專利名稱：Led陣列照明光源中的led非均勻布局結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型用于以LED陣列為發(fā)光源的照明裝置，特別涉及了發(fā) 光面較大的LED陣列照明光源設(shè)計中LED的非均勻布局結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著LED (發(fā)光二極管)技術(shù)的不斷發(fā)展，LED作為發(fā)光源越來 越多地應用于燈具照明。但目前單個LED (即便是大功率LED管)所 發(fā)出的光通量均十分有限，所以許多發(fā)光面較大、要求高照度的工程 照明燈具中的發(fā)光源均為多個LED組成的陣列結(jié)構(gòu)， 一般為平面矩陣 的等間距均勻分布或類似均勻分布的圓環(huán)形布局。由于LED不是耐高 溫元件， 一般其結(jié)溫為12(TC，因此如何解決所述LED陣列的散熱成 為其主要設(shè)計關(guān)鍵。雖然此類散熱問題的解決思路很多，但少有從改 變LED的陣列分布入手的改進方案。究其原因， 一是當LED陣列面積 較大時，會凸現(xiàn)出陣列中心區(qū)域LED比邊緣LED更難散熱的現(xiàn)象但--直尚未被引起重視；二是為了追求整個發(fā)光面亮度均勻的效果，LED 陣列的均勻等間距分布似乎是無法改變和唯一正確的選擇。本實用新型內(nèi)容本實用新型針對上述LED陣列照明光源中LED始終呈均勻分布的 現(xiàn)狀，提出一種LED陣列的非均勻布局結(jié)構(gòu)，旨在降低陣列中心區(qū)域 LED散熱的難度，改善發(fā)光源LED陣列的整體散熱效果。本實用新型LED陣列照明光源中的LED非均勻布局結(jié)構(gòu)，包括呈 陣列排列的一組多個LED,固定這些LED的基板以及對這些LED實行 的電路連接，其特征在于所述LED形成的完整陣列在基板上呈非等 間距的非均勻分布，且從陣列中心區(qū)域到陣列邊緣區(qū)域，其LED分布 由稀疏逐漸向密集過渡。本實用新型LED陣列照明光源中的LED非均勻布局結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述用于固定多個LED形成的完整陣列的基板形狀可以是平 面，或曲面，或兩個以上含兩個折面，或這些形狀的組合。本實用新型LED陣列照明光源中的LED非均勻布局結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述多個LED形成的完整陣列在基板上呈明顯的行列交叉排列。本實用新型LED陣列照明光源中的LED非均勻布局結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述多個LED形成的完整陣列在基板上圍繞陣列中心點或中心區(qū)域呈環(huán)狀或類環(huán)狀排列。本實用新型LED陣列照明光源中的LED非均勻布局結(jié)構(gòu)，其特征 在于當陣列中心區(qū)域LED由稀疏分布逐漸向陣列邊緣區(qū)域密集分布 過渡時，其布局結(jié)構(gòu)的非均勻性還表現(xiàn)為LED的分布密度變化可以不 受路徑方向限制，也不須刻意保持陣列的對稱，LED之間點間距也不 限必須遵循等比或等差規(guī)律。作為LED陣列式的照明光源，當LED陣列面積較大時，會凸現(xiàn)出 陣列中心區(qū)域LED比邊緣LED更難散熱的現(xiàn)象，特別在LED使用個數(shù) 較多、LED發(fā)光強度較高時尤為明顯。長期以來人們對此熟視無睹。 本實用新型針對這一現(xiàn)象提出了一種簡易有效的技術(shù)解決方案，在保 持LED陣列照明光源的發(fā)光面積、LED使用個數(shù)和照明燈具整體發(fā)光 亮度不變的條件下，對LED陣列進行合理疏密排列，即對LED陣列中 心區(qū)域的LED進行適當?shù)南∈枧帕?，同時對LED陣列邊緣區(qū)域的LED 進行適當?shù)拿芗帕校@樣做對于LED陣列面積較大、發(fā)光強度較高、 照距較遠的LED照明光源，既不會影響整個照明燈具的發(fā)光亮度，也 不會對整個照明燈具的發(fā)光均勻度產(chǎn)生明顯影響。這一方案在充分利 用邊緣區(qū)域良好散熱條件的同時，使LED陣列中心區(qū)域的較差LED散 熱條件得以改善，進而提高了LED陣列的整體散熱效果，使陣列中心 區(qū)域和邊緣區(qū)域的溫度相對接近，從而有利于延長LED陣列的整體使 用壽命。當然，上述的技術(shù)解決方案中，無論是中心區(qū)域的稀疏排列還是 邊緣區(qū)域的密集排列都必須適當，同時也應該兼顧LED陣列照明光源 整體布局的美觀。


