CN102052636A - Led车灯封装结构及其封装罩体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED车灯封装结构及其封装罩体，该LED封装结构包括LED晶片以及封装罩体，该封装罩体罩设在该LED晶片的外侧，该封装罩体是外侧形成反射曲面以及出光面部的透光块体，该LED晶片所射出的光线可经由反射曲面反射，并经由出光面部折射聚合投射至所预设的位置，由此减少因光线扩散而导致照度不足的情形，并由此形成具有清晰截止线的车灯光型。

Description

LED车灯封装结构及其封装罩体

技术领域

本发明涉及一种LED车灯封装结构，特别涉及一种可将光线折射叠合以产生具有清晰截止线的车灯光型的LED封装结构及其封装罩体。

背景技术

车用照明灯的光线设计成照射在车辆的前方，用以提供驾驶人员明亮且良好的视线。但是，车辆行驶具有高度的危险性，尤其在夜间行驶时，车辆的照明设备更是直接维系人车的安全，因此，车用照明灯的照度理所当然具有较高的规范及要求。并且为了避免光线直射到迎面驾驶而来的车辆，车灯截止线的光型也具有特定的形状。

请参考图8所示，现有的车用照明灯，包括发光组件4以及罩设在该发光组件4后方的反光罩体5，该反光罩体5内侧形成具有特定曲率的弧面，如抛物面、椭球面等，而发光组件4设置在反光罩体5的焦点，发光组件4所产生的光线会受反光罩体5反射而向前方射出，用以提供照明。并通过在反光罩体前方另外设置折射透镜以及遮片，使经由反光罩体所反射的光线可以透过折射透镜进行光线修正，并经由遮片以产生符合规范的具有清晰截止线的车灯光型。但是，增加折射透镜意味着增加成本，而且光线经多次反射、折射后，也将造成光线的损失，使车灯照度下降，所以有改善的必要。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的第一个目的在于提供一种封装罩体，通过本发明，改善现有的仅通过一个反光罩体反射光源，容易产生光线扩散而导致照度不足，或需要额外增设一个聚光体以增加照度，却造成不易安装以及成本增加的问题。

为实现上述目的，本发明提供的封装罩体用以罩设在LED晶片的外侧。

该封装罩体包括透光块体，该透光块体外侧形成相接续的底面、反射曲面以及出光面部，其中，透光块体的底面凹设有容置部，用以放置该LED晶片，容置部中心点至透光块体后端的距离为L1，容置部中心点至透光块体前端的距离为L2，两距离值的关系为L1∶L2＝1∶5。上述反射曲面位于透光块体的顶侧，并且具有反光效果。上述出光面部位于该透光块体的前端，并且该反射曲面以及出光面部均为以复数段不同曲率或斜率接合而成的表面。

本发明提供的封装罩体利用上述反射曲面反射LED晶片所射出的光线，并通过出光面部将光线折射聚合，减少因光线扩散而减低照度的情形。本发明提供的封装罩体以单一物件即可达到反射及折射聚光的效果，并且符合车灯截止线光型的规范。

本发明的第二个目的，是提供一种LED车灯封装结构，该封装结构包括：

封装罩体为透光块体，该透光块体外侧形成相接续的底面、反射曲面以及出光面部。其中，上述透光块体的底面凹设有容置部，该容置部中心点至透光块体后端的距离为L1，该容置部中心点至透光块体前端的距离为L2，两距离值的关系为L1∶L2＝1∶5。上述反射曲面设置在透光块体的顶侧，并且具有反光效果。上述出光面部设置在透光块体的前端，并且反射曲面以及出光面部均为复数段不同曲率或斜率接合而成的表面；以及

LED晶片，设置在封装罩体的容置部内。

本发明提供的LED车灯封装结构是利用上述封装罩体的反射曲面反射LED晶片所射出的光线，并通过出光面部将光线折射聚合，减少因光线扩散而减低照度的情形。本发明提供的封装罩体以单一物件便达到反射及折射聚光的效果，并且符合车灯截止线光型的规范。

