LED全反射透镜和LED线光源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种LED全反射透镜和LED线光源，所述透镜为一体式多面体，其主体轮廓由一长方体和贴合在长方体前面中部的大小相等、下底面完全贴合的上下两个180度半圆锥台结合构成，两半圆锥台的上底面分别与长方体顶面和底面平齐，长方体前面左右各设一个全反射面型的倒角面，多面体顶面和底面中心相对分别设有光线入射面和反射面型内凹曲面，长方体上还设有折射孔，折射孔与左右两倒角面间各自设有一个或多个穿孔式全反射面，长方体的后面为光线出射面。本实用新型专利技术的所述透镜能将朗伯发光形式的LED光线均匀分配实现均匀的线性视觉效果，且光能利用率高，所述LED线光源能以更少颗数LED实现更长长度且发光均匀的线性发光效果。

LED total reflection lens and LED line light source

The utility model relates to a LED total reflection lens and LED line source, the lens is an integral polyhedron, its main outline of a cuboid and fit in the middle of a cuboid in front of equal size, under the bottom completely fit in the next two to 180 degrees and a half cone with a conical table, two the bottom surface with rectangular top surface and the bottom surface of the flush, the chamfered face cuboid front around each with a total reflection surface of the polyhedron, the top surface and the bottom surface are respectively provided with a center relatively light incident surface and reflective concave surface, a rectangular body is also provided with a refraction hole about two fold, perforating and chamfer surface each room is equipped with one or more holes of all reflective surface behind the cuboid for light emitting surface. The lens of the utility model can be Lambertian forms of light LED light distribution to achieve uniform linear visual effect, and the light energy utilization rate is high, the LED line source can achieve linear longer length and even light a number of LED with less luminous effect.

【技术实现步骤摘要】
LED全反射透镜和LED线光源
本技术涉及一种LED全反射透镜和LED线光源。
技术介绍
LED寿命长、能耗低以及生产技术工艺日渐成熟，能大规模生产供应。目前在汽车照明及装饰、公路照明、投影机以及室内外照明装饰中被广泛应用。由于大部分常规LED的发光特性为对称朗伯辐射，不能满足各种场合的光学要求。为了满足各种场合的光效和配光要求，提高系统的性能，需要对LED进行精确的控制光线分布的二次光学设计，合理的分配LED芯片所发出的光能。对LED二次光学设计，一般采用镀铝反射面或者反射杯等反射器进行配光，然而通过反射器不能有效且均匀地分配光能，其效果是LED光轴方向的光强大，四周光强逐渐降低。也有通过凸透镜等透射式折射体对LED进行光能分配，但是这种方式对LED的光能利用率较低，发光角度大的光线无法被利用，而且控制光线的能力有限。也有通过全反射(TRI)聚光器对LED光线准直再配光，这种TRI透镜一般为绕LED光轴的圆形旋转体，对于一些发光面或者配光要求是方形的场合，则需要将旋转体进行切割，这样往往会导致能量利用率下降。