CN106870971A - 一种双泡壳的led泡灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双泡壳的LED泡灯，其包括灯头、配合在灯头顶部的灯座、驱动LED芯片工作的线路板、设置在灯座顶部的柱状基座、设置柱状基座外圈内泡壳、以及设置在内泡壳外圈的外泡壳，所述柱状基座由灯座往上渐缩，该柱状基座内部形成一散热通道，柱状基座外圈等间距设置有至少三列LED灯条，各LED灯条上分布有多个LED芯片，各LED芯片与内泡壳的间距D＞0，该内泡壳的顶端设有与散热通道相通的出风口，外泡壳的顶端设有与出风口相对的通风口。本发明双泡壳的LED泡灯照明角度大，光照面积广，并且光线柔和均匀，符合能源之星对泡灯角度的标准，本发明泡灯以LED为光源且外形与白炽灯外形相近。

Description

一种双泡壳的LED泡灯
技术领域
本发明涉及一种LED泡灯，特别是指一种双泡壳的LED泡灯。
背景技术
传统的白炽灯发光角度比较大，但是相对LED灯来说，能耗高使用寿命短，现在欧美地区的市场很需要大角度的LED泡灯来替代传统的白炽灯，同时希望外形与传统的白炽灯相似。
LED是一种采用电致发光的半导体材料制作而成，具有电压低、效能高、单色性好、适用性强、稳定性好、响应时间短、寿命长、不污染环境等优良特性，被广泛应用于照明、装饰等领域中。一种基于LED芯片的LED泡灯便应运而生，该种LED泡灯与传统白炽泡灯的一个重要区别点是将泡灯内的发光体由LED芯片替代。但是LED芯片的发光角一般只有120度左右，并且大都存在刺眼的问题，要达到较大的发光角度，需通过透镜的发散让角度变大，但是通过透镜发出的光一般不均匀，视觉上会有明显的明暗光线，因此，普通的LED灯达不到市场的要求。
为了改善现有LED泡灯发光角度小，发光不均匀的缺陷，业界进行了各种改革，如申请号为201410032322.4的发明专利，其公开了一种具有双层泡壳的LDE灯，该灯的灯体一端设有灯头，另一端安装有小泡壳以及罩在该小泡壳外侧的大泡壳，该灯体的内部空间安装有电器元件；在该小泡壳的底面处安装有LED芯片，且小泡壳的底面高于大泡壳的底面一定距离。该结构使LED芯片的光线经过两层泡壳的逐次扩散作用，可以扩大整灯的发光角度。
由于LED芯片散热是决定发光效率与寿命的问题，上述具有双层泡壳的LED灯为保证良好的散热，其灯座需设置较大的体积以保证LED的散热效率，因此，上述具有双层泡壳的LED灯的灯体显得较为厚重，与传统的白炽灯泡灯在外形上仍存在较大的区别。其次，上述具有双层泡壳的LED灯的LED芯片经两层乳白泡壳的逐渐扩散，整灯的有效流明会严重亏损，且扩散角度也只能达到250度左右，即使增加反光杯，其发光角度也只能达到270左右。
有鉴于此，本设计人针对上述具有双层泡壳的LED灯结构设计上未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种照射角度大，以LED为光源且外形与白炽灯外形更相近的双泡壳的LED泡灯。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种双泡壳的LED泡灯，其包括灯头、配合在灯头顶部的灯座、驱动LED芯片工作的线路板、设置在灯座顶部的柱状基座、设置柱状基座外圈内泡壳、以及设置在内泡壳外圈的外泡壳，所述柱状基座由灯座往上渐缩，该柱状基座内部形成一散热通道，柱状基座外圈等间距设置有至少三列LED灯条，各LED灯条上分布有多个LED芯片，各LED芯片与内泡壳的间距D＞0，该内泡壳的顶端设有与散热通道相通的出风口，外泡壳的顶端设有与出风口相对的通风口。
进一步，所述内泡壳为下宽上窄的圆锥体。