以下是本實用新型LED陣列照明光源中的LED非均勻布局結(jié)構(gòu)的 一個實施例——由8行12列LED組成的隧道燈LED陣列照明光源在 本實用新型實行前后的附圖圖1是本實用新型實施前傳統(tǒng)的LED陣列均勻分布結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是在圖1模式下的LED陣列環(huán)境溫度模擬示意圖；圖3是本實用新型實施后的LED陣列非均勻分布結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是在圖3模式下的LED陣列環(huán)境溫度模擬示意圖。 在圖1和圖3中，1為固定發(fā)光源LED陣列的基板，2為LED 陣列中LED的所在位置。圖2和圖4中反映了 LED陣列不同區(qū)域的 溫度分布，圖中同一灰度區(qū)域表示該區(qū)域具有相同的溫度。
具體實施方式
現(xiàn)以8行12列LED組成的隧道燈的LED陣列照明光源作為實施 例對本實用新型作進一步說明。圖1是該隧道燈的光源布局結(jié)構(gòu)示意圖，它采用了傳統(tǒng)的等間距 的均勻性布局。從圖1的溫度模擬示意圖圖2可以看出，在這種等間 距的均勻性布局下，與邊緣區(qū)域的LED相比，陣列中心區(qū)域LED的散 熱明顯困難，在中心區(qū)域聚集了較大的熱量，形成了一個相對高溫區(qū)， 這對隧道燈的使用壽命極為不利。圖3是整體外形尺寸和圖1完全相同的隧道燈的光源布局結(jié)構(gòu)示 意圖，它采用了本實用新型主張的LED陣列的非均勻性布局，和傳統(tǒng) 的均勻性分布相比，中心區(qū)域的LED呈稀疏分布，邊緣區(qū)域的LED呈 密集分布。為不失一般化，該例中雖然行和列兩個方向均呈非均勻性 布局，但LED之間的點間距從中心區(qū)域向邊緣區(qū)域過渡時，變化幅度 并不相同。圖3只是一種示意表示，其分布并非最佳，但已經(jīng)可以看 出明顯的效果。從圖4并對照圖2可以看出，由于圖3陣列中心區(qū)域 的LED排布密度顯著下降，中心區(qū)域不再出現(xiàn)相對高溫區(qū)，而邊緣區(qū) 域的LED排布密度雖然有所提高，但因散熱條件有利，也并未成為新 的散熱難點。實施本實用新型后，LED陣列中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的溫 度達到相對均衡，使隧道燈的整體散熱效果得到改善。實現(xiàn)陣列中LED的非均勻布局，其實就是確定各個LED之間的點 間距，這有許多方法。由于此類燈具的LED陣列少有行列數(shù)超過20 的，因此專業(yè)設(shè)計人員通過簡單的計算就可以求出各個LED之間的點 間距。下面對圖3所示的LED矩陣式排列再給出一種LED點間距呈等 比級數(shù)的布局設(shè)計方案假設(shè)圖1中均勻分布的LED點間距為P，為達到圖3中的非均勻 布局效果，最中心區(qū)域的LED點間距最大放大至M'P，最邊緣區(qū)域 的LED點間距最小縮小至m'P，在等比級數(shù)的簡單模式下，假設(shè)從 最大點間距M P到最小點間距m P，形成的等比級數(shù)項為n項，那 末該點間距等比級數(shù)的等比值r滿足以下算式<formula>formula see original document page 6</formula>進而可以推算出lgr=(lgM-lgm)/(n-l)在上式中，n為已知數(shù)，M和m可以預先設(shè)定，所以等比值r可 以立即算出，進而點間距等比級數(shù)的各項都可以算出。