[发明专利]LED灯具配光模块的设计方法无效

专利信息
申请号: 201110008383.3 申请日: 2011-01-15
公开(公告)号: CN102121678A 公开(公告)日: 2011-07-13
发明(设计)人: 刘伟奇;杨罡;靳宝玉 申请(专利权)人: 珠海晟源同泰电子有限公司
主分类号: F21V13/04 分类号: F21V13/04;F21V19/00;F21Y101/02
代理公司: 珠海智专专利商标代理有限公司 44262 代理人: 张中
地址: 519085 广东省珠海*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: led 灯具 模块 设计 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及LED照明领域,尤其是涉及一种大功率LED路灯、隧道灯、工矿灯等灯具配光模块的设计方法。

背景技术

LED照明光源作为新型的照明光源,其具有节能、环保、使用寿命长、低耗等优点,已经广泛应用于家庭照明、商业照明、公路照明、工矿照明等场合。

LED照明光源在公路照明的应用主要是LED路灯或隧道灯的应用,现有的LED路灯或隧道灯具有一根灯柱,在灯柱上端安装有灯头,灯头包括灯罩、壳体等,并在灯罩内设置LED配光模块。常见的LED配光模块具有一块基板,基板上封装有一颗或多颗LED芯片,并且在LED芯片前套装有透镜,LED芯片发出的光通过透镜后折射向路面。如果没经过二次光学设计,LED芯片发出的光线在地面上投影的光斑呈圆形,总有一部分光线照射在路肩、人行道或者车道旁边的景观上,导致光的浪费和光污染,路面也需要配置更多的灯具才能使照度符合标准,造成能源的损耗。目前,比较理想的光斑是根据道路的形状设定的照度均匀的矩形光斑,光斑按路面照度要求分布,无多余光照射人行道或路边景观,符合节能和按需分配光的要求。

公告号为CN201348195Y的中国实用新型专利公开了一种名为“LED路灯透镜装置”的发明创造,该透镜装置与LED芯片的结构图如图1所示,其具有一个长方体的基座11,基座11的下方设有向下延伸的椭圆柱体12,椭圆柱体12顶面的中部设有向下凹陷的中空部13,基板15封装在中空部13内。在基板15的下端面封装有一颗LED芯片14,LED芯片14发出的光线穿过椭圆柱体12射向路面。由于椭圆柱体12的一对侧面是平面,且下端面大致呈矩形,因此光线穿过椭圆柱体12下端面后形成的光斑大致成矩形,可避免光线射向路肩而造成光能浪费和光污染。

但是,由于LED芯片14的发光角大致为170°,因此部分光线将从椭圆柱体12的侧壁射出,这部分光线往往射向距离被照面较远的地方。因此,LED芯片14发出的光线穿过该透镜装置后仍有部分光线未能得到充分利用,同时,LED光源发光角大于眩光角后会产生眩光,对行人和行车造成安全隐患,路面照度不足,还需要增加LED芯片的数目和灯具的功率,导致电能的浪费。

并且,道路照明中要求被照面的照度均匀,如果没有对LED光源进行二次配光设计,就会导致LED芯片发出的光线照射在路面上时,出现部分区域较亮,部分区域较暗的情况,不利于行人以及驾驶员观察路面情况,造成安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以低损地形成矩形光斑的LED灯具配光模块的设计方法。

为此,本发明提供的LED灯具配光模块的设计方法中,该LED灯具配光模块包括基板,基板上封装有LED芯片、沿LED芯片的照射方向上设置匀光聚束反光器,在匀光聚束反光器出光方向上设置有用高透光率材料制成的光束整形扩束器,光束整形扩束器具有朝向匀光聚束反光器的一面设有入射面以及与入射面相对一面设有出射面,该方法包括根据被照面的照度要求和和环境要求确定LED芯片的位置以及匀光聚束反光器的收敛角度,并将LED芯片发出的光经过匀光聚束反光器后的等照度面划分成多个面积相等的网格,将被照路面也划分成同样多个面积相等的网格;根据光分布及照明要求确定LED芯片发出的光线经过匀光聚束反光器后的最大出光角,建立被照面的网格与路面网格之间的对应关系,并根据光束整形扩束器材料的折射率计算LED芯片的光需要偏转的角度,根据光分布情况以及最大出光角计算光束整形扩束器的在第一方向的曲线,再在与第一方向垂直的第二方向上进行柱面延伸,得到入射面及出射面的曲面形状。

由上述方法设计的LED灯具配光模块中,匀光聚束反光器能将LED芯片发出的光线收敛在一个较小的出光角内,并且,设计过程中通过匀光聚束反光器控制光线出射的最大出光角,这样LED芯片发出的光线聚集在LED芯片的正前方射出,再通过光束整形扩束器的折射形成矩形的光斑,从而符合被照面的要求,防止眩光的产生和减少光的浪费。

一个优选的方案是,建立被照面的网格与通过匀光聚束反光器后光等照度面的网格关系的步骤中,以被照面上任一等照度面网格的光通量与被照面网格的光通量相等为条件。

由此可见,根据上述条件设置的LED灯具配光模块,能确保LED芯片发出的光线均匀的射向路面,从而确保被照路面受光均匀,避免在路面上形成间隔的光亮区域与暗淡区域,有利于驾驶员以及行人看清楚路面情况。

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