进一步，所述内泡壳对应各LED灯条的位置分别形成一外凸区，该内泡壳对应相邻两LED灯条之间的位置分别形成一内凹区，内凹区与外凸区圆弧过度。
进一步，所述内泡壳的外凸区为一弧面。
进一步，各LED灯条以各LED芯片光线延长线的交点为圆心O，LED芯片的发光宽度L为弦长，发光角度为120°，入射角0°≤θ1＜45°，内泡壳弧面的弧长AB满足以下条件：
①圆心为O点；
②半径R＝OA，且
③OA与OB的夹角≥120°；
④
进一步，所述内泡壳外凸区为一平面。
进一步，所述内泡壳的内凹区为一弧面。
进一步，所述柱状基座为散热铝件。
进一步，所述灯座邻接灯头的下端缘分布有进风口。
采用上述结构后，本发明通过在下宽上窄的柱状基座上设置多列LED灯条，可大幅度扩大发光面积，再配合罩盖在LED灯条外起到均光和防眩光作用的内泡壳，及配合在内泡壳外具有防尘及安全保护作用的透明外泡壳，这样LED芯片的光线经过内泡壳及外泡壳的逐次扩散作用，从而使整灯的发光角度大于300°，并且光线柔和均匀，符合能源之星对泡灯角度的标准。相较于现有双层泡壳的LED灯，其发光范围更广；本发明柱状基座呈纵向设置，使各LED灯条实现立体分布于双泡壳内，如此形成的泡灯不会出现厚重的灯座，因此，与传统白炽灯的外观更为接近。
特别是，本发明根据涅菲尔公式、LED芯片形状和结构性价比设计出具有透镜功能的内泡壳，该功能可有效提高内泡壳的透光性，从而让整灯的发光角度大于300°，且光线柔和均匀，符合能源之星对泡灯角度的标准，同时，减少了有效流明的损失，提高整灯的光效。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的外观示意图。
图2为本发明第一较佳实施例的纵向剖视图。
图3为本发明第一较佳实施例的光照示意图。
图4为本发明第一较佳实施例的横向剖视图。
图5为本发明第二较佳实施例的光照示意图。
图6为本发明第二较佳实施例的横向剖视图。
图7为本发明第三较佳实施例的横向剖视图。
图8为反射率随入射角θ1变化的函数曲线。
图9为本发明在C0-C180状态时光分布测试图。
图10为本发明在C90-C270状态时光分布测试图。
图11为现有双层泡壳LED-A60(内+外乳白泡壳)在C0-C180状态时所测得的光分布示意图。
图12为现有双层泡壳LED-A60(内+外乳白泡壳)在C90-C270状态时所测得的光分布示意图。
图13为现有双层泡壳LED-A60(无内泡壳)在C0-C180状态时所测得的光分布示意图。
图14为现有双层泡壳LED-A60(无内泡壳)在C90-C270状态时所测得的光分布示意图。
图15为本发明双层泡壳的LED泡灯LED-A60(无泡壳)在C45(Max)、C0-C180、及C90-C270时所测得的光分布图。
图16为本发明双层泡壳的LED泡灯LED-A60(具有透镜功能的内泡壳)在C45(Max)、C0-C180、及C90-C270时所测得的光分布图。
图17为本发明双层泡壳的LED泡灯LED-A60(内泡壳无透镜功能)在C45(Max)、C0-C180、及C90-C270时所测得的光分布图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明揭示了一种双泡壳的LED泡灯，如图1至图7为本发明的三个较佳实施例，三个实施例的双泡壳LED泡灯均包括灯头1、配合在灯头1顶部的灯座2、驱动LED芯片工作的线路板3、设置在灯座2顶部的柱状基座4、设置柱状基座4外圈内泡壳5、以及设置在内泡壳5外圈的外泡壳6。