专利名称：发光二极管模组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光组件，特别是指一种发光二极管模组。
背景技术：
作为一种新兴的光源，发光二极管凭借其发光效率高、体积小、重量轻、环保等优 点，已被广泛地应用到当前的各个领域当中，大有取代传统光源的趋势。传统的发光二极管路灯包括一灯壳、若干安装于灯壳内的多个发光二极管及一固 定于灯壳上并盖住这些发光二极管的灯罩。由于路灯一般被安装于道路的一侧，发光二极 管所发出的光线必须经过相应的调整以照射道路上指定区域，满足行驶的车辆照度的需 要。目前通常是使用反光板来对光源的光线进行反射，使之能够朝向预定的方向出射。然 而，由于位于发光二极管光轴附近的光强较大，而反光板仅能对发光二极管偏离其光轴较 大角度光线的光线进行反射，难以对光轴附近的光线调节，不能对整个发光二极管发出的 光线进行调整分配达至所需光形，难以满足实际照明需求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种发光二极管模组，其发光二极管发出的光线能有 效地调节而达至所需光形。一种发光二极管模组，包括一发光二极管及与该发光二极管搭配的一透镜，所述 透镜具有供发光二极管的光线入射的一入光面和供光线出射的一出光面，所述透镜具有一 光轴，所述光轴垂直于透镜底部所在的一安装平面且同时通过透镜在该安装平面投影的中 心以及发光二极管中心，所述出光面向偏离所述光轴的方向凸起，所述入光面向偏离所述 光轴的方向向透镜内凹陷，所述出光面凸起的方向与所述入光面内凹的方向相同。与现有技术相比，本发明采用透镜对发光二极管的光线进行调节，可将其各光强 分布的光线重新分配，由于其入光面及出光面的凹凸方向均相对光轴偏离，使发光二极管 的光线经透镜调整后朝一侧可照射较宽的范围，朝另一侧提供集中的照射，从而适合对道 路、隧道、走廊等场合的照明需求。下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明一实施例的发光二极管模组的立体组合图。图2是图1中的发光二极管模组倒置的立体组合图，其中发光二极管模组的发光 二极管被移去以便于观察。图3是图1中的发光二极管模组沿III-III线的截面图。图4是图1中的发光二极管模组沿IV-IV线的截面图。图5是光线经图1中透镜入光面的一点P后经出光面二次折射出去的光路图。图6示出了图1中的发光二极管模组在工作时的配光曲线。具体实施例方式如图1至4所示，本发明一实施例的发光二极管模组包括一发光二极管10及罩设 该发光二极管10的一透镜20。上述发光二极管10包括包括一开设顶部开设一凹槽120的柱状基座12、一固定于 凹槽120内的发光二极管芯片14、填充于凹槽120封装芯片的透明封罩16及一固定于基座 12底部的矩形底板18。所述凹槽120的内壁面用于将发光二极管芯片14所发出的光线朝 上集中反射，以提升发光二极管10的出光效率。该封罩16的上部呈半球形，其外周面形成 发光二极管10的光输出面。该封罩16用于将发光二极管10内部的光线汇聚，使输出光束 更为集中。该发光二极管10具有一光轴I (如果本发明透镜20应用于点光源，如单个的发 光二极管10，则本发明所称“光轴”是指垂直于透镜20底部所在的安装平面并通过透镜20 在该平面投影的中心，同时还经过点光源中心的假想直线，如果本发明透镜20应用于面光 源，则本发明所称“光轴”是指经过透镜20的几何中心并垂直通过面光源出光面中心的假 象直线)，自封罩16出射的光线在该光轴I附近具有较大光强分布。该发光二极管10可视 不同照明的需求而设置不同功率、数量的发光二极管芯片14，以形成面光源。上述透镜20由光学性能优越的透明材料如PMMA或PC塑料一体成型。为清楚描 述，假定一通过光轴并沿该透镜20长度方向延伸通过光轴I的虚拟的第一平面，及一通过 光轴并沿该透镜20的宽度方向延伸一第二平面，该第一平面即为图3所示的截面所在的平 面；该第二平面即为图4所示的截面所在的平面该透镜20关于第一平面呈非对称设置，该 透镜20关于第二平面对称。