非球面窄照角光学镜片及其所构成的发光二极管组件制造技术

一种非球面窄照角光学镜片及其所构成的发光二极管组件，其光学镜片由凹面在光源侧、凸面在成像侧的非球面光学镜片所构成，所构成的发光二极管（ＬＥＤ）组件可聚集ＬＥＤ芯片发出的光线，并产生光强度为大于１５°小于３０°的窄照角圆形光型，而且光学镜片及发光二极管组件满足光学面曲率半径间的相互关系及入射与出射角度关系的条件。因此，本实用新型专利技术仅使用一个单纯的光学镜片即可将ＬＥＤ发出的光线聚集成预定的光型，可供单颗或组成ＬＥＤ阵列的照明使用。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种非球面窄照角光学镜片及其所构成的发光二极管组件，尤其涉及一种应用于LED发光源产生光型的光学镜片，与其所构成的发 光二极管组件，而可供单颗或组成LED阵列的照明使用。
技术介绍
发光二极管LED具有低电压、低耗电、寿命长的优点，已大量应用于显 示(indicator),照明(illuminator)等领域。由于LED更具有光颜色单纯、 可微型化平面封装的特点，已使用在手机相机的闪光灯上。然而由于LED芯 片发出的光线是由点光源发射的，而且亮度不均匀，因此，研究学者已对光 线的聚集进行了多项研究，如缩小芯片、提高发光效率。此外，使用光学镜 片也是重要的技术开发方向之一。在LED光学镜片的设计上，可分为一次光学镜片(primary optical lens ) 及二次光学镜片(secondary optical lens ); —次光学镜片为在LED芯片上直 接封装的透镜， 一般以聚集(concentrate)光线为主；二次光学镜片为使用在 单颗或数颗LED阵列(Array),以分散光束为主。在现有的一次光学镜片设 计上，具有如ES2157829使用对称的非球面透镜、日本专利JP3032069、 JP2002陽1簡8、 JP2005-203499 ,美国专利US2006/187653 、中国专利 CN101013193等使用球面透镜、JP2002-221658对大块(Bulk)型的LED使 用球面透镜等设计。对于高阶的运用上， 一次光学镜片除了要能聚集光线外， 还要能在均匀的光强度(peak intensity )下产生特定的光型(distribution pattern),例如大角度、小角度、圆形、椭圓形等特殊光型，以搭配LED阵 列使用，以产生最佳的光学效果。 一次光学镜片的运用如图1所示，在LED 芯片21上覆盖透镜23，当LED芯片21发出光线，经由透镜23聚集后发出 预定的光型光线。这种光学镜片在现有技术上，如日本专利JP2004-356512、 JP2005-229082、 JP2006陽072874、 JP2007-140524、 JP2007-115708等；美国专 利US2005/162854 、 US2006/105485 、 US2006/076568 、 US2007/114551 、US2007/152231、 US7，344,902、 US7,345，416、 US7,352,011;台湾专利TW M332796等使用光学镜片以产生光型；再如日本专利JP60007425、美国专利 WO/2007/100837产生椭圓光型等；或如中国专利200710118965.0产生小于 160度的矩形、正方形或条状光型等。随着科技的进步，电子产品不断地向轻薄短小以及多功能的方向发展， 而电子产品中如数字相机(Digital Still Camera )、计算机相机(PC camera )、 网络相机(Network camera )、手机等已具备镜头之外，甚至个人数字辅助器 (PDA)等装置也具有增设镜头的需求。因此用于这类产品的LED闪光灯或 照明用的LED灯具，常以单颗或多颗LED组件组成阵列；而为了携带方便 及符合人性化的需求，LED闪光灯或照明用的LED灯具不仅需要具备符合的 光通量，以用于不同光型LED组件互相搭配，同时也需要有较小的体积与较 低的成本。在LED—次光学镜片的需求上，现有的复杂外型或具有绕射面的 光学镜片存在制造困难、塑料注塑变形、玻璃成型不易或成本高等缺点。因 此，用户迫切需要外型筒单、易于制造的发光二极管镜片和可对LED发出的 光线聚集并产生光强度(peak intensity)为大于15。