一种大角度led球泡灯的反光杯设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种大角度LED球泡灯的反光杯设计方法；将LED球泡灯内的光源分别排布在反光杯的内侧和外侧，使光源与反光杯的底面处于同一水平面上，并以外部的单颗光源为基准进行配光划分，在过该光源的平面上进行分析，将光源的照射光线进行等光通量细分，使其每小部分分别打在对应的目标上，根据折反射定律，利用MATLAB计算出一系列的点，之后在PROE软件中将点拟合，最后建模并导出模型，得到的模型导入到光学软件TRACEPRO中进行光学模拟验证，验证的结果如符合设计要求即输出最终模型。本发明的反光杯能加大LED球泡灯的发光角度，且配光均匀，效率高，在传统平面布置的LED球泡灯的基板上设置本发明的反光杯，即可大幅度的增大LED球泡灯的发光角度，且结构简单，装配及生产方便。
【专利说明】一种大角度LED球泡灯的反光杯设计方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及光学元件的设计方法，尤其是涉及到一种节能环保的大发光角度LED球泡灯。
【【背景技术】】
[0002]传统白炽灯耗能高、寿命短，在全球资源紧张的大环境下，LED球泡灯耗能低、寿命长且不含对环境有害的Pb，Hg等有害元素，是替代传统白炽灯泡的新型节能灯具；平面布置的LED发光角度一般不超过120度，即使罩上散射灯罩的LED球泡灯的发光角度一般也不超过150度，照射范围窄，灯具上方暗区较大，存在一定的缺陷；非平面布置的LED发光角度一般可以超过300度，但限于小功率，且给装配、量产带来了一定的困难。在传统的二次光学设计方法下，LED球泡灯的发光角度能达到300度，但光效低、配光差。 【
【发明内容】
】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种发光角度大、效率高、配光与白炽灯相当的大角度LED球泡灯的反光杯设计方法。
[0004]本发明的目的是这样实现的，所述设计方法包括如下步骤:
[0005]( I)光源的排布:LED球泡灯内的光源分别排布在反光杯的内侧和外侧；
[0006](2)使光源与反光杯的底面处于同一水平面上，然后按实际需要设定反光杯底部小口直径、外部光源中心与反光杯外侧的水平距离及内部光源中心与反光杯内侧的水平距离；
[0007](3)以外部的单颗光源为基准进行配光划分，在过该单颗光源的平面上进行分析，所述该单颗光源的光线按照射范围分，具有灯前反射光线、灯后反射光线和直射光线，其所占角度分别为0° -0 1、0 1-0 2、0 2-180°，并分别打在目标配光面的不同位置处；其中，9 I的取值范围为50° -80°，9 2的取值范围为120° -140° ；
[0008](4)将所述外部的单颗光源的照射光线进行等光通量细分，使其每小部分分别打在对应的目标上；
[0009](5)根据折反射定律，利用MATLAB计算出一系列的点，之后在PROE或S0LIDW0RKS软件中将点拟合，最后建模并导出模型；
[0010](6)步骤(5)中得到的模型导入到光学软件TRACEPR0或LIGHTT00LS中进行光学模拟验证；
[0011](7)在光学TRACEPR0或LIGHTT00LS中验证的结果如符合设计要求即输出最终模型，如与设计有偏差，则重复上述步骤(1)-(6)直至符合设计要求。
[0012]较佳地，所述反光杯外部光源数量是内部光源数量的1-4倍。
[0013]较佳地，所述外部光源中心与反光杯底部的外侧水平距离为2_5mm，所述内部光源中心与反光杯内侧水平距离为2-5mm。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:最终能够加大LED球泡灯的发光角度，配光均匀，效率高，在传统平面布置的LED球泡灯的基板上设置本发明的反光杯，设置好反光杯外部光源与反光杯之间的距离，即可将与原本发光角度不超过150度的LED球泡灯的发光角度增大，且结构简单，装配及生产方便。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0015]图1为本发明的设计方法示意图；
