，使光源芯片温度得以保持在一个良好的范围内，减小了cob光源芯片的光衰，延长了cob光源的使用寿命。

本实用新型涉及的太阳花散热器8是一个中空的带多齿辐射状翅片的散热结构，石墨烯相变材料灌注入太阳花散热器8的中空部分，待其凝固后呈圆柱形，太阳花散热器8的中空部分会通过散热器平台6和后盖9封住。

本实用新型在太阳花散热器8空腔中内置石墨烯相变纳米储热材料，石墨烯相变材料也可以实现储热均温的作用，进一步提升了散热器的散热效率。本实用新型提供的石墨烯相变纳米储热材料在申请人之前的申请cn201310714156.1中已经公开，其所采用的内层相变层采用各种现有的相变材料制备而成，可以采用固液相变材料、液气相变材料、固固相变材料者固气相变材料，具体材料可以选择有机物或者无机物。优选采用固液相变材料，将固液相变材料储存在变相层内部即可实现，相变材料具有能随温度变化而改变形态并能提供潜热的特性。在相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程中，相变材料将吸收或释放大量的潜热，在此将cn201310714156.1所公开的内容援引到此。相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力，使得其能够较长时间的保持一定的温度，所述固液相变材料相变温度范围0～200℃，材料优选石蜡、微晶体蜡、液体石蜡、

所述光源4通过螺丝固定到太阳花散热器8上，所述太阳花散热器8中空部分放置石墨烯相变材料7，底部通过后盖9封住。石墨烯相变材料7，进一步提升了散热器20％的散热效率，在相同的散热条件下使散热器体积缩小3/4，使led模组更为轻便易安装。本实用新型提供的石墨烯相变纳米储热材料在申请人之前的申请cn201310714156.1已经公开，其所采用的内层相变层采用各种现有的相变材料制备而成，可以采用固液相变材料、液气相变材料、固固相变材料者固气相变材料，具体材料可以选择有机物或者无机物。优选采用固液相变材料，将固液相变材料储存在变相层内部即可实现，相变材料具有能随温度变化而改变形态并能提供潜热的特性。在相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程中，相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力，使得其能够较长时间的保持一定的温度，所述固液相变材料相变温度范围0～200℃，材料优选na2so4·10h2o、石蜡、十六酸、多元醇、结晶水酸盐、磷酸盐、醋酸盐、脂肪烃、脂肪酸、芳香烃。

本实用新型提供的太阳花散热器8外表面涂覆由rlcp石墨烯氟树脂复合材料涂层，增强红外辐射，提升10％散热效率。普通散热器表面辐射系数为0.2，加入rlcp石墨烯氟树脂复合材料涂层后辐射系数增加至0.7。对外辐射和存热大大增强。所采用的rlcp石墨烯氟树脂复合材料在申请人之前的申请cn201310089504.0已经公开，在此不再详述。

实施例

在下述实施例中采用的物质如下所述，在实施例中使用的各物质均为可以商购的物质。

石墨烯相变材料具体制备为：

采用的添加物成分及其质量比为：碳纳米管、石墨烯、颗粒物、气相二氧化硅的质量比为1∶10∶8∶1，全部添加物与下述相变材料的质量比为1∶4。

碳纳米管的纯度≥95wt％，灰分≤0.2wt％。

颗粒物为氧化铝(al2o3)，平均粒径为10um。

相变材料为石蜡，相变温度为70℃。

将石蜡加热至完全融化，再将质量比为1∶10∶8的碳纳米管、石墨烯与颗粒物倒入石蜡熔融液中进行预混，搅拌至混合均匀后，缓慢加入所需质量的气相二氧化硅，继续搅拌至混合均匀后，冷却即可得最终的相变材料。

包含石墨烯的导热硅脂具体制备为：

采用的添加物成分及其质量比如下：碳纳米管、石墨烯、颗粒物的质量比为1∶6∶3，全部添加物与硅油的体积比为6∶4。

碳纳米管的纯度≥95wt％，灰分≤0.2wt％。

颗粒物为包裹石蜡的相变胶囊，包括石蜡的材料为氧化铝，相变温度为29℃，平均粒径为60um。

所述的硅油选择粘度在25℃时为500000cst的二甲基硅油和含氢硅油的混合物。

制备方法

将质量比为6∶3的石墨烯与颗粒物倒入少量硅油中进行预混，在机械搅拌的条件下，缓慢加入所需质量的碳纳米管，同时随时补充硅油直至所需硅油含量。继续机械搅拌半小时后，用对辊研磨机对混合物继续研磨一小时，即得最终硅脂。

rlcp石墨烯氟树脂复合材料具体制备为：

质量百分比50％的氟硅树脂(上海荟研新材料有限公司提供)、40％的丙烯酸稀释剂、4％的电子转移型有机化合物聚丙烯、1％的石墨烯、1％的碳纳米管、1％的钛白粉、3％的固化剂环氧树脂按步骤混合后在常温800-1000转/分钟条件下搅拌均匀形成目标涂料。

在下述实施例中rlcp石墨烯氟树脂复合材料通过如下方法涂敷在太阳花散热器的表面。

实施例1

按照图3的尺寸成形实施例1的透镜，其它结构如图2所示。

采用ф160*50mm公模太阳花散热器(如图5所示)，30w集成光源，光源和散热器平台之间采用上述包含石墨烯的导热硅脂连接，太阳花空腔内部采用上述石墨烯相变材料填充，然后对散热器表面喷涂有100μm的上述rlcp石墨烯氟树脂复合材料，其中，具体步骤为给需要喷涂散热器表面做去油、去污清洁处理，将目标涂料充分搅拌后倒入喷枪，喷枪压力设置为0.4mpa，对准目标表面，两者距离为10-20cm，来回喷涂2-3遍，使涂料均匀覆盖物体表面。涂层均匀、亮泽，其厚度可以根据需要优化选择，涂层可以自然风干固化12小时或者置于烘箱内烘烤10分钟快速固化，形成实施例1的光源模组和路灯模组。在本实施例中，形成的导热胶的厚度为0.07mm。

实施例2

与实施例1相同形成实施例2的光源模组和路灯模组，除了在本实施例中，形成的导热胶的厚度为0.15mm。

实施例3

与实施例1相同形成实施例3的光源模组和路灯模组，除了在本实施例中，形成的导热胶的厚度为0.2mm。

实施例4

与实施例1相同形成实施例4的光源模组和路灯模组，除了在本实施例中，形成的导热胶的厚度为0.01mm。

对比例1

按照图4(a)-图4(g)的尺寸成形对比例1的透镜部分。对比例1中采用直径为22mm或27mm的cob光源。除此之外与实施例1完全相同。

光电参数测试采用ieslm-79-08固态照明产品电气和光度测量方法进行测量，由国家灯具质量监督检测中心检测，所采用的测试设备由卧式分布光度系统、数字功率计和高精度快速光谱辐射计，采用的积分球的直径3m，涂层反射率95％，布置方式采用4π，分布光度计的测试距离为20.36m，测试结果光电测试数据对比如表1所示：

表1光电测试数据

通过表1的数据可以看出，采用本实用新型结构的光源模组可以有效地提升光通量，光效，而色温和显色指数也可以获得保持。