(57)【要約】【課題】発光源と関連して、より良好な側面発光光放射パターンを提供できる光学レンズ構造を提供する。【解決手段】光学レンズ構造を開示する。光学レンズ構造は発光源を覆うように適合しており、この発光源は、照明光の出力に適合している。光学レンズ構造は、溝構造および２つの光学発光面を含む。２つの光学発光面は、溝構造の両側に位置し、物理的に溝構造を接続する。発光源からの照明光は、光学発光面から、発光源から遠く離れた方向まで伝導される。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光源を覆うように適合されている光学レンズ構造であって、
溝構造と、
前記溝構造の両側にそれぞれ配置されて、前記溝構造を物理的に連結する２つの光学発光面と
を備え、前記発光源からの照明光が前記光学発光面から放射されて、前記発光源から遠く離れた方向まで伝達されることを特徴とする、光学レンズ構造。
【請求項２】
前記溝構造の幅が実質的に０.０１ｍｍ〜１ｍｍの間である、請求項１に記載の光学レンズ構造。
【請求項３】
前記発光源からの前記照明光が、前記溝構造により前記光学発光面に全反射される、請求項１に記載の光学レンズ構造。
【請求項４】
前記溝構造が実質的に前記発光源を露出させない、請求項１に記載の光学レンズ構造。
【請求項５】
前記発光源が発光ダイオード・チップである、請求項１に記載の光学レンズ構造。
【請求項６】
前記光学レンズ構造の材料が透明材料である、請求項１に記載の光学レンズ構造。
【請求項７】
前記透明材料がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）である、請求項６に記載の光学レンズ構造。
【請求項８】
前記発光源が発光装置であり、該発光装置が、
発光ダイオード・チップと、
封入材料と
を備え、前記発光ダイオード・チップが前記封入材料内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ構造。
【請求項９】
前記封入材料の材料が透明材料である、請求項８に記載の光学レンズ構造。
【請求項１０】
前記透明材料がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）である、請求項９に記載の光学レンズ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
概して、本発明はレンズ構成に関し、具体的には、側面発光光学レンズ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体科学および技術の進歩に伴って、今日の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、高輝度出力、低電力消費、小型性、低駆動電圧および水銀不使用といった、多くの利点を有する。従って、ＬＥＤは、表示および照明の分野において広く使用されている。
【０００３】
一般に、ＬＥＤと従来の側面発光光学レンズ構造は、図１Ａおよび１Ｂに示すような光放射パターンを有する光を生じさせうる。図１Ａは、従来の側面発光光学レンズの、０°〜１８０°の間の放射角に対応する光放射パターンのグラフを示し、図１Ｂは、従来の側面発光光学レンズ構造の、−１２０°〜１２０°の範囲の放射角に対応するスペクトログラムである。
【０００４】
図１Ａおよび１Ｂにおいて、通常、ＬＥＤが光源として用いられ、側面発光光学レンズ構造と関連して、ＬＥＤは、シーン照明などにも応用可能な側面発光光を生じさせることができる。しかし、上述の従来の光学レンズ構造により生成される光放射パターンは、中間領域（例えば、図１Ｂに示すような、おおよそ−６０°〜６０°の間の中間領域）に分布する光量を、最小に（例えば、ゼロ近くに）減少させることが不可能であり、結果として、上述の光学レンズ構造はシーン照明のためのより良好な効果を提供できない。加えて、上述の光学レンズ構造は、所望の非対称の光放射パターンを提供できない。
【０００５】
上述に基づき、中間領域に分布する光度を低減させて、効率的にシーン照明を適合させて、側面発光光度を強化すること、および、節約した放射光束を側方の角度範囲に伝達することが重要な研究課題である。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、本発明は、発光源と関連して、より良好な側面発光光放射パターンを提供できる光学レンズ構造を目的とする。
【０００７】
本発明は、発光源を覆うように適合される光学レンズ設計を提供する。その発光源は仮想平面上に実質的に配置され、かつ、照明光の出力に適当であることを特徴とする。この光学レンズ構造は、溝構造と２つの光学発光面とを含む。仮想平面上への溝構造の正射投影は、この仮想平面上の光学レンズ構造の正射投影を２つの部分に分割する。発光源は、仮想平面上の溝構造の正射投影に置かれる。２つの光学発光面は、溝構造の両側に位置し、物理的に溝構造を接続する。発光源からの照明光は、光学発光面から、発光源から遠く離れた方向まで伝導される。
【０００８】