根据本发明的一个方面，令反射曲面以上述容置部的中心点的铅垂面为基准，区分为位于铅垂面的后方、前方且曲率不同的第一反射面及第二反射面，

所述第一反射面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_1=\left|\frac{{\tan }^{-1}((y-\mathrm{yf}1)/(x-\mathrm{xf}1))}{2}\right|$

x1＝x-dx；

y1＝y-(x-x1)*tan(θ₁)

所述第二反射面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_1=\left|\frac{{\tan }^{-1}((y-\mathrm{yf}1)/(x-\mathrm{xf}1))}{2}\right|$

y1＝yu-(xu-x1)*tan(θ₂)

$x1=x-\frac{(y-y1)}{\tan \left({\mathrm{\θ}}_1\right)},$

${\mathrm{\θ}}_2={\tan }^{-1}\left(\frac{(y-\mathrm{yf}2)}{(x-\mathrm{xf}2)}\right)-{\tan }^{-1}\left(\frac{(y-\mathrm{yf}1)}{(x-\mathrm{xf}1)}\right)$

其中

θ₁为反射曲面任一点的切线与水平线的夹角；

θ₂为光线经反射曲面反射后的夹角；

(x1，y1)为反射曲面任一点的坐标值；

(x，y)为反射曲面上邻近于(x1，y1)的点坐标值；

(xu，yu)为出光面部任一点的坐标值；

(xf1，yf1)为LED晶片预设位置后端点的坐标值；

(xf2，yf2)为LED晶片预设位置前端点的坐标值；

dx为(x，y)与(x1，y1)的水平距离；

在透光块体前端邻近底侧处可设置有凹部，该出光面部包括连续形成的上段出光面、中段出光面以及下段出光面。其中，上段出光面呈上窄下宽的梯形平面，中段出光面呈拱形平面且其斜率不同于上述上段出光面，中段出光面接续形成在该上段出光面的底侧，而该下段出光面为设置在该透光块体的凹部的内球弧面。其中，

上段出光面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{yu}}{d}\right)$

yu1＝y1；

xu1＝xu-(yu1-yu)*tan(θ₃)

中段出光面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{yu}}{d}\right)$

yu1＝y1；

xu1＝xu-(yu1-yu)*tan(θ₃)

下段出光面的方程式为：

yu1＝yu-dy

$\mathrm{xu}1=\mathrm{xu}-\left(\frac{\mathrm{yu}-\mathrm{yu}1}{\tan d(90-{\mathrm{\θ}}_3)}\right),$

其中，

θ₃为出光面部任一点的切线与铅垂线的夹角；

(xu1，yu1)为出光面部任一点的坐标值；

(xu，yu)为出光面部上邻近于(xu1，yu1)的点坐标值；

y1为反射曲面任一点的纵坐标；

dy为(xu1，yu1)与(xu，yu)之间的垂直距离；

d为LED晶片至测量屏幕的距离。

本发明利用上述的几何设计，利用多段不同曲率或斜率的表面接合，使封装罩体不同部位的反射曲面以及出光面部具有不同的反射率或折射率，使照射在封装罩体各部位的光线可以依循设计者所规划的路径，射出呈现所规范的截止线光型，并准确地叠合在所设定的位置，更加提高LED封装结构的照度，即截止线的清晰程度。

根据本发明的另一个方面，令上述透光块体的容置部内充填有透光的填充物，且该填充物与透光块体的材质具有相近的光折射率。上述填充物是用以填补LED晶片与透光块体间的空隙，以此改善光线自空气射入透光块体时，因介质不同产生折射现象导致光线路径产生些许偏差而使照度下降的情形。

