TW201411046A - 發光裝置及其透鏡 - Google Patents

Abstract

一種發光裝置包括至少一透鏡、至少一發光元件及一出光截面。透鏡包括相對的一第一彎曲表面及一第二彎曲表面。發光元件配置於第二彎曲表面的一側，且適於發出一光束。出光截面配置於第一彎曲表面的一側，且具有一中央區域，其中發光元件所發出的光束依序經由第二彎曲表面、第一彎曲表面及出光截面而傳遞至發光裝置外，其中第二彎曲表面的光軸相對於第一彎曲表面的光軸往中央區域偏移。一種透鏡亦被提出。

Description

發光裝置及其透鏡

本發明是有關於一種光學裝置與光學元件，且特別是有關於一種發光裝置與透鏡。

近年來發光二極體(light emitting diode,LED)由於體積小、耗電量低及發光效率高等優點，已逐漸取代如白熾燈泡、日光燈管等傳統照明元件。然而，發光二極體的發光光場有一定的角度限制。一般而言，相較於傳統照明所使用的燈泡，發光二極體的發光光場角度較小，因此通常在使用發光二極體作為面光源的發光元件時，可將多個發光二極體均勻的配置，以改善發光二極體面光源的發光均勻度。此外，亦可在這些均勻配置的發光二極體上分別配置透鏡以使得發光均勻度進一步提升。由於習知的透鏡使發光二極體的正上方的亮度較亮，因此當其中一個發光二極體因亮度降低或損壞而不發光時，會明顯影響整個面光源的出光均勻度，而造成使用上之困擾。此外，使用時若不將所有的發光二極體都開啟時，亦會造成面光源的出光均勻度下降，因此使用者無法在保持出光均勻度的前提下開啟部分發光二極體來達到節省能源的效果。

此外，中國專利公開號CN102317676A揭露一種照明設備包括一橢圓體凹透鏡以及凸透鏡組以使光源可控制配光特性。中華民國公開號TW201224359揭露一種照明裝 置包括載體、發光元件組、透鏡單元及導光板，其中可藉由旋轉透鏡單元而改變光線投射之距離及改變照明的範圍。中華民國專利公告號TWM340396揭露一種照明路燈矩形透鏡元件，此透鏡元件在對應光源單元的位置具有屈光體，可擴大光源單元所發出之光線的發散角。中華民國公開號TW201024625揭露一種光學元件具有出光面及入光面，其中出光面具有凹部，入光面上設有V型或類V型凹槽以增加固態發光元件的照明範圍。中華民國專利公告號TWI319629揭露一種發光二極體模組具有複數個發光二極體以及複數個透鏡，其中這些透鏡的曲面對應發光二極體，並透過這些透鏡上的凹槽分散這些發光二極體正向所發出能量較強的光線。中華民國專利公告號TWM405521揭露一種光源單元，包括發光元件及控光元件，其中控光元件包括複數個凸透鏡面及錐形凹面。

本發明提供一種發光裝置，適於提供較均勻的光。

本發明提供一種透鏡，適於使光強度分佈較為均勻。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種發光裝置。發光裝置包括至少一透鏡、至少一發光元件及一出光截面。至少一透鏡包括相對的一第一彎曲表面及一第二彎曲表面。至少一發光元件配 置於第二彎曲表面的一側，且適於發出一光束。出光截面配置於第一彎曲表面的一側，且具有一中央區域，其中發光元件所發出的光束依序經由第二彎曲表面、第一彎曲表面及出光截面而傳遞至發光裝置外，其中第二彎曲表面的光軸相對於第一彎曲表面的光軸往中央區域偏移。

在本發明之一實施例中，上述之第二彎曲表面為一彎曲凹面，且第二彎曲表面的光軸相對於第一彎曲表面的光軸的偏移量小於彎曲凹面的內徑的二分之一。

在本發明之一實施例中，上述之第二彎曲表面的光軸與發光元件的光軸實質上重合。

在本發明之一實施例中，上述之第一彎曲表面包括一彎曲凹部與一彎曲凸部，第一彎曲表面的光軸通過彎曲凹部，且彎曲凸部環繞彎曲凹部。

在本發明之一實施例中，發光裝置更包括一透光板，配置於出光截面上，其中出光截面的中央區域為透光板的中央區域。

在本發明之一實施例中，上述之透光板為一擴散板。

在本發明之一實施例中，發光裝置更包括一燈箱，具有一開口，開口環繞並定義出出光截面，其中透鏡及發光元件配置於燈箱中。

在本發明之一實施例中，透鏡配置於燈箱中的位置滿足下式： 其中W為出光截面的最大照射範圍的距離，h為發光元件 之發光表面至出光截面之沿著平行於第一彎曲表面的光軸的方向的距離。

