CN105987313A - 表面封装式菲涅尔led微型闪光灯结构 - Google Patents

Abstract

一种表面封装式菲涅尔LED微型闪光灯结构，适用于手机照相机，其包括一壳体、一阵列式光源及一微柱状菲涅尔镜片。壳体具有一底壁、及由该底壁向上延伸的多个侧壁而形成一矩形容置空间，该壳体定义一纵长方向及一宽度方向；阵列式光源沿着上述纵长方向置于该底壁上；微柱状菲涅尔镜片覆盖于该壳体的顶端，其包括一柱状平凸透镜、以及二齿状透镜区分别位于该柱状平凸透镜二侧，每一该齿状透镜区具有多个条形齿状透镜；该柱状平凸透镜及该多个条形齿状透镜沿着上述宽度方向彼此平行；该柱状平凸透镜的中心轴对应于该阵列式光源的中心位置。借此本发明提供大致呈矩形且均匀照明度的闪光照明光型。

Description

表面封装式菲涅尔LED微型闪光灯结构

技术领域

本发明是有关于一种表面封装式菲涅尔LED微型闪光灯结构，可用于相机或具摄影功能的携带式电子装置，例如手机的照相机，特别是一种具有二个以上发光二极体光源配合菲涅尔透镜的菲涅尔闪光灯结构，以应用于摄影的技术领域。

背景技术

由于电子产品的迅速发展，许多可携式电子装置已具备摄影镜头，并且设有LED闪光灯。LED闪光灯通常以单颗或多颗LED光源组成。为着符合光通量以及薄形化的结构设计，菲涅尔透镜(Fresnel lens)因着具有轻、薄且可塑化的特性，已普遍应用于LED闪光灯的照明。先前技术的菲涅尔透镜通常是圆形或椭圆形菲涅尔透镜，其表面设有至少一组菲涅尔环(Fresnel zone plate)，而具有复杂的外型表面。

随着高像素(pixies)的镜头及更好的摄影效果，单颗LED光源配合单个菲涅尔环产生椭圆形的光型，已不敷使用。如图5所示，为一种现有技术的菲涅尔透镜9，由二组圆形或椭圆形菲涅尔环91、92所组成，用以配合二颗LED光源。此种菲涅尔透镜9产生的照明光型重叠后，通常形成如同8字形的光型，在中间二侧产生不均匀的照明效果，最小照明度与最强照明度差异大。因此光线照到目标物的位置，无法产生均匀的亮度，可能影响影像的品质。因此如何在LED光源有限亮度的限制下，合适地聚集光线并形成预定的光型，是业界需要解决的问题。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种表面封装式菲涅尔LED微型闪光灯结构，其提供一种具有改良的菲涅尔镜片，配合二个以上的发光二极体光源，提供更强且均匀的照明光型。

为了达到上述的目的，根据本发明的其中一种方案，提供一种表面封装式菲涅尔LED微型闪光灯结构，其包括一壳体、一阵列式光源及一微柱状菲涅尔镜片。壳体具有一底壁、及由该底壁向上延伸的多个侧壁而形成一矩形容置空间，该壳体定义一纵长方向及一宽度方向；阵列式光源沿着上述纵长方向置于该底壁上；微柱状菲涅尔镜片覆盖于该壳体的顶端，其包括一柱状平凸透镜、以及二齿状透镜区分别位于该柱状平凸透镜二侧，每一该齿状透镜区具有多个条形齿状透镜；该柱状平凸透镜及该多个条形齿状透镜沿着上述宽度方向彼此平行；该柱状平凸透镜的中心轴对应于该阵列式光源的中心位置。该微柱状菲涅尔镜片的该些齿状透镜面对阵列式光源，该微柱状菲涅尔镜片具有一平面与该柱状平凸透镜以及该些齿状透镜相对。