所述第一平面与第二平面垂直相交于光轴I，且该第一、第二平 面将透镜20在其底部安装平面的垂直投影平分为四个等大小的矩形。所述透镜20包括一支撑部22、一导光部沈及支撑部22与导光部沈之间的连接 部M。在本实施例中，该支撑部22大致呈矩形，可以理解地，在其他实施例中，该支撑部22 还可根据实际需求变化为其他形状。所述连接部M亦大致呈矩形，其横截尺寸小于支撑部 22。该连接部M由支撑部22向上延伸。所述导光部沈由连接部M向上凸起，且主要位 于连接部M上表面的偏左的位置。所述导光部沈的表面形成由供发光二极管10产生的 光线射出的出光面200，该出光面200包括一自由曲面262和分别位于自由曲面262两侧的 二斜坡面沈0。所述自由曲面262位于导光部沈中部偏左的位置，其宽度从前后两侧向中部递 减。所述自由曲面262包括位于导光部沈顶部的一中间部263和由连接部M前后两侧缘 向上向内延伸并连接该中间部263前后两侧缘的二两侧部沈5(如图3及4所示)。所述 中间部263位于光轴I的左侧，该中间部263具有一中心线II，所述中心线II同时通过中 间部沈3的中心以及发光二极管10的中心，该中心线II与光轴I成一定角度倾斜而形成 一夹角，从而使该透镜10的出光面200向偏离光轴I的方向凸起。该中间部263可以是平 面或凹面，其中该中间部263为平面时，该中心线II垂直通过中间部263的中心；该中间部 263为凹面时，所述中心线II垂直于中间部263中心点的切面。上述二斜坡面260分别位于该自由曲面262左右两侧并相对连接部M倾斜，且该 二斜坡面中位于出光面200偏离光轴I的凸起方向同侧的斜坡面沈3为一内凹面，而另一 侧的斜坡面262为外凸面，从而可将发光二极管10产生的光线由调整向偏离光轴I的一侧，使其向第一平面一侧向射的光强总量偏大。该二斜坡面260的长度从上向下递增，而且 位于自由曲面262右边的斜坡面沈0向上延伸的高度和横向延伸的宽度均对应大于位于自 由曲面262左边的斜坡面沈0向上延伸的高度和横向延伸的宽度。请参阅图2至5，所述透镜20在其支撑部22的底面的中部区域设一凹陷部222。 该凹陷部222由透镜20底部向偏离光I的方向凹陷而成，且该凹陷部222凹陷的方向与出 光面200凸起的方向相同。该凹陷部222开口大致呈矩形，该开口的四角处分别形成四内 伸的尖角，从而使凹陷部呈十字形，四尖角呈90度，用于分别抵靠发光二极管10底板18的 四角部分，以将发光二极管10定位于透镜20内。该凹陷部222在透镜20位于发光二极管 10的基座12之上部分的内壁形成透镜20的入光面223，使用时，发光二极管10出射的光 线经该入光面223射入透镜20的内部。该入光面223包括一筒状侧壁2 和一向上鼓起 并连接筒状侧壁2 顶缘的穹状顶壁224(参见图3及图4)。所述筒状侧壁2 在透镜20 的横宽方向上向左倾斜(如图4所示)，而在透镜20的纵长方向上竖直放置。所述顶壁224 位于第一平面以及光轴I的左侧，所述顶壁2 与第一平面相交并朝凹陷部222凹陷的方 向倾斜于光轴I，且顶壁2 正对出光面200的中间部沈3，与光轴I成一定角度倾斜。所 述顶壁2M在其中心处进一步形成一上凹的内球面228。特别如图4所示，所述筒状侧壁2 具有一中心轴线与该中心线II重合，即所述 入光面223的筒状侧壁226以及顶壁2 均关于该中心线II大致对称，该中心线II穿过入 光面223顶壁224的中心，该中心线II与光轴I之间的夹角可以根据具体照明效果的需要 选取适当的角度，在本实施例中，该夹角为30度，则所述光轴I与出光面200的中间部沈3 之间的夹角为30度。本实施例中，如图5所示，由于透镜20中间部的中心线II与光轴I相 偏离，所述透镜20的出光面200偏向光轴I的左侧，所述出光面200的顶部位于光轴I的 左侧，使自发光二极管10出射的大部分光线均被透镜20的出光面200由光轴I朝中心线 II向左侧偏折。由此，本发明的发光二极管模组的透镜20可将发光二极管10发出的光线 进行调节以达到合理的光形。特别如图4所示，所述透镜20出光面200的中间部沈3与入光面223的顶壁2M 对应，且所述中间部沈3以及顶壁224向光轴I的同一侧倾斜。在第二坐标面内，所述透镜 20在中间部263与顶壁2M对应的部分的厚度是由中心线II沿横宽方向向外递增，既是， 在横宽方向上，所述透镜中间部263对应顶部2 部分的厚度由中心向外递减。如图3所 示，在第一坐标面内，所述透镜20出光面200对应的部分的厚度是由中心沿纵长方向向外 递增。图6示出了所述发光二极管模组在图3及图4中所示的截面内的极坐标配光曲 线，其中实线标示的曲线对应图3所示截面，也即第一平面内该发光二极管模组的配光曲 线；虚线标示的曲线对应图4所示截面，也即第二平面内该发光二极管模组的配光曲线。图 6的纬度坐标(极角)表示光线偏离光轴I的角度，经度坐标(极轴)表示光线的光强度。 需要说明的是，图6中经度坐标的数值仅代表光线在各个角度分布的相对强度比例，并不 代表实际的光强度，因为当发光二极管10的数量/功率变化时，其具体数值亦会有所变化。 经过透镜20的偏转，偏离光轴I不同角度的光线具有的相对光强的分布是图6所要表示的 内容所在。在第一平面内，光强度关于0度极轴对称分布，所述发光二极管10发出的光线经透镜20偏转后，其峰值光强出现在偏离光轴I的33-41度内，优选的，在35-37度之间的范 围。偏离光轴I的0-35度范围内的光线的光强度逐渐加强，且平均强度高于半峰值光强。 光线偏离光轴I的角度大于37度时，其偏离角度越大，光强就越小。光线的偏离角度在大 约50度时光强趋于0。在第二平面内，发光二极管10发出的光线经透镜20偏转后，其峰值光强出现在光 轴I的一侧且偏离光轴I的4-8度的范围内，优选地，向该侧偏离光轴I的6度处出现光强 峰值，在出现峰值后光强度超继续朝该侧偏离光轴I的方向逐渐减小，在向该侧偏离光轴I 的35度左右达到最小值；而发光二极管10发出光线的光强度峰值出现光轴I上，既是在光 轴I的另一侧在偏离光轴1-15-0度的区间内，发光二极管10的光强度从0度至15度的方 向由最小值急剧上升到峰值，并且对应由-2度到0度，发光二极管10的光强度从半峰值急 剧攀升到峰值，因此，所述光线的在光轴I另一侧的平均光强趋向于0。综上，该发光二极管模组具有如下特点a)在第一平面内，发光二极管10发出的 光线的结合被照物体或道路距离远近的变化，使道路照度相对均勻；b)在第二平面内，发 光二极管10发出的光线的光强比较集中，并且明显向一侧偏射。由此可知，所述发光二极 管模组可得到在透镜20的长度方向上较大范围照明、宽度方向上较小范围且具较强指向 性照明的矩形光形，适合道路、隧道、走廊等特殊场合的应用。此外，由于透镜20的左右两侧不等的厚度亦是促成左右两侧出射光强不同的因 素之一，因此，通过调节透镜20左右两侧厚度间的差值，可调整发光二极管模组的整体偏 光效果。另外，在本发明中，经过光轴的平面是假想的平面，实体面则存在于发光二极管10 及透镜20实体构造上。本发明所称的“入光面”及“出光面”是指有光线经过的面，没有光 经过的面不能称为本发明的“入光面”及“出光面”。而且，本发明发光二极管模组中的透镜 20的入光面和出光面并非限于上述实施例中的斜坡面和自由曲面，在此基础上作一定变化 和修整也是可行的，只要经透镜20偏转的光线具有上述实施例中的光效即可。可以理解地，虽然本发明的透镜20是用于替代传统技术中的反光板来对发光二 极管10的光线进行调整，但并不排除将传统技术中的反光板与本发明的透镜20 —同使用 的情形。实际上，透镜20与反光板组合使用能更精准地对发光二极管10的光线调整，使 输出光形更能满足道路照明的需求。另外，虽然上述实施例中的发光二极管模组是以应用 于道路照明来举例，但是在需要与该发光二极管模组配光曲线相同或相近的其它场合也适 用，如走廊、庭院、机场跑道等，而不应当将本发明的主旨理解为局限于道路照明。权利要求
1.一种发光二极管模组，包括一发光二极管及与该发光二极管搭配的一透镜，其特征 在于所述透镜具有供发光二极管的光线入射的一入光面和供光线出射的一出光面，所述 透镜具有一光轴，所述光轴垂直于透镜底部所在的一安装平面的同时通过透镜在该安装平 面投影的中心以及发光二极管中心，所述出光面向偏离所述光轴的方向凸起，所述入光面 向偏离所述光轴的方向向透镜内凹陷，所述出光面凸起的方向与所述入光面内凹的方向相 同。
2.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于所述出光面包括一自由曲面和 分别位于自由曲面两侧的二斜坡面，所述自由曲面相对光轴向一侧倾斜，且倾斜方向与所 述出光面的凸起方向相同。
3.如权利要求2所述的发光二极管模组，其特征在于所述二斜坡面将发光二极管产 生的光线折射向出光面偏离光轴的一侧。
4.如权利要求3所述的发光二极管模组，其特征在于所述二斜坡面中位于与出光面 偏离光轴的凸起方向同侧的斜坡面为一凹面，而另一侧的斜坡面为凸面。
5.如权利要求4所述的发光二极管模组，其特征在于所述凸面向上延伸的高度和横 向延伸的宽度均对应大于凹面向上延伸的高度和横向延伸的宽度。
6.如权利要求1至5任一项所述的发光二极管模组，其特征在于所述自由曲面包括 位于出光面顶部的一中间部和由此前后弯曲延伸的两侧部，所述中间部位于光轴一侧，并 与出光面偏离光轴的凸起方向同侧。
7.如权利要求6所述的发光二极管模组，其特征在于所述中间部具有一中心线，所述 中心线同时通过中间部的中心以及发光二极管的中心，所述中心线与出光面凸起的方向重 合且与所述光轴成一锐角倾斜。
8.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于所述中间部为平面，所述中心线 垂直通过该平面的中心。
9.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于所述中间部为凹面，所述中心线 垂直于中间部中心点的切面。
10.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于所述入光面具有一中心轴线， 所述中心轴线与所述中心线重合。
11.如权利要求10所述的发光二极管模组，其特征在于所述入光面包括一筒状侧壁 和连接筒状侧壁顶缘并向所述出光面凸起的方向倾斜的一顶壁。
12.如权利要求11所述的发光二极管模组，其特征在于所述透镜中间部对应顶部部 分的厚度由其中心向外递增。
13.如权利要求10所述的发光二极管模组，其特征在于所述中心线与光轴之间的夹 角为30度。
14.如权利要求6所述的发光二极管模组，其特征在于存在二虚拟平面相互垂直相交 于所述透镜的光轴，所述透镜关于第一坐标面不对称，关于第二平面对称。
15.如权利要求14所述的发光二极管模组，其特征在于在所述透镜第二虚拟平面的 剖面内，所述出光面的中间部位于光轴一侧，并与出光面偏离光轴的凸起方向同侧，而在所 述透镜第一平面的剖面内，所述透镜关于光轴对称。
16.如权利要求14所述的发光二极管模组，其特征在于在第一平面内，从透镜射出的光线关于光轴呈对称分布，且光线的光强峰值出现在偏离光轴两侧的3341度范围内；而在 第二平面内，从透镜射出的光线的光强峰值出现在向一侧偏离光轴48度的范围内，而另一 侧的光线峰值出现在光轴上。
17.如权利要求15所述的发光二极管模组，其特征在于在第一平面内，从透镜射出的 光线的光强峰值出现在偏离光轴两侧的35-37度范围内；而在第二平面内，从透镜射出的 光线的光强峰值出现在向一侧偏离光轴6度的位置，而对应偏离光轴另一侧0度到2度的 范围内，出射光线光强度从半峰值剧升到峰值。
全文摘要
一种发光二极管模组，包括一发光二极管及与该发光二极管搭配的一透镜，所述透镜具有供发光二极管的光线入射的一入光面和供光线出射的一出光面，所述透镜具有一光轴，所述光轴垂直于透镜底部所在的一安装平面且同时通过透镜在该安装平面投影的中心以及发光二极管中心，所述出光面向偏离所述光轴的方向凸起，所述入光面向偏离所述光轴的方向向透镜内凹陷，所述出光面凸起的方向与所述入光面内凹的方向相同。上述透镜对发光二极管的光线进行调节，可将其各光强分布的光线重新分配，从而适合对道路、隧道、走廊等场合的照明需求。
文档编号H01L33/48GK102054925SQ20091030904
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者吕佳川, 张海卫, 陈庆仲 申请人:富准精密工业(深圳)有限公司, 鸿准精密工业股份有限公司