LED用U型光源模组机及其LED灯的研制

苏涛 李廷宏

1、引言

LED是一种新型半导体固态光源，它是一种颗粒状发光元件，LED光源凭借环保、节能、寿命长、安全等众多优点，在打造节约、环保型社会的大环境下，早早已是照明行业的主流推广产品。对于制造企业来说，LED灯具产品开发制造的竞争，由前期的相对侧重于单个整灯光通量、光效率的竞争，转入侧重于产品可靠性的竞争或者同质化下的价格竞争，又或者系列产品的竞争。在众多LED灯架产品中，LED吸顶灯为工厂照明、商业照明、家居照明的一大绝好选择和深受广大消费者喜好，而现有的LED吸顶灯一般采用灯条拼接或整块灯板均匀分布LED灯珠的结构形式，存在组装复杂或者成本高的问题。如果单纯通过在灯内部局部采用整块灯板来实现发光，LED灯珠发光区不均匀，容易存在明显的暗区，例如一种采用U灯板结构简化，但U型灯板上LED灯珠分布不合理，光照不均匀，中心存在明显的暗区，影响LED吸顶灯的照明效果。

因此，我们通过深入研究U型光源及其灯珠结构，优化其光强分布，寻找无中心明显暗区的U型光源模组，并通过适合的U型光源模组来研制光照均匀、照明效果好、无明显中心暗区的U型光源LED吸顶灯。

2、U型光源模组

2.1 U型灯板灯珠分布研究

首先，我们系统分析了中心暗区的光学成因，建立了如图1和图2所示的2种中心灯珠光叠加增强的U型光源，图1为灯珠以U型板的中心线为对称轴，两侧LED灯珠中心轴对称分布，通过合适的灯珠分布结构就能得到中心光强得到叠加强化的U型光源。

图2为灯珠以U型板的中心点对称分布，对应的中心处的光强，也能通过适合的灯珠分布结构使得中心光强得到叠加强化。这样通过这2钟U型光源，我们就可以制得无中心暗区的光源模组。图3给出了图2的光源组件，在对应LED灯板上扣设固定U型光扩散透镜，制得对应U型光源模组。其中，U型光扩散透镜是用来将U型LED光源的发光进行扩散的，以保证U型光源的发光效果，保证光照均匀。U型光源的两对称伸出臂上LED灯珠对称分布设置，这样两伸出臂上的LED灯珠发出的光线能够分别向灯板中间扩散，这样中间位置的光强相互叠加而增强，这样就能有效解决中心暗区问题。

2.2 U型光源光强分布

图4给出了我们的两种分布灯珠的U型光源的光强示意图，从图4可以验证我们的设计合理的，U型板中心位置的光强因为轴对称或中心对称得到叠加补强，从图也可以明显看出，中心对称的光强叠加效果更优。这样的U型光源模组就能有效根本解决比如LED吸顶灯的中心明显暗区的技术问题，从而制得光照强度好、光照均匀、无中心暗区的低成本U型LED光源。

3、LED吸顶灯

通过上面的U型光源，我们就能进一步研制得到光照均匀、无暗区的LED吸顶灯。图5给出了我们的LED吸顶灯的结构爆炸图。该LED吸顶灯包括底盘、灯罩、驱动电源、固定装置及前述的U型光源模组。固定装置将U型光源模组安装于底盘上，固定装置还能将灯罩扣设于底盘上。驱动电源设置于底盘上，并与U型光源模组的多个LED灯珠电连接。底盘是用来承载U型光源模组的，灯罩是用来起防护作用的，以保证U型光源模组100的安全及防尘效果，同时，灯罩还具有透光的效果，U形光源模组的发光通过灯罩照射出，保证LED吸顶灯的照明效果。灯罩与底盘围设成容纳腔室，U型光源模组安装于容纳腔室中，并通过固定装置固定于底盘上，这样能够保证U型光源模组固定可靠，避免U型光源模组的位置发生窜动，保证照明效果。驅动电源能够与LED灯珠电连接，通过驱动电源为LED灯珠提供工作所需的工作电压，保证LED灯珠工作可靠。同时，U型光源模组通过对称设置在灯板111上的LED灯珠保证U型光源模组中间无暗区，实现LED吸顶灯整灯均匀发光。

固定装置包括安装扣及固定件。灯罩通过安装扣扣合于底盘上。U型光源模组通过固定件安装于底盘上。固定件是用于固定U型光源模组的，以保证U型光源模组可靠的固定在底盘上。较佳地，固定件为螺纹件。安装扣是用来将灯罩扣合于底盘上的，以保证灯罩固定可靠。再进一步地，驱动电源为非隔离式驱动电源。而且，驱动电源还与调光器电连接，通过调光器调节LED灯珠发光的强弱，继而实现LED光源亮度的调节。较佳地，驱动电源位于U型光源模组的中心位置，以便于驱动电源与LED灯珠电连接。再进一步地，LED吸顶灯还包括接地装置，接地装置与底盘接地连接。通过接地装置实现底盘的接地连接，保证LED吸顶的工作可靠，提高使用时的安全性。

4、结束语

通过我们的U型灯珠分布研究，我们制得了光照均匀、无中心暗区的U型LED光源模组，并通过该U型LED光源模组成功试制出对应的LED吸顶灯，U型光源结构简单，光照强度好、发光均匀性好、无暗区，成本低。