CN102913779B - 发光体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发光体，包括承载体，设于承载体内部的驱动电源，所述承载体外周上安装有灯珠，所述灯珠呈若干排均匀排列在承载体外周上，所述灯珠为偏光型的草帽灯珠。如上所述的发光体采用所述的偏光型草帽灯珠，可不借助外反射器而通过草帽灯珠的一次配光的偏光型设计为光源基础组合成偏光型LED发光体，控制所述草帽灯珠全角为100°，单侧遮光角为50°，发光体偏光向下以一定角度出射，从而降低灯具的直接眩光，其照射范围与亮度合理。

Description

发光体

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种发光体。

背景技术

在当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，能源问题是我们未来面临的重要问题。在照明领域，LED产品的应用正吸引着世人的目光，LED具有耗电低、使用寿命长、节能、环保等众多优点，越来越广泛地应用于各个领域，它是21世纪的新型光源，具有效率高、响应时间快、不易破损等传统光源无法比拟的优点。

LED灯珠发光角度较大，为使灯具适用于大范围照明的场合，通常将LED灯珠安装到棒状灯具主体上，形成360°发光，其形状如同玉米棒，特称为LED玉米灯。LED玉米灯灯体小巧、安装简便、款式新潮，适用于家居、宾馆、学校、医院、庭院、道路等室内外照明。

在中国实用新型专利（CN202195320），名称为“一种LED玉米灯”中，所公开的技术方案为：在所述棒形主体外周上安装有LED灯珠，所述的LED灯珠与LED驱动光源板电连接。该技术方案中，仅提供一种结构简单新颖，节能环保，亮度高，使用寿命长，能够形成360°发光的发光体。

在中国实用新型专利（CN201827727），名称为“节能型LED玉米灯”中，所公开的技术方案为：所述的节能型LED玉米灯，采用LED灯为光源，节能环保及发光效果好，并且配合具散热性的灯体设计，可解决LED灯固有的散热性较差的难题，从而延长其使用寿命，降低光衰；且多面发光，应用范围广。此外，通过设置透光罩，既可在保护LED灯，避免人手接触时静电带来损坏的同时，且在外形上兼顾美观时尚。该技术方案只是解决玉米灯散热性差寿命短的问题。

以上的技术方案中，仅仅考虑到使所述的玉米灯能够在360°范围内发光，所述的360°范围仅仅指周向的发光方式。目前市面上的玉米灯光型是对称型配光，发光角度大，这种特点在玉米灯应用于户外照明（如庭院照明），将导致大部分光线射向无用区域。为了提高光能利用率通常需要配套灯具反光罩，如此一来，虽然有部分光线被反射至有效照明区域，但是由于反光罩对光线的吸收和光线反射时的扩散，仍有相当一部分光损失。要解决上述问题，最简单的方法就是设计一款特殊的灯具，使得灯具发出的光线无需经反光罩反射就能全部照射至有效照明区域。

参阅图1，一般情况下灯具需要有一定的遮光角防止眩光，在室内照明中15°~45°的遮光角度可以有效地消除眩光，在户外这个遮光角度可以略微增大至50°。以上所述只是某种灯的遮光角度，并非是一种统一的标准，根据不同的灯具，其炫光角度会不同，图1所示仅为了起到说明作用，并非将所示遮光角度限定为本发明为了克服上述的光线损失、易产生眩光的缺陷，设计了一种新型的发光体。

发明内容

本发明为了解决现有技术中发光体光线照射范围不合理，光能损失大，易产生眩光的缺陷，设计了一种新型的发光体。

为了解决上述问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种发光体，包括承载体，设于承载体内部的驱动电源，所述承载体外周上安装有灯珠，所述灯珠呈若干排均匀排列在承载体外周上，所述灯珠为偏光型的草帽灯珠。