在本發明之一實施例中，上述之至少一透鏡為複數個透鏡，至少一發光元件為複數個發光元件，這些發光元件分別與這些透鏡對應，且這些透鏡為一體成型或銜接成一單一的透鏡。

在本發明之一實施例中，上述之至少一透鏡為複數個透鏡，至少一發光元件為複數個發光元件，這些發光元件分別與這些透鏡對應，且這些透鏡彼此分離。

在本發明之一實施例中，上述之至少一透鏡為複數個透鏡，至少一發光元件為複數個發光元件，這些發光元件分別與這些透鏡對應，這些透鏡與中央區域在垂直於第一彎曲表面的光軸的方向上的距離至少部分不相等。

在本發明之一實施例中，上述之這些透鏡中離中央區域較遠的透鏡的第二彎曲表面之近光軸處的曲率大於離中央區域較近的透鏡的第二彎曲表面之近光軸處的曲率。

在本發明之一實施例中，上述之每一透鏡的第一彎曲表面包括一彎曲凹部與一彎曲凸部，第一彎曲表面的光軸通過彎曲凹部，彎曲凸部環繞彎曲凹部，這些透鏡中離中央區域較遠的透鏡的彎曲凹部與彎曲凸部的交界處之斜率大於離中央區域較的透鏡的彎曲凹部與彎曲凸部的交界處的斜率，其中斜率為相對於一參考平面的斜率，且參考平面垂直於第一彎曲表面的光軸。

在本發明之一實施例中，上述之第二彎曲表面的光軸 相對於第一彎曲表面的光軸實質上往出光截面的中心位置偏移。

本發明之一實施例提供一種透鏡，包括一第一表面及一第二表面。第一表面包括複數個第一彎曲子表面。第二表面相對於第一表面，並且第二表面包括複數個第二彎曲子表面及一中央區域。這些第二彎曲子表面分別相對於這些第一彎曲子表面。其中，每一第二彎曲子表面的光軸相對於對應的第一彎曲子表面的光軸往中央區域偏移。

在本發明之一實施例中，上述之每一第二彎曲子表面為一彎曲凹面，且第二彎曲子表面的光軸相對於對應的第一彎曲子表面的光軸的偏移量小於彎曲凹面的內徑的二分之一。

在本發明之一實施例中，上述每一第一彎曲子表面包括一彎曲凹部與一彎曲凸部，第一彎曲子表面的光軸通過彎曲凹部，且彎曲凸部環繞彎曲凹部。

在本發明之一實施例中，上述之這些第一彎曲子表面與中央區域在垂直於第一彎曲子表面的光軸的方向上的距離至少部分不相等，且這些第二彎曲子表面與中央區域在垂直於第二彎曲子表面的光軸的方向上的距離至少部分不相等。

在本發明之一實施例中，上述之這些第二彎曲子表面中離中央區域較遠的第二彎曲子表面之近光軸處的曲率大於離中央區域較近的第二彎曲子表面之近光軸處的曲率。

在本發明之一實施例中，上述之每一第一彎曲子表面 包括一彎曲凹部與一彎曲凸部，第一彎曲子表面的光軸通過彎曲凹部，彎曲凸部環繞彎曲凹部，這些第一彎曲子表面中離中央區域較遠的第一彎曲子表面的彎曲凹部與彎曲凸部的交界處之斜率大於離中央區域較近的第一彎曲子表面的彎曲凹部與彎曲凸部的交界處的斜率，其中斜率為相對於一參考平面的斜率，且參考平面垂直於第一彎曲子表面的光軸。

