CN201858601U - 一种导光管和光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导光管和光源。其中，所述导光管为空心管体，内部充满导光液体，管壁为固体导光材料，所述导光管至少一端为入光面，沿管壁的一侧为出光面。通过本实用新型技术方案，由于液体导光管对光的吸收小，且由于导光液体对光的衰减较小，因此，能够提高导光管的出光率；而且，由于液体的热阻小，导热效果好，直接让光源与液体接触，使得该导光管的线光源的散热问题很容易解决。

Description

一种导光管和光源

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，更具体地说，涉及一种导光管和光源。

背景技术

导光管用于传导光源发出的光线，可以将光源发出的光线导引至预定位置或转换成特定形状的次光源，例如将点光源转换为线状光源等，常用于各类照明器件。

通常的导光管为一实心管，其成型材料采用固体导光物质，该固体导光物质具有一定的折射率，以实现光在导光管内的反射或折射。现有技术中的导光管两端可以做为入光面，沿管壁的一侧具有出光面，与出光面相对的是导光管的反光面，反光面的作用为破坏光在出光面发生全反射的条件，从而使光从出光面出射。

此外，固体导光材料的透光率普遍低下，用它们做的导光管无法做得很长，一方面导光管很长之后导致光的损耗过大导致光能利用率过低，另一方面导光管很长导致几乎没有光从光源发出到达导光管末端，如此，显然无法做出发光均匀的导光管。虽然在固体材料中，也有导光率极高的玻璃，然而，如果采用玻璃棒，其质量过重及易碎，显然不是最好选择。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种导光管和光源，以提高导光管的出光率。

本实用新型实施例是这样实现的：

一种导光管，所述导光管为空心管体，内部充满导光液体，管壁为固体导光材料，所述导光管至少一端为入光面，沿管壁的一侧为出光面。

优选的，所述导光管内部且与所述出光面相对的一侧具有出光率不均一的膜层区域，所述膜层区域具有在近光源处出光率小于在远光源处出光率的膜层分布。

优选的，所述导光管内部且与所述出光面相对的一侧具有出光率不均一的膜层区域，所述膜层区域具有在近光源处出光率小于在远光源处出光率的膜层分布。

优选的，所述膜层区域具有在近光源处散射率小于在远光源处散射率的膜层分布，和/或所述膜层区域具有在近光源处反光率小于在远光源处反光率的膜层分布。

优选的，所述膜层区域沿管壁自近光源处至远光源处划分为N个大区，自近光源处起第X个大区的出光率为1/(N-X+1)，其中N为自然数且大于等于2，X为自然数且小于等于N。

优选的，所述膜层区域自近光源处至远光源处等分为所述N个大区，且每个大区等分为至少两个小区，在所述膜层区域中部分所述小区上覆盖有膜层，且自近光源至远光源处，覆盖所述膜层的小区的数量逐渐增多。

优选的，相邻的所述覆盖膜层的小区之间的间距小于瑞利判据。

优选的，所述出光面上分布有近光源处出光率小于远光源处出光率的凸起。

优选的，所述出光面上自近光源处至远光源处具有M个凸起，自近光源处起第Y个凸起的出光率为1/(M-Y+1)，其中M为自然数且大于等于2，Y为自然数且小于等于M。

优选的，所述凸起在近光源处的长度小于在远光源处的长度，和/或所述凸起在近光源处的角度小于在远光源处的角度。

优选的，所述凸起连续分布在所述出光面上。

一种光源，包括上述任意一项所述的导光管。

优选的，所述光源还包括位于所述导光管至少一端处的光源和聚光面，所述聚光面的开口朝向所述导光管的一端且包围所述光源。

优选的，所述聚光面的曲面为抛物面。

同现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有以下优点和特点：

本实用新型将导光管设置为空心管体，利用导光液体作为导光管中的导光物质，利用固体导光材料作为导光管的管壁，由于液体导光管对光的吸收小，且由于导光液体对光的衰减较小，因此，能够提高导光管的出光率；而且，由于液体的热阻小，导热效果好，直接让光源与液体接触，使得该导光管的线光源的散热问题很容易解决。本实用新型中的导光管可以做的很长，能够满足各种生产应用。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种导光管的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种导光管的入光面的结构示意图；

图3是图2所示实施例中膜层区域的结构示意图；

图4是另一种导光管的入光面膜层区域的结构示意图；

图5是本实用新型提供的一种导光管的出光面的结构示意图；

图6是本实用新型提供的一种光源的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参照图1，示出了本实用新型中一种导光管的结构示意图，所述导光管为空心管体，内部充满导光液体10，管壁11为固体导光材料，所述导光管至少一端为入光面12，沿管壁11的一侧为出光面13。

