一种双层棱纹镜头结构和使用其的led灯管的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出一种双层棱纹镜头结构和使用其的LED灯管，双层棱纹镜头结构包括：第一棱纹镜头，具有第一棱纹，第二棱纹镜头，位于第一棱纹镜头下方并且与第一棱纹镜头平行，上表面具有第二棱纹，第一棱纹和第二棱纹均由沿其纵向延伸的、截面为三角形的多个凹槽组成，第一凹槽的数量少于第二凹槽的数量；外罩连接第一和第二棱纹镜头的侧边，并且第一、第二棱纹镜头和透明外罩是一体成型的，第一棱纹镜头的第一棱纹与第二棱纹镜头的第二棱纹相向布置。LED灯管包括双层棱纹镜头、LED光源、散热和支撑结构、边缘封闭构造。本实用新型的双层棱纹镜头以及使用其的LED灯管，可以解决现有LED灯管功耗大、易眩光的问题，并且发光柔和、外观美观。
【专利说明】一种双层棱纹镜头结构和使用其的LED灯管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LED照明【技术领域】，具体而言，涉及一种双层棱纹镜头结构以及使用其的LED灯管。
【背景技术】
[0002]过去的室内照明的条件下，荧光灯管是用量最大的主要照明光源，历史上有过多种灯管，以1.2米长度的灯管为例，有过40W的TlO管，36W的T8管和28W的T5管。随着科技的发展和出于节能减排的需要，人们开始广泛制造以LED新型光源为发光体的灯管以替代传统灯管。也以1.2米长度的LED灯管为例，一般以15-20W的LED灯管作为荧光灯管的替代。虽然LED灯管能够降低功耗，但是由于其结构和构成的缺陷，仍然会带来很多问题。
[0003]当前市场常见的LED灯管主要有透明罩裸露LED形式的灯管和半透明罩LED灯管，其特点和弊端表示如下。
[0004]I)对于透明罩裸露LED的形式的LED灯管。包括透明的塑料管和LED光源。这种形式的LED灯管的发光部分采用透明的塑料管状型材制造。但是其存在以下问题:
[0005]首先，由于是LED裸露形式的灯管，所以LED芯片发光无遮挡、无光学再加工地直接投射向照明空间。线形排列的LED芯片就形成了一条强发光体，非常刺目，也就是产生强烈眩光或光污染。其次，LED芯片发光的发散角度为130-140°，如此制作的LED灯光的照明覆盖角度即为130-140°，不能很好地起到空间照明的作用，因为良好空间照明需要灯管形成150-170°的发光角度。同时该角度使得灯管也不能很好地利用原有灯具的反光器进行发光再加工。最后，这种形式的LED灯管外观简陋粗鄙，不符合审美需求。
[0006]2)半透明罩LED灯管，其实能够进行柔光的形式，这种灯管具有半透明罩，也就是灯管发光部分采用半透明的塑料管状型材制造。但是这种LED灯管存在以下问题:
[0007]首先，为避免上述裸露LED芯片制作方式的眩光问题，采用半透明塑料管材进行柔光处理。解决了眩光问题同时灯管的发光形式也更加趋近与传统荧光灯管。但半透明罩的光损失很高，往往超过30%，甚至有的要超过50%。没有发挥好LED节能减排的全部效力。其次，因半透明灯罩的光损严重，需要增加LED总功率以提供需要的光通量，但LED功率高时发热量就大，以同体积散热器散热的效果经常不良，致使LED灯管的使用寿命往往只有10000小时，无法达到LED光源50000小时的理论寿命。最后，灯管以天花板顶部安装向下发光照亮室内空间为主要应用，由于LED本身的发光为130-140°，灯管加上半透明的外壳后，灯管的发光就会远大于180°，一般要到约270°，灯管以下180°之外的光都变成了浪费的无用光，需要以灯具的反射器收集后再向下投射而成为有用光。但一般被替换的格栅灯，此部分光的有效收集利用率往往不足30%，造成光能的浪费。
