CN210568135U

CN210568135U - 一种用于替代卤素灯泡的led发光装置

Info

Publication number: CN210568135U
Application number: CN201921439826.2U
Authority: CN
Inventors: 岑松原; 董田华; 赵亮
Original assignee: Hangzhou Changsong Optics Co ltd
Current assignee: Hangzhou Changsong Optics Co ltd
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2029-09-02

Abstract

本实用新型公开了一种用于替代卤素灯泡的LED发光装置，包括底座、发光结构、透光罩、反射膜；发光结构从下向上依次包括LED光源、聚焦层、导光柱、扩散层。LED光源固定在底座上，聚焦层与LED光源相对固定在底座上；聚焦层上方设置有导光柱，以使所述LED光源发出的光线射入导光柱；导光柱为锥台形，导光柱将射入的光线全反射；扩散层覆在导光柱顶端；扩散层使全反射后的光线以朗伯分布形式扩散出去；透光罩将发光结构罩住，在透光罩上镀有反射膜，反射膜在发光结构的上方、与发光结构同轴。本实用新型中使单向照明的LED光源实现接近的符合朗伯分布的照明范围，与卤素灯的发光光形一致。并且整体成本、使用寿命、照明亮度都符合相关要求。

Description

一种用于替代卤素灯泡的LED发光装置

技术领域

本实用新型涉及照明领域，具体涉及用于替代卤素灯泡的LED发光装置。

背景技术

发光二极管(LED)是一种常用的发光器件，可高效地将电能转化为光能，发光二极管在现代社会具有广泛的用途，如照明、平板显示、医疗器件等。

作为汽车照明领域的汽车前照灯来说，在过去通用的是成本低的卤素灯，但是卤素灯能耗高，寿命短，已经不符合现在社会标准。并且在2018年9月1日，欧盟开始全面禁用卤素灯泡，涵盖所有非定向的所有低效卤素灯泡，不再允许在英国或欧盟其他区域流通。这就意味着，现在及以后买到的欧盟国家生产的汽车，将全部采用LED大灯。并且欧盟现有的所有汽车卤素灯坏了就必须换LED大灯。而目前更换LED大灯的方式就两种：1.更换整个大灯连同灯罩，但是此方案成本太高，尤其是旧车，增加消费者的资金压力；2.更换灯珠，但由于卤素灯与LED灯的光形差异(如图1所示)，LED灯(图1左)基本都是两面发光，中间是厚厚的金属块；导致其发光光形相比卤素灯泡有很大差异，使其更换到原车大灯内时，不论怎么调整，都无法满足汽车前照灯照明的标准(包括中国GB标准，欧盟ECE法规，美国SAE标准等)。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于替代卤素灯泡的LED发光装置，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案如下：

一种用于替代卤素灯泡的LED发光装置，包括底座、发光结构、透光罩、反射膜；所述发光结构从下向上依次包括LED光源、聚焦层、导光柱、扩散层。所述LED光源固定在底座上，所述聚焦层与LED光源相对固定在底座上；所述聚焦层上方设置有导光柱，以使所述LED光源发出的光线射入所述导光柱；所述导光柱为锥台形，所述导光柱将射入的光线全反射；所述扩散层覆在导光柱顶端；所述扩散层使全反射后的光线以朗伯分布形式扩散出去；所述透光罩将发光结构罩住，在透光罩上镀有反射膜，所述反射膜在发光结构的上方、与发光结构同轴。

在本实用新型中，LED光源将光线发出，经过聚焦层将光线聚合在导光柱内，在导光柱内实现全反射，再经扩散层扩散，最终在透光罩上反射膜进一步反射，使单向发光的LED光源实现360°的近似符合朗伯分布的照明范围(95％以上符合)，使其在照射光形与卤素灯的发光光形基本一致。并且在满足照明标准的情况下，其寿命更长，能耗更低。通过底座可以与外接电源或是需要连接的部件连接，任意需要替换的卤素灯的底座结构都可以作为本实用新型的底座使用；因此其具体结构不做限定。

