扩散透镜和包括扩散透镜的灯具的制作方法

本发明涉及扩散透镜和包括扩散透镜的灯具。

背景技术：

通常地，用于led的扩散透镜主要用于诸如液晶显示装置或tv的背光单元中，以在所有方向上以广范围的角度扩展led的光直线度，使得光可以均匀地分布于整个液晶显示面板。因此，用于led的扩散透镜旨在通过使光扩散来实现不产生亮点和暗区的照明装置。

然而，用于车辆的灯具通常由led和扩散透镜组成，并且用于车辆的灯具是优化led的数量和间隔以提供均匀的线形图像的灯具，并且用于车辆的灯具部件中的扩散透镜不仅关注于以广范围的角度扩展led光，而且还关注于水平地扩展led光，以实现直线照明。

作为扩散透镜的现有技术，专利文献1(韩国专利特许公开公告no.10-2018-0001791)，如图1所示，在led上的垂直截面中，具有从发光面向上凸的形状，并且使用由在平面上具有圆形带形状的第一凸部和第二凸部组成的led透镜。另外，专利文献1具有以下结构，其中通过紧固至下部的腿部，led和透镜由1∶1的对组成。专利文献1的问题在于，在减轻led光轴附近的亮点部和暗部的程度(如图2中的b所示)上存在限制。另外，专利文献1具有用于紧固塑料透镜的单独的紧固部，并且具有形成于led部分中的气隙。

作为扩散透镜的相关技术，如图3和图4所示，专利文献2(韩国专利特许公开公告no.10-2012-0104599)是涉及包括使光扩散的一维线形蝙蝠翼状透镜的改型款灯具的专利。现有技术由如图3所示的线形蝙蝠翼状透镜组成，该线形蝙蝠翼状透镜具有在多个led上对称的凹部和弯曲边缘部的形状。如图4所示，现有技术的问题在于，不论led的数量如何，均配置一个线形蝙蝠翼状透镜，而没有针对led优化透镜。对于用于车辆的灯具，重要的是减少led的数量，并且通过使用扩散透镜来实现均匀的线形图像，但是现有技术的问题在于并未关注于此。用于车辆灯具中的光扩散透镜必然是水平扩展光的透镜，但当使用专利文献2的技术时，光的扩展与led的数量和间隔无关，使得车辆灯具不均匀。另外，该技术由塑料透镜组成，需要单独的紧固部，这会导致气隙，从而导致光学损失。

另外，到目前为止，相关技术使用装配具有各种形状的光扩散透镜的方法，以使所有液晶显示装置或线形灯具中的led光扩散。因此，存在以下缺陷：其中不仅增加了加工和制造成本，而且由于led与透镜之间的气隙而出现光学损失。

本发明的背景技术部分所包含的信息仅用于加强对本发明的一般背景的理解，而不能视为承认该信息组成本领域技术人员已知的现有技术或任何形式的暗示。

技术实现要素：

本发明的各个方面旨在提供一种扩散透镜和包括该扩散透镜的灯具，其可以减少光学损失，还可以适用于弯曲的基板，并且可以有效地使光水平地扩散。

根据本发明的各个方面的扩散透镜包括多个扩散部，扩散部与led接触，相对于作为从该led射出的光的直线方向的光轴彼此对称并且具有凸面。

扩散部的凸面由具有不同曲率中心的两个或多于两个曲面形成。

扩散部的凸面包括具有不同曲率中心的第一曲面和第二曲面，以及第一曲面与第二曲面之间的第三曲面，并且形成为沿从光轴以第一曲面、第三曲面和第二曲面的顺序的一个方向依次连接。

在此，第三曲面的曲率大于第一曲面的曲率和第二曲面的曲率。

另外，第一曲面的曲率小于第二曲面的曲率。

另外，形成有弯曲面，弯曲面在第一曲面与和该第一曲面相邻的另一扩散部的第一曲面之间形成，并且具有相对于该第一曲面相反的屈曲方向。

在此，相邻的各扩散部的最高点之间的围绕弯曲面的最低点的角度(θ1)为5°至80°。

另外，当从led到弯曲面的最低点的高度为h1，并且从led到扩散部的最高点的高度为h2时，h1∶h2＝1∶1至1∶2。

另外，当从led到扩散部的最高点的水平距离为a，并且从led到第二曲面的端部的水平距离为c时，a∶c＝1∶1至1∶4。

同时，扩散部的凸面可以包括：第一曲面和第二曲面，第一曲面和第二曲面具有不同的曲率中心；在第一曲面与第二曲面之间的第三曲面；以及在第一曲面与第三曲面之间凹形切口面，具有与第一曲面以及第三曲面相反的屈曲方向。