在本發明之一實施例中，上述之第二彎曲子表面的光軸相對於第一彎曲子表面的光軸實質上往第二表面的中心位置偏移。

基於上述，在本發明之實施例之發光裝置中，由於第二彎曲表面的光軸相對於第一彎曲表面的光軸往中央區域偏移，因此發光元件發出的光束可經由第一彎曲表面及第二彎曲表面而由出光截面均勻地出光。在本發明之實施例之透鏡中，由於第二彎曲子表面的光軸相對於第一彎曲子表面的光軸往中央區域偏移，因此透鏡可將至少部分由第二彎曲子表面入射的光往中央區域偏折，進而使從這些第二彎曲子表面入射的光均勻地從第一表面出射。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清 楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1是本發明之實施例的發光裝置的剖面圖。請參照圖1，在本實施例中，發光裝置100包括至少一透鏡(例如透鏡1101與1102)、至少一發光元件120及一出光截面ES。在本實施例中，圖1之透鏡110的數量以多個為例，且發光元件120的數量是以多個為例，並且每一透鏡(例如圖1中的透鏡1101及透鏡1102)可包括相對的一第一彎曲表面CS1及一第二彎曲表面CS2。在本實施例中，這些透鏡1101及1102為一體成型，亦即這些透鏡1101及1102可視為單一透鏡110。發光元件120配置於第二彎曲表面CS2的一側，且發出一光束B。其中，發光元件120可以是發光二極體(light emitting diode，LED)或是其他適於發光之元件。出光截面ES配置於第一彎曲表面CS1的一側，且具有一中央區域CZ。其中，發光元件120所發出的光束B依序經由第二彎曲表面CS2、第一彎曲表面CS1及出光截面ES而傳遞至發光裝置100外。其中，第二彎曲表面CS2的光軸X₂相對於第一彎曲表面CS1的光軸X₁往中央區域CZ偏移。藉此，透鏡110可利用其第一彎曲表面CS1及第二彎曲表面CS2將發光元件120所發出的光束B中以不同角度出射的光(如圖1中所繪示)折射，並使光束B在經過透鏡110後均勻地照射於出光截面ES上。更進一步而言，在發光元件120的數量減少的情形下，發光裝置100 能藉由透鏡110調整光束B的分布情形，而仍可提供均勻的出光品質。舉例而言，當發光裝置100中發光的發光元件120的數量為一個時，亦能透過透鏡110的調整而仍可均勻出光，亦或是，如需節能及省電時，亦可選擇開啟部分的發光元件120，此時發光裝置100仍可具有均勻的出光品質。又或者是，這些發光元件120可分別發出不同顏色的色光，這些不同顏色的色光可均勻地照射在出光截面ES，藉此發光裝置100能夠藉由分別點亮單一發光元件120而可均勻地發出多種不同顏色的色光，亦可藉由同時點亮多個發光元件120而可更均勻地混光，並可提高亮度。

此外，發光裝置100可更包括一透光板130，配置於出光截面ES上，其中出光截面ES的中央區域CZ亦為透光板130的中央區域。並且，透光板130可為一擴散板。在其他實施例中，透光板130也可以是一透明板。並且，發光裝置100可更包括一燈箱BX，具有一開口OP，開口OP環繞並定義出出光截面ES，且出光截面ES例如為矩形，其中透鏡110及發光元件120配置於燈箱BX中。

詳細而言，圖2是圖1實施例中的發光裝置的出光示意圖，請參照圖1及圖2，透鏡110可包括一第一表面S1及一第二表面S2。第一表面S1包括複數個第一彎曲表面CS1。第二表面S2相對於第一表面S1，並且第二表面S2包括複數個第二彎曲表面CS2及一中央區域CZL。複數個第二彎曲表面CS2分別相對於這些第一彎曲表面CS1。在本實施例中，第一彎曲表面CS1為第一表面S1的子表面， 而第二彎曲表面CS2為第二表面S2的子表面。其中，每一第二彎曲表面CS2的光軸X₂相對於對應的第一彎曲表面CS1的光軸X₁往第二表面S2的中央區域CZL偏移。藉此，透鏡110可藉由第一表面S1上的第一彎曲表面CS1以及第二表面S2上的第二彎曲表面CS2使發光元件120發出的光束B可具有更廣的照明範圍及更好的均勻度。舉例而言，圖2中發光元件120以不同角度發出的部分的光束B1及B2，由於透鏡110上的第一彎曲表面CS1以及第二彎曲表面CS2具有不同的局部彎曲程度，使光束B1及B2折射而能均勻地照射在出光截面ES，可避免大部分光束B集中於發光元件120的光軸X_L附近，例如圖2中所繪示之第一彎曲表面CS1’是指第一彎曲表面CS1的光軸X₁未往遠離第二表面S2的中央區域CZL偏移時的情形，此時光束O₁及O₂包含的照明範圍集中於發光元件120之光軸X_L正上方而在出光截面ES上有局部強度較強的出光不均勻現象。當第一彎曲表面CS1’的光軸X₁’往遠離第二表面S2的中央區域CZL偏移時，光束O₁及O₂偏移至光束B1及B2的方向而往中央區域CZ附近發散，因此可降低出光強度不均勻的現象。

