[实用新型]LED全反射透镜和LED线光源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种LED全反射透镜和LED线光源。

背景技术

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。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供了一种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。

本实用新型的主要技术方案有：

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。