[0008]目前，现有的LED灯管不能最大限度地降低功耗，不能形成最佳照明应用效果，不能最大限度地保证使用寿命。
实用新型内容[0009]针对相关技术中LED灯管功耗大、容易眩光等问题而提出本实用新型，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种双层棱纹镜头及使用其的LED灯管，以解决上述问题至少
之一 O
[0010]本实用新型提出一种双层棱纹镜头结构，双层棱纹镜头结构包括:第一棱纹镜头，第一棱纹镜头的下表面具有第一棱纹，第一棱纹由沿其纵向延伸的、截面为三角形的多个第一凹槽组成；第二棱纹镜头，第二棱纹镜头位于第一棱纹镜头下方预定距离处并且与第一棱纹镜头平行，第二棱纹镜头的上表面具有第二棱纹，第二棱纹由沿其纵向延伸的、截面为三角形的多个第二凹槽组成，第一凹槽的数量少于第二凹槽的数量；外罩，外罩连接第一棱纹镜头的侧边与第二棱纹镜头的侧边，并且第一棱纹镜头、第二棱纹镜头和外罩是一体成型的，外罩是透明的；其中，第一棱纹镜头的第一棱纹与第二棱纹镜头的第二棱纹是相向布置的，第一棱纹位于第一棱纹镜头的面向LED光源一侧,而第二棱纹位于第二棱纹镜头的背对LED光源一侧。
[0011]其中，第一棱纹镜头比第二棱纹镜头的宽度更小，外罩形成为弯曲圆柱状结构以依次连接第二棱纹镜头的第一侧边、第一棱纹镜头的第一侧边、第一棱纹镜头的第二侧边、第二棱纹镜头的第二侧边。
[0012]其中，第一棱纹镜头下沿至第二棱纹镜头上沿之间的距离为3-6mm，优选为6mm。
[0013]其中，多个第一凹槽的横截面的形状与多个第二凹槽的横截面的形状相同，并且均为等腰三角形。
[0014]其中，第一凹槽的凹陷深度至少为0.4mm，并且第一凹槽的两个相邻凹槽的底边之间宽度和两个相邻凹槽的顶边之间的宽度均至少为Imm ;第二凹槽的凹陷深度至少为
0.4mm，并且第二凹槽的两个相邻凹槽的底边之间的宽度和两个相邻凹槽的定边之间的宽度均至少为Imm ;第一棱纹镜头共有至少17条凹槽,总宽至少为17mm,第二棱纹镜头共有至少23条凹槽，总宽至少为23mm。
[0015]其中，外罩向第二棱纹镜头两侧下方延伸并向内弯曲，形成向内突起的突出部，以便与固定LED光源的结构形成无表面凸起的平滑连接。
[0016]本实用新型还提出一种LED灯管，包括上述双层棱纹镜头结构，LED灯管还包括:LED光源结构，位于双层棱纹镜头结构下方并固定到外罩，LED光源结构包括沿着双层棱纹镜头的纵向等距离排列的多个LED ;位于多个LED下方并固定到外罩的散热和支撑结构；边缘封闭构造，覆盖并密封双层棱纹镜头结构的纵向边缘和LED光源结构的纵向边缘。
[0017]其中，外罩包括位于LED光源结构下方的外罩背部，外罩背部呈半圆柱状。
[0018]其中，散热和支撑结构是铝基板的构造。
[0019]通过本实用新型的上述技术方案，提出一种双层棱纹镜头以及使用其的LED灯管，可以解决现有LED灯管功耗大、易眩光的问题，并且发光柔和、外观美观。
[0020]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0022]图1为根据本实用新型优选实施例的双层棱纹镜头的截面图；
[0023]图2为根据本实用新型优选实施例的双层棱纹镜头的立体示意图；
[0024]图3为根据本实用新型优选实施例的LED灯管的截面图；
[0025]图4为根据本实用新型优选实施例的LED灯管的立体示意图；
[0026]图5为根据本实用新型优选实施例的LED光源的两种排布方式的示意图。
【具体实施方式】
[0027]功能概述
[0028]在本实用新型实施例中，提供了一种双层棱纹镜头构造和使用这种镜头的LED灯管的技术方案，在该实现方案中，使用一种新型的双层棱纹透镜结构实现LED灯管的照明，能够实现通过在灯管内部加装光学镜头进行光学处理，实现更柔和、更节能的LED灯管。
