用于led的透镜的制作方法
【专利摘要】公开了一种用于车辆的发光二极管(LED)的透镜。该透镜包括：入射面，LED的光入射其中；发射面，通过入射面入射的LED的光从其中被发射；以及多个侧面，其被定位在所述入射面和所述发射面之间。所述入射面和所述发射面两者中的任何一个可包括在所述入射面和所述发射面的一侧的Y轴光模糊区域。Y轴光模糊区域在垂直于透镜的光轴的Y轴模糊LED的光。
【专利说明】用于LED的透镜
[0001]相关技术交叉引用
[0002]本申请要求2015年3月23日在韩国知识产权局提交的申请N0.10-2015-0039976的韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用的形式结合于此。
技术领域
[0003]本发明涉及一种用于发光二极管(LED)的透镜。
【背景技术】
[0004]通常，发光二极管(LED)为电光转换半导体设备，其产生通过利用半导体的P-N结结构所注入的少数载流子，并通过该少数载流子的重组来发射光。LED比相关技术中的光源小，具有长寿命，并直接地将电能转换为光能，如此电力消耗最小，并且其效率是优良的。
[0005]近来，存在以下很多情况:在包括车辆用灯的整个行业中，LED被采用作为光源，以便降低能源和提高设计的自由度。因此，有效且高效地使用LED的研究已经在各个工业领域被积极地进行了。
【发明内容】
[0006]作为有效地利用LED的方法中的一个，已经研发了通过收集或漫射LED的光来形成取决于目的的光学图像的透镜。
[0007]透镜可使得LED发射的光具有特定的图案，并且当通过利用相关技术中的透镜来实现特定的光图案时，会产生像差并因此产生光模糊的现象。光模糊现象在光的重叠概念中，作为一个有用的现象，但是在收集光时，在实现清晰的光图案中却为缺点，如高光束矩阵的对象。
[0008]为克服上述缺点，可能有通过利用多片透镜来减少像差的优化方法。但是，当使用多片透镜时，存在以下很多缺点:透镜的成本、整体尺寸和重量的增加。
[0009]与在高光束矩阵的对象中的光收集同样重要的事项是在Y轴方向模糊LED的光。但是，当LED的光在Y轴方向模糊时，发生LED的光在X轴方向模糊而不是在Y轴方向模糊的模糊现象。该模糊现象导致用于清晰的光图案的高光束矩阵对象的实现的失败。
[0010]本发明致力于提供一种能够实施非对称的和清晰的光图案用于发光二极管(LED)的透镜。
[00?1 ]本发明的实施方式提供一种用于发光二极管(LED)的透镜，包括:入射面，LED的光入射其中；发射面，通过入射面入射的LED的光从其中被发射；以及多个侧面，其被定位在所述入射面和所述发射面之间，其中能够使得LED的光在Y轴方向模糊的同时被发射的Y轴光模糊区域被设置在所述入射面和所述发射面的一侧。
[0012]通过切割所述入射面和所述发射面的预定部分，所述多个侧面可包括至少四个切割面。
[0013]所述Y轴光模糊区域可被定位在基于所述入射面和所述发射面的每个的中心点的预定的上部。
[0014]所述Y轴光模糊区域可根据预定的算法通过改变所述入射面和所述发射面的曲率半径、圆锥常数和非球面系数来形成。
[0015]所述入射面和所述发射面可具有在相反方向彼此面对的凸起形状。
[0016]所述入射面可在Y轴方向上具有朝向所述LED从中心突出的形状。
[0017]本发明的另一实施方式提供一种发光二极管(LED)的透镜，包括:入射面，LED的光入射其中；发射面，通过入射面入射的LED的光从其中被发射；以及侧面，其被定位在所述入射面和所述发射面之间，其中，阻挡LED的光被发射的屏蔽部被设置在所述发射面的预定部分，以及能够使得LED的光在Y轴方向模糊的同时被发射的Y轴光模糊区域，被设置在所述入射面和所述发射面的一侧。
[0018]所述预定部分可形成在所述发射面的上侧、下侧、左侧和右侧的每个上。
[0019]所述Y轴光模糊区域可被定位在基于所述入射面和所述发射面的每个的中心点的预定的上部。
[0020]所述Y轴光模糊区域可根据预定的算法通过改变所述入射面和所述发射面的曲率半径、圆锥常数和非球面系数来形成。
[0021 ]所述入射面和所述发射面可具有在相反方向彼此面对的凸起形状。
[0022]所述入射面可在Y轴方向上具有朝向所述LED从中心突出的形状。
[0023]根据本发明的实施方式的用于LED的透镜，当用于LED的透镜被应用到车辆用灯时，用于LED的透镜可通过在Y轴方向诱导光扩散来实现清晰的光图案(sharp lightpattern)。
[0024]通过清晰的光图案的实现，用于LED的透镜可使得用户能容易地识别在Y轴方向上具有长条形状的树、人等。
[0025]用于LED的透镜可通过改变形状而不需要使用多个透镜，来实现非对称的和清晰的光图案，因此与相关技术相比减少了成本。