在此，扩散部的凸面可具有形成在该凸面的多个凹形切口面。

因此，多个凹形切口面可以彼此平行。

或者，多个凹形切口面中的相邻的凹形切口面可以彼此面对称。

另外，形成有弯曲面，弯曲面在第一曲面与和该第一曲面相邻的另一扩散部的第一曲面之间形成，并且具有相对于该第一曲面相反的曲率。

在此，相邻的各扩散部的最高点之间的围绕弯曲面的最低点的角度(θ1)为5°至80°。

另外，当从led到弯曲面的最低点的高度为h1，并且从led到扩散部的最高点的高度为h2时，h1∶h2＝1∶1至1∶2。

另外，当从led到扩散部的最高点的水平距离是a，并且从led到第二曲面的端部的水平距离是c时，a∶c＝1∶1至1∶4。

另外，扩散部的最高点与第二曲面的最高点之间围绕凹形切口面的最低点的角度(θ2)为7°至80°。

另外，当从led到弯曲面的最低点的高度为h1，并且从led到凹形切口面的最低点的高度为h3时，h3等于或大于h1。

接下来，根据本发明的各个方面的灯具包括：pcb基板；led，安装至pcb基板；以及扩散透镜，包括多个扩散部，该扩散部与led接触，相对于作为从led射出的光的直线方向的光轴彼此对称并且具有凸面。

在此，扩散透镜的材料是液态硅树脂材料(lsr)。

因此，扩散透镜与led之间不存在气隙。

另外，扩散透镜通过注塑一体地形成于pcb基板上。

因为可以通过液态硅材料(lsr)、通过插入其上安装有led的基板，来注塑制造根据本发明示例性实施方式的扩散透镜，所以可以消除led和透镜之间的气隙，并且不需要单独的粘合剂，从而减少光学损失。

另外，由于可以一体地注塑扩散透镜，因此也可以在弯曲的基板上形成扩散透镜，即使在最少的led的情况下，也可以使光水平地并且优异地扩散，从而作为车辆灯具执行面发光功能。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将通过并入本文的附图以及和附图一起说明本发明的某些原理的下述详细描述，而变得显而易见或被更详细的说明。

附图说明

图1、图2、图3和图4是示出根据相关技术的扩散透镜的图；

图5是示出根据本发明的示例性实施方式的灯具的图；

图6是概念性地示出根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜的图；

图7是示出根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜的各种示例性实施方式的图；

图8是示出根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜的各种示例性实施方式的图；

图9是示出根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜的各种示例性实施方式的图；

图10是示出根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜的各种示例性实施方式的平面形状的图；

图11是示出根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜的各种示例性实施方式的侧截面形状的图；

图12是示出根据比较例的扩散透镜的图；

图13和图14是示出根据比较例和本发明的第一至各个示例性实施方式的方向角度的图；

图15a、图15b、图15c以及图15d是顺序示出根据比较例和本发明的第一至各个示例性实施方式的方向角度的图；

图16a、图16b、图16c以及图16d是顺序示出根据比较例和本发明的第一至各个示例性实施方式的简化灯具图像的图；

图17是示意性地示出根据本发明的应用例的扩散透镜的图。

应理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现了示出本发明的基本原理的各种特征的略微简化的表示。包含在本文中的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特定设计的应用和使用环境确定。

在附图中，贯穿附图中的多幅附图，相同的附图标记指代本发明的相同或等同部分。

具体实施方式

现在对本发明的各种实施方式给出详细参考，本发明的各种实施方式的示例在附图中示出并且在下文进行描述。尽管将结合本发明的示例性实施方式来描述本发明，但应理解的是，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。而是，本发明旨在不仅覆盖本发明的示例性实施方式，而且还覆盖可以包括在由所附权利要求确定的本发明的精神和范围之内的各种替代、变形、等同形式和其他实施方式。