更詳細而言，請參考圖2，在本實施例中，每一第一彎曲表面CS1包括一彎曲凹部CU與一彎曲凸部CA，每一第一彎曲表面CS1的光軸X₁通過彎曲凹部CU，且彎曲凸部CA環繞彎曲凹部CU。並且，每一第二彎曲表面CS2為一彎曲凹面，且第二彎曲表面CS2的光軸X₂相對於對 應的第一彎曲表面CS1的光軸X₁的偏移量小於彎曲凹面的內徑D的二分之一。舉例而言，在本實施例中，第二彎曲表面CS2的光軸X₂與發光元件120的光軸X_L實質上重合。發光元件120的光軸X_L到出光截面ES的中心位置C的距離為△x，而第一彎曲表面CS1的光軸X₁與第二彎曲表面CS2的光軸X₂之距離為△d。第一彎曲表面CS1的彎曲凹部CU的中心至發光元件120之發光面沿著平行於光軸X₁方向的距離為t。發光元件120之發光表面至出光截面ES之沿著平行於光軸X₁的方向的距離為h。其中，第一彎曲表面CS1的光軸X₁與第二彎曲表面CS2的光軸X₂之距離△d滿足下式： 其中D為第二彎曲表面CS2之彎曲凹面的內徑，而n_L為透鏡110的相對折射率。由上式可知，△d即為第二彎曲表面CS2的光軸X₂相對於對應的第一彎曲表面CS1的光軸X₁的偏移量。請繼續參照圖2，其中，當第二彎曲表面CS2的光軸X₂相對於第一彎曲表面CS1的光軸X₁向第二表面S2的中央區域CZL偏移時，發光元件120所發出的部分光束B亦因此朝向出光截面ES的中央區域CZ偏折。藉此，透鏡110可改變光束B的分布，使光束B可均勻地由出光截面ES出光，並使得發光裝置100的整體出光強度均勻，避免光束B集中在發光元件120正上方而可避免出光不均勻的情形。值得注意的是，在本實施例中，第二表 面S2的中央區域CZL以及出光截面ES的中央區域CZ彼此重疊。

此外，透鏡110可配置於燈箱BX中的任意位置，只要透鏡110配置的位置滿足下式： 其中，W為出光截面ES的最大照射範圍的距離，在此實施例中W例如是矩形出光截面ES的對角線。在此範圍內，透鏡110與發光元件120的排列不受限制，只要調整透鏡110的形狀，亦即調整第一彎曲表面CS1與第二彎曲表面CS2的形狀，光束B均能均勻地照射在出光截面ES上。圖3是圖1實施例中的發光裝置的立體圖，圖4A、4B及4C分別是圖3中的透鏡之上視圖、剖面圖以及立體圖，圖5是圖4中的透鏡的一種變化，請參照圖3、圖4及圖5。在本實施例中，發光裝置100的透鏡110與發光元件120例如各具4個，並排列如圖3。其中，這些發光元件120分別與這些透鏡110對應，且這些透鏡110可為一體成型，亦可以是如圖4中所繪示之，由四個透鏡部份P1至P4所銜接而成的單一的透鏡。由於透鏡110可為單一透鏡，因此可節省組裝時對準發光元件120與透鏡110的時間，進而可降低組裝難度及組裝誤差並可增加產能。且由圖4A可知，第二彎曲表面CS2的光軸X₂相對於第一彎曲表面CS1的光軸X₁均往中心區域CSL偏移，在此實施例中形成一對稱形狀的透鏡100。因此，發光元件120所發出的光束B均往出光截面ES的中心區域CZ均勻照射。換言 之，當只點亮其中一個發光元件120時，藉由透鏡110調整光束B的分布情形，而仍可提供均勻的出光品質，當點亮的發光元件120的數量越多，均勻度越好且亮度越高。

