CN102777793B - 一种偏光型led草帽灯珠 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种偏光型LED草帽灯珠，包括带有正负引脚和内反射器的支架、LED芯片以及将内反射器包封起来的封装透镜，所述封装透镜包括透镜底座和透镜曲面，所述内反射器倾斜设置在负极引脚的上部并转向正极引脚；所述透镜曲面为C90°-270°轴面非对称，C0°-180°对称设计；且，所述透镜曲面的曲率变化影响内反射器出射光线的折射。采用本发明的偏光型LED草帽灯珠，偏光效果好且光源利用率高，可广泛应用于安装在较高位置的照明设备（如庭院灯）或显示设备（如LED显示屏）中。

Description

一种偏光型LED草帽灯珠

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，特别涉及一种内反射器倾斜设置且封装透镜为非对称设计的偏光型LED草帽灯珠。

背景技术

随着LED在照明和显示领域的逐步普及和应用，它在节能、高效、环保、使用寿命长等方面的优点也日趋被人们所认可，同时人们也采取各种方法来进一步提高LED的光效和光利用率。

通常的草帽LED灯珠包括带有正负极引脚和内反射器的支架、LED芯片和封装透镜，其中负极引脚的上部设置有一碗状的内反射器，LED芯片固定于内反射器底部，内反射器的外面用封装透镜包封起来。LED芯片发出的光线通过内反射器反射后经封装透镜折射射出。封装透镜呈半球体或椭球体。草帽LED灯珠的光强分布呈中心轴对称。以此类结构的LED灯珠为光源的灯具在应用于户外照明时（如由草帽形灯珠组成的LED玉米灯应用于庭院照明）往往需要配套反光杯等光学器件进行光线发射方向的控制使灯具光线集中于有效照明区域，在这个过程中由于外部反光杯的吸收和光线反射时的扩散易导致光浪费。

专利申请号为200920121803.7，专利名称为“一种非对称LED封装结构”的中国发明专利中，公开了一种LED灯珠的偏光设计方式：内反射器主轴倾斜且呈非对称形状，封装透镜的中轴线与反射器底面垂直。这种结构灯珠在应用于某些户外照明领域时利用率不高。首先，此结构会导致芯片的直接出光角度过大，难以用封装透镜控制较多的杂散光，灯珠发光偏转程度较小，方向性不强。其次，由于封装透镜在其中轴线附近的特定区域内是对称的，封装透镜内光路复杂，部分光线容易在射出封装透镜时形成全反射，导致出光率下降、光效降低。

专利申请号为201010278560.5，专利名称为“偏光轴LED管”的中国发明专利中，公开了一种包含有表面斜偏的引脚的偏光轴LED管，由于引脚表面斜偏设计，因此可以在屏幕结构不倾斜的情况下，也能把主光轴指向观众视域范围内，从而提高显示屏的光能利用率。首先，10°~15°的偏移角度过小，偏光效果不明显，也仍然会有较多的杂散光存在。此专利所述的封装透镜为半球状，将此透镜封装于带倾斜反光杯的引脚时，不利于控制光线，这种LED灯珠组合成的灯具不适用于户外照明场所。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光利用率高的偏光型LED草帽灯珠。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种偏光型LED草帽灯珠，包括带有正负引脚和内反射器的支架、LED芯片以及将内反射器包封起来的封装透镜，所述封装透镜包括透镜底座和透镜曲面。

所述内反射器倾斜设置在负极引脚的上部并转向正极引脚；

所述透镜曲面为C90°-270°非对称，C0°-180°对称设计；

且，所述透镜曲面上与内反射器的开口相对的曲面部分S上的任意一点A与所述LED芯片的中心点B的连线L2，该连线L2与所述LED芯片表面的夹角α小于A点的法线L1与所述LED芯片表面的夹角β。

本发明区别于现有技术，首先，为了使此偏光型LED草帽灯珠具备户外照明的特性，根据现有加工的实际情况单独设计了内反射器。将此内反射器进行较大角度的倾斜设计，使全部光输出在灯珠中心轴的一侧从而使灯珠发光更具方向性，为封装透镜的设计提供了易于控制的光线角度。再次，为防止灯珠发光角度过大导致光线过度扩散，特别将灯珠的封装透镜的透镜曲面设计为C90°-270°轴面非对称，C0°-180°对称设计，且所述透镜曲面上与内反射器的开口相对的曲面部分S上的任意一点A与所述LED芯片的中心点B的连线L2，该连线L2与所述LED芯片表面的夹角α小于A点的法线L1与所述LED芯片表面的夹角β，从而使光线经封装透镜折射后进一步向透镜底座方向偏移。

进一步的，所述连线L2与所述法线L1的夹角γ由所述透镜曲面的底部向所述透镜曲面的顶部逐渐增大。根据斯涅尔定理可知，由于折射角度与入射角度成正比，在以光源点为原点的情况下，出射光线与透镜底座面夹角增大时，其折射角也随之增大，即越靠近透镜曲面的顶部的出射光线，其向透镜底座方向偏移的角度越大。

