【技术实现步骤摘要】
LED长余辉复合发光透镜及其含有该LED长余辉复合发光透镜结构的发光器材
[0001]本专利技术涉及发光光学器件和发光器材领域,具体涉及一种LED长余辉复合发光透镜及其含有该LED长余辉复合发光透镜结构的发光器材。
技术介绍
[0002]长余辉发光材料简称长余辉材料,又称夜光材料,是一种光致发光材料:在光源激发下,发出可见光,并将获得的部分光能储存起来,在激发停止后,以光的形式将能量缓慢释放出来,其发光亮度与发光材料的本身性能有关,还与长余辉发光层的厚度和其中长余辉发光粉浓度有关;由于LED结合长余辉技术的不断发展和进步,长余辉材料的发光亮度有了大幅度的提高,这几年逐渐被重视,被应用到各种发光器材领域,受到市场和消费者的欢迎,形成了行业和地方标准,并已形成产业化发展。
[0003]现有的光电长余辉发光体主要有以下三类:
[0004]其中一类采用在发光体表面用涂层法设置长余辉发光材料层或覆盖发光膜,以专利号100467938C、CN 204328843 U为代表,通过电致发光体激发长余辉,部分光透过长余辉发光,由于制作工艺所限,长余辉发光材料层的厚度一般不超过1mm,因此余辉亮度过低,难以达到长余辉发光的实用要求;
[0005]其中一类将长余辉发光粉与导光介质混合后通过挤出或注塑或模压工艺制成长余辉发光面壳,以专利号CN 101776213 B、CN 205723621 U、CN 104170103 A、CN 206890416 U为代表,该方法可以把长余辉面壳达到足够的厚度,虽然能使长余辉受到 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种LED长余辉复合发光透镜,包括透镜本体结构(1)、通过透明导光介质(3)以液态固化方式或熔融态固化方式结合在透镜本体结构(1)上的长余辉发光成型体(2),所述的长余辉发光成型体(2)为长余辉发光粉与透光混合介质按比例混合并通过液态成型或熔融态成型的固化成型物,所述的透镜本体结构(1)至少包括用于调节LED出射光和长余辉发光成型体(2)的激发光的光能分配比例、并与长余辉发光成型体(2)起光耦合作用、且对LED出射光进行二次配光作用的、及起光学主体结构作用的、透明的配光光学主体部(11),透镜本体结构(1)上按区位设有用于结合长余辉发光成型体(2)的容置凹槽(1B)或契合结构(1D);其特征在于:所述的透镜本体结构(1)的底部中心部位或靠近中心部位设有向内凹陷的、开口向下的可容纳LED的中心容纳腔(1A),所述的长余辉发光成型体(2)通过容置凹槽(1B)或契合结构(1D)结合在透镜本体结构(1)上,配光光学主体部(11)和长余辉发光成型体(2)的结合面上设有透明导光介质(3),其结合面为导光偶合面(1e);其中,带有中心容纳腔(1A)的配光光学主体部(11)的底部为采光部,采光部的底部设有围绕中心容纳腔(1A)的采光部底面(1b),相应的采光部的上方为出光部;采光部的中心容纳腔(1A)的内壁为入光面(1a),出光部的顶面或/和与出光部相连的外围部(12)的外侧面为出光面(1f),入光面(1a)和出光面(1f)至少各有一部分对应地在入光面(1a)和出光面(1f)之间形成具有可使中心容纳腔(1A)内或其下方的LED发出的部分光束经入光面(1a)在透镜本体结构(1)内经折射或反射且未经导光耦合面(1e)的、以LED的原有发光光谱由出光面(1f)向外传输的光出射通道、并使LED部分出射光具有配光出射功能的光学结构,入光面(1a)与长余辉发光成型体(2)之间形成可使LED发出的光经折射或反射传导到光激发通道,长余辉发光成型体(2)与出光面(1f)之间形成可使长余辉发光成型体(2)在LED发光时的受激发光通过导光耦合面(1e)经折射或反射从出光面(1f)向外发光的发光通道和在LED熄灭后其中一部分余辉发光通过导光耦合面(1e)经折射或反射从出光面(1f)向外发光的发光通道;形成局部区位设有长余辉发光成型体(2)的、至少配光光学主体部(11)为透明体的、具有LED配光功能和长余辉发光功能的LED长余辉复合发光透镜。2.根据权利要求1所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的透镜本体结构(1)包括透明材质的、主要用于调节LED出射光和长余辉发光成型体(2)的激发光的光能分配比例且对LED出射光进行二次配光的、起光学主体结构作用的配光光学主体部(11)和围绕着配光光学主体部(11)并与其外侧部相衔接的外围部(12),透镜本体结构(1)为至少有一个经过中心容纳腔(1A)竖向轴的竖直面并沿该竖直面左右对称的对称体,所述的长余辉发光成型体(2)通过容置凹槽(1B)或契合结构(1D)结合在中心容纳腔(1A)的侧壁与外围部(12)之间所在部位、或结合在外围部(12)上、或结合在中心容纳腔(1A)的顶部或侧壁上,配光光学主体部(11)和长余辉发光成型体(2)的结合面上设有透明导光介质(3),其结合面为导光偶合面(1e)。