灯座2邻接灯头1的下端缘分布有进风口21，所述柱状基座4是由灯座2往上渐缩的散热铝件，该柱状基座4内部形成一散热通道7，柱状基座4外圈等间距设置有至少三列LED灯条8(如各图所示，三个实施例均以4列LED灯条8为例进行说明)，各LED灯条8上分布有多个LED芯片81，各LED芯片81与内泡壳5的间距D＞0，该内泡壳5的顶端设有与散热通道7相通的出风口51，外泡壳6的顶端设有与出风口51相对的通风口61，当LED灯条8工作时，泡灯内的热空气会通过散热铝件从散热通道7的顶部排出，散热通道7的底部与灯座2的进风口21相通，散热通道7的顶部与内泡壳5的出风口51及外泡壳6的通风口61相通，呈上小下大的散热通道会使散热器腔室内的空气产生温差，从而加快气体的流动，也就是说，本发明的散热主要是通过气流实现的，同时，灯座2也可进行散热，相对现有双层泡壳的LED灯仅采用的散热鳍片的接触散热，本发明的散热效率更高，散热效果更佳，更利于LED灯珠的使用寿命。
本发明通过在下宽上窄的柱状基座4上设置多列LED灯条8，再配合罩盖在LED灯条8外起到均光和防眩光作用的内泡壳5，及配合在内泡壳5外具有防尘及安全保护作用的透明外泡壳6，这样LED芯片81的光线经过内泡壳5及外泡壳6的逐次扩散作用，从而使整灯的发光角度更大，相较于现有双层泡壳的LED灯，其发光范围更广，流明更高；本发明柱状基座4呈纵向设置，使各LED灯条8实现立体分布于双泡壳5、6内，如此形成的泡灯不会出现厚重的灯座，因此，与传统白炽灯的外观更为接近。
本发明三个实施例的不同之处在于所述内泡壳5的结构不同。
如图1至图4所示，本发明第一实施例中，内泡壳5对应各LED灯条8的位置分别形成一外凸区52，该内泡壳5对应相邻两LED灯条8之间的位置分别形成一内凹区53，内凹区53与外凸区52采用圆弧过度，本实施例中，内泡壳5的各外凸区52和各内凹区53均为一弧面。
如图5及图6所示，本发明的第二实施例中，内泡壳5对应各LED灯条8的位置分别形成一外凸区52，该内泡壳5对应相邻两LED灯条8之间的位置分别形成一内凹区53，内凹区53与外凸区52采用圆弧过度，本实施例中，内泡壳5的各外凸区52为一平面，各内凹区53为一弧面。
如图7所示，本发明的第三实施例中，内泡壳5为下宽上窄的圆锥体。
上述三个实施例的内泡壳5相较于将LED芯片设计在灯座底面的现有双层泡壳的LED灯，其发光角度明显增大，为了进一步提高整灯的光效，减少流明损失，根据菲涅尔公式，由图4可知，LED芯片81的发光方式是以O点为圆心，LED芯片81的发光宽度L为弦长，角度为120°的扇形照射。根据菲涅尔公式可求出折射的能量与入射能量(正比于亮度)之比的公式，推导过程如下：
设：内泡壳5的折射率为n，入射能量为I1，反射能量为I'1，折射能量I2，入射角为θ1，折射角为θ2；入射光振幅的平行分量(平行于入射光与反射光构成的平面)为Ap1，反射光振幅的平行分量为A'p1，折射光振幅的平行分量为Ap2；入射光振幅的垂直分量为As1，反射光振幅的垂直分量为A's1，折射光振幅的垂直分量为As2；亮度I同法设置上下标。
根据菲尼尔公式：
又因为
以及
所以
又由于有所以
同理，
又因为：sinθ1＝n sinθ2
由此可知，光的透过率随着入射角的减小而升高。
为了便于理解，如图8所示所绘的反射率随入射角θ1变化的函数曲线。这一曲线是当空气中的入射光波投射到折射率为1.73的玻璃上反射时，经计算得到的。图8中，图示表面，当θ1＝0°时，即垂直入射在界面上时，光反射得最少，透射得很多，在θ1＜45°的区域光反射的增加很缓慢，投射的减少很缓慢，约等于垂直入射的值。但是在45°≤θ1≤90°的区域，光反射得越来越多，折射的越来越少。
总结，入射角在0≤θ1＜45°时，光的透光性最高。故设计内泡壳5时，为了到达理想的透光性，光与泡壳的入射角要在0≤θ1＜45°这个范围内。
因此罩盖在LED芯片81外的内泡壳5设计呈圆弧为最佳(如实施例1)；且该圆弧AB满足以下几点：
①圆心为O点；
②半径R＝OA，且
