专利名称：Led阵列照明光源中的led非均匀布局结构的制作方法
技术领域：
本实用新型用于以LED阵列为发光源的照明装置，特别涉及了发 光面较大的LED阵列照明光源设计中LED的非均匀布局结构。
背景技术：
随着LED (发光二极管)技术的不断发展，LED作为发光源越来 越多地应用于灯具照明。但目前单个LED (即便是大功率LED管)所 发出的光通量均十分有限，所以许多发光面较大、要求高照度的工程 照明灯具中的发光源均为多个LED组成的阵列结构， 一般为平面矩阵 的等间距均匀分布或类似均匀分布的圆环形布局。由于LED不是耐高 温元件， 一般其结温为12(TC，因此如何解决所述LED阵列的散热成 为其主要设计关键。虽然此类散热问题的解决思路很多，但少有从改 变LED的阵列分布入手的改进方案。究其原因， 一是当LED阵列面积 较大时，会凸现出阵列中心区域LED比边缘LED更难散热的现象但--直尚未被引起重视；二是为了追求整个发光面亮度均匀的效果，LED 阵列的均匀等间距分布似乎是无法改变和唯一正确的选择。本实用新型内容本实用新型针对上述LED阵列照明光源中LED始终呈均匀分布的 现状，提出一种LED阵列的非均匀布局结构，旨在降低阵列中心区域 LED散热的难度，改善发光源LED阵列的整体散热效果。本实用新型LED阵列照明光源中的LED非均匀布局结构，包括呈 阵列排列的一组多个LED,固定这些LED的基板以及对这些LED实行 的电路连接，其特征在于所述LED形成的完整阵列在基板上呈非等 间距的非均匀分布，且从阵列中心区域到阵列边缘区域，其LED分布 由稀疏逐渐向密集过渡。本实用新型LED阵列照明光源中的LED非均匀布局结构，其特征 在于所述用于固定多个LED形成的完整阵列的基板形状可以是平 面，或曲面，或两个以上含两个折面，或这些形状的组合。本实用新型LED阵列照明光源中的LED非均匀布局结构，其特征 在于所述多个LED形成的完整阵列在基板上呈明显的行列交叉排列。本实用新型LED阵列照明光源中的LED非均匀布局结构，其特征 在于所述多个LED形成的完整阵列在基板上围绕阵列中心点或中心区域呈环状或类环状排列。本实用新型LED阵列照明光源中的LED非均匀布局结构，其特征 在于当阵列中心区域LED由稀疏分布逐渐向阵列边缘区域密集分布 过渡时，其布局结构的非均匀性还表现为LED的分布密度变化可以不 受路径方向限制，也不须刻意保持阵列的对称，LED之间点间距也不 限必须遵循等比或等差规律。作为LED阵列式的照明光源，当LED阵列面积较大时，会凸现出 阵列中心区域LED比边缘LED更难散热的现象，特别在LED使用个数 较多、LED发光强度较高时尤为明显。长期以来人们对此熟视无睹。 本实用新型针对这一现象提出了一种简易有效的技术解决方案，在保 持LED阵列照明光源的发光面积、LED使用个数和照明灯具整体发光 亮度不变的条件下，对LED阵列进行合理疏密排列，即对LED阵列中 心区域的LED进行适当的稀疏排列，同时对LED阵列边缘区域的LED 进行适当的密集排列，这样做对于LED阵列面积较大、发光强度较高、 照距较远的LED照明光源，既不会影响整个照明灯具的发光亮度，也 不会对整个照明灯具的发光均匀度产生明显影响。这一方案在充分利 用边缘区域良好散热条件的同时，使LED阵列中心区域的较差LED散 热条件得以改善，进而提高了LED阵列的整体散热效果，使阵列中心 区域和边缘区域的温度相对接近，从而有利于延长LED阵列的整体使 用寿命。当然，上述的技术解决方案中，无论是中心区域的稀疏排列还是 边缘区域的密集排列都必须适当，同时也应该兼顾LED阵列照明光源 整体布局的美观。
以下是本实用新型LED阵列照明光源中的LED非均匀布局结构的 一个实施例——由8行12列LED组成的隧道灯LED阵列照明光源在 本实用新型实行前后的附图图1是本实用新型实施前传统的LED阵列均匀分布结构示意图;图2是在图1模式下的LED阵列环境温度模拟示意图；图3是本实用新型实施后的LED阵列非均匀分布结构示意图；图4是在图3模式下的LED阵列环境温度模拟示意图。 在图1和图3中，1为固定发光源LED阵列的基板，2为LED 阵列中LED的所在位置。图2和图4中反映了 LED阵列不同区域的 温度分布，图中同一灰度区域表示该区域具有相同的温度。
具体实施方式