[0016]图2为本发明的反光杯结构示意图；
[0017]图3为使用了本发明的大角度球泡灯的结构示意图；
[0018]图4为本发明实施例五的配光曲线图。
【【具体实施方式】】
[0019]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步描述:
[0020]如图1至图3所示，本发明的大角度LED球泡灯的反光杯设计方法，所述设计方法包括如下步骤:
[0021](I)光源的排布:LED球泡灯内的光源分别排布在反光杯的内侧和外侧；并根据反光杯应用于不同发光角度的LED球泡灯内，来设定反光杯的外部光源和内部光源的数量，反光杯外部光源数量是内部光源数量的1-4倍。
[0022](2)光源与反光杯的底面处于同一水平面上，实际应用中，该水平面即为基板的顶面，按实际需要设定反光杯底部的小口直径，之后确定外部光源中心与反光杯外侧的水平距离为2-5mm，内部光源中心与反光杯的内侧水平距离为2_5mm。
[0023](3)以外部的单颗光源`K为基准进行配光划分，在过该光源K的平面上进行分析，所述该光源K的光线按照射范围分，具有灯前反射光线L1、灯后反射光线L2和直射光线L3，其所占角度分别为0° - Θ 1、Θ 1- Θ 2、Θ 2-180°，经反射后的光线及直射光线分别打在目标配光面的不同位置处。0°角光线KHl经过点Hl后的反射光线HlBl射向目标配光单侧的50° -60°之间；Θ I角度的光线KH2经过点H2后反射光线H2B2射向目标配光单侧的90° ;经过点H3后的反射光线H3B3射向目标配光单侧的135° ;直射光线KH3射向目标配光单侧的45° -60° ;其中，Θ I的取值范围为50° -80°，Θ 2的取值范围为120° -140°，H3点为反光杯剖面的上端点。
[0024](4)将所述光源K的照射光线进行等光通量细分，使其每小部分分别打在对应的目标上，建立对应关系，并根据对应关系建立方程。
[0025](5)根据折反射定律，利用MATLAB计算出一系列的点，之后在PROE或S0LIDW0RKS软件中将点拟合形成反光杯的单侧剖面曲线段H1H2H3，最后建模并导出模型。
[0026](6)步骤(5)中得到的模型导入到光学软件TRACEPR0或LIGHTT00LS中进行光学模拟验证。
[0027](7)在光学TRACEPR0或LIGHTT00LS中验证的结果如符合设计要求即输出最终模型，如与设计有偏差，则重复上述步骤(1)-(6)直至符合设计要求。
[0028]经过上述步骤设计出来的反光杯1，其底部小口设置于LED球泡灯内的基板2上，所述基板2为平面结构，在基板2上于反光杯I的内侧和外侧分别设置有内部光源和外部光源，光源工作时，外部光源发出的光线经过反光杯I的外侧弧面反射，反射光线均匀射向LED球泡灯的侧部和后部，形成大角度发光，解决了传统的平面布置型LED球泡灯的发光角度不超过150度的问题，且在LED球泡灯的后部不会形成暗斑，配光效果好。
[0029]实施例一
[0030]按所述设计方法，发光角度为220度的大角度LED球泡灯中，光源采用三星2323，内部光源与外部光源数量分别是6颗和16颗，外部光源中心与反光杯底部外侧的水平距离是2.1mm,内部光源中心与反光杯底部内侧的水平距离是3mm，外部的单颗光源划分角度分别是灯前反射光线0° -70°、灯后反射光线是70° -135°，直射光线是135° -180°，灯前反射光线和灯后反射光线经过反射后分别与目标配光单侧的55° -90°和90° -135°一一对应，直射光线与目标配光单侧的45° -90°对应，将上述设向目标配光单侧的光线划分为等光通量500份，建立方程在MATLAB软件中进行编程计算出500组离散的数据点，之后导入PROE软件中进行曲线拟合、建模，保存为SAT格式设置好光源位置、颗数、表面属性，建立基板设置为完全吸收，导入模型，设置为镜面，进行光线仿真分析，配光均匀，发光角度220°左右，发光效率是0.914 ;得到反光杯参数为:尺寸高度为9.12mm,小口直径为13mm，上端大口直径为25.1mm。
