CN203131510U - Led发光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种LED发光模块，包括第一LED光源及光导器件，第一LED光源位于光导器件的第一侧，其中，第一LED光源的光路上设有第一聚光器件，第一聚光器件的出射端设有第一发散器件，第一发散器件具有靠近第一聚光器件的第一入射面以及与第一入射面相对的第一出射面，第一入射面具有向上倾斜的第一斜面以及向下倾斜的第二斜面，光导器件设置在第一出射面外侧，且光导器件具有反光面以及与反光面相对的透光面，反光面位于光导器件的下端，透光面位于光导器件的上端，且反光面设有多个向上倾斜的第一反光平面。本实用新型提供的LED发光模块能够将LED点光源转换成面光源，且面光源发光均匀，生产成本低，满足汽车用灯的照明要求。

Description

LED发光模块

技术领域

本实用新型涉及照明领域，具体地说，是涉及一种使用LED光源制作的LED发光模块。 

背景技术

LED光源具有节能环保、消耗功率低、使用寿命长等优点，已经广泛应用在照明、信号指示以及装饰等领域中。现有的汽车用灯大多是使用LED光源的LED车灯，如安装在汽车车头的远光灯、近光灯、示廓灯，或者汽车的转向指示灯、昼行灯等，大多设有LED芯片并使用LED芯片发出的光线激发荧光粉形成不同颜色的光源。此外，LED光源还应用在室内照明、路灯、应急照明灯多种场合。 

常见的LED车灯具有LED光源，并在LED光源前端设置反光杯等配光装置等，用于改变LED光源出射的光线的方向，使光线照射到需要的地方。然而，由于LED光源是点光源，现有的LED车灯仅使用反光杯等实现配光无法实现面状光源或条状光源的效果，且现有LED车灯发光并不均匀，容易产生眩光，影响行车安全。 

因此，公告号为CN201803325U的中国实用新型专利公开了名为“一种车用信号灯用光导管”的发明创造，其具有一根条状的光导管以及设置在光导管两端的LED光源组件，光导管使用PC材料制成，其为透明的透光材料，因此光线可以在光导管内传播。并且，光导管的底面上设置有锯齿状结构，光线入射到锯齿状结构的面上形成反射并返回光导管内。同时，该光导管大致呈圆环状，目的是将部分反射光线入射到光导管的内壁后形成全反射，使得光线能够在光导管内继续传播。因此，该发明创造是将LED光源组件产生的光线在光导管内不断反射、全反射来实现光导管的通体发光。 

但是，由于光线需要在光导管内多次反射、全反射，随着光线反射与全反射的次数增加，光线能量衰减越来越严重，导致靠近光导管两端处，即靠近LED光源组件处光线充足，较为光亮，而在光导管的中部，由于光线能量衰减厉害，形成暗区，导致光导管发光不均匀，给光导管的使用带来限制。 

另外，由于LED光源组件是点光源，其发出的光线向四周散射，上述的光导管并没有对LED光源组件发出的光线进行聚光处理，导致光能损失。因此，如需要光导管的中部亮度较高，需要使用大功率的LED芯片制造光导管两端的LED光源组件，增加其生产成本，也带来了LED芯片散热的问题。 

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种将LED点光源转换成发光均匀的面状光源的LED发光模块。 

本实用新型的另一目的是提供一种光能量利用率高且生产成本低的LED发光模块。 

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的LED发光模块包括第一LED光源及光导器件，第一LED光源位于光导器件的第一侧，其中，第一LED光源的光路上设有第一聚光器件，第一聚光器件的出射端设有第一发散器件，第一发散器件具有靠近第一聚光器件的第一入射面以及与第一入射面相对的第一出射面，第一入射面具有向上倾斜的第一斜面以及向下倾斜的第二斜面，光导器件设置在第一出射面外侧，且光导器件具有反光面以及与反光面相对的透光面，反光面位于光导器件的下端，透光面位于光导器件的上端，且反光面设有多个向上倾斜的第一反光平面。 

