專利名稱：：平面菲涅爾led光學(xué)鏡片及其所構(gòu)成的led組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型是有關(guān)一種平面發(fā)光二極管光學(xué)鏡片及其所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件，尤指一種可產(chǎn)生光強度(peakintensity)為橢圓照角光型(Ellipticangulardistributionpattern)的菲涅爾光學(xué)鏡片，供應(yīng)用于藉LED發(fā)光源以產(chǎn)生光型的發(fā)光二才及管組件，而可應(yīng)用于LED照明、手才幾或相^L的閃光燈。
背景技術(shù)：
：發(fā)光二極管(lightemittingdiode，簡稱LED)具有低電壓、低耗電、壽命長的優(yōu)點，已大量應(yīng)用于顯示裝置(indicator)、照明裝置(illuminator)等領(lǐng)域。由于LED更具有光顏色單純、小型化、可平面封裝的特點，已使用在手機相機的閃光燈上。然而由于LED芯片發(fā)出的光線具有點光源、亮度不均勻的特性，對于光線的聚集已有研究學(xué)者進行多項研究，如縮小芯片、提高發(fā)光效率外，使用光學(xué)鏡片也是重要的技術(shù)開發(fā)方向。在LED光學(xué)鏡片的設(shè)計上，可分為一次光學(xué)鏡片(primaryopticallens)及二次光學(xué)鏡片(secondary叩ticallens);—次光學(xué)鏡片為在LED芯片上直接封裝的透鏡，一般以聚集(concentrate)光線為主；二次光學(xué)鏡片為使用在單顆或數(shù)顆LED陣列(Array)，以分散光束為主。在現(xiàn)有的一次光學(xué)鏡片設(shè)計上，如ES2157829是使用對稱的非球面透鏡；日本專利JP3032069、JP2002-111068、JP2005-203499,美國專利US2006A87653、中國專利CN101013193等是使用球面透鏡；JP2002-221658是對Bulk型LED4吏用球面透鏡等。對于高階的運用上，一次光學(xué)鏡片除要能聚集光線外，更能在均勻的光強度(peakintensity)產(chǎn)生特定的光型(distributionpattern),例如大角度、小角度、圓形、橢圓形等特殊光型，以搭配LED陣列使用，以產(chǎn)生最佳的光學(xué)效果。一次光學(xué)鏡片的運用如圖1A、IB所示，在LED芯片21上覆有一透鏡23，當(dāng)LED芯片21發(fā)出光線，經(jīng)由透鏡23聚集后發(fā)出預(yù)定的光型光線，或在一次光學(xué)鏡片上，再加上一層二次光學(xué)鏡片，以求均勻化的效果。該一次光學(xué)鏡片有各種不同的設(shè)計，其中一次光學(xué)鏡片采用菲涅爾(Fresnel)式的光學(xué)面，在現(xiàn)有技術(shù)上，如德國專利WO/2003/083943;日本專利JP2005-049367等；美國專利US6，726,859、公開號US2007/0275344、US2008/0158854;歐洲專利EP1091167;及臺灣專利TW200711186等；然而，上述的現(xiàn)有技術(shù)主要是以菲涅爾式鏡片覆蓋于數(shù)個LED上或供為投射裝置(projector)用的二次光學(xué)鏡片(secondarylens)。但隨LED發(fā)光效能快速發(fā)展，單顆LED的運用日漸重要。LED陣列或多顆LED組成的光源，可透由彼此間交叉光線通過透鏡予以補償而成為均勻的光線；但單顆LED在一次鏡片設(shè)計上，遠(yuǎn)較LED陣列或多顆LED組成的光源為復(fù)雜，必須考慮一次光學(xué)鏡片(primarylens)的聚光效率與光強度的均勻化；如日本專利JP2005-257953、美國專利US2006/0027828是使用單面或兩面的菲涅爾鏡片放置于LED發(fā)光體上方，以產(chǎn)生均勻的光線，如圖1A、IB;再如臺灣專利TW560085利用拋物碗形側(cè)面與菲涅爾透鏡以減少光束發(fā)散并構(gòu)成光束均勻的光型；又如韓國專利1020070096368與臺灣專利1261654將菲涅爾式鏡片制成LED—次光學(xué)鏡片，但其光型以圓形照角為主，對于具有實際應(yīng)用的橢圓形照角光型的單顆LED組件，尚難以擴展運用。隨著科技的進步，電子產(chǎn)品不斷地朝向輕薄短小以及多功能的方向發(fā)展，而電子產(chǎn)品中如數(shù)碼相機(DigitalStillCamera)、電腦相機(PCcamera)、網(wǎng)絡(luò)相機(Networkcamera)、移動電話(手機)等已具備鏡頭之外，甚至個人數(shù)字輔助器(PDA)等裝置也有加上鏡頭的需求；因此用于這類產(chǎn)品的LED閃光燈或照明用的LED燈具，常以單顆或多顆LED組件組成陣列；而為了攜帶方便及符合人性化的需求，LED閃光燈或照明用的LED燈具不僅需要適當(dāng)?shù)墓馔?，以不同光型LED組件互相搭配，同時也需要有較小的體積與較低的成本。菲涅爾透鏡在透鏡表面設(shè)有一組不規(guī)則的菲涅爾環(huán)(Fresnelzoneplate),其環(huán)間距由內(nèi)而外或由外而內(nèi)逐漸變大(環(huán)間距(pitch)改變)，由于菲涅爾透鏡除了具有導(dǎo)光與收集光線的能力，還兼具輕、薄、可塑化及低成本的特性，很適合用于照明的系統(tǒng)中；但對于多點發(fā)光的LED照明使用，則要考慮照度與光強度的均勻度。在現(xiàn)有技術(shù)上，常采用一定比例的環(huán)間距(zonepitch)與環(huán)深度(zoneheight)或漸變的環(huán)間距與環(huán)深度，尤其以多顆LED構(gòu)成的照明系統(tǒng)則以漸變的環(huán)間距方法，較可符合照度與光強度均勻的實用要求；但對于單顆的LED—次光學(xué)鏡片，則要與光學(xué)鏡片的光學(xué)特性相互搭配。菲涅爾透鏡雖具有復(fù)雜的外型表面，且制造成本較高，但卻有良好的光線效率及均勻化的效果，尤以單顆LED組件的照明使用更受注意。為使單顆LED發(fā)出的光線達(dá)最高效率，本實用新型即在此迫切需求下，利用菲浬爾透鏡制成一次光學(xué)鏡片以產(chǎn)生特定的橢圓光型并藉以形成的LED組件，在本實用新型的適當(dāng)構(gòu)成下，對表面發(fā)光的LED芯片所發(fā)出的光線可加以聚集并產(chǎn)生均勻光強度(peakintensity)且橢圓形的光型。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要目的乃在于提供一種平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片及其所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件，，對表面發(fā)光的LED芯片所發(fā)出的光線可加以聚集并產(chǎn)生均勻光強度(peakintensity)且橢圓形的光型。該LED組件是由一LED芯片(LEDdie)以發(fā)出光線、一菲涅爾光學(xué)鏡片以聚集光線并以均勻光強度形成橢圓形光型、及封膠層(sealgellayer)以填塞于菲涅爾光學(xué)鏡片與LED芯片之間所構(gòu)成，其中，菲涅爾光學(xué)鏡片可為一平凹(plano-concave)具錐度或無錐度的光學(xué)材料所形成的鏡片，其凹面為向光源的光源側(cè)光學(xué)面且可為3求面或非球面，其平面為向像側(cè)的像側(cè)光學(xué)面且具有菲涅爾式光學(xué)面，又該菲涅爾光學(xué)面的聚光曲面可為非球面或球面，其環(huán)面為垂直環(huán)齒(draftwithverticalshape)且可為等環(huán)深度(equalzoneheight)或等環(huán)間距(equalzonepitch),并可滿足以下條件丄0.7-^2.20.B(iVd2-l)，Sl.25(1)(2)、2+(3)其中(丄-丄).,,I=tan一icO+c/1++丄x必,，=tan—i、(4)(5)(6),++c2+丄y」其中，fs為本光學(xué)鏡片的有效焦距(effectivefocallength)的長度，&為菲涅爾光學(xué)面R2的最末環(huán)(LastZone)半徑，d2為中心軸光學(xué)鏡片厚度，Nd2為光學(xué)鏡片的折射率，2^為經(jīng)由光學(xué)鏡片射出光線在X方向最高光強度(intensity)—半(/1/2)處的角度(度，deg.),2^為經(jīng)由光學(xué)鏡片射出光線在Y方向最高光強度一半(/1/2)處的角度(度，deg.)