CN102734733A - 一种线偏振led灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线偏振LED灯，包括偏振分光转换透射器件和由若干发光二极管组成的发光二极管阵列，所述发光二极管阵列排布于所述偏振分光转换透射器件的下方，所述偏振分光转换透射器件，所述偏振分光转换透射器件将发光二极管发出的自然偏振光进行分光转换后射出，以透射P型偏振光，并将反射的S型偏振光转换为P型偏振光后再次射出。本发明所述线偏振光的LED灯可在不损失光能的前提下，将发光二极管发出的光完全转换成所需方向的线偏振光；本发明能够应用于机动车辆照明，在不影响自身照明的前提下，避免对他人造成强光眩目，减少交通事故的产生。

Description

一种线偏振LED灯

技术领域

本发明属于防眩照明技术领域，尤其涉及一种利用光的偏振特性防止眩光的线偏振光LED灯。

背景技术

发光二极管(发光二极管)由于其自身的优势，如体积小，寿命长，节能、环保、无污染，色纯度高、色饱和度高、色彩鲜明等，而被广泛应用于户内外显示屏、投影显示用照明光源、背光源、景观亮化照明、广告、交通指示等领域，被誉为二十一世纪最有竞争力的新一代固体光源。随着高亮度发光二极管的研制成功，发光二极管正向通用照明领域扩展，并有取代传统照明光源之趋势。然而，发光二极管和传统照明光源一样，发出的光也是自然偏振光，如果将其应用于需要线偏振光照明的场合，例如线偏振LED灯，同样需要对其出射的自然偏振光进行起偏，变成所需方向的线偏振光。

申请号为CN00111947．8，名称为一种机动车防眩装置的中国专利公开了一种机动车防眩装置，机动车辆防眩照明用的前大灯大都在前大灯的反光碗与玻璃罩之间加入偏振片，利用偏振片的二向色性(将某一方向振动的光完全吸收，而将与其垂直方向振动的光几乎全部透过)的原理实现线偏振光输出，采用这种方案使机动车辆的前大灯出射线偏振光，至少会损失一半的能量，这不仅与节能环保的理念相违背，而且被吸收的能量还会产生大量的热，进而影响照明光源的稳定性和使用寿命。因此，寻求一种能将照明光源(包括传统照明光源和发光二极管)发出的自然偏振光几乎无能量损失的变成线偏振光的方案，成为目前机动车辆防眩照明技术领域的工作重点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够将发出的自然偏振光几乎无能量损失的转化成线偏振光的线偏振LED灯。

为解决上述技术问题，本发明提供一种线偏振LED灯，包括偏振分光转换透射器件和由若干发光二极管组成的发光二极管阵列，所述发光二极管阵列排布于所述偏振分光转换透射器件的下方，所述偏振分光转换透射器件，所述偏振分光转换透射器件将发光二极管发出的自然偏振光进行分光转换后射出，以透射P型偏振光，并将反射的S型偏振光转换为P型偏振光后再次射出。

进一步的，所述偏振分光转换器件包括：

若干平行排列的支撑结构；

若干具有分光作用的偏振分光膜和对可见光波段具有高反射性的宽带高反介质膜，所述偏振分光膜与所述宽带高反介质膜均黏合于相邻的支撑结构之间，且所述偏振分光膜与所述宽带高反介质膜间隔设置；

若干半波片，所述半波片黏合于奇数次序的支撑结构的上表面或偶数次序的支撑结构的上表面。

进一步的，所述支撑结构为平行六面体玻璃，所述第一膜层与所述第二膜层均黏合于相邻的平行六面体玻璃的侧面之间，所述半波片黏合于奇数次序的平行六面体玻璃的上表面或偶数次序的平行六面体玻璃的上表面，所述半波片的光轴平行于所述平行六面体玻璃的底面。

