JP2005174693A - Lens for light emitting element - Google Patents
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Description
本発明は、表示装置等に用いられるLED(発光ダイオード)チップ等の発光素子の上部を被覆して配設し発光素子の光を収束する集光レンズに係り、特に小径な発光素子からの光を広い発光面積でかつ効率良く好適に照射することができる発光素子用レンズに関するものである。 The present invention relates to a condensing lens that covers and arranges an upper portion of a light emitting element such as an LED (light emitting diode) chip used in a display device or the like, and focuses light from the light emitting element. The present invention relates to a lens for a light-emitting element that can be efficiently and suitably irradiated with a wide light-emitting area.
元来、LED等の発光素子そのものの発光する領域はピンポイントであり、そのままでは無指向性の照明となり光が拡散してしまい、一定程度の面積の発光面を形成できず、また遠距離からの視認性も劣ることから、通常発光素子前方を覆って光を収束させる集光レンズを配設することが行われている。この集光レンズは、底部に発光素子取付部を形成し、この底部から前方に向かって放物線曲線を描く壁面で、発光素子からの光を全反射して前方へと放射するものである。
しかしながら、上述した従来の発光素子用レンズにあっては、確かに発光素子の光を収束させることで光の散乱を抑えて光を前方に真っ直ぐ照射し、これにより遠距離からの視認性には優れるものの、逆に光の散乱が抑えられることで視認可能範囲である視野角が狭くなるという問題が生じていた。特に表示装置として用いる場合には、遠距離からの視認性とともに広視野角であることも重要なポイントとなっている。 However, in the conventional light emitting element lens described above, the light from the light emitting element is surely converged to suppress light scattering, and the light is irradiated straight forward. On the contrary, there is a problem that the viewing angle, which is a visible range, is narrowed by suppressing light scattering. In particular, when used as a display device, a wide viewing angle as well as visibility from a long distance is an important point.
そこで本発明にあっては、上述した課題を解決すべく、近距離は勿論のこと遠距離からの視認性に優れるとともに視野角特性にも優れた発光素子用レンズの提供を目的とする。 Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention has an object to provide a lens for a light-emitting element that has excellent visibility from a long distance as well as a short distance and an excellent viewing angle characteristic.
上記目的を達成するため、本発明の発光素子用レンズは、レンズ体の底部に形成した発光素子取付部に配設される発光素子からの発光をレンズ体の周壁で全反射して前方へ放射する逆円錐台状の発光素子用レンズの上記周壁には、該レンズ体の中心軸との角度を上記底部からレンズ前面にかけて変化させることで形成される角部を1個所若しくは複数個所周設することにより、上記発光素子からの光をこの周設された角部が前面に散乱してレンズ前方から見て同心円状に照射することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the lens for a light emitting element of the present invention radiates the light emitted from the light emitting element disposed in the light emitting element mounting portion formed at the bottom of the lens body to the front by totally reflecting the light from the peripheral wall of the lens body. One or a plurality of corner portions formed by changing the angle with the central axis of the lens body from the bottom portion to the lens front surface is provided on the peripheral wall of the inverted frustoconical light emitting element lens. Thus, the light from the light emitting element is scattered at the front corners and is irradiated concentrically as viewed from the front of the lens.
レンズ前面の中央部には凸レンズ部を突設形成したことを特徴とする。 A convex lens portion is formed in a protruding manner at the center of the front surface of the lens.
また、レンズ前面の中央部には凸レンズ部を突設形成するとともに、該凸レンズ部の外周には断面が半球状の凸条を周回状に突設形成したことを特徴とする。 In addition, a convex lens portion is formed to project at the center of the front surface of the lens, and a convex line having a semispherical cross section is formed to project around the outer periphery of the convex lens portion.