附图说明

图1是根据本发明的封装罩体的一个优选实施例的一种状态的立体外观图；

图2是图1中所示的封装罩体的一个优先实施例的另一种状态的立体外观图；

图3是根据本发明的LED车灯封装结构及其封装罩体的一个优选实施例的平面示意图；

图4是根据本发明的LED车灯封装结构及其封装罩体另一个优选实施例的平面示意图；

图5是根据本发明的LED车灯封装结构再一个优选实施例的平面示意图；

图6是图4中所示的LED车灯封装结构及其封装罩体另一个优选实施例的光线路径示意图。

图7是根据本发明的LED车灯封装结构及其封装罩体的优选实施例的参数说明图；以及

图8是现有技术中利用反光罩体反射光线的示意图。

其中

10透光块体       11底面           1101前边

1102U形边        1103切线         111容置部

1111填充物       112连结部        12反射曲面

1201弧边         121第一反射面    122第二反射面

13出光面部       131上段出光面    132中段出光面

133下段出光面    14凹部           20LED晶片

3基板            4发光组件        5反光罩体

s铅垂面

具体实施方式

图1至图5示出了本发明涉及的封装罩体的优选实施例，该封装罩体是罩设在LED晶片20的外侧，并且设置在基板3的顶侧。

图1至图3示出了本发明涉及的封装罩体的一个优选实施例，该封装罩体10为透光块体，其外侧接续形成底面11、位于透光块体10顶侧的反射曲面12，以及位于透光块体10前端的出光面部13，其中：

该底面11包含前边1101以及接续形成于该前边1101后端的U形边1102；反射曲面12底侧接续于该U形边1102，该反射曲面12前端形成拱形的弧边1201，弧边1201的两端接续于该底面11前边1101的两端。底面11凹设有容置部111用以放置LED晶片20，定义容置部111中心点至透光块体10后端的距离为L1，该容置部111中心点至透光块体10前端的距离为L2，容置部两距离值的关系为L1∶L2＝1∶5，该透光块体10的底面11可进一步设有向下凸伸的连结部112，用以固定于基板3。

反射曲面12是用以反射LED晶片20所发出的光至出光面部13，可利用电镀或结合反射层来达成反光目的，且该反射曲面12为复数段不同曲率接合而成的曲面。在本实施例中，如图7所示，反射曲面12可以LED晶片20所在位置的铅垂面s为基准区分为第一反射面121以及第二反射面122，第一反射面121与第二反射面122分别位于该铅垂面s的后方以及前方，请配合参阅图7，

${\mathrm{\θ}}_1=\left|\frac{{\tan }^{-1}((y-\mathrm{yf}1)/(x-\mathrm{xf}1))}{2}\right|$

该第一反射面的方程式为：x1＝x-dx；

y1＝y-(x-x1)*tan(θ₁)

${\mathrm{\θ}}_1=\left|\frac{{\tan }^{-1}((y-\mathrm{yf}1)/(x-\mathrm{xf}1))}{2}\right|$

y1＝yu-(xu-x1)*tan(θ₂)

该第二反射面的方程式为： $x1=x-\frac{(y-y1)}{\tan \left({\mathrm{\θ}}_1\right)},$

${\mathrm{\θ}}_2={\tan }^{-1}\left(\frac{(y-\mathrm{yf}2)}{(x-\mathrm{xf}2)}\right)-{\tan }^{-1}\left(\frac{(y-\mathrm{yf}1)}{(x-\mathrm{xf}1)}\right)$

其中，第一反射面121的曲率半径可设定由4mm至16.3mm渐进变化，而第二反射面的曲率半径可设定由16.3mm至122.5mm渐进变化，而方程式的计算方式是先给出(x，y)的数值，然后计算出(x1，y1)，再令x＝x1，y＝y1代入方程式得到下一组(x1，y1)，利用计算机以迭代的方式便可得到曲面各点的数值，而参数说明如下：

