CN102322575A

CN102322575A - 一种获得混光式点光源的装置

Info

Publication number: CN102322575A
Application number: CN201110254134A
Authority: CN
Inventors: 孙婷; 黄永峰; 丁家磊
Original assignee: Vtron Technologies Ltd
Current assignee: Vtron Technologies Ltd
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明公开了一种获得混光式点光源的装置，包括至少一个LED灯珠、一个电路基板，所述LED灯珠设置在电路基板上，还包括一个漫反射腔，所述漫反射腔为中空体结构，腔体内部为反射曲面，漫反射腔覆盖在电路基板上；所述漫反射腔底部设有开孔；所述开孔用于让LED灯珠穿过开孔并固定漫反射腔内，或者用于让LED灯珠的光线从开孔射入漫反射腔内；所述漫反射腔上还设有一出光孔或一透明介质，用于让LED灯珠的光线射出。本发明提高了光源发光可靠性，保证了多个点光源间色温、亮度的一致性。

Description

一种获得混光式点光源的装置

技术领域

本发明涉及照明装置的技术领域，特别涉及一种获得混光式点光源的装置。

背景技术

点光源由于发光面积较小，其光线发散性强且相互间不产生侵润，在复杂的光学系统设计中起着非常重要的作用。随着时代的进步，技术的发展，人们对照明的要求越来越高，尤其在很多生产应用领域，对光源质量提出了非常严格的要求。一些特殊照明显示应用中，要求在大面积上的多个点光源其色温和亮度均达到高度一致，并且要求光源可靠性较高，普通点光源由于个别差异性较大而不能满足其需求。

目前质量较好的点光源有激光光源及发光二极管(LED)。激光光源的发生装置体积太大，而且成本较高，不利于大批量生产应用，在设计方面也会增加产品的厚度及体积。LED具有体积小、节能、无汞、使用寿命长等优点，现广泛应用于各种照明场合，是较优的点光源选择。然而普通LED均存在个别差异较大的问题，难以达到多个LED光源的色温、亮度上保持良好的一致性的要求。即使经过精细分BIN挑选的LED灯珠，仍然难以控制和避免其在使用一段时间后所产生的色温漂移。虽然目前已经存在将多个发光芯片混光封装的LED点光源，使其色漂控制在可接受范围内，但由于受到生产工艺、成本等的限制，仍无法获得全色温的LED点光源。另外，有的LED点光源存在发光不均匀、光效低、甚至损坏等品质问题和可靠性问题，增加了获得高质量点光源的难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种获得混光式点光源的装置，提高点光源发光可靠性，保证多个点光源间色温、亮度的一致性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种获得混光式点光源的装置，包括至少一个LED灯珠、一个电路基板，所述LED灯珠设置在电路基板上，还包括一个漫反射腔，所述漫反射腔为中空体结构，腔体内部为反射曲面，漫反射腔覆盖在电路基板上；所述漫反射腔底部设有开孔；所述开孔用于让LED灯珠穿过开孔并固定漫反射腔内，或者用于让LED灯珠的光线从开孔射入漫反射腔内；所述漫反射腔上还设有一出光孔或一透明介质，用于让LED灯珠的光线射出。

优选的，所述漫反射腔腔体内部为半球形反射曲面。

优选的，所述漫反射腔恰好覆盖电路基板分布的LED灯珠。

优选的，所述漫反射腔包括外层壳体及里层漫反射涂层；所述外层壳体外形为矩形或半球形形状，外层壳体的内腔为半球形曲面；所述里层漫反射涂层喷涂在所述外层壳体的内腔。即所述外层壳体外形可设计为矩形或半球形等形状，但不得影响漫反射腔内为半球形曲面；漫反射腔体内部为半球形曲面，均匀喷涂一层反射率高于95％的高反射率漫反射材料，从而使光能在腔体内多次反射充分混合，但保证能量损耗较小。

优选的，每一个LED灯珠填充满漫反射腔底部的一个开孔。

优选的，所述的多个LED灯珠可为白光LED或三基色(RGB)LED；若使用白光LED，可选用色温在同一分BIN区域的LED灯珠，也可通过配色方案选用不同分BIN区域的LED灯珠；若使用三基色(RGB)LED，可通过调节三原色比例调整光源色温。

