[發明專利]一種大角度LED球泡燈的透鏡及其設計方法

無效

• 申請號: 201210427911.3
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN103791442A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 王建全;翁方軼;易博
• 申請（專利權）人: 四川柏獅光電技術有限公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;F21Y101/02
• 代理公司: 深圳市國科知識產權代理事務所(普通合伙) 44296
• 代理人: 陳永輝

【技術領域】

本發明涉及一種光學元件的設計方法，特別涉及一種大角度LED球泡燈的透鏡及其設計方法。

【背景技術】

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】

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球泡燈的透鏡及其設計方法。

一種大角度LED球泡燈的透鏡，其特征在于：包括一個平凸透鏡和若干個準直全反射透鏡，所述準直全反射透鏡圓周均勻分布的設置在平凸透鏡的周緣上，其于光線的出射方向還延伸有入射部，入射部的端部與一出射部垂直連接，在入射部與出射部之間設置有一全反射面，所述出射部的另一端的側面為自由曲面；所述準直全反射透鏡內的LED光源發出的光線經過折反射后平行于入射部軸心射向所述全反射面，經過全反射面后的反射光線水平射向自由曲面上，并通過自由曲面的折射使出射光線發散。

較佳地，所述準直全反射透鏡的底部中心設有一用于安裝所述LED光源的內凹孔。

較佳地，所述準直全反射透鏡采用亞克力材料制成。

所述設計方法包括如下步驟：

(1)以單顆LED光源為基準，設計一個準直全反射透鏡，使LED光源發出的光線最近平行線，所述準直全反射透鏡于光線的出射方向還延伸有入射部，入射部的端部與一出射部垂直連接；

（2）利用全反射定律，當入射角大于臨界角時則發生全反射，在PROE或SOLIDWORKS軟件中設計一個全反射面，所述全反射面設計在入射部與出射部之間，讓入射部內的入射光線經過所述全反射面后的反射光線能水平射向出射部另一端的自由曲面上，通過自由曲面的折射讓光線發散，按實際設計要求確定出射光線在配光單側的照射范圍，根據照射范圍將所述的出射光線和照射光線進行一一對應，進而計算出自由曲面；

（3）根據設計要求，在PROE或SOLIDWORKS中將所述準直全反射透鏡及與其連接入射部和出射部繞LED球泡燈的軸心線做圓周整列，之后導出模型至光學軟件中進行仿真分析，驗證的結果如符合設計要求的照射范圍內實現配光均勻分布，即輸出模型，如與設計有偏差，則重復上述（2）-（3）步驟直至符合設計要求；

（4）在圓周整列里設計一個平凸透鏡，補充配光單側0°-80°的光線，并且使其與所有的準直全反射透鏡進行連接成一個整體，導出模型為SAT或STP格式；

（5）將步驟（4）中所得到的整體模型導入在光學軟件中進行光學模擬分析，驗證的結果如符合設計要求中的發光角度內的整體配光均勻，即輸出模型，如與設計有偏差，則重復步驟（4）直至符合設計要求。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：解決現有平面布置的LED球泡燈的發光角度不超過150°的問題，通過調整出射部末端的出光面，能滿足不同發光角度的LED球泡燈的實際需求，配光均勻，效率高。

【附圖說明】

圖1為本發明的準直全反射透鏡的示意圖；

圖2為本發明的出光示意圖；

圖3為本發明的結構示意圖；

圖4為本發明實施例5的LED球泡燈配光曲線圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖及具體實施方式對本發明作進一步描述：