本实用新型将导光管设置为空心管体，利用导光液体作为导光管中的导光物质，利用固体导光材料作为导光管的管壁，由于液体导光管对光的吸收小，且由于导光液体对光的衰减较小，因此，能够提高导光管的出光率；而且，由于液体的热阻小，导热效果好，直接让光源与液体接触，使得该导光管的线光源的散热问题很容易解决。本实用新型中的导光管可以做的很长，能够满足各种生产应用。

本实用新型实施例中，入射光源可以设置为单侧入射的形式，即将光源设置在导光管的一端；也可以设置为两侧入射的形式，即在导光管的两端均设置入射光源。

可以将所述导光管内部与所述出光面相对的反光面一侧设置为具有出光率不均一的膜层区域，所述膜层区域具有在近光源处出光率小于在远光源处出光率的膜层分布。通过控制膜层区域内的膜层分布，使近光源处射出的光通量与远光源处射出的光通量大致相同，从而改善了导光管出光的均匀性。

下面通过具体实例，对所述反光面上设置的膜层进行详细说明。

参见图2，为本实用新型一种导光管的结构示意图。

该导光管的一端为入光面21，也即光源在靠近入光面21处，光线从入光面21入射至导光管内；导光管沿管壁的一侧为出光面22；位于导光管内部，与该出光面22相对的一侧即为出光率不均一的膜层区域23。

自近光源处即入光面21处到远光源处即端面24处，膜层区域23的出光率逐渐变大，具体可以是散射率和反光率均逐渐变大。当光从入光面21入射后，一部分光A入射到近光源处，也即靠近入光面21处，由于不满足导光管的全反射条件，直接从出光面22射出；另一部分光B入射到远光源处，也即远离入光面21处，由于满足导光管的全反射条件，而被反射至膜层区域23处，经膜层区域23漫反射后，在出光面23射出，其中，由于膜层区域23在自入光面21至端面24的散射率和反光率逐渐变大，所以，膜层区域23在靠近入光面21处漫反射和反射的光较少，而在靠近端面24处漫反射和反射的光较多，因此，光B在经过膜层区域23漫反射后，经出光面22射出的光在近光源处(靠近入光面21处)的光通量，小于在远光源处(靠近端面24处)的光通量，而且该光通量的差异正好可以补偿光A从出光面22射出的光的光通量。所以，综合衡量后，从出光面22射出的光在自入光面21至端面24的范围内具有很好的均匀性。

具体的，膜层区域23在沿管壁方向可以划分为N个大区，自近光源处起，第X个大区的出光率为1/(N-X+1)，其中N为自然数且大于等于2，X为自然数且小于等于N。在本实施例中，膜层区域的结构示意图如图3所示，该膜层区域划分为3大区，自入光面21至端面24依次是31、32、33，其中，大区31的出光率为1/3，大区32的出光率为1/2，大区33的出光率为1。

各大区的尺寸可以是相同的，也可以是不同的，只要实现上述出光率即可，前述出光率可以通过控制膜层区域23的膜层的尺寸如面积等参数实现，例如，可以将每个大区等分为至少两个小区，在各大区中的部分小区上覆盖膜层，并且使自近光源向远光源处，覆盖膜层的小区的数量逐渐增多，这样通过控制各大区中具有膜层的小份的数量即可实现上述出光率，其中的膜层可以为散射膜。

在本实施例中，膜层区域等分为大区31、32、33，每个大区等分为3个小区，例如大区31等分为小区311、312和313，大区32等分为小区321、322、323，为了实现上述出光率，在大区31中可以设置小区313具有散射膜，大区32中小区322、323具有散射膜，大区33中所有小区均具有散射膜。

为了实现防眩光，还可以使覆盖膜层的小区之间的间距小于瑞利判据，也即小于人眼的分辨距离，这样就可以不用再对出光面进行二次处理，避免降低导光管的出光效率。

本实用新型通过将现有技术中导光管的挡光板更换为出光率不均一的膜层区域，使近光源处射出的光通量与远光源处射出的光通量大致相同，从而改善了导光管出光的均匀性。而且，通过设置膜层区域的结构实现了防眩光，提高了光能利用率。