θ₁为反射曲面任一点的切线与水平线的夹角；

θ₂为光线经反射曲面反射后的夹角；

(x1，y1)为反射曲面任一点的坐标值；

(x，y)为反射曲面上邻近于(x1，y1)的点坐标值；

(xu，yu)为出光面部任一点的坐标值；

(xf1，yf1)为LED晶片预设位置后端点的坐标值；

(xf2，yf2)为LED晶片预设位置前端点的坐标值；

dx为(x，y)与(x1，y1)的水平距离。

出光面部13是用以将透光块体10内部的光线折射聚合，出光面部13为复数段不同曲率或斜率接合而成的表面。在本实施例中，透光块体10前端近底侧处可设有凹部14。出光面部13包含连续形成的上段出光面131、中段出光面132以及下段出光面133。其中，上段出光面131为上窄下宽的梯形平面，中段出光面132为拱形平面且其斜率不同于上段出光面131，中段出光面132接续在上段出光面131的底侧，下段出光面133为设在透光块体10的凹部14内的球弧面，在本实施例中，

${\mathrm{\θ}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{yu}}{d}\right)$

该上段出光面的方程式为：yu1＝y1；

xu1＝xu-(yu1-yu)*tan(θ₃)

${\mathrm{\θ}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{yu}}{d}\right)$

该中段出光面的方程式为：yu1＝y1；

xu1＝xu-(yu1-yu)*tan(θ₃)

yu1＝yu-dy

该下段出光面的方程式为： $\mathrm{xu}1=\mathrm{xu}-\left(\frac{\mathrm{yu}-\mathrm{yu}1}{\tan d(90-{\mathrm{\θ}}_3)}\right),$

其中，方程式的计算方式是先给处(xu，yu)的数值，然后计算出(xu1，yu1)，再令xu＝xu1，yu＝yu1代入方程式得到下一组(xu1，yu1)，利用计算机以迭代的方式便可得到曲面各点的数值，其参数说明如下，

θ₃为出光面部任一点的切线与铅垂线的夹角；

(xu1，yu1)为出光面部任一点的坐标值；

(xu，yu)为出光面部上邻近于(xu1，yu1)的点坐标值；

y1为反射曲面任一点的纵坐标；

dy为(xu1，yu1)与(xu，yu)的垂直距离；

d为LED晶片至测量屏幕的距离。

图4示出了本发明涉及的透光块体另一个实施例，与上一个实施例相同部分在此不再赘述，其中，透光块体10的底面11包含两个接续面，以透光块体10容置部111前缘的切线1103为基准，切线1103后方为平面，切线1103前方为内凹的弧面。

图3至图5示出了本发明涉及的LED车灯封装结构的实施例，封装结构包括LED晶片20以及封装罩体10，封装罩体10如前实施例所述，在此不再赘述。LED晶片20是设在透光块体10底面11的容置部111内侧的中心处，且LED晶片20与封装罩体10间可充填有透光且与上述透光块体10的材质具有相近光折射率的填充物1111。

如图6所示，本发明在使用时，LED晶片20所射出的光线可经由该反射曲面12反射至出光面部13，并透过出光面部13的折射而射出，而被折射的光线会叠合至所设定的位置处，减少因光线扩散造成照度减弱衰退的情形，进而提升LED车灯封装结构的照度。其次，本发明利用多段不同曲率或斜率的表面接合形成，使封装罩体不同部位的反射曲面12以及出光面部13具有不同的反射率或折射率，使照射在封装罩体各部位的光线可以依循设计者所规划的路径射出呈现所规范的截止线光型，并准确地叠合在所设定的位置，更加提高LED车灯封装结构的照度并省去遮板的装设。此外，填充物1111是用来填补LED晶片20与封装罩体间的空隙，以此改善光线自空气射入封装罩体时，因介质不同产生折射现象以致于光线路径产生些许偏差而使照度下降的情形。

Claims (10)