本発明の発光素子用レンズによれば、レンズ体の底部に形成した発光素子取付部に配設される発光素子からの発光をレンズ体の周壁で全反射して前方へ放射する逆円錐台状の発光素子用レンズの上記周壁には、該レンズ体の中心軸との角度を上記底部からレンズ前面にかけて変化させることで形成される角部を1個所若しくは複数個所周設することで、この周設された角部が上記発光素子からの光を前面に散乱してレンズ前方から見て同心円状に照射することとなり、これによりレンズの前面には周壁で全反射した平面光と、この平面光よりも明るい同心円状のリング光とが一緒になった光の照射が得られ、近距離は勿論のこと、このリング光により遠距離でも優れた視認性が得られるものである。 According to the light emitting element lens of the present invention, the inverted frustoconical shape that radiates the light emitted from the light emitting element disposed in the light emitting element mounting portion formed at the bottom of the lens body to the front by being totally reflected by the peripheral wall of the lens body. The peripheral wall of the light emitting element lens is provided with one or a plurality of corner portions formed by changing the angle with the central axis of the lens body from the bottom portion to the lens front surface. The provided corners scatter the light from the light emitting element to the front surface and irradiate it concentrically when viewed from the front of the lens. As a result, the front surface of the lens is totally reflected by the peripheral wall, and the planar light. Light irradiation combined with brighter concentric ring light can be obtained, and excellent visibility can be obtained not only at a short distance but also at a long distance by this ring light.
また、レンズ前面の中央部には凸レンズ部を突設形成することで、レンズ体周壁では反射せずに直接レンズ中央部分を透過する光が凸レンズ部で収束し、より一層拡散を抑えて遠方にまで光を照射することができる。さらに、レンズ前面と凸レンズ部との境界には、発光素子からの光が他の部分よりも多く集まって明るいリング光となって前面に照射されることとなり、近距離は勿論のこと、遠距離での視認性も向上させる。 In addition, by forming a convex lens at the center of the front of the lens, the light that directly passes through the center of the lens without being reflected by the lens peripheral wall is converged by the convex lens, further reducing the diffusion and moving far away Can be irradiated with light. Furthermore, at the boundary between the front surface of the lens and the convex lens portion, more light from the light emitting element gathers than the other parts and is irradiated to the front surface as a bright ring light. Visibility is improved.
また、レンズ前面の中央部には凸レンズ部を突設形成するとともに、該凸レンズ部の外周には断面が半球状の凸条を周回状に突設形成することで、レンズ体周壁では反射せず、かつ凸レンズ部も透過することなく、凸レンズ部の外周を透過する光が上記凸条で収束し、さらに一層拡散を抑えて遠方に光を照射することができる。そして、レンズ前面と凸条との境界が、同心円状に2重に形成され、発光素子からの光が他の部分よりも多く集まって明るいリング光となって前面に照射されることとなり、発光素子からの光が他の部分よりも多く集まって明るいリング光となって前面に照射されることとなり、近距離は勿論のこと、遠距離での視認性もさらに一層向上させる。 In addition, a convex lens portion is formed to project at the center of the front surface of the lens, and a convex shape having a semispherical cross section is formed to project around the outer periphery of the convex lens portion so that it does not reflect on the lens body peripheral wall. And the light which permeate | transmits the outer periphery of a convex lens part converges with the said convex strip | line without passing a convex lens part, and can further irradiate light farther, suppressing further diffusion. The boundary between the front surface of the lens and the convex stripes is formed concentrically in a double shape, so that more light from the light-emitting elements gathers than the other parts to illuminate the front surface as bright ring light. More light from the element gathers than other parts and becomes a bright ring light, which is irradiated on the front surface, further improving the visibility at a long distance as well as at a short distance.
