大角度均勻配光led球泡燈透鏡的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，包括透鏡本體，所述透鏡本體的底面形成有內凹的入射曲面，所述入射曲面為半球體與圓柱體一體化形成的組合曲面、半球體曲面、半橢球體曲面或四分之三球體曲面，所述透鏡本體的表面形成有出射曲面，所述出射曲面為由平滑過渡的自由曲線旋轉構成的自由曲面。LED光源發出的光通過透鏡入射曲面折射入透鏡，然后經過透鏡出射曲面折射出相應的角度，實現光線的偏轉，小角度的入射光偏轉到小角度方向，大角度的入射光偏轉到大角度方向，減少菲涅爾反射損耗和反射光線二次入射影響，實現大角度發光和均勻配光分布，發光張角為180度到240度，出光效率為88%以上。
【專利說明】大角度均勻配光LED球泡燈透鏡
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及球泡燈透鏡，特別是涉及一種大角度均勻配光LED球泡燈透鏡。
【背景技術】
[0002]LED球泡燈是替代傳統白熾燈泡的新型節能燈具，比白熾燈節能80%，比節能燈節能50%。白熾燈耗能高、壽命短，在全球資源緊張的大環境下，已漸漸被各國政府禁止生產，隨之替代產品是節能燈，節能燈雖然提高節能效果，但由于使用了諸多污染環境的重金屬元素，又有悖于環境保護的大趨勢。隨著LED技術的高速發展，LED照明逐漸成為綠色照明的新選擇。LED在發光原理、節能、環保的層面上都遠遠優于傳統照明產品。
[0003]然而，現有LED光源與傳統白熾燈相比，不足之處在于LED —般是光束角為120度朗伯體發光體，而傳統的白熾球泡燈發光角度非常大。LED光源因不能滿足大角度發光和配光均勻的要求，不能真正達到直接替換傳統光源的效果，必須通過一定的技術手段實現發光角度擴大和配光均勻。現有大角度LED球泡燈的技術有:
[0004]1.采用立體光源結構，將貼片LED焊接在長條狀電路板上，分成數個方向插在燈泡基座上，缺點是需要多塊電路板向各個方向拼接，加大焊接的難度，電學可靠性不高，配光均勻性不高；
[0005]2.采用遠程螢光粉技術，將螢光粉混入二次光學透鏡中，藍光LED芯片通過光學透鏡后形成近全周角分布的白光，缺點是熒光粉用量相對普通白光LED的要多，光效相對不高，成本也很高；
[0006]3.米用導光柱技術,使用各形式的導光柱,將LED芯片光線散射至各個方向,缺點是配光均勻性不高；
[0007]4.采用霧狀燈罩，使用含有分散光線填充物的光學塑料或噴砂玻璃制作燈罩，將LED發出光線散開，缺點是光效降低嚴重，配光均勻性不高。
[0008]綜上所述，目前用于實現LED球泡燈大角度發光的各項技術均具有不足之處，因此開發一種能同時實現球泡燈的大角度發光和配光均勻便提上了本領域技術人員的研究日程。
實用新型內容
[0009]為克服現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種增大LED球泡燈發光角度且配光均勻的透鏡。
[0010]本實用新型采用的技術方案是:
[0011]大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，包括透鏡本體，所述透鏡本體的底面形成有內凹的入射曲面，所述入射曲面為半球體與圓柱體一體化形成的組合曲面、半球體曲面、半橢球體曲面或者四分之三球體曲面，所述透鏡本體的表面形成有出射曲面，所述出射曲面為由平滑過渡的自由曲線旋轉構成的自由曲面。
[0012]優選的，所述入射曲面為半球體與圓柱體一體化形成的組合曲面，所述出射曲面對應為呈橢圓弧狀的自由曲面。
[0013]優選的，所述入射曲面為半球體曲面，所述出射曲面對應為呈橢圓弧狀的自由曲面，并且該呈橢圓弧狀的自由曲面頂部設有凹弧面。
[0014]優選的，所述入射曲面為半橢球體曲面，所述出射曲面對應為呈拋物線狀的自由曲面。
[0015]優選的，所述入射曲面為四分之三球體曲面，所述出射曲面對應為呈橢圓弧狀的自由曲面。
[0016]優選的，所述四分之三球體曲面底端連接有一段圓柱曲面。