汽车尾灯、制动灯、日间行车灯、前位置灯和一些照明灯具及装饰灯，要求能够实现线性发光的光源，实现均匀发光的线性效果，同时要满足一定的配光要求。目前实现线性效果的方案有以下几种：光导线性光源，如图1所示，LED光源1位于光导管2的一端，光线进入光导管后，在内部全反射传播直到光导的另一端，为了获得线性发光效果，在光导出光面的背面加光导齿3或者微结构等光学结构，通过全反射实现线性光源的效果。该光导方案的光能利用率低，一般只有25％左右，为了达到大的光强要求，要求单颗LED功率非常大，对整个光学系统的散热设计要求非常高，较长的光导，模具较大、费用较高，设计和加工难度非常大，且微结构和光导齿对配光的控制能力较差。另外一种方案为多颗LED较密分布的灯带方案，如图2所示，多颗LED1直射透过配光镜4(可以为透明PC，透明PMMA，或者为散射材料)，通过相邻LED的光线交叉，实现连续均匀的发光效果。此种方案设计简单、安装方便、但是要获得较均匀的线性光源，较长的线性光源则需要的LED颗数非常多，由于LED颗数较多，会大幅度增加系统的成本。另外一种方案是采用传统的TIR(全反射)透镜，如图3传统LED聚光器线性光源示意图所示，多颗LED1和多个TIR透镜5配合形成线性的发光效果，这种方案使用LED颗数也较多。基于以上状况，目前已有的能实现均匀发光的线性目视效果的解决方案中，还没有光线易于控制，且使用LED颗数较少的情况下就能获得比光导条或LED灯条更长线性效果的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的上述问题，本技术提供了一种LED全反射透镜和LED线光源，所述LED全反射透镜能将朗伯发光形式的LED光线均匀分配实现均匀的线性视觉效果，而且光能利用率高于光导技术，由其参与组成的所述LED线光源能以更少颗数的LED实现更长长度且发光均匀的线性发光效果。本技术的主要技术方案有：一种LED全反射透镜，为一体式的多面体，其主体轮廓由一长方体和位于该长方体前面中部的大小相等、下底面完全贴合的上下两个180度半圆锥台结合构成，所述180度半圆锥台的纵向平面与所述长方体的前面贴合且左右均不超出所述长方体的前面，上下两个所述180度半圆锥台的上底面分别与所述长方体的顶面和底面平齐，并分别共同构成所述多面体的顶面和底面，所述180度半圆锥台的素线与下底面呈45度角，所述长方体的左前方和右前方两条原本的棱边处设置成倒角面，所述倒角面为垂直于顶面的曲面柱面，所述倒角面为全反射面，所述多面体的顶面上以相应的所述180度半圆锥台的上底面中心为圆心的一个圆形区域设置为光线入射面，该入射面为平面或旋转对称的外凸曲面，所述多面体的底面上以相应的所述180度半圆锥台的上底面中心为圆心、以上底面半径为半径的圆形区域设置成中心点凹陷的旋转对称内凹曲面，该内凹曲面为全反射面，所述长方体的后面为光线出射面，所述长方体上设有竖直贯通的折射孔，所述折射孔位于所述180度半圆锥台的后方，所述折射孔与左右两个所述倒角面之间各自设有一个或多个竖直贯通的全反射孔，所述全反射孔的孔壁由多个直柱面围成，其中一个直柱面为全反射面。所述内凹曲面的面型优选为能够使经过所述外凸曲面进入所述多面体的光线在其上发生全反射且反射光线处于水平面的面型。围成所述全反射孔的直柱面中全反射面以外其余柱面可以为单一曲面柱面或多个柱面依次连接而成的组合柱面，所述组合柱面由曲面柱面和/或平面柱面组成；所述折射孔可以是圆柱孔、椭圆柱孔或者是由多个直柱面围成的孔，当所述折射孔是由多个直柱面围成的孔时，围成所述折射孔的直柱面为曲面柱面和/或平面柱面。所述折射孔的孔壁可以由前后左右四个直柱面围成，其中前柱面可以为中部向后凹的柱面，后柱面为左右延伸的平面或中部向前凸的柱面，左柱面和右柱面为前后延伸的平面。所述曲面柱面的水平截面形状可以为圆弧或抛物线，根据设计需要也可以是其他各种自由曲线。所述折射孔优选为左右对称结构，对称中心平面经过所述180度半圆锥台的轴线。全部的所述全反射孔优选呈左右对称分布，当然也可以呈不对称分布，当左右不对称分布时，左右两侧的所述全反射孔数量可以相对或不等，当数量不等时，数量多的一侧优选包含与数量少的一侧的所有全反射孔左右对称的全反射孔，所述左右对称的对称中心平面经过所述180度半圆锥台的轴线，或者说，与所述折射孔的左右对称中心平面是同一个平面。进一步地，所述多面体优选为左右对称结构，且对称中心平面经过所述180度半圆锥台的轴线。所述多面体的主体材料可以为玻璃、PC或PMMA。所述光线出射面为平面或曲面，其上可以设有或不设有花纹或者微结构。作为优选技术方案，以所述180度半圆锥台的轴线为公共轴线，所述折射孔的光入射面、所述全反射孔的全反射面和所述倒角面各自所对应的尖角区域依次连续且它们依次拼接后所组成的尖角区域的尖角角度为180度。