根据本发明一实施例，该壳体呈长方形，该壳体沿着该纵长方向的长度为沿着该宽度方向的长度的二倍，并且该菲涅尔镜片呈长方形对应该壳体。

根据本发明一实施例，该阵列式光源包括二个发光二极体，该柱状平凸透镜的中心轴对应于该二个发光二极体之间隔缝的中心位置。

根据本发明一实施例，该二个发光二极体位于该柱状平凸透镜的投影范围内。

根据本发明一实施例，该二个发光二极体之间隔缝为200至600微米，该二个发光二极体至该菲涅尔镜片的距离为350至450微米。

根据本发明一实施例，该阵列式光源包括呈阵列式排列的四个发光二极体，该些发光二极体排成二列，每一列具有二个发光二极体，该柱状平凸透镜的中心轴对应于该四个发光二极体之间的中心位置。

根据本发明一实施例，每一该条形齿状透镜具有一垂直于该底壁的垂直面及一曲面，其中每一该条形齿状透镜的曲面的曲率由内侧向外侧渐增，其中每一该条形齿状透镜沿着该纵长方向的宽度从内侧向外侧递减。

根据本发明一实施例，该柱状平凸透镜的圆锥系数为1.3至1.8，半径为3.5毫米至5.5毫米，深度与频率比为0.22至0.3。

根据本发明一实施例，该柱状平凸透镜的半径高度小于4，宽度与半径高度比小于2.5，齿数小于12。

根据本发明一实施例，该壳体底面形成至少一焊接部而成为一表面封装式装置。

本发明具有以下有益效果：本发明可提供大致呈矩形且均匀照明度的闪光照明光型。

为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明、图式，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附图式与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构的剖视示意图。

图2A为本发明的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构移除镜片的俯视图。

图2B为本发明的微柱状菲涅尔镜片的立体图。

图3为本发明的阵列光源的另一实施例的俯视图。

图4A为本发明的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构照射光线于屏幕的示意图。

图4B为本发明的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构在屏幕上照明光型的示意图。

图5为一种已知的菲涅尔镜片示意图。

符号说明

[本发明]

壳体 10、10’

底壁 11

侧壁 12、14、12’、14’

导电部 13

表面导电层 15

焊接部 17

微柱状菲涅尔镜片 20

柱状平凸透镜 21

齿状透镜区 22

条形齿状透镜 221、222、223、224

平面 24

曲率 r1、r2、r3、r4

中心轴 C

宽度 D1、D2、D3、D4

阵列式光源 30、30’

发光二极体 30a、30b

线材 32

隔缝 D

照明区 La、Lb

中央区 a11、b11

外围区 a12、b12

照明光型L

屏幕 W

[背景技术]

菲涅尔透镜 9

菲涅尔环91、92

具体实施方式

以下凭借特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参考图1，为本发明的微柱状菲涅尔LED微型闪光灯结构的剖视示意图。本发明的菲涅尔LED微型闪光灯结构包括一壳体10、一置于壳体10上的微柱状菲涅尔镜片(Fresnel lens)20、一置于壳体10内的阵列式光源30。

壳体10具有一底壁11、及由该底壁11向上延伸的多个侧壁12、14(见图2A)而形成一容置空间，该壳体10定义一纵长方向(亦即沿着侧壁14的方向)及一宽度方向(亦即沿着侧壁12的方向)。

微柱状菲涅尔镜片20覆盖于该壳体10的顶端，菲涅尔镜片20的顶面为平面状，底面为像侧光学面，面对阵列式光源30。微柱状菲涅尔镜片20可由光学玻璃或光学塑胶材料制成，制造方法可以是凭借模造法(molding)、或连续滚压微结构成形制程(roll-to-rollreplication process)。

请参阅图1及图2B，图2B为本发明的菲涅尔镜片的立体图。微柱状菲涅尔镜片20包括一柱状平凸(cylindrical plano-convex)透镜21、以及二齿状透镜区(teeth-shaped lens sections)22分别位于该柱状平凸透镜21的二侧。每一齿状透镜区22具有多个平行的条形齿状透镜221、222、223、224。关于齿状透镜区22，本实施例以四个条形齿状透镜表示，然而其数量并不限制于此，可依壳体10的尺寸而变更其数量。柱状平凸透镜21及多个条形齿状透镜221、222、223、224沿着上述宽度方向彼此平行。柱状平凸透镜21的中心轴C对应于阵列式光源30的中心位置。该微柱状菲涅尔镜片20的该些齿状透镜区22面对阵列式光源30，该微柱状菲涅尔镜片20具有一平面24与该柱状平凸透镜21以及该些齿状透镜区22相对。

