LED光學單元的製作方法

2023-04-23 13:27:56

本實用新型屬於半導體照明技術領域，具體涉及一種LED光學單元。

背景技術：

近年來由於LED技術的發展，LED照明已經開始被大多數用戶認可並採用，各種LED燈具層出不窮，LED光學單元的結構也多種多樣。現有的LED光學單元大都採用額外的LED驅動電源進行驅動，無疑給LED燈具增加一定的成本和額外的體積。線性恆流驅動電路，能夠將交流電路轉換為直流電路，可以直接用來驅動LED，當前逐步應用於LED照明應用領域，可以直接替代驅動電源，大幅降低整燈製造成本。但是現在的線性恆流驅動電路一般都採用的是普通IC晶片進行驅動，驅動的電流大小由IC晶片進行控制，而IC晶片的驅動輸出能力有限，無法輸出高壓的線性恆流驅動電流，為了獲得高壓線性恆流驅動電流，會採用多塊IC 晶片疊加的方式進行輸出，這樣，又會導致過多應用IC晶片，使得在輸入電壓大幅波動或上升的時候，整燈的功率會上升很快，導致IC的溫度和燈珠的溫度大幅上升，過早進入自動的過溫保護和過壓保護，導致燈具閃爍或者滅燈，而且如果不加大容量的電解電容進行儲能濾波的話，會產生100HZ的頻閃，可靠性差，安全性低。

傳統的LED光學單元採用LED透鏡進行二次配光設計，然而現有的LED透鏡大部分是針對單顆光源進行設計的，透鏡底部設有一個LED燈腔，只能放一顆LED光源，透鏡表面不平滑、凹凸不平。戶外燈具長期暴露於充滿粉塵、油煙、汽車尾氣等汙染物的空氣中，透鏡表面不平容易藏、沾染灰塵，透鏡表面覆蓋灰塵後影響出光效率，大幅度降低光通量。同時，每顆LED光源都對應一個透鏡，配光形式單一、形狀不規則，加工難度較大、製造成本較高。並且，現有的LED燈具通常具有多個透鏡面蓋，不能進行整體光學設計，光能利用不充分。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的是現有LED光學單元驅動可靠性差、安全級別低，配光形式單一、不能進行整體光學設計的技術問題，提供一種安全性好、可靠性高、配光形式多樣、只採用一個光學面罩進行整體光學設計的LED光學單元。

為了解決本實用新型的技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：LED光學單元，包括光學面罩1、反光板2、LED燈板3和驅動模塊4，所述LED燈板3上貼有LED燈珠，所述驅動模塊4包括鋁基板41，所述鋁基板41上布有LED驅動電路42；所述LED驅動電路42包括調光控制模塊421、濾波整流模塊422和高壓線性恆流模塊423，所述調光控制模塊421通過調光信號端424和高壓線性恆流模塊423連接，所述濾波整流模塊422一端和交流市電連接，另一端和高壓線性恆流模塊423連接，所述高壓線性恆流模塊423與至少一組相互並聯的LED及其迴路連接；所述反光板2內嵌於所述光學面罩1內，所述LED燈板3固定在反光板2上。

優選地，所述調光控制模塊421包括PWM-、自恢復保險絲F1、第一電阻R1、光耦U1、二極體D1和PWM+，所述光耦U1包括一個光敏二極體D2和一個三極體D3，所述三極體D3集電極串聯第二電阻R2後與調光信號端424連接，所述三極體D3發射極接地，所述PWM-、自恢復保險絲F1和第一電阻R1依次與光敏二極體D2輸入端連接，所述PWM+、二極體D1依次與光敏二極體D2輸出端連接。

優選地，所述驅動電路42還包括TVS管，所述TVS管並聯在PWM+和PWM-之間，一端連接在PWM+和二極體D1之間，另一端連接在PWM-和自恢復保險絲F1之間。

優選地，所述光學面罩1為透明材質製成，其外表面為光滑曲面，構成出光面11，光學面罩1內表面為入射面12，光學面罩1內部為光學空腔13。

優選地，所述入射面12中間部分為配光面121，兩端部分為光滑曲面122，所述配光面121與光滑曲面122相鄰的兩側都分別設有定位反光板2的卡點14。

優選地，所述配光面121設置多個褶皺1211，所述褶皺1211依次連接。

優選地，所述光學面罩1縱向有一條中心軸線15，所述褶皺1211在中心軸線15上的位置最高，向兩側逐漸降低。

優選地，所述反光板2內置於光學空腔13內；所述反光板2呈「 」形，包括一個底面21和兩個從底面21向上延伸至配光面121的反射面22；所述反射面22與光學面罩1無縫接合，通過卡點14定位。

