專利名稱：陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種可產(chǎn)生所需要形狀的發(fā)光面積的聚光鏡，特別是有關(guān)一種陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，是設(shè)于照相機(jī)閃光燈裝置內(nèi)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管元件具有體積小、高亮度、壽命長、低驅(qū)動電壓及應(yīng)答速度快等優(yōu)點(diǎn)，是一種以半導(dǎo)體材料制造的良好光源。發(fā)光二極管元件已被廣泛應(yīng)用于各種小型的發(fā)光裝置。圖1是一標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)光二極管元件10的發(fā)光情形，其具有大的光發(fā)散面積。發(fā)光二極管元件10的發(fā)光行為像一藍(lán)布遜光源(lambertion source)。當(dāng)發(fā)光亮度為百分的五十時(shí)，其發(fā)光角度以垂直軸16為準(zhǔn)左右各為60度，如發(fā)射光線12及14所示。因此，發(fā)光二極管元件10的發(fā)射光大部份被浪費(fèi)掉了。發(fā)光二極管元件10若應(yīng)用在指向性高的產(chǎn)品上，例如數(shù)碼相機(jī)閃光裝置及手機(jī)隨手拍閃光裝置，在照度上就顯得不足。因此須搭配具有收斂光線的光學(xué)元件，將光線集中在特定區(qū)域，使得照度提升。這樣的光學(xué)元件一般是加在發(fā)光二極管元件10前方的一片具有正焦距的透鏡。
圖2是一傳統(tǒng)照相機(jī)的閃光燈裝置20截面示意圖。閃光燈裝置20是用以照亮一欲被拍攝的對象物，其主要是用以在光線昏暗下照亮欲拍攝物或在白天下除去欲拍攝物的影子。閃光燈裝置20包括一具有一開口的外殼體22、至少一發(fā)光二極管元件24及一雙凸透鏡26。發(fā)光二極管元件24及雙凸透鏡26是設(shè)于外殼體22內(nèi)部，雙凸透鏡26是位于外殼體22的開口處，并位于發(fā)光二極管元件24的前方，以收集及聚焦發(fā)光二極管元件24的光線于拍攝物上。如圖3A及圖3B所示，平凸透鏡32或非涅耳透鏡(fresnel lens)34可使用于閃光燈裝置20，以代替雙凸透鏡26。然而，雙凸透鏡26及平凸透鏡32的厚度大，皆占據(jù)較大的空間。再者，雙凸透鏡26及平凸透鏡32的X、Y方向焦距相同，使得發(fā)光二極管元件24經(jīng)過雙凸透鏡26或平凸透鏡32的光照射面積為圓形，與照相機(jī)的矩形取像范圍(一般是在X、Y方向比為4∶3)不同，造成光的浪費(fèi)。雖然非涅耳透鏡(fresnel lens)34的厚度最薄，但其在結(jié)構(gòu)上有一定的光利用效率。
據(jù)此，極需要提供一種體積小且可提高光利用率的發(fā)光二極管元件聚光鏡，以克服已有裝置的缺失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其整體構(gòu)形可經(jīng)最佳化，以產(chǎn)生所要形狀的發(fā)光面積。
本發(fā)明的另一目的是提供一種設(shè)于照相機(jī)閃光燈裝置內(nèi)的聚光鏡，此聚光鏡的整體構(gòu)形可經(jīng)最佳化，以產(chǎn)生所要形狀的發(fā)光面積，以與照相機(jī)的取像范圍匹配，進(jìn)而提高光源的使用效率。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明提供一種陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡。本發(fā)明聚光鏡是包括一透光主體，此透光主體是具有彼此相對的一第一部份及一第二部份。此第一部份具有至少一第一半圓柱體及此第二部份具有復(fù)數(shù)個(gè)第二半圓柱體。此些第一半圓柱體的長軸是垂直于此些第二半圓柱體的長軸。第一半圓柱體及第二半圓柱體的個(gè)別數(shù)目及個(gè)別幾何排列方式是根據(jù)此陣列型發(fā)光二極管元件而決定。借此，本發(fā)明聚光鏡的整體構(gòu)形可以最佳化設(shè)計(jì)，以使本發(fā)明陣列型發(fā)光二極管元件的發(fā)射光經(jīng)過此聚光鏡后，可產(chǎn)生所要的發(fā)光面積于一投射面。