优选的，所述LED灯珠可以矩形阵列、环状排列或其它的排列方式均匀排布在电路基板上，LED灯珠之间以串联、并联或串并结合的方式连接。

优选的，所述电路基板同时为LED光源提供灯珠固定，电源引入，散热等作用，其材料为铜、铝或其它导热性能较好的金属，散热方式主要为底部散热。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明由多个普通LED点光源混光而成，能够提高点光源的色彩和亮度质量，提高光源发光可靠性，保证多个点光源间色温、亮度的一致性。

2、本发明体积小、成本低并且节能，适用于大批量的生产与应用。

附图说明

图1是混光式点光源装置结构示意图；

图2是为透视腔体内部LED灯珠矩形阵列排布的正面示意图；

图3是光线在漫反射腔中随机反射的示意图；

图4是漫反射腔底部结构示意图；

图5是混光式点光源装置出光的效果示意图；

图6是混光式点光源装置出光光强分布示意图；

图7是透视腔体内部LED灯珠环状排布的正面示意图；

图8是透视腔体内部LED灯珠环部分点亮的正面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本实施例一种获得混光点光源方法的装置，包括多个LED灯珠1、一个电路基板2，所述LED灯珠设置在电路基板上，还包括一个漫反射腔3，所述漫反射腔3为中空体结构，腔体内部为反射曲面，漫反射腔3覆盖在电路基板2上；所述漫反射腔3底部设有开孔5；所述开孔5用于让LED灯珠穿过开孔5并固定漫反射腔3内，或者用于让LED灯珠的光线从开孔5射入漫反射腔内；所述漫反射腔3上还设有一出光孔4或一透明介质，用于让LED灯珠的光线射出。所述LED灯珠1为色温在同一分BIN区域的白光LED灯珠，利用多颗灯珠混光的方式，通过统计平均的方法，减少灯珠之间的个别差异，获得高质量的光源，所述的多个LED灯珠可为白光LED或三基色(RGB)LED；若使用白光LED，可选用色温在同一分BIN区域的LED灯珠，也可通过配色方案选用不同分BIN区域的LED灯珠；若使用三基色(RGB)LED，可通过调节三原色比例调整光源色温。

如图2所示，LED灯珠11～19以矩形阵列均匀对称分布在LED电路基板2上，LED灯珠之间以串联、并联或串联并联相结合的方式连接，在不影响散热的情况下使灯珠间距尽可能小；电路基板2具有较好的导热性能，其材料为铜、铝或其它导热性能较好的金属、合金或者部分陶瓷制品，主要散热方式为底部散热；基板电极位于漫反射腔3外。

所述漫反射腔3为半球形中空腔体，如图1所示，包括外层壳体31以及里层高漫反射涂层32；外层壳体31的外形可根据加工需求调整为半球形或矩形，外层壳体31的内腔须为半球形曲面，其半径选取为恰好覆盖基板上均匀分布的LED灯珠为宜，尽量使漫反射腔3体积越小越好，减少光线在腔内的漫反射光程及次数，提高出光效率；里层漫反射涂层32的反射率高于95％，且喷涂在所述外层壳体31的内腔。漫反射腔内喷涂反射率高于95％的漫反射材料，形成高漫反射涂层32，使光线在腔内进行多次方向随机的漫反射，并使多个LED点光源11～19的光均匀混合，调整光源色温和亮度均匀，图3为光线在所述漫反射腔中随机漫反射的效果图。

所述漫反射腔上设有出光孔4，用于LED光源在腔内混光后出光，开孔大小根据所需点光源大小调整，出光孔4还可以用一透明介质代替，透明介质可以根据所需出射光的颜色而选择不同的颜色。

所述漫反射腔底部开孔5用于让基板上的LED灯珠穿透并置入漫反射腔内，底孔51～59分别对应基板2上LED灯珠11～19的大小和位置。每一个LED灯珠恰好填充满漫反射腔底部的一个开孔，从而使多个LED灯珠与漫反射腔底部形成封闭面，如图4所示；这样便使得漫反射腔2内LED灯珠1的光除了漫反射腔顶部的开孔之外不能直接从漫反射腔中出射：即不能从漫反射腔的底部和侧面出射，从而更进一步提高了光源质量。上述LED灯珠与漫反射腔的安装位置为本发明的最佳实施方式，但同时应知道，当LED灯珠没有置于漫反射腔内时，即LED灯珠与漫反射腔底部有一微小距离，此时，漫反射腔的底部开孔是用于使LED灯珠的光纤射入漫反射腔中进行混光。