，2Lx為LED芯片在X方向的長度，2Ly為LED芯片在Y方向的長度，fg為本光學(xué)鏡片的相當(dāng)焦距(relativefocallength)的長度，Ri為光源側(cè)光學(xué)面的曲率半徑，Rp為像側(cè)菲涅爾光學(xué)面的聚光曲面的曲率半徑(radiusoffresnelconvexsurface),d。為LED芯片厚度，c^為中心軸的封膠層厚度，D為光學(xué)鏡片在像側(cè)光學(xué)面的半徑。更進一步，為因應(yīng)不同光型角度與聚光特性，該菲涅爾光學(xué)面的聚光曲面的曲率半徑Rp可設(shè)為球面或非球面。為簡化制造，菲涅爾光學(xué)鏡片可更換為一平面(plano-plano)的光學(xué)材料所制成的鏡片，其向像側(cè)的像側(cè)側(cè)光學(xué)面為菲涅爾式光學(xué)面，并可滿足式(1)式(3)條件。為增加LED組件的效率，菲涅爾光學(xué)鏡片可更換為一具錐度i)的光學(xué)材料所制成的鏡片，其向像側(cè)的像側(cè)光學(xué)面為菲涅爾式光學(xué)面，并可滿足式(1)式(3)條件。本實用新型另一目的，為使用選擇方便，光學(xué)鏡片可為光學(xué)玻璃或光學(xué)塑膠所制成。本實用新型還提供了一種發(fā)光二極管組件，其是包含如本實用新型所述的平凹或雙平菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片及一發(fā)光二極管芯片，其特征在于此發(fā)光二才及管組件具有橢圓光型、其光通量比值ti大于85%(;/="/"285%)的要求，并滿足以下條件五,"0.7^(7)其中,Or:*siO*0;*sin^)其中，rn為菲涅爾光學(xué)面R2的最末環(huán)(LastZone)半徑，2么為經(jīng)由光學(xué)鏡片射出光線在X方向最高光強度(intensity)—半(/1/2)處的角度(度deg.),2^為經(jīng)由光學(xué)鏡片射出光線在Y方向最高光強度一半(/^)處的角度(度deg.)，&為菲涅爾光學(xué)面R2的最末環(huán)(LastZone)半徑，a為LED芯片發(fā)出光線的光通量，(3為像側(cè)相對無限遠(yuǎn)處(100倍fJ不考慮衰減因素的光線的光通量，Ti為光通量比值7=〃/a，Ed為LED芯片發(fā)出的照度(Incidance),E1/2為菲涅爾光學(xué)鏡片發(fā)出的最高光強度一半處的照度。藉此，本實用新型的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片及其所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件可具有橢圓形光型，且符合光通量比值大于85%的要求，并且該光學(xué)鏡片具有厚度薄的特性，可用于單顆LED或陣列LED,提供予照明或手機、相機的閃光燈使用。圖1A、1B是現(xiàn)有技藝的使用LED光學(xué)鏡片于LED組件的示意圖；圖2是本實用新型的使用無錐度菲涅爾LED光學(xué)鏡片于LED組件的立體示意圖3是本實用新型的使用有錐度菲涅爾LED光學(xué)鏡片于LED組件的立體示意圖4是是本實用新型的使用的垂直環(huán)齒等環(huán)間距的菲涅爾LED光學(xué)鏡片與聚光曲面曲率半徑關(guān)系圖5是是本實用新型的使用的垂直環(huán)齒等環(huán)深度的菲涅爾LED光學(xué)鏡片與聚光曲面曲率半徑關(guān)系圖6是本實用新型的LED光學(xué)鏡片于LED組件的構(gòu)成示意圖7是有錐度菲涅爾LED光學(xué)鏡片的錐度表示圖8是本實用新型的菲涅爾LED光學(xué)鏡片于LED組件光路示意圖9是本實用新型的菲涅爾LED光學(xué)鏡片A群光線與B群線折射示意圖IO是本實用新型的菲涅爾LED光學(xué)鏡片A群光線與B群線光路示意圖11是圖9與圖10的A群光線與B群線組合成均勻光強度的示意圖12是本實用新型的第一實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖13是本實用新型的第二實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖14是本實用新型的第三實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖圖關(guān)系圖圖關(guān)系圖圖關(guān)系圖圖關(guān)系圖圖關(guān)系圖圖關(guān)系圖15是本實用新型的第四實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)16是本實用新型的第五實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)17是本實用新型的第六實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)18是本實用新型的第七實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)19是本實用新型的第八實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)20是本實用新型的第九實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)21是本實用新型的第十實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖圖22是本實用新型的第十一實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖23是本實用新型的第十二實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；以及圖24是本實用新型的第十三實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖。附圖標(biāo)記說明IO-LED組件；11、21-LED芯片；12、22-封膠層；13、23-光學(xué)鏡片；Rl-光源側(cè)光學(xué)面(opticalsurfaceonsourceside);R4為Rl的曲率半徑(radiusonopticalaxis);R2-像側(cè)光學(xué)面(opticalsurfaceonforwardside);R2為R2的曲率半徑(radiusonopticalaxis);RF-〗象側(cè)菲涅爾光學(xué)面的聚光曲面曲率半徑(radiusoffresnelconvexsurface);d0-中心軸上LED芯片厚度(LEDdiethicknessonopticalaxis);dl-中心軸上LED芯片表面至光學(xué)鏡片光源側(cè)的光學(xué)面距離(thicknessfromdiesurfacetoRlonopticalaxis);d2-中心軸光學(xué)鏡片厚度(lensthicknessonopticalaxis);ri—第一環(huán)半徑(firstzoneradius);rn—最末環(huán)半^圣(lastzoneradius);rt—環(huán)間足巨(zonepitch);ha—環(huán);果度(zoneheight);Nd-折射率(Refractiveindex);vd-阿貝數(shù)(Abbenumber);Ed-LED芯片發(fā)出的照度(Incidance);E1/2-菲涅爾光學(xué)鏡片發(fā)出的最高光強度一半處的照度(Incidance);a-LED芯片發(fā)出光線的光通量(Flux);p-像側(cè)相對無限遠(yuǎn)處光線的光通量(Flux)。