CN102374484B - 光学透镜和发光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学透镜及使用该光学透镜的发光设备。该光学透镜包括：入射部分，被设置为光入射区域，并包括形成在入射部分的表面的至少一部分区域上的微透镜阵列；反射部分，与入射部分隔开预定的距离，并至少反射已穿过入射部分的光中的一定量的光；侧表面部分，连接入射部分和反射部分，并透射被反射部分反射的所述一定量的光。在使用光学透镜的情况下，当从光源入射的光被发射到外部时，从光源发射光的角度被扩大，由此改善光源的方位角。

Description

光学透镜和发光设备
本申请要求于2010年8月9日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0076301号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用被包含于此。
技术领域
本发明涉及一种光学透镜及使用该光学透镜的发光设备，更具体地说，涉及这样一种因采用具有改善的方位角(orientation angle)的光学透镜而具有适合于在广泛使用的照明中使用的光分布曲线(light distribution curve suitable)的发光设备。
背景技术
一般来说，作为一种半导体光源的发光二极管(LED)是一种半导体装置，当电流被施加到该半导体装置时，该半导体装置因在p型半导体和n型半导体之间的结处的电子和电子空穴的复合而能够产生各种颜色的光。
由于与基于灯丝(filament)的光源相比，发光二极管具有各种优点(例如，长寿命、低功耗、极好的初始驱动特性、高抗振性等)，所以对这种发光二极管的需求持续增长。具体地说，近来，能够发射具有短波长的蓝光的III族氮化物半导体已崭露头角。
近来，通过使用发光二极管来尝试代替现有技术中的发光设备(例如，白炽灯或者荧光灯)。然而，对于发光二极管的情况，沿着特定的方向发射光，而不是沿着所有方向均匀地发射光，一般来说，方位角在大约120°的范围内。与沿着所有方向发光的白炽灯或者荧光灯相比，发光二极管的这些光分布特性显示出明显的差异，由此发光二极管在被用作广泛使用的发光设备方面受到限制。因此，对于使用发光二极管的发光设备的情况，需要这样一种设计方案，该设计方案能够通过使用控制发射的光的方向的透镜来扩展使用发光二极管的发光设备的应用范围。
发明内容
本发明的一方面提供一种光学透镜，该光学透镜具有能够改善光源的方位角的形状，本发明的一方面还提供一种发光设备，该发光设备通过采用该光学透镜而具有适合于在广泛使用的照明中使用的光分布曲线。
根据本发明的一方面，提供一种光学透镜，该光学透镜包括：入射部分，被设置为光入射区域，并包括形成在入射部分的表面的至少一部分区域上的微透镜阵列；反射部分，与入射部分隔开预定的距离，并至少反射已穿过入射部分的光中的一定量的光；侧表面部分，连接入射部分和反射部分，并透射被反射部分反射的所述一定量的光。
微透镜阵列可以以光被反射部分全反射的角度至少折射入射在入射部分上的光中的一定量的光。
入射部分和反射部分可以是彼此平行的平面。
反射部分可具有大于入射部分的宽度的宽度。
入射部分和反射部分可具有圆形形状。
侧表面部分可具有向外突出的弯曲表面形状。
微透镜阵列可由微透镜形成，每个微透镜具有从入射部分的下表面向外突出的半球形状。
微透镜阵列可包括至少一个微透镜，所述至少一个微透镜具有半球形、圆锥、三角锥或者四棱锥的形状。
光学透镜可由聚碳酸酯和丙烯酸树脂中的至少一种制成。
根据本发明的另一方面，提供一种发光设备，该发光设备包括：光源；光学透镜，包括入射部分、反射部分和侧表面部分，入射部分被设置为光入射区域，并包括形成在入射部分的表面的至少一部分区域上的微透镜阵列，反射部分与入射部分隔开预定的距离，并至少反射已穿过入射部分的光中的一定量的光，侧表面部分连接入射部分和反射部分，并透射被反射部分反射的所述一定量的光。
微透镜阵列可以以光被反射部分全反射的角度至少折射入射在入射部分上的光中的一定量的光。
入射部分和反射部分可以是彼此平行的平面。
反射部分可具有大于入射部分的宽度的宽度。
入射部分和反射部分可具有圆形形状。
入射部分的宽度与光源的宽度的比率可以在1.8和3.2之间的范围内。
反射部分的宽度与光源的宽度的比率可以在3和4.2之间的范围内。
侧表面部分可具有向外突出的弯曲表面形状。
反射部分和入射部分之间的距离与光源的宽度的比率可以在0.46和0.9之间的范围内。
微透镜阵列可具有多个微透镜，所述多个微透镜中的每个微透镜具有从入射部分的下表面向外突出的半球形状。
在微透镜阵列中，所述多个微透镜之间的间隔可以是均匀的。
所述多个微透镜之间的间隔与光源的宽度的比率可以为0.08或者小于0.08。
所述多个微透镜的半径与所述多个微透镜之间的间隔的比率可以在0.48和0.62之间的范围内。
光学透镜可由聚碳酸酯和丙烯酸树脂中的至少一种制成。