本發(fā)明的一第一具體實(shí)施例中，聚光鏡主體的第一部份是具有一第一半圓柱體及其第二部份具有呈一線性陣列排列的復(fù)數(shù)個(gè)第二半圓柱體。本發(fā)明的一第二具體實(shí)施例中，聚光鏡主體的第一部份具有平行排列的一對第一半圓柱體及其第二部份具有呈幾三角排列的至少三個(gè)第二半圓柱體。本發(fā)明的一第三具體實(shí)施例中，聚光鏡主體的第一部份具有平行排列的一對第一半圓柱體及其第二部份具有呈二維陣列排列的復(fù)數(shù)個(gè)第二半圓柱體。
本發(fā)明聚光鏡可以射出成形方式制造，其模具是容制造，并且本發(fā)明聚光鏡公差亦可適當(dāng)控制。


圖1是顯示一標(biāo)準(zhǔn)發(fā)光二極管的發(fā)光情形；圖2是一傳統(tǒng)閃光燈裝置的截面示意圖；圖3A是一雙凸透鏡的截面示意圖；圖3B是一非涅耳透鏡的截面示意圖；
圖4A是本發(fā)明一第一具體實(shí)施例的聚光鏡的頂視示意圖；圖4B是圖4A的聚光鏡的底視示意圖；圖4C是圖4A的聚光鏡沿橫切線A1-A2的截面示意圖；圖4D是圖4B的聚光鏡沿 切線B1-B2的截面示意圖；圖5A是本發(fā)明一第二具體實(shí)施例的聚光鏡的頂視示意圖；圖5B是圖5A的聚光鏡的底視示意圖；圖6A是本發(fā)明一第三具體實(shí)施例的聚光鏡的頂視示意圖；圖6B是圖6A的聚光鏡的底視示意圖；圖7A是本發(fā)明一發(fā)光裝置的底視示意圖，其是使用圖4A的聚光鏡；圖7B是本發(fā)明另一發(fā)光裝置的底視示意圖，其是使用圖5A的聚光鏡；圖7C是本發(fā)明又另一發(fā)光裝置的底視示意圖，其是使用圖6A的聚光鏡；圖8是本發(fā)明閃光燈裝置的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目的及諸多優(yōu)點(diǎn)借由以下具體實(shí)施例的詳細(xì)說明，并參照所附圖示，將趨于明了。
本發(fā)明提供一種陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其是當(dāng)發(fā)光二極管陣列的發(fā)射光經(jīng)過此聚光鏡后，可產(chǎn)生所需要形狀的發(fā)光面積于一投射面，借以提高陣列型發(fā)光二極管元件的光使用率。本發(fā)明的聚光鏡是包括一透光主體，此透光主體具有彼此相對的一第一部份及一第二部份。第一部份具有至少一第一半圓柱體及第二部份具有復(fù)數(shù)個(gè)第二半圓柱體。此些第一半圓柱體的長軸是垂直于此些第二半圓柱體的長軸。第一半圓柱體及第二半圓柱體的個(gè)別數(shù)目及個(gè)別幾何排列方式是根據(jù)本發(fā)明陣列型發(fā)光二極管元件而決定。借此，本發(fā)明聚光鏡的整體構(gòu)形可以最佳化設(shè)計(jì)，以使當(dāng)陣列型發(fā)光二極管元件的發(fā)射光經(jīng)過聚光鏡后，可產(chǎn)生所需要的發(fā)光面積于一投射面，進(jìn)而提高陣列型發(fā)光二極管元件的光使用率。再者，本發(fā)明聚光鏡的透光主體的第一半圓柱體及第二半圓柱體的高度皆小于已有球面鏡的高度，故本發(fā)明聚光鏡具有較小體積。
本發(fā)明借由以下具體實(shí)施例配合所附圖式，將予以詳細(xì)說明如下。
圖4A至圖4D是本發(fā)明一第一具體實(shí)施例的聚光鏡40的各種示意圖。圖4A是聚光鏡40的一頂視示意圖，圖4B是聚光鏡40的一底視示意圖，圖4C是圖4A的聚光鏡40沿A1-A2線的截面示意圖，圖4D是圖4B的聚光鏡40沿B1-B2線的截面示意圖。聚光鏡40包括一透光主體，此透光主體是具有一第一部份42及一第二部份44。第一部份42是具有一第一半圓柱體及第二部份44具有呈一線性陣列排列的三個(gè)第二半圓柱體441、442及443。第一半圓柱體的長軸是垂直于第二半圓柱體441、442及443的長軸。第一半圓柱體的曲面可以是球形曲面或非球形曲面，第二半圓柱體441、442及443的曲面可以是球形曲面或非球形曲面。第一半圓柱體及第二半圓柱體441、442及443的曲面是根據(jù)聚光鏡40的透光主體的最佳化整體構(gòu)形而定。
