当前位置: 首页 > 专利查询>南通大学专利>正文

解决近程空心光束的头灯及其球状光源封装方法技术

技术编号:21305208 阅读:25 留言:0更新日期:2019-06-12 09:36
本发明专利技术公开了一种解决近程空心光束的头灯及其球状光源封装方法,头灯包括反射器、LED光源、线路板、电源和灯壳;反射器为旋转抛物面反射器,底部放置光源,顶部开口处出射光源直接发射的光和旋转抛物面反射后的光;将头灯反射器底部光源设置成凸起的球状光源。本发明专利技术所提出的解决方法操作简单,直接替换原光源即可,光源封装过程容易控制,成本低,不需要改变原有反射器也不需要增加透镜,可以避免二次光学设计制作带来的成本提升、吸收损耗和色环等问题,具有相当大的应用价值。

Headlamp for short-range hollow beam and encapsulation method of spherical light source

The invention discloses a headlamp for short-range hollow beams and its spherical light source encapsulation method. The headlamp includes a reflector, an LED light source, a circuit board, a power source and a lamp shell; the reflector is a rotating parabolic reflector with a light source placed at the bottom, and the light directly emitted by the light source at the top opening and the reflected by the rotating parabolic surface are emitted; the bottom light source of the headlamp reflector is arranged as a raised sphere. Shaped light source. The solution provided by the invention has the advantages of simple operation, direct replacement of the original light source, easy control of the light source encapsulation process, low cost, no need to change the original reflector and no need to add lenses, and can avoid the problems of cost increase, absorption loss and color ring caused by the secondary optical design and manufacture, which has considerable application value.