3.根据权利要求1所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的配光光学主体部(11)与外围部(12)之间设有向内凹陷的、具有一定形状的、可用于结合长余辉发光成型体(2)的、围绕着上述竖向轴的容置凹槽(1B),或中心容纳腔(1A)的顶部设有向内凹陷的、具有一定形状的、可用于结合长余辉发光成型体(2)的、围绕着上述竖向轴的容置凹槽(1B);所述的长余辉发光成型体(2)为长余辉发光粉与液态透光混合介质按比例混合后直接
浇注到容置凹槽(1B)内流平固化成型的成型体,以形状互补形态结合在容置凹槽(1B)的内壁上形成中心容纳腔(1A)的外围或在中心容纳腔(1A)的顶部设有长余辉发光成型体(2)的整体结构,其浇注接触面为导光偶合面(1e)。4.根据权利要求1所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的透镜本体结构(1)上或/和长余辉发光成型体(2)上设有用于两者相互结合的契合结构(1D);所述的长余辉发光成型体(2)为长余辉发光粉与熔融态透光混合介质按比例混合后通过模具固化成型的预成型体,按对应区位通过契合方式并借助透明导光介质(3)粘结固化结合在透镜本体结构(1)上形成中心容纳腔(1A)的外围或在中心容纳腔(1A)的顶部设有长余辉发光成型体(2)的整体结构;契合结构(1D)所在的契合部位的结合面上设有透明导光介质(3),形成导光偶合面(1e)。5.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的LED的出射光光能占比在15%到85%之间,或所述的长余辉发光成型体(2)沿上述竖向轴方向的投影总面积占整个透镜投影面积的占比在15%到85%之间,或所述的导光偶合面(1e)面积占透镜本体结构(1)外表面面积的占比在15%到100%之间,或所述的长余辉发光成型体(2)的厚度占整个透镜高度的占比在15%到85%之间,或所述的长余辉发光成型体(2)所占LED的立体角在π/3到4π/3之间。6.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的长余辉发光成型体(2)沿竖向轴方向的投影总面积占整个透镜投影面积的占比在50%到85%之间,或所述的导光偶合面(1e)面积占透镜本体结构(1)外表面面积的占比在50%到100%之间,或所述的长余辉发光成型体(2)的厚度占整个透镜高度的占比在50%到85%之间,或所述的长余辉发光成型体(2)所占LED的立体角在π/3到2π/3之间,或所述的容置凹槽(1B)的空间区位内的任一点与用于设置LED的中心位置的连线与中心容纳腔(1A)竖向轴的夹角在0
°
到45
°
之间;或者所述的长余辉发光成型体(2)沿上述竖向轴方向的投影总面积占整个透镜投影面积的占比在15%到50%之间,或所述的导光偶合面(1e)面积占透镜本体结构(1)外表面面积的占比在15%到50%之间,或者所述的长余辉发光成型体(2)的厚度占整个透镜高度的占比在15%到50%之间,或所述的长余辉发光成型体(2)所占LED的立体角在2π/3到4π/3之间,或所述的容置凹槽(1B)的空间区位内的任一点与用于设置LED的中心位置的连线与中心容纳腔(1A)竖向轴的夹角在45
°
到90
°
之间。7.据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的长余辉发光成型体(2)所在区位在中心容纳腔(1A)的外侧,或者所述的长余辉发光成型体(2)的最高点的高度不高于中心容纳腔(1A)内壁最高点的高度,或者所述的长余辉发光成型体(2)的最低点的高度不低于中心容纳腔(1A)内壁最高点的高度。8.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的长余辉发光成型体(2)为SrAl2O4型长余辉发光粉或Sr4Al
14
O
25
型长余辉发光粉为代表的黄绿色或蓝绿色铝酸盐型长余辉发光粉、或硫化物或氮化物为代表的红色系或近红色系长余辉发光粉与液态或熔融态透光混合介质的混合固化成型物,或者所述的长余辉发光成型体(2)为两种或两种以上的不同主激发段波长或不同发光主波长的长余辉发光成型体的组合,或者长余辉发光成型体(2)的长余辉发光粉的粒径在1μm~200μm之间,或者长余辉发光成型体(2)中长余辉发光粉的占比在20%到60%之间,或者长余辉发光成型体(2)的厚