在本实用新型中，导光柱的具体结构不做限定，包括但不限于以下几种：

(1)导光柱可以是实心透光柱；在这里投光柱组成可以是同一种材质或是多种材质的拼合，拼合方式可以是沿着透光柱的轴向或是周向；通过不同介质的折射，让光线到达扩散层时角度变化多种，然后通过扩散层进一步扩散实现360°的近似符合朗伯分布的照明范围，与卤素灯的发光光形一致；

(2)导光柱也可以是不透光的筒状(筒的端面可以是任意多边形和任意闭合曲线)，筒状内壁涂覆高反射率材料，使得光线通过内壁反射反射到扩散层，然后通过扩散层进一步扩散实现360°的近似符合朗伯分布的照明范围，与卤素灯的发光光形一致。

(3)或是将(1)和(2)两种方式相结合；结合的方式在此不做限定。

在某些实施例中：让所述导光柱将光源发出的光线经导光柱的全反射后让光线从扩散层扩散出去；所述扩散层使得扩散出去的光线近似符合朗伯分布。

全反射部分设置在到达扩散层前，在整个导光柱内，在这里导光柱采用圆台形，具体的尺寸设计通过如下步骤获得：

(1)设：a导光柱采用圆台形；b导光柱内扩散层覆盖部分不满足全反射，其他部分符合全反射；

(2)根据光学扩展量2维公式U＝2*n*a*sinθ，使光源的光学扩张量与入射进光锥台底座的光通量匹配；即入射角大于临界角，θ＞a*sin(n₂/n₁)；

这样就可以确定光锥尺寸，进而确定光道的尺寸，使得其尺寸尽可能的小，还能保住其尽可能高的效率；

其中：U表示光学扩展量，n表示折射率，a表示出光口径，θ表示出光角度与法线的夹角；n₂表示空气(光疏介质)折射率，n₁表示玻璃(光密介质)折射率。

优选的：所述扩散层包括光扩散剂和透明硅胶。

在某些实施例中，扩散层通过光扩散剂和透明硅胶按照一定比例混合，光扩散剂的材料和粒径、硅胶种类、混合比例根据实际扩散范围具体制定，在此不做限定。扩散层厚度也不做限定。

扩散层也可以是多个不同折射率的折射层拼合，实现光线的放射性照明。

优选的：所述反射膜的反射率为80％-100％。

在某些实施例中，要求反射膜的反射率为80％-100％的高反射膜，这样可以有效的降低光线的能量损耗。反射膜通常镀在透光罩上亦或是采用粘贴的等方式，不做限定。

在某些实施例中，反光膜为镜面膜等系列反射膜或者或者漫反膜。根据实际需要做选择。

在某些实施例中，所述导光柱为圆形锥台或多边形棱锥台。配合聚焦层做出调整，在此不做特殊限定。

在某些实施例中，所述导光柱底部为平面或凸面。凸面的导光柱底部，可以直接替代聚焦层，减少安装零部件。

在某些实施例中，所述聚焦层为平凸透镜、平板玻璃、平凹透镜中的任意一种或是多种组合。聚焦层的主要目的是将LED光源发出的光线聚合到导光柱内，提高光线的利用率。

优选的：所述透光罩为亚克力罩或者玻璃罩。成本低，工艺成熟易于制造。

本实用新型的技术效果是：

本实用新型中的发光装置可以替代现有技术中的卤素灯使用，实现汽车前照灯照明标准；同时可以降低成本，提高能耗比，并且效果优异，尤其满足汽车前照灯的更换而无需更改其本身的结构；更改后任然满足前照灯照明要求(中国GB标准，欧盟ECE法规，美国SAE标准等)。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1是LED灯珠(左)与卤素灯(右)的对比图；

图2是本实用新型的发光原理示意图；

图3是本实用新型的发光装置示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

LED光源1，光线11；导光柱2，扩散层3；聚焦层4；胶层5；透光罩6；反射膜7；底座8。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的不当限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图2、图3所示，一种用于替代卤素灯泡的LED发光装置，包括底座8、发光结构、透光罩6、反射膜7；所述发光结构从下向上依次包括LED光源1、聚焦层、导光柱2、扩散层3。