[0031]实施例二
[0032]按所述设计方法，发光角度为240度的大角度LED球泡灯中，光源采用三星2323，内部光源与外部光源数量分别是8颗和16颗，外部光源中心与反光杯底部外侧的水平距离是3mm，内部光源中心与反光杯底部内侧的水平距离是2mm，外部的单颗光源划分角度分别是灯前反射光线0° -52°、灯后反射光线是52° -123°，直射光线是123° -180°，灯前反射光线和灯后反射光线经过反射后分别与目标配光单侧的52° -90°和90° -135°一一对应，直射光线与目标配光单侧的57° -90°对应，将上述设向目标配光单侧的光线划分为等光通量500份，建立方程在MATLAB软件中进行编程计算出500组离散的数据点，之后导入PROE软件中进行曲线拟合、建模，保存为SAT格式设置好光源位置、颗数、表面属性，建立基板设置为完全吸收，导入模型，设置为镜面，进行光线仿真分析，配光均匀，发光角度240°左右，发光效率是0.895 ;得到反光杯参数为:尺寸高度为8.91mm,小口直径为12mm，上端大口直径为29.8mm。
[0033]实施例三
[0034]按所述设计方法，发光角度为260度的大角度LED球泡灯中，光源采用三星2323，内部光源与外部光源数量分别是12颗和34颗，外部光源中心与反光杯底部外侧的水平距离是4.1mm,内部光源中心与反光杯底部内侧的水平距离是4.2mm，外部的单颗光源划分角度分别是灯前反射光线0° -65°、灯后反射光线是65° -131°，直射光线是131° -180°，灯前反射光线和灯后反射光线经过反射后分别与目标配光单侧的51° -90°和90° -135°——对应，直射光线与目标配光单侧的49° -90°对应，将上述设向目标配光单侧的光线划分为等光通量500份，建立方程在MATLAB软件中进行编程计算出500组离散的数据点，之后导入PROE软件中进行曲线拟合、建模，保存为SAT格式；在TPACEPR0设置好光源位置、颗数、表面属性，建立基板设置为完全吸收，导入模型，设置为镜面，进行光线仿真分析，配光均匀，发光角度260°左右，发光效率是0.901 ;得到反光杯参数为:尺寸高度为9.31mm，小口直径为13.2mm，上端大口直径为25.4臟。
[0035]实施例四[0036]按所述设计方法，发光角度为280度的大角度LED球泡灯中，光源采用三星2323，内部光源与外部光源数量分别是10颗和40颗，外部光源中心与反光杯底部外侧的水平距离是4.8mm,内部光源中心与反光杯底部内侧的水平距离是4.3mm，外部的单颗光源划分角度分别是灯前反射光线0° -73°、灯后反射光线是73° -135°，直射光线是135° -180°，灯前反射光线和灯后反射光线经过反射后分别与目标配光单侧的50° -90°和90° -135°——对应，直射光线与目标配光单侧的45° -90°对应，将上述设向目标配光单侧的光线划分为等光通量500份，建立方程在MATLAB软件中进行编程计算出500组离散的数据点，之后导入PROE软件中进行曲线拟合、建模，保存为SAT格式；在TPACEPR0设置好光源位置、颗数、表面属性，建立基板设置为完全吸收，导入模型，设置为镜面，进行光线仿真分析，配光均匀，发光角度280°左右，发光效率是0.904 ;得到反光杯参数为:尺寸高度为9.03mm，小口直径为13mm，上端大口直径为24.55mm。
[0037]实施例五
