適用於路燈的大功率led的製作方法
2023-04-24 19:19:46
專利名稱：適用於路燈的大功率led的製作方法
技術領域：
適用於路燈的大功率LED
技術領域：
本實用新型涉及光學照明領域，具體是一種適用於路燈的大功率LED封裝 結構。
背景技術：
現有的大功率LED產品封裝工藝技術中，為了外量子效率，通常採用以下 兩種方式(l)在LED晶片的光路上設置兩個矽膠層，分別選用折射率較高的矽 膠與折射率較低的矽膠，使LED光線依次經過折射率較低的矽膠層和折射率較 高的矽膠層，通過介質折射率的漸變減少全反射，提高出光率；(2)將最外層介 質設計成凸透鏡，減小全反射的機率，提高出光效率。通過上述兩種方式或者兩 種方式的結合，都可以達到提高外量子效率的目的。但是這樣封裝結構的LED 並不能直接用於道路照明，其照射範圍和照度分布均不滿足道路照明要求，在制 造路燈時需要進行二次光學處理，二次光學處理另加的光學元件都會造成一定的 光損失，導致燈具效率降低。
實用新型內容
為了克服現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型提供一種適用於路燈的大 功率LED，通過改進結構使其不用二次光學處理便可直接用於道路照明，在提 高外量子效率的前提下減少光損失，提高燈具效率。
為此，本實用新型採用以下技術方案適用於路燈的大功率LED，其特徵 在於它包括導熱支架、設於導熱支架上的LED晶片和設於LED晶片發光光路 上的透光介質層，所述的透光介質層至少包括一透鏡，該透鏡的頂面包括平滑連 接的非球面和曲面，所述的曲面上設有凹陷部。LED所發出的光線經過頂面的 折射之後，會形成一窄長照射區域，根據路燈的使用要求，適當調整非球面和曲 面的參數，可達到照射範圍要求，區域內照射均勻。安裝本實用新型LED的路 燈不需要進行二次光學設計便可投入使用，對路燈製造廠家十分方便，也減少了 光損失，提高了燈具效率。透鏡頂面的非平面設計同樣可以減少全反射，達到提 高外量子效率的目的。
作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發明採取如下技術措施或是如 下技術措施的任意組合所述透鏡的底平面由一半圓面和一半繭形面組成，所述
3的非球面為自半圓面圓弧出發向上延伸形成的半環弧形側壁面，而所述的曲面則 為由底平面的繭形邊出發坡狀延伸至頂面頂部並與非球面平滑連接的曲形面。非 球面的作用與原有的透鏡類似，使LED發出的光線照射到更大的範圍，但如只 使用全環非球面組成的透鏡，則其照射範圍將會是一圓形區域，而對於路燈來說， 所要求照射的縱向範圍比橫向範圍大，圓形區域並不合適。本發明用曲面代替全 環中一半的非球面，改變經該部分的LED光線的照射角度，使其部分疊加到非 球面的照射區域側，並增加照射區域的縱向長度，並能改善照明區域的照度分布， 使之更符合滿足截光型分布要求。
所述的凹陷部包括位於頂面頂部、圓心與底平面半圓部圓心在同一豎直線上 的內凹半圓和從內凹半圓的直線端出發，沿曲面向下逐漸延伸的內凹段，凹陷部 以同心半圓的圓心部分最深，向外向下逐漸變淺。凹陷部調節了部分光線的照射 角度，進一步改善照度，提高光線利用率。
所述的透光介質層還包括設於透鏡和LED晶片之間的導光層和光轉換材料 層，光轉換材料層位於導光層和透鏡之間。導光層和光轉換材料層都用折射率較 高的材料製成，LED晶片發出的光依次經過導光層、光轉換材料層和透鏡的折 射，折射率逐漸增大，能進一步減少全反射，提高外量子效率。導光層將光轉換 材料層與LED晶片相隔離，減小晶片工作發熱對光轉換材料的影響。
所述的導熱支架上設有反光杯，反光杯具有LED安裝面和光反射斜面，LED 晶片設於LED安裝面上，反光杯起反光、聚光作用，提高光線利用率。LED安 裝面和光反射斜面之間的角度為10° —90° 。
所述的透鏡下側設有連接柱，反光杯周緣設有與透鏡底面配合的凸圈，連接 柱插設於導熱支架內使凸圈與透鏡底面緊密貼合，透鏡與反光杯之間形成一密閉 腔體，該密閉腔體內填充導光層和光轉換材料層，連接可靠，裝卸方便。
所述的凸圈上設有電連接件，電連接件與LED晶片的電極電連接，電連接 件用以將LED晶片與外電路電連接。
所述的反光杯內設有複數個LED晶片，這些LED晶片通過串聯、並聯或串 並聯與電連接件相連。根據使用需要，LED晶片可釆用同色或者不同色的晶片， 配合發出不周顏色的光。有益效果本實用新型免去了現有技術中需要在路燈上加設的二次光學處理 元件，在保證外量子效率的前提下減少了光損失，提高了燈具效率，結構可靠， 裝卸使用方便。
圖1為本實用新型的結構示意圖。 圖2為圖1的另一視圖。 圖3為本實用新型的結構分解示意圖。 圖4為本實用新型光學處理部分的結構示意圖。 圖5為本實用新型透鏡的示意圖。 圖6為本實用新型透鏡的另一示意圖。 圖7為本實用新型透鏡的另一示意圖。 圖8為本實用新型透鏡的另一示意圖。 圖9為本實用新型的光路示意圖。 圖IO為本實用新型的照度示意圖。 圖11為本實用新型的朗伯分布圖。 圖12為本實用新型C平面0。 -180°光強分布曲線圖。 圖13為本實用新型C平面90° -270°光強分布曲線圖。