作为更进一步的优选技术方案，前后方向上，所述折射孔的光入射面、各个所述全反射孔的全反射面和各个所述倒角面中相邻的两方中靠后的一方刚好不遮挡靠前的一方。一种LED线光源，包括一个或多个LED线光源单元，每个所述LED线光源单元包括一颗LED和一个如前所述的任意一种LED全反射透镜，所述LED设置在对应的所述LED全反射透镜的光线入射面的上方，所述LED的发光面朝向所述光线入射面，当所述LED线光源单元为多个时，所述LED全反射透镜左右依次排开。本技术的有益效果是：所述透镜有较多的光学折射和全反射结构，通过不同的结构对LED光线进行多次收集、准直或扩散、再分配，能够将朗伯发光形式的LED光线均匀分配实现均匀的线性视觉效果，而且光能利用率可达到85％以上，远高于光导技术的25％。本技术的透镜主体结构合理，折射和全反射结构可以自由变化实现LED光线的自由分配，将朗伯发光的LED光线均匀分布实现较长的线性光源效果。本技术的全反射透镜通过折射和全反射结构的变化配合，既能实现LED光线的准直出射，又能按需求扩散LED光线。既可以作为一种LED准直器件，又可以应用于汽车车灯等功能性的光强需要按需分配的场合。与光导方案相比，降低了加工成本和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED全反射透镜，其特征在于：其为一体式的多面体，其主体轮廓由一长方体和位于该长方体前面中部的大小相等、下底面完全贴合的上下两个180度半圆锥台结合构成，所述180度半圆锥台的纵向平面与所述长方体的前面贴合且左右均不超出所述长方体的前面，上下两个所述180度半圆锥台的上底面分别与所述长方体的顶面和底面平齐，并分别共同构成所述多面体的顶面和底面，所述180度半圆锥台的素线与下底面呈45度角，所述长方体的左前方和右前方两条原本的棱边处设置成倒角面，所述倒角面为垂直于顶面的曲面柱面，所述倒角面为全反射面，所述多面体的顶面上以相应的所述180度半圆锥台的上底面中心为圆心的一个圆形区域设置为光线入射面，该入射面为平面或旋转对称的外凸曲面，所述多面体的底面上以相应的所述180度半圆锥台的上底面中心为圆心、以上底面半径为半径的圆形区域设置成中心点凹陷的旋转对称内凹曲面，该内凹曲面为全反射面，所述长方体的后面为光线出射面，所述长方体上设有竖直贯通的折射孔，所述折射孔位于所述180度半圆锥台的后方，所述折射孔与左右两个所述倒角面之间各自设有一个或多个竖直贯通的全反射孔，所述全反射孔的孔壁由多个直柱面围成，其中一个直柱面为全反射面。...

【技术特征摘要】
1.一种LED全反射透镜，其特征在于：其为一体式的多面体，其主体轮廓由一长方体和位于该长方体前面中部的大小相等、下底面完全贴合的上下两个180度半圆锥台结合构成，所述180度半圆锥台的纵向平面与所述长方体的前面贴合且左右均不超出所述长方体的前面，上下两个所述180度半圆锥台的上底面分别与所述长方体的顶面和底面平齐，并分别共同构成所述多面体的顶面和底面，所述180度半圆锥台的素线与下底面呈45度角，所述长方体的左前方和右前方两条原本的棱边处设置成倒角面，所述倒角面为垂直于顶面的曲面柱面，所述倒角面为全反射面，所述多面体的顶面上以相应的所述180度半圆锥台的上底面中心为圆心的一个圆形区域设置为光线入射面，该入射面为平面或旋转对称的外凸曲面，所述多面体的底面上以相应的所述180度半圆锥台的上底面中心为圆心、以上底面半径为半径的圆形区域设置成中心点凹陷的旋转对称内凹曲面，该内凹曲面为全反射面，所述长方体的后面为光线出射面，所述长方体上设有竖直贯通的折射孔，所述折射孔位于所述180度半圆锥台的后方，所述折射孔与左右两个所述倒角面之间各自设有一个或多个竖直贯通的全反射孔，所述全反射孔的孔壁由多个直柱面围成，其中一个直柱面为全反射面。2.如权利要求1所述的LED全反射透镜，其特征在于：所述内凹曲面的面型是能够使经过所述外凸曲面进入所述多面体的光线在其上发生全反射且反射光线处于水平面的面型。3.如权利要求2所述的LED全反射透镜，其特征在于：围成所述全反射孔的直柱面中全反射面以外其余柱面为单一曲面柱面或多个柱面依次连接而成的组合柱面，所述组合柱面由曲面柱面和/或平面柱面组成；所述折射孔是圆柱孔、椭圆柱孔或者是由多个直柱面围成的孔，当所述折射孔是由多个直柱面围成的孔时，围成所述折射孔的直柱面为曲面柱面和/或平面柱面。4.如权利要求3所述的LED全反射透镜，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛磊，何士群，胡尚斌，严辉，陈嘉彬，
申请(专利权)人：上海小糸车灯有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31