现以8行12列LED组成的隧道灯的LED阵列照明光源作为实施 例对本实用新型作进一步说明。图1是该隧道灯的光源布局结构示意图，它采用了传统的等间距 的均匀性布局。从图1的温度模拟示意图图2可以看出，在这种等间 距的均匀性布局下，与边缘区域的LED相比，阵列中心区域LED的散 热明显困难，在中心区域聚集了较大的热量，形成了一个相对高温区， 这对隧道灯的使用寿命极为不利。图3是整体外形尺寸和图1完全相同的隧道灯的光源布局结构示 意图，它采用了本实用新型主张的LED阵列的非均匀性布局，和传统 的均匀性分布相比，中心区域的LED呈稀疏分布，边缘区域的LED呈 密集分布。为不失一般化，该例中虽然行和列两个方向均呈非均匀性 布局，但LED之间的点间距从中心区域向边缘区域过渡时，变化幅度 并不相同。图3只是一种示意表示，其分布并非最佳，但已经可以看 出明显的效果。从图4并对照图2可以看出，由于图3阵列中心区域 的LED排布密度显著下降，中心区域不再出现相对高温区，而边缘区 域的LED排布密度虽然有所提高，但因散热条件有利，也并未成为新 的散热难点。实施本实用新型后，LED阵列中心区域和边缘区域的温 度达到相对均衡，使隧道灯的整体散热效果得到改善。实现阵列中LED的非均匀布局，其实就是确定各个LED之间的点 间距，这有许多方法。由于此类灯具的LED阵列少有行列数超过20 的，因此专业设计人员通过简单的计算就可以求出各个LED之间的点 间距。下面对图3所示的LED矩阵式排列再给出一种LED点间距呈等 比级数的布局设计方案假设图1中均匀分布的LED点间距为P，为达到图3中的非均匀 布局效果，最中心区域的LED点间距最大放大至M'P，最边缘区域 的LED点间距最小縮小至m'P，在等比级数的简单模式下，假设从 最大点间距M P到最小点间距m P，形成的等比级数项为n项，那 末该点间距等比级数的等比值r满足以下算式<formula>formula see original document page 6</formula>进而可以推算出lgr=(lgM-lgm)/(n-l)在上式中，n为已知数，M和m可以预先设定，所以等比值r可 以立即算出，进而点间距等比级数的各项都可以算出。在这一具体实现方案中，有以下几点建议其一，根据设计常识和经验，M和m通常建议满足 1<M<2 2. 5 0.5《tn<l其二， M和m的选值和点间距的等比级数的总项数n有关。在LED 阵列中，由于通常行数和列数并不相等，因此在行列两个方向上的 LED点间距的变化幅度并不能苛求相同，特别当行数(或列数)较小 (例如《5)时，在这个方向上就没有必要进行LED密度分布的调整 和过渡，因为不会产生明显效果。换言之，在类似的行列矩阵排列中， 阵列中LED的非均匀性布局可以在行和列两个方向进行，也可以在行 或列的一个方向进行，如果LED阵列的行和列数都较小(例如《5)， 实现本实用新型就将失去实际意义。其三，用上述公式算出的等比值r是理论精确值，通常不能直接 用作LED阵列的实际点间距确定。在实际设计中，LED之间的点间距 多以ram为长度单位，其定位精度-般为0.5咖。因此按此方法实际确认的LED点间距在等比级数值的基础上会有所偏差，这也是本实用新 型LED阵列布局非均匀性的又一体现。上述呈等比级数的LED点间距布局只是一个实施例，并非一定 是最佳方案，最佳方案应该是使阵列中LED各点温度接近一致的布 局。由于灯具结构和散热材质的不同，难以确定单一的布局模式。建 议根据实际情况采用计算机模拟的办法，作出使LED阵列中各点温 度基本趋于一致的布局设计。
权利要求1. LED阵列照明光源中的LED非均匀布局结构，包括呈阵列排列的一组多个LED，固定这些LED的基板以及对这些LED实行的电路连接，其特征在于所述LED形成的完整阵列在基板上呈非等间距的非均匀分布，且从阵列中心区域到阵列边缘区域，其LED分布由稀疏逐渐向密集过渡。
2、 根据权利要求1所述的LED阵列照明光源中的LED非均匀布 局结构，其特征在于所述用于固定多个LED形成的完整阵列的基板 形状可以是平面，或曲面，或两个以上含两个折面，或这些形状的组 合。
3、 根据权利要求1或2所述的LED阵列照明光源中的LED非均 匀布局结构，其特征在于所述多个LED形成的完整阵列在基板上呈 明显的行列交叉排列。
4、 根据权利要求1或2所述的LED阵列照明光源中的LED非均 匀布局结构，其特征在于所述多个LED形成的完整阵列在基板上围 绕阵列中心点或中心区域呈环状或类环状排列。
专利摘要LED阵列照明光源中的LED非均匀布局结构，包括呈阵列排列的一组多个LED，固定这些LED的基板以及对这些LED实行的电路连接，其特征在于所述LED发光源形成的完整阵列在基板上呈非等间距的非均匀分布，且从阵列中心区域到阵列边缘区域，其LED分布由稀疏逐渐向密集过渡。本实用新型可用于发光面较大、要求高照度且照距较远的工程照明灯具中作为LED阵列排列的改进，使LED阵列中心区域的较差LED散热条件得以改善，进而提高了LED阵列的整体散热效果，有利于延长LED阵列的整体使用寿命。
文档编号F21V21/00GK201093370SQ200720072178
公开日2008年7月30日 申请日期2007年7月5日 优先权日2007年7月5日
发明者周士康, 斌 张, 顾肖冬 申请人:上海三思电子工程有限公司;上海三思科技发展有限公司