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TW201708847A - 透鏡及具有該透鏡的發光元件 - Google Patents

透鏡及具有該透鏡的發光元件 Download PDF

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TW201708847A
TW201708847A TW104128229A TW104128229A TW201708847A TW 201708847 A TW201708847 A TW 201708847A TW 104128229 A TW104128229 A TW 104128229A TW 104128229 A TW104128229 A TW 104128229A TW 201708847 A TW201708847 A TW 201708847A
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Inventor
邱柏瑾
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鴻海精密工業股份有限公司
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Abstract

一種透鏡包括底面、頂面以及側面。所述底面與頂面相對設置。所述側面連接在所述底面和頂面之間。所述底面中部朝所述頂面凹陷形成入光凹槽。所述頂面朝底面方向凹入而形成出光凹槽。所述側面設置有微結構。所述側面被所述微結構完全覆蓋。

Description

透鏡及具有該透鏡的發光元件
本發明涉及一種光學透鏡，尤其涉及一種可提高光源的出光均勻度的光學透鏡以及具有該透鏡的發光元件。
發光二極體(Light Emitting Diode，LED)係一種可將電流轉換成特定波長範圍的光電半導體元件。發光二極體以其亮度高、工作電壓低、功耗小、易與積體電路匹配、驅動簡單、壽命長等優點，從而可作為光源而廣泛應用於照明領域。為了更好地利用發光二極體，業界通常在對發光二極體封裝後在其周圍包覆一透鏡對光進行二次光學校正。
LED發出的光經過透鏡內部出射，經由頂面及側面出射至外界環境。惟，從側面出射的光線的整體光斑週邊餘光較多，較不均勻，無法得到有效利用。
有鑒於此，有必要提供一種側面出射光線分佈均勻的透鏡及具有該透鏡的發光元件。
一種透鏡包括底面、頂面以及側面。所述底面與頂面相對設置。所述側面連接在所述底面和頂面之間。所述底面中部朝所述頂面凹陷形成入光凹槽。所述頂面朝底面方向凹入而形成出光凹槽。所述側面設置有微結構。所述側面被所述微結構完全覆蓋。
一種發光元件包括發光二極體光源及覆蓋所述發光二極體光源的透鏡。所述透鏡包括底面、頂面以及側面。所述底面與頂面相背設置。所述側面連接在所述底面和頂面之間。所述底面中部朝所述頂面凹陷形成入光凹槽。所述頂面朝底面方向凹入而形成出光凹槽。所述側面設置有微結構，所述側面被所述微結構完全覆蓋。
與先前技術相比，本發明提供的發光元件中，由於所述側面設置有微結構。當透鏡配合發光二極體光源時，發光二極體光源發出的光線進入所述透鏡後，光線所行經的方向會更多，所述光二極體光源發出的光線經由所述微結構出射後將呈現出更為均勻的狀態。不僅增強了所述側面出射的光線的整體光斑的擴散效果，而且使光斑的餘光範圍變少、整體均勻性提高、光斑範圍變大。
圖1為本發明一實施方式提供的發光元件的分解立體示意圖。
圖2為圖1中透鏡的立體示意圖。
圖3為圖1中發光元件的組裝立體示意圖。
圖4為圖3中發光元件的沿IV-IV線的剖面示意圖。
圖5為圖4中微結構的局部放大示意圖。
圖6為發光元件未設置微結構時的側面出射光線光斑效果圖。
圖7為實施方式提供的側面出射光線光斑效果圖。
請參閱圖1，為本發明發光元件100的第一較佳實施例，所述發光元件100包括一基板10、一發光二極體光源20及一覆蓋所述發光二極體光源20的透鏡30。
所述基板10可以係覆銅基板、電路板等。本實施方式中，所述基板10為電路板。所述基板10的形狀可以為長方體、圓柱體等。
所述發光二極體光源20設置在所述基板10上。具體的，所述發光二極體光源20為成型的發光二極體封裝體。所述發光二極體光源20藉由覆晶技術封裝在所述基板10上。所述發光二極體光源20為長方體結構。所述發光二極體光源20的一面貼覆在所述基板10上並與之電性連接。所述發光二極體光源20可以為單面發光發光二極體或者五面發光二極體。本實施方式中，所述發光二極體光源20為單面發光二極體。即，所述發光二極體光源20中僅有頂部端面能發出入射光線。在其它實施方式中，所述發光二極體光源20可以為圓柱體等其它形狀。
請參閱圖2，所述透鏡30包括底面31、頂面32以及連接在底面31和頂面32之間的側面33。本實施例中，所述透鏡30具有一個光軸OO’，且透鏡30沿所述光軸OO’呈軸對稱。所述透鏡30製作材料可以選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯以及玻璃等中的任意一種。所述發光二極體光源20設置在所述透鏡30的光軸OO’上。
所述底面31設置在所述基板10上。具體的，所述底面31為平面，所述底面31中部朝所述頂面32凹陷形成一入光凹槽310。所述入光凹槽310包括一個第一凹槽311及第二凹槽313。所述第二凹槽313形成於第一凹槽311的底部312。所述底部312與所述底面31相平行。所述第一凹槽311為圓柱形凹槽。請一併參閱圖4，所述第二凹槽313係底部314為光滑連接曲面的倒“V”型槽，其曲面的曲率半徑均背離所述底面31一側。
請一併參閱圖3及圖4，所述頂面32與所述底面31相背設置。所述頂面32朝所述底面31方向凹入形成出光凹槽320。所述出光凹槽320係底部322為光滑連接曲面的V型槽，其曲面的曲率半徑背離所述頂面32一側。所述底部322與所述底部314相背設置。所述底部322的面積大於所述底部314的面積。
所述側面33連接在所述底面31與頂面32之間。所述側面33為圓環形曲面。所述側面33與所述第一凹槽311的圓環面相背設置。所述側面33的面積大於所述第一凹槽311的圓環面的面積。所述側面33相對所述光軸OO’傾斜。請一併參閱圖5，所述側面33設置有微結構34。所述側面33被所述微結構34完全覆蓋。所述微結構34可以為一個環繞所述側面33的螺旋凸起340，也可以由複數等間距排列的環形凸起340組成。為使從所述側面33射出光線的光斑呈現亮度提升與擴散均勻性的效果，所述螺旋凸起340或環形凸起340的曲率半徑均在0.4mm至0.7mm之間。若曲率半徑低於0.3mm，會使得擴散至週邊光斑的強度增加，使得中心強度變暗；若曲率半徑直大於0.7mm，會使得所述微結構34變得較為平坦，沒有光斑均勻性擴散與亮度提升的效果。本實施方式中，所述微結構34由複數等間距排列的環形凸起340組成。相鄰兩個環形凸起340中心之間的距離大於0.3mm。當相鄰兩個環形凸起之間的距離低於0.3mm時，光斑的擴散效果不大，所述微結構34的層數會變多而影響加工的時間與精密度。
請一併參閱圖1、圖2及圖3，組裝時，先將所述發光二極體光源20封裝並將其設置在所述基板10的中央位置；所述透鏡30的光軸OO’對準所述發光二極體光源20，用膠將所述透鏡30固定在所述基板10上，此時，使所述入光凹槽310覆蓋在所述發光二極體光源20的正上方，所述入光凹槽310與所述基板10形成一個密閉的容置空間。所述發光二極體光源20收容在所述容置空間內。
請參閱圖4，工作時，所述發光二極體光源20頂部發出的光線經由所述第二凹槽313的底部314進入透鏡30。部分光線先射至所述出光凹槽320的底部322再由所述底部322折射至外界環境或反射至側面33。部分光線進入所述透鏡30後直接由所述側面33出射至外部環境。由於所述側面33設置有微結構34。所述微結構由複數等間距排列的環形凸起340組成。使進入所述透鏡30的光線所行經的方向會更多。因此，所述發光二極體光源20頂部發出的光線經由所述側面33出射後將呈現出更為均勻的狀態。
請參閱圖6，當所述側面33未設置微結構34時，由所述側面33出射的光線的整體光斑週邊餘光較多，較不均勻。
請參閱圖7，當所述側面33設置有微結構34時，由所述側面33出射的光線的整體光斑呈擴散的效果，且光斑的餘光範圍變少、整體均勻性提高、得到光斑範圍變大(角度也相對擴大)。
與先前技術相比，本發明提供的發光元件100中，由於所述側面33設置有微結構34。當透鏡30配合發光二極體光源20時，發光二極體光源20發出的光線進入所述透鏡30後，光線所行經的方向會更多，所述發光二極體光源20發出的光線經由所述微結構34出射後將呈現出更為均勻的狀態。不僅增強了所述側面33出射的光線的整體光斑的擴散效果，而且使光斑的餘光範圍變少、整體均勻性提高、光斑範圍變大。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧發光元件
10‧‧‧基板
20‧‧‧發光二極體光源
30‧‧‧透鏡
31‧‧‧底面
310‧‧‧入光凹槽
311‧‧‧第一凹槽
313‧‧‧第二凹槽
312、314、322‧‧‧底部
32‧‧‧頂面
320‧‧‧出光凹槽
33‧‧‧側面
34‧‧‧微結構
340‧‧‧凸起
無
100‧‧‧發光元件
10‧‧‧基板
20‧‧‧發光二極體光源
30‧‧‧透鏡
311‧‧‧第一凹槽
313‧‧‧第二凹槽
314、322‧‧‧底部
320‧‧‧出光凹槽
33‧‧‧側面
34‧‧‧微結構
340‧‧‧凸起