为了充分理解本发明，本发明的操作优势以及通过实施本发明实现的目的，可以参照示出了本发明的示例性实施方式的附图以及附图中描述的内容。

在描述本发明的示例性实施方式时，将简述或省略可能不必要地模糊本发明的主题的公知技术或重复描述。

图5示出根据本发明示例性实施方式的灯具，并且图6概念性地示出根据本发明示例性实施方式的扩散透镜。

根据本发明示例性实施方式的灯具10包括：pcb基板11、led12以及扩散透镜20，led12安装于pcb基板11上；扩散透镜20层叠于并且连接于led12和pcb基板11上，并且使从led12射出的光扩散。

通过使用液态硅树脂材料(lsr)、通过混合包括以1∶1至3∶1的比例的主要材料和固化剂的材料，来注塑(inject)根据本发明示例性实施方式的扩散透镜20。当制造通过主要材料与固化剂之间的反应而快速固化的热固性透镜时，即使将安装有led的pcb放置在模具中以直接注塑热固性透镜，也不会对led造成很大的损害。因此，由于以彼此紧密接触的方式注塑led和硅材料，所以不会出现气隙并且可以减少光学损失，从而增加了光量。另一方面，由于使用传统塑性材料的注塑使用热塑性树脂，因此led可能在高模具温度下长时间暴露，从而被损坏。另外，由于传统技术被描述为塑料透镜并且具有单独的紧固部，因此仅对于紧固至平坦基板是容易的，而本技术因为通过注塑硅而形成灯具，因此也适用于具有曲率的基板以及平板。

另外，如图6所示，通过将扩散透镜20注塑至其上安装有led12的pcb基板11，不仅可以将扩散透镜20注塑至每个led12上，而且还可以以非球面形状构造扩散透镜20，从而较宽地扩展led光的直线性，并且使光水平地扩散。

另外，传统的扩散透镜主要具有单独制造紧固部以紧固于led上的结构，并且需要用粘合剂附接至芯片的上部，并且使用塑料材料。然而，根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜不使用单独的紧固部并且可以没有气隙，从而减少光学损失并且使光水平地扩散，并且可以实现面发光结构，该面发光结构可以应用曲面，从而适用于车辆灯具设计曲面。

根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜是具有改善的扩散性能以用作车辆灯具的透镜。为此，如后续所述，通过以非球面形状等来实现扩散透镜，可以提高扩散性能，并且因为通过应用液态硅树脂材料来注塑成型，所以使这样的设计自由度成为可能。

图7示出根据本发明示例性实施方式的用于灯具的扩散透镜的各种示例性实施方式，图8示出其各种示例性实施方式，并且图9示出其各种示例性实施方式。

另外，图10示出本发明的各种示例性实施方式的平面形状，而图11示出各种示例性实施方式的侧截面形状。

首先，将参照图7、图8、图9、图10和图11描述根据本发明示例性实施方式的扩散透镜的各种示例性实施方式，并且将描述各种示例性实施方式，并且通过各种示例性实施方式将更详细地描述适用于各种示例性实施方式的相同构造。

根据本发明示例性实施方式的扩散透镜包括：多个基部以及多个扩散部，多个基部通过注塑形成于led12和pcb基板11上，并且与pcb基板11接触；多个扩散部与基部的上部相对应，并且具有相对于光轴(从led12射出的光的直线方向)对称的凸面。基部是考虑led12高度的构造，但是可以省略。

首先，根据图7的各种示例性实施方式的扩散透镜100形成为具有以下结构，其中与pcb基板11接触的基部130以及具有凸面的扩散部110、120相对于光轴彼此对称。

然而，扩散部110、120的凸面不是由具有单一曲率的曲面形成，而是由具有不同曲率中心的两个或多于两个曲面形成，使得各扩散部具有非对称和非球面形状。

即，扩散部的凸面可以由第一曲面111、第二曲面112和第三曲面113形成。

第一曲面111靠近光轴，第二曲面112远离光轴安装，并且第三曲面113形成于第一曲面111与第二曲面112之间。

第一曲面111、第二曲面112和第三曲面113可以具有彼此不同的曲率中心，但是弯曲方向配置为全部相同。

另外，第一曲面111、第三曲面113和第二曲面112依次地形成，以在从光轴的一个方向上按顺序连接，并且基于第一曲面111和第二曲面112的曲率设置，可以忽略第三曲面113。即，第三曲面113的曲率可以与第一曲面111或第二曲面112的曲率、第二曲面112的曲率相同。

