CN103791450A - 一种大角度led蜡烛灯导光柱及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大角度LED蜡烛灯导光柱，涉及LED技术领域；该大角度LED蜡烛灯导光柱包括有发光端与透光柱，所述发光端具有一光线射出面，所述透光柱下方具有一凹槽，凹槽内用于放置LED光源，该凹槽具有一光线入射面；所述发光端、透光柱以及凹槽连接为一个整体；本发明的有益效果是：本发明的大角度LED蜡烛灯导光柱的效率高，配光与白炽灯相当，使得LED蜡烛灯的发光角度大，接近320°发光，比传统的LED蜡烛灯的发光角度大很多，另外，本发明还公开了一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，通过此种方法设计的LED蜡烛灯导光柱，其制作工艺简单，不会给装配、量产带来困难，导光柱的效率比较高，是一种全新的LED蜡烛灯导光柱设计方法。
Description
【技术领域】
本发明涉及LED技术领域，尤其涉及一种大角度LED蜡烛灯导光柱及其设计方法。
【背景技术】
传统白炽灯耗能高、寿命短，在全球资源紧张的大环境下，LED灯具因其具有耗能低、寿命长且不含对环境有害的Pb，Hg等有害元素，是替代传统白炽灯泡的新型节能灯具。但由于LED发光的单向性，LED灯具的发光的角度很难做到超过180°，同时在其正前方的发光强度要高于周边。特别是在蜡烛灯方面，这种发光角度小、发光不均匀的特性会影响到该产品的应用推广。而目前解决发光角度过小的方法基本上都是采用非平面布灯，因此制作工艺较复杂，给装配、量产带来了一定的困难。
【发明内容】
本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种发光角度大、效率高，配光与白炽灯相当的LED蜡烛灯导光柱。
本发明的技术方案是这样实现的：它包括有发光端与透光柱，其改进之处在于：所述发光端具有一光线射出面，所述透光柱下方具有一凹槽，凹槽内用于放置LED光源，该凹槽具有一光线入射面；所述发光端、透光柱以及凹槽连接为一个整体；
上述结构中，所述透光柱为圆柱体、多棱柱体、端面直径渐变的圆柱体、端面直径渐变的多棱柱体其中任意一种；
上述结构中，所述透光柱的外侧边为光滑的曲面；
上述结构中，所述光线射出面为内凹的曲面、球面或锥形面其中任意一种；
上述结构中，所述光线入射面为内凹的曲面、球面或锥形面其中任意一种；
上述结构中，所述凹槽的周缘上设置有一环形的固定端，该固定端上设有三个弹性卡扣与三个定位柱。
本发明还提供了一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，其改进之处在于：它包括以下步骤：
A、确定LED蜡烛灯所需要的发光角度a，即确定LED蜡烛灯的照射范围；
B、选取光源，并将光源均匀的固定在铝基板上；
C、根据光源特性，将光源划分为等光通量1000份；
D、建立方程在MATLAB进行编程，计算出1000组离散的数据点，将数据点导入PROE进行曲线拟合、建模，并保存为SAT格式；
E、在TRACEPRO内设置好光源的位置、颗数以及表面属性，建立基板设置为完全吸收，并导入步骤D中的模型，设置模型的材质，进行光线仿真分析，即可模拟出LED蜡烛灯的发光角度、导光柱效率以及导光柱的尺寸；
F、根据步骤E中的模拟结果，若模拟结果符合步骤A中LED蜡烛灯的照射范围，并且实现配光均匀分布，即输出模型，若模拟结果与步骤A中LED蜡烛灯的照射范围存在偏差，没有实现配光均匀分布，则返回到步骤B。
优选地，所述步骤A中，LED蜡烛灯的发光角度a为220°左右，所述步骤B中的光源为9颗三星TOP系列SMD2323灯珠，步骤E中计算出导光柱效率为0.902，导光柱的尺寸是高度12.56mm，发光端的光线射出面为内凹的自由曲面，外半径为12.2mm，凹槽的外径为7.6mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为32.8mm。
优选地，所述步骤A中，LED蜡烛灯的发光角度a为240°左右，所述步骤B中的光源为10颗三星TOP系列SMD2323灯珠，步骤E中计算出导光柱效率为0.913，导光柱的尺寸是高度13.47mm，发光端的光线射出面为内凹的平面，外半径为14.2mm，凹槽的外径为8.5mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为38.6mm。
优选地，所述步骤A中，LED蜡烛灯的发光角度a为240°左右，所述步骤B中的光源为11颗三星TOP系列SMD2323灯珠，步骤E中计算出导光柱效率0.807，导光柱的尺寸是高度12.56mm，发光端的光线射出面为内凹的自由曲面，外半径是14.2mm，凹槽的外径为8.6mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为32.8mm。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种大角度LED蜡烛灯导光柱，该导光柱的效率高，配光与白炽灯相当，使得LED蜡烛灯的发光角度大，接近320°发光，比传统的LED蜡烛灯的发光角度大很多，另外，本发明还公开了一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，通过此种方法设计的LED蜡烛灯导光柱，其制作工艺简单，不会给装配、量产带来困难，导光柱的效率比较高，是一种全新的LED蜡烛灯导光柱设计方法。