在某种优选的技术方案中，所述草帽灯珠包括支架、内反射器、LED芯片以及封装透镜；所述内反射器为“碗状”的内反射器，LED芯片置于所述内反射器的底部，所述内反射器成一定角度倾斜设置在支架上；所述封装透镜包封住所述内反射器和LED芯片；所述外部封装透镜为C90°-270°非对称、C0°-180°对称的封装透镜；内反射器的开口相对的透镜曲面表面S部分的任意一点M与所述LED芯片的中心点N的连线L2，该连线L2与所述LED芯片表面的夹角α小于M点的法线L1与所述LED芯片表面的夹角β。

进一步的，所述连线L2与所述法线L1的夹角γ由所述封装透镜曲面的底部向所述封装透镜曲面的顶部逐渐增大。

其中，所述内反射器的开口为44°，内反射器的中心轴与草帽灯珠的竖直中心轴之间的夹角为60°。

在某种改进的技术方案中，所述承载体底部还设有多个普通的草帽灯珠。

在某种改进的技术方案中，所述承载体的形状可以是柱形体、条形、多边形或方形。

本发明的有益效果是：

区别于目前市面上的发光体光型是对称型配光，首先，其发光角度大，这种特点在发光体应用于户外照明（如庭院照明）时，将导致大部分光线射向无用区域；其次，为了提高光能利用率，通常需要配套灯具反光罩，虽然有部分光线被反射至有效照明区域，但是由于反光罩对光线的吸收和光线反射时的扩散，仍有相当一部分光损失。

本技术方案中所述的发光体，采用偏光型的草帽灯珠，从而可不借助外反射器而通过偏光型草帽灯珠为光源组合成偏光型LED发光体，通过灯珠的内反射器的角度偏转或外部封装透镜的非对称设计相互配合，来实现光线偏移角度的掌控，从而控制所述发光体的发光角度来防止眩光，起到了很好的护眼作用。由于此发光体设计了合理的发光角度，当其应用作墙角灯、地埋灯等的时候也能最大限度的提高光能利用率。

附图说明

图1是发光体眩光控制设计的示意图；

图2是本发明的应用于所述发光体的单颗草帽灯珠的偏光示意图；

图3是本发明的两颗草帽灯珠紧密结合时的遮光分析示意图；

图4是本发明实施方式一中，所述发光体的整体结构示意图；

图5是本发明的实施方式一中，所述发光体的光学模拟图；

图6是本发明的实施方式一中，所述发光体的灯具光学模拟的配光图;

图7是本发明的实施方式一中所述偏光型草帽灯珠的结构示意图；

图8是本发明的实施方式一中所述偏光草帽灯珠的结构示意图；

图9是本发明的实施方式二中的所述偏光草帽灯珠的结构示意图；

图10是本发明的实施方式三中的所述偏光草帽灯珠的结构示意图；

图11是本发明的实施方式四中的所述偏光草帽灯珠的结构示意图。

标号说明：

1、支架  2、内反射器  3、封装透镜  4、LED芯片

5、入射光线  6、原入射光线  7折射光线  8、第一入射光线

9、反射光线  10、出射光线  11、第二入射光线

具体实施方式

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

参阅图4，本发明采用的一个技术方案中提供一种发光体，包括承载体，设于承载体内部的驱动电源，所述承载体外周上安装有灯珠，所述灯珠呈若干排均匀排列在承载体外周上，所述灯珠为偏光型的草帽灯珠。

实施例一

本技术方案中，所述发光体采用偏光型草帽灯珠，偏光型草帽灯珠以相同方式排列在所述承载体的外周，所述草帽灯珠包括支架1、内反射器2、封装透镜3和LED芯片4。

进一步的，为了使所述发光体的偏光向下，减小光源浪费，减小眩光角，参阅图7本技术方案中所采用的草帽灯珠具体结构如下：

所述内反射器2为“碗状”的内反射器2，其开口直径大于底部直径，LED芯片4置于所述内反射器2的底部，所述内反射器2成一定角度倾斜设置在支架1上；所述封装透镜包封住所述内反射器2和LED芯片4；所述封装透镜3为C90°-270°非对称、C0°-180°对称的封装透镜；内反射器2的开口相对的封装透镜曲面表面S部分（图中L4、L5限定的范围所表示的曲面表面）的任意一点M与所述LED芯片4的中心点N的连线L2，该连线L2与所述LED芯片4表面的夹角α小于M点的法线L1与所述LED芯片4表面的夹角β。