光从导光管的两侧入射的情形，与光从导光管一侧入射的情形相类似，膜层区域44在近光源处的出光率小于在远光源处的出光率，可以是，自两个入光面(近光源处)至导光管中部(远光源处)的散射率和反光率均逐渐变大。具体的，如图4所示，膜层区域管壁自入光面至导光管中部可以划分为N个大区，自入光面41处起，第X个大区的出光率为1/(N-X+1)；膜层区域沿管壁自入光面至导光管中部也可以划分为N个大区，自入光面处起，第X个大区的出光率为1/(N-X+1)，其中N为自然数且大于等于2，X为自然数且小于等于N。

同样，各大区的尺寸可以是相同的，也可以是不同的，只要实现上述出光率即可。在本实施例中可以将每个大区等分为至少两个小区，在各大区中的部分小区上覆盖散射膜，并且使自近光源至远光源处，覆盖散射膜的小区的数量逐渐增多，这样通过控制各大区中具有散射膜的小份的数量即可实现上述出光率。进一步，还可以使覆盖散射膜的小区之间的间距小于瑞利判据，也即小于人眼的分辨距离，以实现防眩光，这样就可以不用再对出光面进行二次处理，避免降低导光管的出光效率。

上述膜层可以是镀上，也可以是印刷上的，此处不作限定。

为了进一步控制导光管出光的均匀性，还可以在前述实施方式的基础之上，对出光面处的光进行控制，使近光源处射出的光通量与远光源处射出的光通量大致相同，从而改善了导光管出光的均匀性。具体地，可以在导光管的出光面上设置近光源处出光率小于远光源处出光率的凸起。该出光面上的凸起分布使得在近光源处的出光率小于在远光源处的出光率。

如图5所示，当导光管为单侧入光时，该导光管的一端为入光面51，光线从入光面51入射至导光管内，与入光面51相对的为导光管的另一端端面54，靠近入光面51处为靠近光源处即近光源处，靠近端面54处为远离光源处即远光源处；导光管沿管壁的一侧为出光面52；位于导光管内部，与该出光面52相对的一侧为全反面53。

出光面52上分布有凸起521，使得近光源处出的光率小于远光源处的出光率。当光从入光面51入射后，一部分光入射到出光面52，出光面52上分布的凸起521打破导光管内的全反射条件，光线直接由出光面52射出，另一部分光入射到全反面53上，然后反射至出光面52，再经出光面52射出。来自光源的光经入光面51入射后，到达近光源处(也即靠近入光面51处)的光的光通量大于到达远光源处(也即靠近导光管另一端面54处)的光的光通量，通过使近光源处出的光率小于远光源处的出光率补偿了入射光在近、远光源处的光通量差异，使得最终从出光面52射出的光在近光源处和远光源处的光通量大致相同，从而实现了出光面52处的出光均匀性。

在实现出光面上近光源处出的光率小于远光源处的出光率的过程中，具体的，可以在出光面上自近光源处至远光源处设置N个凸起，自近光源处起，第X个凸起的出光率为1/(N-X+1)，其中N为自然数且大于等于2，X为自然数且小于等于N。例如，自入光面51至端面54包含10个凸起，则自入光面51起，第一个凸起的出光率为1/10，第二个凸起的出光率为1/9，......第10个凸起的出光率为1。

各凸起可以是连续的也可以是不连续的，只要实现上述出光率即可，前述出光率可以通过控制凸起的分布或尺寸、形状等参数实现，例如，可以设置在近光源处凸起的长度小于在远光源处凸起的长度，和/或凸起在近光源处的角度小于在远光源处的角度，其中，该长度为沿导光管管壁方向的长度，角度为凸起的侧壁与管壁之间的夹角。

同理，当导光管为两侧入光时，近光源处即为靠近入光面的位置，远光源处即为导光管的中间位置，在出光面上分布有连续的凸起，且通过设置凸起的尺寸满足近光源处出的光率小于远光源处的出光率。具体的，在自入光面处至导光管中间位置处，设置凸起在沿管壁方向的长度逐渐变大，凸起与管壁形成的夹角也逐渐变大，在自导光管中间位置处至入光面处，凸起在沿管壁方向的长度逐渐变小，凸起与管壁形成的夹角也逐渐变小。

通过在导光管的出光面处设置出光率不均一的凸起分布，对出光面处的光进行控制，使近光源处射出的光通量与远光源处射出的光通量大致相同，从而改善了导光管出光的均匀性。采用该导光管的光源中，其聚光面的优化设计，使得进入导光管的光经过一次散射即可发出导光管，极大减小光线因在导光管中多次反射而带来的损耗。再则，由于采用的点光源在导光管的一侧或两侧，通过导光液体进行光的导出，光源处的散热问题就变得很容易解决。