圖6是圖4中的透鏡的另一種變化的立體圖，圖7A、7B及7C是圖4中的透鏡的又一種變化的上視圖、剖面圖以及立體圖，圖8A、8B及8C是圖4中的透鏡的再一種變化的上視圖、剖面圖以及立體圖，請參照圖4A到圖8C，其中，這些透鏡110亦可具有下列之變化，舉例而言，這些透鏡110可為彼此分離的多個透鏡，如圖5所繪示之分離的四個透鏡部分P1至P4。並且，由於每一個發光元件120可藉由透鏡110而均勻地照射在出光截面ES，因此透鏡110亦可如圖6中所繪示之，四個透鏡部分P1至P4所對應到的發光元件120之一可替換為其他元件QP，如電路元件或是其他結構，而仍可使發光裝置100均勻地出光，或是元件QP亦可替換為其他顏色之發光元件以滿足不同應用上之需求，本發明不以此為限。並且，在實際應用上，可視乎所需的照明區域形狀及大小而改變透鏡110之形狀及大小以及所配置的發光元件數量，如圖7A到圖7C中之透鏡110’由三個透鏡部分P1到P3所構成，或如圖8A到圖8C中之透鏡110”由兩個透鏡部分P1及P2所構成，而仍可具有與圖4之透鏡110相似之功效，本發明並不以此為限。

圖9A與圖9B是習知的發光裝置之對照組的示意圖，圖9C是本發明之另一實施例中發光裝置之出光截面在不同透鏡配置下的示意圖。請參照圖9A至圖9C，舉例而言，圖9A至圖9C中的出光截面ES被平均分為九等份(即九 宮格)。其中，圖9A中繪示出當發光元件120配置於出光截面ES的右上角且未配置透鏡時的情形。此時的出光截面ES的九點輝度值如表一： 其中，九點輝度值代表出光截面ES九等份的各中心點G1到G9分別所對應的輝度測量值。參照表一數據可發現發光元件120的照射光強度集中於中心點G3附近，亦即發光元件120所配置之位置附近，而遠離發光元件120的中心點G7的輝度明顯地較中心點G3為低，有輝度不均的情形。而圖9B中繪示出當發光元件120配置於出光截面ES的右上角且配置與發光元件120同光軸的透鏡110a時的情形。此時的出光截面ES的九點輝度值如表二： 參照表二數據可發現輝度較為平均，但其整體輝度增益值(Gain)卻只有圖9A中的0.86(亦即為圖9A中整體輝度的86%)，換言之，圖9B配置透鏡110a雖可增加出光的平均值，但會明顯地降低出光的輝度。圖9C中繪示出當發光元件120配置於出光截面ES的右上角且配置發光元件120的光軸相對透鏡110的光軸朝向中央的中心點G5偏移時的情形，亦即類似於圖1實施例中的透鏡110配置情形，此時的出光截面ES的九點輝度值如表三： 參照表三數據可發現出光均勻度良好，並且整體輝度增益值(Gain)亦達0.95(亦即為圖9A中整體輝度的95%)，換言之，在圖9C配置透鏡110可在提昇出光均勻度的同時，亦可維持良好的整體輝度，亦即圖1實施例中的發光裝置100可在較不犧牲出光的整體輝度下提升出光的均勻度。值得注意的是，圖9A至圖9C中的數據及元件配置僅用於舉例說明，本發明不以此為限。

