CN101561087A - 一种led平面光源结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED平面光源结构，包括铝基板，铝基板上贴有反光膜，铝基板上安装有若干个发光体，所述若干个发光体的前方设有用于扩散光线的导光板，导光板的前方设有漫透射板，所述的导光板上靠近发光体一侧的壁面上设有与每个发光体一一对应的一个用于折射光线的自由曲面。利用具有二维旋转对称自由曲面的透光体对光线进行折射，从而增加LED点光源的照射面积，同时减少眩光效果；LED发光体与透光体一一对应安装，所以该平面光源结构可根据实际需要可大可小，扩展方便，可用于多种场合使用。

Description

一种LED平面光源结构
技术领域
本发明涉及半导体照明技术领域，具体的说一种LED平面光源结构。
背景技术
电光源经历了白炽灯、荧光灯及高强度气体放电灯这三个阶段后，现在人们普遍认为LED电光源是最有发展前景的新光源，将多个LED以多种组合形成的平面光源的发光亮度大、方向性好、反映速度快等优点，更重要的LED在功耗及寿命等方面具有巨大的优越性。随着LED制造技术的不断进步，其光效不断攀升，截止目前大功率白光LED的光效已达到100lm/w，稳定的产品光效也有90lm/w以上。这一光效使得LED的应用越来越广泛，包括已经在广泛使用的背光源领域和即将大规模应用的普通照明领域，其中背光源领域和普通照明领域的吸顶灯可以泛称之为平面光源。
LED光源虽然使用寿命长、能耗低，但是LED是点光源，只向半空间发出光线，结果导致两方面的不利影响：一是光源发出的光线直接照到地面照度分布不均匀，中间亮四周暗，呈太阳效应；二是光源有强烈眩光，视觉舒适性很差。所以就需要在LED光源上增加经过二次光学设计甚至多次光学设计的平面光源装置以提高LED光源的照度均匀性、亮度均匀性以及消除眩光，提高视觉舒适性，使之适用于平面光源的应用。
目前LED光源应用在平面光源中，如背光源领域中，在背光领域里，按光源分布位置不同分为侧光式和直下式结构，比较多的是侧光式，但是随着背光源的尺寸增大，侧光式的光学设计难度也随之增加，侧光式最大的缺点在于光源的光利用率很小，大约只有50％左右，而在LED引用在吸顶灯中，目前比较少见，偶尔能看见的产品也就是简单的在其表面加一磨砂玻璃或漫反射板，但效果不是很明显，也不能从根本上解决亮度分布不均的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题就是针对现有技术中对设计LED光源的结构上的缺点，提供一种结构简单的LED平面光源结构，能有效提高光源的利用率、光源亮度的均匀性。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案：一种LED平面光源结构，包括铝基板及安装在铝基板上的若干个发光体，所述若干个发光体的前方设有用于扩散光线的导光板，其特征在于：所述的导光板上靠近发光体一侧的壁面上设有与每个发光体一一对应的一个用于折射光线的自由曲面。
所述的导光板为一整体结构或者是由数个导光板单元通过多种排列方式组合成的一体结构。
作为优选的，所述的导光板的下端面为平面或是磨砂处理过的漫透射面，出光平面加工方便、成本低，而漫透射面可以起到柔和光线的作用。
作为优选的，所述的自由曲面为向导光板单元中心方向内凹的二维旋转对称自由曲面。
进一步的，所述的铝基板上贴有反光膜，反光膜可以将导光板单元反射回来的光线重新反射到导光板单元上，增加光利用率及光线的出射率。
进一步的，所述的导光板单元外形为方形，导光板由导光板单元以经纬方向纵横排列成一体结构。
进一步的，所述的导光板单元外形为六边形，导光板由导光板单元以蜂窝形式交错排列成一体结构。
作为优选的，所述的导光板的前方设有漫透射板，进一步来柔化光线，使接近等照度的光分布变成接近等亮度的光分布，提高视觉舒适度。
作为优选的，所述的发光体为LED发光二极管。
相比现有技术，本发明利用具有二维旋转对称自由曲面的导光板单元对光线进行折射，从而增加LED点光源的照射面积，同时减少眩光效果；导光板通过数个导光板单元组合成一体，使平面光源的亮度均匀性与照射在目标面的照度均匀性提高，光能量利用率高，且节能；LED光源与导光板单元一一对应安装，所以该平面光源可根据实际需要可大可小，扩展方便。