[0017]進一步，所述內凹的入射曲面形成有用于容置LED光源的光學腔體。
[0018]進一步，所述透鏡本體由光學玻璃或者光學塑料制成。
[0019]本實用新型的有益效果是:本實用新型采用的大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，LED光源發出的光通過透鏡入射曲面折射入透鏡，然后經過透鏡出射曲面折射出相應的角度，實現光線的偏轉，小角度的入射光偏轉到小角度方向，大角度的入射光偏轉到大角度方向，減少菲涅爾反射損耗和反射光線二次入射影響，實現大角度發光和均勻配光分布，發光張角為180度到240度，出光效率為88%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]以下結合附圖和實例對本實用新型作進一步說明。
[0021]圖1是本實用新型的實施例一的剖面結構示意圖；
[0022]圖2是本實用新型的實施例一的立體結構示意圖；
[0023]圖3是本實用新型的實施例一的光線示意圖；
[0024]圖4是LED光源的光分布曲線示意圖；
[0025]圖5是LED光源經實施例一的透鏡后的配光分布曲線示意圖；
[0026]圖6是本實用新型的實施例二的剖面結構示意圖；
[0027]圖7是本實用新型的實施例三的剖面結構示意圖；
[0028]圖8是本實用新型的實施例四的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]實施例一
[0030]參照圖1和圖2，本實用新型的一種大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，包括由光學玻璃或者光學塑料制成的透鏡本體1，所述透鏡本體I的底面形成有內凹的入射曲面2，本實施例的入射曲面2為半球體與圓柱體一體化形成的組合曲面，所述內凹的入射曲面2形成有用于容置LED光源4的光學腔體，LED光源4可采用SMD光源或COB光源，LED光源4裝置在光學腔體的中心位置。所述透鏡本體I的表面形成有出射曲面3，所述出射曲面3為由平滑過渡的自由曲線旋轉構成的自由曲面，自由曲面的形狀可根據不同照明現場的導光需求進行設置，而本實施例中，所述出射曲面3對應為呈橢圓弧狀的自由曲面。
[0031]參照圖3，LED光源4發出的光通過入射曲面2折射入透鏡本體1，然后經過透鏡本體I的出射曲面3折射出相應的角度，實現光線的偏轉。將圖4和圖5的光分布曲線進行對比可知，LED光源4經本實用新型的透鏡本體I進行配光后，發光張角增大，LED光能被最大化利用，出光效率得到大大提升。
[0032]本實施例中，透鏡本體I的尺寸為:LED光源4的尺寸為d ;透鏡本體I底部直徑為D2 ;入射曲面2底部直徑為D1，入射曲面高度為H1，其中圓柱體部分高為h ;出射曲面高度為H2;
[0033]各個尺寸的關系%:0^5(1,0.35^^<0.5Η1；0.3H1； H2-H1>2mm,
2.4H2〈D2〈5H2。
[0034]本實施例實現的發光張角為180度至240度。
[0035]實施例二
[0036]參照圖6，本實用新型提供的第二種實施方式，其與實施例一的區別在于:所述入射曲面2為半球體曲面，所述出射曲面3為呈橢圓弧狀的自由曲面，并且該呈橢圓弧狀的自由曲面頂部設有凹弧面。
[0037]本實施例中，透鏡本體I的尺寸為:LED光源4的尺寸為d ;透鏡本體I底部直徑為D2 ;入射曲面2底部直徑為D1，入射曲面2高度為H1 ;出射曲面3高度為H2,凹弧面的凹點高度為H3;
[0038]各個尺寸的關系為:H1
[0039]本實施例實現的發光張角為180度至210度。
[0040]實施例三
[0041]參照圖7，本實用新型提供的第三種實施方式，其與實施例一的區別在于:所述入射曲面2為半橢球體曲面，所述出射曲面3對應為呈拋物線狀的自由曲面。
[0042]本實施例中，透鏡本體I的尺寸:LED光源4的尺寸為d ;透鏡本體I底部直徑為D2 ;入射曲面2的半橢球體短半軸為a，長半軸為b ;出射曲面3高度為H2 ；
[0043]各個尺寸的關系為:a>2.5d, 1.6a〈b〈2.3a, H2-b>2mm，1.8H2〈D2〈3.5H2。