由上述方案可见，第一LED光源发出的光线经过第一聚光器件后形成多束平行的光束并入射到第一发生器件，平行光束经过第一发散器件的第一斜面与第二斜面后分别形成向上倾斜传播与向下倾斜传播的光束，向上倾斜传播的光束入射到光导器件的透光面后形成全反射并入射到反光面上，再经过反光面以垂直的角度从透光面出射，而向下传播的光束入射到反光面后也以垂直的角度从透光面出射。 

这样，光束入射到光导体后仅经过一次反射或一次全反射及一次反射后从透光面出射，光能量衰减并不严重。并且，LED光源的光线经过第一聚光器件后形成多束平行光束，多束平行光束的光能量大致相等，且经过折射的光束能够入射到离第一发散器件较远的反光平面上，光导体的长度可以做得很长，且形成面状光源并发光均匀，光能量利用率高。 

此外，由于LED发光模块不需要设置两个大功率的LED光源，生产成本低，且发热不明显。 

一个优选的方案是，相邻的两个第一反光平面之间连接有连接面，且连接面与透光面垂直。 

由此可见，连接面与透光面垂直，光束不会入射到连接面上，可以确保入射到光导体的光束均能入射到一个反射平面上并从透光面出射。 

进一步的方案是，LED发光模块还包括位于光导器件第二侧的第二LED光源，第二LED光源光路上设有第二聚光器件，第二聚光器件的出射端设有第二发散器件，第二发散器件具有靠近第二聚光器件的第二入射面以及与第二入射面相对的第二出射面，第二入射面具有向上倾斜的第三斜面以及向下倾斜的第四斜面，光导器件的反光面还设有多个向下倾斜的第二反光平面，每一个第二反光平面设置在相邻的两个第一反光平面之间。 

可见，在光导器件的两侧均设置LED光源，两个LED光源发出的光线分别从两侧入射到光导器件，且在光导器件的反光面上设置两类反光平面，分别将从两侧入射的光线反射到透光面上，使LED发光模块具有更好的发光效果。 

更进一步的方案是，反光面上镀有反光膜。这样，可以确保入射到反光面的光线完全被反射到透光面上，而不会经反光面出射，提高光能量的利用率。 

更进一步的方案是，光导器件的透光面为平面或弧面。若将透光面设置成平面，从透光面出射的光线形成面积较小矩形的光斑，光线亮度较高。如将透光面设置成弧面，光斑的面积较大，可以增大LED发光模块的照射面积。 

更进一步的方案是，第一聚光器件和/或第二聚光器件为聚光杯，或者是，第一聚光器件和/或第二聚光器件为凸透镜。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的结构图。 

图2是本实用新型第一实施例局部结构的放大分解图。 

图3是本实用新型第一实施例的光学原理图。 

图4是本实用新型第二实施例的结构示意图。 

图5是本实用新型第三实施例的结构示意图。 

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。 

具体实施方式

本实用新型的LED发光模块具有LED点光源，并将LED点光源转换成面光源，可以安装在汽车上作为车灯使用，也可以应用在路灯或室内照明灯具、装饰灯具等多个领域。 

第一实施例： 

参见图1与图2，本实施例的LED发光模块具有LED光源10，LED光源10包括封装在基板上的LED芯片，LED芯片通过激发荧光粉形成光线，光线向四周发散射出。

在LED光源10的光路上设有作为聚光器件的聚光杯11，聚光杯11为四分之一的球状，其内表面镀有反光材料，如高反膜或者金属膜。在聚光杯11的下方装有安装垫12，安装垫12的中部设有通孔13，LED芯片穿过通孔13。 

在聚光杯11的出射端设有发散器件15，其由透明材料制成，光线可以入射到发散器件15内并发生折射。发散器件15具有入射面16以及与入射面相对的出射面17，由图2可见，入射面16为锯齿状，出射面17为平面，且与水平方向垂直。 

