LED导光柱的制作方法

本发明涉及LED灯具技术领域，具体涉及一种LED导光柱。

背景技术：

导光柱就是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一个点的装置，设有导光柱的光源装置将光源发出的光线射入导光柱，使得光线在导光柱内部产生全反射或折射，使光线可以自导光柱的出光面向外照射至预定位置或转换成特定形状的转换光源。

现有的导光柱大多为长条形，长条形的导光柱的端面一般为光滑的圆形端面或曲面，然而，端面为圆形端面或曲面的长条形导光柱局部出射面出射的光线的光学扩展量的空间分布不连续，在出射的方向角相空间上会出现“空洞”的现象，即部分相空间的角度方向上没有光线出射，如图1所示，图1中圈中的为“空洞”。这会导致长条形的导光柱在实际应用过程中，整个系统的光学扩展量增加，导光柱后端的变焦器件在同样口径下的中心光强会降低，光斑会变大。

长条形的导光柱大多为一体成型，随着长条形导光柱的广泛应用及推广，长条形的导光柱的制作已越来越精巧和细致，而精巧、细致以及能耐高温的长条形的导光柱主要采用价格成本高的材料制成，例如：石英，长条形的导光柱的制作原料成本高，给制作者或生产商带来了困扰。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种LED导光柱。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：LED导光柱，其特征在于，所述LED导光柱包括长条形的柱状体，长条形的柱状体包括第一柱状体和第二柱状体，第一柱状体与第二柱状体为各自独立成型的单体，第一柱状体和第二柱状体由不同材料制成；

所述第一柱状体具有第一端面、第二端面以及第一外侧面，第一端面与第二端面相对设置，第一外侧面设于第一端面与第二端面之间，第一端面为多边形，第二端面为圆形， 第一外侧面自第一端面边缘向第二端面边缘延伸并逐渐扩大；

所述第二柱状体具有第三端面、第四端面以及第二外侧面，第三端面与第四端面相对设置，第二外侧面设于第三端面与第四端面之间，第三端面和第四端面为圆形，第二外侧面自第三端面边缘向第四端面边缘延伸并逐渐扩大；

在所述LED导光柱上，第一端面为LED导光柱的入光面，第二端面与第三端面匹配连接，第四端面为LED导光柱的出光面；第二外侧面上设有环状波浪形的细纹，环状波浪形的细纹从第三端面沿第二外侧面向第四端面延伸，环状波浪形的细纹旋转对称。

进一步地，第一柱状体较第二柱状体耐高温。

进一步地，第一柱状体的折射率与第二柱状体的折射率的差值小于等于0.2；在所述LED导光柱上，第二端面与第三端面通过透明胶体连接，透明胶体的折射率与第一柱状体或第二柱状体的折射率的差值小于等于0.2。

进一步地，在所述LED导光柱上，第四端面为磨砂平面或带有微结构阵列的平面。

进一步地，第一端面与第二端面的垂直距离为第一柱状体的长度，第三端面与第四端面的垂直距离为第二柱状体的长度，第二柱状体的长度是第一柱状体长度的5～6倍。

进一步地，在所述LED导光柱上，第四端面上设有一向上凸起的曲面体，曲面体的曲面为LED导光柱的出光面。

进一步地，曲面体与第二柱状体为一体成型。

进一步地，在所述LED导光柱上，第二外侧面上设有环状波浪形的细纹的延伸长度为第二柱状体的长度2/3至3/4，第二柱状体的其余部分抛光处理，为光滑表面，第二柱状体抛光处理部分的长度为第二柱状体长度的1/4至1/3。

进一步地，环状波浪形的细纹为褶皱曲线，褶皱曲线为正弦曲线，正弦曲线满足方程 其中，R为曲线上点距离对称中心的距离，θ为方位角度，R₀为曲线上点距离对称中心的平均距离，A为褶皱的幅度，T为褶皱的周期。

进一步地，环状波浪形的细纹为褶皱曲线，褶皱曲线由多个内插点通过多项式或分段多项式曲线拟合，褶皱曲线的一个周期内的至少有3个内插点。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明的LED导光柱，包括长条形的柱状体，长条形的柱状体的底部为多边形，顶部为圆形，LED导光柱各点的出射光线在相空间中是连续的，在使用相同变焦透镜的情况下，能够得到更高的中心照度，以解决现有的导光柱在出射的方向角相空间 上会出现“空洞”的问题；

本发明的LED导光柱，长条形的柱状体包括第一柱状体和第二柱状体，第一柱状体与第二柱状体为各自独立成型的单体，第一柱状体和第二柱状体由不同材料制成，第一柱状体的一端面为入光面，第一柱状体采用较为耐高温且价格较高的材料制成，第二柱状体根据实际需要选择合适且价格低廉的材料制成，保证了LED导光柱结构的精巧和细致，同时降低了LED导光柱的制作成本。

