[发明专利]一种大功率LED环射光源组件和应用该组件的环射灯和用途

说明书

技术领域

本发明涉及LED灯具，尤其涉及用于水路或陆路交通指挥中的警示灯和信号灯以及航空显示障碍灯或日常照明所用的环射灯；特别涉及一种大功率LED环射光源组件，还涉及使用该组件的环射灯以及该环射灯的用途。

背景技术

随着发光二极管(LED)芯片技术的不断发展以及发光二极管(LED)封装形式的多样化，使得(LED)在各种新型灯具领域中的应用越来越广泛，产品大多数为LED汽车灯具以及交通信号灯，都是采用了小视角，高光强输出的发光二极管，组成定向光信号灯。而LED发光二极管在环射灯产品上的成功应用范例却很少。如人们通常是把发光二极管直接配置在灯器的圆周面上，或是以尽可能小尺寸的平面光阵单元体按多边形形式排列在灯器的圆周面上，以使LED或LED光阵所发出的光线呈360°方向散射来满足各种环射灯的使用要求，而这样的应用形式其所得到的圆周方向上的光强输出特性曲线往往是呈齿轮状，从而造成灯器在圆周方向上出现有规划的暗区，光线的均匀性和连续性很差。为了满足在圆周方法每个点的输出光强都能达到使用要求，往往需要配置数量很多的LED，并且其结构松散，制作工艺性也很差。

为了解决目前常用的环射灯很少能使用LED作为光源如车顶的信号灯使用白炽灯配以环绕旋转反光镜，耗能高、发光效率低、结构复杂，故障率高的问题。

本发明人于2000年12月28日向中国专利局申请了一种多用途发光二极管环射信号灯，其授权公告号为CN2462230Y，参见图1至图4，把LED光源1头部的透明环氧半球封装体看作是另一个具有光学会聚特性的透镜L，由LED芯片发出的散射光线，其经透镜L的折射后形成了该发光二极管的固有散射角为2Θ的光线输出，当它与平凸透镜3的孔径角重合时，透镜3把2Θ角度的散射光线会聚折射成具有相应截面积的定向光束输出。当由N个平凸透镜密排成一块平面光阵时，该平面光阵输出的是具有与该光阵面积相似的定向集束光，它的能量密度已经是相当地高，并且可以被认为是相对均匀连续的输出。该集束光在圆锥形折射镜4的折射镜4的折射作用下向水平360°方向连续均匀射出，形成了灯器的主体环射光(图示中的箭头实线部分)输出。由LED光源1发出的散射光线其在平面透镜3的孔径角所包含的范围外的部分，则被抛物面反射镜2有效地反射会聚成具有相当能量的定向平行光束射向平凸透镜3，并透过平凸透镜3输出有效光强，这部分的定向光束在平凸透镜3的折射作用下，形成了相当能量的定向折射光线，并经圆锥形折射透镜4的折射，使该环射信号灯除了在环360°水平方向有高光强的连续均匀光线输出以外，其垂直方向上也有相当大的非水平折射光(图示中箭头虚线部分)输出，形成了LED环射信号的有效垂直散射角，扩大了LED环射信号在垂直方向上的可视角度。

依据上述结构和原理设计的单锥结构LED环射信号灯，参见图2和3，光源组件12由平面会聚透镜3，抛物面反射镜2等光学结构零件和发光二极管1以及印刷电路板5组成，圆锥折射镜4置于透明灯罩7内其锥尖对向光源组件12，即置于光源组件定向光线射出方向上使光线呈圆周360°方向扩散发射，折射镜4固定密封在透明灯罩7内，再将装有光源组件12和圆锥反射镜4的灯罩7的底部固定在灯底座11上。

参见图4，双锥组合形式LED环射信号灯具有两个圆锥形折射镜4和4a以及与该两个圆锥形折射镜对应的LED光源组件12和12a，其中光源组件12a与圆锥形折射镜4a组合应用，形成灯具上半部分环射光输出，光源组件12与圆锥形折射镜4组合应用，形成灯具下半部分环射光输出。由透明灯罩7把上述两部分的发光体包容成一个完成密闭的灯体，用联接螺钉6把该灯体固定在灯壳底座11上。

这种LED环射信号灯适合做海上浮标航标灯和高层建筑航空障碍灯以及车用警示灯。但是上述LED环射信号灯只能使用小功率的LED发光二极管。

目前全世界都在寻求解决经济发展和能源短缺的矛盾，随着发光二极管即LED技术的日趋成熟，成本快速下降，LED在汽车灯具、交通信号设备以及照明领域得到愈来愈广泛的应用。LED照明灯具的开发应用必将给整个节能照明和绿色照明行业带来广阔的市场前景与新的经济发展机遇，而大功率LED发光二极管则是照明灯具的必然选择。

目前在水路或陆路交通指挥中的警示灯和信号灯以及航空显示障碍灯或日常照明所用的环射灯已经广泛使用大功率LED发光二极管，比较典型的有以下几种应用：