专利名称：高功率led单颗多晶芯片模组路灯用散光透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高功率LED单颗多晶芯片模组路灯用散光透镜，该散光透镜和高 功率LED单颗多晶芯片模块直接无空隙紧密贴合作为具有单一透镜的一次光源使用，可实 现路灯规范所要求的蝙蝠翼矩形光场配光曲线，而且亮度的均勻性高于规范的要求值上 限。
背景技术：
目前，LED路灯在矩形光场和照度的均勻性方面，颗粒式LED路灯比较好，但聚光 性很差，其光效和照度不理想，比较不节能，不适用于高的灯杆使用，维修又困难。对于采用高功率LED单颗多晶芯片模块的路灯则矩形光场和照度的均勻性不好， 以现有的高功率LED单颗多晶芯片模块路灯，所使用的透镜作为矩形光场和照度的均勻性 要好一些，绝大多数都是使用三次光源的方式来解决。采用三次光源的方式其矩形光场和 照度的均勻性虽好，但是光效损失很大。以二次光源来说，光效大约折损15 25%之间，以 中间值来算如果是三次光源则光效就只剩64% 了。所以为何很多传统灯具厂家都说目前虽然高功率、高亮度LED在路灯上使用，并 没有真正的节能。其实并不完全是高功率LED的发光效率眼前才能达到25% 28%而已， 也不全然只有因为散热不好而导致发光效率不好。分析其原因如下，以现有的高功率LED 发光虽已能达到120Lm/W甚至以上，但也不尽然因散热不好而使效率下降，还有因为使用 搭配出了问题。举例来说很多厂家都因为散热不好解决，而采取颗粒式的组装来解决散热 问题，但他们不知道，因为这样的方法解决散热会使光源被分散，导致发光效率的损失，照 度的下降。另一种是虽然他们在解决散热问题有一套较好的方法，而敢采用单颗多晶芯片 模块方式即芯片式的做法，在大约4 10平方公分的面积即可达到100瓦 250瓦的LED 模块，但他们却也碰到因为光源的集中，而导致矩形光场和照度均勻性的处理出现困难，仍 然采取二次光源或三次光源的方式来解决，以期达到理想的矩形光场和照度的均勻性，也 因此被牺牲了光效率的问题。基于以上的种种原因致使高功率LED在路灯上的使用被曲扭 成不节能的灯具。目前，以单颗透镜与高功率LED单颗多晶芯片模组结合构成一次光源，以该一次 光源直接形成路灯要求的蝙蝠翼矩形光场配光曲线的方案，及该方案中采用的单颗透镜， 未见有关文献披露。
发明内容
为克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种高功率LED单颗多晶芯片模组 路灯用散光透镜，该散光透镜为平底面实心体结构，与高功率LED单颗多晶芯片模块直接 无空隙紧密贴合可作为具有单一透镜的一次光源使用，以实现路灯规范所要求的蝙蝠翼矩 形光场配光曲线，提高亮度的均勻性和光效，满足市场需要。本发明高功率LED单颗多晶芯片模组路灯用散光透镜为一平底面实心透镜体，以其平底面与高功率LED单颗多晶芯片模组表面的硅胶无空隙紧密贴合，能实现以一次光源 形成路灯要求的蝙蝠翼矩形光场配光曲线，它包括一基部，该基部的下底面为平面，作为光入射面；一凸出部分，该凸出部分位于所述基部上，包含中间部和对称设置于该中间部两 头的两个部分球体部，该两个部分球体部的折射球面和该中间部的折射弧面平滑连接；两个反射平面，该两个反射平面对称设置于所述中间部的上中部内，两者分别向 相邻的部分球体部倾斜，用于将从所述下底面射入透镜的部分光反射到相邻的部分球体部 的折射球面射出；以及，两个遮光平面，该两个遮光平面分别位于所述两个反射平面的根部，近所述两个 反射平面的交线处。所述散光透镜可进一步包括两个侧反射平面，该两个侧反射平面对称设置于所述 中间部的两侧，并镀铝膜或银膜，用于控制光场的深度。一种高功率LED单颗多晶芯片模组路灯用散光透镜，其特征是该散光透镜为一平 底面实心透镜体，以其平面底与高功率LED单颗多晶芯片模组表面的硅胶无空隙紧密贴 合，能实现以一次光源形成路灯要求的蝙蝠翼矩形光场配光曲线，包括一基部，该基部的下底面为平面，作为光入射面；一凸出部分，该凸出部分位于所述基部上，包含中间部和对称设置于该中间部两 头的两个部分球体部，该两个部分球体部的折射球面和该中间部的折射弧面平滑连接；两个反射平面，该两个反射平面对称设置于所述中间部的上中部内，两者分别向 相邻的部分球体部倾斜，夹角为50-125度，用于将从所述下底面射入透镜的部分光反射到 相邻的部分球体部的折射球面射出；两个遮光平面，该两个遮光平面分别位于所述两个反射平面的根部，近所述两个 反射平面的交线处；两个辅助折射平面或辅助折射球面，两者对称设置于所述中间部分的顶面；以及，两个侧反射平面，该两个侧反射平面对称设置于所述中间部的两侧，并镀铝膜或 银膜，用于控制光场的深度。