CN108613137A - Led导光柱和导光系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED导光柱和导光系统，其中所述LED导光柱包括由内至外依次套设的至少4个导光体，相邻导光体的折射率不同，相邻的导光体相互贴合形成折射面，位于中心的导光体为实心结构，位于最外侧的导光体的外侧面为反射面。光线在所述LED导光柱中传输时，基于相邻导光体的折射率不同，使得相邻导光体贴合形成折射面，光线能够在各个折射面发生折射，在所述反射面的作用下，光线在所述LED导光柱中不断震荡式折射和反射，使得光线能够得到进一步地混合，最终使得传输出去的光线混合的更加均匀。

Description

LED导光柱和导光系统

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，特别是涉及一种LED导光柱和导光系统。

背景技术

导光柱主要用于光线传输，光束从导光柱的一端射入，从导光柱的另一端射出，导光柱的结构直接影响着光束最终输出的质量。一般在导光柱的外壁设置多个条纹或者将导光柱设计为非旋转对称结构，使得光线在导光柱中传输时发生不定向的反射，不同的光线在做不定向反射的过程中混合均匀，但是基于反射方向的不确定性，最终输出光斑的均匀性不佳。

发明内容

基于此，有必要提供一种LED导光柱和导光系统，以提高光线混合的均匀性。

其技术方案如下：

一种LED导光柱，包括由内至外依次套设的至少4个导光体，相邻导光体的折射率不同，相邻的导光体相互贴合形成折射面，位于中心的导光体为实心结构，位于最外侧的导光体的外侧面为反射面。

上述方案提供了一种LED导光柱，通过由内至外依次套设的至少4个导光体，且相邻导光体之间的折射率不同，相邻的导光体贴合形成折射面。使得在光线传输中，光线在导光柱中的各个折射面不断发生折射，在反射面的作用下在LED导光柱中不断震荡式反射，经过如此震荡式折射和反射使得光线得到充分混合，最终使得传输出去的光线混合更加均匀。

进一步地，相邻导光体之间的折射率差值小于0.5，且由内至外导光体的折射率逐渐递增，或位于任一导光体的内外两侧的两个导光体的折射率相同。

进一步地，所述导光体为轴对称结构，所述反射面与经过中心轴的平面之间的交线为侧边线，从导光体的入射端到出射端的方向上所述侧边线上的点与中心轴之间的距离逐渐增加。

进一步地，所述折射面与经过中心轴的平面之间的交线为直线，所述侧边线与位于所述侧边线与所述中心轴之间的所述直线平行。

进一步地，所述折射面与经过中心轴的平面之间的交线为波浪形曲线。

进一步地，所述折射面与垂直于中心轴的平面之间的交线为圆形、正多边形或波浪形封闭曲线。

进一步地，当所述折射面与垂直于中心轴的平面之间的交线为圆形时，所述LED导光柱的长度大于LED导光柱的入射端的端面直径的15倍，位于最外侧的导光体的出射端的端面直径为入射端的端面直径的1.5～2.5倍。

进一步地，所述反射面与垂直于中心轴的平面之间的交线为波浪形封闭曲线。

一种导光系统，包括LED光源和上述的LED导光柱，所述LED光源位于所述LED导光柱的入射端，所述LED光源包括多种颜色的光源，且波长较短的光源位于入射端的端面较靠近中部的位置。

上述方案提供了一种导光系统，主要通过采用上述方案中所述的LED导光柱，使得所述导光系统发射出来的光线更加均匀。而且，所采用的LED光源为多种颜色的光源，通过将波长较短的光源设置在LED导光柱的射入段较靠近中部的位置，使得波长较长的光线能够在传输的过程中能够经历较长的光程，从而使得光线能够得到更加充分的混合。

进一步地，所述LED导光柱入射端的端面为平面或球冠曲面，所述LED导光柱出射端的端面为平面或球冠曲面。

附图说明

图1为本实施例所述的LED导光柱的结构示意图；

图2为本实施例所述的LED导光柱的另一结构示意图；

图3为本实施例所述的LED导光柱的剖视图；

图4为本实施例所述的LED导光柱另一剖视图；

图5为本实施例所述的LED导光柱又一剖视图；

图6为本实施例所述的导光系统的结构示意图；

图7为本实施例所述的光源按波长布置的结构示意图。

附图标记说明：

10、导光系统，11、LED光源，12、LED导光柱，121、导光体，122、折射面，123、反射面，124、入射端，125、出射端。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图5所示，在一个实施例中提供了一种LED导光柱12，包括由内至外依次套设的至少4个导光体121，相邻导光体121的折射率不同，相邻的导光体121相互贴合形成折射面122，位于中心的导光体121为实心结构，位于最外侧的导光体121的外侧面为反射面123。

