一种光利用率高、成本低的led冷光源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LED冷光源技术领域，尤其是采用反光杯和LED的冷光源。
【背景技术】
[0002]冷光源是一种广泛用于珠宝、电子、医疗、教学科研、刑侦、农业植保、文物保护等领域的局部照明器件。现阶段市面上有多种冷光源，主要采用卤素灯和LED发光，再通过光纤将光传到其他位置。现有技术存在着一定的缺陷，卤素灯存在着发光效率低，使用能耗高，工作温度较高，使用寿命短，应避免冷气直吹灯泡，避免震动和冲击，不适用于多尘、易燃、爆炸危险、腐蚀性、震动等环境场所，卤素灯内含有的卤素对环境有一定的污染。LED正在逐步取代卤素灯，市面上LED冷光源存在以下缺点:由于LED的发光角度较大，用透镜进行汇聚，使LED发出的光线入射到光纤入光口中，因透镜的口径有限，致使部分光线没有被收集，而透镜的表面又同时发生折射和反射，反射光基本没有被利用，只有折射的部分光线进入光纤，在LED发出的光线中能被有效利用的光线较少，对光的利用率低;并且光线经透镜表面多次折射和反射以后，在光纤入光口上得到的光强分布是不均匀的，致使从光纤出光口出来的光斑照度不均匀，影响照明效果;为了减少反射需要在透镜表面镀膜，而膜层的厚度与波长和入射角度有关，需要精确的镀多层薄膜才能有效的减少反射光，每个透镜至少需控制两个表面的几何尺寸和表面粗糙度，并且在安装过程中需要精确控制每个透镜的位置，需要加工相应的机械零件，使得整机成本居高不下。
[0003 ]现有的LED冷光源主要存在下列问题:不能高效率的利用LED发出的光线，出射光不均匀，加工难度大成本高。本实用新型致力于解决以上几个方面的问题。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本实用新型公开了一种光利用率高、成本低的LED冷光源装置。包括反光杯、LED、格兰头、光纤、导热基板、散热器、散热风扇、外壳;LED的发光面置于反光杯中，光纤的入光口置于反光杯中，光纤穿过格兰头，格兰头与外壳机械连接，LED与导热基板机械连接，散热器与导热基板机械连接。
[0005]反光杯两端有圆孔，两个圆孔的直径不一致，LED的发光面从反光杯直径较小的孔放入反光杯中，光纤入光口穿过反光杯较大的圆孔放入反光杯中。
[0006]LED发出的垂直于光纤入光口的光线直接进入光纤，LED发出的其他光线被反光杯反射后进入光纤入光口。这样的结构确保了LED发出的光线最大限度地被使用，和透镜相比，反光杯几乎可以收集所有的光线，大部分光线仅反射一次就进入光纤中，提高了光线利用率。反光杯的反射面可以让进入光纤入光口的光线均匀分布，进而出光口的光斑较为均匀。和传统的冷光源相比，只需要加工一个反光杯并保证其反射面的光学质量，不需要加工过多的辅助零件，不需要镀多层膜，容易加工，成本低。
[0007]本实用新型使用光纤穿过格兰头，用格兰头锁紧光纤并将其固定在外壳上，格兰头属于标准件。和其他的LED冷光源相比，不需要定制其他的辅助零件以固定光纤，节约了成本。
[0008]本实用新型的有益效果是:本产品所使用反光杯、格兰头，并与光纤、LED等共同组成了合适的结构，使得光利用率被提高，光纤出光口出来的光强增加，均匀性提高；降低了产品的成本。
【附图说明】
[0009]图1:局部结构图。
[0010]图2:光路模拟。
[0011]图3:加反光杯后的空间光照度。
[0012]图4:光纤出光口的光照度分布图。
[0013]图中:1.铝制散热器，2.导热基板，3.LED，4.反光杯，5.光纤，6.格兰头，7.外壳，8.聚光镜外壳，9.聚光镜。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明:
[0015]一种光利用率高、成本低的LED冷光源装置。包括反光杯、LED、格兰头、光纤、导热基板、散热器、散热风扇、外壳;LED的发光面置于反光杯中，光纤的入光口置于反光杯中，光纤穿过格兰头，格兰头与外壳机械连接，LED与导热基板机械连接，散热器与导热基板机械连接。
[0016]反光杯两端有圆孔，两个圆孔的直径不一致，LED的发光面从反光杯直径较小的孔放入反光杯中，光纤入光口穿过反光杯较大的圆孔放入反光杯中。
