一种提高光能利用率的节能灯的制作方法

本发明涉及节能灯技术领域，尤其涉及一种提高光能利用率的节能灯。

背景技术：

目前的节能灯种类较多，有的是直接在灯罩内外表层涂反射膜，有的在灯罩内表面设置平面或曲面反射镜，由于这些结构都较复杂，从而存在节能效果不可靠，工业实施难度大，性能可控度差等问题。还有如公开号为CN201203047Y的LED灯反射器，包括反射器罩体，所述反射器罩体为“∏”杯体结构，所述反射器罩体为高分子材料一体成型结构，其罩体内壁设有反射涂层，该反射涂层的作用是反射光线。这种结构虽然可以降低光的反射损失，但是仍然无法避免部分光的反射损失，同时，加工过程中还有喷涂工序，使得工艺复杂，制造成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种光效高、可控性强、结构简单、易于工业实施的节能灯

本发明的技术方案是：一种提高光能利用率的节能灯，包括发光体，其特征在于：所述发光体上罩有集光导体。

所述集光导体的几何形状是由全反射曲线沿发光体中心轴线旋转一周形成，且，发光体所在面与集光导体底圆所在面为同一平面，发光体上的点与其几何中心的最大距离为发光体半径r1，集光导体底圆半径为r2，满足r1≤r2；所述全反射曲线是指所有发光体上发出的光照射到该曲线上均能发生全反射，所述发光体中心轴线是指经过发光体的几何中心并垂直于发光体的直线。

由于发光体发出的光照射到该反射曲线上均能发生全反射，不会发生光的折射，不会产生光的损失，那么说明本发明的光效非常高，提高了能量的利用率。同时，这种集光导体的几何形状可以通过曲线方程来确定，也就是说对工业生产提供了可靠的依据。还有，本发明不仅不需要在集光导体表面涂反射膜，而且所有发光体上照射到集光导体的光线均能发生全反射，这样本发明在工业生产中省去了喷涂反射膜的工艺，使得本发明加工工艺非常简单，成本低。

为了便于本发明的工业实施，本发明所述全反射曲线的临界曲线方程是

所述方程的有效取值范围：y的一阶导数大于0；其中，x1为发光体的半径r1与集光导体底圆面半径r2之和，A为全反射临界角，A与集光导体折射率n的关系为sin(90°-A)＝1/n即cosA＝1/n。

由于存在光的色散问题，所述集光导体折射率n的取值方法如下：对于不同的波长，同一介质集光导体的折射率n(λ)也不同，此时的n取n(λ)中的最小值，以满足达到A角时所有颜色的光都能发生全反射。

该全反射曲线的临界方程的推导过程如下：

根据集光导体的材料可得知光在其中的折射率n，从而求得光与集光导体材料表面的夹角小于A时发生全反射。要求所有光都不能从集光导体上的曲线透出，需曲线上每一点都满足以上所述全反射要求。建立坐标系如图6所示，图6中x1为发光体的半径r1与集光导体底圆面半径r2之和，条件：x＝x1时y＝0，方程的有效取值范围：y的一阶导数大于0，

tanA＝y′-yx1+y′yx,要达到全反射要求，变形后得：

y′＝tanA+yx1+tanAyx

令则y＝tx，注意t是关于x的函数

所以dydx＝t+dtdxx

t+dtdxx＝tanA+t1-tanA·t

分离变量，得到

1+tanAttanA(1+t2)dt＝1xdx,

两边积分，

右边是ln|x|，

左边，令t＝tanθ，

所以dtdθ＝sec2θ,

∫1-tanAtanθtanAsec2θ·sec2θdθ＝θtanA+ln|cosθ|,

ln|x|＝θtanA+ln|cosθ|,

把θ再换回x

ln|x|＝arctanyxtanA+ln|cosarctanyx|,

代入条件：x＝x1时y＝0，

此方程为全反射曲线的临界曲线(如图7中的a曲线)。

上述全反射曲线的临界曲线也可用极坐标方程表示：(如图8中的曲线m)。R表示极轴半径，θ表示极轴夹角。

如图7所示，所述全反射曲线在直角坐标系中均位于全反射临界曲线的右边：其中，

直线方程：y＝tanA(x-x1)适用范围(x1＜x＜某一实际需要值)，此种方程是在x1足够大时存在。

折线方程：y＝tanA(x-x1)当(x1＜x＜x1+1)时，

y＝tan{arctan[tanA/(x1+1)]+A}(x-x1-1)当(x1+1＜x＜x1+2)时，以此类推......。

所述集光导体采用光纤材料或者导光材料制成。

所述集光导体或采用PC、或采用PC与PBT共混物、或采用玻璃制成。

所述发光体为圆盘形。发光体半径r1略小于集光导体底圆面半径r2，r1、r2分别所在的圆以同心的方式重合(如图1所示)。

所述发光体包括基板及基板上设有的至少红、绿、蓝三种以上单色发光体，并且所述各单色发光体在基板上均匀排列。这种发光体发出的光为白光。当然，可以根据需要选择一种或几种单色光。