附图说明
图1为本发明实施例一的导光板单元的结构示意图；
图1(a)为图1中的A-A剖视图；
图2为本发明实施例一的整体结构示意图；
图2(a)为图2中的B-B剖视图；
图3为本发明实施例二的导光板单元的结构示意图；
图3(a)为图3中的C-C剖视图；
图4为本发明实施例二的整体结构示意图；
图4(a)为图3中的D-D剖视图。
具体实施方式
实施例一：
如图2、图2(a)所示本发明实施例一的LED平面光源结构包括铝基板3，铝基板3上安装有若干个LED发光二极管作为发光体32，所述若干个发光体32的前方设有用于扩散光线的导光板1，在导光板1的前方设有漫透射板4，来进一步柔化光线，使接近等照度的光分布变成接近等亮度的光分布，提高视觉舒适度。如图1、图1(a)所示，所述的导光板1是数个具有自由曲面22的方形导光板单元2通过经纬排列方式组合成一体结构，结构简单、制作方便。导光板单元2的下端面为出光面21，导光板单元2上对应出光面21的另一侧面为用于折射光线的自由曲面22，该自由曲面22为向导光板单元2中心方向内凹的二维旋转对称自由曲面22，可通过逆向工程建模获得。导光板1的下端面即由数个导光板单元2的出光面21组成的该下端面可以为平面，加工方便、成本低，也可以是经过磨砂处理过的漫透射面，可以起到柔和光线的作用。所述的铝基板3上贴有反光膜31，反光膜31可以将导光板单元2反射回来的光线重新反射到导光板单元2上，增加光利用率及光线的出射率。
实施例二：
如图4、图4(a)所示本发明实施例二的LED平面光源结构，该结构与实施例一大致相同，不同的是该LED平面光源结构种的导光板单元2是正六边形，而导光板1是由该正六边形导光板单元2以蜂窝形式交错排列成一体结构，结构紧凑、外形美观。
上述的两个实施例仅为本发明的优选结构，这两种结构能达到较好照射效果，LED的光源经过导光板单元2形成半径3米的圆形光斑，而且由于室内照度需要考虑到视觉的舒适性，对导光板单元2出光面21磨砂处理，使人眼看到灯具不刺眼，光线柔和均匀，是实现等照度向等亮度的转变。
本发明的导光板单元2的结构不仅仅局限于上述两种，该导光板单元2的外形也可以为圆形、三角形或者是不规则的多边形，导光板1的结构除了上述两种实施例中描述的排列方式外，也还有其他多种实施方案，任何本领域的技术人员对本发明所作的变化或修饰，皆涵盖在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1、一种LED平面光源结构，包括铝基板(3)及安装在铝基板(3)上的若干个发光体(32)，所述若干个发光体(32)的前方设有用于扩散光线的导光板(1)，其特征在于：所述的导光板(1)上靠近发光体一侧的壁面上设有与每个发光体一一对应的一个用于折射光线的自由曲面(22)。
2、根据权利要求1所述的一种LED平面光源结构，其特征在于：所述的导光板(1)为一整体结构或者是由数个导光板单元(2)通过多种排列方式组合成的一体结构。
3、根据权利要求1或2所述的一种LED平面光源结构，其特征在于：所述的导光板的下端面(21)为平面或是磨砂处理过的漫透射面。
4、根据权利要求2所述的一种LED平面光源结构，其特征在于：所述的自由曲面(22)为向导光板单元(2)中心方向内凹的二维旋转对称自由曲面。
5、根据权利要求1所述的一种LED平面光源结构，其特征在于：所述的铝基板(3)上贴有反光膜(31)。
6、根据权利要求2所述的一种LED平面光源结构，其特征在于：所述的导光板单元(2)外形为方形，导光板(1)由导光板单元(2)以经纬方向纵横排列成一体结构。
7、根据权利要求2所述的一种LED平面光源结构，其特征在于：所述的导光板单元(2)外形为六边形，导光板(1)由导光板单元(2)以蜂窝形式交错排列成一体结构。
8、根据权利要求1或2所述的一种LED平面光源结构，其特征在于：所述的导光板(1)的前方设有漫透射板(4)。
9、根据权利要求1所述的一种LED平面光源结构，其特征在于：所述的发光体(32)为LED发光二极管。
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