本发明散光透镜为平底面实心体结构，其由中间部和对称设置于中间部两头的两 个部分球体部构成的凸出部分，通过设置于中间部的上中部的两个反射平面可将射入透镜 的部分光反射到两部分球体部的折射球面射出，形成蝙蝠翼矩形光场配光曲线。它和高功率LED单颗多晶芯片模块直接无空隙紧密贴合作为具有单一透镜的一 次光源使用，可达到路灯规范所要求的蝙蝠翼矩形光场配光曲线，而且亮度的均勻性高于 规范的要求值上限40%，光效提高，避免了传统采取二次光源或三次光源的设计方式导致 的光效损失问题。
图1为其实施例1立体图；图2a、b、c为图1的俯视图、横向剖视图和纵向剖视图；图3为实施例1的光路示意图；图4为其实施例2立体图5a、b、c为图4的俯视图、横向剖视图和纵向剖视图；图6为实施例2的光路示意图。
具体实施例方式下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。参照图1-3，实施例1的高功率LED单颗多晶芯片模组路灯用散光透镜为一平底面 实心透镜体，以其平底面与高功率LED单颗多晶芯片模组表面的硅胶无空隙紧密贴合，能 实现以一次光源形成路灯要求的蝙蝠翼矩形光场配光曲线。它包括基部1和连接在基部1上的凸出部分2等部分。该基部1的下底面11为 平面，作为光入射面；该凸出部分2包含中间部22和对称设置于该中间部22两头的两个部 分球体部21、27，该两个部分球体部21、27的折射球面和该中间部22的折射弧面平滑连接。并，在所述中间部22的上中部内对称设置有两个反射平面24、25，两者分别向相 邻的部分球体部倾斜，两个反射平面24、25以反射为主并有一定折射(图3)，主要用于将从 所述下底面11射入透镜的部分光反射到相邻的部分球体部的折射球面射出。在所述两个反射平面24、25的根部、近所述两个反射平面的交线处分别设置有两 个遮光平面241、251，两个遮光平面241、251为全反射平面，将射到两者上的光全反射到相 邻的部分球体部的折射球面射出(图3)。两个遮光平面可以在相应的反射平面的根部通过 磨砂工艺形成磨砂面，也可以在相应的反射平面的根部涂覆遮光层或贴遮光膜等。在所述中间部22的两侧还对称设置有两个侧反射平面28、29，并镀铝膜或银膜 等，形成全反射平面，用于控制光场的深度。所述凸出部分2的中间部22的顶面对称设置两个辅助折射球面23、26，该辅助折 射球面的曲率半径稍大于中间部22的弧面的曲率半径，两个辅助折射球面23、26设置为改 善中间部的照度。辅助折射球面23、26可以用辅助折射平面代替。根据实际设计需要，上述两个反射平面24、25之间的夹角可在50-125度之间选择。上述凸出部分2的俯视图的外形呈长圆形。所述凸出部分2和基部1的衔接部环设一安装环面12，用于该散光透镜和光场光 罩底口部的紧密结合，并可使散光透镜、光场光罩和高功率LED单颗多晶模组表面的硅胶 达到以无空隙紧密结合一起。参照图4-6，实施例2散光透镜同样为一平底面实心透镜体。它包括基部1和连 接在基部1上的凸出部分2等部分。该基部1的下底面11为平面，作为光入射面。该凸出 部分2包含中间部22和对称设置于该中间部22两头的两个部分球体部21、27，中间部22 呈一圆柱体的纵向切开的一部分，中间部22的折射柱面(或弧面)和所述两个部分球体部 21、27的折射球面平滑连接。并，在所述中间部22的上中部内对称设置有两个反射平面24、25，两者分别向相 邻的部分球体部倾斜，夹角为50-125度，两个反射平面24、25以反射为主并有一定折射 (图6)，主要用于将从所述下底面11射入透镜的部分光反射到相邻的部分球体部的折射球 面射出。在所述两个反射平面24、25的根部分别设置有两个遮光平面241、251，两个遮光平面241、251为磨砂平面(全反射平面)，将射到两者上的光全反射到相邻的部分球体部的 折射球面射出(图6)。在所述中间部22的两侧还对称设置有两个侧反射平面28、29，并镀铝膜或银膜 等，形成全反射平面，用于控制光场的深度。所述凸出部分2和基部1的衔接部环设一安装环面12，用于该散光透镜和光场光 罩底口部的紧密结合。本发明散光透镜优选采用透光性能好的玻璃、聚碳酸酯(PC)及有机玻璃(PMMA) 等透明材料制成。
