高照度並長距離的發光二極體光源結構的製作方法
2023-09-17 04:46:55
專利名稱：高照度並長距離的發光二極體光源結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種IPC分類H01L3/00領域的LED燈照明光源的改良結構，尤其是一種高照度並長距離的發光二極體光源結構。
背景技術：
在傳統照明技術中，照明用的人工光源基本上可分為白熱燈、放電燈及固態光源，白熱燈是由燈絲兩端通電升溫達到電磁波釋放進而產生照明光源，放電燈則以高壓通電方式激發燈內之填充氣體游離放電，固態光源則採用電子激發化合物半導體發射光子達到照明目的。
放電燈雖具有高發光效率及高照度優勢，卻礙於過於昂貴的造價成本，遲遲無法被廣泛應用於各種照明設備；相反的，白熱燈因其價格較為便宜，以致路邊的路燈、攜帶方便的手電筒甚至是汽、機車的頭燈等皆採以白熱燈，但白熱燈之發光效率低(8-151m/w)、壽命短(1000h)，正也是消費者所垢病之處。
舉以最常見的路燈為例，夜間道路照明用的路燈仍採以傳統燈泡為主，路燈採用發光效率低的白熱燈卻能達到不錯的照明亮度，乃歸功於經由特別設計而具有光線聚焦功能的燈罩，該燈罩不僅能將使用傳統燈泡的路燈照明光源集中釋放，亦能防止雨衣水滲入燈罩內部造成發光產生高熱傳統燈結構損壞。但是，平心而論，目前道路上採用傳統燈泡的路燈，卻存有擾人之嚴重缺失一、傳統燈泡由電能轉換成光能過程易產生高溫現象，導致傳統燈泡的使用壽命較短而需經常更換，欲將高懸於半空五、六米高的路燈用傳統燈泡更換，並非觸手可及而需配備專用的升降裝置方能使及；就經濟效益而言，單純只為了更換一燈泡而勞勞師動眾，確實也是一種國家資源的浪費。
二、為達到低發光率光源聚焦、防止燈泡釋放光源產生的高溫造成燈罩表面霧化，及防止冰冷雨水滴落在燈罩表面形成內熱外冰的結構破壞，一般以經由聚焦設計的多種膜玻璃燈罩，自然具有一定程度的厚度，而越厚的材料應用相對單價成本亦會成正比成長，顯然，路燈採用傳統白熱燈泡實非一理想之設計。
分類在固態光源範疇內的發光二極體(LED)，發光效率目前雖僅能達到301m/w，但其使用壽命能長達10000h、環保性佳(不含汞)、省電(低電壓驅動、低耗電量)及光源穩固性高(不閃爍)等諸多突出性優點，已成為時代新興產物，加上近年來白光LED技術的突破，便得LED進入一划時代的境界，更因LED燈發光效率及亮度之逐步提升，而有取代傳統白熱燈泡(如鎢絲燈泡、滷素燈)的趨勢。
LED燈雖具有多項優點，但以目前技術研發出的LED燈，其發光效率僅25～301m/w，欲利用目前研發的LED燈應用在長距離的路燈上，從而達到電力資源節省的目的，最直接的方式就是通過高發光效率的大型LED燈進行光源採集，但礙於目前LED的製造技術，此方法付諸實現可謂遙遙無期，縱使技術上能達到高發光效率LED之製造目標，昂貴之造價成本相信會讓人望之怯步。
於是，本創作人便開始嘗試以成本低廉的之多顆LED相互水平串接，採用多顆LED燈相互串接成一水平照明光源構思，雖能使由多顆LED照明光源達到照度上的提升，但卻存在極需改善的技術課題由於LED燈本身為(散光)特性，釋放的光度是呈夾角錐形光束大面積的擴散，以致於LED燈的照明距離越遠，其照明光度亦隨下減弱；因此，上述採用多顆LED燈水平串接方式，雖能達到正下方水平照明光源的釋放方式，但對於動輒五、六米高的路燈而言，僅靠近光源處較為明亮中段及下段則呈現大面積的錐形微弱照明光源，此種設計方案對於行車的照明指引有功效，卻遠不及現有的傳統燈泡。
