JP2014093481A - 発光ダイオードレンズの構造 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードレンズの構造を提供する。
【解決手段】本体を有し、本体の外面は光入射面の縁部と光出射面の縁部とを連接して構成し、光入射面の中心位置が光出射面向きに凹み収束していて、かつ収束の末端位置は拡散面を形成し、拡散面は半径Ｒが０．０５ｍｍ〜１ｍｍの円形面である。これにより、収束された光出射面を介して、発光ダイオードが出射する中心部光源の拡散を強化すると共に、拡散面の面積を利用して発光ダイオードの出射光量を制限することによって、照明区域の中心部及び縁部との光強度差を改善し、均一照度の照明効果を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は光学レンズに関し、特に光学の二次屈折原理を利用することによって、発光ダイオード元来の発光角度、光分布及び照度分布を改変すると共に、照明区域の照度分布を調整し発光ダイオードを幅広く各分野に適用できる発光ダイオードレンズの構造に関する。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ， ＬＥＤ）は低消費電力、高効率及び長寿命などの特性を有し、照明市場を席捲している。あっという間に、ＬＥＤが大量に従来の光源に取り替わり、広告看板、街灯、天井ライト及びデスクライトなどの装置に幅広く応用されている。
しかし、ＬＥＤの光拡散角度は一般として約１２０°に過ぎない。従来光源に比べて照明区域が狭いことから、応用される照明装置の光照射効果に影響を与える。さらに、ＬＥＤの出射光源のほとんどが中心部に集中されるため、中心部の光源は周辺部に比べて強い放射強度を有し、輝度の差が大きいことから均一な照明効果を提供することはできない。
前述の課題を改善するため、ＬＥＤ照明装置のほとんどは光学レンズを配置され、光学レンズの二次的な光学屈折原理を利用し、ＬＥＤ光源の出射光路の方向を調整する。すなわち、従来のＬＥＤ光源の出射照度、発光角度及び照射光の均一度について改善し適用性の良い各種の光形パターンを形成して、さまざまな条件において、最適な照明状態を提供する。

従来のＬＥＤ照明装置においては、装置小型化の流れ、または高光均一度、高照度及び広照射区域などの市場ニーズから、一つのＬＥＤ照明装置に複数のＬＥＤを取り付けるか、またはＬＥＤごとにそれぞれ一つの光学レンズを配置するため、光学レンズの構造設計及び外形体積が制限を受け易い。
よって、光学レンズが発生する二次光学効果に影響してしまい、ＬＥＤ照明装置は最適な照明状態を提供できない。この点について、二次光学の屈折及び反射原理を利用し光学レンズの光路調節機能を向上することは、この分野に従事する業者らが改善を求める課題である。

公知技術の課題について、本発明の目的は液晶表示装置の背光モジュールまたはその他の照明装置に適用でき、照明区域全域の光照射度を改善できる発光ダイオードレンズの構造を提供することである。

本発明の発光ダイオードレンズの構造は、本体を有し、本体の外面は光入射面の縁部と光出射面の縁部とを連接して構成する。特徴として、光入射面の中心位置は光出射面向きに凹み収束し、かつ収束末端の位置に拡散面を形成し、前記拡散面は半径Ｒが０．０５ｍｍ〜１ｍｍの円形面である。

投射光の光照射幅の均一化を図るため、光出射面の中心部位置は拡散面向きに凹み収束され、二次光学の屈折により発光ダイオードの出射する中心部の光源をさらに拡散させる。

そのうち、光入射面は複数の円形縞の突起構造を設けられ、かつ円形縞の突起構造は光出射面の中心部位置より次第に広げるように周設されている。発光ダイオード出射光の拡散を強化し光均一度を改善するため、光入射面の凹み収束されていない場所に複数の粒状構造または曇り面構造を設ける。発光ダイオードレンズはベースに対応し相互に連接するため、光入射面に設ける３つの突起棒をさらに有する。

本発明の好ましい実施例の一実施態様の立体概略図である。 本発明の好ましい実施例の一実施態様の光路概略図である。 本発明の好ましい実施例の一実施態様の放射図である。 本発明の好ましい実施例のもう一つの実施態様の光路概略図である。 本発明の好ましい実施例のもう一つの実施態様の一放射図である。 本発明の好ましい実施例のもう一つの実施態様のもう一つの放射図である。 本発明の好ましい実施例のもう一つの実施態様のさらに一つの放射図である。 本発明の好ましい実施例のさらに一つの実施態様の立体概略図である。 本発明の好ましい実施例のまた一つの実施態様の断面概略図である。

