[实用新型]凸面菲涅尔发光二极管光学镜片及其构成发光二极管组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发光二极管光学镜片及其所构成的发光二极管组件，尤其涉及一种可产生光强度(peak intensity)为椭圆照角光型(Ellipticangular distribution pattern)的菲涅尔光学镜片，供应用于由LED发光源以产生光型的发光二极管组件，而可应用于LED照明、手机或相机的闪光灯。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，简称LED)具有低电压、低耗电、寿命长的优点，已大量应用于显示装置(indicator)、照明装置(illuminator)等领域。由于LED更具有光颜色单纯、小型化、可平面封装的特点，已使用在手机相机的闪光灯上。然而由于LED晶片发出的光线具有点光源、亮度不均匀的特性，对于光线的聚集已有研究学者进行多项研究，如缩小晶片、提高发光效率外，使用光学镜片也是重要的技术开发方向。

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)；一次光学镜片为在LED晶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，如ES2157829是使用对称的非球面透镜；日本专利JP3032069、JP2002-111068、JP2005-203499，美国专利US2006/187653、中国专利CN101013193等是使用球面透镜；JP2002-221658是对Bulk型LED使用球面透镜等。对于高阶的运用上，一次光学镜片除要能聚集光线外，更能在均匀的光强度(peak intensity)产生特定的光型(distribution pattern)，例如大角度、小角度、圆形、椭圆形等特殊光型，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1A、1B所示，在LED晶片21上覆有一透镜23，当LED晶片21发出光线，经由透镜23聚集后发出预定的光型光线，或在一次光学镜片上，再加上一层二次光学镜片，以求均匀化的效果。所述一次光学镜片有各种不同的设计，其中一次光学镜片采用菲涅尔(Fresnel)式的光学面，在现有技术上，如德国专利WO/2003/083943；日本专利JP2005-049367等；美国专利US6,726,859、公开号US2007/0275344、US2008/0158854；欧洲专利EP1091167；及中国台湾省专利TW200711186等；然而，上述的现有技术主要是以菲涅尔式镜片覆盖于数个LED上或供为投射装置(projector)用的二次光学镜片(secondary lens)。但随LED发光效能快速发展，单颗LED的运用日渐重要。LED阵列或多颗LED组成的光源，可透由彼此间交叉光线通过透镜予以补偿而成为均匀的光线；但单颗LED在一次镜片设计上，远较LED阵列或多颗LED组成的光源为复杂，必须考虑一次光学镜片(primary lens)的聚光效率与光强度的均匀化；如日本专利JP2005-257953、美国专利US 2006/0027828是使用单面或两面的菲涅尔镜片放置于LED发光体上方，以产生均匀的光线，如图1A、1B；再如中国台湾专利TW560085利用抛物碗形侧面与菲涅尔透镜以减少光束发散并构成光束均匀的光型；又如韩国专利1020070096368与中国台湾省专利I261654将菲涅尔式镜片制成LED一次光学镜片，但其光型以圆形照角为主，对于具有实际应用的椭圆形照角光型的单颗LED组件，尚难以扩展运用。