附图说明

图1是现有技术导光柱出射光线在相空间上的分布图；

图2是本发明LED导光柱出射光线在相空间上的分布图；

图3是本发明LED导光柱实施例一的正视图；

图4是本发明LED导光柱实施例一的立体结构示意图；

图5是本发明LED导光柱实施例一的分解结构示意图；

图6是本发明LED导光柱实施例一的仰视图；

图7是本发明环状波浪形的细纹为正弦曲线的示意图；

图8是本发明环状波浪形的细纹由多个内插点通过多项式或分段多项式曲线拟合的部分示意图；

图9是现有技术长条形的导光柱的光路示意图；

图10是本发明LED导光柱的光路示意图；

图11是本发明LED导光柱的光斑照度示意图；

图12是本发明LED导光柱的光斑色差分布示意图；

图13是本发明LED导光柱实施例二的正视图；

图14是本发明LED导光柱实施例三的正视图；

图15是本发明LED导光柱实施例四的正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

实施例一

参见图3至图8，本发明一种LED导光柱，包括长条形的柱状体，长条形的柱状体包括 第一柱状体11和第二柱状体12，第一柱状体11与第二柱状体12为各自独立成型的单体，第一柱状体11和第二柱状体12由不同材料制成；

第一柱状体11具有第一端面、第二端面以及第一外侧面，第一端面与第二端面相对设置，第一外侧面设于第一端面与第二端面之间，第一端面为多边形，第二端面为圆形，第一外侧面自第一端面边缘向第二端面边缘延伸并逐渐扩大；

第二柱状体12具有第三端面、第四端面以及第二外侧面，第三端面与第四端面相对设置，第二外侧面设于第三端面与第四端面之间，第三端面和第四端面为圆形，第二外侧面自第三端面边缘向第四端面边缘延伸并逐渐扩大；

在本发明的LED导光柱上，第一端面为LED导光柱的入光面，第二端面与第三端面匹配连接，第四端面为LED导光柱的出光面，第一柱状体11与第二柱状体12同轴设置；第二外侧面上设有环状波浪形的细纹12a，环状波浪形的细纹12a从第三端面沿第二外侧面延伸至第四端面，环状波浪形的细纹12a旋转对称。

本发明的LED导光柱，包括长条形的柱状体，长条形的柱状体的底部为多边形，顶部为圆形，LED导光柱各点的出射光线在相空间中是连续的，在使用相同变焦透镜的情况下，能够得到更高的中心照度，以解决现有的导光柱在出射的方向角相空间上会出现“空洞”的问题，如图2所示；

长条形的柱状体包括第一柱状体11和第二柱状体12，第一柱状体11与第二柱状体12为各自独立成型的单体，第一柱状体11与第二柱状体12采用不同的材料制成，第一柱状体11的一端面为入光面，第一柱状体11采用较为耐高温且价格较高的材料制成，第二柱状体12根据实际需要选择合适且价格低廉的材料制成，保证了LED导光柱结构的精巧和细致，同时降低了LED导光柱的制作成本；

参见图9至图12，LED导光柱上第二外侧面上设置了环状波浪形的细纹12a，环状波浪形的细纹12a对光线进行混光，有助于加快混光速度，在更短的混光距离下得到更佳的混色效果，增加光线在同等高度内的全反射次数，增强导光柱的混色能力，同时又不会降低导光柱的出光效率，打破了原有旋转对称的导光透镜旋钮量(skewness)守恒的规律，实现很好的混光；并且，环状波浪形的细纹12a的结构能够消除导光透镜在混光时出现各种血丝状杂斑的问题。

参见图3至图5，在本实施例中，对于采用不同材料制成的第一柱状体11和第二柱状体12而言，第一柱状体11较第二柱状体12耐高温，作为优选的，第一柱状体11采用玻 璃或硅胶制成，第二柱状体12采用塑胶制成，玻璃、硅胶和塑胶是很好的制作原料，并且玻璃、硅胶和塑胶的价格较石英的价格要低廉，本发明的LED导光柱成本低；第一柱状体11的一端面为入光面，第一柱状体11采用玻璃或硅胶制成，玻璃或硅胶是较为耐高温的材料，且熔点高于塑胶，具有更好的热稳定性，能确保LED导光柱的使用寿命；第二柱状体12采用塑胶制成，塑胶可制作成结构精巧和细致的单体，保证了LED导光柱结构的精巧和细致。

除了采用玻璃或硅胶制成第一柱状体11和采用塑料制成第二柱状体12外，第一柱状体11和第二柱状体12还可采用其余能达到本发明的技术效果的原料。

为了实现更好的混光，第一柱状体11的折射率与第二柱状体12的折射率的差值小于等于0.2，在本发明的LED导光柱上，第二端面与第三端面通过透明胶体连接，透明胶体的折射率与第一柱状体11或第二柱状体12的折射率的差值小于等于0.2，在本实施例中，透明胶体为硅胶。LED导光柱上，第二端面与第三端面除了采用透明胶体连接外，还可以通过其他透明的物质连接。

