JP3127340U - Optical fiber lens used for LED - Google Patents
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Abstract
【課題】LEDに適用する光ファイバーレンズの提供。
【解決手段】本考案は、主に、発光ダイオード(LED)のプラスチックレンズの、容易に老化し照明度が好ましくない問題を改善するもので、ガラス材質の光ファイバーレンズをLED上に設置し、光ファイバーレンズは、複数の同一開口数(NA)のユニット光ファイバーを排列熔合してなり、各ユニット光ファイバーレンズは、透明コアを有し、透明コア外部はクラッドを被覆し、各ユニット光ファイバー排列熔合して構成されるレンズである。この設計により、LEDの射光角度は異なるNAの光ファイバーレンズにより変化し、LEDが好ましい照明度を得る。
【選択図】 図1An optical fiber lens applied to an LED is provided.
The present invention mainly solves the problem of light aging diode (LED) plastic lenses that are easily aged and unfavorable in illumination. A glass fiber optic lens is installed on the LED, and an optical fiber. The lens is composed of multiple unit optical fibers with the same numerical aperture (NA) arranged and fused, and each unit optical fiber lens has a transparent core, and the outside of the transparent core is covered with a clad, and each unit optical fiber is arranged and fused. Is a lens to be used. With this design, the illumination angle of the LED is changed by different optical fiber lenses with different NAs, and the LED gets a favorable illumination.
[Selection] Figure 1
Description
本考案はLEDに用いる光ファイバーレンズに関し、詳細には、発光ダイオードにおける光ファイバーレンズの基本構造改良に関する。 The present invention relates to an optical fiber lens used in an LED, and more particularly to an improvement in the basic structure of an optical fiber lens in a light emitting diode.
一般の発光ダイオード(LED)構造は、図16で示されるように、ベース20、ベース20内のGaN等の発光素子21、発光素子21外側を蓋覆するプラスチックレンズ22、からなり、プラスチックレンズ22により、発光素子21の保護と集光効果を達する。
As shown in FIG. 16, the general light emitting diode (LED) structure includes a
近年、発光ダイオードのレンズに対し改良を加えたものがあり、例えば、台湾特許証書番号第M245555号「光強度を増強するレンズユニット、及び、そのLED信号灯」の考案では、複数個のレンズユニットによりレンズ盤を構成し、このレンズ盤は、円盤状の本体と定位支柱からなり、円盤状本体上で緊密に排列され、複数個のLED点の相同光源と対応する折射/集光ユニットである。各レンズユニットは折射/集光ユニットで、その一面上に水平、或いは、垂直(或いは、水平/垂直)に排列された長方形紋、或いは、各折射/集光ユニットの一面表面の小曲面の凸レンズ上に水平、或いは、垂直(或いは、水平/垂直)に排列された長方形紋で、各折射/集光ユニットは、単一凸レンズ、或いは、二凸レンズを呈する。 In recent years, there have been improvements to light-emitting diode lenses. For example, in the idea of Taiwan Patent Certificate No. M245555 “Lens Unit for Increasing Light Intensity and its LED Signal Light”, a plurality of lens units are used. The lens disk is a folding / condensing unit that is composed of a disk-shaped main body and a stereotaxic column and is closely arranged on the disk-shaped main body and corresponds to a homogenous light source of a plurality of LED points. Each lens unit is a reflection / condensing unit, which is a rectangular pattern arranged horizontally or vertically (or horizontally / vertically) on one surface, or a small curved convex lens on the surface of each reflection / condensing unit. Each folding / condensing unit presents a single convex lens or a biconvex lens with rectangular patterns arranged horizontally or vertically (or horizontally / vertically).
1.図7で示される発光ダイオードは、プラスチックレンズ22により覆われ、プラスチックレンズ22は一定時間使用後(約1年)、プラスチックが紫外線の照射により老化、霧化しやすく、レンズ22の透光性が好ましくないため、LEDの照明度に影響する。
2.また、公知のプラスチックレンズ22は光線の照射後、プラスチックレンズ22の折射現象により、陰影に遮蔽された光暈を生成し、LEDの照明効果に影響する。
3、更に、前述の台湾特許M245555号の考案で、弧面のレンズ表面に、緊密に排列された多数の円形光点、或いは、長方形紋の「折射/集光ユニット」を形成する。このような設計は折射、及び、集光の効果を有するが、レンズはプラスチックからなり、プラスチックの老化、霧化等、前述と同様の問題が存在する。
1. The light-emitting diode shown in FIG. 7 is covered with a plastic lens 22, and the plastic lens 22 is likely to be aged and atomized by ultraviolet irradiation after a certain period of use (about 1 year), and the translucency of the lens 22 is preferable. It does not affect the LED lighting.
2. In addition, the known plastic lens 22 generates a light beam shielded by shadows due to the folding phenomenon of the plastic lens 22 after the light beam irradiation, and affects the illumination effect of the LED.