本発明の実施形態において、仮想平面上の溝構造の正射投影は、仮想平面上の光学レンズ構造の正射投影の対称軸上に位置する。
【０００９】
本発明の実施形態において、発光源からの照明光は、光学発光面に溝構造により全反射される。
【００１０】
本発明の実施形態において、溝構造は、発光源を実質的に露出させない。
【００１１】
本発明の実施形態において、溝構造の幅は、実質的に０.０１ｍｍおよび１ｍｍの間にある。
【００１２】
本発明の実施形態において、発光源は、発光ダイオード・チップである。
【００１３】
本発明の実施形態において、光学レンズ構造の材料は、透明材料である。
【００１４】
本発明の実施形態において、発光源は発光装置であり、その発光装置は発光ダイオード・チップおよび封入材料を含む。このとき、発光ダイオード・チップは封入材料内に配置される。
【００１５】
本発明の実施形態において、封入材料の材料は、透明材料である。
【００１６】
本発明の実施形態において、透明材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）である。
【００１７】
本発明の実施形態において、光学レンズ構造は溝構造を備えており、この溝構造は２つの光学発光面の間に位置する。その結果、光学レンズ構造内に配置される発光源は、より良好な光放射パターンを提供できるので、２つの光学発光面のみから、発光源からの光が発せられうる。このような方法で、中間領域に若干の光量が分布する従来の光学レンズ構造の課題が解決でき、本発明に従う光学レンズ構造と関連する発光源が、より良好な側面発光光放射パターンを提供して、シーン照明分野における、より良好な性能に寄与する。
【００１８】
添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために包含され、本明細書に組み込まれて、その一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を示し、記載に伴って、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】従来の側面発光光学レンズ構造の、０°〜１８０°の間の放射角度範囲に対応する光放射パターングラフである。
【図１Ｂ】従来の側面発光光学レンズ構造の、−１２０°〜１２０°の間の放射角度範囲に対応するスペクトログラムである。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る、光学レンズ構造の三次元図である。
【図２Ｂ】図２Ａの光学レンズ構造の上面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに示す線ＡＡ’に沿う、図２Ａの光学レンズ構造の断面図である。
【図３】本発明により提供される光学レンズ構造を伴う発光源によって発生する光放射分布グラフである。
【図４】本発明の他の実施形態に従う発光源の三次元図である。
【図５】本発明の一実施形態に従う光学レンズモジュールの三次元線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施形態の実施例を添付の図面に示し、以下にそれらを参照して詳述する。可能な場合には、図面および明細書の中で、同じ参照番号を用いて同一または類似の部品を参照する。
【００２１】
図２Ａは本発明の一実施形態に従う光学レンズ構造の三次元図であり、図２Ｂは図２Aの光学レンズ構造の上面図であり、図２Ｃは図２Ｂに示す線ＡＡ’に従う図２Ａの光学レンズ構造の断面図である。図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、本実施形態の光学レンズ構造２００は、発光源１０を覆うように適合されており、この場合に発光源１０は実質的に仮想平面Ｐ１上に配置され、また、図２Ａに示すように、発光源１０は照明光１２の出力に適している。
【００２２】
光学レンズ構造２００は、溝構造２１０と、２つの光学発光面２２２および２２４を含む。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、仮想平面Ｐ１上の溝構造２１０の正射影２１０aは、仮想平面Ｐ１上の光学レンズ構造２００の正射影２００aを２つの部分に分割する。発光源１０は、仮想平面Ｐ１上の溝構造２１０の正射影２１０aの上に位置する。
【００２３】
本実施形態において、仮想平面Ｐ１上の溝構造２１０の正射影２１０aは、仮想平面上の光学レンズ構造２００の正射影２００aの対称軸（図示せず）上に載置される。すなわち、図２Ｂで示すように、仮想平面Ｐ１上の溝構造２１０の正射影２１０aは、仮想平面上の光学レンズ構造２００の正射影２００aを２つの部分に分割する。しかし、他の実施形態では、使用者の必要に応じて非対称の光放射パターンが望ましい場合、仮想平面Ｐ１上の溝構造２１０の正射影２１０aは不均等な配置でありうる。
【００２４】
本実施形態において、溝構造２１０は実質的に発光源１０を露出せず、これは溝構造２１０の深さＤ１が、発光源１０を露出しない範囲に制限されることを意味する。図２Ｃに示すように、本願明細書において深さＤ１は、ユーザの設計に応じた、ゼロより大きい値に等しい。加えて、溝構造２１０の幅Ｗ１は、実質的かつ好適には、０.０１ｍｍ〜１ｍｍの間にある。しかし、他の実施形態において、上述の幅Ｗ１は、適切な調整により変更できる。要するに、上述の好適な幅Ｗ１は、本発明を制限するものではない。