权利要求
一种高功率LED单颗多晶芯片模组路灯用散光透镜，其特征是该透镜为一平底面实心透镜体，以其平底面与高功率LED单颗多晶芯片模组表面的硅胶无空隙紧密贴合，能实现以一次光源形成路灯要求的蝙蝠翼矩形光场配光曲线，包括一基部，该基部的下底面为平面，作为光入射面；一凸出部分，该凸出部分位于所述基部上，包含中间部和对称设置于该中间部两头的两个部分球体部，该两个部分球体部的折射球面和该中间部的折射弧面平滑连接；两个反射平面，该两个反射平面对称设置于所述中间部的上中部内，分别向相邻的部分球体部倾斜，用于将从所述下底面射入透镜的部分光反射到相邻的部分球体部的折射球面射出；以及，两个遮光平面，该两个遮光平面分别位于所述两个反射平面的根部，近所述两个反射平面的交线处。
2.如权利要求1所述的散光透镜，其特征在于进一步包括两个侧反射平面，该两个侧 反射平面对称设置于所述中间部的两侧，并镀铝膜或银膜，用于控制光场的深度。
3.如权利要求1或2所述的散光透镜，其特征在于所述凸出部分的中间部的顶面具 有两个辅助折射平面或辅助折射球面，该辅助折射球面的曲率半径稍大于中间部的弧面的 曲率半径。
4.如权利要求1或2所述的散光透镜，其特征在于所述两个反射平面之间的夹角为 50-125 度。
5.如权利要求1或2所述的散光透镜，其特征在于所述凸出部分的中间部呈一圆柱 体的纵向切开的一部分，所述中间部的折射柱面和所述两个部分球体部的折射球面平滑连接。
6.如权利要求5所述的散光透镜，其特征在于所述两个反射平面之间的夹角为 50-125 度。
7.如权利要求5所述的散光透镜，其特征在于所述凸出部分的俯视图的外形呈长圆形。
8.如权利要求1或2所述的散光透镜，其特征在于所述凸出部分和基部的衔接部环 设一安装环面，用于该散光透镜和光场光罩底口部的紧密结合。
9.高功率LED单颗多晶芯片模组路灯用散光透镜，其特征是该散光透镜为一平底面实 心透镜体，以其平面底与高功率LED单颗多晶芯片模组表面的硅胶无空隙紧密贴合，能实 现以一次光源形成路灯要求的蝙蝠翼矩形光场配光曲线，包括一基部，该基部的下底面为平面，作为光入射面；一凸出部分，该凸出部分位于所述基部上，包含中间部和对称设置于该中间部两头的 两个部分球体部，两者的折射球面和该中间部的折射弧面平滑连接；两个反射平面，两者对称设置于所述中间部的上中部内，分别向相邻的部分球体部倾 斜，夹角为50-125度，用于将从所述下底面射入透镜的部分光反射到相邻的部分球体部的 折射球面射出；两个遮光平面，两者分别位于所述两个反射平面的根部； 两个辅助折射平面或球面，两者对称设置于所述中间部分的顶面；以及， 两个侧反射平面，两者对称设置于所述中间部的两侧，用于控制光场的深度。
10.如权利要求9所述的散光透镜，其特征在于所述凸出部分和基部的衔接部环设一 安装环面，用于该散光透镜和光场光罩底口部的紧密结合。
全文摘要
一种高功率LED单颗多晶芯片模组路灯用散光透镜，为一平底面实心透镜体，包括一基部，该基部的下底面为平面，作为光入射面；一凸出部分，该凸出部分位于所述基部上，包含中间部和对称设置于该中间部两头的两个部分球体部；两个反射平面，对称设置于所述中间部的上中部内，分别向相邻的部分球体部倾斜，用于将从所述下底面射入透镜的部分光反射到相邻的部分球体部的折射球面射出；以及，两个遮光平面，分别位于所述两个反射平面的根部。其为一平底面实心透镜，以其平底面与高功率LED单颗多晶芯片模组表面的硅胶无空隙紧密贴合，能实现以一次光源形成路灯要求的蝙蝠翼矩形光场配光曲线，亮度均匀性达到规范的最高值以上，光照效果好。
文档编号F21Y101/02GK101988677SQ20091010906
公开日2011年3月23日 申请日期2009年8月3日 优先权日2009年8月3日
发明者杨然森 申请人:杨然森;常州市建国电器有限公司