参阅图8，采用如上所述的草帽灯珠，其全部光线L6输出在灯珠中心轴的一侧，草帽灯珠的内反射器2与外部封装透镜的非对称设计，为整个草帽灯珠提供了易于控制的光线角度。光线L6在射出封装透镜时将发生折射，折射后进一步向水平方向偏移，从而使灯珠发光更具方向性。参阅图2，其模拟了单个草帽灯珠发出光线的情况，单个灯珠发出的光能够整体偏光向下，其中A表示灯珠朝向，B表示光线出射方向，a1表示近端出射光线，b1表示远端出射光线。采用所述的草帽灯珠组成发光体偏光向下以一定角度出射，从而不需要借助外反射器将无用方向的光线反射至有效的照明区域，倾斜式内反射器2与非对称封装透镜形成灯珠光线的整体偏移，采用该结构的草帽灯珠制成发光体，将所述的草帽灯珠设置于发光体的承载体的外周，并且朝相同方向排列在承载体外周，使内反射器2的开口朝向同一方向，具体的，内反射器2的开口可以同时朝向承载体的底部或者朝向承载体的顶部（即灯头部分）。本发明的某种具体实施方式中，设置所述内反射器开口朝下，通过发光体的内反射器的角度偏转与封装透镜的非对称设计相互配合，使光线向下偏光。参见附图4所示，由于所述草帽灯珠偏光向下（图中局部放大所示），所述发光体的单侧扩散角度为50°，从而可以有效地防止眩光，参阅附图1，图中X所表示的范围为眩光的范围。采用如上所述的发光体珠能够克服现有发光体会产生直接眩光的缺陷，从而使用者应用起来能够更加护眼。将以上所述的发光体进行材质与光源赋值，然后进行光线追踪，其所形成的光斑形状参见附图5所述，主光斑直径约为8米。参阅附图6，通过配光曲线可以看出，所述发光体的遮光角度约100°，即为之前介绍的单颗偏光灯珠远端折射光线与水平面夹角50°的2倍（假设灯珠为竖直放置），与单颗灯珠的配光相符合。

上述实施方式的进一步改进的方案中，所述连线L2与所述法线L1的夹角γ由所述封装透镜曲面的底部向所述封装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，出射光线与封装透镜底座面夹角增大时，其折射角也随之增大，即越靠近封装透镜曲面的顶部的出射光线，其向水平方向偏移的角度越大，从而进一步防止眩光的产生。将其应用在发光体上时，所述发光体发出的光向同一方向偏光的效果更好，进一步防止眩光的产生。

由于在组装发光体时两灯珠有可能相接触，此时后排灯珠发光需要能越过前排灯珠的顶端而不受阻挡（假设灯珠水平放置），所以此灯珠在近端射出的光线与水平面夹角需要大于光源点与前排灯珠顶部连线与水平面的夹角。为解决该技术问题，本发明的进一步改进技术方案中，所述内反射器2的开口为44°，内反射器2的中心轴与草帽灯珠的竖直中心轴之间的夹角为60°。参阅图2，当所述的灯珠竖直放置时，该结构的草帽灯珠固定于离地3.5米高度时，可照射至约4米远的距离，若所述草帽灯珠应用于发光体，则可在地面上形成半径4米的圆形光斑，所述的偏光型灯珠其远端出射光线b1与竖直方向的夹角为50°。其近端出射光线a1与竖直方向夹角为18.62°。