请参阅图2A，图2A为本发明的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构移除镜片的俯视图。上述阵列式光源30意思是包括至少二个光源，例如发光二极体，并且以阵列方式排列。本实施例的阵列式光源30包括二个发光二极体30a、30b，柱状平凸透镜21的中心轴C(如图1所示)对应于所述二个发光二极体30a、30b之间隔缝D的中心位置。此外，二个发光二极体30a、30b沿着上述纵长方向置于该底壁11上。配合二个发光二极体30a、30b的实施方式，本实施例的壳体10呈长方形，该壳体10沿着纵长方向的长度为沿着宽度方向的长度的二倍。此外，该微柱状菲涅尔镜片20对应该壳体10而呈长方形。微柱状菲涅尔镜片控制纵长方向LED的辐射，矩形体容置空间控制宽度方向LED的辐射。借此可对应地产生长度为宽度二倍长且大致呈长方形的照明区。

请再参阅图1，壳体10的底壁11上设有导电部13，壳体10的侧壁12设有表面导电层15弯折至壳体10底面形成至少一焊接部17。发光二极体30a、30b凭借线材32电连接于导电部13。借此本发明的菲涅尔LED微型闪光灯结构的底部可以利用表面粘着技术(SMT,Surface-mount technology)安装，成为一表面封装式装置(SMD,surface-mount devices)。上述焊接部17仅为本实施例可作为表面封装式装置的示意图。

然而本发明的阵列光源并不受限于上述的实施例，如图3所示，为本发明的阵列光源的另一实施方式。此实施例的阵列式光源30’具有四个发光二极体30a、30b，设有二排，每一排各二个发光二极体30a、30b。柱状平凸透镜的中心轴对应于该四个发光二极体30a、30b之间的中心位置。壳体10’因应阵列式光源的光源数量，侧壁12’、14’的长度比可以是不同的。依此类推，本发明也可以设有六个发光二极体的阵列式光源，分成二排，每排三个发光二极体。

本实施例应用于小型可携式电子装置的摄影镜头一种具体的实施方式，尺寸可以小于8mm x 5mm x 2mm(长x宽x高)，其中二个发光二极体30a、30b之间的隔缝D可以是200至600微米。二个发光二极体30a、30b位于柱状平凸透镜21的投影范围内，也就是位于柱状平凸透镜21的正下方。柱状平凸透镜21的焦点大致位于阵列式光源30的顶面，借此，阵列式光源30的光线经过柱状平凸透镜21可以平行地照射。一具体的实施例，柱状平凸透镜21的圆锥系数(ConicCoefficient)为1.3至1.8，半径(Radius)为3.5毫米(mm)至5.5毫米(mm)，深度与频率比(Depth/Frequency)为0.22至0.3，半径高度(Radial Height)小于4，宽度与半径高度比(width/Radial Height)小于2.5，齿数小于12。

每一条形齿状透镜221、222、223、224具有一垂直于底壁11的垂直面及一曲面，其中每一条形齿状透镜221、222、223、224的曲面的曲率r1、r2、r3、r4由内侧向外侧渐增。若将每一曲面的二端点相连而视为斜面，条形齿状透镜的斜率由内侧向外侧递增。其中每一条形齿状透镜221、222、223、224沿着上述纵长方向的宽度D1、D2、D3、D4从内侧向外侧递减。借此本实施例的条形齿状透镜221、222、223、224更密集聚集光线并照射出去，比柱状平凸透镜21聚集的光线强度更强。

