專利名稱:分割式led投射照明方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于照明技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種分割式LED投射照明方法。
技術(shù)背景在現(xiàn)有技術(shù)中，一般燈具通常采用單燈照明，燈具設(shè)計(jì)也都是以一個(gè)發(fā)光源照射整個(gè)大的被照射面積為基本出發(fā)點(diǎn)的，由于被照射的面積與光源的距離以及被照平面法線和光線方向夾角不同，常常導(dǎo)致燈具正下方的照度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)離燈具的遠(yuǎn)角處的照度。為了在遠(yuǎn)角處獲得滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所要求的照度，必須在燈具正下方形成大大高于要求的照度，造成了照明用能源的大量浪費(fèi)。同時(shí)由于燈具的截光性不好，還產(chǎn)生了大量的光污染，比如本應(yīng)該照射路面的燈具將大量光照射到路邊的居民住宅中，使人無法入睡。中國(guó)公開專利CN1664433A，提出了利用熱管技術(shù)解決多個(gè)LED密集排列時(shí)的散熱問題，但沒有對(duì)LED密集排列的配光分布問題作任何改進(jìn)。公開專利CN1710318A(低安裝高度道路燈)，提出了為L(zhǎng)ED設(shè)計(jì)單元小反射器，產(chǎn)生多種光束，然后再整合在一個(gè)反射器組板上，讓反射器組發(fā)出的光線符合特定的配光，在路面上得到均勻照明。公開的內(nèi)容沒有給出具體的實(shí)施方案，另外由于所提出的內(nèi)容采用了兩次反射的方法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，光能損失嚴(yán)重，無法達(dá)到期待的節(jié)能效果?，F(xiàn)有方法中所存在的一個(gè)重要問題是無法將光源所發(fā)出的光非常有效地發(fā)送到需要照射的表面上，光源所發(fā)出的光大部分被浪費(fèi)掉了。因此，如何利用LED照明燈具均由多個(gè)LED所組成的特點(diǎn)，研制一種將光源所發(fā)出的光全部均勻分布到被照射表面的方法將大大提高光源的光能利用率，由于光能利用率的提高，可以減少燈具中所用LED的個(gè)數(shù)，減輕燈具設(shè)計(jì)中的散熱壓力，降低燈具成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)⒐庠此l(fā)出的光有效輸送到被照射面上的分割式LED投射照明方法及裝置。
本發(fā)明所述的分割式LED投射照明方法，包括以下步驟1)確定被照射面和大功率發(fā)光二極管燈的數(shù)量；2)設(shè)置大功率發(fā)光二極管燈；3)配設(shè)投影透鏡組；其中被照射面可被劃分成相鄰且按一定規(guī)則分布的一個(gè)個(gè)被照射面單元，被照射面單元的數(shù)量與大功率發(fā)光二極管燈的數(shù)量相同。
所述確定大功率發(fā)光二極管燈的數(shù)量是按照單個(gè)發(fā)光二極管所發(fā)射的光通量和被照射面的平均照度要求選擇的，大功率發(fā)光二極管燈的設(shè)計(jì)照明面積與LED所產(chǎn)生的光通量、投影透鏡透過率及所要求的平均照度之間滿足以下條件被照射單元的面積＝LED的光通量×投影透鏡透過率÷被照面要求的平均照度，整個(gè)照明面積所對(duì)應(yīng)的大功率發(fā)二極管燈的數(shù)量等于被分割成的單元面積的數(shù)量。
所述設(shè)置大功率發(fā)光二極管燈是將照明整個(gè)被照射面所對(duì)應(yīng)的各個(gè)大功率發(fā)光二極管燈安裝到LED投射照明裝置的定位板上，使各個(gè)大功率發(fā)光二極管燈按照各自投影照射一個(gè)被照射面單元的要求配置，LED投射照明裝置的額定驅(qū)動(dòng)功率不小于各大功率發(fā)光二極管燈額定功率的總和；所述配設(shè)投影透鏡組是給每個(gè)大功率發(fā)光二極管燈配設(shè)投影透鏡組，該投影透鏡組能將LED芯片投影到一個(gè)對(duì)應(yīng)的被照射面單元。所述被照射面單元的形狀與LED芯片形狀相對(duì)應(yīng)。
