大功率LED光源及其一次光学透镜制造技术

本实用新型专利技术公开一种大功率LED光源及其一次光学透镜，包括有支架、LED芯片、荧光粉胶层和一次光学透镜，该支架具有一反光杯结构，该LED芯片安装于该反光杯结构的底部，该荧光粉胶层涂布于LED芯片上，该一次光学透镜位于荧光粉胶层的上方，且一次光学透镜外罩住反光杯结构，该一次光学透镜为可使LED出光呈“蝙蝠翼”型配光分布的自由曲面透镜；藉此，由于在结构上采用了具有自由曲面的一次光学透镜，使得大功率LED光源具有“蝙蝠翼”型配光分布效果，提高了其在LED路灯、LED隧道灯使用中的道路照明均匀度，并取代了二次光学透镜，有效降低了生产成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及LED领域技术，尤其是指一种大功率LED光源及其一次光学透镜。
技术介绍
半导体固态照明是21世纪最具发展前景的新技术之一，其核心是大功率LED。近 年来随着半导体材料生长技术与器件封装工艺的进步，大功率LED器件的发光效率及可靠 性得到了很大的提高。LED的应用范围也越来越广，其中LED在路灯的应用非常迅猛。伴随 着2009年国家科技部“十城万盏”计划在道路照明的巨大投资，LED路灯的市场非常被看 好。目前，用于路灯照明的光源类型主要有金属卤化物灯、白炽灯和高压钠灯等，与 这些传统的路灯相比，LED路灯有着节能、环保、实用寿命长、耐震性能强、占用体积小等明 显优势。由于光源的光辐射几乎占据整个空间的这个特点，因此需要采用对路灯的光学系 统进行配光设计从而达到国家标准路灯灯具的光度参数。目前市场上大部分LED路灯的配 光都是采用二次光学系统，此系统存在以下几个缺点(1)成本高采用二次光学透镜与不 具有蝙蝠翼型的的单颗大功率LED搭配，价格昂贵，不利于LED路灯的推广；(2)灯具结构 设计不方便采取一定的措施固定二次光学透镜，增加了结构设计的复杂性；C3)出光效率 降低二次光学透镜的材料会有一定的光吸收，且增加光学界面造成光线反射损失。
技术实现思路
有鉴于此，本技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种大功率 LED光源及其一次光学透镜，其能有效解决现有之大功率LED光源之成本高的问题。本技术的另一目的是提供一种大功率LED光源，其能有效解决现有之大功率 LED光源结构复杂、出光效率低的问题。为实现上述目的，本技术采用如下之技术方案一种大功率LED光源，包括有支架、LED芯片、荧光粉胶层和一次光学透镜，该支架 具有一反光杯结构，该LED芯片安装于该反光杯结构的底部，该荧光粉胶层涂布于LED芯片 上，该一次光学透镜位于荧光粉胶层的上方，且一次光学透镜外罩住反光杯结构，该一次光 学透镜为可使LED出光呈“蝙蝠翼”型配光分布的自由曲面透镜。作为一种优选方案，所述一次光学透镜之配光分布的纵向大角度为117 122°， 该一次光学透镜之配光分布的横向小角度为57 70°。作为一种优选方案，所述一次光学透镜的材质为透明硅胶，其折射率为1.40 1. 60。作为一种优选方案，所述反光杯结构的高度为0. 3 0. 5mm,下底面的半径为 0. 80 1. 2mm，上端面的半径为1. 10 1. 50mm。作为一种优选方案，所述LED芯片的尺寸为l.OOmmX 1.00mm 1. 60mmX 1. 60mm，该LED芯片的高度为0. 15 0. ；35讓。作为一种优选方案，所述荧光粉胶层为稀土荧光粉与硅胶的混合物，该荧光粉胶 层的厚度为0. 10 0. 50mm。一种一次光学透镜，该一次光学透镜为可使LED出光呈“蝙蝠翼”型配光分布的自 由曲面透镜。作为一种优选方案，所述一次光学透镜之配光分布的纵向大角度为117 122°， 该一次光学透镜之配光分布的横向小角度为57 70°。作为一种优选方案，所述一次光学透镜的材质为透明硅胶，其折射率为1.40 1. 60。本技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术 方案可知一、由于在结构上采用了具有自由曲面的一次光学透镜，使得大功率LED光源具 有“蝙蝠翼”型配光分布效果，提高了其在LED路灯、LED隧道灯使用中的道路照明均勻度， 并取代了 二次光学透镜，有效降低了生产成本。