一种LED全反射透镜、LED导光体和汽车车灯制造技术

本发明专利技术涉及一种LED全反射透镜、LED导光体和汽车车灯，本发明专利技术为一体式多面体结构，主体结构为一个长方体，设有入光面、出光面、锥形全反射面、组合全反射面、倒角的全反射面以及空气透镜，空气透镜为一体式、上下贯通的结构，空气透镜分为上下两个折射面，所述下折射面为曲面或平面，所述上折射面中部为平面或曲面，上折射面的两侧为均匀分布于中部两侧的齿状结构，所述齿状结构为全反射齿，全反射齿的齿面为全反射面。本发明专利技术将LED全反射透镜设置成多面体结构，通过不同面型的变化，对光线进行收集再分配，能够实现均匀目视效果，能量利用率高,且LED光源使用颗数少，解决现有的光导对光的分配的均匀性较差，且能量利用率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种LED全反射透镜、LED导光体和汽车车灯
本专利技术涉及LED车灯
，具体涉及一种LED全反射透镜、LED导光体和汽车车灯。
技术介绍
LED寿命长、能耗低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，通过反射器不能有效且均匀的分配光能，LED光轴方向的光强大，四周光强逐渐降低。汽车信号灯、照明灯具及装饰灯，要求能够实现均匀发光，同时要满足一定的配光要求。目前实现线性效果的方案有：光导线性光源，LED光源位于光导管的一端，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，多颗LED直射透过配光镜，通过相邻LED的光线交叉，实现连续均匀的发光效果。此设计方案简单、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。还有一种方案是采用传统的全反射(TRI)聚光器，多颗LED和多个TIR透镜配合形成线性的发光效果，通过TRI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，而且也采用了较多的LED颗数。申请号201720009148.0公开了一种LED全反射透镜和LED线光源，该全反射透镜是一种多面体的结构，具有多个不同面型的全反射面，透镜体上开设有折射孔和多个反射孔，其中反射孔分布于折射孔的两侧，通过多种不同面型对光线的收集再分配，实现光线的均匀分配。但是该LED全反射透镜设置的多个反射孔在光线出射方向前后有遮挡，导致能量利用率下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种LED全反射透镜、LED导光体和汽车车灯，本专利技术将LED全反射透镜设置成多面体结构，通过不同面型的变化，对光线进行收集再分配，能够实现均匀目视效果，能量利用率高,且LED光源使用颗数少，解决现有的光导对光的分配的均匀性较差，且能量利用率低的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案是：一种LED全反射透镜，所述的LED全反射透镜为一体式的多面体结构，所述多面体结构的主体部分为一个长方体，所述长方体的前部为光线入射端，后部为光线出射端，所述光线入射端的顶面设置入光面，所述入光面的上方用于放置LED光源，所述光线入射端的端部设置有组合全反射面，所述组合全反射面由设定夹角的两个斜面以LED光源为中心旋转180度构成，所述长方体的光线入射端的两个直角位置设置倒角，所述倒角的斜面为全反射面，所述LED光源发光面的正对位置设置有锥形全反射面，在所述长方体上、靠近光线入射端设置有空气透镜，所述空气透镜为一体式、上下贯通的空心结构，所述空气透镜分为上下两个折射面，所述下折射面为曲面或平面，所述上折射面中部为平面或曲面，所述上折射面的两侧为均匀分布于中部两侧的齿状结构，所述齿状结构为全反射齿，所述全反射齿的齿面为全反射面。进一步地，根据本专利技术所述的LED全反射透镜，所述空气透镜的下折射面为向上凸起的圆弧面，上折射面的中部为向下凹的圆弧面，所述下凹的圆弧面的两侧为均匀分布的全反射齿。。进一步地，根据本专利技术所述的LED全反射透镜，所述入光面为平面或凹面或凸面。进一步地，根据本专利技术所述的LED全反射透镜，所述入光面是以LED为中心旋转360゜对称的。进一步地，根据本专利技术所述的LED全反射透镜，所述光线出射端的端面为出光面，所述出光面为平面或者曲面。进一步地，根据本专利技术所述的LED全反射透镜，所述出光面上设置有花纹或者微结构。进一步地，根据本专利技术所述的LED全反射透镜，所述多面体结构的材料为玻璃或PC或PMMA。本专利技术还提供了一种LED导光体，所述LED导光体包括至少一个LED发光单元，每个LED发光单元包括一颗LED光源和一个所述的LED全反射透镜，所述LED光源设置在LED全反射透镜的入光面的上方，所述LED发光面朝向所述入光面。