Claims (10)

  1. 一種透鏡，包括底面、頂面以及側面，所述底面與頂面相對設置，所述側面連接在所述底面和頂面之間，所述底面中部朝所述頂面凹陷形成入光凹槽，其中，所述頂面朝底面方向凹入而形成出光凹槽，所述側面設置有微結構，所述側面被所述微結構完全覆蓋。
  2. 如請求項1所述的透鏡，其中，所述微結構由複數等間距排列的環形凸起組成。
  3. 如請求項2所述的透鏡，其中，相鄰兩個環形凸起中心之間的距離大於0.3mm。
  4. 如請求項2所述的透鏡，其中，所述複數環形凸起的曲率半徑在0.4mm至0.7mm之間。
  5. 如請求項2所述的透鏡，其中，所述微結構為一個環繞所述側面的螺旋凸起。
  6. 如請求項5所述的透鏡，其中，所述螺旋凸起的曲率半徑在0.4mm至0.7mm之間。
  7. 一種發光元件，包括發光二極體光源及覆蓋所述發光二極體光源的透鏡，所述透鏡包括底面、頂面以及側面，所述底面與頂面相背設置，所述側面連接在所述底面和頂面之間，所述底面中部朝所述頂面凹陷形成入光凹槽，其中：所述頂面朝底面方向凹入而形成出光凹槽，所述側面設置有微結構，所述側面被所述微結構完全覆蓋。
  8. 如請求項7所述的發光元件，所述發光二極體還包括一個基板，其設置於所述透鏡下方，所述發光二極體光源設置於所述基板上。
  9. 如請求項7所述的發光元件，其中，所述發光二極體光源發出的光線經所述頂面反射至所述側面後均勻出射至外部環境。
  10. 如請求項7所述的發光元件，其中，所述發光二極體光源發出的光線進入所述透鏡後直接由所述側面出射至外部環境。
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