具體實施方式為使本實用新型更加明確詳實，茲列舉較佳實施例并配合下列圖式，將本實用新型的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特征詳述如后參照圖6所示，其是本實用新型的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片及其所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件IO的結(jié)構(gòu)示意圖，其沿著中心軸Z排列由光源至像側(cè)依序為LED芯片11、封膠層12及光學(xué)鏡片13，當(dāng)光線由LED芯片ll發(fā)出后，經(jīng)由封膠層12,由光學(xué)鏡片13將光線聚集并形成對稱于中心軸Z的橢圓形光型的光束對像側(cè)照射；光學(xué)鏡片13為一光學(xué)材料所制成的透鏡，其凹面為向光源的光源側(cè)光學(xué)面Rl,且光學(xué)面Rl可為非球面或球面，其相對面為向像側(cè)的菲涅爾光學(xué)面R2為具有垂直環(huán)齒(draftwithverticalshape)的菲涅爾光學(xué)面；光學(xué)鏡片13的光學(xué)面R2、光學(xué)鏡片厚度(12及有效焦距長度間滿足式(1)及式(2)的條件，光學(xué)鏡片13所形成的光強度形成的光型的角度2xi/(X方向2么與Y方向2八)滿足式(3)的條件。其中，封膠層12并不限制使用的材料，在LED組件上常用光學(xué)樹脂(resin)或硅膠(silicongel)等不同材料；而光學(xué)鏡片13可由光學(xué)玻璃或光學(xué)塑膠材料制成。如圖2所示，是使用一雙平(plano-plano)菲涅爾LED光學(xué)鏡片于一LED組件的示意圖，其沿著中心軸Z排列由光源至像側(cè)依序為一LED芯片11、一封膠層12及一雙平菲涅爾光學(xué)鏡片13，其中光學(xué)鏡片13在光源側(cè)的光學(xué)面Rl，其為平面(即其曲率半徑R產(chǎn)00),其另一平面(相對面)為向像側(cè)的菲涅爾光學(xué)面R2為具有垂直環(huán)齒的菲涅爾光學(xué)面。該光學(xué)鏡片13的光學(xué)面R2、光學(xué)鏡片厚度d2及有效焦距長度間滿足式(l)及式(2)的條件，光學(xué)鏡片13所形成的光強度形成的光型的角度2cHX方向2么與Y方向2^)滿足式(3)的條件。再如圖3所示，其是本實用新型的另一形式，是使用一菲涅爾光學(xué)鏡片于一LED組件20的示意圖，其沿著中心軸Z排列由光源至像側(cè)依序為一LED芯片21、一封膠層22及一雙平菲涅爾光學(xué)鏡片23，其中菲涅爾光學(xué)鏡片23是具有錐度v的光學(xué)鏡片如圖7所示。光線由LED芯片21發(fā)出后，經(jīng)由封膠層22后，由光學(xué)鏡片23將光線聚集并形成以對稱于中心軸Z且照角為橢圓形光型的光束對像側(cè)照射；通過具有錐度v的菲涅爾光學(xué)鏡片23，可減少由光學(xué)鏡片23的側(cè)面散逸的光線，提高效率。該光學(xué)鏡片23的光學(xué)面R2、光學(xué)鏡片厚度(12及有效焦距長度間滿足式(1)及式(2)的條件，光學(xué)鏡片23所形成的光強度形成的光型的角度24(X方向2么與Y方向2^)滿足式(3)的條件。對于光學(xué)鏡片13或光學(xué)鏡片23,其像側(cè)光學(xué)面R2為菲涅爾光學(xué)面。本實用新型使用的像側(cè)光學(xué)面R2為具有垂直環(huán)齒(draftwithverticalshape)的菲涅爾光學(xué)面如圖4、5所示，其中，該像側(cè)的菲涅爾光學(xué)面(R2)是由一聚光曲面(Rf)轉(zhuǎn)移形成，且依不同的轉(zhuǎn)移方式而可分別形成一等環(huán)間距(叫ualzonepitch)的菲涅爾光學(xué)面i口圖4所示或一等環(huán)^果度(equalzoneheight)的菲涅爾光學(xué)面如圖5所示；參考圖4,像側(cè)光學(xué)面R2為等環(huán)間距(equalzonepitch)的菲涅爾光學(xué)面，也就是環(huán)間距(zonepitch)&為固定值，其是在聚光曲面曲率半徑RF的聚光曲面(RF)上以相等的環(huán)間距(zonepitch)rt但不等的落差(中心軸Z點為最高點)，也就是不等的環(huán)深度(zoneheight)hd,將聚光曲面(RF)轉(zhuǎn)移成等間距環(huán)的環(huán)狀菲涅爾光學(xué)面(像側(cè)光學(xué)面R2),也就是由中心軸Z向外其環(huán)深度(zoneheight)hd漸大如圖4所示；又環(huán)狀菲涅爾光學(xué)面(像側(cè)光學(xué)面R2)的每一環(huán)(zone)是由一斜面(slope)及一垂直環(huán)面(verticaldraft)構(gòu)成，其第一環(huán)半徑為rp最末環(huán)為半徑為rn。當(dāng)光線入射于菲涅爾光學(xué)面(R2),通過各環(huán)的斜面，對入射光線產(chǎn)生折射，而達(dá)成類似拋物面曲面(或聚光曲面)的光效果如圖9所示。再參考圖5，像側(cè)光學(xué)面R2是為等環(huán)深度(equalzoneheight)的菲涅爾光學(xué)面，也就是環(huán)深度hd為固定值，其是在聚光曲面曲率半徑Rf的聚光曲面(RF)上以相等的落差(中心軸Z點為最高點)，也就是相等的環(huán)深度(zoneheight)hd,但不等的環(huán)間距(zonepitch)rt，將聚光曲面RF轉(zhuǎn)移成等環(huán)深度(叫ualzoneheight)的環(huán)狀菲涅爾光學(xué)面(像側(cè)光學(xué)面R2)環(huán)狀菲涅爾光學(xué)面，也就是由中心軸Z向外其環(huán)間距(zonepitch)rr漸小如圖5所示，其第一環(huán)半徑為^。同理，當(dāng)光線入射于菲涅爾光學(xué)面，通過各環(huán)間斜面，對入射光線產(chǎn)生折射，而達(dá)成類似拋物面曲面(或聚光曲面)的光效果如圖9所示。再參考圖9、圖10及圖ll所示，A群的光線(Al,A2及A3)經(jīng)由菲涅爾光學(xué)面折射后，由于Al,A2或A3其入射角度不同，其出射角度cl)角度在目標(biāo)物上的位置不同如圖10;對于出射后以中心軸的徑向位置，A群光線將呈現(xiàn)中心的光強度較強的光群；同理，B群的光線(Bl,B2及B3)經(jīng)由菲涅爾光學(xué)面折射后，亦將呈現(xiàn)中心的光強度較強的光群；經(jīng)由A群與B群光線組合后如圖11所示，產(chǎn)生光強度均一的光型，藉以避免或減少中心區(qū)強度過強、邊緣區(qū)光線較弱，甚至產(chǎn)生暗亮相間的一圏圏現(xiàn)象。光學(xué)鏡片13的光學(xué)面Rl或光學(xué)鏡片23的光學(xué)面Rl,若以非球面光學(xué)面所構(gòu)成，其非球面的方程式(AsphericalSurfaceFormula)為式(9)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>其中，c是曲率，h為鏡片高度，K為圓錐系數(shù)(ConicConstant)、A4、A6、A8、Aw分別四、六、八、十階的非球面系數(shù)(NthOrderAsphericalCoefficient)菲涅爾光學(xué)面的聚光曲面曲率半徑Rp亦以式(9)定義，對于拋物面的聚光曲面曲率半徑Rp的圓錐系數(shù)K=-l,對于球面的聚光曲面曲率半徑Rr的圓錐系數(shù)K=0。請參閱圖8，為本實用新型LED光學(xué)鏡片于LED組件的光路示意圖，圖中，LED芯片11(21)發(fā)出光線，經(jīng)由光學(xué)鏡片13(23)聚集并折射后以2cj)角度(X方向2么與Y方向2^)形成所需要的橢圓光型及〃/"285%的要求，其中，a為LED芯片發(fā)出光線的光通量，p為像側(cè)相對無限遠(yuǎn)處(100倍fJ光線的光通量，且忽略空氣的折射(refraction)與散射(scattering)等效應(yīng)，并符合式(7)的條件。藉上述結(jié)構(gòu)，本實用新型利用一平凹或雙平菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片及一LED芯片，可使LED組件IO可發(fā)出預(yù)定的均勻光強度的橢圓形光型，可為單顆使用或以不同光型組成陣列^_用。