LED用U型光源模組機及其LED燈的研制

蘇濤 李廷宏

1、引言

LED是一種新型半導體固態(tài)光源，它是一種顆粒狀發(fā)光元件，LED光源憑借環(huán)保、節(jié)能、壽命長、安全等眾多優(yōu)點，在打造節(jié)約、環(huán)保型社會的大環(huán)境下，早早已是照明行業(yè)的主流推廣產(chǎn)品。對于制造企業(yè)來說，LED燈具產(chǎn)品開發(fā)制造的競爭，由前期的相對側(cè)重于單個整燈光通量、光效率的競爭，轉(zhuǎn)入側(cè)重于產(chǎn)品可靠性的競爭或者同質(zhì)化下的價格競爭，又或者系列產(chǎn)品的競爭。在眾多LED燈架產(chǎn)品中，LED吸頂燈為工廠照明、商業(yè)照明、家居照明的一大絕好選擇和深受廣大消費者喜好，而現(xiàn)有的LED吸頂燈一般采用燈條拼接或整塊燈板均勻分布LED燈珠的結(jié)構(gòu)形式，存在組裝復雜或者成本高的問題。如果單純通過在燈內(nèi)部局部采用整塊燈板來實現(xiàn)發(fā)光，LED燈珠發(fā)光區(qū)不均勻，容易存在明顯的暗區(qū)，例如一種采用U燈板結(jié)構(gòu)簡化，但U型燈板上LED燈珠分布不合理，光照不均勻，中心存在明顯的暗區(qū)，影響LED吸頂燈的照明效果。

因此，我們通過深入研究U型光源及其燈珠結(jié)構(gòu)，優(yōu)化其光強分布，尋找無中心明顯暗區(qū)的U型光源模組，并通過適合的U型光源模組來研制光照均勻、照明效果好、無明顯中心暗區(qū)的U型光源LED吸頂燈。

2、U型光源模組

2.1 U型燈板燈珠分布研究

首先，我們系統(tǒng)分析了中心暗區(qū)的光學成因，建立了如圖1和圖2所示的2種中心燈珠光疊加增強的U型光源，圖1為燈珠以U型板的中心線為對稱軸，兩側(cè)LED燈珠中心軸對稱分布，通過合適的燈珠分布結(jié)構(gòu)就能得到中心光強得到疊加強化的U型光源。

圖2為燈珠以U型板的中心點對稱分布，對應的中心處的光強，也能通過適合的燈珠分布結(jié)構(gòu)使得中心光強得到疊加強化。這樣通過這2鐘U型光源，我們就可以制得無中心暗區(qū)的光源模組。圖3給出了圖2的光源組件，在對應LED燈板上扣設固定U型光擴散透鏡，制得對應U型光源模組。其中，U型光擴散透鏡是用來將U型LED光源的發(fā)光進行擴散的，以保證U型光源的發(fā)光效果，保證光照均勻。U型光源的兩對稱伸出臂上LED燈珠對稱分布設置，這樣兩伸出臂上的LED燈珠發(fā)出的光線能夠分別向燈板中間擴散，這樣中間位置的光強相互疊加而增強，這樣就能有效解決中心暗區(qū)問題。

2.2 U型光源光強分布

圖4給出了我們的兩種分布燈珠的U型光源的光強示意圖，從圖4可以驗證我們的設計合理的，U型板中心位置的光強因為軸對稱或中心對稱得到疊加補強，從圖也可以明顯看出，中心對稱的光強疊加效果更優(yōu)。這樣的U型光源模組就能有效根本解決比如LED吸頂燈的中心明顯暗區(qū)的技術(shù)問題，從而制得光照強度好、光照均勻、無中心暗區(qū)的低成本U型LED光源。

3、LED吸頂燈

通過上面的U型光源，我們就能進一步研制得到光照均勻、無暗區(qū)的LED吸頂燈。圖5給出了我們的LED吸頂燈的結(jié)構(gòu)爆炸圖。該LED吸頂燈包括底盤、燈罩、驅(qū)動電源、固定裝置及前述的U型光源模組。固定裝置將U型光源模組安裝于底盤上，固定裝置還能將燈罩扣設于底盤上。驅(qū)動電源設置于底盤上，并與U型光源模組的多個LED燈珠電連接。底盤是用來承載U型光源模組的，燈罩是用來起防護作用的，以保證U型光源模組100的安全及防塵效果，同時，燈罩還具有透光的效果，U形光源模組的發(fā)光通過燈罩照射出，保證LED吸頂燈的照明效果。燈罩與底盤圍設成容納腔室，U型光源模組安裝于容納腔室中，并通過固定裝置固定于底盤上，這樣能夠保證U型光源模組固定可靠，避免U型光源模組的位置發(fā)生竄動，保證照明效果。驅(qū)動電源能夠與LED燈珠電連接，通過驅(qū)動電源為LED燈珠提供工作所需的工作電壓，保證LED燈珠工作可靠。同時，U型光源模組通過對稱設置在燈板111上的LED燈珠保證U型光源模組中間無暗區(qū)，實現(xiàn)LED吸頂燈整燈均勻發(fā)光。

固定裝置包括安裝扣及固定件。燈罩通過安裝扣扣合于底盤上。U型光源模組通過固定件安裝于底盤上。固定件是用于固定U型光源模組的，以保證U型光源模組可靠的固定在底盤上。較佳地，固定件為螺紋件。安裝扣是用來將燈罩扣合于底盤上的，以保證燈罩固定可靠。再進一步地，驅(qū)動電源為非隔離式驅(qū)動電源。而且，驅(qū)動電源還與調(diào)光器電連接，通過調(diào)光器調(diào)節(jié)LED燈珠發(fā)光的強弱，繼而實現(xiàn)LED光源亮度的調(diào)節(jié)。較佳地，驅(qū)動電源位于U型光源模組的中心位置，以便于驅(qū)動電源與LED燈珠電連接。再進一步地，LED吸頂燈還包括接地裝置，接地裝置與底盤接地連接。通過接地裝置實現(xiàn)底盤的接地連接，保證LED吸頂?shù)墓ぷ骺煽?，提高使用時的安全性。

4、結(jié)束語

通過我們的U型燈珠分布研究，我們制得了光照均勻、無中心暗區(qū)的U型LED光源模組，并通過該U型LED光源模組成功試制出對應的LED吸頂燈，U型光源結(jié)構(gòu)簡單，光照強度好、發(fā)光均勻性好、無暗區(qū)，成本低。