由于本發(fā)明將被照射面劃分成相鄰且按一定規(guī)則分布的形狀和大小相近的一個(gè)個(gè)被照射面單元，各被照射面單元采用相對(duì)應(yīng)的大功率發(fā)光二極管燈投影照射，從而使整個(gè)被照明區(qū)域達(dá)到所需要的照度，通過調(diào)節(jié)大功率發(fā)光二極管燈的電流可以控制發(fā)光強(qiáng)度，比如通過定時(shí)控制，在后半夜降低其發(fā)光強(qiáng)度，還可起到節(jié)約電能的效果，這是放電燈所無法做到的，因此，本發(fā)明具有可以充分利用光能、光源的發(fā)光強(qiáng)度可以在大范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)、配光分布可以自由精確配置、照明均勻性好、降低了整個(gè)照射裝置的成本、減輕了照射裝置散熱問題的壓力、采用可調(diào)節(jié)的鏡筒結(jié)構(gòu)，所有大功率發(fā)光二極管燈的零部件適合批量生產(chǎn)，為道路及其它室內(nèi)外照明提供了一種理想方法。
圖1是本發(fā)明的LED投射照明裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本發(fā)明的大功率發(fā)光二極管燈的結(jié)構(gòu)示意圖附圖標(biāo)號(hào)說明1—蓋板、2—定位板、3—安裝孔、4—大功率發(fā)光二極管燈、5—散熱器、6—大功率發(fā)光二極管、7—螺紋、8—投影透鏡裝置、9—散熱片、10—燈座、11—印刷電路板、12—鏡筒、13—內(nèi)筒、14—投影透鏡組。
具體實(shí)施方式本發(fā)明方法在照明面積為一條長(zhǎng)18m，寬6m車道條件下，按照主干路平均照度為151x(勒卡斯)的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)18m，寬6m雙車道照明的步驟如下(1)確定被照射面和大功率發(fā)光二極管燈的數(shù)量整個(gè)被照射面為長(zhǎng)18m×寬6m＝108m2；如果選用的LED為1W，LED光通量輸出為1001m(流明)、投影透鏡裝置的實(shí)際透過率為90％時(shí)，大功率發(fā)光二極管燈的設(shè)計(jì)照明面積為1001m×90％/151x≈6m2；將總面積除以單元照明面積108/6＝18(個(gè))。即對(duì)于一條長(zhǎng)18m，寬6m雙車道照明面積，所需要的大功率發(fā)光二極管燈4的數(shù)量最少為18個(gè)；則可將108m2的被照射面劃分成相鄰且按一定規(guī)則分布的形狀和大小相近的3×6＝18個(gè)被照射單元；18個(gè)大功率發(fā)光二極管燈4的驅(qū)動(dòng)功率約為18W；2)設(shè)置大功率發(fā)光二極管燈在圖1、圖2中，LED投射照明裝置包括定位板1、大功率發(fā)光二極管燈4和蓋板1，所述定位板上設(shè)有多個(gè)安裝孔3，在安裝孔3上裝有大功率發(fā)光二極管燈4，各個(gè)大功率發(fā)光二極管燈4能夠?qū)?yīng)照射一個(gè)被照射面單元。各個(gè)大功率發(fā)光二極管燈4的照射角度不同，其照射方位由定位板2的形狀決定。
所述的大功率發(fā)光二極管燈4包括金屬芯印刷電路板11、大功率發(fā)光二極管6和燈座10，所述大功率發(fā)光二極管6安裝在金屬芯印刷電路板11上，金屬芯印刷電路板11固定在燈座6上，所述燈座6的一側(cè)設(shè)有散熱片9。
3)配設(shè)投影透鏡組參照?qǐng)D3大功率發(fā)光二極管燈4燈座10的另一側(cè)安裝有投影透鏡裝置，投影透鏡裝置的鏡筒12與燈座10固定連接，所述鏡筒12的直徑小于定位板2的安裝孔3的直徑，該鏡筒12上套接有散熱器5，該散熱器5的上端能夠與定位板2緊貼。鏡筒12內(nèi)設(shè)有內(nèi)筒13，兩者采用螺紋連接，投影透鏡組14設(shè)置在內(nèi)筒13上，轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)筒13能夠調(diào)節(jié)投影透鏡組14與大功率發(fā)光二極管6之間的間距，從而對(duì)LED的照射面積進(jìn)行調(diào)節(jié)。
依據(jù)牛頓成像原理，投影透鏡組將LED的發(fā)光面直接放大成像在所對(duì)應(yīng)的被照射面單元上，所述被照射面單元的形狀與LED芯片形狀相對(duì)應(yīng)，其形狀可為方形或矩形的一種，即LED發(fā)光面和被照明路面的特定范圍互為光學(xué)共軛關(guān)系。通過調(diào)整透鏡和LED的間距改變放大倍率，對(duì)于不同的共軛距離實(shí)現(xiàn)相同的照射面積，從而使各個(gè)大功率發(fā)光二極管燈4在各處產(chǎn)生的照度大致相同。通過改變定位板2上與散熱器5固定部位的角度，可以精確控制大功率發(fā)光二極管燈4(LED模組)的照射方位，達(dá)到精確控制照射方向的作用。
