一种用于全周光LED球泡灯的360度均匀配光光学器件的制作方法

本发明涉及一种应用于LED球泡灯的光学器件，特别是用于全周光LED球泡灯的360度均匀配光的光学器件。

背景技术：

随着地球环境的恶化，人们对环境保护的意识逐渐曾强，倡导节能环保，用以节约现有能源消耗量，提倡环保新能源的开发。对于照明光源而言，传统的白炽球泡灯耗能高，寿命短，已渐渐被电子节能灯所替代，但是电子节能灯虽然提高了节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素，不利于环境保护。随着 LED 技术的高速发展，LED 球泡灯逐渐成为替代传统白炽灯泡和电子节能灯的新型绿色光源。

2009年美国能源之星发布了LED照明的新标准，在此标准中对全周光球泡灯的规范是，要求在发光角度在-135°到+135°的范围内发光强度不能超过在这个范围内的平均值的+20%或者-20%，同时还要求+135°到+180°和-135°到-180°里有总的光通量5%。而目前市场上的LED球泡灯一般是发光角度小，无法照亮后方的区域，无法符合美国能源之星标准关于LED全周光型球泡灯规范的要求，部分厂家也生产出了全周光球泡灯，发光与能源之星的标准相近，但是无法做到均匀配光。因此，该发明在此背景下致力于开发一种用于全周光LED球泡灯的360度均匀配光光学器件， 利用该光学器件可以方便简单的实现全周光LED球泡灯的均匀发光。

技术实现要素：

鉴于上述技术上的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于全周光LED球泡灯的360度均匀配光的光学器件，通过对光学器件进行设计达到实现全周光LED 球泡灯的全空间均匀发光的效果。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种用于全周光LED球泡灯的360度均匀配光的光学器件，它是由自由曲面透镜和自由曲面反射器组合出来的二次光学元件，其特征在于，自由曲面透镜底面为平面；自由曲面透镜底面中心处有一半球形的凹面，为光学器件的光线入射面；自由曲面透镜外表面由三段连续过渡的自由曲线旋转后构成，其形状呈类似于梯形的凸台状，它为入射光线的分光面，将光线分为前方、侧前方和侧方三束光线；自由曲面反射器由一段自由曲线旋转后形成的类圆环形反射面，它为侧前方光束的反射面；光学器件的主体部分由自由曲面反射器、自由曲面透镜的底面、光线入射面、光线分光面、光线出射面共同包围的空间定义；光学器件还包括设置于芯片上和连接柱或连接面上的安装脚或安装面。

所述光线入射面为半球面或半椭球面或旋转二次曲面或旋转自由曲面。

所述光线分光面由三段旋转自由曲面构成，相邻两段曲面的连接部位为连续过渡。

所述光线岀射面由三部分构成，分别为上平面空间、自由曲面反射器和侧面空间构成。

所述光学器件包括自由曲面反射器和自由曲面透镜，自由曲面反射器和自由曲面透镜通过一定的高度连接，连接方式为三个连接柱或者曲面或者其他方式的连接。

所述安装脚或安装面为圆柱形或空心圆柱面。

所述自由曲面透镜和自由曲面反射器是由PC或PMMA或PP或ABS或PVC等光学塑料或玻璃材料等通过精密加工制造，且光学器件的自由曲面反射面涂敷高反射膜；或自由曲面反射器为金属材料精密加工制造，其自由曲面反射面进行抛光处理成镜面。

本发明的优点是通过光学器件内部的三段旋转自由曲面构成的内透镜来精准控制岀射光束的能量空间分布，提高透镜的出光效率，并能实现0到±90度内的三段分光，然后通过外轮廓中的自由曲面反射面将其中一段光线反射至90度到180度范围内，实现360度配光。本发明的LED光学器件具有出光效率高、360度均匀配光的优点。

附图说明

图1 实施例1光学器件立体图

图2 实施例1光学器件着色图

图3 实施例1光学器件剖面图

图4 实施例1球泡灯装配图

图5 实施例2光学器件立体图

图6 实施例2光学器件着色图

图7 实施例2光学器件剖面图

图8 实施例2球泡灯装配图

图9 实施例1、2球泡灯配光曲线

具体实施方式

下面结合图例对本发明中实施例进行说明。

实施例1

参照图1至图4 ，本发明专利提供的是一种用于全周光LED球泡灯的360度均匀配光的光学器件，包括自由曲面反射面10、自由曲面透镜11、连接柱12。自由曲面反射面10成类圆环状，由外表面101和内反射面102构成。内外表面通过抛光处理或者涂敷高反射膜，可将入射到内反射面102的光线全部反射；自由曲面透镜11由第一分光面110、第二分光面111、第三分光面112和光线入射面113构成。

本发明专利所述光学器件装配于LED球泡灯上，球泡灯包括电路板14和LED芯片13，LED芯片13通过贴片的方式固定于电路板14上，将自由曲面透镜11通过安装脚15固定于LED芯片13上方，使自由曲面透镜11的底面与电路板14接触，从而使LED芯片13发出的光线通过入射面113入射到分光面110、111、112。自由曲面反射器10通过连接柱12固定在电路板14上。光线进入第一分光面110后，通过类圆环反射器10中心空间照射到球泡灯前方；光线经第二分光面111后，照射到自由曲面反射器10的内反射面102反射到球泡灯的后方；从第三分光面112出来的光线从三个连接柱12围成的空间照射到球泡灯侧面。本实施例中的光学器件通过自由曲面控制岀射光束的能量空间分布，实现360度全空间均匀配光，同时自由曲面反射器10和自由曲面透镜11通过连接柱12连接，增加LED球泡灯的光通量输出，提高出光效率。

实施例2

参照图5至图8 ，本发明专利提供的是一种用于全周光LED球泡灯的360度均匀配光的光学器件，包括自由曲面反射面10、自由曲面透镜11、连接面12。自由曲面反射面10成类圆环状，由外表面101和内反射面102构成。内外表面通过抛光处理或者涂敷高反射膜，可将入射到内反射面102的光线全部反射；自由曲面透镜11由第一分光面110、第二分光面111、第三分光面112和 光线入射面113构成。

本发明专利所述光学器件装配于LED球泡灯上，球泡灯包括电路板14和LED芯片13，LED芯片13通过贴片的方式固定于电路板14上，将自由曲面透镜11通过安装脚15固定于LED芯片13上方，使自由曲面透镜11的底面与电路板14接触，从而使LED芯片13发出的光线通过入射面113入射到分光面110、111、112。自由曲面反射器10通过侧面连接面12固定在电路板14上。光线进入第一分光面110后，通过类圆环反射器10中心连接面12照射到球泡灯前方；光线经第二分光面111后，照射到自由曲面反射器10的内反射面102反射到球泡灯的后方；从第三分光面112出来的光线通过自由曲面反射器10的侧面连接面12照射到球泡灯侧面。本实施例中的光学器件通过自由曲面控制岀射光束的能量空间分布，实现360度均匀配光，同时自由曲面反射器10和自由曲面透镜11通过连接面12连接，连接面的材质可以通过多种方式处理（如磨砂或花样造型等）使球泡灯的发出的光线在空间更均匀、更柔和。