3. Furthermore, according to the idea of the aforementioned Taiwanese Patent M245555, a large number of circular light spots arranged in a close arrangement or a “folding / condensing unit” of a rectangular pattern are formed on the lens surface of the arc surface. Such a design has the effect of folding and condensing, but the lens is made of plastic, and there are problems similar to those described above, such as plastic aging and atomization.
これらのレンズがガラスによるレンズ加工の場合、円弧面のガラス表面上での加工は、製造が面倒で、照明変化が多いレンズは、その表面加工も複雑になり、製造困難度、及び、コストも高くなる。 When these lenses are processed by glass, processing on the glass surface of the arc surface is troublesome to manufacture, and the surface processing of lenses with many illumination changes becomes complicated, and manufacturing difficulty and cost are also low. Get higher.
本考案は、LEDに適用する光ファイバーレンズを提供し、光ファイバーのコアを熔合し、複数の同一開口数(Numerical Aperture、NA)のユニット光ファイバーを排列してなり、各ユニットの光ファイバーは、透明のコア(Core)を有し、透明コア外部はクラッド(Cladding)を被覆し、上述の問題を解決することを目的とする。 The present invention provides an optical fiber lens to be applied to an LED, fuses optical fiber cores, and arranges a plurality of unit optical fibers with the same numerical aperture (NA). The optical fiber of each unit is a transparent core. (Core), and the outside of the transparent core is coated with a cladding (Cladding) to solve the above problems.
本考案の構造は、各ユニットの光ファイバーは円形コア、六角形コア、八角形コア、色つき透明コアで、コア断面は円形、楕円形、六角形で、コア内の各ユニット光ファイバーは、レンズ中央を基準とし、斜角相対排列を呈する錘状排列構造である。 The structure of the present invention is that the optical fiber of each unit is a circular core, hexagonal core, octagonal core, colored transparent core, the core cross section is circular, elliptical, hexagonal, and each unit optical fiber in the core is the center of the lens Is a pyramid arrangement structure that exhibits a relative arrangement of oblique angles.
本考案により、以下のような効果が得られる。
1.照明度が好ましい:本考案の光ファイバーレンズ内の各ユニット光ファーバーは、皆、単独伝送の光線で、故に、ガラス光ファイバーレンズをLEDに適用すると、公知のプラスチックレンズのLEDより、照明度がよく、はっきりしている。
2.製造が容易:本考案の構造は、複数のガラスからなるユニットの光ファイバーで、真空高温の方式により光ファイバーレンズに熔合し、両面を研磨して、平らにするか、弧形凹凸造型にすれば、集光変化の照明効果を達することができる。
3.紫外線の影響で老化、変色せず、使用寿命が長い:本考案の各ユニットの光ファイバーはガラスからなり、故に、長時間外界に露出していても、紫外線による照射で照明度に影響することがなく、使用寿命が長い。
4.LEDの体積を減少させる:本考案の光ファイバーレンズは平板状に製作し、且つ、直接、LEDの発光素子上方に設置するので、LEDのレンズ高度を効果的に低下させ、LED体積を減少させる。
The following effects can be obtained by the present invention.
1. Illumination is preferred: Each unit optical fiber in the optical fiber lens of the present invention is a single transmission beam, so when a glass fiber optic lens is applied to the LED, the illumination intensity is better than the LED of the known plastic lens, doing it clearly.
2. Easy to manufacture: The structure of the present invention is an optical fiber of a unit consisting of a plurality of glasses, fused to an optical fiber lens by a vacuum high temperature method, polished on both sides, flattened, or made into an arc-shaped uneven mold, The lighting effect of condensing change can be achieved.
3. Aging and discoloration due to the influence of ultraviolet rays and long service life: The optical fiber of each unit of the present invention is made of glass. Therefore, even if it is exposed to the outside for a long time, the illumination intensity can be affected by irradiation with ultraviolet rays. Long service life.
4). Reduce the volume of the LED: The optical fiber lens of the present invention is manufactured in a flat plate shape and installed directly above the LED light emitting element, effectively reducing the LED lens height and reducing the LED volume.