进一步的，所述平行六面体玻璃的侧面与其底面夹角为43°～47°。

进一步的，所述平行六面体玻璃的侧面与其底面夹角为45°。

进一步的，所述平行六面体玻璃的底面短边长度与其高度相等，所述平行六面体玻璃的底面长边长度为其底面短边长度的2倍～1000倍。

进一步的，所述半波片的光轴平行于所述平行六面体玻璃的底面，且所述半波片的光轴与所述平行六面体玻璃的底面长边成43°～47°。

进一步的，所述半波片的光轴平行于所述平行六面体玻璃的底面，且所述半波片的光轴与所述平行六面体玻璃的底面长边成45°。

进一步的，所述发光二极管在所述半波片上的投影的最大直径小于所述平行六面体玻璃底面的短边长度。

进一步的，所述发光二极管阵列与所述偏振分光转换透射器件之间的距离满足所述发光二极管在所述半波片上的投影束斑的截面直径小于等于所述平行六面体玻璃底面的短边长度。

进一步的，所述发光二极管阵列中发光二极管均位于同一平片内，所述发光二极管阵列沿所述平行六面体玻璃底面的短边方向和长边方向排布。

进一步的，所述发光二极管均位于所述偏振分光膜的正下方，所述发光二极管的主光线与所述偏振分光膜的交点的连线为偏振分光膜的中位线。

进一步的，所述发光二极管均位于所述宽带高反介质膜的正下方，所述发光二极管的主光线与所述宽带高反介质膜的交点的连线为所述宽带高反介质膜的中位线。

进一步的，所述半波片的厚度为所述发光二极管发出的光波波长一半的奇数倍。

进一步的，所述发光二极管为白光发光二极管或三基色发光二极管。

进一步的，所述线偏振LED灯用于机动车辆防眩照明、交通信号灯防眩照明以及道路指示防眩照明。

综上所述，本发明所述出射线偏振光的LED灯，包括偏振分光转换透射器件和发光二极管阵列；发光二极管阵列位于偏振分光转换透射器件的正下方；偏振分光转换透射器件包括平行六面体玻璃阵列及其中间间隔黏合的偏振分光膜和宽带高反介质膜，平行六面体玻璃的上表面间隔设有半波片；所述偏振分光膜可将P光透射，同时将S光反射到相应的宽带高反介质膜上，S方向偏振光经过宽带高反介质膜反射后，再经半波片旋光，可被转换成P方向偏振光出射。所述发光二极管的主光线与其上方的偏振分光膜的交点的连线是偏振分光膜的中位线；由发光二极管组成的发光二极管阵列发出的包括P方向的偏振光和S方向的偏振光的自然偏振光经偏振分光转换透射器件中的偏振分光膜后，P方向的偏振光直接出射，S方向的偏振光不是被吸收，而是被反射到偏振分光转换透射器件的宽带高反介质膜上，再经宽带高反介质膜反射出去，由于宽带高反介质膜的正上方设有光轴与S方向偏振光成45度角的半波片，所以S方向的偏振光经半波片后转换出射为P型偏振光，因此本发明所述线偏振LED灯就是利用上述原理，可在不损失光能的前提下，将发光二级管阵列发出的自然偏振光转换成线偏振光的；所述线偏振LED灯用于机动车辆防眩照明、交通信号灯防眩照明以及道路指示防眩照明，其中所述线偏振LED灯配合机动车辆上的偏振防护板，可将本发明成功应用于机动车辆照明的前大灯，在不影响自身照明的前提下，避免对他人造成强光眩目，减少交通事故的产生。

