技术领域

[0001 ] 本发明属于 LED照明技术领域， 特别涉及到降低 LED照明灯具产生的眩光的技术。 技术背景

[0002] LED光源， 由于节能环保的优势， 被认为是人类新一代照明用光源。 LED发出的光， 光通密度非常高， 1个 l X lmm的 LED晶片， 就能发出 1001m的光， 人的眼睛直接看着这样 的光源， 由于光通量局部密度过高， 会产生强烈的眩光现象。 现有的 LED照明灯解决眩光的 方案： 采用在照明灯具的出光口处设置用散光材料制 成的透光罩； 采用大面积尺寸的 LED光 源基板， 使得 LED晶片之间的距离能够加大散开， 再配上采用了散光结构 （利用折射、 全反 射原理） 的透光罩； 采用混光腔， 光线在灯具中的混光腔中多反射。 降低 LED照明的造价， 也是非常重要的。

[0003] 以上所述的技术方案问题有： 出光效率以及灯具的效率低， 比如散光材料的透光率 不高， 一般 80%， 散光材料的价格不低， 采用散光材料的透光罩不仅发光效率降低， 造价也 增加； 光线多次反射， 出光效率也就下降； 大尺寸的光源基板， 不容易实现标准化的光源模 组（本发明称为灯芯），模组标准化是 LED照明产品发展的必须；散光结构的散光效率 也有限; 采用散光材料或散光结构， 灯具的照射角 （照射范围） 受限制， 比如不可用于聚光灯。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对 LED照明灯眩光问题提出技术方案， 不仅可有效降低 LED照明 灯眩光问题， 保证高的出光效率和灯具效率， 易实现各种各样的灯具配光 （照射范围， 以及 强度）， 还容易实现 LED灯芯 （光模组） 标准化， 整灯的造价也可有效降低。

[0005]本发明提出的方案： 主要部件包括有： LED光源和灯具反光器， LED光源配有导热板 或导热芯， LED光源产生的热通过导热板或导热芯传出， 从 LED光源发出的光有三分之二以 上照射到灯具反光器的反光面上， 再向灯具外反射， 灯具反光器的反光面的面积应是 LED光 源所在基板面积的五倍以上。

[0006] 从灯具照射的光有三分之二以上是从灯具反光 器的反光面反射出来的， 灯具反光器 的反光面积足够大（本发明提出五倍以上光源 基板面积）， 从灯具射出的光的光通量密度有效 降低， 因而产生眩光的因素被消除了。 本发明提出射出灯具的三之分二以上的光从灯 具反光 器反射出来， 就是表明的从 LED光源发出的光绝大部分被分配到灯具反光器 反射出。 为了更 加有效降低眩光程度， 灯具反光器的反光面积应更大， 最好取十倍以上光源基板面积， 从灯 具反光器反射出的光的比例应更多， 最好是 80%以上的光是从灯具反光器反射出来。 反光镜 面的反射率非常高， 真空覆铝膜镜面的反射效率可达 98%。 通过采用不同的反射角和曲面的 反光面、 不同的反光表面结构， 可实现各种各样的灯具配光。 [0007]实现以上方案的具体技术方案（即本发明 的技术特征）： （1)在 LED光源前设置有光 源配光透镜， 利用折射以及全反射原理， LED光源集中向前 （本发明定义 LED光源的照射方 向为前方)照射的光被改变成集中向侧边照射� � 使得从 LED光源发出的光有三分之二（最好是 80%) 以上照射到灯具反光器上， 再向灯具外反射。 （2) 在 LED光源前方设置灯芯反光器， 从 LED光源发出的光有三分之二 （最好是 80%) 以上被灯芯反光器反射到灯具反光器上， 再 朝灯具外反射。 （3 ) 在 LED光源前设置有灯芯罩， 该灯芯罩设置有面向灯具反光器的侧壁， 该侧壁用了散光结构或散光材料。

[0008] LED光源照射出的光， 光通量集中朝前， 照射角（照射范围）不高， 一般为 60° (本 发明中的照射角定义为光线与 LED光源朝前的轴线的夹角）。本发明提出的三 种具体技术， 结 构简单， 非常容易变改 （增大） LED光源的照射角， 能显著的减少了 LED 光源正前方的光通 量， 实现绝大部分 （三分之二以上） LED光源发出的光照射到灯具反光器上。 采用本发明提 出的技术方案， LED光源中的 LED 晶片可以集中， 减小 LED光源基板尺寸， 这样有利于 LED 灯芯 （包括 LED光源， 导热板或导热芯等） 实现标准通用化。

