一種大角度led球泡燈的反光杯設計方法
【專利摘要】本發明公開了一種大角度LED球泡燈的反光杯設計方法；將LED球泡燈內的光源分別排布在反光杯的內側和外側，使光源與反光杯的底面處于同一水平面上，并以外部的單顆光源為基準進行配光劃分，在過該光源的平面上進行分析，將光源的照射光線進行等光通量細分，使其每小部分分別打在對應的目標上，根據折反射定律，利用MATLAB計算出一系列的點，之后在PROE軟件中將點擬合，最后建模并導出模型，得到的模型導入到光學軟件TRACEPRO中進行光學模擬驗證，驗證的結果如符合設計要求即輸出最終模型。本發明的反光杯能加大LED球泡燈的發光角度，且配光均勻，效率高，在傳統平面布置的LED球泡燈的基板上設置本發明的反光杯，即可大幅度的增大LED球泡燈的發光角度，且結構簡單，裝配及生產方便。
【專利說明】一種大角度LED球泡燈的反光杯設計方法
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及光學元件的設計方法，尤其是涉及到一種節能環保的大發光角度LED球泡燈。
【【背景技術】】
[0002]傳統白熾燈耗能高、壽命短，在全球資源緊張的大環境下，LED球泡燈耗能低、壽命長且不含對環境有害的Pb，Hg等有害元素，是替代傳統白熾燈泡的新型節能燈具；平面布置的LED發光角度一般不超過120度，即使罩上散射燈罩的LED球泡燈的發光角度一般也不超過150度，照射范圍窄，燈具上方暗區較大，存在一定的缺陷；非平面布置的LED發光角度一般可以超過300度，但限于小功率，且給裝配、量產帶來了一定的困難。在傳統的二次光學設計方法下，LED球泡燈的發光角度能達到300度，但光效低、配光差。 【
【發明內容】
】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種發光角度大、效率高、配光與白熾燈相當的大角度LED球泡燈的反光杯設計方法。
[0004]本發明的目的是這樣實現的，所述設計方法包括如下步驟:
[0005]( I)光源的排布:LED球泡燈內的光源分別排布在反光杯的內側和外側；
[0006](2)使光源與反光杯的底面處于同一水平面上，然后按實際需要設定反光杯底部小口直徑、外部光源中心與反光杯外側的水平距離及內部光源中心與反光杯內側的水平距離；
[0007](3)以外部的單顆光源為基準進行配光劃分，在過該單顆光源的平面上進行分析，所述該單顆光源的光線按照射范圍分，具有燈前反射光線、燈后反射光線和直射光線，其所占角度分別為0° -0 1、0 1-0 2、0 2-180°，并分別打在目標配光面的不同位置處；其中，9 I的取值范圍為50° -80°，9 2的取值范圍為120° -140° ；
[0008](4)將所述外部的單顆光源的照射光線進行等光通量細分，使其每小部分分別打在對應的目標上；
[0009](5)根據折反射定律，利用MATLAB計算出一系列的點，之后在PROE或S0LIDW0RKS軟件中將點擬合，最后建模并導出模型；
[0010](6)步驟(5)中得到的模型導入到光學軟件TRACEPR0或LIGHTT00LS中進行光學模擬驗證；
[0011](7)在光學TRACEPR0或LIGHTT00LS中驗證的結果如符合設計要求即輸出最終模型，如與設計有偏差，則重復上述步驟(1)-(6)直至符合設計要求。
[0012]較佳地，所述反光杯外部光源數量是內部光源數量的1-4倍。
[0013]較佳地，所述外部光源中心與反光杯底部的外側水平距離為2_5mm，所述內部光源中心與反光杯內側水平距離為2-5mm。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果是:最終能夠加大LED球泡燈的發光角度，配光均勻，效率高，在傳統平面布置的LED球泡燈的基板上設置本發明的反光杯，設置好反光杯外部光源與反光杯之間的距離，即可將與原本發光角度不超過150度的LED球泡燈的發光角度增大，且結構簡單，裝配及生產方便。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0015]圖1為本發明的設計方法示意圖；