小于30。的窄照角圓形光 型，而且光通量比值大于85。/。的所述发光二极管镜片形成的LED组件。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种非球面窄照角光学镜片，以应用于 LED组件上。所述LED组件包含发光二极管芯片(LED die )，以用于发出 光线；光学镜片，以用于聚集光线并以均匀光强度形成大于15。小于30。的窄 照角圓形光型；封胶(sealgel)，以用于填塞光学镜片与发光二极管之间。其 中，所述光学镜片是由具有凹面及凸面的光学材料所制成的镜片，其凹面为 面向光源的光源侧光学面，其凸面为面向成像侧的成像侧光学面，所述光学 镜片的至少一个光学面为非球面，并可满足以下条件<formula>formula see original document page 5</formula>0.3，d2-l)^0.6 (3) 々其中，fs为所述光学镜片的有效焦距(effective focal length)的长度、 为光源侧光学面的曲率半径、R2为成像侧光学面的曲率半径、d2为中心轴光学镜片的厚度、Nd2为光学镜片的折射率。本技术的另 一 目的在于采用光学玻璃或光学塑料制作所述光学镜 片，使得使用选择方便。本技术的另一目的在于提供一种发光二极管组件，其包含根据本实 用新型的主要目的所述的非球面窄照角光学镜片和发光二极管芯片。并且发 光二极管组件，具有大于15。小于30。的窄照角圓形光型、其光通量比值大于 85% (/ / ^85%)，并满足以下条件l2s^z￡./g<36 (4)其中，其中，fs为本光学镜片的有效焦距(effective focal length)的长度、fg为 本光学镜片的相对焦距(relative focal length )的长度、为光源侧光学面的 曲率半径、R2为成像侧光学面的曲率半径、2co为LED芯片发出光线以中心 轴对称的最大角度、2q)为经由光学镜片射出光线以中心轴对称的最大角度、 a为LED芯片发出光线的光通量、(3为成像侧相对无限远处(100倍fs)光线 的光通量。由此，本技术的非球面窄照角光学镜片及其所构成的发光二极管组 件可具有大于15°小于30。的窄照角圆形光型，且符合光通量比值大于85%的 要求，并且所述光学镜片具有形状简单、厚度薄，易于制造的优点，可用于 单颗LED或LED阵列，提供予照明使用。附图说明图1是现有技术的将LED光学镜片应用于LED组件的示意图； 图2是本技术的将LED光学镜片应用于LED组件的示意图； 图3是本技术的LED光学镜片光路示意图4是本技术的第一实施例的LED组件光强度分布与照角的极坐标 关系图5是本技术的第二实施例的LED组件光强度分布与照角的极坐标关系图6是本技术的第三实施例的LED组件光强度分布与照角的极坐标 关系图7是本技术的第四实施例的LED组件光强度分布与照角的极坐标 关系图8是本技术的第五实施例的LED组件光强度分布与照角的极坐标 关系图9是本技术的第六实施例的LED组件光强度分布与照角的极坐标 关系图。主要符号说明10为LED组件(LED assembly ), 11为LED芯片(LED die ), 12为封胶(seal gel); 13为光学镜片(optical lens ), R!为光源侧光学 面(optical surface on source side )或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非球面窄照角光学镜片，其使用于发光二极管组件中，所述发光二极管组件包含沿着中心轴由光源侧至成像侧排列的发光二极管芯片、封胶及光学镜片；其特征在于：　所述光学镜片为具有凹面及凸面的玻璃光学材料所制成的镜片，所述凹面为面向光源的光源侧 光学面，所述凸面为面向成像侧的成像侧光学面，其至少一个光学面为非球面；并满足以下条件：　０．７≤＊＊＊≤１．０　其中，Ｒ↓［１］为所述光学镜片光源侧光学面的曲率半径、Ｒ↓［２］为所述光学镜片成像侧光学面的曲率半径。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施柏源，林楷谋，廖怡芬，
申请(专利权)人：一品光学工业股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]