優選地，所述配光面121夾在所述兩個反射面22之間，形成配光區域。

優選地，所述底面21中心設有安放光源的窗口211，所述LED燈板3固定在窗口211上。

優選地，所述光學面罩1設有邊緣結構16，所述邊緣結構16上均勻布置有用於固定光學面罩1的定位孔161，所述邊緣結構16上設有防水膠圈槽162。

優選地，所述出光面11與入射面12之間的厚度為1mm~6mm。

優選地，所述反光板2為不透明高反射率材質製成。

優選地，所述定位孔161從邊緣結構16由裡向外設置。

優選地，所述防水膠圈槽162內嵌有密封膠圈，提高IP防護等級。

優選地，所述光學面罩1上設有呼吸器，可提高防水能力，提高IP等級。

優選地，所述光滑曲面122與所述反射面22組成的封閉空間，用於安放電子元器件。

優選地，所述反光板2底面21上還設有螺絲孔212，用於將反光板2固定於型材上。

與現有技術相比，本實用新型獲得的有益效果是：

本實用新型公開的一種LED光學單元，採用高壓線性恆流驅動，不需要額外的電源，大大減小產品體積和成本，利於產品小型化設計。濾波整流模塊能夠有效避免用高壓線性恆流驅動的LED燈具在使用過程中的頻閃。被光耦U1隔離的調光控制模塊兩端避免了直接電連接，不僅有效防止了內部的高壓控制電路與外部的低壓電路之間因電連接引起的幹擾，還能防止觸電。TVS管並聯在PWM+和PWM-之間，當外部輸入高壓時，可以通過自恢復保險絲F1和TVS管進行保護，自恢復保險絲F1還可以有效避免大電流損壞高壓線性恆流模塊，通過TVS管還能避免瞬間高電壓損壞調光控制模塊的主控晶片，因而從大電流和瞬間高電壓兩個角度，提供了對調光控制模塊主控晶片的全面保護。

本實用新型公開的一種LED光學單元，採用光學面罩和反光板的設計，一套燈具僅需一套光學面罩和反光板，大幅度降低了產品開發的成本。LED光學空腔大，放置多顆光源時，反光板利於混光，達到色度均勻，降低眩光。光學面罩出光面為光滑平面，不易於灰塵的粘附和積累，另外受到自然風雨衝洗時會有自潔效果，減小後期人工維護成本。傳統透鏡面蓋為排列的多個透鏡，表面凹凸不平，極易積灰，雨水衝洗也達不到清潔效果。光學面罩上設有呼吸器和防水膠圈，可提高防水能力，提高IP等級。LED光學單元採用從內安裝方式，打破傳統的從外安裝方式，更有利於光學面罩表面的清潔、維護。

附圖說明

圖1為LED光學單元結構圖。

圖2為LED光學單元爆炸圖。

圖3為光學面罩結構圖。

圖4為光學面罩主視圖。

圖5為反光板結構圖。

圖6為驅動電路原理圖。

附圖標記：1、光學面罩；11、出光面；12、入射面；121配光面；1211、褶皺；122、光滑曲面；13、光學空腔；14、卡點；15、中心軸線；16、邊緣結構；161、定位孔；162、防水膠圈槽；2、反光板；21、底面；211、窗口；212、螺絲孔；22、反射面；3、LED燈板；31、LED燈珠；4、驅動模塊；41、鋁基板；42、LED驅動電路；421、調光控制模塊；422、濾波整流模塊；423、高壓線性恆流模塊；424、調光信號端。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的實施方式做更詳細的說明。