圖10是本發明之另一實施例中發光裝置之上視圖，圖11是圖10實施例中的發光裝置之剖面圖，請參照圖 10、11，與圖1及圖2之實施例相似，然而不同之處在於，在本實施例中，發光裝置200的發光元件220(包括發光元件2201、2202、2203及2204)分別與這些透鏡210(包括透鏡部分2101、2102、2103及2104)對應。並且，這些透鏡210的這些第一彎曲表面CS1(包括CS11、CS12、CS13、CS14)與中央區域CZ(或中央區域CZL)在垂直於第一彎曲表面CS1的光軸X₁(包括第一彎曲表面CS11的光軸X₁₁、第一彎曲表面CS12的光軸X₁₂、第一彎曲表面CS13的光軸X₁₃以及第一彎曲表面CS14的光軸X₁₄)的方向上的距離至少部分不相等，且這些第二彎曲表面CS2(包括CS21、CS22、CS23、CS24)與中央區域CZ在垂直於這些發光元件210的光軸X₂，亦即這些第二彎曲表面CS2的光軸X₂(包括發光元件2201的光軸X₂₁、發光元件2202的光軸X₂₂、發光元件2203的光軸X₂₃以及發光元件2204的光軸X₂₄)的方向上的距離至少部分不相等。此外，第一彎曲表面CS13及CS14分別包括一彎曲凹部CU與一彎曲凸部CA，第一彎曲表面CS13及CS14的光軸X₁₃及X₁₄分別通過彎曲凹部CU，且彎曲凸部CA環繞彎曲凹部CU。在第一彎曲表面CS13及CS14中，離中央區域CZL較遠的第一彎曲表面CS13的彎曲凹部CU與彎曲凸部CA的交界處的斜率(亦即此曲線局部的反曲點切線T4之斜率)的絕對值大於離中央區域CZL較近的第一彎曲表面CS14的彎曲凹部CU與彎曲凸部CA的交界處的斜率(亦即此曲線局部的反曲點切線T3的斜率)之絕對值。其中斜率為相 對於一參考平面RP的斜率，且參考平面RP垂直於第一彎曲表面的光軸。換言之，透鏡210並非如圖1、4實施例中之具有對稱形狀的透鏡110，透鏡210是不對稱的形狀。其中，圖10之實施例中的發光元件220的配置分布情形與透鏡210的形狀為舉例說明本實施例，本發明並不以此為限。

圖12是圖10實施例中發光裝置的一種變化的示意圖，請參照圖10、圖11及圖12，詳細而言，在圖10、11的實施例中，發光元件2204之光軸X₂₄與中央區域CZ在垂直於第一彎曲表面CS1的光軸X₁之方向上的距離d4，相較於發光元件2203之光軸X₂₃與中央區域CZ在垂直於第一彎曲表面CS1的光軸X₁之方向上的距離d3為近。因此，如圖11中所繪示，透鏡210的第一彎曲表面CS14將發光元件2204所發出之部分光束B4偏折而朝向出光截面ES的中央區域CZ的程度，相較於透鏡210的第一彎曲表面CS13將發光元件2203所發出之部分光束B3偏折而朝向中央區域CZ的程度來得小。換言之，在本實施例中，透鏡210可藉由調整第一彎曲表面CS1而使得無論距離中央區域CZL較遠或是距離中央區域CZL較近的發光元件2220的光束能夠均勻地照射在出光截面ES，亦即透鏡210可因應發光元件220配置在不同的位置而設計，而可使得發光元件220能夠均勻地由出光截面ES出光，藉此可應用在更多不規則形狀之實際設計上。並且，這些第二彎曲表面CS2中，離中央區域CZL較遠的第二彎曲表面CS23 之近光軸X₂₃處的曲率可大於離中央區域CZL較近的第二彎曲表面CS24之近光軸X₂₄處的曲率，藉此可增加遠離中央區域CZ的發光元件2203所發出的部分光束B3偏折而朝向出光截面ES的中央區域CZ照射的程度。換言之，透鏡210亦可藉由調整第二彎曲表面CS2而使得無論距離中央區域CZL較遠或是距離中央區域CZL較近的發光元件220的光束能夠均勻地照射在出光截面ES，亦即透鏡210可因應發光元件220配置在不同的位置而設計第一彎曲表面CS1與第二彎曲表面CS2，而可使得發光元件220能夠均勻地由出光截面ES出光。值得注意的是，本實施例中所述之發光元件220、透鏡210的形狀與數量僅為舉例說明本實施例，在其他實施例中發光元件220、透鏡210的形狀與數量可根據實際應用而有不同變化，例如圖12中所繪示之發光裝置200’，且發光裝置200’的出光截面ES例如為橢圓形，然本發明並不以此為限。