在本实施例中，LED导光柱上，第四端面为磨砂平面或带有微结构阵列的平面(图未示)，LED导光柱的出光面为磨砂平面或带有微结构阵列的平面能增强LED导光柱的混光效果，使光线变得更为柔和。

参见图3和图4，在本发明的LED导光柱上，第一端面与第二端面的垂直距离为第一柱状体11的长度，第三端面与第四端面的垂直距离为第二柱状体12的长度，第二柱状体12的长度是第一柱状体11长度的5～6倍，第一柱状体11的长度与第二柱状体12的长度的比例为1：5～6是最佳的比例范围，在该比例范围条件下的LED导光柱的混光速度和混光效果是最佳的，同时兼顾了导热能力，不至于让第一柱状体11超过临界耐温温度。

在本实施例中，LED导光柱上，第一端面为多边形，作为优选的，第一端面为正多边形，如图4至图6所示，第一端面为正四边形，第一端面除了可以为正四边形外，还可以为正五边形、正六边形或正八边形等正多边形；

当第一端面的多边形具有外接圆时，第二端面的半径大于第一端面的外接圆的半径。

参见图6至图8，在本实施例中，LED导光柱上，第二外侧面上的环状波浪形的细纹12a为褶皱曲线，褶皱曲线为正弦曲线或由多个内插点通过多项式或分段多项式曲线拟合。当褶皱曲线为正弦曲线时，正弦曲线满足方程其中，R为曲线上点距离对称中心的距离，θ为方位角度，R₀为曲线上点距离对称中心的平均距离，A为褶皱的幅度， T为褶皱的周期，褶皱的幅度A可以为固定值(周期性)，也可以为非固定值(非周期性)；

当褶皱曲线由多个内插点通过多项式或分段多项式曲线拟合时，保证每个周期相接处的高阶连续性，褶皱曲线的一个周期内的至少有3个内插点，每个周期的形状可以是相同的(周期性)，也可以是不同的(非周期性)；

一般而言，周期数越多LED导光柱混光能力越强。

实施例二

参见图13，本实施例与实施例一的区别在于：在本发明的LED导光柱上，第四端面上设有一向上凸起的曲面体13，曲面体13的曲面为LED导光柱的出光面，曲面体13有助于改善本发明LED导光柱的变焦性能。

在本实施例中，曲面体13与第二柱状体12为一体成型，曲面体13、第二柱状体12以及第一柱状体11同轴设置。

实施例三

参见图7、图8和图14，本实施例与实施例一的区别在于：在LED导光柱上，环状波浪形的细纹12a从第三端面沿第二外侧面向第四端面延伸，环状波浪形的细纹12a的延伸长度为第二柱状体12的长度2/3至3/4，第二柱状体12的其余部分抛光处理，为光滑表面，第二柱状体12抛光处理部分的长度为第二柱状体12长度的1/4至1/3。

LED导光柱上，第二柱状体12上端的部分抛光处理，是因为放射状的结构会在加工中出现变形，而LED导光柱配合变焦透镜使用的过程中，变焦行程的过程相当于是变焦透镜在LED导光柱不同高度位置成像，会将这种加工瑕疵造成的光线的变形成像出来，而第二柱状体12上端的部分抛光处理的方式可以在将成像区域变成光滑的部分，就不会出现这种齿状瑕疵。

LED导光柱上，第二柱状体12上端的部分抛光处理，形成了一个长条形的柱状体既有环状波浪形的细纹12a部分和光滑表面部分的LED导光柱。长条形的柱状体顶部局部进行抛光处理，可以消除由于加工误差造成的光斑边缘放射状的问题；而保留了剩余部分设置环状波浪形的细纹12a的LED导光透镜，与实施例一相比，保留了原有透镜长度短、混光效果好、不需添加磨砂片的优点，同时也消除了LED导光透镜在变焦过程中出现的血丝状杂斑的缺陷，提升了光斑的色度均匀性及美观性。

LED导光柱上，第二柱状体12抛光处理部分的长度为第二柱状体12长度的1/4至1/3，因为过少的抛光会降低均匀性程度，而过多的抛光会降低整体的均匀性。

在本实施例中，第二柱状体12上设有环状波浪形的细纹11a的部分的光路图参见图10，第二柱状体12上抛光处理的部分的光路图则参见图9。

实施例四

参见图15，本实施例与实施例三的区别在于：在本发明的LED导光柱上，第四端面上设有一向上凸起的曲面体13，曲面体13的曲面为LED导光柱的出光面，曲面体13有助于改善本发明LED导光柱的变焦性能。

在本实施例中，曲面体13与第二柱状体12为一体成型，曲面体13、第二柱状体12以及第一柱状体11同轴设置。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。