由于漫反射腔2内LED灯珠1的光几乎不能直接从腔中出射，而是经过腔内的多次漫反射混光均匀后，从出光孔4中出射，因此出光效率与出光孔4的大小以及漫反射腔3大小有关，出光孔4尺寸越大，腔体3越小，出光效率越高。但出光孔4增大，可能导致点光源特征减弱，产生光线的交叉侵润，具体制作时应根据实际情况进行调整。

混光式高质量点光源装置出光的效果如图5所示，混光后获得的点光源为色温、亮度值控制在一定范围内的高质量点光源，其光强分布为类朗伯分布，如图6所示。

实施例2

一种获得混光式点光源的装置，包括多个LED灯珠1，一个电路基板2以及一个开孔半球形中空漫反射腔3，其整体结构与实施例1相似，主要区别为：电路基板2上的LED灯珠11～19以环状排列对称分布在漫反射腔内，如图7所示。LED灯珠发出的光在漫反射腔内经过多次漫反射，混光均匀后从出光孔4中出射。在漫反射腔内呈环形排列的LED，同样可以获得与实施例1一样的出光效果，得到高质量的光源。

实施例3

一种获得混光式点光源的装置，包括多个LED灯珠1，一个电路基板2以及一个开孔半球形中空漫反射腔3，其整体结构与实施例1相似，主要区别为：电路基板2上的LED灯珠11～19以并联方式连接，通过电路控制使LED光源12、14、15、16、18处于开的状态，LED光源11、13、17、19处于关闭状态，如图8所示。当腔内某LED灯珠损坏时，可切换使处于关闭状态的灯珠点亮，以保证出光亮度、色温仍保持不变，提高光源可靠性。切换时，若保证腔内点亮的LED相互对称，则效果更佳。

实施例4

一种获得混光式点光源的装置，包括多个LED灯珠1，一个电路基板2以及一个开孔半球形中空漫反射腔3，其整体结构与实施例1相似，主要区别为：电路基板2上的LED灯珠11～19为色温在不同分BIN区域的白光LED，通过严格的配色方案，在多个LED充分混光后，可以获得色温精度更高的光源。

实施例5

一种获得混光式点光源的装置，包括多个LED灯珠1，一个电路基板2以及一个开孔半球形中空漫反射腔3，其整体结构与实施例1相似，主要区别为：电路基板2上的LED灯珠11～19为三基色(RGB)LED，以并联方式连接，通过电控方式调整三色光的亮度、强度，控制三基色的比例，通过在漫反射腔中充分混光，获得色温、亮度值精准的高质量点光源。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种获得混光式点光源的装置，包括至少一个LED灯珠、一个电路基板，所述LED灯珠设置在电路基板上，其特征在于，还包括一个漫反射腔，所述漫反射腔为中空体结构，腔体内部为反射曲面，漫反射腔覆盖在电路基板上；所述漫反射腔底部设有开孔；所述开孔用于让LED灯珠穿过开孔并固定在漫反射腔内，或者用于让LED灯珠的光线从开孔射入漫反射腔内；所述漫反射腔上还设有一出光孔或一透明介质，用于让LED灯珠的光线射出。

2.根据权利要求1所述的获得混光式点光源的装置，其特征在于，所述漫反射腔腔体内部为半球形反射曲面。

3.根据权利要求1所述的获得混光式点光源的装置，其特征在于，所述漫反射腔恰好覆盖电路基板分布的LED灯珠。

4.根据权利要求1所述的混光式点光源装置，其特征在于，所述漫反射腔包括外层壳体及里层漫反射涂层；所述外层壳体外形为矩形或半球形形状，外层壳体的内腔为半球形曲面；所述里层漫反射涂层喷涂在所述外层壳体的内腔。

5.根据权利要求5所述的混光式点光源装置，其特征在于，所述里层漫反射涂层的反射率高于95％。

6.根据权利要求1所述的混光式点光源装置，其特征在于，所述每一个LED灯珠填充满漫反射腔底部的一个开孔。

7.根据权利要求1所述的混光式点光源装置，其特征在于，所述LED灯珠为白色或者三基色LED灯。

8.根据权利要求1所述的混光式点光源装置，其特征在于，所述LED灯珠为矩形排列或者环形排列方式均匀排布在电路基板上，LED灯珠之间采用串联、并联或者串联并联结合的方式连接。

9.根据权利要求1所述的混光式点光源装置，其特征在于，所述电路基板为导热材料制成。