[0017]本实施例中冷光源的发光器件是使用Cree公司的Cree XLamp XHP50 LED芯片(LED芯片的色温可根据实际情况更换)，确保了冷光源的使用寿命，并且该LED芯片热阻低，散热效果好;在12V工作电压下典型工作电流为700mA，平均光通量在1040流明，光照度满足大部分用户的需求。
[0018]LED的发光面从反光杯直径较小的孔放入反光杯中，图2所不的是LED加反光杯情况的发光光路模拟图，从图2看出LED发出的大部分光线仅反射一次就进入光纤中，减少了光线的损失，提高了光线使用率，使进入光纤的光线在光纤入光口分布更为均匀;反光杯选用右边孔径21mm、左边孔径7mm、长度为21mm的招制反光杯，该反光杯成本低，耐温性能好，散热性能优，合理的控制反光杯内表面的粗糙度，可以让从反光杯出来的光斑更均匀更柔和，让光更均匀地进入光纤入光口，进一步提高了从光纤出光口出来的光线均匀度，使人视觉感到更舒适;图3是加反光杯后光强分布图。
[0019]将LED焊接在导热基板上，在导热基板的反面均匀涂抹一层小于1mm的导热硅脂，增加其散热性能，然后将其固定在散热片上。因金属基覆铜铝基板具有良好的导热性、电气绝缘性能，利于散热，本实施例使用金属基覆铜铝基板作为导热基板。将散热器和风扇机械连接固定，风扇用的是70*70mm2大小的静音旋涡风扇，风扇最大转速每分钟3500转，大风量让散热性能得到保证，因机箱的通风口在两侧，采用从机箱一侧进风另一侧出风的方式安装风扇，增加散热效果；由于铝合金散热性能优良，价格较低，所以本实施例中的散热器选用70*70mm2的铝合金材料散热片。
[0020]光线传输部分是由格兰头、光纤和聚光镜组成。将光纤穿过格兰头，使光纤入光口穿过反光杯较大的圆孔进入反光杯，用格兰头锁紧光纤并将其固定在外壳上，本产品所用的光纤接头是铜镀镍防水格兰头，其属于标准件，和市面上的LED冷光源相比，不需要定制其他的辅助零件以固定光纤，节约了成本;市面上的光纤的内径大多为5mm，LED发出的光线很多都没有进入光纤，本产品使用的光纤内径比市面上普通的光纤内径大3mm，增加了进光孔的面积，可以让更多的光线进入光纤，进一步使得光纤出光口的光强增加。如果不加聚光镜，从光纤出光口出来的光斑很大，为了减小光斑，增加光照度，在光纤出光口再增加一个聚光镜，聚光镜的尺寸是经过实验优化所得，图4是光纤出光口加聚光镜后的光强分布图。
[0021]本产品中使用的机箱外壳均由激光切割，再经过折叠成型，制造工艺简单，材质是1mm厚度的铁板，成本低，而且机械连接件定制的部分少，例如格兰头等均是标准件，成本低。
[0022]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理极其功效，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的创新构思的前提下，还可以作出的若干的变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光利用率高、成本低的LED冷光源装置，其特征在于:包括反光杯、LED、格兰头、光纤、导热基板、散热器、散热风扇、外壳;LED的发光面置于反光杯中，光纤的入光口置于反光杯中，光纤穿过格兰头，格兰头与外壳机械连接，LED与导热基板机械连接，散热器与导热基板机械连接。2.根据权利要求1所述的一种光利用率高、成本低的LED冷光源装置，其特征是:反光杯两端有圆孔，两个圆孔的直径不一致，LED的发光面从反光杯直径较小的孔放入反光杯中，光纤入光口穿过反光杯较大的圆孔放入反光杯中。
【专利摘要】本实用新型公开了一种光利用率高、成本低的LED冷光源装置。LED的发光面置于反光杯中，导光光纤的入光口置于反光杯中，导光光纤穿过格兰头，格兰头与外壳机械连接，散热器和LED之间通过导热基板机械连接。本实用新型可以提高光线利用率，提高冷光源出光的照度值，并降低成本。
【IPC分类】F21V29/506, F21S2/00, F21V29/74, F21Y115/10, F21V8/00, F21V7/10
【公开号】CN205101913
【申请号】CN201520912085
【发明人】杨宏运, 朱向冰, 桑坤, 崔海田, 钱立勇, 王从柯, 金慧敏
【申请人】安徽师范大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月17日