微透镜阵列的形成区域可以大于光源对应的区域。
发光设备还可包括设置在光源的下表面上的散热结构。
发光设备还可包括位于光学透镜和散热结构之间的固定部分。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他方面、特征和其他优点将会被更加清楚地理解，附图中：
图1是根据本发明的示例性实施例的光学透镜的示意性立体图；
图2示出了沿着A-B线截取的具有设置在图1的光学透镜下方的光源的发光设备的剖视图以及从该光学透镜开始的光路；
图3示出了图2的发光设备的模拟光分布曲线；
图4示出了沿着A-B线截取的具有设置在图1的光学透镜下方的光源的发光设备的剖视图以及从该光学透镜开始的光路，其中，从图1的光学透镜去除了微透镜(micro lens)阵列；
图5示出了图4的发光设备的模拟光分布曲线；
图6是根据本发明的示例性实施例的光学透镜的示意性剖视图，图6示出了用于解释构成光学透镜的独立部分之间的长度关系的标号；
图7是示出根据本发明的示例性实施例的光学透镜中入射部分的半径与光源的宽度的模拟比率的曲线图；
图8是示出根据本发明的示例性实施例的光学透镜中反射部分的半径与光源的宽度的模拟比率的曲线图；
图9是示出根据本发明的示例性实施例的光学透镜中反射部分和入射部分之间的距离与光源的宽度的模拟比率的曲线图；
图10是示出根据本发明的示例性实施例的光学透镜中多个微透镜之间的距离与光源的宽度的模拟比率的曲线图；
图11是示出根据本发明的示例性实施例的光学透镜中多个微透镜的半径与所述多个微透镜之间的距离的模拟比率的曲线图；
图12是根据本发明的示例性实施例的使用光学透镜的发光设备的示意性剖视图；
图13是根据本发明的示例性实施例的发光设备的模拟光分布曲线。
具体实施方式
现在，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使本公开将是彻底的和完全的，并将本发明的范围完全地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了部件的形状和尺寸。虽然本领域的技术人员可通过添加、修改或者删除元件而容易地得出包含本发明的教导的多种其他不同的实施例，但是这样的实施例可落入本发明的范围内。
在整个说明书中，相同的标号指示相同或者等同的元件。
图1是根据本发明的示例性实施例的光学透镜的示意性立体图。
图2是沿着A-B线截取的具有设置在图1的光学透镜下方的光源的发光设备的剖视图，图2还示出了已穿过该光学透镜继续前进的光的光路。
参照图1和图2，根据本发明的示例性实施例的光学透镜10可被设置为具有这样的基本结构，该基本结构由入射部分13、与入射部分13隔开预定距离的反射部分11以及连接入射部分13和反射部分11的侧表面部分12形成。在这种情况下，光学透镜10可被设置为具有与透明弯曲板的形状类似的形状。即，入射部分13和反射部分11可被设置为具有平坦的圆形，入射部分13的中心和反射部分11的中心对齐。此时，入射部分13和反射部分11可以是平行的，使得入射部分13和反射部分11彼此连续地隔开相同的距离。可通过侧表面部分12连接彼此隔开的入射部分13和反射部分11。如本发明的本示例性实施例中所示，当入射部分13的宽度(或者直径)形成为小于反射部分11的宽度(或者直径)时，侧表面部分12可具有从反射部分11朝着入射部分13变窄的宽度，同时具有沿着入射部分13和反射部分11形成并朝着光学透镜10的外部突出的弯曲表面形状。
参照图2，将详细解释这样一种情况，在该情况下，当光源20设置在如上所述形成的光学透镜10下方(即，与入射部分13的中央对应地设置在入射部分13下方)时，从光源发射的光穿过光学透镜，以最后发射到外部。
参照图2，在本发明的示例性实施例中，发光二极管可用作光源20。如上所述，由于发光二极管通常可具有这样的光分布特性(所述光分布特性具有保持在大约120°内的方位角)，所以从光源20发射的光可能不会广泛地分散，由此，来自光源20的光的大部分可朝上发射。在这种情况下，发射的光可到达光学透镜10的入射部分13(光学透镜10的入射部分13以与光源20的上部的中央对应地靠近光源20的上部的方式被设置为与光源20平行)。一定量的发射的光可入射到微透镜阵列14，一定量的发射的光可到达未形成有微透镜阵列的平坦的入射部分13，一定量的发射的光可分散在空气中，而没有被沿着光学透镜10的方向引导，并可从光学透镜10的反射部分11全反射或者反射，从而被分散。在这种情况下，最大量的发射的光可入射到光学透镜10。这是为了通过光学透镜10分散具有窄范围的方位角的光(窄范围的方位角是发光二极管的特性)的重要因素。因此，在本发明的示例性实施例中，微透镜阵列14可以以被比光学透镜10的宽度更广泛地设置的方式形成在入射部分13上。通过这样做，从入射部分13反射或全反射(而没有入射在光学透镜10上)以被分散的光的量可最小化，从而最终有助于光分布特性的改善。
