[实用新型]一种LED发光单元及所形成的摩托车LED前照灯光源

说明书

技术领域

本实用新型属于LED光源技术，具体涉及一种具有远光或近光效果的LED发光单元及光源。

背景技术

LED(发光二极管)被誉为第四代光源，其具有寿命长、光效高、无辐射的优点。LED的理论寿命超过10万个小时，发光效率高达90％，而相同光通量的能耗仅为白炽灯的8％，具有显著的绿色、低碳之优点。在世界范围内LED在照明领域内已得到广泛应用。

目前摩托车前照灯(前组合灯)主要采用白炽丝光灯、卤素灯为光源，通过反光碗反射的方式将光反射于摩托车前方。由于白炽丝光灯和卤素灯光源的光效低、发热量大、寿命短，以及采用反光碗反射的方式光的利用率低，故现有的摩托车前照灯普遍存在照明弱、发热量大、寿命短(如灯丝易烧断、易破碎)的问题，存在很大的安全隐患。

由于LED的广泛应用及其所具有的显著优点，许多人都试图采用LED作为摩托车前照灯光源，但是由于对LED发光单元的结构设计不合理，存在发光单元的光利用率不高、散热不好、光衰严重，无法形成理想的远光光斑和近光光斑等问题，达不到国家有关标准的要求。未能广泛使用。

发明内容

本实用新型技术的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提出一种新的LED发光单元及所形成的摩托车LED前照灯光源，以提高光源的出射光亮度，并使成型光斑达到理想的要求，符合国家有关标准，很好地解决原摩托车前照灯存在的问题。

本实用新型的技术方案如下：

为了达到上述目的，本实用新型首先对发光单元的结构进行了特殊设计：

发光单元是由透镜式灯杯、LED灯珠和电路板组成。灯杯最好采用透光率92.8％以上的PMMA光学材料注塑成型，由于PMMA的折射率大于空气中的折射率，可使满足全反射临界角的入射光实现全反射。

透镜式灯杯是一实心体，灯杯的侧表面是由抛物线沿灯杯轴向回转而形成的抛物反射面，或是由一段圆弧线沿灯杯轴向回转而形成的球型反射面。

在灯杯的杯座中心留有LED灯珠安装孔，LED灯珠安装孔的孔顶为双面凸透镜(如附图中的R1和R2组成)或单面凸透镜结构(如附图中的R1或R2)。

该灯杯设计的关键是要保证灯杯的抛物反射面或球型反射面的焦点与双面凸透镜或单面凸透镜的焦点重合。

LED灯珠采用一次光封成型的灯珠，LED灯珠安装在电路板上，插入透镜式灯杯的杯座的LED灯珠安装孔中，并使灯杯的抛物反射面或球型反射面与双面凸透镜或单面凸透镜的重合焦点落于LED灯珠出射光的实焦点与虚焦点之间，或者落于所述实焦点上，或者落于所述虚焦点上。我们知道，LED灯珠出射光的实焦点即为LED灯珠的发光芯片位置。所述透镜式灯杯通过杯座固定在电路板上。

该灯杯的杯顶结构也比较关键，灯杯的杯顶可以为一整平面，或者杯顶面分布至少一条竖直排列的柱面；或者杯顶中心下凹形成双面凸透镜的一个面，杯顶的其余部分为平面或分布至少一条竖直排列的柱面。为了便于区分，我们将杯顶为平面的叫做A型灯杯，杯顶分布有柱面的叫做B型灯杯，灯珠发出的光通过A型灯杯的反射和透射会形成圆形光斑，灯珠发出的光通过B型灯杯的反射和透射会形成矩形光斑或椭圆形光斑，由此可获得近光或者远光效果。

LED发光单元在结构满足上述条件的情况下，就可以保证灯珠的发光芯片发出的光经灯杯的抛物反射面或球面反射面反射和全反射，而经灯杯凸透镜透射的光可“基本”沿光轴平行出射，由此显著提高光的利用率，光的利用可达95％。

上述所说“基本”，是因为LED灯珠的发光芯片表面积通常很小，对于本发光单元，最好选择单颗芯片的灯珠，且芯片的发光面积在9平方毫米内为佳，这样芯片中心与边缘的发出光经灯杯的反射面反射和经凸透镜透射形成的散射角θ1＝θ2(如图1A、图2A、图3A所示)，且小于±10°，从而可以保证LED芯片发出光经过本灯杯透射后出光角度小于10度，因此可视为通过灯杯的出射光基本为有效光。

灯珠发出的光通过A型灯杯的反射和透射形成圆形光斑，通过B型灯杯的反射和透射形成矩形光斑或椭圆形光斑。为了获得近光或远光两种不同的发光效果，使近光光斑形成上暗下明的截止线，A、B两种灯杯可有机组合而得到理想的光斑。

因此，本实用新型进一步设计了利用上述发光单元形成的摩托车LED前照灯光源，其包括近光灯板和远光灯板。

所述近光灯板由至少两个所述发光单元安装在一个灯架上构成，其中发光单元中至少有一个是B型灯杯结构的发光单元，并根据具体要求调节B型灯杯结构发光单元的比例。