[0009] 本发明依据以上所述的本发明技术方案， 还提出了三种半导体照明用灯芯， 包括有 LED光源和导热板或导热芯， 以及光源配光透镜、 或灯芯反光器、 或采用了散光结构或材料 的灯芯罩， 具体的特征是：

[0010] 1、 LED光源正前方设置有光源配光透镜， 由 LED光源发出的光经光源配光透镜后射 出， 有三分之二以上的光的照射角大于 50°

[001 1 ] 2、 LED光源前设置有灯芯罩， 在 LED光源前方， 灯芯罩内， 设置有灯芯反光器， 灯 芯罩的侧壁采用了散光结构或散光材料。

[0012] 3、 LED光源前设置有灯芯罩， 在 LED光源前方， 灯芯罩内， 设置有灯芯反光器， 从 LED光源发的光照射到灯芯反光器上， 部分或全部被反射， 从灯芯罩侧壁射出， 从灯芯射出 的光有三分二以上的照射角大于 50° 。

附图说明

[0013] 下面结合附图和具体实施方案作近一步说明。

[0014]图 1为一种本发明的照明灯，采用光源配光透镜� �变从 LED光源发出的光的照射角， 图中 h表示灯具反光器的高度， a表示从光源配光透镜射出的光的照射角。

[0015] 图 2为一种本发明的照明灯， 采用灯芯反光器改变从 LED光源发出的光的照射角。

[0016] 图 3为一种本发明的照明灯， 一种大角度照明范围设计。

[0017] 图 4为一种本发明的照明灯， 配有灯芯反光器反射角可调装置。

[0018] 图 5为一种本发明的照明灯， 采用了灯芯 （光模组） 结构。

[0019] 图 6为一种本发明的照明灯， 采用了散光结构或散光材料的灯芯罩。

[0020] 图 7为一种本发明的灯芯， 采用光源配光透镜。 [0021 ] 图 8为一种本发明的灯芯， 采用灯芯反光器， 并配有灯珠聚光杯。

[0022] 图 9为一种本发明的照明灯， 配有灯芯反光器光反射角可调装置。

[0023] 1、 导热板， 2、 LED光源， 3、灯具反光器， 4、 光源配光透镜， 5、 虚线（表示光线），

6、 散热片， 7、 灯芯反光器， 8、 顶针， 9、 灯具透光罩， 10、 导热芯， 11、 灯芯罩， 12、 电 源接插头， 13、 灯珠聚光杯。

具体实施方案

[0024] 图 1所示的本发明照明灯， 灯具反光器 3为一种类似喇叭 （大喇叭口） 形结构， 内 侧为反光面， LED光源 2设置在灯具反光器 3的中部。灯具反光器采用金属板 (最好选用铝板) 制成， 被利用为 LED光源 2的散热片， 导热板 1贴在灯具反光器 3上， 之间的接触面积就是 接触传热面。 LED光源 2产生的热量经导热板 1传导到金属板制成的灯具反光器 3散出。 图 中， LED光源 2为一种单颗 LED灯珠的光源， LED光源 2正前方设置有光源配光透镜 4， 光源 配光透镜 4利用折射和全反射原理， 将 LED光源 2集中向前照射的光改变成向侧面， 使得绝 大部分 （三分之二以上） 从 LED 光源 2发出的光照射在灯具反光器 3内侧面 （反光面）， 再 反射出灯具， 如图中虚线 5所示， 因而直接看到 LED光源 2部分的光强度 （光通量密度） 减 小了。 从光源配光透镜 4照射出的光的照射角 a要尽可能大， 这样可以减小灯具反光器的高 度尺寸 h (也就是照明灯的尺寸）， 因而本发明提出从 LED光源 2发出的光， 经光源配光透镜 4后， 有三分之二以上的光的照射角大于 50° 。 本发明中， 光的照射角定义为光线 （含照射 方向） 与 LED光源的轴线 （向前） 的夹角， 如图中夹角 a所示。

[0025] 图 2所示的本发明照明灯， 设置有散热片 6， LED光源 2产生的热量通过导热板 1 传到散热片 6散出， LED光源 2正前方设置有灯芯反光器 7， 从 LED光源 2发出的光射到灯芯 反光器上， 被反射到灯具反光器 3上， 再被反射出灯具， 如图中虚线 5所示。 灯芯反光器可 以采用透明材料制成， 其反光面采用具有透光性的反光镀膜， 从 LED光源 2发出的光绝大部 分 （三分之二以上） 被灯芯反光器 7反射到灯具反光器 3上， 还有部分从 LED光源 2发出的 光均匀地透过灯芯反光器 7射出， 目的是为了使从灯具射出的光更均匀。 还可以采用在灯芯 反光器 7上均匀开数多小口， 部分从 LED光源 2发出的光可穿过灯芯发光器 7射出。