[0016]圖2為本發明的反光杯結構示意圖；
[0017]圖3為使用了本發明的大角度球泡燈的結構示意圖；
[0018]圖4為本發明實施例五的配光曲線圖。
【【具體實施方式】】
[0019]下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明作進一步描述:
[0020]如圖1至圖3所示，本發明的大角度LED球泡燈的反光杯設計方法，所述設計方法包括如下步驟:
[0021](I)光源的排布:LED球泡燈內的光源分別排布在反光杯的內側和外側；并根據反光杯應用于不同發光角度的LED球泡燈內，來設定反光杯的外部光源和內部光源的數量，反光杯外部光源數量是內部光源數量的1-4倍。
[0022](2)光源與反光杯的底面處于同一水平面上，實際應用中，該水平面即為基板的頂面，按實際需要設定反光杯底部的小口直徑，之后確定外部光源中心與反光杯外側的水平距離為2-5mm，內部光源中心與反光杯的內側水平距離為2_5mm。
[0023](3)以外部的單顆光源`K為基準進行配光劃分，在過該光源K的平面上進行分析，所述該光源K的光線按照射范圍分，具有燈前反射光線L1、燈后反射光線L2和直射光線L3，其所占角度分別為0° - Θ 1、Θ 1- Θ 2、Θ 2-180°，經反射后的光線及直射光線分別打在目標配光面的不同位置處。0°角光線KHl經過點Hl后的反射光線HlBl射向目標配光單側的50° -60°之間；Θ I角度的光線KH2經過點H2后反射光線H2B2射向目標配光單側的90° ;經過點H3后的反射光線H3B3射向目標配光單側的135° ;直射光線KH3射向目標配光單側的45° -60° ;其中，Θ I的取值范圍為50° -80°，Θ 2的取值范圍為120° -140°，H3點為反光杯剖面的上端點。
[0024](4)將所述光源K的照射光線進行等光通量細分，使其每小部分分別打在對應的目標上，建立對應關系，并根據對應關系建立方程。
[0025](5)根據折反射定律，利用MATLAB計算出一系列的點，之后在PROE或S0LIDW0RKS軟件中將點擬合形成反光杯的單側剖面曲線段H1H2H3，最后建模并導出模型。
[0026](6)步驟(5)中得到的模型導入到光學軟件TRACEPR0或LIGHTT00LS中進行光學模擬驗證。
[0027](7)在光學TRACEPR0或LIGHTT00LS中驗證的結果如符合設計要求即輸出最終模型，如與設計有偏差，則重復上述步驟(1)-(6)直至符合設計要求。
[0028]經過上述步驟設計出來的反光杯1，其底部小口設置于LED球泡燈內的基板2上，所述基板2為平面結構，在基板2上于反光杯I的內側和外側分別設置有內部光源和外部光源，光源工作時，外部光源發出的光線經過反光杯I的外側弧面反射，反射光線均勻射向LED球泡燈的側部和后部，形成大角度發光，解決了傳統的平面布置型LED球泡燈的發光角度不超過150度的問題，且在LED球泡燈的后部不會形成暗斑，配光效果好。
[0029]實施例一
[0030]按所述設計方法，發光角度為220度的大角度LED球泡燈中，光源采用三星2323，內部光源與外部光源數量分別是6顆和16顆，外部光源中心與反光杯底部外側的水平距離是2.1mm,內部光源中心與反光杯底部內側的水平距離是3mm，外部的單顆光源劃分角度分別是燈前反射光線0° -70°、燈后反射光線是70° -135°，直射光線是135° -180°，燈前反射光線和燈后反射光線經過反射后分別與目標配光單側的55° -90°和90° -135°一一對應，直射光線與目標配光單側的45° -90°對應，將上述設向目標配光單側的光線劃分為等光通量500份，建立方程在MATLAB軟件中進行編程計算出500組離散的數據點，之后導入PROE軟件中進行曲線擬合、建模，保存為SAT格式設置好光源位置、顆數、表面屬性，建立基板設置為完全吸收，導入模型，設置為鏡面，進行光線仿真分析，配光均勻，發光角度220°左右，發光效率是0.914 ;得到反光杯參數為:尺寸高度為9.12mm,小口直徑為13mm，上端大口直徑為25.1mm。