本實用新型以下所揭示的最佳實施例，乃是針對本實用新型實際的主要構(gòu)成元件而作說明，為說明與比較各實施例的應(yīng)用情形，釆用以LED芯片11使用1.85x0.77mm尺寸的芯片，其波長為最高強度(1stpeakwave-length)波長為450nm及次高強度(2ndpeakwave-length)波長為550nm的藍(lán)光的芯片，在X方向發(fā)射角ox=39.8°、Y方向發(fā)射角s=35.2°、a=78.5流明(lm)、照度Ed=23.97勒克司(Lux)的藍(lán)光；光學(xué)鏡片13(或光學(xué)鏡片23)使用直徑5mm(D二2.5mm)為說明；菲涅爾光學(xué)面選擇具有垂直環(huán)齒的等環(huán)間距或等環(huán)深度的菲涅爾光學(xué)面；封膠層12是利用折射率Ndi為1.491的透明光學(xué)硅膠所填塞。但就一般具有光學(xué)鏡片及其所構(gòu)成的LED組件而言，除了本實用新型所揭示的光學(xué)鏡片及其LED組件外，其他結(jié)構(gòu)乃屬一般通知的技術(shù)，也就是該光學(xué)鏡片及其LED組件的各構(gòu)成元件的尺寸大小、使用材料、LED波長與發(fā)射角度、菲涅爾光學(xué)面的形式、環(huán)間距與環(huán)深度等，是可以進行許多改變、修改、甚至等效變更。以下于第一至第七實施例是使用具有無錐度且等環(huán)深度的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件、第八至第九實施例是使用有錐度且等環(huán)深度的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件、第十至第十一實施例是使用無錐度且等環(huán)間距的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件、第十二至第十三實施例是使用無錐度且等環(huán)深度的平凹面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件。<第一實施例>請參考圖6及圖12所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及第一實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(一)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R(mm)或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF(mm)、間距di(mm)(theon-axissurfacespacing)、光學(xué)鏡片13的錐度i)、各折射率(Nd)等。本實施例是使用具有無錐度且等環(huán)深度的平面玻璃材料制成的菲涅爾光學(xué)鏡片，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。表(一)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>*AsphericalZoneFesnel在表(一)中，光學(xué)面(Surf.No.)有標(biāo)注承者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(二)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑Rp的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑n、最末菲涅爾環(huán)半徑rn、菲涅爾環(huán)深度(zoneheight)hd及菲涅爾環(huán)數(shù)量(No.ofzone):表(二)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖12為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；其中，光強分布(照度)隨X方向角度及Y方向角度不同而變化(X，Y方向參照圖8所示)，縱軸上標(biāo)有0、10、20、30。40、50、60代表照度(光強度)由0(小)至60(大)。曲線"C"代表X軸(參考圖8)之照度(光強度)分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖，曲線"D"代表為Y軸(參考圖8)之照度(光強度)分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖。下述圖13到圖24中的坐標(biāo)軸以及圖中的曲線的含義與圖12相同，亦為曲線"C"代表X軸(參考圖8)之照度(光強度)分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖，曲線"D"代表為Y軸(參考圖8)之照度(光強度)分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖。在此一并加以說明，而在后文中不再贅述。由上述表(一)、表(二)及圖12所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。<第二實施例〉請參考圖6及圖13所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(三)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度i)、各折射率(Nd)等。本實施例是使用具有無錐度且等環(huán)深度的平面玻璃材料制成的菲涅爾光學(xué)鏡片，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。表(三)2.530D=0SurfaceNo.RorRFNdlSOoo0.10SIoo0.521.410S2*1.2504.961.582AsphericalZoneFesnel在表(三)中，光學(xué)面(Surf.No.)有標(biāo)注氺者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(四)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑Rp的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑n、最末菲涅爾環(huán)半徑iv菲涅爾環(huán)深度hd及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(四)AsphericalSurfaceKA2A4A6-8.5000E-010.0000E+002.4000E-055.7000E-08FesnelSurface(mm)hdrirnNo.ofZone0.10.4992.48030本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向68。、Y方向33。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的p=70.245流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為;7=0.8948/=325A=33.7^=16.84=1.0203尸"(iVrf2-1)，=1.1410+、2乂T乂.人=0.13191/2凡0.3915可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖13為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(三)、表(四)及圖13所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。<第三實施例〉請參考圖6及圖14所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(五)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度i)、各折射率(Nd)等。鏡片，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。表(五)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向64。、Y方向36。