③OA与OB的夹角≥120°；
④
如图9至图17所示，为对同样型号LED-A60(即灯的最大直径为60mm)的现有普通LED灯与本发明结构LED泡灯的发光角度的测试过程及测试结果。测试机器采用浙江三色光分布测试仪，标准采用北美工业协会标准《ANSI C78.379射灯光角度标准》，该标准规定发光角度为半光强角，即达到最大光强一半以上的位置才能算有效角度。测试过程为，将灯装在浙江三色光分布测试仪上，光线收集仪9会绕灯转一圈来收集光线，如图9所示，在灯具的C0-C180状态，光线收集仪9绕灯转一圈，就收集到了灯具在这个轴线所有的光线，呈现在测试报告C0-C180这个光分布。等这一轴线测试好后，LED灯会按命令转90度，使轴线变为C90-C270，如图10所示，光线收集仪9再绕灯转一圈，收集该轴线全部的光线，呈现在测试报告C90-C270这个光分布。
另外，根据《能源之星标准》规定：
1、90％的点光强度不能高或低于平均值的25％，也就是10％的点可以超过。
2、在135°到180°之间，必须要超过5％的流明。
根据图11至图17所测得的发分布图，可以得到测试结果如下表：
从测试结果可以看出，本发明LED灯条8呈竖直放置在泡灯的中心，可大幅度扩大发光面积，靠近该LED灯条8的内泡壳5可起到均光和防眩光的作用，设置在外部的透明外泡壳6具有防尘及安全保护作用，从而让整灯的发光角度大于300度，且光线柔和均匀，符合《能源之星》对泡灯角度规定的标准，特别是本发明的内泡壳5根据菲尼尔公式、LED芯片形状和结构性价比设计出具有透镜功能的内泡壳5，该功能可有效的提高内泡壳的透光性，从而让整灯在角度大于300度，且光线柔和均匀，符合《能源之星标准》的基础上，有减少了有效流明的损失，提高整灯的光效。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (9)

1.一种双泡壳的LED泡灯，其特征在于：包括灯头、配合在灯头顶部的灯座、驱动LED芯片工作的线路板、设置在灯座顶部的柱状基座、设置柱状基座外圈内泡壳、以及设置在内泡壳外圈的外泡壳，所述柱状基座由灯座往上渐缩，该柱状基座内部形成一散热通道，柱状基座外圈等间距设置有至少三列LED灯条，各LED灯条上分布有多个LED芯片，各LED芯片与内泡壳的间距D＞0，该内泡壳的顶端设有与散热通道相通的出风口，外泡壳的顶端设有与出风口相对的通风口。
2.如权利要求1所述的一种双泡壳的LED泡灯，其特征在于：所述内泡壳为下宽上窄的圆锥体。
3.如权利要求1所述的一种双泡壳的LED泡灯，其特征在于：所述内泡壳对应各LED灯条的位置分别形成一外凸区，该内泡壳对应相邻两LED灯条之间的位置分别形成一内凹区，各内凹区与外凸区圆弧过度。
4.如权利要求3所述的一种双泡壳的LED泡灯，其特征在于：所述内泡壳的外凸区为一弧面。
5.如权利要求4所述的一种双泡壳的LED泡灯，其特征在于：各LED灯条上的各LED芯片以光线延长线的交点为圆心O，LED芯片的发光宽度L为弦长，发光角度为120°，入射角0°≤θ1＜45°，所述内泡壳弧面的弧长AB满足以下4点：
①圆心为O点；
②半径R＝OA，且
③OA与OB的夹角≥120°；
④
6.如权利要求3所述的一种双泡壳的LED泡灯，其特征在于：所述内泡壳外凸区为一平面。
7.如如权利要求3-6中任意一项所述的一种双泡壳的LED泡灯，其特征在于：所述内泡壳的内凹区为一弧面。
8.如权利要求1所述的一种双泡壳的LED泡灯，其特征在于：所述柱状基座为散热铝件。
9.如权利要求1所述的一种双泡壳的LED泡灯，其特征在于：所述灯座邻接灯头的下端缘分布有进风口。
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