[0031]實施例二
[0032]按所述設計方法，發光角度為240度的大角度LED球泡燈中，光源采用三星2323，內部光源與外部光源數量分別是8顆和16顆，外部光源中心與反光杯底部外側的水平距離是3mm，內部光源中心與反光杯底部內側的水平距離是2mm，外部的單顆光源劃分角度分別是燈前反射光線0° -52°、燈后反射光線是52° -123°，直射光線是123° -180°，燈前反射光線和燈后反射光線經過反射后分別與目標配光單側的52° -90°和90° -135°一一對應，直射光線與目標配光單側的57° -90°對應，將上述設向目標配光單側的光線劃分為等光通量500份，建立方程在MATLAB軟件中進行編程計算出500組離散的數據點，之后導入PROE軟件中進行曲線擬合、建模，保存為SAT格式設置好光源位置、顆數、表面屬性，建立基板設置為完全吸收，導入模型，設置為鏡面，進行光線仿真分析，配光均勻，發光角度240°左右，發光效率是0.895 ;得到反光杯參數為:尺寸高度為8.91mm,小口直徑為12mm，上端大口直徑為29.8mm。
[0033]實施例三
[0034]按所述設計方法，發光角度為260度的大角度LED球泡燈中，光源采用三星2323，內部光源與外部光源數量分別是12顆和34顆，外部光源中心與反光杯底部外側的水平距離是4.1mm,內部光源中心與反光杯底部內側的水平距離是4.2mm，外部的單顆光源劃分角度分別是燈前反射光線0° -65°、燈后反射光線是65° -131°，直射光線是131° -180°，燈前反射光線和燈后反射光線經過反射后分別與目標配光單側的51° -90°和90° -135°——對應，直射光線與目標配光單側的49° -90°對應，將上述設向目標配光單側的光線劃分為等光通量500份，建立方程在MATLAB軟件中進行編程計算出500組離散的數據點，之后導入PROE軟件中進行曲線擬合、建模，保存為SAT格式；在TPACEPR0設置好光源位置、顆數、表面屬性，建立基板設置為完全吸收，導入模型，設置為鏡面，進行光線仿真分析，配光均勻，發光角度260°左右，發光效率是0.901 ;得到反光杯參數為:尺寸高度為9.31mm，小口直徑為13.2mm，上端大口直徑為25.4臟。
[0035]實施例四[0036]按所述設計方法，發光角度為280度的大角度LED球泡燈中，光源采用三星2323，內部光源與外部光源數量分別是10顆和40顆，外部光源中心與反光杯底部外側的水平距離是4.8mm,內部光源中心與反光杯底部內側的水平距離是4.3mm，外部的單顆光源劃分角度分別是燈前反射光線0° -73°、燈后反射光線是73° -135°，直射光線是135° -180°，燈前反射光線和燈后反射光線經過反射后分別與目標配光單側的50° -90°和90° -135°——對應，直射光線與目標配光單側的45° -90°對應，將上述設向目標配光單側的光線劃分為等光通量500份，建立方程在MATLAB軟件中進行編程計算出500組離散的數據點，之后導入PROE軟件中進行曲線擬合、建模，保存為SAT格式；在TPACEPR0設置好光源位置、顆數、表面屬性，建立基板設置為完全吸收，導入模型，設置為鏡面，進行光線仿真分析，配光均勻，發光角度280°左右，發光效率是0.904 ;得到反光杯參數為:尺寸高度為9.03mm，小口直徑為13mm，上端大口直徑為24.55mm。
[0037]實施例五
[0038]按所述設計方法，發光角度為300度的大角度LED球泡燈中，光源采用三星2323，內部光源與外部光源數量分別是12顆和36顆，外部光源中心與反光杯底部外側的水平距離是3mm，內部光源中心與反光杯底部內側的水平距離是4mm，外部的單顆光源劃分角度分別是燈前反射光線0° -75.5°、燈后反射光線是75.5° -138°，直射光線是138° -180°，燈前反射光線和燈后反射光線經過反射后分別與目標配光單側的60° -90°和90° -135°——對應，直射光線于目標配光單側的45° -90°對應，將上述設向目標配光單側的光線劃分為等光通量500份，建立方程在MATLAB軟件中進行編程計算出500組離散的數據點，之后導入PROE軟件中進行曲線擬合、建模，保存為SAT格式；在TPACEPR0設置好光源位置、顆數、表面屬性，建立基板設置為完全吸收，導入模型，設置為鏡面，進行光線仿真分析，如圖4所示，配光均勻，發光角度300°左右，發光效率是0.923 ;得到反光杯參數為:尺寸高度為9.15mm，小口直徑為13mm，上端大口直徑為24.8mm。