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的卩=69.816流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為;7=0.8893/1/2=30.0&=32.1A=18.1A=1.0081(A^2-l)&=0.4601<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖14為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(五)、表(六)及圖14所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。<第四實施例〉請參考圖6及圖15所示，其分別是本實用新型的使用平面菲浬爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(七)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度i)、各折射率(Nd)等。本實施例是使用具有無錐度且等環(huán)深度的平面塑膠PMMA(聚曱基丙烯酸曱酯)材料制成的菲浬爾光學(xué)鏡片，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。表(七)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>AsphericalZoneFesnel在表(七)中，光學(xué)面(Surf.No.)有標(biāo)注承者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(八)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑Rp的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑n、最末菲涅爾環(huán)半徑rn、菲涅爾環(huán)深度hd及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(八)<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.491、阿貝數(shù)Vd2為32的PMMA塑膠材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向68°、Y方向43°的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的(3=72.48流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖15為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(七)、表(八)及圖15所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。<第五實施例>請參考圖6及圖16所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(九)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度i)、各折射率(Nd)光學(xué)鏡片的曲率半徑RF為球面，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。表(九)fs=5.061u=0SurfaceNo.RorRFNdiSOoo0.10SIoo0.521.410S2*2.5002.001.582*SphericalZoneFesnel在表(九)中，光學(xué)面(Surf.No.)有標(biāo)注+者為球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(十)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑Rf的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑r!、最末菲浬爾環(huán)半徑rn、菲涅爾環(huán)間距rt及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(十)FesnelSurface(mm)ftNo.ofZone0.06252.50041本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向68。、Y方向43。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的p=72.48流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為;;=0.8980&=43.0《=34.5、=2.0243(^廣1),=0.2300〈"+、"乂y;=0.4536《1/2瓦o.im可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖16為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(九)、表(十)及圖16所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。<第六實施例>請參考圖6及圖17所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(H~—)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度仏各折射率(Nd)等。本實施例是使用具有無錐度且等環(huán)深度的平面玻璃材料制成的菲涅爾光學(xué)鏡片，其菲涅爾光學(xué)鏡片的曲率半徑RF為球面，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。表(十一)fs=2.530v=0SurfaceNo.RorRFNdiSOoo0.10SI0.521.410S2*1.2504.961.582*AsphericalZoneFesnel在表(十一)中，光學(xué)面(Surf.No.)有標(biāo)注承者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列22表(十二)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑RF的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑ri、最末菲涅爾環(huán)半徑r。、菲涅爾環(huán)深度hd及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(十二)<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向68。、Y方向43。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的卩=72.48流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為7=0.8913/=32《=31.0A=17.0^=1.0213(iVd2—l),=1.1401廣>,.、人2A",.、、2、^乂+乂^乂人=0.1030五，1/20.4161可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖17為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(十一)、表(十二)及圖17所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性?！吹谄邔嵤├嫡垍⒖紙D6及圖18所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(十三)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度u、各折射率(Nd)等。本實施例是使用具有無錐度且等環(huán)深度的平面玻璃材料制成的菲涅爾光學(xué)鏡片，其菲涅爾光學(xué)鏡片的曲率半徑RF為球面，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。