專利名稱：光均勻化透鏡體的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種透鏡體，尤其是涉及一種可將發(fā)光二極管(LED)光源所發(fā)出的光線加以均勻化的光均勻化透鏡體。
背景技術：
LED光源由于具有體積小、產熱性低、耗電量低、使用壽命長的特性，加上近來制造技術的進步，其發(fā)光亮度不斷提升，且其制造成本也逐漸降低，在可預見的將來，LED光源將取代目前燈泡或日光燈源，而成為照明設備中最重要的發(fā)光組件。目前所利用的照明用光源中，以白色光為主，但由于目前并未有直接發(fā)射白光的LED晶粒，因此必須利用不同色光混合后以形成白光，其發(fā)光方式有如圖1所示，利用一藍光LED晶粒(LEDchip)11，配合黃色熒光粉層12，借由藍光LED晶粒11所發(fā)出的藍光15激化黃色熒光質121，產生黃光16，藍光與黃光由于是互補光，二者混合后即可形成白光。白光LED光源10中，倘由LED晶粒11所發(fā)出的光線(如光線14)在所述熒光粉層12中的路徑較長，則其所激發(fā)的黃光比光線13所激發(fā)的多，因此造成光線投射后形成一光照區(qū)域由中心向外逐漸偏黃且色度不均的現象。特別的是，將其作為一般投射照明利用時，通常會在所述LED光源前裝設一凸透鏡，借以集中LED光源所發(fā)射的光線，以提高投射區(qū)域的亮度。然而使用凸透鏡的結果，不但會使投射光亮度分布不均，容易于光投射區(qū)域的外圍形成光暈。另一方面，則由于LED光源結構的特性，也會造成投射區(qū)域外圍區(qū)域顏色偏黃而色度不一致的缺點。因而，在一些要求投射光均勻一致的裝置上，例如移動電話或個人數字助理(PDA)上所設照相機的補光燈或閃光燈，或是投影機的投影光源，若未能將光源的光線均勻化，則無法妥當合適地將所述LED光源利用于各所述裝置上。
實用新型內容本實用新型的目的在于為使LED光源所發(fā)射出的光線在經過透鏡集中后，仍能夠色度均勻，同時免除光暈所產生光度不均的缺點，提供一種分布有數個配光鏡的透鏡體，借由其配光與混光的特性，克服LED光源結構原本所存在的光照外圍色度不均的缺點，并大幅改善原本凸透鏡所產生的光暈困擾，產生一分布均勻且光色一致的投射光線。
本實用新型的光均勻化透鏡體包括一入光鏡面以及一出光鏡面，所述入光鏡面與所述出光鏡面分別設于所述透鏡體的相對兩端，其中所述入光鏡面為一凸透鏡面，而所述出光鏡面上則分布有數個配光鏡，所述配光鏡并排列形成一鏡面群；光源的光線由所述入光鏡面入射后，可借由所述出光鏡面上所設所述配光鏡的配光與混光，而投射出光度與色度均勻的光線。
其中，所述出光鏡面可為正或負鏡面曲率的凸透鏡面或凹透鏡面，而所述出光鏡面上所形成的所述數個配光鏡，其可以矩陣、蜂巢狀或是同心圓等排列方式，平均分布于所述出光鏡面的表面上，形成一鏡面群。構成所述鏡面群的各所述配光鏡，其鏡面曲率可皆同為正曲率或是負曲率，或是由正曲率、負曲率的所述配光鏡相互混合所組成。此外，各所述配光鏡其水平與垂直曲率半徑可為一致，或是配合所述出光鏡面的弧度而改變其曲率。
LED光源所發(fā)出的光線，首先由所述入射鏡面射入所述透鏡體中，無論所述光線是由LED晶粒垂直射出或是以其它角度射出，或是因所述光線所激發(fā)的其他色的光線，都可借由所述出光鏡面所設的數個配光鏡，將個別光線偏向鏡面中心集中，同時改變原各色光的投射路徑，以達到光線集中而增加亮度的目的，并借由各色光光徑的重新分配與混合，使得光線分布更為均勻，光色更為一致，而能夠大幅改進以往光暈現象與光色不均的缺陷。