[0039]實施例六
[0040]按所述設計方法，發光角度為320度的大角度LED球泡燈中，光源采用三星2323，內部光源與外部光源數量分別是8顆和32顆，外部光源中心與反光杯底部外側的水平距離是3.2mm,內部光源中心與反光杯底部內側的水平距離是4mm，外部的單顆光源劃分角度分別是燈前反射光線0° -75.5°、燈后反射光線是75.5° -138°，直射光線是138° -180°，燈前反射光線和燈后反射光線經過反射后分別與目標配光單側的60° -90°和90° -135°——對應，直射光線與目標配光單側的45° -90°對應，將上述設向目標配光單側的光線劃分為等光通量500份，建立方程在MATLAB軟件中進行編程計算出500組離散的數據點，之后導入PROE軟件中進行曲線擬合、建模，保存為SAT格式；在TPACEPR0設置好光源位置、顆數、表面屬性，建立基板設置為完全吸收，導入模型，設置為鏡面，進行光線仿真分析，配光均勻，發光角度320°左右，發光效率是0.879 ;得到反光杯參數為:尺寸高度為9.12mm，小口直徑為14.1mm，上端大口直徑為26.8mm。
[0041]根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本發明并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護范圍內。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發明構成任何限制。
【權利要求】
1.一種大角度LED球泡燈的反光杯設計方法，其特征在于，所述設計方法包括如下步驟: (1)光源的排布:LED球泡燈內的光源分別排布在反光杯的內側和外側；(2)使光源與反光杯的底面處于同一水平面上，然后按實際需要設定反光杯底部小口直徑、外部光源中心與反光杯外側的水平距離及內部光源中心與反光杯內側的水平距離； (3)以外部的單顆光源為基準進行配光劃分，在過該單顆光源的平面上進行分析，所述該單顆光源的光線按照射范圍分，具有燈前反射光線、燈后反射光線和直射光線，其所占角度分別為0° -Θ1、Θ1-Θ2、Θ 2-180°，并分別打在目標配光面的不同位置處；其中，Θ1的取值范圍為50° -80°，Θ 2的取值范圍為120° -140° ； (4)將所述外部的單顆光源的照射光線進行等光通量細分，使其每小部分分別打在對應的目標上； (5)根據折反射定律，利用MATLAB計算出一系列的點，之后在PROE或S0LIDW0RKS軟件中將點擬合，最后建模并導出模型； (6)步驟(5)中得到的模型導入到光學軟件TRACEPR0或LIGHTT00LS中進行光學模擬驗證； (7)在光學TRACEPR0或LIGHTT00LS中驗證的結果如符合設計要求即輸出最終模型，如與設計有偏差，則重復上述步驟(1)-(6)直至符合設計要求。
2.根據權利要求1所述的大角度LED球泡燈的反光杯設計方法，其特征在于:所述反光杯外部光源數量是內部光源數量的1-4倍。
3.根據權利要求1所述的大角度LED球泡燈的反光杯設計方法，其特征在于:所述外部光源中心與反光杯底部的外側水平距離為2-5mm，所述內部光源中心與反光杯內側水平距離為2-5mm。
【文檔編號】F21V7/04GK103791445SQ201210428008
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月31日 優先權日:2012年10月31日
【發明者】王建全, 翁方軼, 易博 申請人:四川柏獅光電技術有限公司