1.一种封装罩体，用以罩设在LED晶片的外侧，其特征在于，所述封装罩体包含透光块体，该透光块体的外侧形成相接续的底面、反射曲面以及出光面部，所述透光块体的底面凹设有容置部，用以放置所述LED晶片，所述容置部的中心点至透光块体后端的距离为L1，所述容置部中心点至透光块体前端的距离为L2，两距离值的关系为L1∶L2＝1∶5，所述反射曲面位于所述透光块体的顶侧且具有反光效果，所述出光面部位于所述透光块体的前端，并且所述反射曲面以及出光面部均为以复数段不同曲率或斜率接合而成的表面。

2.如权利要求1所述的封装罩体，其特征在于，所述反射曲面以所述容置部的中心点的铅垂面为基准，区分为位于所述铅垂面的后方、前方且曲率不同的第一反射面及第二反射面。

3.如权利要求2所述的封装罩体，其特征在于，

所述第一反射面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_1=\left|\frac{{\tan }^{-1}((y-\mathrm{yf}1)/(x-\mathrm{xf}1))}{2}\right|$

x1＝x-dx

y1＝y-(x-x1)*tan(θ₁)；

所述第二反射面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_1=\left|\frac{{\tan }^{-1}((y-\mathrm{yf}1)/(x-\mathrm{xf}1))}{2}\right|$

y1＝yu-(xu-x1)*tan(θ₂)

$x1=x-\frac{(y-y1)}{\tan \left({\mathrm{\θ}}_1\right)}$

${\mathrm{\θ}}_2={\tan }^{-1}\left(\frac{(y-\mathrm{yf}2)}{(x-\mathrm{xf}2)}\right)-{\tan }^{-1}\left(\frac{(y-\mathrm{yf}1)}{(x-\mathrm{xf}1)}\right),$

其中，

θ₁为反射曲面任一点的切线与水平线的夹角；

θ₂为光线经反射曲面反射后的夹角；

(x1，y1)为反射曲面任一点的坐标值；

(x，y)为反射曲面上邻近于(x1，y1)的点坐标值；

(xu，yu)为出光面部任一点的坐标值；

(xf1，yf1)为LED晶片预设位置后端点的坐标值；

(xf2，yf2)为LED晶片预设位置前端点的坐标值；

dx为(x，y)与(x1，y1)的水平距离。

4.如权利要求1至3项中任一项所述的封装罩体，其特征在于，所述透光块体前端邻近底侧处设有凹部，所述出光面部包括连续形成的上段出光面、中段出光面以及下段出光面，其中。所述上段出光面呈上窄下宽的梯形平面，所述中段出光面呈拱形平面且其斜率不同于所述上段出光面，所述中段出光面接续形成于所述上段出光面的底侧，所述下段出光面为设在所述透光块体的凹部内的球弧面。

5.如权利要求4所述的封装罩体，其特征在于，

所述上段出光面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{yu}}{d}\right)$

yu1＝y1

xu1＝xu-(yu1-yu)*tan(θ₃)；

所述中段出光面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{yu}}{d}\right)$

yu1＝y1

xu1＝xu-(yu1-yu)*tan(θ₃)；

所述下段出光面的方程式为：

yu1＝yu-dy

$\mathrm{xu}1=\mathrm{xu}-\left(\frac{\mathrm{yu}-\mathrm{yu}1}{\tan d(90-{\mathrm{\θ}}_3)}\right),$

其中，

θ₃为出光面部任一点的切线与铅垂线的夹角；

(xu1，yu1)为出光面部任一点的坐标值；

(xu，yu)为出光面部上邻近于(xu1，yu1)的点坐标值；

y1为反射曲面任一点的纵坐标；

dy为(xu1，yu1)与(xu，yu)的垂直距离；

d为LED晶片至测量屏幕的距离。

6.一种LED车灯封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：

封装罩体，罩设在LED晶片的外侧，所述封装罩体为透光块体，该透光块体的外侧形成相接续的底面、反射曲面以及出光面部，所述透光块体的底面凹设有容置部，所述容置部中心点至透光块体后端的距离为L1，所述容置部中心点至透光块体前端的距离为L2，两距离值的关系为L1∶L2＝1∶5，所述反射曲面设置在所述透光块体的顶侧且具有反光效果，所述出光面部设置在所述透光块体的前端，且该反射曲面以及出光面部均为复数段不同曲率或斜率接合而成的表面；以及