具體實施方式
如圖1-圖4所示的適用於路燈的大功率LED,包括導熱支架1和透光介質 層。導熱支架1上設有凸圈2，凸圈2內部分挖空形成反光杯8，反光杯8具有 LED安裝面和光反射斜面，複數個LED晶片9設於LED安裝面上，LED安裝 面和光反射斜面之間的角度為10° —90° 。凸圈2上裝有若干片電連接件7， LED晶片9串聯、並聯或串並聯後與電連接件相連。
透鏡5用矽膠或透光塑料製成，下端連有連接柱4，連接柱4插於導熱支架 1內，透鏡5下側與凸圈2貼合在LED晶片和透鏡之間形成一密閉腔體。腔體 內填充導光層6和光轉換材料層3，可分別採用折射率較高的矽膠和折射率較高 矽膠與螢光粉的混合膠體。
透鏡5 (圖5-圖8)具有底平面51、非球面52和曲面53，非球面52和曲面 53形成頂面。底平面51由一半圓面和一半繭形面組成。
5凹陷部包括位於曲面53頂部、圓心與底平面半圓部圓心在同一豎直線上的 內凹半圓54和從內凹半圓54的直線端出發，沿弧坡向下逐漸延伸的內凹段55， 凹陷部以同心半圓的圓心部分最深，向外向下逐漸變淺。
圖IO為本發明在試驗得到的一種照度示意圖，圖中，由內到外的各條曲線 分別表示光照為35、 32.5、 30、 27.5、 25、 22.5、 20、 17.5、 15、 12.5、 10、 7,5、 5、 2.5Lux的曲線。
本實用新型的光路如圖9所示，圖12為通過非球面，C平面0。 -180°光強 分布曲線由圖11的朗伯分布轉化為的光強分布曲線圖，圖13為通過曲面，C平 面90° -270°光強分布曲線由圖11的朗伯分布轉化為的光強分布曲線圖。從圖 上可以看出，經過非球面折射的光線，每一條光線通過透鏡後的出射角度都大於 由發光面的出射角度。經過曲面折射的光線，大部分都往非球面側靠攏，從而與 通過非球面折射的光線產生區域疊加，形成所需的照射區域，達到改善照度和提 高的光線利用率的目的。
權利要求1、適用於路燈的大功率LED，其特徵在於它包括導熱支架、設於導熱支架上的LED晶片和設於LED晶片發光光路上的透光介質層，所述的透光介質層至少包括一透鏡，該透鏡的頂面包括平滑連接的非球面和曲面，所述的曲面上設有凹陷部。
2、 根據權利要求1所述的適用於路燈的大功率LED，其特徵在於所述透 鏡的底平面由一半圓面和一半繭形面組成，所述的非球面為自半圓面圓弧出發向 上延伸形成的半環弧形側壁面，而所述的曲面則為由底平面的繭形邊出發坡狀延 伸至頂面頂部並與非球面平滑連接的曲形面。
3、 根據權利要求2所述的適用於路燈的大功率LED，其特徵在於所述的 凹陷部包括位於頂面頂部、圓心與底平面半圓部圓心在同一豎直線上的內凹半圓 和從內凹半圓的直線端出發，沿曲面向下逐漸延伸的內凹段，凹陷部以同心半圓 的圓心部分最深，向外向下逐漸變淺。
4、 根據權利要求1至3任一項所述的適用於路燈的大功率LED，其特徵在 於所述的透光介質層還包括設於透鏡和LED晶片之間的導光層和光轉換材料 層，光轉換材料層位於導光層和透鏡之間。
5、 根據權利要求4任一項所述的適用於路燈的大功率LED，其特徵在於 所述的導熱支架上設有反光杯，反光杯具有LED安裝面和光反射斜面，LED芯 片設於LED安裝面上。
6、 根據權利要求5所述的適用於路燈的大功率LED，其特徵在於所述的 LED安裝面和光反射斜面之間的角度為10° _90° 。
7、 根據權利要求5所述的適用於路燈的大功率LED，其特徵在於所述的透鏡下側設有連接柱，反光杯周緣設有與透鏡底面配合的凸圈，連接柱插設於導熱支架內使凸圈與透鏡底面緊密貼合，透鏡與反光杯之間形成一密閉腔體，該密 閉腔體內填充導光層和光轉換材料層。
8、 根據權利要求7所述的適用於路燈的大功率LED，其特徵在於所述的 凸圈上設有電連接件，電連接件與LED晶片的電極電連接。
9、 根據權利要求8所述的適用於路燈的大功率LED，其特徵在於所述的 反光杯內設有複數個LED晶片，這些LED晶片通過串聯、並聯或串並聯與電連 接件相連。
專利摘要適用於路燈的大功率LED，涉及光學照明領域。現有技術存在光損失大、燈具效率低的缺陷，本實用新型包括導熱支架、設於導熱支架上的LED晶片和設於LED晶片發光光路上的透光介質層，所述的透光介質層至少包括一透鏡，該透鏡的頂面包括平滑連接的非球面和曲面，所述的曲面上設有凹陷部。免去了現有技術中需要在路燈上加設的二次光學處理元件，在保證外量子效率的前提下減少了光損失，提高了燈具效率，結構可靠，裝卸使用方便。
文檔編號F21Y101/02GK201237103SQ20082016229
公開日2009年5月13日 申請日期2008年8月11日 優先權日2008年8月11日
發明者吳巨芳, 浩 李, 汪正林 申請人:李 浩;吳巨芳;汪正林