上述方案提供了一种LED导光柱12，光线在所述LED导光柱12中传输时，基于相邻导光体121的折射率不同，使得相邻导光体121贴合形成折射面122，使得光线能够在各个折射面122发生折射，在所述反射面123的作用下，光线在所述LED导光柱12中不断震荡式折射和反射，使得光线能够得到进一步地混合，最终使得传输出去的光线混合的更加均匀。

进一步地，上述方案中由内至外依次套设的导光体121主要通过相邻导光体121折射率的不同，形成所述折射面122，使得光线能够在LED导光柱12中不断折射和反射，提高混光效果。具体地，所述导光体121为透明单体，制造过程中，可以先一体热塑成型位于中心的导光体121，然后在已注塑成型的导光体121的外侧依次注塑成型下个导光体121，使得各个导光体121注塑连接在一起，形成所述折射面122。或者先将各个透明单体各自注塑成型，然后由内至外将各个透明单体套设在一起，且在相邻的透明单体之间用导光胶水粘接，形成所述LED导光柱12。

进一步地，为提高光线在各个导光体121之间折射的效率，使得光线能够在所述LED导光柱12中混合更加均匀，在一个实施例中，如图1至图5所示，将相邻导光体121之间的折射率差值设置的小于0.5，且由内至外导光体121的折射率逐渐递增，或位于任一导光体121的内外两侧的两个导光体121的折射率相同。

上述方案通过相邻导光体121之间的折射率差值小于0.5，使得光线能够得到较好的混合。而且，进一步通过将由内至外的各个导光体121的折射率设置的逐渐递增，使得光线在所述LED导光柱12中得到全反射，避免漏光的情况发生。或者，通过将任一导光体121的内外两侧的两个导光体121的折射率设置的相同，这里所述位于任一导光体121的内外两侧的两个导光体121指与同一个导光体121连接的两个导光体121，使得光线在LED导光柱12中发生周期性的折射，使得光线混合更加均匀。

进一步地，如图1和图2所示，在一个实施例中，所述导光体121为轴对称结构，所述反射面123与经过中心轴的平面之间的交线为侧边线，从导光体121的入射端124到出射端125的方向上所述侧边线上的点与中心轴之间的距离逐渐增加。上述方案通过将所述导光体121的入射端124到出射端125的方向上，所述侧边线上的点与中心轴之间的距离设置的逐渐增加，即使得所述LED导光柱12的外径由入射端124到出射端125逐渐增大，从而使得最终发射出去的光斑较大，同时使得所述LED导光柱12的加工过程更加方便。

进一步地，在一个实施例中，如图1所示，为使得光线能够更加可靠全面的从LED导光柱12的出射端125发射出去，避免光线散开无法从出射端125射出的情况发生，将所述折射面122与经过中心轴的平面之间的交线设置为直线，所述侧边线与位于所述侧边线与所述中心轴之间的所述直线平行。

进一步地，在一个实施例中，如图2所示，所述折射面122与经过中心轴的平面之间的交线为波浪形曲线。通过将所述折射面122与经过中心轴的平面之间的交线设置为波浪形曲线，增加光线在LED导光柱12中传输时的折射次数，从而进一步提高光线混合的均匀性。

具体地，在一个实施例中，上述方案中所述波浪形曲线为正弦曲线，所述正弦曲线符合公式y＝0.05×sin(2×π×x)，且以所述正弦曲线与导光体121入射端124端面的交点为原点，x轴与中心轴呈0°～5°夹角，所述x轴靠近导光体121出射端125的方向为正向。

进一步地，如图3至图5所示，在一个实施例中，根据光源的布局形式将所述折射面122与垂直于中心轴的平面之间的交线设置为圆形、正多边形或波浪形封闭曲线。具体地，在一个实施例中，如图5所示，折射面122与垂直于中心轴的平面之间的交线为波浪形封闭曲线，且所述波浪形曲线满足公式R＝R₀+A×sin(2×π×θ/T)，其中，R为波浪形曲线上的点与中心轴之间的距离，θ为方位角度，R₀为波浪形曲线上的点与中心轴线的平均距离，A为波形的幅度，T为波形的周期。