本發(fā)明聚光鏡40的透光主體可以射出成形方式一體成形，而透光主體的材質(zhì)可以是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethylacrylate)(PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate)、丙烯酸樹脂(acrylicresin)、氨基甲酸乙酯(urethane)、苯乙烯(styrene)及其等類似材質(zhì)。
圖7A是一發(fā)光裝置70的一底視示意圖，其中使用聚光鏡40。發(fā)光裝置70包括一發(fā)光二極管陣列700及聚光鏡40。發(fā)光二極管陣列700包括復(fù)數(shù)個(gè)發(fā)光二極管701、702及703。聚光鏡40是位于發(fā)光二極管陣列700的前方，而聚光鏡40的第二部份44面對發(fā)光二極管陣列700。發(fā)光二極管元件701、702及703是分別對應(yīng)一第二半圓柱體441、442及443的中心部份。也就是說，發(fā)光二極管陣列700的發(fā)光二極管701、702及703是采用一對一方式分別對應(yīng)于第二半圓柱體441、442及443。由于聚光鏡40的第二半圓柱體441、442及443面對發(fā)光二極管陣列700及第一半圓柱體42是遠(yuǎn)離發(fā)光二極管陣列700，因此發(fā)光二極管陣列700在Y方向的發(fā)光角度是被第二半圓柱體441、442及443收斂，而發(fā)光二極管陣列700在X方向的發(fā)光角度是被第一半圓柱體42收斂。故當(dāng)發(fā)光二極管陣列700的發(fā)射光經(jīng)過聚光鏡40后，會產(chǎn)生一似矩形發(fā)光面積于一投射面。
圖8是一閃光燈裝置80的截面示意圖，其中使用圖7A的發(fā)光裝置70。閃光燈裝置80是包括一具有一開口的外殼體82、發(fā)光二極管陣列700及聚光鏡40。發(fā)光二極管陣列700及聚光鏡40是位于外殼體82內(nèi)部，并且聚光鏡40位于發(fā)光二極管陣列的前方。當(dāng)閃光燈裝置80使用于一照相機(jī)時(shí)，閃光燈裝置80可提供一似矩形發(fā)光面積投射于欲拍攝物體上。一般而言，照相機(jī)的取像范圍是呈一矩形面積，其在X方向及Y方向的比率為4∶3。因此，閃光燈裝置80的發(fā)光面積即可與照相機(jī)的取像范圍匹配，而不致浪費(fèi)了發(fā)光二極管陣列700的發(fā)射光，故可提升發(fā)光二極管陣列700的光使用率。
復(fù)參照圖4A及圖4B，聚光鏡40的第一部份是具有一第一半圓柱體及其第二部份44是具有呈一線性排列的三個(gè)第二半圓柱體441、442及443。然而聚光鏡40的第二部份44可具有呈線性排列的復(fù)數(shù)個(gè)第二半圓柱體，以取代原來三個(gè)第二半圓柱體441、442及443。此時(shí)，聚光鏡即可配合一發(fā)光二極管陣列，其具有呈線性排列的復(fù)數(shù)個(gè)發(fā)光二極管元件，以形成一發(fā)光裝置，而每一發(fā)光二極管元件是以一對一方式對應(yīng)于一第二半圓柱體。
圖5A及圖5B是本發(fā)明一第二具體實(shí)施例的聚光鏡的各種示意圖。圖5A是此聚光鏡的一頂視示意圖，圖5B是此聚光鏡的一底視示意圖。此聚光鏡包括一透光主體，此透光主體是具有一第一部份50及一第二部份52。第一部份50是具有平行排列的一對第一半圓柱體501及502，及第二部份52具有呈幾何三角排列的三個(gè)第二半圓柱體521、522及523。第一半圓柱體501及502的長軸是垂直于第二半圓柱體521、522及523的長軸。第一半圓柱體的曲面可以是球形曲面或非球形曲面，第二半圓柱體521、522及523的曲面可以是球形曲面或非球形曲面。第一半圓柱體501及502及第二半圓柱體521、522及523的曲面是根據(jù)第二具體實(shí)施例的聚光鏡的透光主體的最佳化整體構(gòu)形而定。
第二具體實(shí)施例的聚光鏡的透光主體可以射出成形方式一體成形，而透光主體的材質(zhì)可以是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethylacrylate)(PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate)、丙烯酸樹脂(acrylicresin)、氨基甲酸乙酯(urethane)、苯乙烯(styrene)及其等類似材質(zhì)。