二、由于该一次光学透镜在材质上采用了折射率高、耐温性好、透光性优异的透明 硅胶，使得大功率LED光源在应用中可以直接通过回流焊制程固定，结构简单，并可提高生 产效率。三、由于采用了大尺寸LED芯片和高效率稀土荧光粉，提高了白光LED的发光效 率，使得大功率白光LED的光通量高达100 130流明，满足目前道路照明灯具的使用要 求。为更清楚地阐述本技术的结构特征和功效，以下结合附图与具体实施例来对 本技术进行详细说明附图说明图1是本技术之实施例的组装示图；图2是本技术之实施例中一次光学透镜的放大视图；图3是本技术之实施例中反光杯结构的放大视图。附图标识说明10、支架11、反光杯结构20、LED芯片 30、荧光粉胶层40、一次光学透镜具体实施方式请参照图1至图3所示，其显示出了本技术之较佳实施例的具体结构，包括有 支架10、LED芯片20、荧光粉胶层30和一次光学透镜40。其中，该支架10具有一反光杯结构11，该反光杯结构11的高度为0. 3 0. 5mm, 下底面的半径为0. 80 1. 2mm，上端面的半径为1. 10 1. 50mm，该发光杯结构11用于限 制出射光的角度。该LED芯片20安装于前述支架10之反光杯结构11的底部，该LED芯片20的尺寸为 1. OOmmX 1. OOmm 1. 60mmX 1. 60mm, LED 芯片 20 的高度为 0. 15 0. ；35讓。该荧光粉胶层30涂布于该LED芯片20上，该荧光粉胶层30为稀土荧光粉与硅胶 的混合物，该荧光粉胶层的厚度为0. 10 0. 50mm。该一次光学透镜40位于前述荧光粉胶层30的上方，且该一次光学透镜40外罩住 反光杯结构11，该一次光学透镜40为自由曲面透镜，可以使LED出光呈“蝙蝠翼”型配光分 布，其配光分布的纵向大角度为117 122°，配光分布的横向小角度为57 70°，以及， 该一次光学透镜40的材质为透明硅胶，其折射率为1. 40 1. 60，具有折射率高、耐温性好、 透光性优异的特点。详述本实施例的制作过程如下首先，设计反光杯结构11的高度为0.45mm，下底面半径为1mm，上端面的半径为 1.25mm(如图3所示)。接着，在反光杯结构11内安装有尺寸为LOOmmXLOOmmmLEDS 片20，在LED芯片20上涂布荧光粉，并在反光杯结构11内填充折射率为1. 415的硅胶，点 亮后测得其发光角度2* θ 1/2约为120°。接着，根据LED路灯实际工程施工经验设计一次光学透镜40(如图2所示)，得到 直角坐标系和极坐标系下的配光曲线，该一次光学透镜40使大功率LED在纵向的角度为 118°，横向为65°。在纵向80°和90°光束角方向上LED发出的光强分别是25cd/klm和 Ocd/klm，低于30cd/klm和lOcd/klm，符合道路照明LED路灯的要求，且纵向方向光强最大 值的连线接近为一条直线。然后，将本技术设计的大功率LED及其一次光学透镜40应用于LED路灯的实 施案例中，具有如下效果采用本技术设计的大功率LED组成10 X 10阵列的模组，模拟10米杆200W路 灯的道路照明效果。每个LED之间的间距为3cm，在距离光源IOm处设置一个接收面，其接 收面积为50mX30m。经测试得到配光曲线和照度。LED路灯在路面的光斑呈矩形分布。当 多个具有蝙蝠翼型分布的LED组合时，其经过叠加之后的光分布与单颗LED的光分布基本 相似，但通过叠加后的光强分布的效果更佳，在纵向大于75°角的范围内没有多余的光。采用120颗瓦级白光LED光源组成一盏LED路灯，在灯杆高度为10m，两盏路灯相 距为30本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．大功率ＬＥＤ光源，包括有支架、ＬＥＤ芯片、荧光粉胶层和一次光学透镜，该支架具有一反光杯结构，该ＬＥＤ芯片安装于该反光杯结构的底部，该荧光粉胶层涂布于ＬＥＤ芯片上，该一次光学透镜位于荧光粉胶层的上方，且一次光学透镜外罩住反光杯结构，其特征在于：该一次光学透镜为可使ＬＥＤ出光呈“蝙蝠翼”型配光分布的自由曲面透镜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭震宁，林介本，黄智炜，刘康，董菁菁，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：实用新型
国别省市：35