本发明的有益效果是：1、是一种简易的产生白光的方法，对显色性的提高提供了方便的途径；2、集光导体确保了几乎100％的光能均从集光导体表面通过，提高了能量的利用率；3、结构简单，制造成本低。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中发光体的排列方式之一的结构示意图；

图3是图1中发光体的排列方式之二的结构示意图；

图4是图1中发光体的排列方式之三的结构示意图；

图5是本发明所述发光体上的光在集光导体层表面发生全反射的结构示意图；

图6是求解全反射临界曲线建立的坐标示意图；

图7是全反射临界曲线的直角坐标示意图；

图8是全反射临界曲线的极坐标示意图；

附图标记：1是发光体，2是集光导体，3是红色单色发光体，4是绿色单色发光体，5是蓝色单色发光体。

具体实施方式

优选实施例

如图1所示，一种提高光能利用率的节能灯，包括发光体1以及罩在发光体1上的集光导体2，以发光体产生白光为例，所述发光体1包括基板及基板上设有的红、绿、蓝三种以上单色发光体，并且所述各单色发光体在基板上均匀排列，其排列方式如图2至图4所示，当然还可以是其他排列，只要满足各单色发光体在基板上均匀排列即可。

所述集光导体2的几何形状是由全反射曲线沿发光体1中心轴线旋转一周形成，且，发光体1所在面与集光导体2底圆所在面为同一平面，发光体1上的点与其几何中心的最大距离为发光体半径r1，本实施例中发光体1为圆盘状，发光体1圆盘的半径即为发光体半径r1，集光导体底圆半径为r2，满足r1≤r2，r1、r2分别所在的圆以同心的方式重合(如图1所示)；所述全反射曲线是指所有发光体上发出的光照射到该曲线上均能发生全反射，所述发光体中心轴线是指经过发光体的几何中心并垂直于发光体的直线。

由于发光体发出的光照射到该反射曲线上均能发生全反射，不会发生光的折射，不会产生光的损失，那么说明本发明的光效非常高，提高了能量的利用率。同时，这种集光导体的几何形状可以通过曲线方程来确定，也就是说对工业生产提供了可靠的依据。还有，本发明不仅不需要在集光导体表面涂反射膜，使得本发明加工工艺非常简单，成本低。

为了便于本发明的工业实施，如图5至图7所示，本发明所述全反射曲线的临界曲线方程是(如图7中的a曲线)，所述方程的有效取值范围：y的一阶导数大于0；其中，x1为发光体的半径r1与集光导体底圆面半径r2之和，A为全反射临界角，A与集光导体折射率n的关系为sin(90°-A)＝1/n即cosA＝1/n。由于存在光的色散问题，所述集光导体折射率n的取值方法如下：对于不同的波长，同一介质集光导体的折射率n(λ)也不同，此时的n取n(λ)中的最小值，以满足达到A角时所有颜色的光都能发生全反射。

上述全反射曲线的临界曲线也可用极坐标方程表示：(如图8中的曲线m)。R表示极轴半径，θ表示极轴夹角。

本实施例中集光导体采用PC与PBT共混物制成。当然，集光导体可以根据需要选用其他光纤材料或者导光材料制成。

需要说明的是，如图7所示，所述全反射曲线在直角坐标系中均位于全反射临界曲线的右边：其中，

直线方程：y＝tanA(x-x1)适用范围(x1＜x＜某一实际需要值)，此种方程是在x1足够大时存在。

折线方程：y＝tanA(x-x1)当(x1＜x＜x1+1)时，

y＝tan{arctan[tanA/(x1+1)]+A}(x-x1-1)当(x1+1＜x＜x1+2)时，以此类推......。

当然，还有若干条位于全反射临界曲线的右边的全发射曲线，实际应用中可以根据需要选择。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明要求保护的全反射曲线并不局限于本实例提到的发光体的几何形状所演算出来的具体实施方式。