然而，更优选地，第三曲面113的曲率大于第一曲面111和第二曲面112的曲率，并且更优选地，第一曲面111的曲率小于第二曲面112的曲率。

另外，第一曲面111与相邻的扩散部的第一曲面通过弯曲面140连接，并且弯曲面140具有与第一曲面111相反的屈曲方向。即，第一曲面111是凸的，而弯曲面140具有凹曲率。

根据各种示例性实施方式的此种扩散透镜的更详细的几何描述包括于将在后续描述的根据本发明的各种示例性实施方式的扩散透镜的几何描述中。

接下来，根据如图8、图10及图11所示的本发明的各种示例性实施方式的扩散透镜200形成为具有以下结构：其中，与pcb基板11接触的基部230以及具有凸面的扩散部210、220相对于光轴彼此对称。

然而，扩散部210、220的凸面不是由具有单一曲率的曲面形成，而是由具有不同曲率中心的两个或多于两个曲面形成，使得各扩散部具有非对称和非球面形状。

即，扩散部的凸面可以由第一曲面211、第二曲面212和第三曲面213形成。

由于第一曲面211、第二曲面212、第三曲面213以及弯曲面240的性质与上述各种示例性实施方式中的性质相同，因此将省略其描述。

然而，根据各种示例性实施方式，凹形切口面214形成于扩散透镜200的扩散部210上。

如图所示，凹形切口面214形成在第一曲面211和第三曲面213之间并且具有与第一曲面211和第三曲面213相反的屈曲方向，从而如图所示在侧面上以大致v形凹入地形成。

凹形切口面214可以是比v形更平滑的凹形，也可以形成多个凹形切口面214，并且此时，弯曲面240也可以被视为一个凹形切口面214。

在当前情况下，多个凹形切口面214可以由具有彼此相同形状(即处于彼此平行关系)的凹面依次形成。

或者，相邻的凹形切口面214可以由彼此对称的面实现，并且凹形切口面214可以作为一个整体，以非对称形状实现。

接下来，将参照图11描述根据各种示例性实施方式的扩散透镜的几何特征。在此，除与凹形切口面相关的项之外，几何特征也同样地适用于根据各种示例性实施方式的扩散透镜，并且可以通过扩散透镜的这样的几何形状来发挥后续描述的适于面发光的效果。

在图11中，h1是指从led到弯曲面240的最低点的高度，h2是指从led到凸面的最高点的高度，h3是从led到凹形切口面214的最低点的高度。

另外，a是指从led到最高点(h2)的水平距离，b是指从led到凹形切口面(h3)的水平距离，而c是指从led到第二曲面212的端部的水平距离。

在此，h2高于h1，并且可以具有h1∶h2＝1∶1～1∶2的范围。

另外，h3高于或等于h1。

另外，a∶c具有为1∶2～1∶4或以下的比例，而b∶c具有约为1∶2或以下的比例。

在两个扩散部之间形成的凹部的角度(即，两个扩散部的最高点之间的相对于弯曲面240的最低点的角度(θ1))约为6°至70°，并且凹形切口面214的角度(即，扩散部的最高点与第二曲面212的最高点之间的相对于凹形切口面214的最低点的角度(θ2))约为7°到80°。

如上所述，凹部和v切口端部需要具有r值，并且当从如图10中所示的顶部观察时，在led的垂直方向上凹入地形成有光学器件，以将垂直射出的led光传送到垂直方向的左方120°以及垂直方向的右方120°。另外，当从如图8中所示的侧面观察时，可以在凸面的中心附近形成有v切口，从而将光量扩散到中心部。

接下来，图9示出根据本发明的各种示例性实施方式的扩散透镜300。与根据各种示例性实施方式的扩散透镜类似，根据各种示例性实施方式的扩散透镜300包括在相对于光轴的同心圆上具有凸面的多个扩散部310、320、330。