其中，所述透镜底座为对称结构。

其中，所述内反射器的中心轴与灯珠的竖直中心轴之间的夹角为60°。

其中，所述封装透镜的材质为环氧树脂，折射率为1.5。

附图说明

图1所示为本发明的偏光型LED草帽灯珠的结构示意图。

图2所示为本发明的偏光型LED草帽灯珠的发光示意图。

标号说明：

1、正极引脚；2、负极引脚；3、内反射器；4、LED芯片；5、封装透镜；51、透镜底座；52、透镜曲面。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

其中，L1表示A点的法线，L2表示A点与所述LED芯片4的中心点B的连线，L3表示LED芯片4表面的延长线，L4与L5分别表示内反射器3开口的延长线，L6表示光线。

请参阅图1所示，本发明的实施例，包括正极引脚1、负极引脚2、内反射器3、LED芯片4以及将内反射器3包封起来的封装透镜5，所述封装透镜5包括透镜底座51和透镜曲面52，所述内反射器3呈碗状，其开口直径大于底部直径，所述内反射器3倾斜设置在负极引脚2的上部并向正极引脚1方向偏转，所述LED芯片4固定于所述内反射器3的底部，所述透镜曲面52为C90°-270°非对称，C0°-180°对称设计；

且，所述透镜曲面52上与内反射器3的开口相对的曲面部分S上的任意一点A与所述LED芯片4的中心点B的连线L2，该连线L2与所述LED芯片4表面的夹角α小于A点的法线L1与所述LED芯片4表面的夹角β。

参照图2所示可知，采用上述结构的偏光型LED草帽灯珠，其全部光线L6输出在灯珠中心轴的一侧从而使灯珠发光更具方向性，消除了光能浪费，大大提高了光源利用率，并为封装透镜5的设计提供了易于控制的光线角度。再次，光线L6在射出封装透镜5时发生折射，从而使光线L6经封装透镜5折射后进一步向透镜底座51方向偏移。

作为上述实施例的进一步改进方式，所述连线L2与所述法线L1的夹角γ由所述透镜曲面52的底部向所述透镜曲面52的顶部逐渐增大。根据斯涅尔定理可知，由于折射角度与入射角度成正比，在以光源点为原点的情况下，出射光线与透镜底座面夹角增大时，其折射角也随之增大，即越靠近透镜曲面的顶部的出射光线，其向透镜底座方向偏移的角度越大。

在上述实施例中，所述透镜底座51可以是对称结构，也可以是非对称结构。

在上述实施例中，所述封装透镜5的材质优选为折射率为1.5的封装透镜。

在上述实施例中，所述内反射器3的中心轴与灯珠的竖直中心轴之间的夹角优选为60°。因为当此夹角逐渐大于并远离60°时，即内反射器3向负极引脚2偏转角度逐渐增大的过程，此时进行封装透镜5的偏光设计为保证偏折角度合理易导致模型溢出底座范围而无法拔模；而当夹角逐渐小于并远离60°时，远端可视角度逐渐接近灯珠中心轴，在进行封装透镜5的偏光设计时模型曲率会骤升从而导致LED灯珠的外形超出常规，且容易导致未知的拔模误差。

本发明的偏光型LED草帽灯珠，先根据实际照明需求设计内反射器，然后通过倾斜设置内反射器使LED灯珠的光轴偏移一定的角度，再通过非对称设计和具有特定曲面的封装透镜使LED灯珠的光轴进一步偏移并使远端扩散光线进一步收敛，从而实现了更大角度的偏光，使光线的照射范围更符合使用需要，用于照明灯具时也减小了遮光角而不易产生眩光；另外，由于内反射器倾斜设置，遮光角度得到了合理的控制，当光线经过特定曲面的封装透镜后，全部光线均射向地面，从而消除光能浪费，大大提高了光源利用率，或者说在同样亮度的情况下，LED灯珠的电源功率可以减少，降低了生产成本，实现节能效果，而LED的寿命与驱动电流约成反比例关系，因此也可以提高LED灯珠的使用寿命。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种偏光型LED草帽灯珠，包括带有正负引脚和内反射器的支架、LED芯片以及将内反射器包封起来的封装透镜，所述封装透镜包括透镜底座和透镜曲面，其特征在于：

所述内反射器倾斜设置在负极引脚的上部，倾斜面朝向正极引脚；

所述透镜曲面为C90°-270°轴面非对称，C0°-180°对称设计；

且，所述透镜曲面上与内反射器的开口相对的曲面部分S上的任意一点A与所述LED芯片的中心点B的连线L2，该连线L2与所述LED芯片表面的夹角α小于A点的法线L1与所述LED芯片表面的夹角β；

所述连线L2与所述法线L1形成夹角γ，所述夹角γ由所述透镜曲面的底部向所述透镜曲面的顶部逐渐增大；

所述透镜底座为对称结构；

所述内反射器的中心轴与灯珠的竖直中心轴之间的夹角为60°；

所述封装透镜的材质为环氧树脂，折射率为1.5。