參見附圖1至附圖5所示，LED光學單元，包括光學面罩1、反光板2、LED燈板3和驅動模塊4，所述LED燈板3上貼有LED燈珠，所述驅動模塊4包括鋁基板41，所述鋁基板41上布有LED驅動電路42；所述LED驅動電路42包括調光控制模塊421、濾波整流模塊422和高壓線性恆流模塊423，所述調光控制模塊421通過調光信號端424和高壓線性恆流模塊423連接，所述濾波整流模塊422一端和交流市電連接，另一端和高壓線性恆流模塊423連接，所述高壓線性恆流模塊423與至少一組相互並聯的LED及其迴路連接；所述反光板2內嵌於所述光學面罩1內，所述LED燈板3固定在反光板2上。

進一步地，所述調光控制模塊421包括PWM-、自恢復保險絲F1、第一電阻R1、光耦U1、二極體D1和PWM+，所述光耦U1包括一個光敏二極體D2和一個三極體D3，所述三極體D3集電極串聯第二電阻R2後與調光信號端424連接，所述三極體D3發射極接地，所述PWM-、自恢復保險絲F1和第一電阻R1依次與光敏二極體D2輸入端連接，所述PWM+、二極體D1依次與光敏二極體D2輸出端連接，被光耦U1隔離的調光控制模塊421兩端避免了直接電連接，不僅有效防止了內部的高壓控制電路與外部的低壓電路之間因電連接引起的幹擾，還能防止觸電。另外還可以通過調節輸入端改變輸出端佔空比，調節輸出電流的大小，達到精準調節負載LED功率大小的目的。

進一步地，所述驅動電路42還包括TVS管，所述TVS管並聯在PWM+和PWM-之間，一端連接在PWM+和二極體D1之間，另一端連接在PWM-和自恢復保險絲F1之間。當外部輸入高壓時，可以通過自恢復保險絲F1和TVS管進行保護，自恢復保險絲F1還可以有效避免大電流損壞調光控制模塊421，通過TVS管還能避免瞬間高電壓損壞調光控制模塊421的主控晶片，因而從大電流和瞬間高電壓兩個角度，提供了對調光控制模塊421主控晶片的全面保護。作為次選方案，PWM+和PWM-之間也可以並聯壓敏電阻。

進一步地，所述光學面罩1為透明材質製成，其外表面為光滑曲面，構成出光面11，光學面罩1內表面為入射面12，光學面罩1內部為光學空腔13。

進一步地，所述入射面12中間部分為配光面121，兩端部分為光滑曲面122，所述配光面121與光滑曲面122相鄰的兩側都分別設有定位反光板2的卡點14。

進一步地，所述配光面121設置多個褶皺1211，所述褶皺1211依次連接。

進一步地，所述光學面罩1縱向有一條中心軸線15，所述褶皺1211在中心軸線15上的位置最高，向兩側逐漸降低。

進一步地，所述反光板2內置於光學空腔13內；所述反光板2呈「」形，包括一個底面21和兩個從底面21向上延伸至配光面121的反射面22；所述反射面22與光學面罩1無縫接合，通過卡點14定位。

進一步地，所述配光面121夾在所述兩個反射面22之間，形成配光區域。

進一步地，所述反光板2為不透明高反射率材質製成，所述配光面121夾在所述兩個反射面22之間，形成配光區域，反射面22用於將側邊光反射至配光區域中，沒有光線從入射面12的兩端光滑曲面122折射出去。

進一步地，所述底面21中心設有安放光源的窗口211，所述LED燈板3固定在窗口211上。

進一步地，所述光學面罩1設有邊緣結構16，所述邊緣結構16上均勻布置有用於固定光學面罩1的定位孔161，所述邊緣結構16上設有防水膠圈槽162。

進一步地，所述定位孔161從邊緣結構16由裡向外設置，採用從內安裝方式，打破傳統的從外安裝方式，更有利於光學面罩表面的清潔、維護。

進一步地，所述出光面11與入射面12之間的厚度為1mm~6mm。

進一步地，所述防水膠圈槽162內嵌有密封膠圈，提高IP防護等級。

進一步地，所述光學面罩1上設有呼吸器，可提高防水能力，提高IP等級。

進一步地，所述光滑曲面122與所述反射面22組成的封閉空間，用於安放電子元器件。

進一步地，所述反光板2底面21上還設有螺絲孔212，用於將反光板2固定於型材上。

以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例之一。顯然，本實用新型不限於以上實施例，還可以有許多類似的改形。本領域的普通技術人員能從本實用新型公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本實用新型所要保護的範圍。