CN204005735U - 大角度均匀配光led球泡灯透镜 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种大角度均匀配光LED球泡灯透镜，包括透镜本体，所述透镜本体的底面形成有内凹的入射曲面，所述入射曲面为半球体与圆柱体一体化形成的组合曲面、半球体曲面、半椭球体曲面或四分之三球体曲面，所述透镜本体的表面形成有出射曲面，所述出射曲面为由平滑过渡的自由曲线旋转构成的自由曲面。LED光源发出的光通过透镜入射曲面折射入透镜，然后经过透镜出射曲面折射出相应的角度，实现光线的偏转，小角度的入射光偏转到小角度方向，大角度的入射光偏转到大角度方向，减少菲涅尔反射损耗和反射光线二次入射影响，实现大角度发光和均匀配光分布，发光张角为180度到240度，出光效率为88%以上。

Description

大角度均匀配光LED球泡灯透镜
技术领域
本实用新型涉及球泡灯透镜，特别是涉及一种大角度均匀配光LED球泡灯透镜。
背景技术
LED球泡灯是替代传统白炽灯泡的新型节能灯具，比白炽灯节能80%，比节能灯节能50%。白炽灯耗能高、寿命短，在全球资源紧张的大环境下，已渐渐被各国政府禁止生产，随之替代产品是节能灯，节能灯虽然提高节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素，又有悖于环境保护的大趋势。随着LED技术的高速发展，LED照明逐渐成为绿色照明的新选择。LED在发光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。
然而，现有 LED 光源与传统白炽灯相比，不足之处在于LED一般是光束角为120度朗伯体发光体，而传统的白炽球泡灯发光角度非常大。LED光源因不能满足大角度发光和配光均匀的要求，不能真正达到直接替换传统光源的效果，必须通过一定的技术手段实现发光角度扩大和配光均匀。现有大角度LED球泡灯的技术有：
1.采用立体光源结构，将贴片LED焊接在长条状电路板上，分成数个方向插在灯泡基座上，缺点是需要多块电路板向各个方向拼接，加大焊接的难度，电学可靠性不高，配光均匀性不高；
2.采用远程萤光粉技术，将萤光粉混入二次光学透镜中，蓝光LED芯片通过光学透镜后形成近全周角分布的白光，缺点是荧光粉用量相对普通白光LED的要多，光效相对不高，成本也很高；
3.采用导光柱技术，使用各形式的导光柱，将LED芯片光线散射至各个方向，缺点是配光均匀性不高；
4.采用雾状灯罩，使用含有分散光线填充物的光学塑料或喷砂玻璃制作灯罩，将LED发出光线散开，缺点是光效降低严重，配光均匀性不高。
综上所述，目前用于实现LED球泡灯大角度发光的各项技术均具有不足之处，因此开发一种能同时实现球泡灯的大角度发光和配光均匀便提上了本领域技术人员的研究日程。
实用新型内容
为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种增大LED球泡灯发光角度且配光均匀的透镜。
本实用新型采用的技术方案是：
大角度均匀配光LED球泡灯透镜，包括透镜本体，所述透镜本体的底面形成有内凹的入射曲面，所述入射曲面为半球体与圆柱体一体化形成的组合曲面、半球体曲面、半椭球体曲面或者四分之三球体曲面，所述透镜本体的表面形成有出射曲面，所述出射曲面为由平滑过渡的自由曲线旋转构成的自由曲面。
优选的，所述入射曲面为半球体与圆柱体一体化形成的组合曲面，所述出射曲面对应为呈椭圆弧状的自由曲面。
优选的，所述入射曲面为半球体曲面，所述出射曲面对应为呈椭圆弧状的自由曲面，并且该呈椭圆弧状的自由曲面顶部设有凹弧面。
优选的，所述入射曲面为半椭球体曲面，所述出射曲面对应为呈抛物线状的自由曲面。
优选的，所述入射曲面为四分之三球体曲面，所述出射曲面对应为呈椭圆弧状的自由曲面。
优选的，所述四分之三球体曲面底端连接有一段圆柱曲面。
进一步，所述内凹的入射曲面形成有用于容置LED光源的光学腔体。
进一步，所述透镜本体由光学玻璃或者光学塑料制成。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用的大角度均匀配光LED球泡灯透镜，LED光源发出的光通过透镜入射曲面折射入透镜，然后经过透镜出射曲面折射出相应的角度，实现光线的偏转，小角度的入射光偏转到小角度方向，大角度的入射光偏转到大角度方向，减少菲涅尔反射损耗和反射光线二次入射影响，实现大角度发光和均匀配光分布，发光张角为180度到240度，出光效率为88%以上。
附图说明
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的实施例一的剖面结构示意图；
图2是本实用新型的实施例一的立体结构示意图；
图3是本实用新型的实施例一的光线示意图；
图4是LED光源的光分布曲线示意图；
图5是LED光源经实施例一的透镜后的配光分布曲线示意图；
图6是本实用新型的实施例二的剖面结构示意图；
图7是本实用新型的实施例三的剖面结构示意图；
图8是本实用新型的实施例四的剖面结构示意图。
具体实施方式
实施例一