所述LED光源1固定在底座8上，所述聚焦层与LED光源1相对固定在底座8上；所述聚焦层上方设置有导光柱2，以使所述LED光源发出的光线1射入所述导光柱2；所述导光柱2为锥台形，所述导光柱2将射入的光线11全反射；所述扩散层3覆在导光柱2顶端；所述扩散层3使全反射后的光线以朗伯分布形式扩散出去；所述透光罩6将发光结构罩住，在透光罩6上镀有反射膜7，所述反射膜在发光结构的上方、与发光结构同轴。

在本实施例中，导光柱2将LED光源1发出的光线经导光柱2的全反射后让光线11从扩散层扩散出去；所述扩散层3使得扩散出去的光线再经过反射膜7的反射让单向照射的LED光源1实现光线近似符合朗伯分布的照射光形。

导光柱2采用透光的圆台形柱，使光线在导光柱内进行多次全反射直到到达扩散层，扩散层可以将经过导光柱的光线以近似符合朗伯分布的方式扩散到周围，有效的替代卤素灯。

光线从空气(光疏介质)中射入透光的圆台形柱(光密介质)发生折射，将不同角度射入的光线分散(这里为了提高光线的传输能效，通过入射角度的调整实现全反射)，在光线从圆台形柱进入扩散层时做光线的二次分散，实现更宽范围的光分布。

在某些实施例中，聚焦层采用平凸透镜4，所述平凸透镜4的平面与导光柱的底面固定(在图3中通过胶层5固定)。

在某些实施例中，当光源的照射不够集中时，可以通过聚焦层(平凸透镜)聚光，将光线集中在导光柱内，以提高能效比。

本实用新型的发光装置，结构简单，其通过特殊结构的导光柱以及扩散层，将从光源发出光线，从导光柱开始进行反射或是折射，到扩散层再做进一步的扩散，扩散出去的光线近似符合朗伯分布，实现较宽的光的分布，从而可扩大光的应用范围。可以充分替换现有技术中的卤素灯使用，尤其适合汽车前照灯的更换，在生产过程中，直接将现有的卤素灯底座作为本发光装置的底座，发光结构替换原有卤素灯的灯丝使用，有效的模拟了卤素灯的发光形式；造价低，使用寿命长。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于替代卤素灯泡的LED发光装置，其特征在于：包括底座、发光结构、透光罩、反射膜；所述发光结构从下向上依次包括LED光源、聚焦层、导光柱、扩散层；

所述LED光源固定在底座上，所述聚焦层与LED光源相对固定在底座上；所述聚焦层上方设置有导光柱，以使所述LED光源发出的光线射入所述导光柱；所述导光柱为锥台形，所述导光柱将射入的光线全反射；所述扩散层覆在导光柱顶端；所述扩散层使全反射后的光线以朗伯分布形式扩散出去；

所述透光罩将发光结构罩住，在透光罩上镀有反射膜，所述反射膜在发光结构的上方、与发光结构同轴。

2.根据权利要求1所述的用于替代卤素灯泡的LED发光装置，其特征在于：所述扩散层包括光扩散剂和透明硅胶。

3.根据权利要求1所述的用于替代卤素灯泡的LED发光装置，其特征在于：所述反射膜的反射率为80％-100％。

4.根据权利要求1或3所述的用于替代卤素灯泡的LED发光装置，其特征在于：反光膜为镜面膜或者漫反膜。

5.根据权利要求1所述的用于替代卤素灯泡的LED发光装置，其特征在于：所述导光柱为圆形锥台或多边形棱锥台。

6.根据权利要求1所述的用于替代卤素灯泡的LED发光装置，其特征在于：所述导光柱底部为平面或凸面。

7.根据权利要求1所述的用于替代卤素灯泡的LED发光装置，其特征在于：所述聚焦层为平凸透镜、平板玻璃、平凹透镜中的任意一种或是多种组合。

8.根据权利要求1所述的用于替代卤素灯泡的LED发光装置，其特征在于：所述透光罩为亚克力罩或者玻璃罩。