綜上所述，在本發明之實施例之發光裝置與透鏡至少具有下列優點：在本發明之實施例之發光裝置中，由於第二彎曲表面的光軸相對於第一彎曲表面的光軸往中央區域偏移，因此發光元件發出的光束可經由第一彎曲表面及第二彎曲表面而由出光截面均勻地出光。在本發明之實施例之透鏡中，由於第二彎曲子表面的光軸相對於第一彎曲子表面的光軸往中央區域偏移，因此透鏡可將至少部分由第二彎曲子表面入射的光往中央區域偏折，進而使從這些第二彎曲子表面入射的光均勻地從第一表面出射。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100、200、200’‧‧‧發光裝置

110、110a、1101、1102、110’、110”、210、2101、2102、2103、2104‧‧‧透鏡

120、220、2201、2202、2203、2204‧‧‧發光元件

130‧‧‧透光板

B、B1、B2、B3、B4、O₁、O₂‧‧‧光束

BX‧‧‧燈箱

C‧‧‧中心位置

CA‧‧‧彎曲凸部

CS1‧‧‧第一彎曲表面

CS2‧‧‧第二彎曲表面

CU‧‧‧彎曲凹部

CZ、CZL‧‧‧中央區域

D‧‧‧內徑

ES‧‧‧出光截面

G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9‧‧‧中央點

n_L‧‧‧相對折射率

OP‧‧‧開口

P1、P2、P3、P4‧‧‧透鏡部份

QP‧‧‧元件

RP‧‧‧參考平面

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

T3、T4‧‧‧切線

X₁、X₁’、X₂、X_L、X₁₁、X₁₂、X₁₃、X₁₄、X₂₁、X₂₂、X₂₃、X₂₄‧‧‧光軸

△x、△d、t、h、d3、d4、W‧‧‧距離

圖1是本發明之實施例的發光裝置的剖面圖。

圖2是圖1實施例中的發光裝置的出光示意圖。

圖3是圖1實施例中的發光裝置的立體圖。

圖4A、4B及4C分別是圖3中的透鏡之上視圖、剖面圖以及立體圖。

圖5是圖4中的透鏡的一種變化。

圖6是圖4中的透鏡的另一種變化的立體圖。

圖7A、7B及7C是圖4中的透鏡的又一種變化的上視圖、剖面圖以及立體圖。

圖8A、8B及8C是圖4中的透鏡的再一種變化的上視圖、剖面圖以及立體圖。

圖9A與圖9B是習知的發光裝置之對照組的示意圖。

圖9C是本發明之另一實施例中發光裝置之出光截面在不同透鏡配置下的示意圖。

圖10是本發明之另一實施例中發光裝置之上視圖。

圖11是圖10實施例中的發光裝置之剖面圖。

圖12是圖10實施例中發光裝置的一種變化的示意圖。

100‧‧‧發光裝置

110、1101、1102‧‧‧透鏡

120‧‧‧發光元件

130‧‧‧透光板

B‧‧‧光束

BX‧‧‧燈箱

C‧‧‧中心位置

CS1‧‧‧第一彎曲表面

CS2‧‧‧第二彎曲表面

CZ、CZL‧‧‧中央區域

ES‧‧‧出光截面

OP‧‧‧開口

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

W‧‧‧距離

X₁、X₂‧‧‧光軸

Claims (21)