【附图说明】
图1为本发明的大角度LED蜡烛灯导光柱的半剖视图；
图2为本发明的大角度LED蜡烛灯导光柱的仰视图；
图3为本发明的大角度LED蜡烛灯导光柱的立体示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
参照图1至图3所示，本发明揭示了一种大角度LED蜡烛灯导光柱，它包括有发光端10和透光柱20，透光柱20下方具有一个凹槽30，该凹槽30用于放置LED光源，凹槽30具有一光线入射面301，发光端10具有一光线射出面101，发光端10、透光20柱以及凹槽30连接为一个整体；在上述结构中，透光柱20为圆柱体、多棱柱体、端面直径渐变的圆柱体、端面直径渐变的多棱柱体其中任意一种，在本实施例中，透光柱20为端面直径渐变的圆柱体，该透光柱20用于对光线进行传输，透光柱20的外侧边为光滑的曲面，目的在于提高光线的传输效率，禁止或减少光线从透光柱20的侧面逃逸出来。
上述结构中，发光端10的光线射出面101为内凹的曲面、球面或锥形面其中任意一种，凹槽30的光线入射面301为内凹的曲面、球面或锥形面其中任意一种，在本实施例中，光线射出面101与光线射出面301均为锥形面；另外，凹槽30的周缘上设置有一环形的固定端302，该固定端上设有三个弹性卡扣303与三个定位柱304，安装时，将本发明通过弹性卡扣303卡在铝基板上，定位柱304实现导光柱的定位。
本发明还公开了一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法；
实施例1
在该实施例中，本设计方法包括以下步骤：
A、确定LED蜡烛灯所需要的发光角度a为220°左右；
B、选取光源，光源使用9颗三星TOP系列SMD2323灯珠，，并将光源均匀的固定在铝基板上；
C、根据光源特性，将光源划分为等光通量1000份；
D、建立方程，在MATLAB进行编程，计算出1000组离散的数据点，将数据点导入PROE内进行曲线拟合、建模，并保存为SAT格式；
E、在TRACEPRO内设置好光源的位置、颗数以及表面属性，建立基板设置为完全吸收，并导入步骤D中的模型，设置模型的材质，进行光线仿真分析，在本实施例中，导光柱效率为0.902，导光柱的尺寸是高度12.56mm，发光端的光线射出面为内凹的自由曲面，外半径为12.2mm，凹槽的外径为7.6mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为32.8mm；
F、根据步骤E中的模拟结果，模拟结果符合步骤A中LED蜡烛灯的照射范围，并且实现配光均匀分布，则输出模型；如果模拟结果与步骤E中的模拟结果存在偏差，使得LED蜡烛灯的照射范围存在偏差，则返回到步骤B。
实施例2
在该实施例中，本设计方法包括以下步骤：
A、确定LED蜡烛灯所需要的发光角度a为240°左右；
B、选取光源，光源使用10颗三星TOP系列SMD2323灯珠，，并将光源均匀的固定在铝基板上；
C、根据光源特性，将光源划分为等光通量1000份；
D、建立方程，在MATLAB进行编程，计算出1000组离散的数据点，将数据点导入PROE内进行曲线拟合、建模，并保存为SAT格式；
E、在TRACEPRO内设置好光源的位置、颗数以及表面属性，建立基板设置为完全吸收，并导入步骤D中的模型，设置模型的材质，进行光线仿真分析，在本实施例中，导光柱效率为0.913，导光柱的尺寸是高度13.47mm，发光端的光线射出面为内凹的平面，外半径为14.2mm，凹槽的外径为8.5mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为38.6mm；
F、根据步骤E中的模拟结果，模拟结果符合步骤A中LED蜡烛灯的照射范围，并且实现配光均匀分布，则输出模型；如果模拟结果与步骤E中的模拟结果存在偏差，使得LED蜡烛灯的照射范围存在偏差，则返回到步骤B。
实施例3
在该实施例中，本设计方法包括以下步骤：
A、确定LED蜡烛灯所需要的发光角度a为300°左右；
B、选取光源，光源使用11颗三星TOP系列SMD2323灯珠，，并将光源均匀的固定在铝基板上；
C、根据光源特性，将光源划分为等光通量1000份；
D、建立方程，在MATLAB进行编程，计算出1000组离散的数据点，将数据点导入PROE内进行曲线拟合、建模，并保存为SAT格式；
E、在TRACEPRO内设置好光源的位置、颗数以及表面属性，建立基板设置为完全吸收，并导入步骤D中的模型，设置模型的材质，进行光线仿真分析，在本实施例中，导光柱效率0.807，导光柱的尺寸是高度12.56mm，发光端的光线射出面为内凹的自由曲面，外半径是14.2mm，凹槽的外径为8.6mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为32.8mm；