[0044]本實施例實現的發光張角為180度至240度。
[0045]實施例四
[0046]參照圖8，本實用新型提供的第四種實施方式，其與實施例一的區別在于:所述入射曲面2為四分之三球體曲面，并且四分之三球體曲面底端連接有一段圓柱曲面21，LED光源4設置在圓柱曲面21上方中心位置，所述出射曲面3對應為呈橢圓弧狀的自由曲面。
[0047]本實施例中，透鏡本體I的尺寸:LED光源4的尺寸為d ;透鏡本體I底部直徑為D2 ;四分之三球體曲面半徑為R1，高為Ii1 ;圓柱曲面21的直徑為D3，高為h3 ;四分之三球體曲面高度為H1 ;出射曲面3高度為H2 ；
[0048]各個尺寸的關系為^〈0.^DyLOSDsURZL^Dy0.l5D3〈h3〈0.4D3，0.7503<^<1.1D3, H1=Vh3, H2-H1Ummd.1H2〈D2〈3.3H2。
[0049]本實施例實現的發光張角為220度至240度。
[0050]本實用新型的LED球泡燈透鏡可實現LED光源4的大角度發光和均勻配光分布，LED光源4發出的光通過入射曲面2折射入透鏡本體1，然后經過出射曲面4折射出相應的角度，實現光線的偏轉，小角度的入射光偏轉到小角度方向，大角度的入射光偏轉到大角度方向，減少菲涅爾反射損耗和反射光線二次入射影響，發光張角為180度到240度，出光效率為88%以上。
[0051]以上所述，只是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本實用新型的技術效果，都應屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，特征在于:包括透鏡本體(1)，所述透鏡本體(I)的底面形成有內凹的入射曲面(2 )，所述入射曲面(2 )為半球體與圓柱體一體化形成的組合曲面、半球體曲面、半橢球體曲面或者四分之三球體曲面，所述透鏡本體(I)的表面形成有出射曲面(3)，所述出射曲面(3)為由平滑過渡的自由曲線旋轉構成的自由曲面。
2.根據權利要求1所述的大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，其特征在于:所述入射曲面(2)為半球體與圓柱體一體化形成的組合曲面，所述出射曲面(3)對應為呈橢圓弧狀的自由曲面。
3.根據權利要求1所述的大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，其特征在于:所述入射曲面(2)為半球體曲面，所述出射曲面(3)對應為呈橢圓弧狀的自由曲面，并且該呈橢圓弧狀的自由曲面頂部設有凹弧面。
4.根據權利要求1所述的大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，其特征在于:所述入射曲面(2)為半橢球體曲面，所述出射曲面(3)對應為呈拋物線狀的自由曲面。
5.根據權利要求1所述的大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，其特征在于:所述入射曲面(2)為四分之三球體曲面，所述出射曲面(3)對應為呈橢圓弧狀的自由曲面。
6.根據權利要求1或5所述的大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，其特征在于:所述四分之三球體曲面底端連接有一段圓柱曲面(21)。
7.根據權利要求1所述的大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，其特征在于:所述內凹的入射曲面(2 )形成有用于容置LED光源(4 )的光學腔體。
8.根據權利要求1所述的大角度均勻配光LED球泡燈透鏡，其特征在于:所述透鏡本體(I)由光學玻璃或者光學塑料制成。
【文檔編號】F21Y101/02GK204005735SQ201420353782
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】李遠興 申請人:五邑大學