[0026] 图 3所示的本发明照明灯， 是一种大照射角的灯， 灯具反光器 3也是类似喇叭形， 但是反光面在外侧， LED光源 2正前方设置有灯芯反光器 7， 经灯芯反光器 7反射出的光的照 射角 a更大 (相比图 1、 2中的 a )， 才能照射到灯具发光器 3上， 由灯具反光器 3反射出的光 的照射角也就更大。 图 3中的灯具反光器 3也被利用为散热片。

[0027]图 4所示的本发明照明灯， 采用导热芯 10， LED光源 2产生的热量由导热芯 10传导 出， 导热芯 10上套有散热片 6， 灯具反光器 3的中部 （小端面处） 设有翻边， 并套在导热芯 10上， 翻边与导热芯 10之间接触面就为接触传热面， 灯具反光器 3采用金属板材制成， 被 利用为 LED光源 2的部分散热片。 图 4中示出灯具反光器出光口 （也就是灯具的出光口） 设 有灯具透光罩 9， 该灯具透光罩 9起到保护内部部件 （比如 LED光源、 反光面等）， 为了进一 步使灯具射出的光更柔和， 灯具透光罩 9可采用散光结构。 散光结构一般为表面凹凸不平的 结构， 灯具反光器 3的反光面也可采用凹凸不平的结构， 产生漫反射效果。

[0028]通过调节改变灯芯反光器的发光面的设置 角度， 反光面的曲面形状（弯曲弧度）， 即 调节改变灯芯反光器的光反射角， 来调节改变从灯芯发光器发射出的光的照射角 ， 进而就可 调节改变照明灯具的照射角（照射范围、光强 度分布），实现随时调节照明的灯的照射范围 等， 比如远光时聚光， 近光时散光。 图 4中就示出了一种灯芯反光器光反射角可调节� �置， 灯芯 反光器 7采用数多弯曲的反光片构成， 通过调节改变顶针 8插入灯芯反光器 7的深度， 灯芯 反光器 7的光反曲面就会改变， 即光反射角可调。

[0029] 图 5所示的本发明照明灯中， 示出导热芯 10采用锥形（最好圆锥形）结构， 有利于 解决导热芯 10与散热片 6之间的接触传热热阻， 导热芯 10中心被挖空， 可以减少材料。 LED 光源 2的电源接插头 12穿过导热芯 10。在 LED光源 2前端设置有灯芯罩 11，灯芯罩 11采用 透光材料， 灯芯罩 11的侧壁可设计成围着 LED 光源前方周圈， 灯芯反光器 7设置在灯芯罩 11内， 灯芯罩 11的作用有： 保护 LED光源 2和灯芯反光器 7的反光面， 不受尘埃和水汽等 的污染。 可将 LED光源 2、 灯芯反光器 7以及灯芯罩 3组成一个整体的标准部件——灯芯。 图中还示出， 灯具反光器 3采用了阶梯形结构， 该结构有利于减小灯具反光器 3的高度 h， 又能得到大口径的灯具出光口 （即大面积的灯具反光器反光面）， 实现高度聚光的照明灯。

[0030]灯芯罩 11的侧壁采用有散光材料或散光结构，并设计� ��面向灯具反光器 3的反光面， 同样也能实现绝大部分 （三分之二以上） 从 LED光源 2发出的光改变方向， 照射到灯具反光 器 3的反射面上， 再反射出灯具。 荧光材料（比如将蓝光变成白光的荧光粉）具 有散光特性， 因而可以将荧光层设置在灯芯罩 11的侧壁内或外， 该荧光层既是灯芯罩 11的散光材料， 又 是 LED光源 2的光的转换材料 （比如蓝光转换成白光）

[0031 ] 图 6中， 灯芯罩 11的侧壁， 采用有散光材料或散光结构， 并且设计成向后倾斜， 因 而从灯芯罩 11的侧壁射出的光更多地照明到灯具反光器 3的反光面上。 图 6中的导热芯 10 采用了锥形螺柱结构，有利于解决导热芯 10与散热片 6之间的接触传热热阻， 图中的灯具反 光器 3为弧形曲面。

[0032] 图 7示出了本发明的一种灯芯， 包括有 LED光源 2和导热板 1、 以及光源配光透镜

4 , 其工作原理与图 1中的一样。 图中 a表示灯芯的照射角， 从灯芯发出的光的照射角三分 之二以上应大于 50° ，这样有利于减小灯具反光器高 h (灯具的尺寸），并且保证绝大部分（三 分之二以上）从灯具照射出的光是从灯具反光 器射出的。 导热板 1也可换成图 5、 6中所示导 热芯 10。

