[發(fā)明專利]一種LED照明裝置及其設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011110479.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN112361236A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏勁仁;李敏;王海蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南開放大學(xué)
• 主分類號(hào): F21K9/69
• 分類號(hào): F21K9/69;F21K9/64;F21K9/68;F21V13/14;F21Y115/10
• 代理公司: 北京市盈科律師事務(wù)所 11344
• 代理人: 羅東

本發(fā)明涉及非成像光學(xué)自由曲面照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LED照明裝置及其設(shè)計(jì)方法，包括基底，固設(shè)于基底且表面涂敷熒光粉的LED芯片，固設(shè)于基底上且套蓋于LED芯片上的自由曲面透鏡，以及固設(shè)于基底且環(huán)繞自由曲面透鏡設(shè)置的反射器；所述自由曲面透鏡包括呈環(huán)狀且上端開口的第一曲面透鏡部，以及與第一曲面透鏡部上端連接的第二曲面透鏡部；所述第一曲面透鏡部外凸；所述第二曲面透鏡部?jī)?nèi)凹。本發(fā)明可在40～60度的角度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較好的顏色均勻性，可滿足大多數(shù)實(shí)際的照明應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非成像光學(xué)自由曲面照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LED照明裝置及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體LED照明技術(shù)的發(fā)展，LED光源已廣泛用于各種照明領(lǐng)域。目前實(shí)現(xiàn)白光LED主要有兩種方法：一種是利用紅、綠、藍(lán)三種顏色的LED光源通過混光后形成白色LED光源；另一種是利用藍(lán)色LED光源激發(fā)YAG熒光粉，部分藍(lán)色光能被YAG熒光粉吸收后通過光致發(fā)光效應(yīng)產(chǎn)生黃色光，未被吸收的藍(lán)色光和受激產(chǎn)生的黃色光混合后形成白光。第二種方法由于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，因此被廣泛應(yīng)用在日常照明領(lǐng)域。

對(duì)于藍(lán)光LED+YAG熒光粉形成的白色LED光源，由于藍(lán)光LED芯片發(fā)出的光強(qiáng)分布呈朗伯分布，因此對(duì)于此種類型的白光LED光源存在著色度空間分布不均勻的現(xiàn)象，即中心部分藍(lán)光較多，色溫較高，邊緣部分黃光較多，色溫較低。為改善藍(lán)光LED+YAG熒光粉形成的白光LED的顏色空間分布，通常是通過對(duì)YAG熒光粉層的厚度進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)良好的顏色空間分布，此種方法需要較好的加工工藝來確保熒光粉層的加工厚度與設(shè)計(jì)的厚度一致，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的精度要求較高進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，且在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要再次利用二次光學(xué)器件對(duì)LED的光能分布進(jìn)行調(diào)整，才能在目標(biāo)面上實(shí)現(xiàn)均勻的照度分布，滿足日常照明的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明而學(xué)習(xí)。

為克服現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的藍(lán)光LED+YAG熒光粉的白光LED光源中存在的顏色空間分布不均勻的缺陷，本發(fā)明提供一種LED照明裝置，包括基底，固設(shè)于基底且表面涂敷熒光粉的LED芯片，固設(shè)于基底上且套蓋于LED芯片上的自由曲面透鏡，以及固設(shè)于基底且環(huán)繞自由曲面透鏡設(shè)置的反射器；所述自由曲面透鏡包括呈環(huán)狀且上端開口的第一曲面透鏡部，以及與第一曲面透鏡部上端連接的第二曲面透鏡部；所述第一曲面透鏡部外凸；所述第二曲面透鏡部?jī)?nèi)凹。

具體的，所述第一曲面透鏡部與第二曲面透鏡部光滑連接。

具體的，還包括涂覆于反射器反射表面的高反射率膜。

具體的，所述反射器的開口角度為40～60度；

和/或；

所述反射器為自由曲面反射器。

具體的，還包括設(shè)于所述基底的散熱器。

本發(fā)明還提供了一種LED照明裝置的設(shè)計(jì)方法，采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的LED照明裝置進(jìn)行照明；包括如下設(shè)計(jì)步驟：

以LED光源為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系(u,v,z),其中v方向垂直于平面向外；第一曲面透鏡部與第二曲面透鏡部連接處所對(duì)應(yīng)的光線出射角為所述反射器對(duì)應(yīng)的開口角度為

設(shè)定所述LED照明裝置中的LED芯片發(fā)出的光能分為兩個(gè)部分，區(qū)分根據(jù)是按LED芯片發(fā)出的光線與光軸的夾角來劃分，即時(shí)的情況和的情況；

對(duì)部分的光線的配光設(shè)計(jì)為經(jīng)第二曲面透鏡部折射后出射，并配光在角度范圍內(nèi)，獲取其在第二曲面透鏡部處的入射光線和折射光線之間的關(guān)系；