在這一具體實現(xiàn)方案中，有以下幾點建議其一，根據(jù)設(shè)計常識和經(jīng)驗，M和m通常建議滿足 1<M<2 2. 5 0.5《tn<l其二， M和m的選值和點間距的等比級數(shù)的總項數(shù)n有關(guān)。在LED 陣列中，由于通常行數(shù)和列數(shù)并不相等，因此在行列兩個方向上的 LED點間距的變化幅度并不能苛求相同，特別當行數(shù)(或列數(shù))較小 (例如《5)時，在這個方向上就沒有必要進行LED密度分布的調(diào)整 和過渡，因為不會產(chǎn)生明顯效果。換言之，在類似的行列矩陣排列中， 陣列中LED的非均勻性布局可以在行和列兩個方向進行，也可以在行 或列的一個方向進行，如果LED陣列的行和列數(shù)都較小(例如《5)， 實現(xiàn)本實用新型就將失去實際意義。其三，用上述公式算出的等比值r是理論精確值，通常不能直接 用作LED陣列的實際點間距確定。在實際設(shè)計中，LED之間的點間距 多以ram為長度單位，其定位精度-般為0.5咖。因此按此方法實際確認的LED點間距在等比級數(shù)值的基礎(chǔ)上會有所偏差，這也是本實用新 型LED陣列布局非均勻性的又一體現(xiàn)。上述呈等比級數(shù)的LED點間距布局只是一個實施例，并非一定 是最佳方案，最佳方案應該是使陣列中LED各點溫度接近一致的布 局。由于燈具結(jié)構(gòu)和散熱材質(zhì)的不同，難以確定單一的布局模式。建 議根據(jù)實際情況采用計算機模擬的辦法，作出使LED陣列中各點溫 度基本趨于一致的布局設(shè)計。
權(quán)利要求1. LED陣列照明光源中的LED非均勻布局結(jié)構(gòu)，包括呈陣列排列的一組多個LED，固定這些LED的基板以及對這些LED實行的電路連接，其特征在于所述LED形成的完整陣列在基板上呈非等間距的非均勻分布，且從陣列中心區(qū)域到陣列邊緣區(qū)域，其LED分布由稀疏逐漸向密集過渡。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED陣列照明光源中的LED非均勻布 局結(jié)構(gòu)，其特征在于所述用于固定多個LED形成的完整陣列的基板 形狀可以是平面，或曲面，或兩個以上含兩個折面，或這些形狀的組 合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED陣列照明光源中的LED非均 勻布局結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多個LED形成的完整陣列在基板上呈 明顯的行列交叉排列。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED陣列照明光源中的LED非均 勻布局結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多個LED形成的完整陣列在基板上圍 繞陣列中心點或中心區(qū)域呈環(huán)狀或類環(huán)狀排列。
專利摘要LED陣列照明光源中的LED非均勻布局結(jié)構(gòu)，包括呈陣列排列的一組多個LED，固定這些LED的基板以及對這些LED實行的電路連接，其特征在于所述LED發(fā)光源形成的完整陣列在基板上呈非等間距的非均勻分布，且從陣列中心區(qū)域到陣列邊緣區(qū)域，其LED分布由稀疏逐漸向密集過渡。本實用新型可用于發(fā)光面較大、要求高照度且照距較遠的工程照明燈具中作為LED陣列排列的改進，使LED陣列中心區(qū)域的較差LED散熱條件得以改善，進而提高了LED陣列的整體散熱效果，有利于延長LED陣列的整體使用壽命。
文檔編號F21V21/00GK201093370SQ200720072178
公開日2008年7月30日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者周士康, 斌 張, 顧肖冬 申請人:上海三思電子工程有限公司;上海三思科技發(fā)展有限公司