[发明专利]具有透镜的发光单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种安装有透镜的发光单元，其使用透镜来对从具有多个光颜色(诸如红、蓝和绿)的LED元件发射的光进行颜色混合。

背景技术

传统地，例如在日本专利公开平10-290028号公报中描述的，已知一种用于在没有颜色不均匀的情况下对来自各单色(诸如红、蓝和绿)LED的光进行颜色混合的装置，在该装置中，从LED发射的全部光被投射到反射器上进行多次反射，以便仅提取间接光，由此提高光的颜色混合属性。此外，例如在日本专利公开2002-133032号公报中描述的，提出一种装置，在该装置中增加了光导构件和漫射层，以便通过使用光导构件的全反射沿一个方向从每个LED发射光，并且通过使用漫射层来均匀地增加散射属性，由此提高发射光的颜色混合属性。

然而，在上述使用反射光的颜色混合中，尽管反射的数量增加提高颜色混合属性，但是由于反射表面的吸收，随着反射的数量增加发射光的量降低。此外，反射的光在各个角度散射，导致宽角度的光分布。另外，如果漫射层是由微小颗粒等制成，则随着它们的聚集漫射属性提高，然而降低透射率。此外，发射的光以各个角度散射，导致宽角度的光分布。

此外，如例如日本专利公开昭60-130001号公报中描述的，提出一种通过组合凸起入射表面和全反射表面形成的汇聚透镜，以将LED元件的宽角度光分布改变为窄角度光分布以增加强度。汇聚透镜具有两种光路：一种光路允许透镜上来自中央布置的LED元件的入射光基于反射表面的全反射被发射为相对于透镜中心轴(光轴)基本平行的光；以及一种光路允许入射光基于凸起入射表面的折射被收集和发射为相对于光轴基本平行的光。发射相对于光轴的基本平行的光的窄角度光分布的光源单元通过所述两个光路实现。在使用一个LED元件的情况下，LED元件的中央布置允许从LED元件发射的光被凸起入射表面折射并作为相对于透镜中心轴对称的基本平行的光发射。

然而，如果使用多个LED元件，则不能够中央布置一个LED元件。由此，如果多个单色LED元件用于汇聚透镜，则具有多光颜色的各LED元件的位置相对于透镜中心轴分别偏向一侧，使得从各个LED元件发射并且透过凸起入射表面的光的路径相对于透镜中心轴不对称，造成颜色不均匀。此外，即使凸起入射表面是平坦的，这种轴不对称仍然保留，导致颜色不均匀。

发明内容

本发明解决的问题

为了解决上述问题，本发明的目的是支持窄角度光分布和提高包括多个光颜色的LED元件的安装有透镜的发光单元中的颜色混合属性。

解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明提供一种安装有透镜的发光单元，包括：基板；布置在基板上的多个LED元件；以及透镜单元，具有关于基板的作为基本穿过多个LED元件的重心的旋转对称轴的法线的旋转体形状，其中多个LED元件包括多个光颜色的LED元件，透镜单元对来自LED元件的光进行颜色混合并发射，其中透镜单元包括：垂直于基板的法线的发射表面；从发射表面朝基板凸起地延伸的反射表面；从反射表面的基板侧的末端朝发射表面折转的侧入射表面；以及上部入射表面，围住侧入射表面不与反射表面接触的末端，以及其中假设侧入射表面和上部入射表面之间的任意接触点，以及来自距接触点最远的LED元件的光在接触点处被折射以形成在交点处与发射表面交的光路，具有通过连续连接这种交点形成的半径的圆内的发射表面具有比圆之外的发射表面的漫射角大的漫射角。

根据该结构，通过汇聚透镜实现入射在上部入射表面上的充分的颜色混合，并且支持窄角度光分布，使得能够提高发光单元的颜色混合属性，因为假设侧入射表面和上部入射表面之间的任意接触点，以及来自距接触点最远的LED元件的光在接触点处被折射以形成在交点与发射表面交的光路，具有通过连续连接这种交点形成的半径的圆内的发射表面具有比该圆之外的发射表面的漫射角大的漫射角。

根据本发明，优选地在以上描述的改进的发明中，上部入射表面是垂直于法线的平坦表面，以及发射表面在圆内的漫射角在圆的周围区域中比在圆的中央区域中大。

根据该结构，上部入射表面是垂直于基板的法线的平坦表面的情况允许透镜中央的良好的颜色混合属性，使得通过降低该区域的漫射，能够提高光收集属性。

根据本发明，优选地在以上描述的改进的发明中，上部入射表面是垂直于法线的凸起表面，以及发射表面在圆内的漫射角在圆的周围区域中比在圆的中央区域中小。