如上所述，可通过折射来改变入射到微透镜阵列14的光的方向。在这种情况下，从微透镜阵列14发射光的角度可大于光入射到微透镜阵列14的角度，稍后将参照反射部分11的操作作详细解释。以这种方式，由于相对于光学透镜10的入射部分13来说，微透镜阵列14用于扩大光入射到微透镜阵列14的角度，所以微透镜阵列14可形成为具有能够最大化该功能的形状。
光的折射指的是光的方向在具有不同折射率的介质彼此相交的界面处发生改变，可通过调节各个介质的折射率以及由光的方向与界面形成的角度，来沿着期望的方向引导发射的光。
在本发明的示例性实施例中，形成微透镜阵列14的多个微透镜均可具有从入射部分13突出到外部的半球形状。通过这样做，可以以大角度发射大量的入射到微透镜阵列14的光。然而，本发明不限于该示例性实施例，根据本发明的实施例，微透镜阵列的形状可能是可变的(例如，半球形、圆锥、三角锥、四棱锥、任意散射的形状(randomly scattered shape)或者它们的混合)。
如上所述，微透镜阵列14可用于以大角度折射入射光，然而，不是所有入射到光学透镜10的入射部分13的光都可如上所述地折射。换句话说，从光源20入射到入射部分13的光可入射通过入射部分13的未形成有微透镜阵列14的区域，可从微透镜的表面反射，或者即使在来自光源20的光可通过微透镜阵列14入射到入射部分13的情况下，根据入射位置或者入射角，从光源20入射到入射部分13的光可按原样直线前进，同时仅轻微地折射。
如上所述，入射并被入射部分13折射的光的小部分可直接前进到侧表面部分12，并最后被发射，入射并被入射部分13折射的光的大部分可前进到反射部分11。如图2所示，由于反射部分11可与空气形成平坦的界面，所以反射部分11可对具有超过预定临界角的入射角的光产生全反射。如上所述，入射并被入射部分13折射的光的小部分可直接前进到侧表面部分12，并最后被发射，入射并被入射部分13折射的光的大部分可前进到反射部分11。如图2所示，由于反射部分11可与空气形成平坦的界面，所以反射部分11可对具有超过预定临界角的入射角的光产生全反射。如上所述，由于没有被入射部分13充分折射且基本上前进到达反射部分11的光不具有大于临界角的入射角，所以到达反射部分11的光可折射并穿过与空气的界面，以最后被发射。在这个过程中，光可被分散并以不同的角度发射，然而，仅利用该过程，难以获得用于改善发光二极管的方位角的明显的效果。然而，具有大于临界角的入射角的光可全反射，以不被发射到光学透镜10的外部，从而沿着侧表面部分12的方向前进，或者再次前进到入射部分13。
以这种方式，可通过扩大光入射在反射部分11上的角度来沿着侧表面部分12的方向引导光，微透镜阵列14可用于扩大反射部分11处的入射角。
引导到侧表面部分12的光可能不再全反射，且可能需要被发射到光学透镜10的外部。在引导到侧表面部分12的光被反射或者全反射的情况下，可能存在可能未被发射到外部的光的不期望的损失。因此，为了防止这样的情况发生，有必要减小入射到侧表面部分12的光的入射角。因此，侧表面部分12可向外突出，使得从反射部分11全反射的光可以以与侧表面部分12近似垂直的方式入射在侧表面部分12上。
另一方面，再次前进到入射部分13的光可通过入射部分13被直接发射到外部，或者在宽入射角的情况下可再次全反射。即使在重复全反射的情况下，由于光可能不可避免地前进到侧表面部分12，所以光可因此而通过侧表面部分被发射，由此可不造成光的损失。
在前述的光学透镜10中，在通过包括光学透镜阵列14的入射部分13入射的光中，一定量的光L1可直接穿过反射部分11，以朝着光学透镜10的上部发射，一定量的光L2可从反射部分11全反射，并穿过侧表面部分12，以最后朝着侧部被发射，一定量的光L3可重复全反射，并穿过侧表面部分12或者入射部分13，以被发射。以这种方式，即使在发光二极管具有保持在大约120°范围内的方位角的情况下，当不存在透镜时，根据本发明的示例性实施例，可通过将光学透镜10设置在光源上方来朝着侧部和后部照射光。
图3示出了图2的发光设备的模拟光分布曲线。参照图3，根据本发明的示例性实施例，可确认的是，从光源发射的光已通过光学透镜10改善了光分布特性。
图4示出了沿着A-B线截取的具有设置在图1的光学透镜下方的光源4的发光设备的剖视图以及从该光学透镜开始的光路，从该光学透镜去除了微透镜阵列14。
参照图4，可示出光学透镜40，除了未在入射部分43上形成微透镜阵列14之外，光学透镜40具有与图1和图2中示出的光学透镜10的形状相同的形状，即，图4是光学透镜40的剖视图(光学透镜40包括位于光源4上方的入射部分43、侧表面部分42以及反射部分41)，图4还示出了从光源4入射的光的光路L4和L5。这里，在不存在微透镜阵列的情况下，入射到入射部分43的光路L4和L5的光的大部分可不被折射，以具有大发射角，使得没有全反射的所述大部分光最后被发射。