在出射面17外设有光导器件20，光导器件20也是由透明的材料制成，光线可以在光导器件20内传播。优选地，光导器件20与发散器件15由相同的材料制成。光导器件20具有透光面24以及与透光面24相对设置的反光面21，反光面21位于光导器件20的下端，透光面24位于光导器件20的上端，本实施例中，透光面24为平面。 

参见图3，LED光源10发出的多束光束L11向四周发散，这些光束L11入射到聚光杯11的内表面后发生反射，形成多束平行的光束L12，这些平行的光束L12以垂直于发散器件15的出射面17的方向入射到发散器件15内。 

发散器件15的入射面16设置在靠近聚光杯11的一侧，出射面17与入射面16相对设置。入射面16呈锯齿状，其具有向上倾斜的第一斜面18以及向下倾斜的第二斜面19，并且第一斜面18与第二斜面19间隔设置。优选地，第一斜面18与第二斜面19的长度相等，且第一斜面18与水平线的夹角等于第二斜面19与水平线的夹角。 

平行的光束L12入射到第一斜面18后发生折射，光束的传播方向改变，形成的折射光束L17向下传播并入射到光导器件20的反光面21上。平行的光束L12入射到第二斜面19后发生折射，光束的传播方向改变，形成的折射光束L13向上传播并入射到光导器件20的透光面24上。 

从图3可见，光导器件20的反光面21包括多个反光平面22，每一个反光平面22与水平面之间形成一定角度的夹角，也就是每一个反光平面22均倾斜设置。并且，从折射光束L17的传播方向看，反光平面22均向上倾斜设置，以确保折射光束L17能够入射到反光平面22上。优选地，每一个反光平面22的倾斜角度相等，且每一个反光平面22的长度也相等。 

相邻的两个反光平面22之间设有一个连接面23，连接面23与透光面24垂直设置。这样，折射光束L17不会入射到连接面23上，且确保每一束折射光束L17均能入射到一个反光平面22上。 

由于入射到透光面24的折射光束L13入射角度较大，在透光面24上发生全反射并形成反射光束L14，反射光束L14将入射到反光面21的反光平面22上，经过反光平面22形成反射光束L15，以基本垂直于透光面24的方向从透光面24出射。 

经过入射面16向下传播的折射光束L17入射到光导器件20后，将入射到反光平面22上并发生反射，形成的反射光束L18以垂直于透光面24的方向经透光面24出射。 

为了确保入射到反光平面22的光束能够被完全反射，可以在反光面21上镀上反光膜，如金属薄膜或者高反膜等，反光膜也可以仅镀在每一个反光平面22上，连接面23上不镀反光膜，以降低LED发光模块的生产成本。 

当然，反光平面22也可以利用全反射的原理实现对入射到反光平面22的光束进行反射，这需要入射到反射平面22上的光束的入射角度较大，可以通过设置合适的反光平面22的倾斜角度来实现。如利用全反射原理将光束反射，则无需在反光面21上镀上反光膜，进一步降低LED发光模块的生产成本，且整个光导器件20均使用透明的透光材料制成，使LED发光模块的视觉效果更理想，也有利于人们透过光导器件20观察安装在LED发光模块后部的其他器件工作情况。 

由于LED发光模块使用聚光杯11将LED光源10发出的光线转变成多束平行光束L12出射，平行光束L12经过发散器件15后形成多束向上传播及向下传播的光束L13、L17，由于向上传播的光束L13将在光导器件20的透光面24上发生全反射并反射到距离发散器件15较远的地方，且所有的光束最终均经过反光面21反射后从透光面24出射。这样，所有的光束经过一次反射或者经过一次全反射以及一次反射后，均从透光面24出射，光能量衰减并不严重。且在距离LED光源10较远的反光平面22上仍会有光束入射，可以确保在距离LED光源10较远的透光面24也会有光束出射，从而形成光强分布均匀的面光源。 