请参阅图4A及图4B，图4A显示本发明的表面封装式菲涅尔LED微型闪光灯结构照射光线于屏幕W的示意图，图4B显示光线产生的照明区L显在屏幕W的示意图。微柱状菲涅尔镜片20可以控制纵长方向发光二极体的辐射，矩形体容置空间可以控制宽度方向发光二极体的辐射。测试的一种标准，是将闪光灯置于距离屏幕W约一公尺。本实施例凭借利用呈矩形的微柱状菲涅尔镜片20，产生大致呈长方形的照明区。发光二极体30a产生呈长方形的照明区La，位于整体照明光型L的中间偏下方；发光二极体30b产生呈长方形的照明区Lb，位于整体照明区L的中间偏上方。照明区La又可分为中央区a11及外围区a12，另一个照明区Lb可分为中央区b11及外围区b12。

请参阅图4B，由于二个中央区a11、b11产生重叠，因此通常具有较强的照明度。本实施例在二个外围区a12、b12，利用条形齿状透镜221、222、223、224更密集聚集光线，可以加强外围区a12的照明度，甚至使外围区b12产生比个中央区b11较强的照明度。借此，具有较强照明度的外围区a12、b12，与二中央区a11、b11叠合后的照明度相比较，本实施例可以减少外围区a12、b12的个别照明度与中央区a11、b12合并的照明度的差异度。此外，中央区a11、b12的照明光型大体呈矩形且具有均匀的照明度。经过测试，本实施例的最小照明度(minimum illumination intensity)至少大于峰值照明度(peakillumination intensity)的30％，确实能提供大致呈矩形且均匀照明度的闪光照明光型。

本实施例与现有技术具有二个同心圆环状的微柱状菲涅尔镜片相比较，现有技术整体照明光型大致呈椭圆形而非矩形。照明效果呈现如同8字形的照明光型，在中间的位置产生不均匀的照明效果。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，包括：

一壳体，具有一底壁、及由该底壁向上延伸的多个侧壁而形成一矩形容置空间，该壳体定义一纵长方向及一宽度方向；

一阵列式光源，沿着上述纵长方向置于该底壁上；及

一微柱状菲涅尔镜片，覆盖于该壳体的顶端，该微柱状菲涅尔镜片包括一柱状平凸透镜、以及二齿状透镜区分别位于该柱状平凸透镜二侧，每一该齿状透镜区具有多个条形齿状透镜；该柱状平凸透镜及该多个条形齿状透镜沿着上述宽度方向彼此平行；该柱状平凸透镜的中心轴对应于该阵列式光源的中心位置，该微柱状菲涅尔镜片的该些齿状透镜区面对该阵列式光源，该微柱状菲涅尔镜片具有一平面与该柱状平凸透镜以及该些齿状透镜区相对。

2.如权利要求1所述的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，该壳体呈长方形，该壳体沿着该纵长方向的长度为沿着该宽度方向的长度的二倍，并且该菲涅尔镜片呈长方形对应该壳体。

3.如权利要求2所述的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，该阵列式光源包括二个发光二极体，该柱状平凸透镜的中心轴对应于该二个发光二极体之间隔缝的中心位置。

4.如权利要求3所述的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，该二个发光二极体位于该柱状平凸透镜的投影范围内。

5.如权利要求3所述的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，该二个发光二极体之间隔缝为200至600微米，该二个发光二极体至该菲涅尔镜片的距离为350至450微米。

6.如权利要求1所述的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，该阵列式光源包括呈阵列式排列的四个发光二极体，该些发光二极体排成二列，每一列具有二个发光二极体，该柱状平凸透镜的中心轴对应于该四个发光二极体之间的中心位置。

7.如权利要求1所述的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，每一该条形齿状透镜具有一垂直于该底壁的垂直面及一曲面，其中每一该条形齿状透镜的曲面的曲率由内侧向外侧渐增，其中每一该条形齿状透镜沿着该纵长方向的宽度从内侧向外侧递减。

8.如权利要求1所述的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，该柱状平凸透镜的圆锥系数为1.3至1.8，半径为3.5毫米至5.5毫米，深度与频率比为0.22至0.3。

9.如权利要求8所述的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，该柱状平凸透镜的半径高度小于4，宽度与半径高度比小于2.5，齿数小于12。

10.如权利要求1所述的微型表面封装菲涅尔LED微型闪光灯结构，其特征在于，该壳体底面形成至少一焊接部而成为一表面封装式装置。