[0026]以上概述只是说明性的而不是意欲按照任何方式进行限制。除了上述说明性的方面、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征通过参考以下详细描述将变得清楚明白。
【附图说明】
[0027]图1为示出应用于相关技术中的车辆用灯的发光二级管(LED)和非球面透镜的图形。
[0028]图2为用于描述通过图1中的非球面透镜的LED的光图案的光强度图。
[0029]图3为本发明的实施方式的用于LED的透镜的侧视图。
[0030]图4为在图3中的方向X-X’上的用于LED的透镜的剖视图。
[0031]图5为在图3中的方向Y-Y’上的用于LED的透镜的剖视图。
[0032]图6A和图6B为本发明的实施方式的用于LED的透镜的主视图。
[0033]图7A和图7B为用于描述通过本发明的实施方式的用于LED的透镜的LED的光图案的光强度图。
[0034]应该理解的是，附图没有必要去衡量其比例，其仅代表用于阐述本发明基本原理的不同例证性特征的一些简单表示。在本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特体的预期应用和使用环境决定。
[0035]在这些图中，整个附图的多个图中，附图标记指代本发明的相同或等价部件。
【具体实施方式】
[0036]以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细的描述。
[0037]为了充分理解本发明，本发明的实施方式的操作优势，以及通过实现本发明的实施方式所达到的优势，需要引入说明本发明的实施方式和本文描述的内容的附图。
[0038]以下，参考附图，通过描述本发明的实施方式来详细描述本发明。但是，本发明可以各种不同方式来实施，且并不局限于下述所描述的实施方式。此外，为清楚的描述本发明，省略与描述无关的部件，且在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
[0039]在整个说明书中，除非明确的描述相反，术语“包括(comprise)”以及演变如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”将被理解为暗示包括所陈述的要素，但不排除任何其他要素。
[0040]参考图1，能够确认被应用到相关技术中的车辆用灯等的发光二极管(LED)10和非球面透镜200。
[0041 ]参考图2，能够确认从LED100发射，然后通过图1中的非球面透镜200收集的光CL。这里，LED100为收集了5个LED元件的LED芯片，且这些LED元件中的一个处于发光状态。
[0042]参考图2中的收集的光CL，能够确认由于光的周围区域中的透镜的像差所导致的模糊光(bluring Iight)BL，即使该光处于收集状态，而且光不在Y轴方向上模糊(blur)。
[0043]如上所描述的，由于性能局限(周围的场畸变)和一片透镜的对称性能，应用到相关技术中的车辆用灯的非球面透镜200不能实现高光束矩阵的对象中所要求的非对称的和清晰的光图案。
[0044]参考图3和图4，根据本发明的实施方式的用于LED的透镜300为不规则和非球面的透镜，当被应用到车辆用灯等上时，它们能够通过利用LED的光来实现非对称的和清晰的光图案。
[0045]根据本发明的实施方式的用于LED的透镜300以预定尺寸形成。整个用于LED的透镜300可由玻璃材料或聚合物基材料(polymer-based material)形成。在此情况下，聚合物基材料的例子包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和环烯烃共聚物(COC)，以及当用于LED的透镜300由聚合物基材料形成时，用于LED的透镜300可由聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和环烯烃共聚物(C0C)中的任何一个形成。
[0046]由玻璃材料或聚合物基材料形成的用于LED的透镜300包括入射面310、发射面320和侧面330，并且根据入射面310、发射面320和侧面330的形状来形成为不规则和非球面的形状，以便实现非对称的和清晰的光图案。
[0047]入射面310为这样的表面，LED的光入射到其中。入射面310可形成为不像相关技术中的入射面的不规则形状，以便实现非对称的和清晰的光图案。
[0048]入射面310在光在其中被发射的LED的方向上具有凸起的和非球面的形状，并且在LED的方向上朝向Y轴方向弯曲，以包括突出表面311。
[0049]发射面320为这样的表面，通过入射面310入射的LED的光从其中被发射。发射面320可在LED的相反方向上具有凸起的和非球面的表面。