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0030]其中，应当了解的是，本实用新型中的“上”、“下”、“底”、“纵向”等表示其相对位置，
并非对其一定的限定。
[0031]图1为根据本实用新型优选实施例的双层棱纹镜头的截面图，图2为根据本实用新型优选实施例的双层棱纹镜头的立体示意图。双层棱纹镜头结构包括:第一棱纹镜头11，优选为矩形，其底表面上具有第一棱纹，第一棱纹由沿镜头的纵向延伸的截面为三角形的多条凹槽组成；第二棱纹镜头12，优选为矩形，其位于第一棱纹镜头11下方的预定距离处并且与第一棱纹镜头11平行，第二棱纹镜头12的上表面也具有第二棱纹，第二棱纹沿镜头的纵向延伸的截面为三角形多条凹槽组成。双层棱纹镜头结构还包括外罩13，外罩13连接第一棱纹镜头11的侧边与第二棱纹镜头12的侧边并且第一棱纹镜头11、第二棱纹镜头13和外罩13 —体成型，外罩13是透明的。其中，第一棱纹镜头的第一棱纹与第二棱纹镜头的第二棱纹是相向布置的，第一棱纹位于第一棱纹镜头的面向LED光源一侧，而第二棱纹位于第二棱纹镜头的背对LED光源一侧。多个第一凹槽的横截面的形状与多个第二凹槽的横截面的形状相同，并且均为等腰三角形。第一凹槽的凹陷深度至少为0.4mm，并且第一凹槽的两个相邻凹槽的底边之间的宽度和两个相邻凹槽的顶边之间的宽度均至少为Imm ；第二凹槽的凹陷深度至少为0.4mm，并且第二凹槽的两个相邻凹槽的底边之间的宽度和两个相邻凹槽顶边之间的宽度均至少为Imm ;第一棱纹镜头共有至少17条凹槽，总宽至少为17mm，第二棱纹镜头共有至少23条凹槽，总宽至少为23mm。当然，以上数据仅为一较优实施方式，凹槽的凹陷深度也可以小于0.4mm,例如0.lmm、0.2mm、0.3mm,或者大于0.4mm,例如0.5mm、0.6mm、0.7mm等，底边之间和顶边之间的宽度也可以小于Imm,例如0.5mm、0.6mm、
0.8mm、0.9mm等，也可以大于1mm,例如1.2mm、1.5mm、1.7mm等。第一棱纹镜头的数量也可以是12条、14条、15条、19条、20条、24条，第二棱纹镜头的数量也可以是20条、21条、22条、26条、29条等。
[0032]如图所示，第一棱纹镜头11比第二棱纹镜头12的宽度更小，外罩13形成为弯曲圆柱状结构，例如截面为半径不同的圆弧状结构，以依次连接第二棱纹镜头12的第一侧边、第一棱纹镜头11的第一侧边、第一棱纹镜头11的第二侧边、第二棱纹镜头12的第二侧边。第一棱纹镜头11的两个侧边之间的外罩的半径大于第一棱纹镜头11与第二棱纹镜头12之间的外罩的半径，例如第一棱纹镜头11与第二棱纹镜头12之间的外罩的截面半径为
11.7mm,第一棱纹镜头11的两个侧边之间的外罩的截面半径为12.5mm。并且,棱纹镜头之间必须保持一定距离以利用棱纹镜头的聚光作用以保持灯管照射的光强，第一棱纹镜头下沿至第二棱纹镜头上沿之间的距离为3-6mm,例如5.5mm,或6mm。
[0033]外罩13向第二棱纹镜头12两侧下方延伸并向内弯曲，形成向内突起的突出部14。突出部14与第二棱纹镜头12之间的距离很小，以便与固定LED光源的金属背壳形成无表面凸起的平滑连接。
[0034]第一、第二棱纹镜头凸凹截面不限于上述Imm底0.4mm高的三角形凸凹截面，三角形截面凸凹棱的作用是利用棱镜的折射原理将光向两侧偏离折射，在保持高透光率的情况下起到柔光作用，并且以两次折射柔光形成良好的照明效果。第一、第二棱纹镜头需要保持一定距离，两镜头间距不限于优选的6mm，可选3-6mm间任意间距并且两棱纹镜头必须保持相向的关系。综上，本申请采用双层棱纹镜头相向设置进行两次折射柔光的，以透明外壳为保护和连接两级镜头的灯具光学设计。