图5示出了图4的发光设备的模拟光分布曲线。参照图5，与图3中示出的情况相比，根据本发明的示例性实施例，即使在设置光学透镜40的情况下，当从光学透镜40去除了微透镜阵列14时，光学透镜40的光分布特性也几乎未能改善。
如上所述，光学透镜10可通过允许一定量的光前进、一定量的光折射而致使自然光分散。在这个过程中，一定量的光被折射的折射程度和该光的量可由不同变量的组合确定(例如，微透镜阵列14的形状和形成范围、光学透镜结构的类型、微透镜阵列14之间的间隔、微透镜阵列14的直径和高度、光源的宽度等)。现在，将参照不同变量来详细解释示例性实施例。
图6是根据本发明的示例性实施例的光学透镜的示意性剖视图，图6示出了用于解释构成光学透镜的独立部分之间的长度关系的标号。
图7至图11分别示出了当图6的独立部分的长度变化时光的背向效率(back direction efficiency)的模拟曲线图。
参照图6，定义了光源6的宽度S、光学透镜60的入射部分63的宽度D1、光学透镜60的反射部分61的宽度D2、入射部分63和反射部分61之间的距离H(即，光学透镜60的高度)、微透镜之间的间隔P、具有半球形状的各个微透镜的半径R。
另外，参照图7至图11，当D1/S约等于2.5时，可获得光的最大背向效率，优选地，当D1/S在1.8至3.2的范围内时，可获得有利的光效率。当D2/S约等于3.5时，可获得光的最大背向效率，优选地，当D2/S在3至4.2的范围内时，可获得有利的光效率。当H/S约等于0.5时，可获得光的最大背向效率，优选地，当H/S在0.46至0.9的范围内时，可获得有利的光效率。当P/S约等于0.03时，可获得光的最大背向效率，优选地，当P/S在0.08或者小于0.08的范围内时，可获得有利的光效率。当R/P约等于0.50时，可获得光的最大背向效率，优选地，当R/P在0.48至0.62的范围内时，可获得有利的光效率。
同时，光学透镜10、40和60可由各种透光材料制成，优选地，可由聚碳酸酯(polycarbonate)和丙烯酸树脂中的至少一种制成。
图12是根据本发明的示例性实施例的使用光学透镜的发光设备100的示意性剖视图。在根据本发明的示例性实施例的发光设备100中，电路板140可设置在散热结构150上，光源120安装在电路板140上。在这种情况下，光源120可包括多个发光二极管。根据本发明的前述实施例的光学透镜110设置在光源120上方，光源120的中央可以以与光学透镜110的中央对应的方式布置。在这种情况下，当光学透镜110的宽度大于光源120的宽度时，固定部分160可设置在散热结构150和光学透镜110之间，以牢固地固定光学透镜110。另外，盖部分130可以以围绕光源120和光学透镜110的方式设置在散热结构150上方。散热结构150可以设置在光源120的下表面上。
用于操作光源120的驱动电路部分170可设置在散热结构150内，电连接部分180可形成为与驱动电路部分170连接。根据本发明的示例性实施例的发光设备具有与根据现有技术的白炽灯的形状类似的形状，且仅仅被示例性地示出。因此，根据本发明的示例性实施例的发光设备可根据设计要求作各种修改。
图13是根据本发明的示例性实施例的发光设备的模拟光分布曲线。参照图13，可以看出，根据本发明的示例性实施例，通过使用光学透镜110改善了发光设备100的光分布特性。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，通过设置执行光扩散功能的光学透镜，发光二极管的光可广泛地散布，以均匀地扩散，此时可获得极好的照明效率。
虽然已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行修改和改变。

Claims (20)

1.一种光学透镜，包括：
入射部分，被设置为光入射区域，并包括形成在入射部分的表面的至少一部分区域上的微透镜阵列；
反射部分，与入射部分隔开预定的距离，并至少反射已穿过入射部分的光中的一定量的光；
侧表面部分，连接入射部分和反射部分，并透射被反射部分反射的所述一定量的光，
其中，入射部分和反射部分是彼此平行的平面，反射部分具有大于入射部分的宽度的宽度，侧表面部分具有向外突出的弯曲表面形状。
2.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，微透镜阵列以光被反射部分全反射的角度至少折射入射在入射部分上的光中的一定量的光。
3.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，入射部分和反射部分具有圆形形状。
4.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，微透镜阵列由微透镜形成，每个微透镜具有从入射部分的下表面向外突出的半球形状。
5.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，微透镜阵列包括至少一个微透镜，所述至少一个微透镜具有半球形、圆锥、三角锥或者四棱锥的形状。