本专利技术还提供了一种采用所述LED导光体的汽车车灯。本专利技术达到的有益效果：通过不同面型的组合对LED光线进行多次收集、准直或扩散、再分配，能够将LED光线均匀分配实现均匀的线性视觉效果。本透镜通过光学结构的变化，既可以实现光线准直出射作为一种LED准直器件，又可以实现LED光强按需求分配实现汽车车灯等功能性的光强分布要求。本专利技术透镜主体结构合理，折射全反射结构可以自由变化实现LED光线的自由分配，实现较高亮度的均匀点亮效果；本专利技术全反射透镜通过折射全反射结构的变化配合，既能实现LED光线的准直，又能按需求扩散LED光线；降低了加工成本和装配难度，能量利用率较高；本全反射透镜结构，实现较长线性发光，使用更少的LED颗数，大幅降低了成本。附图说明图1为本专利技术透镜的结构示意图；图2为本专利技术透镜的俯视图；图3为本专利技术透镜俯视图的A-A剖面图及光线传播原理示意图；图4为本专利技术透镜的正视图；图5为本专利技术透镜正视图的B-B剖面图及光线传播原理示意图；图6为本专利技术所述透镜用于汽车车灯的组合透镜导光体。图中，1，LED光源；2，入光面；3，锥形全反射面；4，组合全反射面；5-1，空气透镜的下折射面；5-2，空气透镜的上折射面；6-1～6-4，空气透镜反射部的全反射齿；7-1和7-2，倒角的全反射面；8，出光面。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步详细的说明。LED全反射透镜：如图1所示，本专利技术的LED全反射透镜为一体式的多面体结构，该多面体结构的主体部分为一个长方体，所述长方体的前部为光线入射端，后部为光线出射端，所述光线入射端的顶面设置入光面，所述入光面的上方用于放置LED光源，入光面是以LED为中心旋转360゜对称的，入光面为平面，也可以为凹面或凸面。所述光线出射端的端面为出光面，出光面上设置有花纹或者微结构，以达到控制出射光的配光分布。如图3和图4，所述LED光源发光面的正对位置设置有锥形全反射面，该锥形全反射面使得经过入光面进入透镜的光线在本透镜内形成全反射，通过入光面和锥形全反射面的面型配合，实现LED光源出射的光线经过锥形全反射面全反射后，光线向前或向后在透镜内准直传播。光线入射端的端部设置有组合全反射面，所述组合全反射面由设定夹角的两个斜面以LED光源为中心旋转180度构成，外部结构为一个类似纺锤体结构。经过锥形全反射面全反射后的光线，一半光线直接在本专利技术透镜内传播，另一半光线经过组合全反射面的两次全反射后，改变传播方向继续在透镜内传播，经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED全反射透镜，所述的LED全反射透镜为一体式的多面体结构，所述多面体结构的主体部分为一个长方体，所述长方体的前部为光线入射端，后部为光线出射端，所述光线入射端的顶面设置入光面，所述入光面的上方用于放置LED光源，所述光线入射端的端部设置有组合全反射面，所述组合全反射面由设定夹角的两个斜面以LED光源为中心旋转180度构成，所述长方体的光线入射端的两个直角位置设置倒角，所述倒角的斜面为全反射面，所述LED光源发光面的正对位置设置有锥形全反射面，其特征在于：在所述长方体上、靠近光线入射端设置有空气透镜，所述空气透镜为一体式、上下贯通的结构，所述空气透镜分为上下两个折射面，所述下折射面为曲面或平面，所述上折射面中部为平面或曲面，所述上折射面的两侧为均匀分布于中部两侧的齿状结构，所述齿状结构为全反射齿，所述全反射齿的齿面为全反射面。

【技术特征摘要】
1.一种LED全反射透镜，所述的LED全反射透镜为一体式的多面体结构，所述多面体结构的主体部分为一个长方体，所述长方体的前部为光线入射端，后部为光线出射端，所述光线入射端的顶面设置入光面，所述入光面的上方用于放置LED光源，所述光线入射端的端部设置有组合全反射面，所述组合全反射面由设定夹角的两个斜面以LED光源为中心旋转180度构成，所述长方体的光线入射端的两个直角位置设置倒角，所述倒角的斜面为全反射面，所述LED光源发光面的正对位置设置有锥形全反射面，其特征在于：在所述长方体上、靠近光线入射端设置有空气透镜，所述空气透镜为一体式、上下贯通的结构，所述空气透镜分为上下两个折射面，所述下折射面为曲面或平面，所述上折射面中部为平面或曲面，所述上折射面的两侧为均匀分布于中部两侧的齿状结构，所述齿状结构为全反射齿，所述全反射齿的齿面为全反射面。2.根据权利要求1所述的LED全反射透镜，其特征在于，所述空气透镜的下折射面为向上凸起的圆弧面，上折射面...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛磊，
申请(专利权)人：上海小糸车灯有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31