[0050]能够使得LED的光在Y轴方向上模糊的同时被发射的Y轴光模糊区域YBA，可被设置在入射面310和发射面320的一侧。
[0051]基于入射面310和发射面320的每个的中心点，Y轴光模糊区域YBA可被设置在预定的上部(基于图3)。
[0052]这里，当假设从入射面310和发射面320的每个的中心点到上部外圆周方向的边缘(基于图3)的总长度的比率为I时，Y轴光模糊区域YBA可被设置在长度比率为0.9至I的部分上。
[0053]因此，设置有Y轴光模糊区域YBA的入射面310和发射面320的每个的预定部分形成为具有定位在基于X轴方向的相反侧的入射面310和发射面320的每个的预定部分的非对称的形状。
[0054]Y轴光模糊区域YBA可在Y轴方向上模糊LED的光，因此LED的光在Y轴方向上被实现为清晰的光图案。
[0055]根据基于通常在设计透镜中使用的XY多项式的算法集，Y轴光模糊区域YBA可形成在入射面310和发射面320上。XY多项式的变量包括用于LED的透镜300的曲率半径(通常由“K”表示)、圆锥常数(通常由“R”表示)和非球面系数，以及所述预定算法可通过调整该曲率半径、圆锥常数和非球面系数来在入射面310和发射面320上产生Y轴光模糊区域YBA。
[0056]通常，圆锥常数k为确定透镜形状的因子，且当圆锥常数k为O时，透镜具有圆形，当圆锥常数k为-1时，透镜具有抛物线形状，当圆锥常数-l〈k〈0时，透镜具有椭圆形状，以及当圆锥常数k〈-l时，透镜具有双曲线形状。
[0057]通过算法，Y轴光模糊区域YBA的曲率半径、圆锥常数和非球面系数具有不同于在基于X轴方向的相反侧的对称区域的曲率半径、圆锥常数和非球面系数的值的值。
[0058]侧面330被定位在入射面310和发射面320之间。侧面330的宽度可被适当地设置。
[0059]图4为在图3中的方向X-X’上的用于LED的透镜的剖视图。图5为在图3中的方向Y-Y’上的用于LED的透镜的剖视图。
[0060]参考图4和图5，入射面310和发射面320的形状可被更详细的确认。
[0061]在方向X-X’上横切的入射面310具有在LED的方向上的凸起的和非球面的形状，以及不是横截面的突出表面311具有在LED的方向上的清晰的(sharp)形状。
[0062]在方向Y-Y’上横切的入射面310具有大致的平坦形状，但是在LED的方向上，从中心到外侧弯曲。因此，突出表面311在Y轴方向上形成在入射面310的边缘上。
[0063]在方向X-X’上和方向Y-Y ’上横切的发射面320具有几乎相似的表示发射面320具有旋转对称的非球形的形状。
[0064]但是，Y轴光模糊区域YBA被定位在根据本发明的实施方式的用于LED的透镜300的上部上，并且在用于LED的透镜300的下部没有Y轴光模糊区域YBA，如此显而易见是，用于LED的透镜300具有旋转非对称的非球形。
[0065]参考图6A和图6B，图6A示出了本发明的第一实施方式的设置有多个侧面330的用于LED的透镜300的前表面，以及图6B示出了本发明的第二实施方式的设置有屏蔽部SD的用于LED的透镜300的前表面。
[0066]在图6A中，本发明的第一实施方式的用于LED的透镜300可包括侧面330，侧面330至少包括四个切割面331。
[0067]切割面331可分别形成在基于图6A的用于LED的透镜300的上侧、下侧、左侧和右侦U。切割面331可通过切割入射面310和发射面320的每个的预定部分来形成。这里，这些切割部分为在入射面310和发射面320上产生透镜的像差的部分，为了抑制透镜的像差的产生，切割面331通过切割入射面310和发射面320的每个的预定部分来形成。
[0068]当从一个点发射出的光线通过透镜或反射器形成图像时，该光线没有被收集在一个点上，而是形成扭曲的图像，且这种情况下的扭曲的图像是由透镜的像差所引起的。
[0069]在图6B中，本发明的第二实施方式的用于LED的透镜300可包括在发射面320的预定部分的屏蔽部SD。本发明的第二实施方式的用于LED的透镜300也可通过被屏蔽部SD围住来形成，而不是切割产生透镜的像差的预定部分，该屏蔽部SD为用于阻挡LED的光被投射的材料。在基于图6B的用于LED的透镜300的上侧、下侧、左侧和右侧的发射面320通过被屏蔽部SD围住来形成。
[0070]参考图7A和图7B，能够确认由通过本发明的实施方式的用于LED的透镜300产生的LED光图案。
[0071]图7A示出了，由在产生透镜的像差的发射面320的预定部分没有被切割或没有被屏蔽部SD阻挡的状态下，经过用于LED的透镜300(图3至图5所示出的透镜)所产生的LED光图案。
[0072]图7B示出了，由在产生透镜的像差的发射面320的预定部分在被切割或被屏蔽SD阻挡的状态下，经过用于LED的透镜300(图6中示出的透镜)所产生的LED光图案。