1. 一種發光裝置，包括：至少一透鏡，包括相對的一第一彎曲表面及一第二彎曲表面；至少一發光元件，配置於該第二彎曲表面的一側，且適於發出一光束；以及一出光截面，配置於該第一彎曲表面的一側，且具有一中央區域，其中該發光元件所發出的該光束依序經由該第二彎曲表面、該第一彎曲表面及該出光截面而傳遞至該發光裝置外，其中該第二彎曲表面的光軸相對於第一彎曲表面的光軸往該中央區域偏移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二彎曲表面為一彎曲凹面，且該第二彎曲表面的光軸相對於該第一彎曲表面的光軸的偏移量小於該彎曲凹面的內徑的二分之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二彎曲表面的光軸與該發光元件的光軸實質上重合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一彎曲表面包括一彎曲凹部與一彎曲凸部，該第一彎曲表面的光軸通過該彎曲凹部，且該彎曲凸部環繞該彎曲凹部。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括一透光板，配置於該出光截面上，其中該出光截面的該中央區域為該透光板的中央區域。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其中該透光板為一擴散板。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括一燈箱，具有一開口，該開口環繞並定義出該出光截面，其中該透鏡及該發光元件配置於該燈箱中。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該透鏡配置於該燈箱中的位置滿足下式： 其中W為該出光截面的最大照射範圍的距離，h為該發光元件之發光表面至該出光截面之沿著平行於該第一彎曲表面的光軸的方向的距離。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該至少一透鏡為複數個透鏡，該至少一發光元件為複數個發光元件，該些發光元件分別與該些透鏡對應，且該些透鏡為一體成型或銜接成一單一的透鏡。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該至少一透鏡為複數個透鏡，該至少一發光元件為複數個發光元件，該些發光元件分別與該些透鏡對應，且該些透鏡彼此分離。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該至少一透鏡為複數個透鏡，該至少一發光元件為複數個發光元件，該些發光元件分別與該些透鏡對應，該些透鏡與該中央區域在垂直於該第一彎曲表面的光軸的方向上的距離至少部分不相等。
12. 如申請專利範圍第11項所述之發光裝置，其中該些透鏡中離該中央區域較遠的透鏡的該第二彎曲表面之近光軸處的曲率大於離該中央區域較近的透鏡的該第二彎曲表面之近光軸處的曲率。
13. 如申請專利範圍第11項所述之發光裝置，其中每一該透鏡的該第一彎曲表面包括一彎曲凹部與一彎曲凸部，該第一彎曲表面的光軸通過該彎曲凹部，該彎曲凸部環繞該彎曲凹部，該些透鏡中離該中央區域較遠的透鏡的該彎曲凹部與該彎曲凸部的交界處之斜率大於離該中央區域較近的透鏡的該彎曲凹部與該彎曲凸部的交界處的斜率，其中該斜率為相對於一參考平面的斜率，且該參考平面垂直於該第一彎曲表面的光軸。
14. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二彎曲表面的光軸相對於第一彎曲表面的光軸實質上往該出光截面的中心位置偏移。
15. 一種透鏡，包括：一第一表面，包括複數個第一彎曲子表面；以及一第二表面，相對於該第一表面，且包括：複數個第二彎曲子表面，分別相對於該些第一彎曲子表面；以及一中央區域，其中每一該第二彎曲子表面的光軸相對於對應的該第一彎曲子表面的光軸往該中央區域偏移。
16. 如申請專利範圍第15項所述之透鏡，其中每一該 第二彎曲子表面為一彎曲凹面，且該第二彎曲子表面的光軸相對於對應的該第一彎曲子表面的光軸的偏移量小於該彎曲凹面的內徑的二分之一。
17. 如申請專利範圍第15項所述之透鏡，其中每一該第一彎曲子表面包括一彎曲凹部與一彎曲凸部，該第一彎曲子表面的光軸通過該彎曲凹部，且該彎曲凸部環繞該彎曲凹部。
18. 如申請專利範圍第15項所述之透鏡，其中該些第一彎曲子表面與該中央區域在垂直於該第一彎曲子表面的光軸的方向上的距離至少部分不相等，且該些第二彎曲子表面與該中央區域在垂直於該第二彎曲子表面的光軸的方向上的距離至少部分不相等。
19. 如申請專利範圍第18項所述之透鏡，其中該些第二彎曲子表面中離該中央區域較遠的該第二彎曲子表面之近光軸處的曲率大於離該中央區域較近的該第二彎曲子表面之近光軸處的曲率。
20. 如申請專利範圍第18項所述之透鏡，其中每一該第一彎曲子表面包括一彎曲凹部與一彎曲凸部，該第一彎曲子表面的光軸通過該彎曲凹部，該彎曲凸部環繞該彎曲凹部，該些第一彎曲子表面中離該中央區域較遠的該第一彎曲子表面的該彎曲凹部與該彎曲凸部的交界處之斜率大於離該中央區域較近的該第一彎曲子表面的該彎曲凹部與該彎曲凸部的交界處的斜率，其中該斜率為相對於一參考平面的斜率，且該參考平面垂直於該第一彎曲子表面的光 軸。
21. 如申請專利範圍第15項所述之透鏡，其中該第二彎曲子表面的光軸相對於該第一彎曲子表面的光軸實質上往該第二表面的中心位置偏移。