本考案は、LEDに適用する光ファイバーレンズで、図1で示されるように、光ファイバーレンズ10のコアは、複数の同一開口数(Numerical Aperture、NA)のユニットの光ファイバー11を排列してなり、各ユニットの光ファイバー11は、透明のガラスコア(Core)110を有し、透明コア110の断面は、六角形、円形、或いは、楕円形で、この他、透明コア110は、色つきの透明ガラスから生成されてもよい。
The present invention is an optical fiber lens applied to an LED. As shown in FIG. 1, the core of the
また、図1で示されるように、各透明コア110外部は、異なる折射率のクラッド111を被覆する。各ユニットの光ファイバー11は円形コアに排列され(図1)、コア外周は更に外クラッド12で被覆し、高圧真空熔合により光ファイバー束棒を組成し、最後に、薄片状に切るか、或いは、外クラッド12を研磨して、本考案の光ファイバーレンズが完成する。
Further, as shown in FIG. 1, the outside of each
本考案をLEDに適用する時、図2〜図4で示されるように、本考案の光ファイバーレンズ10は、直接、LEDベース20の発光素子21上方に設置することができ(図2)、よって、LEDが光線を発出した後、光線は各ユニット光ファイバー11のコア110の開口数NAにより、一定の照明範囲を生成し、コア110が設定するNAが異なると、その照明範囲も異なる。
When the present invention is applied to an LED, as shown in FIGS. 2 to 4, the
図3で示されるように、各ユニット光ファイバー11のコア110のNAが0.1である時、光線が各コア110に進入して生成する出光角度は11度で、故に、本考案のLEDを実施すると、照明範囲(L1)に直射する効果を得る。
As shown in FIG. 3, when the NA of the
図4で示されるように、各ユニット光ファイバー11のコア110のNAが0.44である時、光線が各コア110に進入して生成する出光角度は52度で、故に、本考案を実施するLEDは、角度拡散の照明範囲(L2)の照明効果を得る。ここから分かるように、本考案は、異なるNAの光ファイバーレンズ10を製造することができ、LEDの設計業者に、照明の要求によって、適当なNAの光ファイバーレンズ10をLEDレンズとし、LED照明範囲の調整を更にフレキシブルにし、且つ、規格化して選択できるようにする。
As shown in FIG. 4, when the NA of the
この他、図5で示されるように、本考案の各ユニットの光ファイバー11は、六角形コアの光ファイバーレンズ100を排列形成する。また、図6で示されるように、本考案の各ユニット光ファイバー11は、八角形コアの光ファイバーレンズ10にしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 5, the
図7で示されるように、光ファイバーレンズ10表面を弧形面13に研磨し、光ファイバーレンズ10が凸レンズ形態を形成し、LEDベース20に装着する時、大きい照明範囲(L3)を形成することができる。
As shown in FIG. 7, when the surface of the
図8で示されるように、光ファイバーレンズ10表目を弧凹面14に研磨し、光ファイバーレンズ10が凹レンズの形態を形成し、LEDベース20に装着する時、縮小型の照明範囲(L4)を形成する。
As shown in FIG. 8, the surface of the
図9で示されるように、本考案のレンズは製造時、鋳造の方式でアーチ型の光ファイバーレンズ10に一体熱圧し、光ファイバーレンズ10が類似の凸レンズの形態を形成し、LEDベース20に設置するとき、その照明範囲(L3)は更に拡大する。
As shown in FIG. 9, the lens of the present invention is integrally heat-pressed to the arched
図10〜図15で示されるように、本考案のレンズは製造時、真空高温熔合と同時に、コア内の各ユニット光ファイバー11がレンズ中央(S)を基準として、斜角相対排列、或いは、展開排列の錘状排列構造、或いは、扇形排列構造を形成する。
As shown in FIGS. 10 to 15, when the lens of the present invention is manufactured, at the same time as vacuum high temperature fusion, each unit
図10で示されるように、各ユニット光ファイバー11はレンズ中心(S)に向かって内縮する斜角の錘状排列を形成し、光ファイバーレンズ10を経る光線は、各ユニット光ファイバー11の相対斜錘状態の導引により、光線を焦点(F)に集光させる。
As shown in FIG. 10, each unit
図11で示されるように、各ユニット光ファイバー11がレンズ中心(S)に向かって内縮する錘状排列の光ファイバーレンズ10は、その頂面は弧形面13に研磨して、本考案の光ファイバーレンズ10の凸レンズの実施形態を構成する。
As shown in FIG. 11, the
図12で示されるように、各ユニット光ファイバー11がレンズ中心(S)に向かって内縮する錘状排列の光ファイバーレンズ10は、その頂面は弧凹面14に研磨して、本考案の光ファイバーレンズ10の凹レンズの実施形態を構成する。
As shown in FIG. 12, the
図13で示されるように、本考案の光ファイバーレンズ10の各ユニット光ファイバー11がレンズ中心(S)に向かって外展開する扇状排列を形成し、光ファイバーレンズ10を経る光線は、各ユニット光ファイバー11の導引により、更に大きい範囲の照明を生成する。
As shown in FIG. 13, each unit
図14で示されるように、各ユニット光ファイバー11がレンズ中心(S)に向かって外展開する扇状排列の光ファイバーレンズ10は、その頂面は弧形面13に研磨し、凸レンズ形態の光ファイバーレンズ10を形成する。また、図15で示されるように、光ファイバーレンズ11の頂面は、弧凹面14に研磨して、もう一つの凹レンズ形態の光ファイバーレンズ10を形成する。
As shown in FIG. 14, the
10 光ファイバーレンズ
100 光ファイバーレンズ
101 光ファイバーレンズ
11 ユニット光ファイバー
110 透明コア
111 クラッド
12 外クラッド
20 ベース
21 発光素子
22 プラスチックレンズ
L1〜L5 照明範囲
Sレンズ中心
F焦点
DESCRIPTION OF
L1-L5 lighting range
S lens center
F focus
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