圖7B是一發(fā)光裝置72的一底視示意圖，其中使用第二具體實(shí)施例的聚光鏡。發(fā)光裝置72包括一發(fā)光二極管陣列，是具有呈幾何三角排列的三個(gè)發(fā)光二極管元件721、722及723。聚光鏡是位于發(fā)光二極管陣列前方，使聚光鏡的第二部份面對發(fā)光二極管陣列。發(fā)光二極管721、722及723是分別對應(yīng)每一第二半圓柱體521、522及523的中心部份。也就是說，發(fā)光二極管陣列的發(fā)光二極管元件721、722及723是以一對一方式分別對應(yīng)一第二半圓柱體521、522及523。
圖6A及圖6B是本發(fā)明一第三具體實(shí)施例的聚光鏡的各種示意圖。圖6A是此聚光鏡的一頂視示意圖，圖6B是此聚光鏡的一底視示意圖。此聚光鏡包括一透光主體，此透光主體是具有一第一部份60及一第二部份62。第一部份60是具有平行排列的一對第一半圓柱體601及602，及第二部份62具有呈二維陣列的四個(gè)第二半圓柱體621、622、623及624。第一半圓柱體601及602的長軸是垂直于第二半圓柱體621、622、623及624的長軸。第一半圓柱體的曲面可以是球形曲面或非球形曲面，第二半圓柱體621、622、623及624的曲面可以是球形曲面或非球形曲面。第一半圓柱體601及602及第二半圓柱體621、622、623及624的曲面是根據(jù)第三具體實(shí)施例的聚光鏡的透光主體的最佳化整體構(gòu)形而定。
第三具體實(shí)施例的聚光鏡的透光主體可以射出成形方式一體成形，而透光主體的材質(zhì)可以是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethylacrylate)(PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate)、丙烯酸樹脂(acrylicresin)、氨基甲酸乙酯(urethane)、苯乙烯(styrene)及其等類似材質(zhì)。
圖7C是本發(fā)明一發(fā)光裝置74的底視示意圖，其是使用圖6A及圖6B中第三具體實(shí)施例的聚光鏡。發(fā)光裝置74包括一發(fā)光二極管陣列，是具有呈二維陣列排列的發(fā)光二極管741、742、743及744。此聚光鏡是位于此發(fā)光二極管陣列前方，且聚光鏡的第二部份62面對發(fā)光二極管陣列。發(fā)光二極管741、742、743及744是分別對應(yīng)一第二半圓柱體621、622、623及624的中心部份。也就是說，發(fā)光二極管741、742、743及744是以一對一方式對應(yīng)第二半圓柱體621、622、623及624。聚光鏡的第二半圓柱體621、622、623及624面對發(fā)光二極管陣列，而其第一半圓柱體601及602是遠(yuǎn)離發(fā)光二極管陣列。結(jié)果是，發(fā)光二極管陣列在Y方向的發(fā)光角度是被第二半圓柱體621、622、623及624收斂，而發(fā)光二極管陣列在X方向的發(fā)光角度是被第一半圓柱體601及602收斂。當(dāng)發(fā)光二極管陣列的發(fā)射光經(jīng)過聚光鏡時(shí)，即產(chǎn)生一近正方形發(fā)光面積于一投射面。
復(fù)參照圖6A及圖6B，第三具體實(shí)施例的聚光鏡具有一第一部份60及一第二部份62，而第一部份60包含一對平行排列的第一半圓柱體601及602，第二部份62具有呈二維陣列排列的第二半圓柱體621、622、623及624。然而，聚光鏡的第二部份62可具有呈二維陣列排列的復(fù)數(shù)個(gè)第二半圓柱體，以取代四個(gè)第二半圓柱體621、622、623及624。借此，聚光鏡可結(jié)合具有復(fù)數(shù)個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光二極管陣列，以形成一發(fā)光裝置，其中每一發(fā)光二極管陣列以一對一方式對應(yīng)至聚光鏡的一第二半圓柱體。
本發(fā)明聚光鏡的第一半圓柱體及第二半圓柱體的個(gè)別數(shù)目及個(gè)別幾何排列方式可根據(jù)欲結(jié)合的發(fā)光二極管陣列決定。因此，本發(fā)明的聚光鏡的整體構(gòu)形可以最佳化設(shè)計(jì)，以使得當(dāng)發(fā)光二極管陣列的發(fā)射光經(jīng)過聚光鏡時(shí)，可產(chǎn)生所要形狀的發(fā)光面積于一投射面，進(jìn)而提高發(fā)光二極管陣列的光使用率。
權(quán)利要求