本實用新型與現有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術方案可知，采用所述的光均勻化透鏡體，克服了LED光源結構原本所存在的光照外圍色度不均的缺點，并大幅改善原本凸透鏡所產生的光暈困擾，從而產生一分布均勻且光色一致的投射光線。
以下將配合附圖進一步說明本實用新型的實施方式，下述所列舉的實施例是用以闡明本實用新型，并非用以限定本實用新型的范圍，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，所做的變更與潤飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。


圖1為LED光源的光徑示意圖；圖2為本實用新型實施例的立體示意圖；圖3為本實用新型實施例的仰視立體示意圖；圖4為圖2沿A-A線的剖視圖；圖5為本實用新型實施例以LED光源照射的光徑示意圖；圖6為本實用新型實施例以LED光源照射的另一光徑示意圖；圖7為本實用新型實施例以LED光源照射后光線的混光示意圖。
圖號說明10 LED光源11 LED晶粒 12 熒光粉層121 熒光質13 光線14 光線 15 藍光16 黃光20 透鏡體21 出光鏡面 211 配光鏡22 入光鏡面 23 容室24 藍光 25 黃光具體實施方式
請參閱圖2與圖3，所述二圖為本實用新型實施例的立體示意圖。本實用新型實施例的透鏡體20包括一入光鏡面22與一出光鏡面21。所述入光鏡面22與所述出光鏡面21設于所述透鏡體20相對的兩端。所述出光鏡面21上設有數個配光鏡211，而所述透鏡體20上設有所述入光鏡面22的一端同時設有一容室23，用以容置LED光源。LED光源所發(fā)出的光線，可由所述入光鏡面22投射進入所述透鏡體20中，并由所述出光鏡面21投射出來，照射至標的物上。本實用新型實施例中所利用的LED光源為一由藍光LED晶粒加上黃色熒光粉層的白光LED，其也可為藍光LED晶粒發(fā)出藍光激發(fā)紅藍綠三色熒光質的白光LED、由紫外光LED晶粒發(fā)出紫外光激發(fā)紅藍綠三色熒光質的白光LED以及將藍光LED晶粒與黃光LED晶?；驅⑺{光LED晶粒、綠光LED晶粒與紅光LED晶粒封裝在一起的白光LED，或利用其它方式而得發(fā)出白光的LED光源。
本實用新型實施例透鏡體20的出光鏡面21上(請參閱圖4)，設置有數個配光鏡211，所述配光鏡211排列分布于所述出光鏡面21上，并形成一鏡面群，用以將出射光線加以均勻化。請再參閱圖5，本實用新型實施時，可將LED光源10置入透鏡體20所設的容室23中，LED光源10的藍光LED晶粒11，其所發(fā)射出的藍光24光線可由所述入光鏡面22射入所述透鏡體20中，所述入光鏡面22可為凸透鏡面，因此可將LED晶粒11散射出的藍光24光線向鏡面中心靠攏，因而減少所述藍光24(光線)散射的角度，以增加整體投射的亮度。所述各藍光24光線在透鏡體20中行進，然后即準備由所述出光鏡面21端，向外投射出去。由于本實施例中所述出光鏡面21為一正鏡面曲率的凸透鏡面，且所述出光鏡面21上滿布有數個配光鏡211，當所述配光鏡211也為正鏡面曲率的鏡面時，所述藍光24光線將再一次經過聚集分布，使原本呈放射狀而不相交錯的光線得以交集，并借由各光線的交集混光作用，使LED光源所投射出的光線光度更加均勻。同時借由所述配光鏡211的作用，使經過所述出光鏡面21其鏡面外圍區(qū)域的光線，也得經過配光而能散布照射，消除以往利用單純凸透鏡所產生的光暈問題。