然而，与前述实施方式不同，扩散部310、320、330中的每一个具有单一曲率，对称地包括四个扩散部，并且在附图中被部分地省略。

接下来，通过模拟根据本发明的各种示例性实施方式的扩散透镜，图12示出包括扩散部410、420的比较例1，该扩散部410、420具有相对于光轴对称并且凸出的面。

另外，图13和图14示出了根据比较例和本发明的第一至各种示例性实施方式的方向角度。

图15a、图15b、图15c和图15d依次示出根据比较例和本发明的第一至各种示例性实施方式的方向角度，并且图16a、图16b、图16c和图16d依次示出根据比较例和本发明的第一至各种示例性实施方式的简化的灯具图像。

接下来，将参照表1中的下述小结，描述比较例1、本发明的各种示例性实施方式、本发明的各种示例性实施方式，以及各种示例性实施方式的效果。

[表1]

在θ1为大于等于90°的比较例1的情况下，如图16a的简化的灯具图像所示，光在中心部聚集，并且光未在其左方和右方扩展。另外，如表1可以证实的，方向角度为50°，是与现有的led方向角度(60°)相比减小的角度。这是led的光集中于中心部的现象。

然而，如图16b至图16d所示，θ1为小于等于90°的本发明的第一、第二以及各种示例性实施方式中的每一个证实了光扩散效果。

即，根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜在光扩散性能方面优于现有技术的透镜，并且没有气隙，使得由于气隙的光学损失更小，并且如表1所示，最高亮度高于现有的led光量。

与仅具有一个方向角度的比较例1不同，可以看出本发明具有多个方向角度，并且以各种角度扩散光。如表1可以证实的，各种示例性实施方式具有三个方向角度87、66、57，这意味着光以相对于比较例1更高的角度水平地扩散。这使得在车辆灯具部件中使用少量led，并且使得均匀的线形图像得以实现。

当凹部的角度(θ1)为大于等于90°时，现有技术具有平滑的山形形状，并且如比较例1中所示，a∶c(透镜中最高点的位置)的比例为大于等于1∶3，从而妨碍光向其左右方向扩散。因此，比较例1不能以圆形(led的现有方向角度的形状)的120°的角度将光较宽地扩散。

另一方面，当凹部的角度(θ1)小于等于90°时，以约±40°的集中光量的方式射出光，并且如各种示例性实施方式中所示，a∶c(透镜中最高点的位置)的比例小于等于1∶3。因此，根据各种示例性实施方式的透镜可以减少led的垂直部分的光量，并且将光在其左右方向上较宽地扩散。

另外，各种示例性实施方式具有以下形式：以在各种示例性实施方式的最高点处形成凹形切口面的形式，来增加方向角度的±10，±40以及±80位置处的光量。各种示例性实施方式使光以水平角最大程度的扩散，并且使光较宽地扩散，同时将120°的现有的圆形方向角度较宽地扩展为各种角度。这可以通过改善车辆灯具中的光均匀性来改善图像，并且还可以减少led的数量。

最后，各种示例性实施方式通过在四个位置而不是两个位置同心地且对称地形成凸部，而使光以交叉形式扩散。通过比现有的方向角度更宽的扩展光，这也使光在左右方向上扩散。在方向角度图中难以看到垂直方向。

另外，不同于现有技术，本发明可以每一个led具有一个透镜，以将每一个led以最大的led光进行扩散，从而减少led的数量。另外，通过硅注塑工艺，通过立即注塑扩散透镜，而不需要紧固，并且不存在气隙，使得几乎没有光学损失。同时，如图17中所示，通过注塑，可以在扩散透镜20与pcb基板11之间形成有0.5mm至2.0mm的薄粘合层30，从而改善透镜与pcb基板之间的粘合力，并且适用于具有曲率的灯具。

另外，根据本发明的示例性实施方式的扩散透镜可以包括硅材料，以具有优异的弹性和较强的粘合力，从而作为具有曲率的灯具的扩散透镜发挥优异的性能。

为了便于所附权利要求的解释和准确定义，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内”、“外”、“向前”、“向后”用于参照图中所示特征的位置来描述示例性实施方案的特征。还将理解，术语“连接”或其派生词既指直接连接又指间接连接。

出于说明和描述的目的，上文已经呈现了对本发明的具体的示例性实施方式的描述。它们并非旨在穷尽本发明或将本发明限制在所公开的精确的实施方案，并且显然，根据上述教导可以进行若干修改和变化。选择并描述的示例性实施方式是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，以使其他本领域的技术人员能够制造并利用本发明的各种示例性实施方式、以及其替代和变形。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价物进行限定。