6.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，光学透镜由聚碳酸酯和丙烯酸树脂中的至少一种制成。
7.一种发光设备，包括：
光源；
光学透镜，包括入射部分、反射部分和侧表面部分，入射部分被设置为光入射区域，并包括形成在入射部分的表面的至少一部分区域上的微透镜阵列，反射部分与入射部分隔开预定的距离，并至少反射已穿过入射部分的光中的一定量的光，侧表面部分连接入射部分和反射部分，并透射被反射部分反射的所述一定量的光，
其中，入射部分和反射部分是彼此平行的平面，反射部分具有大于入射部分的宽度的宽度，侧表面部分具有向外突出的弯曲表面形状。
8.根据权利要求7所述的发光设备，其中，微透镜阵列以光被反射部分全反射的角度至少折射入射在入射部分上的光中的一定量的光。
9.根据权利要求7所述的发光设备，其中，入射部分和反射部分具有圆形形状。
10.根据权利要求7所述的发光设备，其中，入射部分的宽度与光源的宽度的比率在1.8和3.2之间的范围内。
11.根据权利要求7所述的发光设备，其中，反射部分的宽度与光源的宽度的比率在3和4.2之间的范围内。
12.根据权利要求7所述的发光设备，其中，反射部分和入射部分之间的距离与光源的宽度的比率在0.46和0.9之间的范围内。
13.根据权利要求7所述的发光设备，其中，微透镜阵列具有多个微透镜，所述多个微透镜中的每个微透镜具有从入射部分的下表面向外突出的半球形状。
14.根据权利要求13所述的发光设备，其中，在微透镜阵列中，所述多个微透镜之间的间隔是均匀的。
15.根据权利要求14所述的发光设备，其中，所述多个微透镜之间的间隔与光源的宽度的比率为0.08或者小于0.08。
16.根据权利要求14所述的发光设备，其中，所述多个微透镜的半径与所述多个微透镜之间的间隔的比率在0.48和0.62之间的范围内。
17.根据权利要求7所述的发光设备，其中，光学透镜由聚碳酸酯和丙烯酸树脂中的至少一种制成。
18.根据权利要求7所述的发光设备，其中，微透镜阵列的形成区域大于光源对应的区域。
19.根据权利要求7所述的发光设备，所述发光设备还包括设置在光源的下表面上的散热结构。
20.根据权利要求19所述的发光设备，所述发光设备还包括位于光学透镜和散热结构之间的固定部分。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9169017B2 (en) * 2012-02-15 2015-10-27 The Boeing Company Aircraft interior lighting system using structured micro lens arrays
KR20130104577A (ko) * 2012-03-14 2013-09-25 삼성전자주식회사 렌즈 및 이를 채용한 전구형 발광 소자 램프
DE102013204868A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-25 Osram Gmbh Optische Vorrichtung zur Lichtmischung
JP2016526767A (ja) * 2013-07-04 2016-09-05 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 発光デバイス
CN105393157B (zh) * 2013-07-10 2018-01-30 纳卢克斯株式会社 光学元件
US9190563B2 (en) 2013-11-25 2015-11-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Nanostructure semiconductor light emitting device
WO2015133233A1 (ja) * 2014-03-04 2015-09-11 三菱電機株式会社 光源装置及び照明装置
KR102266737B1 (ko) * 2014-11-03 2021-06-18 엘지이노텍 주식회사 렌즈, 렌즈를 포함하는 발광 장치, 및 발광 장치를 포함하는 백 라이트 유닛
JP6743372B2 (ja) * 2015-11-19 2020-08-19 大日本印刷株式会社 光広角照射装置
DE102016101614A1 (de) 2016-01-29 2017-08-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtvorrichtung
CN109663216A (zh) * 2018-12-20 2019-04-23 广州美锐健康产业股份有限公司 光动力治疗用光源系统及光动力治疗辐照器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1586017A (zh) * 2001-11-16 2005-02-23 丰田合成株式会社 发光二极管、led灯及灯具