通过调节发散器件23的第一斜面18的倾斜角度，能够改变入射到透光面24的光束的角度，从而改变全反射的入射角，并改变光束的传播距离，因此通过改变第一斜面18的倾斜角度可实现光导器件20的长度的增减。 

通过调节第二斜面19的倾斜角度，能够改变入射到反光平面22的光束的入射角度，并通过调节每一个反光平面22的角度能够确保所有从反光平面22出射的光束均以基本垂直于透光面24的方向出射，避免光束从光导器件20的两端出射，以避免眩光的产生。若将LED发光模块安装在汽车上作为车灯使用，可以减少会车时对来车的影响，保障行车安全。 

本实施例中，透光面24为平面，实际应用时，可以将其设置成弧面，且弧面是背对于反光面21向光导器件20外侧凸出。这样，光导器件20的轴向横截面不是方形，而是上边缘为外凸弧线的形状。通过将透光面24设置成弧面，增大从透光面24出射的光束所形成光斑的面积，但光斑仍为大致成矩形的光斑。 

第二实施例： 

参见图4，本实施例具有LED光源30、作为聚光器件的凸透镜31、发散器件32以及光导器件40。LED光源30具有基板以及安装在基板上的LED芯片，其设置在光导器件40的第一侧外。凸透镜31设置在LED光源10与发散器件32之间，用于将发散的光束转变为平行的光束出射。

发散器件32及光导器件40与第一实施例的发散器件15、光导器件20结构相同，即发散器件32具有靠近凸透镜31的入射面，入射面包括向上倾斜的第一斜面33以及向下倾斜的第二斜面33，发散器件32还设有与入射面相对的出射面35。光导器件40具有位于其上端的透光面44以及位于其下端的反光面41，反光面41上设有多个反光平面42以及连接在相邻的两个反光平面42之间的连接面43，每一个反光平面42的长度相同，每一个连接面43垂直于透光面44。 

LED光源30发出的光束L21经过凸透镜31后形成多束平行出射的光束L22，平行光束L22入射到发散器件32的入射面后形成向上传播的折射光束L23，光束L23入射到透光面44后发生全反射形成光束L24并入射到反光面41的反光平面42上，形成的反射光束L25以基本垂直于透光面44的角度出射。 

平行光束L22入射到发散器件32的入射面后部分光束L27向下传播并入射到反光平面42上，并形成基本垂直于透光面44的光束L28出射。 

这样，LED光源30发出的光束可以经过光导器件40后形成面光源，且从光导器件40出射的光束均匀、柔和，满足汽车用灯需要。 

第三实施例： 

参见图5，本实施例具有两个LED光源50、70，分别位于光导器件60的两侧外，在LED光源50、70的光路上分别设有作为聚光器件的聚光杯51、71，在光导器件60的两个侧壁外分别设有发散器件52、72。本实施例中，LED光源50、聚光杯51以及发散器件52的结构与第一实施例的LED光源10、聚光杯11以及发散器件15相同，且LED光源70、聚光杯71以及发散器件72的结构与第一实施例的LED光源10、聚光杯11以及发散器件15也相同。并且，LED光源50、聚光杯51、发散器件52与LED光源70、聚光杯71、发散器件72在光导器件60的两侧对称布置。

光导器件60具有位于其上端的透光面64以及位于其下端的反光面61，反光面61包括向上倾斜的第一反光平面62以及向下倾斜的第二反光平面63，第一反光平面62与第二反光平面63间隔设置，且第一反光平面62与第二反光平面63的长度相等。 

LED光源50发出的光束L31经过聚光杯51后形成平行光束L32入射到发散器件52的入射面，部分光束L32入射到向上倾斜的斜面54并向下传播，形成折射光束L37入射到第一反光平面62后形成光束L38以基本垂直于透光面64的角度出射。部分平行的光束L32入射到向下倾斜的斜面53后向上传播，折射光束L33入射到透光面64后发生全反射，形成光束L34并入射到第一反光平面62后形成反射光束L35以基本垂直于透光面64的角度出射。 