表(十三)fs=:2.530d=0SurfaceNo.RorRFNdiSOoo0.10SIoo0.521.410S2*1.2504.991.582*AsphericalZoneFesnel在表(十三)中，光學(xué)面(Surf.^^0.)有標(biāo)注*者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(十四)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑RF的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑ri、最末菲涅爾環(huán)半徑rn、菲涅爾環(huán)深度hd及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(十四)AsphericalSurfaceKA2A4A6-1.1000E+000.0000E+002.4000E-055.7000E-08FesnelSurface(mm)hdrirnNo.ofZone0.060.3882.49438本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向65。、Y方向40。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的(3=69.33流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為"0.8832/1/2=27.5A=33.7^=19.5^■=1.0146廣A-—+'/e=0.1252五■1/20.2799可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖18為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(十三)、表(十四)及圖18所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。<第八實施例>請參考圖6及圖19所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(十五)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度i)、各折射率(N鏡片，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。表(十五)fs=2.530u=3.505SurfaceNo.RorRFNdiSOoo0.10SIoo0.521.410S2*1.2502.001.582*AsphericalZoneFesnel在表(十五)中，光學(xué)面(Surf.No.)有標(biāo)注承者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(十六)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑RF的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑ri、最末菲涅爾環(huán)半徑rn、菲涅爾環(huán)深度hd及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(十六)AsphericalSurfaceKA2A4A6-1.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00FesnelSurface(mm)hdrirnNo.ofZone0.060.3872.38737本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向65。、Y方向60。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的)3=69.588流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為;7=0.8976/1/2=22.0&=37.5^=27.0A=1.0598(4-=0.460126<formula>formulaseeoriginaldocumentpage27</formula>可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖19為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(十五)、表(十六)及圖19所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。<第九實施例>請參考圖6及圖20所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(十七)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度v、各折射率(Nd)等。本實施例是使用具有錐度且等環(huán)深度的平面玻璃材料制成的菲涅爾光學(xué)鏡片，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>在表(十七)中，光學(xué)面(Surf.1^0.)有標(biāo)注*者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(十八)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑RF的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑ri、最末菲涅爾環(huán)半徑rn、菲涅爾環(huán)深度hd及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(十八)<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向68。、Y方向33。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的(3=71.267流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage28</formula>可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖20為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(十七)、表(十八)及圖20所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性?！吹谑畬嵤├嫡垍⒖紙D6及圖21所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(十九)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度v、各折射率(Nd)等。本實施例是使用具有錐度且等環(huán)間距的平面玻璃材料制成的菲涅爾光學(xué)鏡片，于圖6的Rl光學(xué)面為平面。表(十九)fs=2.530u=0SurfaceNo.RorRFNdiSOoo0.10SIoo0.521.410S2*1.2502.001.582*AsphericalZoneFesnel在表(十九)中，光學(xué)面(Surf.No.)有標(biāo)注承者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(二十)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑RF的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑r。最末菲涅爾環(huán)半徑rn、菲涅爾環(huán)間距rt及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(二十)AsphericalSurfaceFesnelSurface(mm)KA，A,■6-1.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00No.ofZone0.52.500本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向68。