[实用新型]非球面宽照角光学镜片及其所构成的发光二极管组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种非球面宽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。

背景技术

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、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芯片发出的光线是由点光源发射的，且其具有亮度不均匀的特性，研究学者对于光线的聚集进行了多项研究，如缩小芯片、提高发光效率。除此之外，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)的透镜，以分散光束为主。现有技术的一次光学镜片在设计上，如ES2157829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等使用球面透镜、JP2002-221658对散装(Bulk)型的LED使用球面透镜等。对于高阶的应用，一次光学镜片除要能聚集光线外，更要能在均匀的光强度(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，从而搭配LED阵列使用，以产生最佳的光学效果。一次光学镜片的应用如图1所示，在LED芯片21上覆盖透镜23，透镜23与LED芯片21之间填塞硅胶(silicon gel)，LED芯片21可使用发出蓝光的芯片，硅胶内则含有黄色荧光粉(phosphors)，当LED芯片21发出蓝光经由硅胶的荧光粉转换波长(wave-length conversion)成为白光，经由透镜23聚集后发出光线。该一次光学镜片的现有技术中，如日本专利JP2004-356512、JP2005-229082、JP2006-072874、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产生椭圆光型等；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，电子产品不断地朝向轻薄短小以及多功能的方向发展，而电子产品中如：数码相机(Digital Still Camera)、计算机相机(PCcamera)、网络相机(Network camera)、移动电话(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一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具有制造困难、塑料注塑变形、玻璃成型不易或成本高等缺点。因此，用户迫切需要外型简单、易于制造的发光二极管镜片与可对LED发出的光线聚集并产生光强度(peak intensity)为大于120°小于180°的宽照角圆形光型，且满足光通量比值大于85％的所述发光二极管镜片形成的LED组件。

实用新型内容

本实用新型主要目的在于提供一种非球面宽照角光学镜片，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的光强度形成大于120°小于180°的宽照角圆形光型；封胶(seal gel)，以用于填充光学镜片与发光二极管之间。其中，所述光学镜片为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，而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，可满足以下条件：