綜上所述，為使LED燈照明光源集中，市售的LED燈照射夾角皆應縮小(最小照射夾角設計能達到15～20度)；如將此方案應用於長距離照明時(如用於路燈)，則更需藉助反射鏡之類的燈罩予以輔助照明，以改善LED因照射角度設計問題而造成的衍生光源(發散)缺失。
但是，輔以光線集中的燈罩設計方式，對於LED燈的遠距離照明光度卻並無多大助益，探究原因，乃LED燈的光指向性強，其光源大部份是由前方射出，僅有少量之微弱光線會由側面射出，以致無足夠的光源供反射鏡燈罩聚焦集中光源。
由上述LED燈的優缺點剖析中進一步獲知，民間採用的LED燈做為手電筒，也會產生光源(發散)現象，而無法達到遠距離被照射物的高照度反射強度的目的，以致從事夜間活動者，仍捨棄使用壽命長、耗電量低的LED手電筒，而採用由燈罩集光的傳統燈泡為主的手電筒，來進行夜間活動的照明需求。
由此，圍繞一個總的發明構思，在低成本的前提下，運用一種或多種技術方案，解決在不藉助反射鏡或聚焦物輔助照明的前提下下，即能獲得一種遠距離照明光度的發光二極體光源結構及由此設計並針對不同用途所產生的各種照明裝置，乃是目前急待攻克的問題。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種高照度並長距離的發光二極體光源結構。所述的光源結構可形成一長距離的集中光源，進而在長距離照明的狀態下，仍使照射光源具有高照度的效果。為此，本實用新型解決所述問題的技術方案是，一種高照度並長距離的發光二極體光源結構，具有燈體連接座，其中，所述的燈體連接座上設有至少一個以上的LED燈單元，在所述的LED燈單元內設有至少兩隻以上的LED燈，且其中至少有一隻LED燈的底部與所述的燈體連接座之間具有一個傾斜角θ。並且，所述的LED燈單元，其單元內的LED燈可呈環形結構排列；而其單元內的LED燈的底部與所述的燈體連接座之間的傾斜角θ等於LED燈單元照射被照物時所形成的照射夾角；同時，在其單元內呈環形結構排列的LED燈彼此之間並聯連接；並且，在其單元內的呈環形結構排列的LED燈是以設置在單元中心位置的LED燈為核心，而其餘的LED燈，其燈的底部皆與所述的燈體連接座之間具有傾斜角，整體LED燈單元的形狀呈花苞形狀；而位於單元核心位置的LED燈其底部與所述燈體連接座之間的傾斜角等於零。
相比現有技術，本實用新型所具有的實質性特點和技術進步是十分明顯的將多隻LED燈集中在一起設置在燈體連接座上構成一個LED燈單元；除了設置在LED燈單元中心位置的LED燈其燈座與燈體連接座之間的連接關係是平面設置外，與中心LED燈相鄰的其它LED燈，其燈的底部都與燈體連接座之間形成了傾斜角。於是，由LED燈單元發出的照明光束會交迭匯聚於共同中心點，從而形成一個長距離又且集中的光源，進而在實現長距離照明的狀態下，仍具有高照度的功效。
圖1是本案中的單只發光二極體的結構外觀分解示意圖；圖2是本案的LED燈單元中的環列狀發光二極體與燈體連接座之間形成了傾斜角θ的結構示意圖；圖3是本案中的LED燈單元所構成的光源結構的俯視示意圖；圖4是本案中的LED燈單元所構成的光源結構的光源結構的側面示意圖；圖5是本案中的LED燈單元所構成的光源結構發出的光源相互交迭時的狀態示意圖；圖6是本案中的LED燈單元與燈體連接座之間結構的另一實施例示意圖。
圖中1-LED燈單元，2-LED燈，2a-LED燈，210-基腳，211-光晶體，230-罩體，3-燈體連接座結合座，4-被照射物。
具體實施方式