、Y方向70。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的p=72.056流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為7=0.9214/1/2=26.0A=40.529<formula>formulaseeoriginaldocumentpage30</formula>可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖21為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(十九)、表(二十)及圖21所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。〈笫十一實施例〉請參考圖6及圖22所示，其分別是本實用新型的使用平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(二十一)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度13、各折射率(Nd)等。學(xué)鏡片，于圖6的Rl光學(xué)面為平面，表(二十一)fs=2.530u=0SurfaceNo.RorRFNdiSOoo0.10SIoo0.521.410S2*1.2502.001.582AsphericalZoneFesnel30在表(二十一)中，光學(xué)面(Surf.No.)有標(biāo)注承者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(二十二)為菲涅爾光學(xué)面半徑曲率RF的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑n、最末菲涅爾環(huán)半徑r。、菲涅爾環(huán)間距rt及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(二十二)_<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向60。、Y方向80。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的|3=72.164流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage31</formula>可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖22為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(二十一)、表(二十二)及圖22所示，藉此可證明本實用新型的平面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。〈第十二實施例〉請參考圖6及圖23所示，其分別是本實用新型的使用平凹面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(二十三)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度v、各折射率(Nd)等。爾光學(xué)鏡片，其凹面是向光源側(cè)，表(二十三)fs=2.530T)=0SurfaceNo.RorRFNdiSOoo0.10SI30.000.621.410S2*1.2501.901.582*AsphericalZoneFesnel在表(二十三)中，光學(xué)面(Surf.No.)有標(biāo)注f者為非球面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(二十四)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑RF的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑最末菲涅爾環(huán)半徑rn、菲涅爾環(huán)深度hd及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(二十四)AsphericalSurfaceKA2A4A6-1.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00FesnelSurface(mm)hdrirnNo.ofZone0.060.3872.51042本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向60。、Y方向40。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的(3=69.506流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為;7=0.8854/1/2=30.0A=33.1A=19.0l扁8(iVrf2-l),=0.4361A—A+^-Av7T乂五,1/2瓦0.2188.y;=0.2053可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)圖23為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(二十三)、表(二十四)及圖23所示，藉此可證明本實用新型的平凹面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。<第十三實施例>請參考圖6及圖24所示，其分別是本實用新型的使用平凹面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖及本實施例的光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系下列表(二十五)中分別列有由光源側(cè)至像側(cè)沿中心軸Z的LED芯片11、封膠層12、光學(xué)鏡片13的光源側(cè)光學(xué)面Rl與像側(cè)光學(xué)面R2的曲率半徑R或菲涅爾中心軸聚光曲面曲率半徑RF、間距di、光學(xué)鏡片13的錐度v、各折射率(Nd)等。爾光學(xué)4竟片，其凹面是向光源側(cè)。表(二十五)fs=2.530T)=0SurfaceNo.RorRFNdiSOoo0.10SI9.000.871.410S2*1.2501.651.582*AsphericalZoneFesnel在表(二十五)中，光學(xué)面(Surf.1<0.)有標(biāo)注*者為非^>面的菲涅爾光學(xué)面。下列表(二十六)為菲涅爾光學(xué)面曲率半徑RF的非球面于式(9)的各項系數(shù)、沿中心起算的第一菲涅爾環(huán)半徑n、最末菲涅爾環(huán)半徑rn、菲涅爾環(huán)深度hd及菲涅爾環(huán)數(shù)量表(二十六)AsphericalSurfaceKA2A4A6-1.0000E+000細(xì)0E+000.0000E+000.0000E+00FesnelSurface(mm)hdfirnNo.ofZone0.060.3872.51035本實施例中，光學(xué)鏡片13是利用折射率Nd2為1.582、阿貝數(shù)Vd2為61.7的玻璃材質(zhì)制成。通過搭配封膠層12及光學(xué)鏡片13的折射系數(shù)與阿貝數(shù)，形成光線折射角度。經(jīng)由此光學(xué)鏡片13聚集后，以X方向60。、Y方向40。的橢圓形照角，于無限遠(yuǎn)處(以100倍fs為計)的卩=69.506流明(忽略空氣的折射與散射等效應(yīng))；式(l)、(2)、(3)、(7)及式(8)分別為;;=0.8828/1/2=29.0&=31.0^=20.2i細(xì)i、(iVrf2-l),=0.37860義一W義、；rJ+(K2乂v乂./e=0.2227<formula>formulaseeoriginaldocumentpage35</formula>可以滿足條件式(l)、(2)、(3)及式(7)。圖24為本實施例的LED組件光強度分布與照角的極座標(biāo)關(guān)系圖；由上述表(二十五)、表(二十六)及圖24所示，藉此可證明本實用新型的平凹面菲涅爾光學(xué)鏡片所構(gòu)成的發(fā)光二極管組件示意圖具有高效率且有預(yù)定的橢圓光型，其各角度的光強度均一，可提升本實用新型的應(yīng)用性。以上所示僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，對本實用新型而言僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)