図1〜図2は、本発明の第1の実施例の発光素子用レンズ1を示すものであり、透明な合成樹脂材を略円錐台状に成形して得られるこの発光素子用レンズ1は、底部にLED等の発光素子2を配設するための発光素子取付部3を形成し、周壁4はこのレンズの中心軸との角度を発光素子取付部3からレンズ前面にかけて3段階に小さくして傾斜形成し、さらにレンズ前面5を平面としかつその中央部にはこのレンズ前面5の幅径よりも小径な前方が凸となる凸レンズ部6(R5.78)を突設形成している。レンズ前面5は、その外周縁を鍔縁状にわずかに突出させて拡げた形状としている。周壁4の3段階の傾斜部は、底部からレンズ前方にかけてレンズの中心軸との角度をそれぞれ、40.61°、32.19°、26.87°としている(勿論、これら以外の角度でもよい)。そして、この3段階の傾斜部の境界となる周設された角部7,8からは、レンズ前方から見て明るい同心円状のリング光が照射される。
1 to 2 show a light-emitting
図3〜図4は、本発明の第2の実施例の発光素子用レンズ11を示すものであり、透明な合成樹脂材を略円錐台状に成形して得られるこの発光素子用レンズ11は、底部にLED等の発光素子2を配設するための発光素子取付部12を形成し、周壁13はこのレンズの中心軸との角度を発光素子取付部12からレンズ前面にかけて3段階に小さくして傾斜形成し、周壁13の3段階の傾斜部は、上述の第1の実施例と同様に、底部からレンズ前方にかけてレンズの中心軸との角度をそれぞれ、40.61°、32.19°、26.87°としている(勿論、これら以外の角度でもよい)。さらにレンズ前面14を平面(その外周縁を鍔縁状にわずかに突出させて拡げた形状としている)とし、かつその中央部にはこのレンズ前面14の幅径よりも小径な前方が凸となる凸レンズ部15を突設形成するとともに、その基端部から先端部にかけての中途部分で曲率を小さくし、基端部の曲率をR5.14、先端部の曲率をR4.65としている。そして、この3段階の傾斜部の境界となる周設された角部16,17と、凸レンズ部15の曲率の境界18からは、レンズ前方から見て明るい同心円状のリング光が照射される。
3 to 4 show a light emitting
図5〜図6は、本発明の第3の実施例の発光素子用レンズ21を示すものであり、この発光素子用レンズ12は、上述した第1の実施例の発光素子用レンズ1をアレンジしたものであり、底部にLED等の発光素子2を配設するための発光素子取付部22を形成し、周壁23はこのレンズの中心軸との角度を発光素子取付部22からレンズ前面にかけて3段階に小さくして傾斜形成し、周壁23の3段階の傾斜部は、底部からレンズ前方にかけてレンズの中心軸との角度をそれぞれ、40.61°、32.19°、26.87°としている(勿論、これら以外の角度でもよい)。さらにレンズ前面24を平面とし、かつその中央部にはこのレンズ前面24の幅径よりも小径な前方が凸となる凸レンズ部25を突設形成するとともに、凸レンズ部25の外周に断面が半球状の凸条26を周回状に突設形成している。そして、この3段階の傾斜部の境界となる周設された角部27,28と、凸条26のレンズ前面24との境界29,30からは、レンズ前方から見て明るい同心円状のリング光が照射される。
5 to 6 show a light emitting
尚、上述した実施例にあってはレンズ周壁に形成した傾斜部の境界となる角部を2個所設けたが、これに限定されることなく、1個所若しくは3個所以上であってもよいものである。 In the above-described embodiment, two corners serving as boundaries between the inclined portions formed on the lens peripheral wall are provided. However, the present invention is not limited to this, and may be one or more than three. It is.
1 発光素子用レンズ
2 発光素子
3 発光素子取付部
4 周壁
5 レンズ前面
6 凸レンズ部
7,8 角部
11 発光素子用レンズ
12 発光素子取付部
13 周壁
14 レンズ前面
15 凸レンズ部
16,17 角部
21 発光素子用レンズ
22 発光素子取付部
23 周壁
24 レンズ前面
25 凸レンズ部
26 凸条
27,28 角部
29,30 境界
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