度在1.5mm到10mm之间。9.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的配光光学主体部(11)为对称结构,或者所述的外围部(12)为对称结构,或者所述的中心容纳腔(1A)呈对称形状,或者所述的入光面(1a)呈对称形状,或者所述的出光面(1f)呈对称形状,或者所述的长余辉发光成型体(2)为对称体,或者所述的透镜本体结构(1)为对称光学结构;或者所述的配光光学主体部(11)为旋转对称结构,或者所述的外围部(12)为旋转对称结构,或者所述的中心容纳腔(1A)呈旋转对称形状,或者所述的入光面(1a)呈旋转对称形状,或者所述的出光面(1f)呈旋转对称形状,或者所述的长余辉发光成型体(2)为旋转对称体,或者所述的透镜本体结构(1)为旋转对称光学结构。10.根据权利要求1所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的入光面(1a)呈非旋转对称形状,或者所述的出光面(1f)呈非旋转对称形状,或者所述的中心容纳腔(1A)呈非旋转对称形状,或者所述的配光光学主体部(11)为非旋转对称结构,或者所述的外围部(12)为非旋转对称结构,或者所述的长余辉发光成型体(2)为非旋转对称体;或者所述的采光部或出光部或入光面(1a)或出光面(1f)或整个透镜本体结构(1)为非对称光学结构,或者所述的长余辉发光成型体(2)为非对称发光体。11.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的透镜本体结构(1)为折射率n1在1.4~2.2之间的PC、亚克力、PMMA、PS或玻璃材质,所述的液态或熔融态透明导光介质(3)为折射率n2在1.4~2.2之间的环氧树脂、硅胶或PU材质。12.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的透镜本体结构(1)为一体成型或分体组合成型或分次成型;或者所述的透镜本体结构(1)的出光部、采光部、外围部(12)为一体成型;或者所述的透镜本体结构(1)的出光部、采光部为一体成型,并通过透明导光介质(3)以液态固化方式或熔融态固化方式与连有透明顶盖的外围部(12)胶合成一体;或者所述的透镜本体结构(1)的出光部、外围部(12)为一体成型,并通过透明导光介质(3)以液态固化方式或熔融态固化方式与采光部胶合成一体;或者所述的外围部(12)底面的高度高于采光部底部的采光部底面(1b)的高度,或外围部(12)底面的高度低于采光部底部的采光部底面(1b)的高度。13.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的LED长余辉复合发光透镜的外围部(12)沿竖向轴俯视呈几何形状、文字、符号、数字或图案的形状。14.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的透镜本体结构(1)的顶部还设有透明顶盖或透明保护层;或者所述的长余辉发光成型体(2)的外表面上或上方设有透明导光介质(3)层;或者所述的长余辉发光成型体(2)的表面设有透光扩散层或反射层。15.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的透镜本体结构(1)上还设有结构附件(13);所述的结构附件(13)为与透镜本体结构(1)相连的、用于装配LED和线路板的限位支承结构(131),或为与外围部(12)相连的、用于安装固定的外扩的底沿(132),或为紧固契合结构(133),或为防水密封胶圈结构(134),或
为出线槽(135),或为采光部底部的采光部底面(1b)上的定位构件或契合结构或支撑件,或为出光部边沿的契合结构或固定结构。16.根据权利要求1
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4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的LED长余辉复合发光透镜包含多个配光光学主体部(11),所述的多个配光光学主体部(11)按一定规律排列形成几何形状、文字、符号、数字或图案的形状;或者所述的多个LED长余辉复合发光透镜组成透镜模组,其中,各LED长余辉复合发光透镜单元按一定规律排列形成几何形状、文字、符号、数字或图案的形状。17.根据权利要求1
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4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的入光面(1a)和出光面(1f)形成球面透镜或局部球面透镜、非球面透镜或局部非球面透镜、全反射透镜或局部全反射透镜、棱镜或局部棱镜、或上述二种或二种以上组合的光学结构。18.根据权利要求1