附图说明

图1是本发明一实施例中线偏振LED灯的光路示意图；

图2是本发明一实施例中线偏振LED灯的结构示意图；

图3是本发明一实施例中线偏振LED灯的侧视图；

图4是本发明一实施例中线偏振LED灯的俯视图；

图5是本发明另一实施例线偏振LED灯的侧视图；

图6是本发明一实施例中发光二极管的阵列排布示意图。

图中：1、偏振分光转换透射器件，2、发光二极管(LED)，3、平行六面体玻璃，4、偏振分光膜，5、宽带高反介质膜，6、半波片，7、发光二极管的主光线的方向，8、发光二极管发出的自然偏振光，9、发光二极管发出的自然偏振光经偏振分光膜直接出射的P方向偏振光，10、发光二极管发出的自然偏振光被偏振分光膜反射的S方向偏振光，11、S方向偏振光经过宽带高反介质膜反射并经半波片转换后形成的P方向偏振光。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

本发明提供一种线偏振LED灯，所述线偏振LED灯可以用于机动车辆防眩照明、交通信号灯防眩照明以及道路指示防眩照明等防眩照明设施，在本实施例中，所述线偏振LED灯用于机动车辆防眩照明。

图2是本发明一实施例中线偏振LED灯的结构示意图，如图2所示，所述线偏振LED灯包括偏振分光转换透射器件1和由若干发光二极管2组成的发光二极管阵列，所述发光二极管阵列排布于所述偏振分光转换透射器件1的下方。所述偏振分光转换透射器件1，所述偏振分光转换透射器件1将发光二极管2发出的自然偏振光进行分光转换后射出，以透射P型偏振光，并将反射的S型偏振光转换为P型偏振光后再次射出。

所述偏振分光转换器件1包括若干平行排列的支撑结构、偏振分光膜4、宽带高反介质膜5以及半波片6。

在本实施例中所述支撑结构为平行六面体3，所述若干平行六面体玻璃3平行排列；图3是本发明一实施例中线偏振LED灯的侧视图，图4是本发明一实施例中线偏振LED灯的俯视图，结合图3和图4，在本实施例中，所述平行六面体玻璃3的侧面与其底面的夹角α成45度角，所述平行六面体玻璃3的底面短边长度W与所述平行六面体玻璃3的高度H相等，所述平行六面体玻璃3的底面长边长度L为所述平行六面体玻璃3的底面短边长度W的2倍～1000倍。

结合图1，所述偏振分光膜4具有分光作用，所述偏振分光膜4对P方向偏振光具有透射作用，对S方向偏振光具有反射作用，其中所述S方向偏振光的振动方向和所述平行六面体玻璃3的底面长边平行，所述P方向偏振光的振动方向与所述S方向偏振光的振动方向垂直。

所述宽带高反介质膜4对可见光(波长范围为300nm～800nm)波段具有高反射性(反射能量在90％以上)，所述偏振分光膜4与所述宽带高反介质膜5均黏合于相邻的平行六面体玻璃3的侧面之间，且所述偏振分光膜4与所述宽带高反介质膜5间隔设置；结合图3所示，在具体的实施例中，沿同一方向，第一块平行六面体玻璃3与第二块平行六面体玻璃3之间黏合的是偏振分光膜4，那么第二块平行六面体玻璃3与第三块平行六面体玻璃3之间黏合的就是宽带高反介质膜5，第三块平行六面体玻璃3与第四块平行六面体玻璃3之间黏合的又是偏振分光膜4，依次类推。

所述半波片6黏合于所有奇数次序的平行六面体玻璃3的上表面或所有偶数次序的平行六面体玻璃3的上表面，所述半波片6的光轴平行于所述平行六面体玻璃3的底面，如图3所示，在一实施例中，沿同一方向，所述半波片6可以黏合与第一、三、五、……等个平行六面体玻璃3的上表面，而将第二、四、六……等个平行六面体玻璃的上表面空出；图5是本发明另一实施例线偏振LED灯的侧视图，如图5所示，在另一实施例中，半波片6也可以黏合与第二、四、六……等个平行六面体玻璃3的上表面，而将第一、三、五……等个平行六面体玻璃3的上表面空出。所述半波片6黏合于所述奇数位置处的平行六面体玻璃3的上表面或黏合于所述偶数位置处的平行六面体玻璃3的上表面的不同之处在于最终出射的线偏振光的振动方向不同，有90度的差别，但，无论采用哪种结构或方式都不在本发明的思想范围之内。

