[发明专利]一种大角度LED蜡烛灯导光柱及其设计方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及LED技术领域，尤其涉及一种大角度LED蜡烛灯导光柱及其设计方法。

【背景技术】

传统白炽灯耗能高、寿命短，在全球资源紧张的大环境下，LED灯具因其具有耗能低、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。但由于LED发光的单向性，LED灯具的发光的角度很难做到超过180°，同时在其正前方的发光强度要高于周边。特别是在蜡烛灯方面，这种发光角度小、发光不均匀的特性会影响到该产品的应用推广。而目前解决发光角度过小的方法基本上都是采用非平面布灯，因此制作工艺较复杂，给装配、量产带来了一定的困难。

【发明内容】

本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种发光角度大、效率高，配光与白炽灯相当的LED蜡烛灯导光柱。

本发明的技术方案是这样实现的：它包括有发光端与透光柱，其改进之处在于：所述发光端具有一光线射出面，所述透光柱下方具有一凹槽，凹槽内用于放置LED光源，该凹槽具有一光线入射面；所述发光端、透光柱以及凹槽连接为一个整体；

上述结构中，所述透光柱为圆柱体、多棱柱体、端面直径渐变的圆柱体、端面直径渐变的多棱柱体其中任意一种；

上述结构中，所述透光柱的外侧边为光滑的曲面；

上述结构中，所述光线射出面为内凹的曲面、球面或锥形面其中任意一种；

上述结构中，所述光线入射面为内凹的曲面、球面或锥形面其中任意一种；

上述结构中，所述凹槽的周缘上设置有一环形的固定端，该固定端上设有三个弹性卡扣与三个定位柱。

本发明还提供了一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，其改进之处在于：它包括以下步骤：

A、确定LED蜡烛灯所需要的发光角度a，即确定LED蜡烛灯的照射范围；

B、选取光源，并将光源均匀的固定在铝基板上；

C、根据光源特性，将光源划分为等光通量1000份；

D、建立方程在MATLAB进行编程，计算出1000组离散的数据点，将数据点导入PROE进行曲线拟合、建模，并保存为SAT格式；

E、在TRACEPRO内设置好光源的位置、颗数以及表面属性，建立基板设置为完全吸收，并导入步骤D中的模型，设置模型的材质，进行光线仿真分析，即可模拟出LED蜡烛灯的发光角度、导光柱效率以及导光柱的尺寸；

F、根据步骤E中的模拟结果，若模拟结果符合步骤A中LED蜡烛灯的照射范围，并且实现配光均匀分布，即输出模型，若模拟结果与步骤A中LED蜡烛灯的照射范围存在偏差，没有实现配光均匀分布，则返回到步骤B。

优选地，所述步骤A中，LED蜡烛灯的发光角度a为220°左右，所述步骤B中的光源为9颗三星TOP系列SMD2323灯珠，步骤E中计算出导光柱效率为0.902，导光柱的尺寸是高度12.56mm，发光端的光线射出面为内凹的自由曲面，外半径为12.2mm，凹槽的外径为7.6mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为32.8mm。

优选地，所述步骤A中，LED蜡烛灯的发光角度a为240°左右，所述步骤B中的光源为10颗三星TOP系列SMD2323灯珠，步骤E中计算出导光柱效率为0.913，导光柱的尺寸是高度13.47mm，发光端的光线射出面为内凹的平面，外半径为14.2mm，凹槽的外径为8.5mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为38.6mm。

优选地，所述步骤A中，LED蜡烛灯的发光角度a为240°左右，所述步骤B中的光源为11颗三星TOP系列SMD2323灯珠，步骤E中计算出导光柱效率0.807，导光柱的尺寸是高度12.56mm，发光端的光线射出面为内凹的自由曲面，外半径是14.2mm，凹槽的外径为8.6mm，凹槽的光线入射面为球面，球面半径为32.8mm。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种大角度LED蜡烛灯导光柱，该导光柱的效率高，配光与白炽灯相当，使得LED蜡烛灯的发光角度大，接近320°发光，比传统的LED蜡烛灯的发光角度大很多，另外，本发明还公开了一种大角度LED蜡烛灯导光柱的设计方法，通过此种方法设计的LED蜡烛灯导光柱，其制作工艺简单，不会给装配、量产带来困难，导光柱的效率比较高，是一种全新的LED蜡烛灯导光柱设计方法。

【附图说明】

图1为本发明的大角度LED蜡烛灯导光柱的半剖视图；

图2为本发明的大角度LED蜡烛灯导光柱的仰视图；

图3为本发明的大角度LED蜡烛灯导光柱的立体示意图。