結合以上附圖，本實用新型涉及一種高照度並長距離的發光二極體光源結構，具有燈體連接座3，其中，所述的連接座3上設有至少一個以上的LED燈單元1，在所述的LED燈單元1內設有至少兩隻以上的LED燈2、2a，且其中至少有一隻LED燈2a的底部與所述的燈體連接座3之間具有一個傾斜角θ。並且，所述的LED燈單元1，其單元內的LED燈可呈環形結構排列；而其單元內的LED燈的底部與所述的燈體連接座3之間的傾斜角θ等於LED燈單元照射被照物時所形成的照射夾角；同時，在其單元內呈環形結構排列的LED燈彼此之間並聯連接；並且，在其單元內的呈環形結構排列的LED燈是以設置在單元中心位置的LED燈為核心，而其餘的LED燈，其燈的底部皆與所述的燈體連接座3之間具有傾斜角，整體LED燈單元的形狀呈花苞形狀；而位於單元核心位置的LED燈其底部與所述燈體連接座之間的傾斜角等於零。具體地說，由圖1所示，本案中所採用的發光二極體光源是一種既環保又省電而使用壽命又長的一般型LED燈2，該LED燈2的外部為一透光的呈子彈型罩體230，罩體230內埋設有一正、負極的基腳210，該基腳210的上端設置有一發光晶體211，基腳210通電後即可使發光晶體211釋放出照明光源，光源則會由子彈型罩體230的前端呈夾角狀的照射角度以錐形光束的形式發出光亮。由於LED燈2的照度與照明距離呈反比關係，即，越靠近LED燈2的罩體230的釋放端部越近，則被照物面積射入的光量就越多，肉眼觀之被照物的反射光相對越強(光亮)，反之，隨著照明距離的延伸相對遠距離的LED照度則顯得不足，肉眼觀察時是呈現弱光姿態的。
本實用新型的最佳實施例可參照圖2至圖4圖，在圖中，呈水平形狀的燈體連接座3與LED燈2、2a相互連接其呈直排的形狀，其中，LED燈2與該燈體連接座3呈水平貼齊狀態，並以該呈水平狀的LED燈2位於燈體連接座3的中心位置(此中心LED燈2也可因應環境需求而省略不用)，而圍繞該中心LED燈2所設置的LED2a有數個之多(環列狀的LED燈2a數量，可根據實際需求任意增減)，這些LED燈2a呈環形狀，是以各LED燈2a照射光源共同交迭點方向相對燈體連接座3傾斜出一個θ角，而傾斜的LED燈2a之間相互緊靠；由圖2、3所示，包括中心LED燈2在內的這些緊靠在一起的LED燈實際上就是一個LED燈單元1，且該單元呈現出一種花苞型的形狀。
再參照圖5，所述的LED燈單元1可透過中心LED燈2周圍環列設置的LED燈2a，以一(相對燈體連接座3)預設的傾斜θ角進行布局排列，使得周圍環列的LED燈2a在發出照明光束時，會產生θ角的錐狀形照射夾角並相互傾斜照射在被照射物4上；各具有傾斜θ角的LED燈2a發出的光束，則會因該θ傾角關係而相互交迭匯聚；圖示中的中心LED燈2的直線照射方向則與這些光束迭加匯聚，從而形成一集中的光源，與此同時也提升了LED燈單元本身發出光束照度的距離。同時，還可通過多隻LED2a燈光束交迭匯聚的集中光源的優勢使LED燈單元1的照明射程大幅度延長，而仍不失去長距離照明光源所具有的高照明的功效。再看圖6，是本實用新型的另一實施例。它的特點是承載著LED燈單元1的燈體連接座3，其本體呈傾角形狀，它可使LED燈2a與燈體連接座3之間的結合成傾角狀的排列形式，它同樣具有交迭匯聚集中光源的長距離照度的功能。
本實用新型案例中的發光二極體之所以可以構成LED燈單元1，其根本原因是由於相互傾斜成環狀又緊靠排列的LED燈2a的設計所致，這種設計可使照明體在長距離照明的狀態下保持高照度的功效；因而，也可將本發明的LED燈單元1與手電筒結合使用，使其成為一種可長距離、高照度發光二極體手電筒。