所述半波片6的厚度D为所述发光二极管2发出的光波波长一半的奇数倍。且所述半波片6的光轴平行于所述平行六面体玻璃3的底面，半波片6的光轴与所述平行六面体玻璃3的底面长边亦成45度角，故半波片6的光轴与S方向同样成45度角。鉴于半波片3的光轴的位置关系既可将S方向偏振光变成P方向偏振光，也可将P方向偏振光变成S方向偏振光，故本发明所述线偏振LED灯既可出射S方向振动的线偏振光，也可出射P方向振动的线偏振光。

结合图2和图3所述，所述发光二极管阵列中发光二极管2均位于同一平片内，所述发光二极管阵列沿所述平行六面体玻璃3底面的短边方向和长边方向排布。所述发光二极管2在所述半波片6上的投影的最大直径小于所述平行六面体玻璃3底面的短边长度。而所述发光二极管阵列与所述偏振分光转换透射器件1之间的距离满足所述发光二极管2在所述半波片6上的投影束斑的截面直径小于等于所述平行六面体玻璃3底面的短边长度。所述发光二极管阵列与所述偏振分光转换透射器件1之间的距离满足所述发光二极管2在所述半波片6上的投影的最大直径小于所述平行六面体玻璃3底面的短边长度W。

所述发光二极管2以阵列形式排布在所述偏振分光转换透射器件1的下方；所述发光二极管阵列的具体排布方式具体可以为：结合图3所示，所述发光二极管2均位于所述偏振分光膜4的正下方，所述发光二极管2的主光线的方向7与所述偏振分光膜4的交点的连线为偏振分光膜4的中位线；结合图5所示，在另一实施例中，所述发光二极管2均位于所述宽带高反介质膜5的正下方，所述发光二极管2的主光线的方向7与所述宽带高反介质膜5的交点的连线为所述宽带高反介质膜5的中位线。

图6是本发明一实施例中发光二极管的阵列排布示意图。结合图3、图4和图6所示，发光二极管阵列沿平行六面体玻璃3底面短边方向的周期a是平行六面体玻璃3底面短边长度W的2倍；发光二极管(LED)阵列沿平行六面体玻璃3底面长边方向的周期b等于或小于所述平行六面体玻璃3底面短边长度W。

在以上实施例中，所述发光二极管2可以为白光发光二极管或三基色发光二极管。

图1是本发明一实施例中线偏振LED灯的光路示意图，下面结合图1至图4，对本发明所述线偏振LED灯的工作原理作进一步说明：在本实施例中，所述发光二极管2位于偏振分光膜4的正下方，发光二极管2的主光线的方向7与其上方的偏振分光膜4的交点的连线是偏振分光膜4的中位线，并且所述半波片6与所述发光二极管的主光线的方向7错开；发光二极管2包括P方向偏振光和S方向偏振光的自然偏振光8经偏振分光转换透射器件1中的偏振分光膜4后，直接出射P方向偏振光9，出射的P方向偏振光9不经过半波片6，而自然偏振光8中S方向偏振光10不是被偏振分光膜4吸收，而是被反射到偏振分光转换透射器件1的宽带高反介质膜5上，S方向偏振光10再经宽带高反介质膜5转换反射出去，由于宽带高反介质膜5的正上方设有光轴与S方向偏振光成45度角的半波片6，所以S方向的偏振光经半波片6后转换出射为P型偏振光，因此本发明所述线偏振LED灯就是利用上述原理将LED阵列发出的自然偏振光无能量损失地转换成线偏振光的。