参照图1和图2,本实用新型的一种大角度均匀配光LED球泡灯透镜，包括由光学玻璃或者光学塑料制成的透镜本体1，所述透镜本体1的底面形成有内凹的入射曲面2，本实施例的入射曲面2为半球体与圆柱体一体化形成的组合曲面，所述内凹的入射曲面2形成有用于容置LED光源4的光学腔体，LED光源4可采用SMD光源或COB光源，LED光源4装置在光学腔体的中心位置。所述透镜本体1的表面形成有出射曲面3，所述出射曲面3为由平滑过渡的自由曲线旋转构成的自由曲面，自由曲面的形状可根据不同照明现场的导光需求进行设置，而本实施例中，所述出射曲面3对应为呈椭圆弧状的自由曲面。
参照图3，LED光源4发出的光通过入射曲面2折射入透镜本体1，然后经过透镜本体1的出射曲面3折射出相应的角度，实现光线的偏转。将图4和图5的光分布曲线进行对比可知，LED光源4经本实用新型的透镜本体1进行配光后，发光张角增大，LED光能被最大化利用，出光效率得到大大提升。
本实施例中，透镜本体1的尺寸为：LED光源4的尺寸为d；透镜本体1底部直径为D2；入射曲面2底部直径为D1，入射曲面高度为H1，其中圆柱体部分高为h；出射曲面高度为H2；
各个尺寸的关系为：D1>5d，0.35H1<h<0.5H1，0.95H1<D1<1.3H1，H2-H1>2mm，2.4H2<D2<5H2。
本实施例实现的发光张角为180度至240度。
实施例二
参照图6，本实用新型提供的第二种实施方式，其与实施例一的区别在于：所述入射曲面2为半球体曲面，所述出射曲面3为呈椭圆弧状的自由曲面，并且该呈椭圆弧状的自由曲面顶部设有凹弧面。
本实施例中，透镜本体1的尺寸为：LED光源4的尺寸为d；透镜本体1底部直径为D2；入射曲面2底部直径为D1，入射曲面2高度为H1；出射曲面3高度为H2，凹弧面的凹点高度为H3；
各个尺寸的关系为： H1 =D1/2>5d，H2-H1>2mm，0.9H2<H3<1.05H2，3.4H2<D2<4.8H2。
本实施例实现的发光张角为180度至210度。
实施例三
参照图7，本实用新型提供的第三种实施方式，其与实施例一的区别在于：所述入射曲面2为半椭球体曲面，所述出射曲面3对应为呈抛物线状的自由曲面。
本实施例中，透镜本体1的尺寸：LED光源4的尺寸为d；透镜本体1底部直径为D2；入射曲面2的半椭球体短半轴为a，长半轴为b；出射曲面3高度为H2；
各个尺寸的关系为： a>2.5d，1.6a<b<2.3a，H2-b>2mm，1.8H2<D2<3.5H2。
本实施例实现的发光张角为180度至240度。
实施例四
参照图8，本实用新型提供的第四种实施方式，其与实施例一的区别在于：所述入射曲面2为四分之三球体曲面，并且四分之三球体曲面底端连接有一段圆柱曲面21，LED光源4设置在圆柱曲面21上方中心位置，所述出射曲面3对应为呈椭圆弧状的自由曲面。
本实施例中，透镜本体1的尺寸：LED光源4的尺寸为d；透镜本体1底部直径为D2；四分之三球体曲面半径为R1，高为h1；圆柱曲面21的直径为D3，高为h3；四分之三球体曲面高度为H1；出射曲面3高度为H2；
各个尺寸的关系为：d<0.95D3，1.05D3<2R1<1.25D3，0.15D3<h3<0.4D3，0.75D3<h1<1.1D3，H1=h1+h3，H2-H1>2mm，3.1H2<D2<3.3H2。
本实施例实现的发光张角为220度至240度。
本实用新型的LED球泡灯透镜可实现LED光源4的大角度发光和均匀配光分布，LED光源4发出的光通过入射曲面2折射入透镜本体1，然后经过出射曲面4折射出相应的角度，实现光线的偏转，小角度的入射光偏转到小角度方向，大角度的入射光偏转到大角度方向，减少菲涅尔反射损耗和反射光线二次入射影响，发光张角为180度到240度，出光效率为88%以上。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.大角度均匀配光LED球泡灯透镜，特征在于：包括透镜本体（1），所述透镜本体（1）的底面形成有内凹的入射曲面（2），所述入射曲面（2）为半球体与圆柱体一体化形成的组合曲面、半球体曲面、半椭球体曲面或者四分之三球体曲面，所述透镜本体（1）的表面形成有出射曲面（3），所述出射曲面（3）为由平滑过渡的自由曲线旋转构成的自由曲面。
2.根据权利要求1所述的大角度均匀配光LED球泡灯透镜，其特征在于：所述入射曲面（2）为半球体与圆柱体一体化形成的组合曲面，所述出射曲面（3）对应为呈椭圆弧状的自由曲面。
3.根据权利要求1所述的大角度均匀配光LED球泡灯透镜，其特征在于：所述入射曲面（2）为半球体曲面，所述出射曲面（3）对应为呈椭圆弧状的自由曲面，并且该呈椭圆弧状的自由曲面顶部设有凹弧面。
4.根据权利要求1所述的大角度均匀配光LED球泡灯透镜，其特征在于：所述入射曲面（2）为半椭球体曲面，所述出射曲面（3）对应为呈抛物线状的自由曲面。
5.根据权利要求1所述的大角度均匀配光LED球泡灯透镜，其特征在于：所述入射曲面（2）为四分之三球体曲面，所述出射曲面（3）对应为呈椭圆弧状的自由曲面。
6.根据权利要求1或5所述的大角度均匀配光LED球泡灯透镜，其特征在于：所述四分之三球体曲面底端连接有一段圆柱曲面（21）。
7.根据权利要求1所述的大角度均匀配光LED球泡灯透镜，其特征在于：所述内凹的入射曲面（2）形成有用于容置LED光源（4）的光学腔体。
8.根据权利要求1所述的大角度均匀配光LED球泡灯透镜，其特征在于：所述透镜本体（1）由光学玻璃或者光学塑料制成。
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