【００２５】
図２Ａおよび図２Ｃに示すように、２つの光学発光面２２２および２２４は、互いに、溝構造２１０の両側に位置し、物理的に溝構造２１０を接続する。発光源１０からの照明光１２が光学発光面２２２および２２４から発せられ、発光源１０から遠く離れた方向にまで伝達される。さらに詳細には、光学レンズ構造２００に配置される発光源１０からの照明光１２は、例えば、均一に発散する光放射パターンを有する。光学レンズ構造２００は上述の溝構造２１０を備え、発光源１０からの照明光１２は、溝構造２１０によって光学発光面２２２および２２４上に全反射される。更に詳細には、光学レンズ構造２００の範囲内の照明光１２が溝構造２１０に達すると、溝構造２１０は、周知の光学反射の法則に基づいて、照明光１２の伝搬方向の向きを変える。このように、光学レンズ構造２００内の照明光１２は、溝構造２１０から直接放射できず、代わりに、光学発光面２２２および２２４上へ全反射または屈折される。結果として、図３で示すような光度分布の光放射パターンが得られる。
【００２６】
図３からも理解できるように、中間領域（または溝構造２１０の位置に対応する部分）上における光度は、発光源１０を上述の光学レンズ構造２００に配置することにより、効果的に低減でき、この場合、発光源１０からの照明光１２は、主に光学レンズ構造２００の両側（例えば、本実施形態における光学発光面２２２および２２４）に分配され、そこから、主たる光束が直接発せられる。その結果、本発明の光学レンズ構造を伴う発光源を用いた設計は、シーン照明分野における光放射パターンのより良好な性能を提供できる。
【００２７】
上述の発光源１０が、例えば、発光ダイオード・チップまたは他の光源である点に留意されたい。加えて、本実施形態の光学レンズ構造２００の素材は、透明素材であり、その透明素材は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）である。
【００２８】
本発明の光学レンズ構造２００は、いわゆるツーオフ（two-off）光学設計方法論をとることができる。例えば、以下に更に詳述するように、まず、発光源１０はワンオフ（one-off）光学設計であり、次いで、本発明の光学レンズ構造２００を用いて、上記のツーオフ光学設計を完成する。
【００２９】
上記の発光源１０は、図４に示したような発光装置１０’であっても良く、その発光装置１０’は、ＬＥＤチップ１２’および封入材料１４’を含む。ＬＥＤチップ１２’は、封入材料１４’内に配置される。本実施形態において、封入材料１４’の材料は透明材料であり、その透明材料は、例えば、ポリメタクリル酸メチルまたはポリカーボネートである。発光装置１０’からの光の光放射パターンは、封入材料１４’の形状によって変化し、これは、ワンオフ光学設計とみなされる。さらに、本実施形態において、発光装置１０’からの光の光放射パターンはランベルト光放射パターンであってもよく、このとき、発光ダイオード１０’は、図２Ａの発光源の場所に位置し、これはツーオフ光学設計としてみなされる。上述の発光装置１０’が本発明の光学レンズ構造２００内に配置されるが、上記のツーオフ光学設計は、上記の効果も有しうることは理解されたい。
【００３０】
図５に示すように、本実施形態において、上述の光学レンズ構造２００を使用した光学レンズモジュール３００が提供されうる。上述の光学レンズ構造２００に加えて、光学的レンズモジュール３００はベース３１０を更に含み、かつ、そのベース３１０は収容空間３１２を有する。上述の発光源１０または発光装置１０’が、収容空間３１２に配置して、光学レンズ構造２００を発光源１０または発光装置１０’と結合し、上述と同様の効果が達成できる。ここでは説明を省略した関連する原理については、上述の原理を参照しうる。
【００３１】
要約すると、本発明の光学レンズ構造は溝を含み、その溝は２つの光学発光面の間に位置する。このような方法で、光学レンズ構造が光学レンズ構造内に配置されて、より良好な光放射パターンが提供され、その光が２つの光学発光面のみから外へ発せられ、その結果、中間領域に若干の光量が分布する従来の光学レンズ構造の課題が解決できる。換言すれば、本発明の光学レンズ構造は、より良好な側面発光光放射パターンを提供でき、シーン照明分野における、より良好な性能に寄与する。
【００３２】
幾多の修正変更が、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、本発明の構造になされうることは当業者に明らかである。前述の観点から、それらの修正変更が添付の請求項およびその均等物の範囲に属するならば、それらも本発明の範囲内に属することは理解されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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