[0073 ]参考图7A，能够确认其中混合了收集的光CL、在Y轴方向模糊的光YBL、以及由于透镜的像差模糊的光BL的LED光图案。
[0074]这实现了通过Y轴光模糊区域YBA在Y轴方向上的清晰的光图案，但是其表明，光模糊直到当一个LED被关闭时所要求的黑暗区域BA。
[0075]参考图7B，能够确认包括收集的光CL和在Y轴方向上模糊的光YBL的非对称的和清晰的光图案。
[0076]这表示，通过切割产生透镜的像差的部分或者用屏蔽部围住产生透镜的像差的部分，除了产生在Y轴方向上模糊的光YBL的部分外，光的发射基本上被阻挡，。
[0077]这里，当LED关闭时，为了在部分中实现300cd或小于300cd的黑暗区域，需要在I度单位上的60 ,OOOcd或大于60，000cd的光量的变化。为此，发射面320的预定部分可被切割或被屏蔽部阻挡，直到实现60，OOOcd/deg (梯度)的光量的变化。
[0078]在图7A的X轴方向上模糊的光BL可通过切割用于LED的透镜300的预定的左右部分(基于图6)或用屏蔽部围住用于LED的透镜300的预定的左右部分(基于图6)来移除。
[0079]在本发明的实施方式的用于LED的透镜300中，通过被切割或被屏蔽部围住的发射面320的预定部分的光消失不见，如此提高了整体光效，但到达期望区域的光却很少降低，因此，在没有显著地降低实际使用的区域的效率的情况下，能够实现期望的光图案。
[0080 ]不像使用由不同材料形成的多片透镜的相关技术中的方法，本发明的实施方式的用于LED的透镜300可使用一个透镜来实现非对称的和清晰的光束图案。
[0081]如上所描述的，本发明的实施方式已经在附图和说明书中进行了描述和说明。所选择和描述的实施方式是为了解释本发明的某些原理和它们的实际应用，从而使得本领域的技术人员能够作出和利用本发明的各种实施方式，以及其各种替换和修改。从以上的说明表明，本发明的某些方面并不被本文所示出的实施例的具体细节所限制，并且因此可以预期，其他的修改和应用，或其等价物将被本领域的技术人员想到。但是，在考虑了说明书和附图后，本发明的许多改变、修改、变化和其他使用和应用将会对本领域的技术人员变得明显。不脱离本发明的精神和范畴的所有的这些改变、修改、变化和其他使用和应用被视为本仅由随后的权利要求书所限定的本发明所覆盖。
【主权项】
1.一种用于发光二极管的透镜，包括: 入射面，被配置为从所述发光二极管接收光束； 发射面，被配置为发射在所述入射面接收的所述光束的至少一部分；以及 多个侧面，被插入所述入射面和所述发射面之间， 其中，被配置为在垂直于所述透镜的光轴的Y轴方向上模糊所述光束的至少一部分的Y轴光模糊区域被设置在所述入射面或所述发射面上。2.根据权利要求1所述的透镜，其中，通过切割所述入射面和所述发射面的预定部分，所述多个侧面包括至少四个切割面。3.根据权利要求1所述的透镜，其中，所述Y轴光模糊区域被定位在基于所述入射面和所述发射面的每个的中心点的预定的上部。4.根据权利要求3所述的透镜，其中，所述Y轴光模糊区域具有不同于所述入射面和所述发射面的曲率半径、圆锥常数和非球面系数。5.根据权利要求1所述的透镜，其中，所述入射面和所述发射面具有在相反方向彼此面对的凸起形状。6.根据权利要求5所述的透镜，其中，所述入射面在Y轴方向上具有朝向所述发光二极管从中心突出的形状。7.一种用于发光二极管的透镜，包括: 入射面，被配置为从所述发光二极管接收光束； 发射面，被配置为发射在所述入射面接收的所述光束的至少一部分；以及 侧面，被插入所述入射面和所述发射面之间， 屏蔽部，邻接所述发射面的预定部分并被配置为阻挡所述光束的至少一部分，以及 其中，被配置为在垂直于所述透镜的光轴的Y轴方向上模糊所述光束的至少一部分的Y轴光模糊区域被设置在所述入射面或所述发射面上。8.根据权利要求7所述的透镜，其中，所述预定部分形成在所述发射面的上侧、下侧、左侧和右侧的每个上。9.根据权利要求7所述的透镜，其中，所述Y轴光模糊区域被定位在基于所述入射面和所述发射面的每个的中心点的预定的上部。10.根据权利要求9所述的透镜，其中，所述Y轴光模糊区域具有不同于所述入射面和所述发射面的曲率半径、圆锥常数和非球面系数。11.根据权利要求7所述的透镜，其中，所述入射面和所述发射面具有在相反方向彼此面对的凸起形状。12.根据权利要求11所述的透镜，其中，所述入射面在Y轴方向上具有朝向所述发光二极管从中心突出的形状。
【文档编号】F21V5/04GK105987351SQ201610143147
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】沈亨录
【申请人】现代摩比斯株式会社