另一方面，請參閱圖6，藍光LED晶粒11所發(fā)出的藍光，尚會激發(fā)熒光粉層中所含有的黃色熒光質，因而可同時產生黃光25。所述黃光25也如前所述，可經由所述配光鏡211的混光作用，而投射出均勻的黃光25，同樣也可借由所述配光鏡211的重新配光，避免掉投射區(qū)域外圍光暈的產生。因此，經由藍光LED晶粒11所發(fā)出的藍光以及由黃色熒光粉層所激發(fā)的黃光，二者間因是相互補的色光，混合后即可產生白光。請參閱圖7，當藍光24與黃光25經過所述配光鏡211的配光以及混光作用，即使所述藍光LED晶粒11所發(fā)出的光線于熒光粉層中的光徑較長(如圖1，光線14)，而于LED光源10外圍處產生偏黃的投射光時，都可借由所述配光鏡211，將部分黃光25偏向鏡面中心折射，而得與藍光24進行混光，因而產生色度較以往均勻的投射光。
本實用新型實施例的出光鏡面21，除利用正鏡面曲率的凸透鏡面外，也可利用負鏡面曲率的凹透鏡面，而所述出光鏡面21上所分布的配光鏡211，也可皆為正或負鏡面曲率的小透鏡，或是由正、負鏡面曲率的配光鏡相混合所組成。無論是所述出光鏡面21或所述配光鏡211，當為利用負鏡面曲率的凹透鏡面時，雖會將由入光鏡面22所聚集的光線加以散射，但其散射的效果也如同利用凸透鏡面時的效果，除可將個別藍光24或個別黃光25加以均勻化外，也可將所述二色光加以混光，產生均勻的白光。若以投射照明為目的，期望光照區(qū)域較集中、亮度較高的投射需求時，可利用正鏡面曲率的出光透鏡與配光鏡為佳。另一方面，所述配光鏡211本身也是一小透鏡，其垂直與水平方向的曲率可為一致，或配合出光鏡面21的弧度，而為不同的曲率。此外，所述配光鏡211的排列方式，可以矩陣方式、蜂巢狀方式或是同心圓的方式，排列分布于所述出光鏡面21上，以形成一鏡面群，而具有配光與混光的功能。
權利要求1.一種光均勻化透鏡體，其特征在于包括一入光鏡面以及一出光鏡面，所述入光鏡面與所述出光鏡面分別設于所述透鏡體的相對兩端，其中所述入光鏡面為一凸透鏡面，而所述出光鏡面上則分布有數個配光鏡，所述配光鏡并排列形成一鏡面群。
2.根據權利要求1所述的光均勻化透鏡體，其特征在于所述入光鏡面的所述端并設有一容置一發(fā)光二極管光源的容室。
3.根據權利要求1所述的光均勻化透鏡體，其特征在于所述出光鏡面為凸透鏡面。
4.根據權利要求1所述的光均勻化透鏡體，其特征在于所述出光鏡面為凹透鏡面。
5.根據權利要求3或4所述的光均勻化透鏡體，其特征在于所述出光鏡面所設所述配光鏡為凸透面鏡。
6.根據權利要求5所述的光均勻化透鏡體，其特征在于各所述配光鏡的垂直與水平鏡面曲率相同。
7.根據權利要求5所述的光均勻化透鏡體，其特征在于各所述配光鏡的垂直與水平鏡面曲率相異。
8.根據權利要求5所述的光均勻化透鏡體，其特征在于所述配光鏡以矩陣方式排列。
9.根據權利要求5所述的光均勻化透鏡體，其特征在于所述配光鏡以蜂巢狀方式排列。
10.根據權利要求5所述的光均勻化透鏡體，其特征在于所述配光鏡以同心圓方式排列。
專利摘要本實用新型涉及一種可將發(fā)光二極管光源所發(fā)出的光線加以均勻化的光均勻化透鏡體。本實用新型包括一入光鏡面以及一出光鏡面，所述入光鏡面與所述出光鏡面分別設于所述透鏡體的相對兩端，其中所述入光鏡面為一凸透鏡面，而所述出光鏡面上則分布有數個配光鏡，所述配光鏡并排列形成一鏡面群；光源的光線由所述入光鏡面入射后，可借由所述出光鏡面上所設所述配光鏡的配光與混光，而投射出光度與色度均勻的光線，并避免光暈的產生。
文檔編號G02B3/00GK2762170SQ20052000152
公開日2006年3月1日 申請日期2005年1月25日 優(yōu)先權日2005年1月25日
發(fā)明者謝啟堂, 林長青, 黃博亮 申請人:巨虹電子股份有限公司