CN201237152Y (zh) * 2008-07-04 2009-05-13 李继红 Led路灯的矩形光斑形成装置
CN101479522A (zh) * 2006-04-28 2009-07-08 因萃蒂及西门尼尼迪因萃蒂艾达公司 重新定向由一个或多个led发出的光通量的装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9811170A (pt) * 1997-08-12 2000-07-25 Decoma Int Inc Conjunto de lente bi-reflexiva e conjunto emissor de luz para utilização em um veìculo
US7364341B2 (en) * 1999-02-23 2008-04-29 Solid State Opto Limited Light redirecting films including non-interlockable optical elements
AU2002224892A1 (en) * 2000-11-29 2002-06-11 Zumtobel Staff Gmbh Light with a transparent panel
JP2003158302A (ja) * 2001-11-21 2003-05-30 Toyoda Gosei Co Ltd 発光ダイオード
FR2846400B1 (fr) * 2002-10-28 2005-10-07 Valeo Vision Feu de signalisation comportant un dispositif de recuperation et de repartition du flux lumineux vers un reflecteur annulaire
DE102004043516A1 (de) * 2004-09-08 2006-03-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Seitlich emittierendes strahlungserzeugendes Bauelement und Linse für ein solches Bauelement
TWI249257B (en) * 2004-09-24 2006-02-11 Epistar Corp Illumination apparatus
EP1653255A3 (en) * 2004-10-29 2006-06-21 Pentair Water Pool and Spa, Inc. Selectable beam lens for underwater light
KR20090005194A (ko) * 2006-04-18 2009-01-12 라미나 라이팅, 인크. 피제어 색 혼합용 광 디바이스
US20080030974A1 (en) * 2006-08-02 2008-02-07 Abu-Ageel Nayef M LED-Based Illumination System
DE102006043402B4 (de) * 2006-09-15 2019-05-09 Osram Gmbh Beleuchtungseinheit mit einem optischen Element
US20090050905A1 (en) * 2007-08-20 2009-02-26 Abu-Ageel Nayef M Highly Efficient Light-Emitting Diode
TWI354839B (en) * 2007-08-28 2011-12-21 Chunghwa Picture Tubes Ltd Back light module
KR20100076301A (ko) 2008-12-26 2010-07-06 엘지이노텍 주식회사 무선통신모듈

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1586017A (zh) * 2001-11-16 2005-02-23 丰田合成株式会社 发光二极管、led灯及灯具
CN101479522A (zh) * 2006-04-28 2009-07-08 因萃蒂及西门尼尼迪因萃蒂艾达公司 重新定向由一个或多个led发出的光通量的装置
CN201237152Y (zh) * 2008-07-04 2009-05-13 李继红 Led路灯的矩形光斑形成装置

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