同理，LED光源70发出的光束L41经过聚光杯71后形成平行光束L42，并入射到发散器件72的入射面，部分光束L42入射到向上倾斜的斜面73并形成向下传播的折射光束L47，折射光束L47入射到第二反射平面63后形成反射光束L48以基本垂直于透光面64的角度出射。部分平行光束L42入射到向下倾斜的斜面74并发生折射，形成向上传播的折射光束L43，折射光束L43入射到透光面64后发生全反射并形成反射光束L44，反射光束L44入射到第二反光平面63后形成光束L45，以基本垂直于透光面64的角度出射。 

为了确保入射到第一反光面62、第二反光面63的光束能够完全被反射，可以在反光面61上镀上反光膜，或者利用全反射原理将光束反射，如利用全反射原理将光束反射，则需要将第一反光面62、第二反光面63的倾斜角度设置得较大。 

通过在光导器件60的两侧分别设置LED光源50、70，能够确保光导器件60的两侧具有光束入射，确保形成的面光源发光均匀。 

当然，上述实施例仅是本实用新型优选的实施方案，实际应用时还可有更多的改变，例如，将聚光杯的内壁设置成其他弧面；或者，第三实施例中，使用一个凸透镜替代其中一个聚光杯作为聚光器件，这样的改变并不会影响本实用新型的实施。 

最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，如聚光器件的改变、透光面形状的改变等变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。 

Claims (10)

1.LED发光模块，包括

第一LED光源及光导器件，所述第一LED光源位于所述光导器件的第一侧；

其特征在于：

所述第一LED光源的光路上设有第一聚光器件，所述第一聚光器件的出射端设有第一发散器件，所述第一发散器件具有靠近所述第一聚光器件的第一入射面以及与所述第一入射面相对的第一出射面，所述第一入射面具有向上倾斜的第一斜面以及向下倾斜的第二斜面；

所述光导器件设置在所述第一出射面外侧，所述光导器件具有反光面以及与所述反光面相对的透光面，所述反光面位于所述光导器件的下端，所述透光面位于所述光导器件的上端，且所述反光面设有多个向上倾斜的第一反光平面。

2.根据权利要求1所述的LED发光模块，其特征在于：

相邻的两个所述第一反光平面之间连接有连接面，所述连接面与所述透光面垂直。

3.根据权利要求1所述的LED发光模块，其特征在于：

还包括位于所述光导器件第二侧的第二LED光源，所述第二LED光源光路上设有第二聚光器件，所述第二聚光器件的出射端设有第二发散器件，所述第二发散器件具有靠近所述第二聚光器件的第二入射面以及与所述第二入射面相对的第二出射面，所述第二入射面具有向上倾斜的第三斜面以及向下倾斜的第四斜面；

所述光导器件的反光面还设有多个向下倾斜的第二反光平面，每一个所述第二反光平面设置在相邻的两个所述第一反光平面之间。

4.根据权利要求3所述的LED发光模块，其特征在于：

所述第一反光平面的长度与所述第二反光平面的长度相等。

5.根据权利要求1至4任一项所述的LED发光模块，其特征在于：

所述反光面上镀有反光膜。

6.根据权利要求5所述的LED发光模块，其特征在于：

所述反光膜为金属薄膜。

7.根据权利要求3或4所述的LED发光模块，其特征在于：

所述第一聚光器件和/或所述第二聚光器件为聚光杯。

8.根据权利要求3或4所述的LED发光模块，其特征在于：

所述第一聚光器件和/或所述第二聚光器件为凸透镜。

9.根据权利要求1至4任一项所述的LED发光模块，其特征在于：

所述透光面为平面。

10.根据权利要求1至4任一项所述的LED发光模块，其特征在于：

所述透光面为弧面。

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