本発明の内容のさらなる理解を図るため、下記の図面と組合せて説明する。

図１、すなわち、本発明の実施例による一実施態様の立体概略図を参照する。表示装置の背光モジュールを例示する。図に示すように、発光ダイオードレンズの構造１は発光ダイオード（図示しない）と組み合わせて背光の光源に適用できる。本体１０と、３つの突起棒１１と、を備える。
本体１０の外面は光入射面１００の縁部と光出射面１０１の縁部とを連接して構成する。光入射面１００の中心部位置は光出射面１０１向きに収容空間を形成し、発光ダイオードの収容に備える。収容空間は光入射面１００の弧面または平面が光出射面１０１方向に収束して形成する。末端位置に円形面の拡散面１０００を形成することによって、収容空間が略テーパー状の空間構造を形成する。
拡散面１０００の半径Ｒは０．０５ｍｍ≦Ｒ≦１ｍｍである。さらに、光入射面１００の周縁部位置に突起棒１１を設け、ベース（図示しない）と相互に連接して設置し照明装置の組み立てに便利する。

図２及び図３に示す本発明の実施例の一実施態様の光路概略図及び放射図を参照する。拡散面１０００の半径Ｒが０．０５ｍｍのとき、発光ダイオードの出射光源の中心部は拡散面１０００面積の制限により、一部の光線は拡散面１０００を介して入射した後、光出射面１０１より出射される。残りの光線は収容空間壁面の阻止によって光学の屈折を形成し、光路をずらして発光ダイオードの出射する一部の中心光源をさらに拡散させ、光強度が均一な照射効果を形成する。

または、図４及び図５Ａ、すなわち、本発明実施例もう一つの実施態様の光路概略図と一放射図と、を参照する。拡散面１０００の半径Ｒが１ｍｍのとき、発光ダイオードレンズの構造１は大きい面積の拡散面１０００を有し、従って、光入射面１０１中心部より出射する光量も増加される。また、Ｒが０．０５ｍｍのとき、光照射区域は小さいが平均の光照度の強い光照射効果が形成される。
以上から分かるように、本発明の発光ダイオードレンズの構造１は、例えば、臨界値０．０５ｍｍより半径が小さすぎる拡散面１０００は、図５Ｂに示す中心部照射区域が過度に拡散し、また半径が大きすぎる拡散面１０００は、例えば臨界値が１ｍｍより大きいため、図５Ｃに示すように中心部照射区域が過度に集中するなどの、２種類の照射不均衡を排除しているため、最適化によって、元来の光路を改善し、もっとも均一な光照射効果を達成できる。

さらに、図６、７、すなわち、本発明の実施例のもう一つの実施態様の立体概略図及び断面概略図を参照する。
本発明の発光ダイオードレンズの構造１は、光出射面１０１の中心部位置は拡散面１０００方向に凹み収束して、凹み点１０１０を形成し凹み点１０１０に鋭い角を有する収束端によって、光学の二次反射原理を利用し発光ダイオードの出射する中心部の光源をさらに拡散することで、投射光形の光照射範囲の均一化を図る。同時に光入射面１００は複数の円形縞の突起構造１００１を設け、円形縞の突起構造１００１は光出射面１０１の中心部位置から次第に拡大して周設する。
ただし、これは例示にすぎなく、制限ではない。光入射面１００の凹み収束していない場所は、曇り面構造または複数の粒状構造１００２を設け、これらの設置により、発光ダイオード出射光源の拡散を強化し光均一度を有効に改善し、光照射の品質を向上する。

１ 発光ダイオードレンズの構造
１０ 本体
１００ 光入射面
１０００ 拡散面
１００１ 円形縞の突起構造
１００２ 粒状構造
１０１ 光出射面
１０１０ 凹み点
１１ 突起棒
Ｒ 半径

Claims (5)

1. 発光ダイオードレンズの構造であって、
   本体を有し、
   前記本体の外面は光入射面の縁部と、光出射面の縁部とを連接して構成し、
   前記光入射面の中心部位置は前記光出射面向きに凹み収束していて、かつ収束の末端位置は拡散面を形成し、
   前記拡散面の半径Ｒの円形面は０．０５ｍｍ≦Ｒ≦１ｍｍであることを特徴とする、
   発光ダイオードレンズの構造。
2. 前記光出射面の中心部位置は前記拡散面向きに凹み収束することを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードレンズの構造。
3. 前記光入射面は複数の円形縞の突起構造を設けていて、かつ前記円形縞の突起構造は前記光出射面の中心部位置から次第に拡大して周設することを特徴とする、請求項１または２に記載の発光ダイオードレンズの構造。
4. 前記光入射面の凹み収束でない場所は、複数の粒状構造または曇り面構造を形成することを特徴とする、請求項１または２に記載の発光ダイオードレンズの構造。
5. ベースに対応し相互に連接するため、光入射面に設ける３つの突起棒をさらに有することを特徴とする、請求項１または２に記載の発光ダイオードレンズの構造。

Images