如上所述的草帽灯珠内反射器2以及外部封装透镜结构的特殊性，所述发光体的草帽灯珠二者之间的距离可以为任意值，参阅图3，当所述两个草帽灯珠相互之间相接触排列时，草帽灯珠P的光线最可能被草帽灯珠Q所遮挡，当图中所述的a值为5mm时，草帽灯珠P的光线能够通过草帽灯珠Q，即相邻的两颗草帽灯珠没有相互挡光的现象。此时前排灯珠通过后排光源点的切线与封装透镜底座平面夹角为C=arcsin(c/a)；a=5;c=1.55；可求得C_max=18.13°，由灯珠P发出的最靠近灯珠Q的光线与水平面的夹角为18.62°(即图2中近端出射光线a1)（大于18.13°），因此可以论证：所述发光体采用如上所述的草帽灯珠，两灯珠之间距离与相邻两灯珠之间有无相互挡光现象无本质影响，灯珠的整体偏光向下，能最大限度的提高光利用率，不会造成光浪费。

实施例二

参阅图9，与上述技术方案不同的是，封装透镜3的曲面在C90°-270°呈非对称形状。内反射器底面不倾斜，则入射光线5会在透镜表面发生折射，而不按照原入射光线6方向发射，而是变为折射光线7方向。这种结构的灯珠仅仅依靠透镜的非对称外形来改变光线的射出方向。

实施例三

参阅图10，与上述技术方案不同的是，LED芯片所置底面是倾斜的，倾斜方向不定，封装透镜3的曲面呈灯珠中心轴对称形状，这种结构LED灯珠可以依靠倾斜放置的LED芯片与封装透镜3的配合使最终出光方向倾斜偏转。

实施例四

参阅图11，与上述技术方案不同的是，为使出光整体偏转向一个方向，透镜曲面成非对称形状。第一入射光线8至封装透镜曲面较高一侧时入射角度大于临界角度从而发生全反射。反射光线9射出封装透镜3的曲面，经过折射后形成出射光线10。而在另一侧第二入射光线11不经过全反射而直接折射射出。这种结构可整理一侧的光线使其偏转射向另一侧从而达到灯珠发光偏移。

以上技术方案中，由偏光灯珠焊接至玻纤板上形成灯珠模组，可根据发光体实际功率需要来确定侧面模组的数量，并根据实际应用的需要选择不同类型的偏光型灯珠。

以上所述实施例的进一步改进技术方案中，为了使所述灯具发光时正下方不会因照度较低从而形成“中心暗”的现象，本发明的又一种实施方式中，与上述的技术特征的不同之处是，所述承载体底部还设有多个普通的对称配光的草帽灯珠，利用此灯珠进行光线补偿，以得到高均匀的光斑。

在以上所述的技术方案中，所述承载体的形状可以是柱形体、条形、多边形或方形。各种不同形状的承载体都能够用于安装以上所述的偏光型灯珠，从而实现本发明的技术方案，使所述的发光体能够偏光向下。

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 (4)

1.一种发光体，包括承载体，设于承载体内部的驱动电源，所述承载体外周上安装有灯珠，其特征在于：

所述灯珠呈若干排均匀排列在承载体外周上，所述灯珠为偏光型的草帽灯珠；

所述偏光型的草帽灯珠包括支架、内反射器、LED芯片以及封装透镜；

所述内反射器为“碗状”的内反射器，LED芯片置于所述内反射器的底部，所述内反射器成一定角度倾斜设置在支架上；所述封装透镜包封住所述内反射器和LED芯片；

所述封装透镜为C90°-270°非对称、C0°-180°对称的封装透镜；

内反射器的开口相对的透镜曲面表面S部分的任意一点M与所述LED芯片的中心点N的连线L2，该连线L2与所述LED芯片表面的夹角α小于M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的夹角γ由所述封装透镜曲面的底部向所述封装透镜曲面的顶部逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的发光体，其特征在于：所述内反射器的开口为44°，内反射器的中心轴与草帽灯珠的竖直中心轴之间的夹角为60°。

3.根据权利要求1至2任意一项所述的发光体，其特征在于：所述承载体底部还设有多个普通的草帽灯珠。

4.根据权利要求3所述的发光体，其特征在于：所述承载体的形状可以是柱形体、条形、多边形或方形。