【技术实现步骤摘要】
解决近程空心光束的头灯及其球状光源封装方法
本专利技术涉及一种头灯及其球状光源封装方法。
技术介绍
头灯因体积小、携带方便等原因广泛应用于煤矿、夜间野外活动等照明场景,其主要部件是旋转抛物面。旋转抛物面是由抛物线绕对称轴旋转一周得到的曲面,其特点是焦点发出的光经抛物面反射后都将沿抛物面轴线方向平行出射,若将大角度发光光源放置在抛物面焦点处,反射后的光线将在接收面上形成照度均匀的圆形的光斑,光斑边界较为清晰且照射距离远。但旋转抛物面反射器并不是一个完整的抛物面,其中焦平面至抛物面顶点的部分被切除。因此,置于焦点位置的LED光源距离反射器底部仍有一定的距离,反射后的平行光无法到达近距离光屏的中心位置,如图1所示。与此同时,未经反射器反射的光线直接照射到光屏中心位置上的空间立体角β很小,不能在25cm目标面上提供足够大的照度,因此在近距离光屏中心处出现暗斑,使光斑呈亮环状。这种问题使得在近距离观察时分辨不清物体的细节,导致操作误差大、精度低,比如夜间割胶等操作,难以准确完成。中国专利文献CN101886783A周明杰等人公开了一种聚光灯反射器,内表面为抛物面,通过调整抛物面的参数得到均匀光斑,但所述反射器敞口端直径为34-38mm,导致光斑很小,同时由于缩口端只有4-6mm,使得反射器长度与敞口直径相当,不利于安装。中国专利文献CN104834762A陈亮等人公开了一种COB型LED反射器设计方法,通过计算反射器自由曲面数据生成初始曲面,并将曲面动态划分,根据模拟结果多次调整优化,最终得到均匀的辐照面,然而自由曲面透镜设计过程繁琐,加工精度要求较高,价格昂贵;另外加透镜的方法光能有吸收损耗,且容易产生色散,导致光斑出现色环,影响照明品质。这就亟需本领域技术人员找到简单有效解决头灯近程空心光束问题的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以避免二次光学设计制作带来的成本提升、吸收损耗和色环等问题的解决近程空心光束的头灯及其球状光源封装方法。本专利技术的技术解决方案是:一种解决近程空心光束的头灯,头灯包括反射器、LED光源、线路板、电源和灯壳;反射器为旋转抛物面反射器,底部放置光源,顶部开口处出射光源直接发射的光和旋转抛物面反射后的光;其特征是:将头灯反射器底部光源设置成凸起的球状光源。旋转抛物面反射器的焦距为6.5-7.5mm,底部开口半径为12-18mm,顶部出口直径为70-75mm。一种所述的解决近程空心光束的头灯的球状光源封装方法,其特征是:包括以下步骤:步骤1:将LED芯片邦定在直径d为2-4mm的圆形反光凹台支架中心,凹台内部高度h为0.1-0.3mm;步骤2:后采用混合黏度范围为3500-7000mPa·s的硅胶,按照1:1:x的比例配制荧光粉硅胶混合物,其中1:1是硅胶AB组份比例,x是荧光粉质量,0.1≤x≤0.4,将混合物点注在芯片表面直至混合物凸起;步骤3:将灯珠放入烘箱以温度范围148-153℃烘烤58-63分钟,测量芯片上表面至荧光粉凸起顶点的高度H,H的范围:0.8-1.2mm,步骤4:盖上透镜并在内部注射灌封胶,将灯珠放入温度范围78-83℃烘箱烘烤30-33分钟后,再以温度范围118-123℃烘烤30-35分钟。本专利技术所提出的解决方法操作简单,直接替换原光源即可,光源封装过程容易控制,成本低,不需要改变原有反射器也不需要增加透镜,可以避免二次光学设计制作带来的成本提升、吸收损耗和色环等问题,具有相当大的应用价值。附图说明图1点光源近距离光屏中心处出现暗斑示意图;图2为实施例一现有头灯剖面示意图;图3为实施例一采用凸起的球状光源头灯剖面示意图;图4为光源替换前后近距离和远距离光斑对照图;图5为实施例二的光源封装结构及H、h定义示意图。1凸起的球状光源;2旋转抛物面反射器;3灯壳;4线路板;5LED光源;11透镜;12灌封胶;13混粉胶;14金线;15塑料外框;16引线框架;17内凹散热平台;18蓝光芯片。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,可配合
技术实现思路
的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的特点。图中的组件并未按比例绘制。实施例:1:本实施例提出一种头灯近程空心光束替换光源的解决方法。现有头灯包括旋转抛物面反射器2、LED光源5、线路板4和灯壳3,如图2所示。图2中示出的光源5是贴片式LED光源,但并不限定于此,还可以是其他形式的光源,例如COB光源、大功率封装的平面光源等。上述光源5的轴线与反射器2的轴线重合,且LED芯片发光面位于旋转抛物面反射器2焦平面内,中心与焦点重合。这一类光源造成头灯近距离出射的光线为空心光束,表现为近距离接收平面的上的光斑为环状,中心光强弱,四周光强强。头灯反射器为旋转抛物面反射器,底部开口小,放置光源,顶部开口大,光源直接发射的光和反射后的光从顶部出射,同时旋转抛物面反射器的焦距为7mm,底部开口半径为15mm,出口直径为72.5mm,内镀镜面反射层。本专利技术将现有头灯反射器底部光源5替换成凸起的球状光源1,如图3所示。图3中的光源为凸起的球状光源,出光面不再是点或平面,而是凸起的球面。光源1的发散角较原有光源5增大,其具有丰富的弥散角,大角度弥散光线经反射器2反射后出射光线向光束中心偏移,在一定程度上弥补中心光强。球状光源1的芯片上表面至荧光粉凸起顶点的高度H,所述H为高度H的值在0.8-1.2mm之间时,近距离中心光强明显提高;当H为1.01mm时,近距离光斑均匀度从之前的9.6%提高到最佳值93.2%。图4为光源替换前后近距离和远距离光斑对照图,其中(a)和(b)分别为原光源的25cm与3m处光斑测试图,(c)和(d)分别为H=1.01mm凸起的球状光源25cm与3m处光斑测试图。测试结果表明,立体的球状凸起光源对近距离光斑质量有明显的改善作用,满足近距离观察的需要。同时又对远距离照明即3米远处的光斑质量没有影响。实施例2:本专利技术所述替换光源1的封装方法具有以下步骤:步骤1:如图5所示,将LED蓝光芯片18邦定于支架的承载台17中心。承载台17表面为内凹状,直径d=3mm,内部高度h=0.2mm,可同时作为金属热沉。用金线14将芯片18正负极与引线框架16相连,所述芯片18为LED蓝色芯片;步骤2:采用混合黏度为5000mPa·s的硅胶按照1:1:0.158(其中1:1是硅胶AB组份比例,0.158是荧光粉质量)的质量比配制荧光粉硅胶混合物,将混合物点注在芯片表面直至混合物凸起,如图5中灌粉胶13所示;步骤3:将灯珠放入烘箱以温度范围150℃烘烤60分钟,测量芯片上表面至荧光粉凸起顶点的高度H,挑选范围H=1.00-1.02mm,H的定义如图5所示;步骤4:在塑料框架15内盖上透镜11并在内部注射灌封胶12,将灯珠放入温度范围80℃烘箱烘烤30分钟后,再以温度范围120℃烘烤30分钟,老化和测试,制作凸起的球状光源。尽管结合具体实施方案具体展示和详细介绍了本专利技术,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书限定的本专利技术的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本专利技术做出各种变化,均为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种解决近程空心光束的头灯,头灯包括反射器、LED光源、线路板、电源和灯壳;反射器为旋转抛物面反射器,底部放置光源,顶部开口处出射光源直接发射的光和旋转抛物面反射后的光;其特征是:将头灯反射器底部光源设置成凸起的球状光源。

【技术特征摘要】
1.一种解决近程空心光束的头灯,头灯包括反射器、LED光源、线路板、电源和灯壳;反射器为旋转抛物面反射器,底部放置光源,顶部开口处出射光源直接发射的光和旋转抛物面反射后的光;其特征是:将头灯反射器底部光源设置成凸起的球状光源。2.根据权利要求1所述的解决近程空心光束的头灯,其特征是:旋转抛物面反射器的焦距为6.5-7.5mm,底部开口半径为12-18mm,顶部出口直径为70-75mm。3.一种权利要求1所述的解决近程空心光束的头灯的球状光源封装方法,其特征是:包括以下步骤:步骤1:将LED芯片邦定在直径d为2-4mm的圆形反光凹台...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋国华缪建文薛同莲孙正满刘永清冯岩朱浩宇戴伟金
申请(专利权)人:南通大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1