F、根据步骤E中的模拟结果，模拟结果符合步骤A中LED蜡烛灯的照射范围，并且实现配光均匀分布，则输出模型；如果模拟结果与步骤E中的模拟结果存在偏差，使得LED蜡烛灯的照射范围存在偏差，则返回到步骤B。
本发明提供了一种大角度LED蜡烛灯导光柱，该导光柱的效率高，配光与白炽灯相当，使得LED蜡烛灯的发光角度大，接近320°发光，比传统的LED蜡烛灯的发光角度大很多，另外，本发明还公开了一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，通过此种方法设计的LED蜡烛灯导光柱，其制作工艺简单，不会给装配、量产带来困难，导光柱的效率比较高，是一种全新的LED蜡烛灯导光柱设计方法。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。
Claims (10)
1.一种大角度LED蜡烛灯导光柱，其特征在于：它包括有发光端与透光柱，所述发光端具有一光线射出面，所述透光柱下方具有一凹槽，凹槽内用于放置LED光源，该凹槽具有一光线入射面；所述发光端、透光柱以及凹槽连接为一个整体。
2.根据权利要求1所述的一种大角度LED蜡烛灯导光柱，其特征在于：所述透光柱为圆柱体、多棱柱体、端面直径渐变的圆柱体、端面直径渐变的多棱柱体其中任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种大角度LED蜡烛灯导光柱，其特征在于：所述透光柱的外侧边为光滑的曲面。
4.根据权利要求1所述的一种大角度LED蜡烛灯导光柱，其特征在于：所述光线射出面为内凹的曲面、球面或锥形面其中任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种大角度LED蜡烛灯导光柱，其特征在于：所述光线入射面为内凹的曲面、球面或锥形面其中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种大角度LED蜡烛灯导光柱，其特征在于：所述凹槽的周缘上设置有一环形的固定端，该固定端上设有三个弹性卡扣与三个定位柱。
7.一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，其特征在于：它包括以下步骤：
A、确定LED蜡烛灯所需要的发光角度a，即确定LED蜡烛灯的照射范围；
B、选取光源，并将光源均匀的固定在铝基板上；
C、根据光源特性，将光源划分为等光通量1000份；
D、建立方程在MATLAB进行编程，计算出1000组离散的数据点，将数据点导入PROE进行曲线拟合、建模，并保存为SAT格式；
E、在TRACEPRO内设置好光源的位置、颗数以及表面属性，建立基板设置为完全吸收，并导入步骤D中的模型，设置模型的材质，进行光线仿真分析，即可模拟出LED蜡烛灯的发光角度、导光柱效率以及导光柱的尺寸；
F、根据步骤E中的模拟结果，若模拟结果符合步骤A中LED蜡烛灯的照射范围，并且实现配光均匀分布，即输出模型，若模拟结果与步骤A中LED蜡烛灯的照射范围存在偏差，没有实现配光均匀分布，则返回到步骤B。
8.根据权利要求7所述的一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，其特征在于：所述步骤A中，LED蜡烛灯的发光角度a为220°左右，所述步骤B中的光源为9颗三星TOP系列SMD2323灯珠，步骤E中计算出导光柱效率为0.902，导光柱的尺寸是高度12.56mm，发光端的光线射出面为内凹的自由曲面，外半径为12.2mm，凹槽的外径为7.6mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为32.8mm。
9.根据权利要求7所述的一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，其特征在于：所述步骤A中，LED蜡烛灯的发光角度a为240°左右，所述步骤B中的光源为10颗三星TOP系列SMD2323灯珠，步骤E中计算出导光柱效率为0.913，导光柱的尺寸是高度13.47mm，发光端的光线射出面为内凹的平面，外半径为14.2mm，凹槽的外径为8.5mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为38.6mm。
10.根据权利要求7所述的一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，其特征在于：所述步骤A中，LED蜡烛灯的发光角度a为240°左右，所述步骤B中的光源为11颗三星TOP系列SMD2323灯珠，步骤E中计算出导光柱效率0.807，导光柱的尺寸是高度12.56mm，发光端的光线射出面为内凹的自由曲面，外半径是14.2mm，凹槽的外径为8.6mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为32.8mm。
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