进一步地，在一个实施例中，当所述折射面122与垂直于中心轴的平面之间的交线为圆形时，所述LED导光柱12的长度大于最外侧导光体121的入射端124的端面直径的15倍，位于最外侧的导光体121的出射端125的端面直径为入射端124的端面直径的1.5～2.5倍。光线在LED导光柱12中传输时，通过所述导光体121的设置，使得光线能够在LED导光柱12中震荡式的折射和反射，而且为保障光线具有足够的混光距离，使得光线混合更加均匀，将所述LED导光柱12的长度设置的大于LED导光柱12的入射端124的端面直径的15倍。而且，通过将位于最外侧的导光体121的出射端125的端面直径设置为入射端124的端面直径的1.5～2.5倍，在保障光线传输效率的同时，使得传输出去的光斑大小适中。

进一步地，为进一步提高光线混合的均匀性，如图3至图5所示，在一个实施例中，将所述反射面123与垂直于中心轴的平面之间的交线为波浪形封闭曲线。

如图6和图7所示，在另一个实施例中提供了一种导光系统10，包括LED光源11和上述的LED导光柱12，所述LED光源11位于所述LED导光柱12的入射端124，所述LED光源11包括多种颜色的光源，且波长较短的光源位于入射端124的端面较靠近中部的位置。

上述方案提供了一种导光系统10，通过设置上述任一实施例中所述的LED导光柱12，使得所述LED光源11发射出去的光线经过所述LED导光柱12的传输后，能够混合更加均匀。而且如图7所示，所述LED光源11为包括多种颜色的光源，在设置所述LED光源11的位置时，将波长较短的光源放置在入射端124的端面靠近中部的位置，将波长较长的光源放置在入射端124的端面靠近外围的位置，如此使得波长较长的光线会经历较多的光程，进一步保障光线得到充分混合，提高输出光的混合效果。

进一步地，在一个实施例中，所述LED导光柱12的入射端124的端面为平面或球冠曲面，所述LED导光柱12的出射端125的端面为平面或球冠曲面。在设计过程中，可以根据使用需要，将所述LED导光柱12入射端124和出射端125的端面设置为平面或球冠曲面，以满足出射光光斑的需求。例如可以通过将出射端125的端面设置为球冠曲面使得出射光斑更加汇聚。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED导光柱，其特征在于，包括由内至外依次套设的至少4个导光体，相邻导光体的折射率不同，相邻的导光体相互贴合形成折射面，位于中心的导光体为实心结构，位于最外侧的导光体的外侧面为反射面。

2.根据权利要求1所述的LED导光柱，其特征在于，相邻导光体之间的折射率差值小于0.5，且由内至外导光体的折射率逐渐递增，或位于任一导光体的内外两侧的两个导光体的折射率相同。

3.根据权利要求1或2所述的LED导光柱，其特征在于，所述导光体为轴对称结构，所述反射面与经过中心轴的平面之间的交线为侧边线，从导光体的入射端到出射端的方向上所述侧边线上的点与中心轴之间的距离逐渐增加。

4.根据权利要求3所述的LED导光柱，其特征在于，所述折射面与经过中心轴的平面之间的交线为直线，所述侧边线与位于所述侧边线与所述中心轴之间的所述直线平行。

5.根据权利要求3所述的LED导光柱，其特征在于，所述折射面与经过中心轴的平面之间的交线为波浪形曲线。

6.根据权利要求3所述的LED导光柱，其特征在于，所述折射面与垂直于中心轴的平面之间的交线为圆形、正多边形或波浪形封闭曲线。

7.根据权利要求6所述的LED导光柱，其特征在于，当所述折射面与垂直于中心轴的平面之间的交线为圆形时，所述LED导光柱的长度大于LED导光柱的入射端的端面直径的15倍，位于最外侧的导光体的出射端的端面直径为入射端的端面直径的1.5～2.5倍。

8.根据权利要求3所述的LED导光柱，其特征在于，所述反射面与垂直于中心轴的平面之间的交线为波浪形封闭曲线。

9.一种导光系统，其特征在于，包括LED光源和权利要求1至8任一项所述的LED导光柱，所述LED光源位于所述LED导光柱的入射端，所述LED光源包括多种颜色的光源，且波长较短的光源位于入射端的端面较靠近中部的位置。

10.根据权利要求9所述的导光系统，其特征在于，所述LED导光柱入射端的端面为平面或球冠曲面，所述LED导光柱出射端的端面为平面或球冠曲面。