LED晶片，设置在所述封装罩体的容置部内。

7.如权利要求6所述的LED车灯封装结构，其特征在于，所述反射曲面以所述容置部的中心点的铅垂面为基准，区分为位于所述铅垂面的后方、前方且曲率不同的第一反射面及第二反射面，

所述第一反射面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_1=\left|\frac{{\tan }^{-1}((y-\mathrm{yf}1)/(x-\mathrm{xf}1))}{2}\right|$

x1＝x-dx

y1＝y-(x-x1)*tan(θ₁)；

所述第二反射面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_1=\left|\frac{{\tan }^{-1}((y-\mathrm{yf}1)/(x-\mathrm{xf}1))}{2}\right|$

y1＝yu-(xu-x1)*tan(θ₂)

$x1=x-\frac{(y-y1)}{\tan \left({\mathrm{\θ}}_1\right)}$

${\mathrm{\θ}}_2={\tan }^{-1}\left(\frac{(y-\mathrm{yf}2)}{(x-\mathrm{xf}2)}\right)-{\tan }^{-1}\left(\frac{(y-\mathrm{yf}1)}{(x-\mathrm{xf}1)}\right),$

其中，

θ₁为反射曲面任一点的切线与水平线的夹角；

θ₂为光线经反射曲面反射后的夹角；

(x1，y1)为反射曲面任一点的坐标值；

(x，y)为反射曲面上邻近于(x1，y1)的点坐标值；

(xu，yu)为出光面部任一点的坐标值；

(xf1，yf1)为LED晶片预设位置后端点的坐标值；

(xf2，yf2)为LED晶片预设位置前端点的坐标值；

dx为(x，y)与(x1，y1)的水平距离。

8.如权利要求6或7所述的LED车灯封装结构，其特征在于，所述透光块体前端邻近底侧处设有一凹部，所述出光面部包含连续形成的上段出光面、中段出光面以及下段出光面，其中，所述上段出光面呈上窄下宽的梯形平面，所述中段出光面呈拱形平面且其斜率不同于所述上段出光面，所述中段出光面接续形成于所述上段出光面的底侧，所述下段出光面为设置在所述透光块体的凹部内的球弧面，

所述上段出光面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{yu}}{d}\right)$

yu1＝y1

xu1＝xu-(yu1-yu)*tan(θ₃)；

所述中段出光面的方程式为：

${\mathrm{\θ}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{yu}}{d}\right)$

yu1＝y1

xu1＝xu-(yu1-yu)*tan(θ₃)；

所述下段出光面的方程式为：

yu1＝yu-dy

$\mathrm{xu}1=\mathrm{xu}-\left(\frac{\mathrm{yu}-\mathrm{yu}1}{\tan d(90-{\mathrm{\θ}}_3)}\right),$

其中，

θ₃为出光面部任一点的切线与铅垂线的夹角；

(xu1，yu1)为出光面部任一点的坐标值；

(xu，yu)为出光面部上邻近于(xu1，yu1)的点坐标值；

y1为反射曲面任一点的纵坐标；

dy为(xu1，yu1)与(xu，yu)的垂直距离；

d为LED晶片至测量屏幕的距离。

9.如权利要求8所述的LED车灯封装结构，其特征在于，所述透光块体的底面包括两个接续面，以透光块体容置部前缘的切线为基准，所述切线后方为平面，所述切线前方为内凹的弧面，所述透光块体的底面设有向下凸伸的连结部，用以固定在外部端。

10.如权利要求9所述的LED车灯封装结构，其特征在于，所述LED晶片与封装罩体间充填有透光的填充物，且所述填充物与所述透光块体的材质具有相近的光折射率。

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