所述定位板2由金屬鋁等導(dǎo)熱良好的材料制作而成，其形狀為多個(gè)折面，折面的法線方向和該位置處大功率發(fā)光二極管燈4發(fā)光面中心與被照射面積中心的連線的方向。在定位板2上方裝有蓋板1，以用來保護(hù)內(nèi)部的器件和電路等不被雨水等淋濕。
根據(jù)被照射面積的實(shí)際情況，可在定位板2上安裝多個(gè)大功率發(fā)光二極管燈4，各大功率發(fā)光二極管燈4的照射面能夠形成一個(gè)完整的均勻照明區(qū)域；實(shí)際使用時(shí)，還可以與供電控制器相配合，用以控制在不同時(shí)間調(diào)整照明亮度，如在零點(diǎn)之后可以降低大功率發(fā)光二極管燈4的工作電流，達(dá)到節(jié)約電能的效果。
權(quán)利要求
1.分割式LED投射照明方法，包括以下步驟確定被照射面和大功率發(fā)光二極管燈的數(shù)量；設(shè)置大功率發(fā)光二極管燈；配設(shè)投影透鏡組；其中被照射面可被劃分成相鄰且按一定規(guī)則分布的一個(gè)個(gè)被照射面單元，被照射面單元的數(shù)量與大功率發(fā)光二極管燈的數(shù)量相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的分割式LED投射照明方法，其特征在于所述確定大功率發(fā)光二極管燈的數(shù)量是按照單個(gè)發(fā)光二極管燈所發(fā)射的光通量和被照射面的平均照度要求選擇的，大功率發(fā)光二極管燈的設(shè)計(jì)照明面積與LED所產(chǎn)生的光通量、投影透鏡透過率及被照射面所要求的平均照度之間滿足以下條件被照射單元的面積＝LED的光通量×投影透鏡透過率÷被照面要求的平均照度，整個(gè)照明面積所對(duì)應(yīng)的大功率發(fā)二極管燈的數(shù)量等于被分割成的單元面積的數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的分割式LED投射照明方法，其特征在于所述設(shè)置大功率發(fā)光二極管燈是采用將照明整個(gè)被照射面所對(duì)應(yīng)的各大功率發(fā)光二極管燈安裝到LED投射照明裝置的定位板上，各個(gè)大功率發(fā)光二極管燈按照各自投影照射一個(gè)被照射面單元的要求配置。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的分割式LED投射照明方法，其特征在于所述配設(shè)投影透鏡組是采用給每個(gè)大功率發(fā)光二極管燈配設(shè)投影透鏡組，該投影透鏡組能將LED芯片投影到一個(gè)對(duì)應(yīng)的被照射面單元。投影透鏡組和LED之間的間距可調(diào)，使各個(gè)大功率發(fā)光二極管燈在被照射面上產(chǎn)生的投影照射面積基本相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的分割式LED投射照明方法，其特征在于所述被照射面單元的形狀與LED芯片形狀相對(duì)應(yīng)，其形狀可為方形或矩形的一種。
專利摘要
本發(fā)明屬于照明技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種分割式LED投射照明方法，包括以下步驟確定被照射面和大功率發(fā)光二極管燈的數(shù)量；設(shè)置大功率發(fā)光二極管燈；配設(shè)投影透鏡組；其中被照射面可被劃分成相鄰且按一定規(guī)則分布的一個(gè)個(gè)被照射面單元，被照射面單元的數(shù)量與大功率發(fā)光二極管燈的數(shù)量相同；本發(fā)明具有光量可以在大范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)、配光分布可以自由精確配置、照明均勻性好、降低了整個(gè)照射裝置的成本、減輕了照射裝置散熱問題的壓力、采用可調(diào)節(jié)的鏡筒結(jié)構(gòu)，所有大功率發(fā)光二極管燈的零部件適合工業(yè)化生產(chǎn)，為道路照明提供了一種理想方法。
文檔編號(hào)F21S2/00GK1995808SQ200610155474
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月26日
發(fā)明者秦文紅, 鄭曉東 申請(qǐng)人:秦文紅, 鄭曉東導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan