全空間照射的光源模塊的製作方法

2023-05-08 08:02:46

專利名稱：全空間照射的光源模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種照明裝置，具體是一種利用LED光源的、具有全空間照射特點的光源模塊。
背景技術：
在照明方面，LED光源的光電性能相對於傳統光源來講已經凸顯優勢，不論是光電轉換效率、可見光光譜分布、壽命等方面，都已經達到甚至超過傳統光源比如白熾燈、氣體放電螢光燈，除此之外還有其獨特的性能，比如發光體小、光譜範圍可控性好、電壓低、熱量小，利用這些性能，LED光源可以很容易實現在小體積、高光效的照明器具上，比如家用、商業領域常見的球泡燈，以外形相似、電氣結構相同的形式，對傳統照明光源進行「替代」，在不做其他設施改動的情況下，直接替換掉傳統燈具。這種形式已經獲得普遍的認同，也取得相當的成效。
從LED本身的特點看，相對於傳統光源，即便在電氣、效能上具有良好的兼容性和優點，仍然具有其局限性。其中一個比較明顯的問題就是LED發光角度的限制。因為單個 LED光源的發光區域為2 π空間，並且大多數光強集中在較小的錐形區域，所以，若需要獲得類似白熾燈、緊湊螢光燈所具有的全空間照明效果，則必須對多個LED光源進行處理，比如幾何位置上的特殊分布、通過二次光學器件進行調整或者二者結合同時處理，使單個LED 燈具的發光效果，可以比較均勻地分布在4 π空間。
鑑於此，LED燈具之光學設計迅速發展，為適應此4 π空間的照明範圍，許多方案都被提出，對LED光源發射之光線進行合理地調整、組合，使其達到目的，已經取得一定成效但普遍地會具有一些問題，例如
若較多地採用調整LED幾何位置的方案，特別是對LED光源的空間排列進行特殊的處理，比如使不同位置的LED光源照射不同的方向，直接調整每一個LED光源的發光軸， 則會大幅度地增加結構件的複雜度和成本，同時還會帶來其他散熱、走線、維護性的問題; 若採用LED光源簡單排列的方案，則可以解決散熱、走線、結構件成本的問題，然而卻必然需要用到較多的二次光學器件，如 此一來又增加了光學器件的成本，而且還會帶來兩方面的隱患大幅度降低光效率，增加了光學器件的複雜性和成本。發明內容
針對以上LED光源燈具在全空間照明結構設計中結構件複雜、成本高和光學器件效率低的問題，本發明提出一種全空間照射的光源模塊，其技術方案如下
全空間照射的光源模塊，包括
LED光源，環形分布於同一平面形態光源板的頂面，其發光軸同向且直立於該頂面；該光源板上具有可透光的間隙；
內反射體，位於該頂面、將所述LED光源出射之光線部分反射至穿透所述間隙；以及
外反射體，位於該內反射體相對於光源板的同側，自該內反射體的邊緣延伸,將所述LED光源出射之光線部分側向反射至該光源板外部的空間；
其中，該LED光源具有從該外反射體外圍出射的直射光線。
作為本技術方案的優選者，可以在如下方面具有改進
較佳實施例中，該內反射體包括內反射曲面,該內反射曲面自所述頂面始朝上延伸。
較佳實施例中，該內反射曲面為一迴轉面形態，位於該LED光源環形分布的內圈。
較佳實施例中，該外反射體包括一外反射曲面，該外反射曲面為一迴轉面的形態。
較佳實施例中，該內反射體和外反射體為一體成型者，且旋轉對稱，其對稱軸垂直於該頂面。
較佳實施例中，該LED光源與該外反射體之間具有一環形的透鏡，該透鏡對部分所述的直射光線進行折射，使其相對於原有路徑側向射出。
較佳實施例中，其特徵在於該LED光源以正圓形態的環形分布，所述內反射體和外反射體位於一圓臺形體軸向兩端，其中該內反射體位於該圓臺形體的小端，外反射體位於該圓臺形體的大端；該圓臺形體的小端所在的頂端固定於該光源板的頂面。
較佳實施例中，該圓臺形體的側面的母線為一連續可導的曲線。
較佳實施例中，該光源板、圓臺形體的中央具有貫穿的通孔。
較佳實施例中，另有迴轉體的一泡殼，該泡殼完全遮蔽所有來自於該LED光源的光線。
本技術方案帶來的有益效果是
1.該方案構成了全空間照射的形式，使單方向的LED光源其出射的光線在三個方向分布，可以比較均勻地相互調整，從而在整個4 π空間上的光分布可以十分接近傳統光源比如白熾燈。同時，LED光源所在的光源板採用平面板的形態，具有最簡單的結構，因此， 兼顧了結構件成本的低廉和可靠。
以下結合附圖實施例對本發明作進一步說明


圖1是本發明實施例一的爆炸圖2是圖1所示實施例一的側視圖3是圖1所實施例光路圖4是本發明實施例二側視圖5是本發 明實施例三側視圖6是本發明實施例四側視圖7是圖6所示實施例爆炸圖8是圖6所實施例光路圖9是圖6所實施例軸截面光分布圖。
具體實施方式
如圖1至圖3所示,本發明實施例的示意圖。
此全空間照射的光源模塊，包括平面的光源板40，在光源板40的頂面焊接固定了多顆LED光源43，此多顆LED光源43在光源板40上環形分布，並且其發光軸均直立於光源板40的頂面。在光源板40間隙41，該LED光源之間可透光的間隙41，如圖1，該間隙位於 LED光源43所構成的環形內圈。
在光源板40之上具有內反射體20和外反射體30，其中，如圖3所示，鎳反射體20 上採用內反射面21將LED光源43的部分出射光線予以反射，成為內反射光線51，該內反射光線51穿透間隙41 ;朝向為光源板40的背面射出。外反射體30位於該內反射體20相對於光源板40的同側，且自內反射體20的邊緣延伸，將LED光源43出射之光線部分側向反射至該光源板40外部的空間，成為外反射光線52，另外，LED光源43還具有直射光線53， 該直射光線的特點是從外反射體30的外圍出射，不會受外反射體30阻擋或反射。
可見，該方案構成了類似傳統光源全空間照射的形式，因為該結構使單方向的LED 光源43其出射的光線分解為至少三類分別是內反射光線51、外反射光線52和直射光線53 在三個方向分布，可以比較均勻地相互調整，從而在整個4 π空間上的光分布可以十分接近傳統光源比如白熾燈。同時，LED光源43所在的光源板40採用平面板的形態，具有最簡單的結構，因此，兼顧了結構件成本的低廉和可靠。
本實施例中，內反射體20上的內反射曲面21為一迴轉面的形態，位於該LED光源 43環形分布的內圈，且該內反射曲面21自光源板40的頂面始朝上延伸；該形態的內反射體20成型容易，佔用體積小；而外反射體30也與內反射體20類似，包括一外反射曲面31， 該外反射曲面31也為一迴轉面的形態。考慮到固定的問題，如圖2，內反射體20和外反射體30位於一圓臺形體軸向兩端，其中內反射體20位於該圓臺形體的小端，外反射體30位於該圓臺形體的大端；該圓臺形體的小端所在的頂端固定於該光源板40的頂面，如此，光源板40和內反射體20的相對固定區域大，機械強度高，特別是當該圓臺形體形大端的直徑大於光源板40時能夠保證其穩固。
考慮到成型的問題，內反射體20和外反射體30為一體成型且旋轉對稱，其對稱軸垂直於該光源板40的頂面，這種形態使內反射體20和外反射體30可以一次加工完畢；特別是二者所在的圓臺形體的側面的母線為一連續可導的曲線時，加工工藝最為簡單。內反射面21和外反射面31可以處理成鏡面的形態，也可以處理成磨砂或者各種微結構，增大其漫反射係數，使光分布更加均勻。
實施例二
如圖4所示，本發明實施例二的示意圖，可見本實施例與實施例一類似，平板型的光源板40，正圓環形分布了若干LED光源43，不論內反射體20還是外反射體30，都是基於同樣的迴轉體形態，不同的是，在內反射體20和外反射體30的側面軸向上具有裂隙33，意味在周向方向上，內反射體20和外反射體30不連續，因為二者均採用周向分布的片狀曲面體圍繞其中心軸旋轉拼接而成，此形態的內反射體20和外反射體30也可以同時成型，但分為若干個周向分布的部分，可以用衝壓的方式更加快速地成型，進一步降低加工時間和成本。
實施例三
如圖4所示，本發明實施例4的側視圖，與前二個實施例類似，平板型的光源板40 和其上的LED光源43，不同的是，內反射體20和外反射體30的表面進行了單獨處理，以至於外反射體30表面的外反射曲面31由多個周向的單元34構成，考慮到LED光源43的數 量不多時，其分布間隔較稀疏，所以可能需要針對每一個LED光源43在外反射面上進行單 獨地處理，因此用單元34的形式成型於外反射體。
實施例四
如圖6至圖9所示，本發明實施例四的示意圖。
從圖6和圖7可以看出，本實施例中LED光源43與外反射體30之間具有一環形 的透鏡60，該透鏡60是一個補償裝置，可更加精確地調整LED光源射出之光線。
如圖8所示，本實施例的光路示意圖，同樣地，內反射體20使來自LED光源43的 光輸出變為內反射光線51,外反射體30得到外反射光線52,未經由內、夕卜反射體者屬於直 射光線53，但由於透鏡60的存在，使得直射光線53的部分得到處理，對其進行折射，使其相 對於原有路徑側向射出轉變為微調光線54，成為一個靈活處理的立體角分量，以補償整個 光照範圍中的缺陷之處。因為在LED光源43與外反射體30之間的直射光線53所受的幹 擾最小，且光通量大，所以選擇此部分的光輸出作為微調分量較為合適和簡單，直接加裝設 計的透鏡60即可得到。如圖9所示，在透鏡60的補償下，整個實施例四可以具有十分優良 的空間光強分布曲線，十分接近於傳統白熾燈和螢光燈的光分布，具有優良的效果。
從實施例一至四可看出，這種內、外反射體的形態可以使光源板40和圓臺形體的 中央具有貫穿的通孔42 (圖1所示)，該通孔具有兩個明顯的技術效果一方面節省了材料 的消耗量，減輕重量，另一方面可以作為容納其他部件的空間或者散熱對流氣體的空間，後 者在小體積的照明系統方案中至關重要。
對於本技術方案，可以設置迴轉體形的一泡殼，該泡殼完全遮蔽所有來自於該LED 光源的光線，使整個模塊的光輸出在立體空間中更加均勻。
以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的範圍，即依 本發明專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的範圍內。
權利要求
1.全空間照射的光源模塊，其特徵在於包括LED光源，環形分布於同一平面形態光源板的頂面，其發光軸同向且直立於該頂面；該光源板上具有可透光的間隙；內反射體，位於該頂面、將所述LED光源出射之光線部分反射至穿透所述間隙；以及外反射體，位於該內反射體相對於光源板的同側，自該內反射體的邊緣延伸，將所述 LED光源出射之光線部分側向反射至該光源板外部的空間；其中，該LED光源具有從該外反射體外圍出射的直射光線。
2.根據權利要求1所述全空間照射的光源模塊，其特徵在於該內反射體包括內反射曲面，該內反射曲面自所述頂面始朝上延伸。
3.根據權利要求1所述全空間照射的光源模塊，其特徵在於該內反射曲面為一迴轉面形態，位於該LED光源環形分布的內圈。
4.根據權利要求1所述全空間照射的光源模塊，其特徵在於該外反射體包括一外反射曲面，該外反射曲面為一迴轉面的形態。
5.根據權利要求1所述全空間照射的光源模塊，其特徵在於該內反射體和外反射體為一體成型者，且旋轉對稱，其對稱軸垂直於該頂面。
6.根據權利要求1所述全空間照射的光源模塊，其特徵在於該LED光源與該外反射體之間具有一環形的透鏡，該透鏡對部分所述的直射光線進行折射，使其相對於原有路徑側向射出。
7.根據權利要求1或2或3或4或5所述全空間照射的光源模塊，其特徵在於該LED 光源以正圓形態的環形分布，所述內反射體和外反射體位於一圓臺形體軸向兩端，其中該內反射體位於該圓臺形體的小端，外反射體位於該圓臺形體的大端；該圓臺形體的小端所在的頂端固定於該光源板的頂面。
8.根據權利要求7所述全空間照射的光源模塊，其特徵在於該圓臺形體的側面的母線為一連續可導的曲線。
9.根據權利要求8所述全空間照射的光源模塊，其特徵在於該光源板、圓臺形體的中央具有貫穿的通孔。
10.根據權利要求9所述全空間照射的光源模塊，其特徵在於另有迴轉體的一泡殼， 該泡殼完全遮蔽所有來自於該LED光源的光線。
全文摘要
本發明公開了一種全空間照射的光源模塊，其特徵在於包括LED光源，環形分布於同一平面形態光源板的頂面，其發光軸同向且直立於該頂面；該光源板上具有可透光的間隙；內反射體，位於該頂面、將所述LED光源出射之光線部分反射至穿透所述間隙；以及外反射體，位於該內反射體相對於光源板的同側，自該內反射體的邊緣延伸，將所述LED光源出射之光線部分側向反射至該光源板外部的空間；其中，該LED光源具有從該外反射體外圍出射的直射光線。該使單方向的LED光源其出射的光線在三個方向分布，可以比較均勻地相互調整，從而在整個4π空間上的光分布可以十分接近傳統光源。LED光源所在的光源板採用平面板的形態，兼顧了結構件成本的低廉和可靠。
文檔編號F21V19/00GK103032732SQ201210451309
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者曾海, 餘鷺帆, 劉文洲 申請人:廈門陽光恩耐照明有限公司