技術(shù)領(lǐng)域：
具通常知識人員理解，在本實用新型權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進行許多改變、修改、甚至等效變更，但都將落入本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，供使用于發(fā)光二極管組件中，該發(fā)光二極管組件沿著中心軸由光源側(cè)至像側(cè)排列依序包含發(fā)光二極管芯片、封膠層及光學(xué)鏡片；該光學(xué)鏡片的特征在于該光學(xué)鏡片具有一像側(cè)光學(xué)面及一光源側(cè)光學(xué)面，其中該像側(cè)光學(xué)面為一平面的菲涅爾光學(xué)面，而該菲涅爾光學(xué)面的環(huán)面是由一聚光曲面轉(zhuǎn)移形成，且其環(huán)面具有垂直環(huán)齒，且該光學(xué)鏡片滿足以下條件<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mn>0.7</mn><mo>≤</mo><mfrac><msub><mi>f</mi><mi>s</mi></msub><msub><mi>r</mi><mi>n</mi></msub></mfrac><mo>≤</mo><mn>2.2</mn></mrow>]]></math></maths><mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mn>0.1</mn><mo>≤</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>N</mi><mrow><mi>d</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mfrac><msub><mi>d</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>f</mi><mi>s</mi></msub></mfrac><mo>≤</mo><mn>1.25</mn></mrow>]]></math></maths>其中，fs為本光學(xué)鏡片的有效焦距、rn為菲涅爾光學(xué)面的最末環(huán)半徑、d2為中心軸光學(xué)鏡片厚度、Nd2為光學(xué)鏡片的折射率。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，其特征在于:該光學(xué)鏡片進一步滿足以下條件<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，f;為本光學(xué)鏡片的有效焦距，rn為菲涅爾光學(xué)面的最末環(huán)半徑，&為中心軸光學(xué)鏡片厚度，Nd2為光學(xué)鏡片的折射率，2么為經(jīng)由光學(xué)鏡片射出光線在X方向最高光強度一半處的角度(度)，2^為經(jīng)由光學(xué)鏡片射出光線在Y方向最高光強度一半處的角度(度)，2Lx為LED芯片在X方向的長度，2Ly為LED芯片在Y方向的長度，fg為本光學(xué)鏡片的相當(dāng)焦距，R4為光源側(cè)光學(xué)面的曲率半徑，Rp為像側(cè)菲涅爾光學(xué)面的聚光曲面曲率半徑，do為LED芯片厚度，d!為中心軸的封膠層厚度，D為光學(xué)鏡片在像側(cè)光學(xué)面的半徑。3、根據(jù)權(quán)利要求r所述的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，其特征在于，該光學(xué)鏡片的光源側(cè)光學(xué)面為一平面。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，其特征在于，該光學(xué)鏡片的光源側(cè)光學(xué)面為一凹面。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，其特征在于，該用以轉(zhuǎn)移形成菲涅爾光學(xué)面的聚光曲面為球面。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，其特征在于，該用以轉(zhuǎn)移形成菲涅爾光學(xué)面的聚光曲面為非球面。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，其特征在于，該菲涅爾光學(xué)面的環(huán)面為等環(huán)深度。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，其特征在于，該菲涅爾光學(xué)面的環(huán)面為等環(huán)間距。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，其特征在于，該光學(xué)鏡片的外緣面具有錐度。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片，其特征在于，該光學(xué)鏡片是由選自塑膠光學(xué)材料及玻璃光學(xué)材料中一種所制成。11、一種發(fā)光二極管組件，其沿著中心軸由光源側(cè)至像側(cè)排列依序包含發(fā)光二極管芯片、封膠層、及一如權(quán)利要求1至10的任一項所述的菲涅爾發(fā)光二極管光學(xué)鏡片；其特征在于該發(fā)光二極管組件具有橢圓照角光型，由光學(xué)鏡片射出光線在Y方向最高光強度一半處的角度、菲涅爾光學(xué)面的最末環(huán)半徑、以及LED芯片發(fā)出光線的光通量滿足以下條件其中，￡1/2=-^-(;rr*sinA)**sin其中，rn為菲涅爾光學(xué)面的最末環(huán)半徑、2么為經(jīng)由光學(xué)鏡片射出光線在X方向最高光強度一半/1/2處的角度(度)、2(^為經(jīng)由光學(xué)鏡片射出光線在Y方向最高光強度一半/1/2處的角度(度)、rn為菲涅爾光學(xué)面的最末環(huán)半徑、a為LED芯片發(fā)出光線的光通量、p為像側(cè)相對無限遠(yuǎn)處，ioo倍f;,不考慮衰減因素的光線的光通量、T]為光通量比值7="/"、Ed為LED芯片發(fā)出的光線的照度。專利摘要一種平面菲涅爾LED光學(xué)鏡片，供使用于沿著中心軸由光源側(cè)至像側(cè)排列依序包含LED芯片、封膠層及光學(xué)鏡片的LED組件；該光學(xué)鏡片像側(cè)光學(xué)面為一平面的菲涅爾光學(xué)面，而該菲涅爾光學(xué)面的環(huán)面是由一聚光曲面轉(zhuǎn)移形成，且其環(huán)面具有垂直環(huán)齒，以使發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光線經(jīng)由封膠層與該光學(xué)鏡片后可形成橢圓形照角的光型，且該光學(xué)鏡片滿足以下條件0.7≤f<sub>s</sub>/r<sub>n</sub>≤2.2；0.1≤(N<sub>d2</sub>-1)(d<sub>2</sub>/f<sub>s</sub>)≤1.25。其中，f<sub>s</sub>為本光學(xué)鏡片的有效焦距、r<sub>n</sub>為菲涅爾光學(xué)面的最末環(huán)半徑、d<sub>2</sub>為中心軸光學(xué)鏡片厚度、N<sub>d2</sub>為光學(xué)鏡片的折射率。僅使用一單純的光學(xué)鏡片即可將LED發(fā)出的光線聚集成預(yù)定的特殊光型，且符合光通量比值大于85％的要求，可供照明、手機閃光燈或相機閃光燈使用。文檔編號F21V5/04GK201310816SQ20082013316公開日2009年9月16日申請日期2008年9月19日優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日發(fā)明者徐三偉,陳翊民申請人:一品光學(xué)工業(yè)股份有限公司