1.一種陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其特征在于包括一透光主體，該透光主體是具有彼此相對的一第一部份及一第二部份，該第一部份具有至少一第一半圓柱體及該第二部份具有復(fù)數(shù)個(gè)第二半圓柱體，該第一半圓柱體的長軸是垂直于該第二半圓柱體的長軸；其中該第一半圓柱體及該第二半圓柱體的個(gè)別數(shù)目及個(gè)別幾何排列方式是根據(jù)該陣列型發(fā)光二極管元件而決定。
2.如權(quán)利要求1所述的陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其特征在于所述的第一部份是具有一該第一半圓柱體及該第二部份是具有復(fù)數(shù)個(gè)呈一線性陣列排列的復(fù)數(shù)個(gè)該第二半圓柱體。
3.如權(quán)利要求2所述的陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其特征在于所述的第二部分具有三個(gè)該第二半圓柱體。
4.如權(quán)利要求1所述的陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其特征在于所述的第一部份具有一對平行排列的該第一半圓柱體及該第二部份具有呈二維陣列排列的復(fù)數(shù)個(gè)該第二半圓柱體。
5.如權(quán)利要求4所述的陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其特征在于所述的第二部份具有四個(gè)該第二半圓柱體。
6.如權(quán)利要求1所述的陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其特征在于所述的第一部份具有一對平行排列的該第一半圓柱體及該第二部份具有呈幾何三角排列的至少三個(gè)該第二半圓柱體。
7.如權(quán)利要求1所述的陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其特征在于所述的第一半圓柱體的曲面是選自下列任一種球形曲面及非球形曲面。
8.如權(quán)利要求1所述的陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其特征在于所述的第二半圓柱體的曲面是選自下列任一種球形曲面及非球形曲面。
9.如權(quán)利要求1所述的陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡，其特征在于所述的透光主體的材質(zhì)是選自下列任一種玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、氨基甲酸乙酯及苯乙烯。
10.一種發(fā)光裝置，其特征在于包括一發(fā)光二極管陣列，是具有復(fù)數(shù)個(gè)發(fā)光二極管；及一聚光鏡是位于該發(fā)光二極管陣列的前方，該聚光鏡具有一透光主體，該透光主體是具有彼此相對的一第一部份及一第二部份，該第二部份是面對該發(fā)光二極管陣列，該第一部份具有至少一第一半圓柱體及該第二部份具有復(fù)數(shù)個(gè)第二半圓柱體，該第一半圓柱體的長軸是垂直于該第二半圓柱體的長軸；其中該第一半圓柱體及該第二半圓柱體的個(gè)別數(shù)目及個(gè)別幾何排列方式是根據(jù)該發(fā)光二極管陣列而決定，及該發(fā)光二極管是采用一對一方式相應(yīng)該第二半圓柱體。
全文摘要
一種陣列型發(fā)光二極管元件用聚光鏡。本發(fā)明的聚光鏡是包括一透光主體，此透光主體是具有彼此相對的一第一部份及一第二部份。第一部份具有至少一第一半圓柱體及第二部份具有復(fù)數(shù)個(gè)第二半圓柱體，此些第一半圓柱體的長軸是垂直于此些第二半圓柱體的長軸。第一半圓柱體及第二半圓柱體的個(gè)別數(shù)目及個(gè)別幾何排列方式是根據(jù)此陣列型發(fā)光二極管元件而決定。本發(fā)明聚光鏡的整體構(gòu)形可以最佳化設(shè)計(jì)，以使得當(dāng)發(fā)光二極管元件的發(fā)射光經(jīng)過此聚光鏡后，可產(chǎn)生一所需要形狀的發(fā)光面積。
文檔編號G03B15/03GK1673846SQ20041003125
公開日2005年9月28日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者張世遠(yuǎn) 申請人:天瀚科技股份有限公司