上述实施例中导光管的横截面可以为圆形、半圆形、正方形或矩形等其它一系列有助于提高出光效率的形状。本导光管用来做管壁的固体导光材料对光源所发出的波长，透光率越大越好、雾度越小越好、折射率越大越好、且该导光管的表面粗糙度越小越好。

相应上述实施例，本实用新型还提供了一种光源，参照图6，该光源具体包括：导光管61、光源62和聚光面63，聚光面63的开口朝向导光管61的一端且包围光源62。

其中，导光管61可以采用前述实施例的实现形式，此处不再赘述。光源62可以位于导光管的一端，当然也可以位于导光管的两端，该光源62可以是发光二极管等点光源。

聚光面63包围在光源62的外侧，聚光面63的曲面可以利用lighttools的优化功能对进行优化，使得光源62大部分的出射光与光轴为小角度射出，这样使得进入导光管61的光大部分经一次散射即可从出光面射出，极大地保证了导光管61的出光效率。本实施例中，该聚光面63的曲面可以为抛物面。聚光面63对光源所发出的波长，反射率越大越好，表面越光滑越好。

本实用新型中的光源结构可以实现点光源到线光源的转换，当导光管的反光面和出光面结构通过采用出光率不均一的膜层区域，使近光源处射出的光通量与远光源处射出的光通量大致相同，从而改善了导光管出光的均匀性；其聚光面的优化设计，使得进入导光管的光经过一次散射即可发出导光管，极大减小光线因在导光管中多次反射而带来的损耗。再则，由于液体导光管对光的吸收小，且由于导光液体对光的衰减较小，因此，能够提高导光管的出光率；而且，由于液体的热阻小，导热效果好，直接让光源与液体接触，使得该导光管的线光源的散热问题很容易解决。本实用新型中的导光管可以做的很长，能够满足各种生产应用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种导光管，其特征在于，所述导光管为空心管体，内部充满导光液体，管壁为固体导光材料，所述导光管至少一端为入光面，沿管壁的一侧为出光面。

2.根据权利要求1所述的导光管，其特征在于，所述导光管内部且与所述出光面相对的一侧具有出光率不均一的膜层区域，所述膜层区域具有在近光源处出光率小于在远光源处出光率的膜层分布。

3.根据权利要求1所述的导光管，其特征在于，所述导光管内部且与所述出光面相对的一侧具有出光率不均一的膜层区域，所述膜层区域具有在近光源处出光率小于在远光源处出光率的膜层分布。

4.根据权利要求1所述的导光管，其特征在于，所述膜层区域具有在近光源处散射率小于在远光源处散射率的膜层分布，和/或所述膜层区域具有在近光源处反光率小于在远光源处反光率的膜层分布。

5.根据权利要求4所述的导光管，其特征在于，所述膜层区域沿管壁自近光源处至远光源处划分为N个大区，自近光源处起第X个大区的出光率为1/(N-X+1)，其中N为自然数且大于等于2，X为自然数且小于等于N。

6.根据权利要求5所述的导光管，其特征在于，所述膜层区域自近光源处至远光源处等分为所述N个大区，且每个大区等分为至少两个小区，在所述膜层区域中部分所述小区上覆盖有膜层，且自近光源至远光源处，覆盖所述膜层的小区的数量逐渐增多。

7.根据权利要求6所述的导光管，其特征在于，相邻的所述覆盖膜层的小区之间的间距小于瑞利判据。

8.根据权利要求1所述的导光管，其特征在于，所述出光面上分布有近光源处出光率小于远光源处出光率的凸起。

9.根据权利要求8所述的导光管，其特征在于，所述出光面上自近光源处至远光源处具有M个凸起，自近光源处起第Y个凸起的出光率为1/(M-Y+1)，其中M为自然数且大于等于2，Y为自然数且小于等于M。

10.根据权利要求9所述的导光管，其特征在于，所述凸起在近光源处的长度小于在远光源处的长度，和/或所述凸起在近光源处的角度小于在远光源处的角度。

11.根据权利要求8所述的导光管，其特征在于，所述凸起连续分布在所述出光面上。

12.一种光源，其特征在于，所述光源包括权利要求1至11中任意一项所述的导光管。

13.根据权利要求12所述的光源，其特征在于，还包括位于所述导光管至少一端处的光源和聚光面，所述聚光面的开口朝向所述导光管的一端且包围所述光源。

14.根据权利要求13所述的光源，其特征在于，所述聚光面的曲面为抛物面。

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