[0035]本实用新型还提供了一种LED灯管，如图3和图4所示，如图3所示是本实用新型的LED灯管的立体图，图4为根据本实用新型优选实施例的LED灯管的立体示意图。该LED灯管包括以上的双层棱纹镜头结构，LED灯管还包括:LED光源结构(未示出)，位于双层棱纹镜头结构下方并固定到外罩下侧，LED光源结构包括沿着双层棱纹镜头的纵向排列的多个LED、位于多个LED下方并固定到外罩的散热和支撑结构31，例如铝基板，其可以通过一体成型固定到外罩部分；边缘封闭构造(未示出)，覆盖双层棱纹镜头结构纵向边缘和LED光源结构的纵向边缘。
[0036]外罩还包括在LED光源结构下方的外罩背部32，外罩背部呈半圆柱状，半径略大于双层棱纹镜头结构上方的圆弧的半径，例如为13mm。
[0037]从图中可见，在线形排列的LED芯片上方加装有双层条状的棱纹镜头，棱纹镜的棱纹与灯管长向平行，棱纹镜头之外为全透明管状塑料型材。该发光原理为利用棱纹镜头散光、聚光的双重作用，将LED芯片发光透过棱纹镜头打散并向两侧展宽。为解决单层棱纹镜头不足以很好的消除刺眼眩光的问题并保持灯管照明光强。并且，棱纹镜头与灯管透明外罩均为塑料材料，塑料材料可选用透明度高的PMMA、PC、PVC。
[0038]图5为根据本实用新型优选实施例的LED光源两种排布方式的示意图。因采用了双层棱纹镜两次折射的光学设计，灯管对LED光源的排布形式要求比较宽泛，可接纳单排排布亦可接纳双排排布，只需保证等距离均布即可。本实用新型出于节能减排的目的，120个0.1ff LED光源单列排布(如图5的上部所示)或60个0.2W LED光源单列排布(如图5的下部所示)的方式。
[0039]利用本实用新型的技术方案得到的LED灯管采用了在灯管内部加装光学镜头进行光学处理的技术，这是当今LED灯管未有先例的做法。
[0040]本实用新型的双层棱纹镜头以很微小的光通量损失实现消除上述灯管眩光的目的，芯片裸露与加装双层棱纹镜头相比的光强损失不足10%，远远低于采用半透明柔光灯管外壳的30-40%光损失；因棱纹镜头的光损失小又有混光作用，LED芯片线形排列的间距能够适当拉大，支持降低灯管的总功率。利用本实用新型的双层棱纹镜头，纵向长度为1.2米的灯管能够以10-12W的功率替代市场上现有的18-20W功率的普通LED灯管的照明功能，进一步节能40%以上。
[0041]此外，棱纹镜头不但起到柔光作用，还能对线形排列的多粒LED光源的发光进行混光，多粒LED芯片的发光经两次棱纹镜头混光后投向外部空间，LED灯管发光的合一性更好，照明均匀度高，提升照明效果。
[0042]因棱纹镜头的折射原理，棱纹镜头的棱纹与灯管纵向平行时，灯管的发光角度得以实现150-170°的光学配光效果，解决了透明灯管发光只有130-140°造成空间垂直照度差的问题，也解决了半透明灯光发光大于180°造成光能浪费的问题。本实用新型的LED灯管的下方亮度未减弱，而两侧0-25°和145-170°之间的照度得以提升，能源全部有效利用，也更符合照明应用效果的需要。
[0043]因棱纹镜头的光损极低，可以小于10%，本实用新型灯管的发光效果也远优于利用灯具铝制反射器光学的传统荧光灯管，铝制反光器的光损往往为20%以上，使得灯具效率低于60%。即，本实用新型灯管只需借助已有灯具对灯管供电和保护机能实现比替代之前更优良的照明效果。
[0044]综上所述，本实用新型的LED灯管，以1.2米长灯管为例，10%等峰值光强曲线夹角为168°，在IOW时实现不小于320cd的光强，在12W时实现不小于380cd的光强值。以上亮度在应用中IOW普通型灯管足以替代市场上的18-20W半透明外壳LED灯管，12W增量型则能运用到对亮度需要更高的场所。
[0045]两个示范性实施方式的普通型LED灯管和增亮型LED灯管分别具有例如如下参数:
[0046]普通型-101，1200_长，替代401、361、281荧光灯管；5W，600mm 长，替代 20W、
18WU4W荧光灯管。
[0047]增亮型——12W，1200mm长，6W，600mm长，专门针对亮度要求高的场合应用。
[0048]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种双层棱纹镜头结构，其特征在于，所述双层棱纹镜头结构包括: 第一棱纹镜头，所述第一棱纹镜头的下表面具有第一棱纹，所述第一棱纹由沿其纵向延伸的、截面为三角形的多个第一凹槽组成； 第二棱纹镜头，所述第二棱纹镜头位于所述第一棱纹镜头下方预定距离处并且与所述第一棱纹镜头平行，所述第二棱纹镜头的上表面具有第二棱纹，所述第二棱纹由沿其纵向延伸的、截面为三角形的多个第二凹槽组成，所述第一凹槽的数量少于所述第二凹槽的数量; 外罩，所述外罩连接所述第一棱纹镜头的侧边与所述第二棱纹镜头的侧边，并且所述第一棱纹镜头、第二棱纹镜头和所述外罩是一体成型的，所述外罩是透明的； 其中，所述第一棱纹镜头的第一棱纹与所述第二棱纹镜头的第二棱纹是相向布置的，所述第一棱纹位于所述第一棱纹镜头的面向LED光源一侧，而所述第二棱纹位于所述第二棱纹镜头的背对LED光源一侧。
2.根据权利要求1所述的双层棱纹镜头结构，其特征在于，所述第一棱纹镜头比所述第二棱纹镜头的宽度更小，所述外罩形成为弯曲圆柱状结构以依次连接所述第二棱纹镜头的第一侧边、第 一棱纹镜头的第一侧边、第一棱纹镜头的第二侧边、第二棱纹镜头的第二侧边。
3.根据权利要求1或2所述的双层棱纹镜头结构，其特征在于，所述第一棱纹镜头下沿至第二棱纹镜头上沿之间的距离为3-6mm。
4.根据权利要求3所述的双层棱纹镜头结构，其特征在于，所述第一棱纹镜头下沿至第二棱纹镜头上沿之间的距离为6mm。
5.根据权利要求1或2所述的双层棱纹镜头结构，其特征在于，所述多个第一凹槽的横截面的形状与所述多个第二凹槽的横截面的形状相同，并且均为等腰三角形。
6.根据权利要求1或2所述的双层棱纹镜头结构，其特征在于，所述第一凹槽的凹陷深度至少为0.4mm，并且所述第一凹槽的两个相邻凹槽的底边之间宽度和两个相邻凹槽的顶边之间的宽度均至少为1mm ;所述第二凹槽的凹陷深度至少为0.4mm，并且所述第二凹槽的两个相邻凹槽的底边之间的宽度和两个相邻凹槽的定边之间的宽度均至少为1mm ;所述第一棱纹镜头共有至少17条凹槽，总宽度至少为17mm，所述第二棱纹镜头共有至少23条凹槽，总宽度至少为23mm。
7.根据权利要求1或2所述的双层棱纹镜头结构，其特征在于，所述外罩向第二棱纹镜头两侧下方延伸并向内弯曲，形成向内关起的关出部，以便与固定LED光源的结构形成无表面凸起的平滑连接。
8.—种LED灯管，其特征在于，该LED灯管包括如权利要求1_7中任一项所限定的双层棱纹镜头结构，所述LED灯管还包括: LED光源结构，位于所述双层棱纹镜头结构下方并固定到所述外罩，所述LED光源结构包括沿着所述双层棱纹镜头的纵向等距离排列的多个LED ； 位于所述多个LED下方并固定到所述外罩的散热和支撑结构； 边缘封闭构造，覆盖并密封所述双层棱纹镜头结构的纵向边缘和所述LED光源结构的纵向边缘。
9.根据权利要求8所述的LED灯管，其特征在于，所述外罩包括位于所述LED光源结构下方的外罩背部，所述外罩背部呈半圆柱状。
10.根据权利要求8所述的LED灯管，其特征在于，所述散热和支撑结构是铝基板的构造。
【文档编号】F21S2/00GK203784826SQ201420128573
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】唐丹天 申请人:北京欣天和怡机电设备安装工程有限公司