進一步地說，道路兩側的路燈結構，也可採用以本實用新型的設計方案，以發光二極體光源作為照明光源，按上述LED燈單元與燈體連接座的連接方式達到照明光源距離延長的功效，同時，在此照明距離延長的前提下仍能保持高照度的功效。
由於路燈是呈高懸狀，若使本實用新型的發光二極體光源結構達到傳統燈泡的照射距離，則在多隻傾斜環列的LED燈之間，應採取LED燈之間非相互緊靠的方式，以擴大光源結構的照明距離長度，並透過多組發光二極體光源結構，以同心圓的方式層層環圈排列，就能使路燈燈罩內的發光二極體光源結構達到與傳統燈泡照射時的相同照射距離和相同的高照度。
此外，若將本實用新型的發光二極體光源結構應用於路燈，取代傳統壽命短的白熱燈泡，一是能通過發光二極體使用壽命長的優勢，大幅度地延長路燈燈泡的更換周期，二是可免除其它的聚焦輔助工具，而僅以一般的防塵、防水用的透明基材製成輕薄的燈罩即可達到傳統厚重路燈燈罩的相同功效。
值得一提的是，本實用新型的發光二極體光源結構，雖然輸出電壓不變，但若採用二極體之間的並聯連接方式則可使電流增加，從而大幅度地提升照明時的使用時間，而且，不必擔心其中的某隻LED燈損壞時而造成照明功效喪失的問題。
此外，經本發明人多次試驗發現，多隻環列布局的LED燈，其與燈體連接座之間構成的傾斜θ角，如採用對應LED燈出廠設計時的照射夾角，就能達到最佳照明的距離及最佳照度的功效。
由上諸例僅為用以解釋本實用新型的較佳實施例，並非企圖以這些事例對本實用新型作任何形式上的限制，反之，凡有與本實用新型在相同的創作主張下所作的任何修飾或變動，皆應包括在本實用新型保護的範圍內。
權利要求1.一種高照度並長距離的發光二極體光源結構，具有燈體連接座，其特徵是，所述的連接座上設有至少一個以上的LED燈單元，且所述LED燈單元，其單元內至少有兩隻LED燈的底部與所述的燈體連接座之間具有一個傾斜角θ。
2.根據權利要求1所述的高照度並長距離的發光二極體光源結構，其特徵是，所述的LED燈單元，其單元內的LED燈呈環形結構排列。
3.根據權利要求1所述的高照度並長距離的發光二極體光源結構，其特徵是，所述的LED燈單元，其單元內的LED燈的底部與所述的燈體連接座之間的傾斜角θ等於LED燈單元的照射夾角。
4.根據權利要求1或2所述的高照度並長距離的發光二極體光源結構，其特徵是，所述的LED燈單元，其單元內的呈環形結構排列的LED燈彼此之間並聯連接。
5.根據權利要求1或2所述的高照度並長距離的發光二極體光源結構，其特徵是，所述的LED燈單元，其單元內的呈環形結構排列的LED燈以設置在中心位置的LED燈為核心，其餘LED燈的的底部皆與所述的燈體連接座之間具有傾斜角，且LED燈單元整體呈花苞形狀。
6.根據權利要求1或2所述的高照度並長距離的發光二極體光源結構，其特徵是，所述的LED燈單元，其單元內的呈環形結構排列的LED燈，其位於核心的LED燈其底部與所述燈體連接座之間的傾斜角等於零。
專利摘要本實用新型涉及一種高照度並長距離的發光二極體光源結構，具有燈體連接座，其中，所述的連接座上設有至少一個以上的LED燈單元，且所述LED燈單元內至少設有兩隻LED燈，所述LED燈的底部與所述的燈體連接座之間具有一個傾斜角θ。由於本光源結構採用的傾角設計的LED燈，可使本新型的發光二極體光源結構釋出的照明光束交迭匯聚形成一集中的光源，使長距離照度形成累進的提升，進而實現在長距離照明狀態下，其光源仍具有高照度的效果。
文檔編號F21S2/00GK2796105SQ20052001850
公開日2006年7月12日 申請日期2005年5月12日 優先權日2005年5月12日
發明者羅百良 申請人:羅百良, 劉春生