[0038]按所述设计方法，发光角度为300度的大角度LED球泡灯中，光源采用三星2323，内部光源与外部光源数量分别是12颗和36颗，外部光源中心与反光杯底部外侧的水平距离是3mm，内部光源中心与反光杯底部内侧的水平距离是4mm，外部的单颗光源划分角度分别是灯前反射光线0° -75.5°、灯后反射光线是75.5° -138°，直射光线是138° -180°，灯前反射光线和灯后反射光线经过反射后分别与目标配光单侧的60° -90°和90° -135°——对应，直射光线于目标配光单侧的45° -90°对应，将上述设向目标配光单侧的光线划分为等光通量500份，建立方程在MATLAB软件中进行编程计算出500组离散的数据点，之后导入PROE软件中进行曲线拟合、建模，保存为SAT格式；在TPACEPR0设置好光源位置、颗数、表面属性，建立基板设置为完全吸收，导入模型，设置为镜面，进行光线仿真分析，如图4所示，配光均匀，发光角度300°左右，发光效率是0.923 ;得到反光杯参数为:尺寸高度为9.15mm，小口直径为13mm，上端大口直径为24.8mm。
[0039]实施例六
[0040]按所述设计方法，发光角度为320度的大角度LED球泡灯中，光源采用三星2323，内部光源与外部光源数量分别是8颗和32颗，外部光源中心与反光杯底部外侧的水平距离是3.2mm,内部光源中心与反光杯底部内侧的水平距离是4mm，外部的单颗光源划分角度分别是灯前反射光线0° -75.5°、灯后反射光线是75.5° -138°，直射光线是138° -180°，灯前反射光线和灯后反射光线经过反射后分别与目标配光单侧的60° -90°和90° -135°——对应，直射光线与目标配光单侧的45° -90°对应，将上述设向目标配光单侧的光线划分为等光通量500份，建立方程在MATLAB软件中进行编程计算出500组离散的数据点，之后导入PROE软件中进行曲线拟合、建模，保存为SAT格式；在TPACEPR0设置好光源位置、颗数、表面属性，建立基板设置为完全吸收，导入模型，设置为镜面，进行光线仿真分析，配光均匀，发光角度320°左右，发光效率是0.879 ;得到反光杯参数为:尺寸高度为9.12mm，小口直径为14.1mm，上端大口直径为26.8mm。
[0041]根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【权利要求】
1.一种大角度LED球泡灯的反光杯设计方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤: (1)光源的排布:LED球泡灯内的光源分别排布在反光杯的内侧和外侧；(2)使光源与反光杯的底面处于同一水平面上，然后按实际需要设定反光杯底部小口直径、外部光源中心与反光杯外侧的水平距离及内部光源中心与反光杯内侧的水平距离； (3)以外部的单颗光源为基准进行配光划分，在过该单颗光源的平面上进行分析，所述该单颗光源的光线按照射范围分，具有灯前反射光线、灯后反射光线和直射光线，其所占角度分别为0° -Θ1、Θ1-Θ2、Θ 2-180°，并分别打在目标配光面的不同位置处；其中，Θ1的取值范围为50° -80°，Θ 2的取值范围为120° -140° ； (4)将所述外部的单颗光源的照射光线进行等光通量细分，使其每小部分分别打在对应的目标上； (5)根据折反射定律，利用MATLAB计算出一系列的点，之后在PROE或S0LIDW0RKS软件中将点拟合，最后建模并导出模型； (6)步骤(5)中得到的模型导入到光学软件TRACEPR0或LIGHTT00LS中进行光学模拟验证； (7)在光学TRACEPR0或LIGHTT00LS中验证的结果如符合设计要求即输出最终模型，如与设计有偏差，则重复上述步骤(1)-(6)直至符合设计要求。
2.根据权利要求1所述的大角度LED球泡灯的反光杯设计方法，其特征在于:所述反光杯外部光源数量是内部光源数量的1-4倍。
3.根据权利要求1所述的大角度LED球泡灯的反光杯设计方法，其特征在于:所述外部光源中心与反光杯底部的外侧水平距离为2-5mm，所述内部光源中心与反光杯内侧水平距离为2-5mm。
【文档编号】F21V7/04GK103791445SQ201210428008
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月31日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】王建全, 翁方轶, 易博 申请人:四川柏狮光电技术有限公司