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4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的透镜本体结构(1)的中心容纳腔(1A)的内壁为入光面(1a);其中,中心容纳腔(1A)的顶壁为顶壁入光面(1a1),中心容纳腔(1A)的侧壁为侧壁入光面(1a2),顶壁入光面(1a1)和侧壁入光面(1a2)连成一体,或者所述的侧壁入光面(1a2)为旋转抛物面或椭球面或圆台外表面或圆柱面。19.根据权利要求1
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4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的透镜本体结构(1)的出光部的顶面或/和与出光部相连的外围部(12)的外侧面为出光面(1f);其中,出光部的顶面为顶部出光面(1f1),外围部(12)的外侧面为侧部出光面(1f2),顶部出光面(1f1)和侧部出光面(1f2)连成一体;或者,其中,出光部的顶面为顶部出光面(1f1),外围部(12)的外侧面为侧部出光面(1f2),顶部出光面(1f1)和侧部出光面(1f2)连成一体,顶部出光面(1f1)与侧部出光面(1f2)之间还设有过渡面(1f3)。20.根据权利要求1所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的入光面(1a)和出光面(1f)之间形成凸透镜或局部凸透镜或中间厚周围薄类似凸透镜或局部中间厚周围薄类似凸透镜的、满足可使中心容纳腔(1A)内的LED的至少部分光聚光出射的光学结构,或者所述的采光部的下方设有聚光功能的镀膜反射层。21.根据权利要求1所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的入光面(1a)和出光面(1f)之间形成凹透镜或局部凹透镜或中间薄周围厚类似凹透镜或局部中间薄周围厚类似凹透镜的、满足可使中心容纳腔(1A)内的LED的至少部分光远离发光主轴发散出射的光学结构。22.根据权利要求1
‑
4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的入光面(1a)或采光部底部的采光部底面(1b)或采光部的外侧面或出光面(1f)上设有光学微结构,所述的光学微结构为多个微结构棱镜单元组成的阵列或多个微结构透镜单元组成的阵列;或者所述的入光面(1a)或采光部的外侧面或出光面(1f)上设有多个切割面或棱镜条纹;或者所述的透镜本体结构(1)上设有光扩散微结构或均光微结构;或者所述的透镜本体结构(1)的采光部底面(1b)上或外围部底面上设有反射层。23.根据权利要求1
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4任一权利要求所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的配光光学主体部(11)的外侧部或外侧周还设有微棱镜型逆反射结构、或者外围部(12)的侧部或侧周还设有微棱镜型逆反射结构。
24.一种含有权利要求1所述的LED长余辉复合发光透镜结构的发光器材,其特征在于:所述的LED长余辉复合发光透镜的中心容纳腔(1A)内或中心容纳腔(1A)下方对应地设有LED(4)、线路板层(5)和封装层(6);所述的线路板层(5)通过封装胶或契合结构或紧固结构设在LED长余辉复合发光透镜的底部并与LED长余辉复合发光透镜的内壁之间形成密封的空气层,LED(4)不接触中心容纳腔(1A)设在上述空气层内,线路板层(5)还连有外部电气连接(7),封装层(6)设在线路板层(5)的下方将各元件封装为一体形成含有该LED透镜结构的发光体;或者线路板层(5)与LED长余辉复合发光透镜的内壁之间为透明导光胶(3)层,LED(4)通过透明导光胶(3)层固定在中心容纳腔(1A)内。25.根据权利要求3所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特征在于:所述的透镜本体结构(1)上设有围绕竖向轴的环状容置凹槽(1B),长余辉发光成型体(2)通过透明导光介质(3)以液态固化方式或熔融态固化方式结合在环形容置凹槽(1B)的内壁上形成环形长余辉发光成型体。26.根据权利要求3所述的一种LED长余辉复合发光透镜,其特...
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