本发明所述线偏振LED灯能够用于机动车辆防眩照明、交通信号灯防眩照明以及道路指示防眩照明，其中所述线偏振LED灯配合机动车辆上的偏振防护板，可将本发明成功应用于机动车辆照明的前大灯，在不影响自身照明的前提下，避免对他人造成强光眩目，减少交通事故的产生。

需要说明的是，本领域的技术人员可以通过将半波片做整体移位的方案获得另一方向的线偏振光，也可以将发光二极管阵列作整体移位获得线偏振光，无论本领域的技术人员作何改动，只要是不脱离本发明的实质精神，都应该包括在本发明所涉及的范畴之内。

Claims (16)

1.一种线偏振LED灯，其特征在于，包括偏振分光转换透射器件和由若干发光二极管组成的发光二极管阵列，所述发光二极管阵列排布于所述偏振分光转换透射器件的下方，所述偏振分光转换透射器件，所述偏振分光转换透射器件将发光二极管发出的自然偏振光进行分光转换后射出，以透射P型偏振光，并将反射的S型偏振光转换为P型偏振光后再次射出。

2.如权利要求1所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述偏振分光转换器件包括：

若干平行排列的支撑结构；

若干具有分光作用的偏振分光膜和对可见光波段具有高反射性的宽带高反介质膜，所述偏振分光膜与所述宽带高反介质膜均黏合于相邻的支撑结构之间，且所述偏振分光膜与所述宽带高反介质膜间隔设置；

若干半波片，所述半波片黏合于奇数次序的支撑结构的上表面或偶数次序的支撑结构的上表面。

3.如权利要求2所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述支撑结构为平行六面体玻璃，所述第一膜层与所述第二膜层均黏合于相邻的平行六面体玻璃的侧面之间，所述半波片黏合于奇数次序的平行六面体玻璃的上表面或偶数次序的平行六面体玻璃的上表面，所述半波片的光轴平行于所述平行六面体玻璃的底面。

4.如权利要求3所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述平行六面体玻璃的侧面与其底面夹角为43°～47°。

5.如权利要求4所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述平行六面体玻璃的侧面与其底面夹角为45°。

6.如权利要求3所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述平行六面体玻璃的底面短边长度与其高度相等，所述平行六面体玻璃的底面长边长度为其底面短边长度的2倍～1000倍。

7.如权利要求3所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述半波片的光轴平行于所述平行六面体玻璃的底面，且所述半波片的光轴与所述平行六面体玻璃的底面长边成43°～47°。

8.如权利要求7所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述半波片的光轴平行于所述平行六面体玻璃的底面，且所述半波片的光轴与所述平行六面体玻璃的底面长边成45°。

9.如权利要求3所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述发光二极管在所述半波片上的投影的最大直径小于所述平行六面体玻璃底面的短边长度。

10.如权利要求9所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述发光二极管阵列与所述偏振分光转换透射器件之间的距离满足所述发光二极管在所述半波片上的投影束斑的截面直径小于等于所述平行六面体玻璃底面的短边长度。

11.如权利要求3所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述发光二极管阵列中发光二极管均位于同一平片内，所述发光二极管阵列沿所述平行六面体玻璃底面的短边方向和长边方向排布。

12.如权利要求2所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述发光二极管均位于所述偏振分光膜的正下方，所述发光二极管的主光线与所述偏振分光膜的交点的连线为偏振分光膜的中位线。

13.如权利要求2所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述发光二极管均位于所述宽带高反介质膜的正下方，所述发光二极管的主光线与所述宽带高反介质膜的交点的连线为所述宽带高反介质膜的中位线。

14.如权利要求2所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述半波片的厚度为所述发光二极管发出的光波波长一半的奇数倍。

15.如权利要求1至14中任意一项所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述发光二极管为白光发光二极管或三基色发光二极管。

16.如权利要求1至14中任意一项所述的线偏振LED灯，其特征在于，所述线偏振LED灯用于机动车辆防眩照明、交通信号灯防眩照明以及道路指示防眩照明。

Images