[0033] 图 8示出了本发明的一种灯芯， 包括有 LED光源 2、 导热芯 10、 灯芯反光器 7和灯 芯罩 11， 采用了锥形 （圆锥形） 结构的导热芯 10， 导热芯 10也可换成图 1、 2、 3中的导热 板 1结构。 图中 a表示灯芯的照射角， 从灯芯发出的光的照射角三分之二以上应大于 50° ， 这样有利于减小灯具反光器高 h (灯具的尺寸）， 并且保证绝大部分 （三分之二以上） 从灯具 照射出的光是从灯具反光器射出的。 图 8中还示出另外的技术特征， LED光源 2设置有灯珠 聚光杯 13， LED光源 2上的 LED灯珠经灯珠聚光杯 13聚光， 照射角变小， 这样便于灯芯反光 器 7的配光设计， 减小灯芯反光器 7的尺寸 （直径） （也就是灯芯的尺寸）。 图 9所示的灯芯 与图 8的区别在于： 图 9所示的灯芯设置有灯芯反光器光反射可调装� �， 其结构原理与图 4 所示的一样。

[0034] 本发明中的光源基板面积定义为： 导热板与 LED光源的接触传热面积 （基本上就是 导热板的面积）、 或导热芯前端与 LED光源的接触传热面积 （基本上就是导热芯前端面积）。 一个 10颗 I X lmm LED晶片的光源， 光源基板直径取 20mm (该光源基板非常小）， 其面积 是 10颗 LED晶片面积的 31倍， 如果灯具反光器的反光面的面积是光源基板的 5倍， 则可实 现灯具的光通量密度可降低到最大局部（LED晶 片 I X lmm )光通量密度的一百五十分之一（降 低 150倍）， 灯具反光器的反光面采用 10倍的光源基板面积， 则可降低 300倍， 说明采用本 发明技术方案可非常简单 （低造价） 地， 并非常有效降低光通量密度， 解决眩光问题， 其效 果是显著的。

[0035] 图 1、 3、 4和 5中， 导热板 1或导热芯 10与金属板制成的灯具反光器 3之间的接触 传热面是直接接触， 在实际产品设计中， 由于结构设计要求， 也可采用间接接触的接触传热 面， 根本的目的就是利用灯具反光器为 LED光源的散热片， 这样可降低造价， 减小灯具尺寸。 铝制材料， 导热性高， 重量轻， 价格也不高， 易冲压加工成形， 因而铝板材是首选的灯具反 光器的制造用材。

[0036] 依据本发明以上提出， 从灯芯发出的光， 三分之二以上的照射角大于 50° ， 用几何 关系可以计算出， 实现灯具照射出的光有三分之二以上是从灯具 反光器 (3)反射出来时， 灯具 反光器 (3)的高 h等于 D 2 X tan50° (D为灯具反光器的出光口的直径) = 0.42D， 再加上灯芯的 高。 说明灯具反光器的高 h已经有效减小， 可以用冲床一次拉伸成形， 冲床冲压工艺比旋压 工艺， 生产效率要高许多。 高度 h降低， 灯具反光器的反光面拉伸程度低， 灯具反光器就可 直接采用已反光镜面处理的金属板材冲压加工 制成， 无需后期反光镜面处理工序， 因而造价 又可以降低。 高度 h降低， 整个灯具的高度也降低。 设计时， 最好选取从灯芯发出的光， 三 分之二以上的照射角 a大于 70° ， 这样高度 h又可进一步降低， 更多的光从灯具反光器反射 出来， 整个灯的光通量密度更均匀， 更柔和。

[0037] LED光源局部光通密度极高， 产生眩光的缺点， 但 LED光源拥有尺寸小， 照射方向 集中朝前（单向照射）的特点。相比传统光源 （白炽灯、荧光灯等）尺寸大， 360° 均匀照射， 而人们需要的照明光， 更多的是单向照射， LED光源的特点在照明灯配光方面就表现出优越 性。 以上本发明提出的技术方案， 就充分利用了 LED光源特点的优越性， 并利用镜面反射效 率高的光学特性， 消除了眩光问题， 灯具的光效更高， 灯具结构更简单， 造价更低， 容易实 现各种各样的灯具配光。 现公开的 LED灯的配光设计就没有充分利用 LED光源的特点。

[0038] 特别声明： 本发明中的 LED光源包括了 OLED光源。